EP2285719A1

EP2285719A1 - Vorrichtung und verfahren zum abwickeln bahnförmigen materials sowie bahnverarbeitende maschine

Info

Publication number: EP2285719A1
Application number: EP09742023A
Authority: EP
Inventors: Ulrich Eckelt
Original assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: DE102008022697A1; EP2285719B1; WO2009135805A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Abwickeln bahnförmigen Materials gezeigt, welche über zumindest eine erste (A) und zumindest eine zweite Abwickelstelle (B) verfügt, in welcher erste (2) und zweite Wickel (3) für das bahnförmige Material rotierbar gelagert werden können, welche über eine Bahnverbindungsvorrichtung (4, 9, 12, 14, 20) zum Verbinden einer von der ersten Abwickelstelle abgewickelten ersten Bahn mit einer von der zweiten Abwickelstelle (B) abgewickelten zweiten Bahn verfügt, und bei welcher zumindest eine Abwickelstelle ortsfest in Bezug auf ihre radiale Position ist. Als neu und erfinderisch wird eine Bahnverbindungsvorrichtung, mit welcher die erste Bahn an den Umfang des zweiten Bahnwickels heranführbar und dort mit der zweiten Bahn verbindbar ist, angesehen. Auch ein äquivalentes Verfahren und eine Bahnverarbeitungsvorrichtung, die zumindest eine der vorerwähnten Abwickelvorrichtungen umfasst, werden gezeigt.

Description

Windmöller & Hölscher KG

Münsterstraße 50

49525 Lengerich/Westfalen

30. April 2009

Unser Zeichen: 8790 WO - WEB

Vorrichtung und Verfahren zum Abwickeln bahnförmigen Materials sowie bahnverarbeitende Maschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, eine bahnverarbeitende Maschine und ein Verfahren zum Abwickeln bahnförmigen Materials.

Unter „bahnförmigem Material" können in diesem Zusammenhang unter anderem Flachbahnen oder Schlauchbahnen verstanden werden.

Um bahnverarbeitende Maschinen in ausreichender Menge mit bahnförmigen Material zu versorgen, ist es häufig notwendig, einen leer werdenden, alten

Wickel durch einen neuen, vollen Wickel zu ersetzen und das Bahnende des alten, leer werdenden Wickels mit dem Bahnanfang des vollen bzw. neuen

Wickels zu verbinden. Die vorgenannten Funktionen werden von so genannten

Abwickelvorrichtungen, die der Fachmann von Aufwickelvorrichtungen unterscheidet, vorgenommen. Bei bahnförmigem Material kann es sich auch um schlauchförmiges Material handeln.

Bei Maschinen, die bereits bedrucktes, bahnförmiges Material verarbeiten, wie beispielsweise bei Papierschlauchmaschinen, ist es außerdem wichtig, dass die Bahnenden des alten und des neuen Wickels registergenau verbunden werden. Unter registergenau versteht der Fachmann in diesem Zusammenhang, eine bestimmte Stelle einer neuen Materialbahn mit einer passenden Stelle einer alten Materialbahn zu verbinden. Zu diesem Zweck können beispielsweise Registermarken auf die Materialbahn aufgebracht werden.

Die Registergenauigkeit spielt in der Regel keine Rolle, wenn die Abwicklungsvorrichtung vor einer Druckmaschine steht. In Funktionszusammenhang mit Druckmaschinen werden oft

Abwickelvorrichtungen eingesetzt, die den Aufbau von Wendewicklern haben. Ein solcher Wendewickler wird in der DE 26 19 236 B2 gezeigt.

Ein solcher Wendewickler, der in Funktionszusammenhang mit einer Druckmaschine als Abwicklung eingesetzt wird, wird auch in der DE 19 66 795 A1 gezeigt. Bei dieser Vorrichtung spielt die Registergenauigkeit ausnahmsweise eine Rolle. Die in Funktionszusammenhang mit Druckmaschinen eingesetzten Wendewickler haben jedoch den Nachteil, dass sie mechanisch sehr aufwändig und damit teuer sind. Dieser Umstand rührt daher, dass die Wickelstellen des Wendewicklers mit einer Dreh- bzw. Schwenkbewegung in der Vorrichtung bewegbar sind. Die Aufhängung und Bewegung der oft schweren Wickel an Schwenkhebeln oder Wendescheiben führt zu dem angegebenen mechanischen Aufwand.

Die DE 41 07 254 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Verbinden der Enden von Materialbahnen, die von Wickeln einer Verpackungsmaschine zugeführt werden. Die Wickel sind dabei hintereinander in verschiedenen Lagerstellen gelagert. Die Materialbahnenden werden mithilfe von Registermarken registergenau - an den bereits teilweise abgewickelten Bahnen - in einer dafür vorgesehenen Verbindungsvorrichtung verbunden. Die Verbindung der Bahnenden erfolgt erst dann, wenn von der neuen Rolle bereits ein Teil der Bahn abgewickelt ist. Während des Verbindungsvorganges ruhen die Wickel und die zugehörigen Bahnenden, d.h. sie haben die Geschwindigkeit Null. Während dieses Zeitraums wird die Maschine aus einem Bahnspeicher mit bahnförmigem Material versorgt.

Bei einer Vorrichtung nach der DE 41 07 254 A1 ist es nachteilig, dass die Wickel für den Verbindungsvorgang der Bahnenden zwangsläufig angehalten werden müssen (v=0). Im Vergleich zu einem Wendewickler erscheint die Vorrichtung nach der DE 41 07 254 A1 jedoch weniger aufwändig und damit billiger. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Abwickeln und Verbinden von Bahnen zweier Wickel aus bahnförmigem Material vorzuschlagen, welche weniger aufwändig ist als ein Wendewickler und welche beim Rollenwechsel nicht angehalten werden muss.

Hierzu geht die vorliegende Erfindung von einer Vorrichtung nach der der DE 41 07 254 A1 aus und löst die vorgenannte Aufgabe durch die Beifügung einer Bahnverbindungsvorrichtung, mit welcher die erste Bahn an den Umfang des zweiten Bahnwickels heranführbar und dort mit der zweiten Bahn verbindbar ist.

Mit einer solchen Bahnverbindungsvorrichtung lassen sich auch Verbindungen von Bahnen durchführen, wenn diese in Bewegung sind. Dies gilt insbesondere, wenn die betreffende alte Bahn direkt an den neuen Wickel herangeführt wird und dort mit der neuen Bahn verbunden wird, was in der Regel mithilfe einer Klebestelle geschieht. Auf diese Weise kann eine Verbindung zwischen den Bahnen erfolgen, ohne dass zuvor Material von dem zweiten, neuen Wickel abgewickelt wurde, was ja bei der Vorrichtung nach der DE 41 07 254 A1 erforderlich ist.

Im Vergleich zum Wendewickler ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung weniger aufwändig, da ja zumindest eine Wickelstelle ortsfest ist, so dass die betreffende Wickelstelle ggf. mit dem dort verankerten Wickel nicht bewegt werden muss.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die ortsfeste Wickelstelle stets den neuen Wickel trägt, da dieser in der Regel der schwerste Wickel ist.

Mit ortsfest ist in diesem Zusammenhang in der Regel lediglich die radiale Richtung des Wickels der Wickelstelle gemeint. Die radiale Richtung ist dabei in Zylinderkoordinaten zu verstehen. In axialer Richtung kann die Wickelstelle beweglich sein. Damit kann die Abwickelvorrichtung auf verschiedene Wickelformate (v.a. Breite des bahnförmigen Materials) eingestellt werden. Es ist besonders vorteilhaft, einen Wickeltransporthebel in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzusehen, mit welchem Wickel zwischen den Wickelstellen transportiert werden können. Zunächst kann die erste Wickelstelle mit einem ersten Wickel beschickt werden. Dieser erste Wickel kann von dem Wickeltransporthebel in die zweite Wickelstelle verbracht werden. Nun kann ein zweiter, neuer Wickel in die erste Wickelstelle eingebracht werden. Der Transport von der ersten in die zweite Abwickelstelle kann jedoch auch folgendermaßen veranlasst werden.

Die Restlänge auf dem ersten (alten) Wickel kann mithilfe eines Sensors überwacht und an eine Steuervorrichtung über eine geeignete Datenleitung gesendet werden. Wenn sich nur noch eine bestimmte Restlänge auf dem alten Wickel befindet, kann die Steuereinheit den Transport des (alten) Wickels von der ersten Wickelstelle auf die zweite Wickelstelle veranlassen.

Der alte Wickel kann aber auch vollständig abgewickelt werden, so dass auf diesem kein Restmaterial mehr verbleibt.

Es ist vorteilhaft, dass dem Wickeltransporthebel ein Rast- und Bewegungsmechanismus zugeordnet ist, welcher den Hebel bewegt beziehungsweise in einer Winkelstellung hält. Dieser Rast- und Bewegungsmechanismus umfasst bevorzugt einen Kolbenzylinder. Besonders vorteilhaft ist die nachstehend in der gegenständlichen Beschreibung gezeigte Lösung, in der der Wickeltransporthebel die zweite Wickelstelle beinhaltet, wenn der Wickeltransporthebel einen Wickel trägt und von der ersten Wickelstelle abgeschwenkt ist. Gleichzeitig kann der Rastmechanismus die Möglichkeit bieten, den mit dem Wickel beaufschlagten Wickeltransporthebel in unterschiedlichen Winkellagen festzulegen. Auf diese Weise kann also die Position der zweiten Wickelstelle zur ersten Wickelstelle mit geringem Aufwand variiert werden. Dank dieser Möglichkeit können unterschiedlich große Wickel in den Wickelstellen optimal gehalten werden. Bei einer Vorrichtung mit den vorgenannten Merkmalen ist also die erste Wickelstelle ortsfest, während die zweite durch die Schwenkbewegung des Wickeltransporthebels beweglich ist. Überdies ist die tatsächlich während des Wickeins eingenommene Wickelposition der Wickelstelle variierbar. So kann die Winkellage des Hebels unterschiedlich eingestellt werden, so dass unter anderem unterschiedlichen Wickeldurchmessern Rechnung getragen werden kann. Durch diese Maßnahmen (Wickeltransporthebel, variable Position der ersten Wickelstelle) lässt sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung sehr kompakt gestalten. Dieser Umstand ist allgemein von großem Nutzen, da Fläche in Maschinenhallen knapp und teuer ist. Der Vorteil kommt besonders zum Tragen, wenn in besonderen Einsatzsituationen - wie in Verbindung mit Vorrichtungen zur Bildung mehrlagiger Papierschläuche - eine Vielzahl von Abwickelvorrichtungen vor einer Verarbeitungsmaschine zum Einsatz kommen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform verfügt die Bahnverbindungsvorrichtung über ein Anpressmittel, mit welchem die erste Bahn an den Umfang des zweiten Bahnwickels heranführbar und gegen den Wickel anpressbar ist. Dabei besteht das Anpressmittel aus zumindest einer Rolle, vorzugsweise aus zumindest zwei Rollen. Aber auch jedes andere Anpressmittel, welches eine für die Materialbahn gleitfähige Oberfläche aufweist, kann geeignet sein. Wenn sich die Materialbahnen während des Verbindungsvorganges in Ruhe (v=0) befinden, kann jedes Anpressmittel, welches eine Wirkfläche mit dem Wickel bilden kann, geeignet sein.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet eine Bahnverbindungsvorrichtung, die über zumindest zwei Rollen als Anpressmittel verfügt, mit welcher die erste Bahn an den Umfang des zweiten Bahnwickels heranführbar und dort mit der zweiten Bahn verbindbar ist.

Vorteilhafterweise sind die zumindest zwei Rollen des Anpressmittels über ein Koppelelement miteinander gekoppelt. Als Koppelelement bietet sich beispielsweise eine Koppelstange an.

Vorteilhaft ist auch, das Koppelelement seinerseits an einem Gelenk drehbar zu lagern, wobei das Gelenk eine Drehung des Koppelelementes entlang einer Achse, die weitgehend parallel zu der Achse des zweiten Wickels verläuft, gestattet. Dadurch können sich die zumindest zwei Rollen des Anpressmittels optimal an den neuen Wickel zur Verbindung der Bahnenden anschmiegen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Anstellvorrichtung vorgesehen, mit welcher das Anpressmittel gegen den zweiten Wickel anstellbar ist und mit welcher das Anpressmittel bei wechselndem Wickeldurchmesser in derselben Winkellage (α) des Wickels gegen die Umfangsfläche des Wickels anstellbar ist.

Vorteilhaft ist auch, wenn die Anstellvorrichtung einen Rahmen umfasst, an welchem das Anpressmittel angelenkt ist und welcher (Rahmen) seinerseits an dem Wickeltransporthebel angelenkt ist.

Angesichts der variablen Einstellbarkeit der Winkellage (ß) des Wickeltransporthebels ist es vorteilhaft, wenn die Anstellvorrichtung für die erste Bahn einen Rahmen umfasst, an dem ein Aktor wie ein Hubkolben angelenkt ist. Dieser Aktor liefert die Kraft für die Anstellung der Anpressmittel an den zweiten Wickel.

Vorteilhafterweise umfasst die Anstellvorrichtung einen ersten Aktor, mit welchem der Rahmen in Richtung auf den zweiten Wickel anstellbar ist. Der Aktor kann aus einem Hubkolbenzylinder bestehen. Dabei ist zu beachten, dass der Wickeltransporthebel - mit dem alten, ersten Wickel - nur so weit abschwenkt, dass der Hub des Aktors - vorzugsweise Kolbenzylinders - ausreicht, um die Anstellvorrichtung zur Verbindung der Bahnenden an den neuen Wickel zu stellen.

Vorteilhafterweise kann der Rahmen derart an dem Wickeltransporthebel und der Anstellvorrichtung angelenkt sein, dass der Hubkolben bei den verschiedenen Winkelstellungen des Hebels - die von dem Durchmesser der Wickel abhängen - immer annähernd den gleichen Abstand von der Umfangsfläche der Wickel einnehmen kann. So liegt die Oberfläche des zweiten Wickels immer im Arbeitsbereich der Einheit Anpressmittel-Aktor.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Speichervorrichtung für das bahnförmige Material, welche in der Transportrichtung des bandförmigen Materials der Bahnverbindungsvorrichtung nachgelagert ist, vorgesehen. Die Speichervorrichtung besteht dabei vorteilhafterweise aus zumindest drei Walzen, von denen zumindest eine Walze ihre Relativposition zu den beiden anderen Walzen verändern kann. Oft wird diese Walze „Pendelwalze" genannt. Das bahnförmige Material wird meanderförmig um diese Walzen geführt. Der relative Abstand, den die zumindest eine Pendelwalze von den fixen Walzen hat, bestimmt die in der Bahnspeichervorrichtung gespeicherte Bahnlänge. Dieser Abstand der Pendelwalze von den fixen Walzen kann auch als „Hub der Pendelwalze" bezeichnet werden.

Vorteilhaft ist auch, wenn die Speichervorrichtung einen Antrieb umfasst, mit welchem der „Hub der Pendelwalzen" steuerbar ist, so dass die Länge der in der Speichervorrichtung gespeicherten Bahn steuerbar ist.

In einer weiteren Ausgestaltung kann die Speichervorrichtung auch einen Kolbenzylinder umfassen, der eine Kraft auf die Materialbahn in Richtung des Speichers ausüben kann, beispielsweise um einen geleerten Speicher zu füllen.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der gegenständlichen Beschreibung und den Ansprüchen hervor. Die einzelnen Figuren zeigen:

Fig. 1 Eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Abwickeln bahnförmigen

Materials Fig. 2 Eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Abwickeln bahnförmigen Materials mit einer Bahnspeichervorrichtung Fig. 3 Ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf der Bahngeschwindigkeit

(v über t) während eines Bahnverbindungsvorganges angibt Fig. 4a Eine schematische Darstellung des Arbeitsbereiches des Rahmens des Anpressmittels Fig. 4b Eine schematische Darstellung des Arbeitsbereiches des Rahmens des Anpressmittels Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer vorteilhaften Vorrichtung zum Abwickeln bahnförmigen Materials, bei der aus darstellerischen Gründen die dem Beobachter zugewandte Schulter des Maschinengestells, nicht aber die an dieser Schulter angebrachten Vorrichtungsbestandteile wie der Wickeltransporthebel 4, weggelassen wurde. Die dem Beobachter abgewandte Seite des Maschinengestells 39 ist demzufolge im Hintergrund zu sehen.

Eine nicht gezeigte bahnverarbeitende Maschine - wie eine Druckmaschine, eine Schlauchmaschine u. a. für Papier, Kunststoff oder Kunstoffgewebe (was oft aus Polyolefinen gebildet wird) oder eine Sack- oder Beutelherstellmaschine, die Säcke oder Beutel vorzugsweise aus den vorgenannten Materialien herstellt - wird von der Abwickelvorrichtung 1 mit bahnförmigen Material 5 versorgt. Die auf dem Wickel befindliche Bahnlänge wird dabei ständig von einem Sensor 6 gemessen und über eine geeignete Datenleitung an eine Steuereinheit gesendet. Beim Unterschreiten einer vordefinierten Bahnrestlänge auf dem Wickel wird dieser mithilfe des Wickeltransporthebels 4 von einer ersten A auf eine zweite Wickelstelle B verfahren. Sogleich wird die erste Wickelstelle A mit einem neuen, zweiten Wickel 3 bestückt. Der zweite Wickel 3 wird mit einer Rollenbremse 7 gebremst beziehungsweise festgelegt. Die Bremskraft der Rollenbremse 7 ist lediglich so groß gewählt, dass die unvermeidliche Unwucht des zweiten Wickels 3, selbigen nicht in Bewegung versetzt. Der Bahnanfang des zweiten Wickels 3 wird mit einem doppelseitigen Klebeband 8 versehen. Bevor das restliche bahnförmige Material vom ersten Wickel 2 abgelaufen ist, wird von einem Register-Sensor 13, über eine Registermarke, eine Stelle auf dem bahnförmigen Material 5 registriert, die zu dem Anfang des bahnförmigen Materials des neuen Wickels 3 passt. Diese Information wird vom Sensor an die Steuereinheit übermittelt.

Die Steuereinheit veranlasst, dass die Umlaufgeschwindigkeit des ersten Wickels 2 durch die Bremsvorrichtung 15 bis auf ein Minimum - u.U. sogar bis auf Null - abgebremst wird. Insbesondere bei einer Ausführung der Gesamtvorrichtung mit einem schwachen oder gar ganz ohne einen eigenen Antriebsmotor für den ersten Wickel 2 ist es jedoch vorteilhaft, den Wickel einfach abzubremsen. Hierfür kommen einfache mechanische Mittel - wie eine mechanische Bremse, die vorzugsweise auf die Achse 18 des ersten (alten) Wickels 2 wirkt - in Frage. Mit einer solchen Bremse 15 kann auch die Bahnspannung zumindest in dem Bereich zwischen erstem Wickel 2 und dem Abzug 19 gesteuert oder zumindest eingestellt werden.

An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass ein Wickelwechsel prinzipiell auch bei voller Maschinengeschwindigkeit erfolgen kann. In diesem Fall würde keine Bahnspeichervorrichtung benötigt.

Wenn der Wickel während eines Zeitraumes langsam läuft, wird die bahnverarbeitende Maschine von der Bahnspeichervorrichtung 16 versorgt, damit diese in ihrer normalen Arbeitsgeschwindigkeit weiter arbeiten kann. Die betreffende Zeitspanne wird T_G genannt.

Zu erwähnen bleibt noch das dem Wickeltransporthebel 4 zugeordnete Hebelsystem 34 und der Hubzylinder 37. Diese Bauteile bilden den Rast- und Bewegungsmechanismus des Wickeltransporthebels. Sie sind in der Lage, den Transporthebel 4 zu bewegen und in unterschiedlichen Winkellagen ß festzulegen. Das Hebelsystem umfasst die Einzelhebel 35. Jeweils ein Hubzylinder 37 ist an einer Schulter des Maschinengestells 39 angelenkt. Mit der Anlenkung 40 wird die Kraft des Hebelsystems auf den Wickeltransporthebel 4 übertragen.

Die Figur 2 zeigt die schematische Darstellung einer Bahnspeichervorrichtung. Bahnförmiges Material wird von einem ersten Wickel 2 über ein Vorzugwalzenpaar 21 in Richtung des Pfeils 22 abgewickelt. Alternativ kann der Wickel über einen Motor angetrieben und das Vorzugswalzenpaar 21 durch eine Bremsvorrichtung ersetzt werden. Das Vorzugswalzenpaar zieht im Normalbetrieb in der Regel die Bahn mit einer konstanten Arbeitsgeschwindigkeit V_A ab. Hinter den Vorzugswalzen wird das bahnförmige Material 5 in eine Bahnspeichervorrichtung 16 transportiert. Die Bahnspeichervorrichtung 16 besteht aus zumindest einer Pendelwalze 23 und zwei fixen (statischen) Walzen 24, 25. Die Pendelwalze 23 ist beweglich gelagert, so dass sie 23 ihre relative Lage zu den statischen bzw. fixen Walzen 24, 25 verändern kann. Aus der relativen Lage der Pendelwalze 23 zu den statischen Walzen 24, 25 kann die momentan in der Bahnspeichervorrichtung gespeicherte Bahnlänge mithilfe einer Steuervorrichtung berechnet werden. Die momentan in der Bahnspeichervorrichtung vorhandene Bahnlänge wird als Istwert in der Steuervorrichtung gespeichert.

Außerdem umfasst die Bahnspeichervorrichtung 16 einen Kolbenzylinder 26, mit dem die Lage der Achse der Pendelwalze 23 einstellbar ist. Im

Normalbetrieb wird der Kolbenzylinder eine konstante Kraft auf die Achse ausüben, was zur Einstellung einer konstanten Bahnspannung nach den

Vorzugswalzen 21 führt. Diese Kraft F_A wirkt auf die Achse der Pendelwalze 23 entgegen der Richtung des Pfeils 27. Bei einer maximal gefüllten Bahnspeichervorrichtung hat die Pendelwalze die Hubhöhe h. Hinter der

Bahnspeichervorrichtung ist eine bahnverarbeitende Maschine vorgesehen, die von dem Wickel 2 mit bahnförmigem Material versorgt wird.

Bahnverarbeitende Maschinen können beispielsweise Schlauchmaschinen, die aus bahnförmigem Material Schläuche, herstellen, Ventilzettelvorrichtungen für Sackherstellungsmaschinen oder Druckmaschinen jeglicher Art sein. Zum Transport des bahnförmigen Materials 5 zu diesen bahnverarbeitenden Maschinen ist in der Regel ein weiteres Vorzugswalzenpaar 28 vorgesehen.

Kurz vor einem Wickelwechsel verlangsamt das Vorzugwalzenpaar 21 - während des Zeitraums ti - die Arbeitsgeschwindigkeit von V_A auf eine Wickelwechselgeschwindigkeit V_mιn (Figur 2). Gleichzeitig wird der Wickel 2 durch die Bremse 15 ebenfalls auf die Geschwindigkeit V_mιn abgebremst. Dabei kann die Geschwindigkeit V_mιn auch gleich Null sein.

Zur Messung der Bahngeschwindigkeit ist eine Messvorrichtung 30 vorgesehen. Diese Bahngeschwindigkeitsmessvorrichtung 30 kann an verschiedenen Positionen in der Abwickelvorrichtung 1 angebracht sein. Die momentane Bahngeschwindigkeit wird von der Bahngeschwindigkeitsmessvorrichtung 30 über geeignete Datenleitungen an die Steuereinrichtung gesendet.

Das Vorzugwalzenpaar kann durch seine Bremswirkung einen Bahnspannungsgradienten hervorrufen. So wird die Bahnspannung in dem Abschnitt zwischen dem Wickel 2 und dem Abzugswalzenpaar 21 , bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel von dem positiven Drehmoment der Abzugswalzen und dem negativen Drehmoment (Bremswirkung) der Bremse 15 des Wickels bestimmt. In dem Bereich hinter dem Abzugswalzenpaar 21 ist die vorerwähnte Kraftwirkung des Hubkolbenzylinders 26 auf die Achse der Pendelwalze maßgeblich (solange diese Kraft keine Beschleunigung der Abzugsgeschwindigkeit bewirkt). Während des Zeitraumes t₂ wird die bahnverarbeitende Maschine lediglich von der Speichervorrichtung 16 mit bahnförmigem Material 5 versorgt, wenn die Bahngeschwindigkeit vor dem Abzugswalzenpaar gleich Null ist.

Beim Entleeren der Speichervorrichtung 16 bewegt sich die Pendelwalze 23 in Richtung des Pfeils 27. Die Hubhöhe h der Pendelwalze 23 verringert sich. Dadurch wird die Bahnlänge des in der Bahnspeichervorrichtung 16 gespeicherten bahnförmigen Materials 5 (=Matehalmenge) reduziert.

Für den Wickelwechselvorgang umfasst die Abwickelvorrichtung 1 eine Bahntrennvorrichtung 29. Diese Bahntrennvorrichtung 29 umfasst ein Messer 11 , mit welchem das bahnförmige Material 5 vom ersten Wickel 2 abgetrennt werden kann, bevor das Bahnende des ersten Wickels - in nicht näher beschriebener Weise - mit dem Bahnanfang des zweiten Wickels verbunden werden kann.

Nach der Verbindung des Endes der ersten Bahn 38 mit der zweiten Bahn kann der zweite Wickel 3 zunächst an der ersten Abwickelstelle A bleiben. Der neue Wickel 3 wird durch das Vorzugswalzenpaar 21 wieder bis auf die Arbeitsgeschwindigkeit V_A beschleunigt, wobei die verschiedenen Bremsvorrichtungen 15, 7, die auf den Wickel wirken könnten, gelöst sind. In der Figur 3 wird der Zeitraum, in dem diese Beschleunigung stattfindet mit t₃ bezeichnet.. In diesem Fall vermitteln die Vorzugswalzen 21 dem Wickel über die Bahn die für seine Beschleunigung notwendige Kraft.. Bis der zweite Wickel 3 - im Zeitraum t₃ - die Arbeitsgeschwindigkeit V_A erreicht hat, wird die bahnverarbeitende Maschine weiter aus der Bahnspeichervorrichtung 16 mit bahnförmigem Material versorgt.

Durch die Kraft F_A, die der Kolbenzylinder 26 auf die Achse der Pendelwalze 23 ausübt, wird diese entgegen der Richtung des Pfeils 27 auf die maximale Hubhöhe h bewegt und der Bahnspeicher wird wieder vollständig mit bahnförmigem Material 5 gefüllt. Während dieses Zeitraumes t₃ kann die Bahnspannung zwischen den beiden Vorzugwalzenpaaren 21 und 28 also im Bereich der Bahnspeichervorrichtung sehr niedrig sein.

Deswegen ist in einer alternativen Ausführungsform der Hubkolbenzylinder 26 der Bahnspeichervorrichtung 16 mit einer Stellvorrichtung versehen, die die Kraft, die der Hubkolbenzylinder 26 auf die Pendelwalze 23 ausübt, regelt.

Diese Stellvorrichtung kann von der Steuervorrichtung angesteuert und damit der Hubkolbenzylinder mit einem anderen Kraft beaufschlagt werden. Da der Steuervorrichtung der momentane Istwert der Bahnlänge, die sich in der Speichervorrichtung 16 befindet, bekannt ist, kann über der Stellvorrichtung des Hubkolbenzylinders 26 aktiv die Bahnlänge innerhalb der Bahnspeichervorrichtung 16 gesteuert werden.

So wird beispielsweise während des Beschleunigungszeitraums t₃ des zweiten Wickels 3 der Druck des Kolbenzylinders 26 auf die Pendelwalze 23 größer sein, als bei der Abbremsphase ti oder Wickelwechselphase t₂. Eine zu niedrige Bahnspannung und eine damit verbundene Schlaufenbildung im Bereich zwischen Vorzugwalzenpaar 21 und Bahnspeichervorrichtung 16 wird so verhindert.

Zur Verbindung der Bahnenden der Wickel 2 und 3, wird die Bahnverbindungsvorrichtung 10 über einen Rahmen bzw. Hebel 9 an den neuen Wickel 3 angestellt. Als Anpressmittel umfasst die Bahnverbindungsvorrichtung zwei Gummirollen 14, die über eine Koppelstange 32 miteinander verbunden sind. Die Koppelstange 32 ist ihrerseits über das Gelenk 33 drehbar am Rahmen 9 angelenkt.

Im vorliegenden Fall benötigt die Bahnverbindungsvorrichtung neben den Anpressmitteln, die in direktem Kontakt mit der ersten Bahn stehen und diese gegen den zweiten Wickel anpressen, auch Anstellmittel, die die Anpressmittel in geeigneter Form gegen die erste Bahn und den zweiten Wickel anstellen. Diese Anstellmittel umfassen in der Regel zumindest einen Aktor, der die Kraft für die Anstellbewegung bereitstellt und weitere Vorrichtungsbestandteile, die die Kraft in die gewünschte Richtung lenken. Im in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind damit vor allem der Hubzylinder 20 und der Rahmen 9 der Anstellvorrichtung zuzurechnen.

Sollten bekannte Bahnverbindungsvorrichtungen Anpress- oder Anstellmittel aufweisen, dann sind diese nicht zur Anstellung der ersten Bahn an den zweiten Wickel geeignet oder gedacht. Im Bahnverbindungspunkt C werden bei der Bahnverbindung die passenden Stellen der (gegeneinander angestellten) Bahnenden des neuen 3 und alten Wickels 2 über das Klebeband 8 verbunden. Gleichzeitig wird das Messer der Bahntrennvorrichtung 12 senkrecht zur Bahnlaufrichtung des bahnförmigen Materials 5 bewegt, so dass dieses 5 vom alten Wickel 2 abgetrennt wird. Die bahnverarbeitende Maschine wird nunmehr vom neuen Wickel 3 mit bahnförmigen Material 5 versorgt.

Der Rahmen 9 kann derart an dem Wickeltransporthebel 4 und der Anstellvorrichtung 10 angelenkt sein, dass der Hubkolben 20 bei den verschiedenen Winkelstellungen des Hebels - die von dem Durchmesser der Wickel abhängen - immer den in etwa gleichen Abstand h von der Umfangsfläche der Wickel einnehmen kann. So liegt die Oberfläche des zweiten Wickels 3 immer im Arbeitsbereich der Einheit Anpressmittel-Aktor. Dies ist in den Figuren 4a und 4b veranschaulicht.

Die Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Bahngeschwindigkeit im Bereich zwischen dem Wickel 2 oder 3, von dem gerade abgewickelt wird, und dem Abzugswalzenpaar 21 während eines Wickelwechselzyklusses. Vorm Erreichen des Bahnendes auf dem ersten Wickel 2 wird der alte Wickel 2 - vorzugsweise mit konstanter Verzögerung - auf eine minimale Geschwindigkeit (v=0) abgebremst (ti). Während des (registergenauen) Verbindungsvorganges der Bahnenden der Wickel 2 und 3, behält der erste Wickel 2 eine minimale Geschwindigkeit bei (im Zeitraum t₂). Der zweite Wickel 3 hat zu diesem Zeitpunkt die Geschwindigkeit Null (v=0). Die bahnverarbeitende Maschine wird aus der Bahnspeichervorrichtung 16 mit bahnförmigem Material versorgt.

Nach Verbinden der Bahnenden der Wickel 2 und 3 wird der neue Wickel vorzugsweise mit gleichförmiger Beschleunigung auf die Verarbeitungsgeschwindigkeit V_A gebracht (t₃).

Eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung 1 zum Abwickeln von bahnförmigen Material 5 umfasst einen zweiten Register-Sensor 17. Bevor das bahnförmige Material vom ersten Wickel 2 abgelaufen ist, werden von den

Sensoren 13 und 14 zueinander passende Stellen auf dem bahnförmigen

Material 5 registriert. Der zweite Wickel 3 wird dazu vorher auf die gleiche

Geschwindigkeit gebracht, mit der sich auch der erste Wickel 2 bewegt. Dabei kann es sich um die Verarbeitungsgeschwindigkeit der bahnverarbeitenden

Maschine oder um eine dazu reduzierte Geschwindigkeit handeln, auf die der erste Wickel 2 zuvor mithilfe der Bremsvorrichtung 15 abgebremst wurde.

Zumindest eine der zu verbindenden Stellen auf dem bahnförmigen Material 5 wird - mithilfe einer hier nicht gezeigten Vorrichtung oder manuell - mit einem Klebstoff beaufschlagt.

Die Steuervorrichtung berechnet einen Zeitpunkt, bei dem der Rahmen 13 die Verbindungsvorrichtung 10 in Kontakt mit dem zweiten Wickel 3 bringen muss, damit die passenden, zu verbindenden Stellen auf dem bahnförmigen Material miteinander verbunden werden. Gleichzeitig wird das Messer 11 der Bahntrennvorrichtung 12 aktiviert, so dass das bahnförmige Material 5 vom alten Wickel 2 abgetrennt wird. Mit der zuletzt vorgestellten alternativen Ausführungsform der Vorrichtung 1 zum Abwickeln von bahnförmigem Material können die Bahnenden registergenau in Maschinengeschwindigkeit verbunden werden, ohne dass eine Bahnspeichervorrichtung vorhanden sein muss.

In der Figur 4a verdeutlichen die Winkel α und ß die Begriffe Winkellage α des Wickels 3 und Winkellage ß des Hebelarms 4.

Claims

Windmöller & Hölscher KG

Münsterstraße 50

49525 Lengerich/Westfalen

30. April 2009 Unser Zeichen: 8790 WO - WEB

Patentansprüche

1. Vorrichtung (1 ) zum Abwickeln bahnförmigen Materials,

- welche über zumindest eine erste (A) und zumindest eine zweite Abwickelstelle (B) verfügt, in welcher erste (2) und zweite Wickel (3) für das bahnför- mige Material (5) rotierbar gelagert werden können,

- welche über eine Bahnverbindungsvorrichtung (4,9,12,14,20) zum Verbinden einer von der ersten Abwickelstelle (A) abgewickelten ersten Bahn (38) mit einer von der zweiten Abwickelstelle (B) abgewickelten zweiten Bahn verfügt,

- und bei welcher zumindest eine Abwickelstelle ortsfest in Bezug auf ihre radiale Position ist gekennzeichnet durch eine Bahnverbindungsvorrichtung (4,9,12,14,20), mit welcher die erste Bahn (38) an den Umfang des zweiten Bahnwickels (3) heranführbar und dort mit der zweiten Bahn verbindbar ist.

2. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch gekennzeichnet durch zumindest eine andere Wickelstelle (B), die in der Vorrichtung bewegbar ist.

3. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch gekennzeichnet durch eine Bahnverbindungsvorrichtung (4,9,12,14,20), mit welcher die erste Bahn (38) mit der zweiten Bahn verbindbar ist, bevor ein Teil der zweiten Bahn von dem zweiten Wickel (3) abgewickelt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche gekennzeichnet durch

Sensor- und Steuervorrichtungen, mit welchen das Register der ersten Bahn (38) erkennbar ist und mit denen die erste Bahn (38) registergenau der zweiten Bahn zuführbar ist

5. Vorrichtung einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Wickeltransporthebel (4) vorgesehen ist, mit welchem Wickel (2,3) zwischen den Wickelstellen (A₁B) transportiert werden können.

6. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass dem Wickeltransporthebel (4) ein Rast- und Bewegungsmechanismus (34,35,37) zugeordnet ist, welcher den Hebel (4) bewegt beziehungsweise in einer oder mehreren unterschiedlichen Winkelstellungen (A₁B) hält.

7. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch gekennzeichnet durch eine Speichervorrichtung (16) für das bahnförmige Material (5), welche in der Transportrichtung des bahnförmigen Materials (5) der Bahnverbindungsvorrichtung (4,9,12,14,20) nachgelagert ist.

8. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der in der der Speichervorrichtung (16) gespeicherten Bahn (5) steuerbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnverbindungsvorrichtung (4,9,12,14,20) über ein Anpressmittel (14,32,33) verfügt, mit welcher die erste Bahn (38) an den Umfang des zweiten Bahnwickels (3) heranführbar und gegen den Wickel (3) anpressbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnverbindungsvorrichtung (4,9,12,14,20) als Anpressmittel (14,32,33) über zumindest eine Rolle (14) verfügt, mit welcher die erste Bahn (38) an den Umfang des zweiten Bahnwickels (3) heranführbar und dort (C) mit der zweiten Bahn verbindbar ist.

11. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnverbindungsvorrichtung (4,9,12,14,20) als Anpressmittel (14,32,33) über zumindest eine weitere Rolle (14) verfügt, mit welcher die erste Bahn (38) an den Umfang des zweiten Bahnwickels (3) heranführbar und dort (C) mit der zweiten Bahn verbindbar ist.

12. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Rollen (14) über ein Koppelelement (32) miteinander gekoppelt sind.

13. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (32) seinerseits an einem Gelenkt (33) drehbar gelagert ist, wobei das Gelenk (33) eine Drehung des Koppelelementes (32) entlang einer Achse, die weitgehend parallel zu der Achse der des zweiten Wickels (3) verläuft, gestattet.

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche gekennzeichnet durch

• eine Anstellvorrichtung (9,20), mit welcher das Anpressmittel (14,32,33) gegen den zweiten Wickel (3) anstellbar ist

• und mit welcher das Anpressmittel (14,32,33) bei wechselndem Wickeldurchmesser in derselben Winkellage (α) des Wickels gegen die Um- fangsfläche des Wickels (3) anstellbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche gekennzeichnet durch

• und mit welcher (9,20) das Anpressmittel (14,32,33) bei wechselndem Wickeldurchmesser mit demselben Hub (H) des Kolbenzylinders (20) gegen die Umfangsfläche des Wickels (3) anstellbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Anstellvorrichtung (9,20) einen Rahmen (9) umfasst, an welchem das Anpressmittel (14,32,33) angelenkt ist und welcher (9) seinerseits an dem Wickeltransporthebel (4) angelenkt ist.

17. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch gekennzeichnet durch einen ersten Aktor (20), mit welchem der Rahmen (9) in Richtung auf den zweiten Wickel (3) anstellbar ist.

18. Bahnverarbeitende Maschine, gekennzeichnet durch

- eine Vorrichtung (1 ) zum Abwickeln bahnförmigen Materials (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche,

- mit welcher die bahnverarbeitende Maschine in ihrer Arbeitsrichtung mit der abgewickelten Bahn (5) versorgbar ist.

19. Verfahren zum Abwickeln von bahnförmigem Material

- bei welchem zumindest zwei Abwickelstellen (A₁B) zum Abwickeln von bahnförmigem Material (5) von auf den Abwickelstellen (A₁B) befindlichen Bahnwickeln (2,3) verwendet werden,

- bei welchem bahnförmiges Material (5), das von der ersten Abwickelstelle (A) stammt, mit bahnförmigem Material (5), das von einer zweiten ortsfesten Abwickelstelle (B) stammt, verbunden wird dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der ersten (38) und der zweiten Bahn am Umfang des zweiten Bahnwickels (3) erfolgt.

20. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnverbindungsvorrichtung (4,9,12,14,20) die erste Bahn (38) mit der zweiten Bahn verbindet, bevor ein Teil der Bahn von dem zweiten Wickel (3) abgewickelt ist.

21. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der ersten (38) und der zweiten Bahn nach einem Register erfolgt