DE4418900C2 - Wickelmaschine zum Aufwickeln einer laufenden Papierbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine zum Aufwickeln einer laufenden Papierbahn. Auf den Oberbegriff von Anspruch 1 wird verwiesen.

Beim Wickeln von Bahnen spielt die Wickelhärte eine Rolle für die anschließende Weiterverarbeitung. Besonders bei Papierbahnen ist es ganz entscheidend, daß die Wickelhärte über den gesamten Rollendurchmesser einen bestimmten Verlauf hat. Im allgemeinen soll die Wickelhärte von einem gewissen Anfangswert auf einen Endwert abfallen. Der Abfall soll von der ersten bis zur letzten Lage möglichst gleichmäßig sein. Er soll einen bestimmten Gradienten aufweisen, d. h., nicht zu stark und nicht zu schwach sein. Der Verlauf der Wickelhärte soll auf gar keinen Fall Sprungstellen aufweisen, z. B. einen plötzlichen Abfall.

Man erreicht dies nur, wenn man bestimmte Maßnahmen ergreift. Unternimmt man nichts, so wird mit zunehmendem Rollendurchmesser der Liniendruck zwischen der Rolle und der Tragwalze bzw. den Tragwalzen immer größer, und damit auch die Wickelhärte.

Eine Wickelmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus DE 38 39 244 bekanntgeworden. Diese Wickelmaschine weist drei Tragwalzen auf. Dabei ist die erste Tragwalze ortsfest, während die beiden nachfolgenden Tragwalzen ortsveränderlich und von einem Stützband umschlungen sind. Durch das Stützband sowie durch die Veränderung der Positionen der zweiten und der dritten Tragwalze soll die Wickelhärte über dem Rollendurchmesser gesteuert werden. Dabei soll das Stützband eine möglichst große Stützfläche zwecks Senkens der Flächenlast bewirken. Diese Wickelmaschine ist außerordentlich aufwendig. Sie hat außerdem einen besonders gravierenden Nachteil: Sobald die Papierrolle derart angewachsen ist, daß sie hauptsächlich vom Stützband getragen wird, kann es zu einem heftigen Schwingen des Stützbandes kommen, so daß die Papierrolle zu "tanzen" anfängt und hierbei aus dem Bett herauskatapultiert werden kann.

Andere Maßnahmen zum Beeinflussen der Wickelhärte bestehen darin, die Last der Rolle auf die einzelnen Tragwalzen zu verteilen. Zu diesem Zwecke wurden schon Tragwalzen gleichen Durchmessers in unterschiedlichen Horizontalebenen angeordnet oder Tragwalzen unterschiedlichen Durchmessers verwendet. Ferner ist es bekannt, daß man beim Wickeln auf einer Tragwalze kleineren Durchmessers eine härtere Wicklung erhält als beim Wickeln auf einer Tragwalze größeren Durchmessers.

Aus DE-DM 73 10 606 ist eine Wickelmaschine bekanntgeworden, die zwei gleich große Tragwalzen aufweist. Die eine dieser Tragwalzen kann während des Wickelvorganges aus einer oberen Position oberhalb der Horizontalebene der Achse der anderen Tragwalze zu Beginn des Wickelvorganges abgesenkt werden. Durch dieses Absenken soll ein von Anfang an fest gewickelter Kern erhalten werden.

US-PS 2 461 387 beschreibt eine Wickelmaschine, die zwei angetriebene Tragwalzen unterschiedlichen Durchmessers hat; die Tragwalze mit dem kleineren Durchmesser ist mit einem Belag mit größerem Reibwert versehen und mit höherer Geschwindigkeit angetrieben als die andere Tragwalze. Hierdurch wird eine Zugspannung auf die äußere Lage der Bahn ausgeübt.

DE-OS 27 57 247 betrifft eine Wickelmaschine mit Tragwalzen gleich großen Durchmessers. Die Steuerung der Wickelhärte erfolgt durch Verändern des gegenseitigen Abstandes der Tragwalzen.

DE-PS 678 585 beschreibt eine Wickelmaschine mit zwei Tragwalzen, von denen die erste einen harten Mantel und die zweite einen weichen Mantel hat. Die Achsen der beiden Walzen befinden sich in ein und derselben Horizontalebene.

DE-A-44 02 624 zeigt und beschreibt eine Wickelmaschine, bei welcher der von den Tragwalzen und dem Papierwickel begrenzte Raum als druckdichte Kammer ausgebildet ist, die einen Druckluftanschluß hat. Dabei können Luftmenge und Luftdruck entsprechend dem wachsenden Gewicht des Papierwickels gesteuert werden. Dabei gibt es jedoch erhebliche Abdichtungsprobleme der Druckkammer.

DE-GM 92 04 667 zeigt in ihrer Fig. 5c eine Wickelmaschine mit zwei Tragwalzen, die von einem Stützband umschlungen sind. Das Stützband weist lediglich eine Spannwalze auf.

DE-OS 20 60 756 zeigt eine Wickelmaschine, bei der ebenfalls die beiden Tragwalzen von einem Stützband umschlungen sind. Dabei sind die Tragwalzen relativ zueinander positionierbar.

DE-PS E 8536 VII/55e zeigt eine Wickelmaschine mit zwei Tragwalzen. Diese sind von einem Stützband umschlungen. Die beiden Tragwalzen können ebenfalls relativ zueinander entfernt werden, so daß das Stützband eine Schlaufe bildet, in welcher die Papierrolle in einer bestimmten Arbeitssituation ruht.

US-PS 34 97 151 zeigt eine Stützwalze mit einem Blaskasten, der im Zwickel zwischen den beiden Tragwalzen angeordnet ist, um eine das Gewicht der Papierrolle kompensierende Druckkraft aufzubringen.

DE 42 08 790 A1 zeigt eine Wickelmaschine mit zwei Tragwalzen. Die eine Tragwalze weist ein feststehendes Joch auf, einen auf dem Joch gleitenden, in Umfangsrichtung verschiebbaren Schuh mit einer bestimmten Außenkontur sowie mit einem um den Schuh herumgelegten Band.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Wickelmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß eine über den Wickeldurchmesser hinweg kontrollierte Wickelhärte erzielbar ist, daß der Durchmesser des einzelnen Wickels noch größer bemessen werden kann als seither, ohne daß es zu dem gefürchteten Aufplatzen der äußeren Wickellagen kommt, und daß vor allem Lufteinschlüsse zwischen den Wickellagen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Aus der großen Vielzahl von Wickelmaschinen mit einer unübersehbaren Vielzahl von Einzelmerkmalen hat der Erfinder gerade diese Merkmalskombination ausgewählt. Er hat hierbei folgendes erkannt:

Die beiden Tragwalzen haben erhebliche Massen, die beim Umlauf in Schwingungen geraten und damit das Wickelergebnis beeinträchtigen können. Die konsequente Anordnung des Stützelementes zwischen den beiden Walzen trägt erheblich zur Problemlösung bei. Das Stützelement ist zwar in Richtung auf die Stützfläche verschiebbar, bildet jedoch eine relativ steife und damit schwingungsdämpfende Einheit.

Stützband und Stützelement können dabei nach Art einer sogenannten Schuhpresse ausgeführt sein, wie aus dem Gebiet für Papiermaschinen an sich bekannt.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen im einzelnen folgendes:

Fig. 1 zeigt stark vereinfacht und schematisch eine Wickelmaschine mit einer ersten Tragwalze 1, einer zweiten Tragwalze 2 und einem von diesen beiden Tragwalzen unterstützten Papierwickel 3. Dabei wird die Papierbahn 4 in der Zeichnung gesehen von links her herangeführt. Sie läuft somit von unten her auf die Tragwalze 1 auf, umschlingt diese über einer Teilstrecke von etwa 150° und läuft sodann auf den Papierwickel 3 auf. Dabei zeigt Fig. 1 die Startphase, während welcher der Papierwickel 3 noch einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser hat.

Die Darstellung gemäß Fig. 2 zeigt eine Phase, bei welcher der Papierwickel 3 im Durchmesser erheblich angewachsen ist. Die beiden Tragwalzen 1, 2 sind relativ zueinander beweglich, derart, daß ihr gegenseitiger Abstand veränderbar ist. Im vorliegenden Falle ist die Tragwalze 2 in Richtung des Pfeils A verschiebbar.

Man erkennt außerdem in Fig. 2 eine Stützeinheit, umfassend ein Stützband 10, ein Stützelement 11 sowie ein Kraftorgan 12. Das Stützband 10 gleitet dabei auf dem Stützelement 11. Im allgemeinen wird man ein Schmiermittel vorsehen, das zwischen der Stützfläche des Stützelementes 11 und der Innenfläche des Stützbandes 10 injiziert wird.

Dem Stützband 10 kann ein besonderer Antrieb zugeordnet werden, es ist aber auch denkbar, daß es vom umlaufenden Papierwickel 3 mitgenommen wird. Auf die Umlaufpfeile wird verwiesen.

Auf die Gestaltung des Stützelementes 11 und des Kraftorganes 12 wird noch weiter unten eingegangen werden.

Die vorliegende Wickelmaschine ist derart aufgebaut, daß die gesamte Stützeinheit 10, 11 und 12 nach entsprechendem Auseinanderfahren der Tragwalzen 1, 2 in den Zwischenraum einfahrbar ist. Dies hat den Vorteil, daß die Unterstützung durch die Stützeinheit im entscheidenden Augenblick herbeigeführt werden kann, nämlich dann, wenn der Papierwickel 3 einen gewissen Durchmesser erreicht hat.

Fig. 3 zeigt nochmals die Wickelmaschine gemäß der Fig. 1 und 2, und zwar in einer Endphase, wenn der Papierwickel seinen größten Durchmesser erreicht hat.

Eine weitere Variante ist in Fig. 4 dargestellt. Aus dem oberen Teil der Figur erkennt man wiederum in stark vereinfachter schematischer Darstellung eine Wickelmaschine mit den Tragwalzen 1 und 2, ferner mit der Stützeinheit, umfassend das Stützband 10, das Stützelement 11 sowie das Kraftorgan 12.

Diese Ausführungsform weist die beiden folgenden Besonderheiten auf:

Die beiden Tragwalzen 1, 2 befinden sich ganz deutlich oberhalb der Stützeinheit 10, 11, 12. Jedenfalls befinden sich die Längsachsen der beiden Tragwalzen 1, 2 oberhalb der Achse des Papierwickels 3.

Zum anderen besteht die Möglichkeit, mit anwachsendem Papierwickel 3 die beiden Tragwalzen 1, 2 nach oben abzufahren oder die Stützeinheit 10, 11, 12 nach unten abzufahren.

Es versteht sich, daß die Abfahrbewegung der beiden Tragwalzen 1, 2 nicht streng senkrecht nach oben verlaufen muß, sondern auch eine Bewegungskomponente nach den beiden Seiten im Sinne einer gegenseitigen Entfernung aufweisen kann.

Die Stützeinheit 10, 11, 12 kann in eine Aussparung im Fußboden absenkbar sein. Diese Möglichkeit kann entweder dazu dienen, die Stützeinheit mit zunehmendem Wachstum des Papierwickels 3 in den Fußboden abzusenken, so wie dies im unteren Teil von Fig. 4 angedeutet ist.

Die Fig. 5 und 6 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Stützeinheit in vergrößerten Darstellungen.

Fig. 5 zeigt wiederum das Stützband 10, das mit der letzten Lage des Papierwickels 3 (hier nicht dargestellt) unmittelbar in Berührung kommt. Das Stützelement 11 ist in diesem Falle aus einer flexiblen Lamelle 11.1 gebildet, ferner aus einem elastomeren Tragschuh 11.2. Der Tragschuh 11.2 umschließt eine Druckkammer 11.3 und weist einen hier nicht gezeigten Anschluß zum Einleiten eines fließfähigen Mediums auf, beispielsweise von Luft. Auf diese Weise ist der Radius R der Stützfläche 11.6, die aus der flexiblen Lamelle 11.1 gebildet wird, variabel einstellbar.

Wie man ferner erkennt, ist die flexible Lamelle 11.1 an einem Fixpunkt 11.4 am elastomeren Tragschuh 11.2 befestigt - siehe rechter Teil der Darstellung. Sie liegt aber sonst lose auf der Außenkontur des elastomeren Druckschuhs auf, so daß sie verformbar ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist das Stützelement 11 aus einem festen Kasten 11.5 gebildet sowie aus einer flexiblen Lamelle 11.1. Die flexible Lamelle 11.1 besteht beispielsweise aus Kunststoff oder aus Metall. Sie ist mittels eines Scharniers 11.4 an einer Wand des Kastens 11.5 angelenkt.

Fig. 7 zeigt in vergrößerter Darstellung eine weitere Stützelementausbildung. Es besteht im Falle dieser Ausführungsform aus einem Material mit Eigenschaften gleich oder ähnlich wie Hartgummi. Man erkennt wiederum den Radius R der Stützfläche 11.6 des Schuhs.

Das Kraftorgan 12 umfaßt im vorliegenden Falle zwei steife Hebel 12.1, 12.2. Diese sind über jeweils steife Ecken 12.3, 12,4 mit dem Stützelement 11 starr verbunden. Dabei befinden sich die beiden steifen Ecken 12.3, 12.4 an den beiden Endbereichen dieses Stützelementes 11. Sie könnten jedoch auch etwas näher beieinander angeordnet sein, als hier dargestellt.

Man erkennt ferner einen Kolben 12.5 und einen Zylinder 12.6. Diesen beiden Elementen ist jeweils eine Stange 12.7, 12.8 zugeordnet. Diese beiden Stangen greifen gelenkig an den Hebeln 12.1, 12.2 an. Das Kraftorgan kann dadurch betätigt werden, daß in den Raum des Zylinders 12.6 entweder auf der einen oder auf der anderen Seite des Kolbens 12.5 ein Druckmedium eingeleitet wird, so daß die beiden Hebel 12.1, 12.2 über die genannten Gelenke entsprechend beaufschlagt werden. Dies hat wiederum ein Verbiegen des Stützelementes 11 zufolge, und zwar entweder im Sinne eines Vergrößerns oder Verkleinerns des Radius R, entsprechend dem Radius R des hier nicht dargestellten Papierwickels.

Ein ganz wesentlicher Gedanke besteht darin, das hier gezeigte Querschnittsprofil des Stützelementes 11 derart zu gestalten, daß die Stützfläche 11.6 stets entlang einem Kreisbogen verläuft, da ja auch der Umfang des Papierwickels stets kreisbogenförmig ist. Es gibt auch noch andere Möglichkeiten, dies zu erreichen, z. B. durch entsprechende Einlagen aus anderem Material in das Fleisch des Stützelementes. Dabei wird dasselbe Prinzip angewandt wie bei Sicherungsringen (sogenannten Seger-Ringen) die aus der allgemeinen Mechanik bekannt sind.

Es versteht sich, daß die Längsachsen der beiden Tragwalzen 1, 2 sowohl in einer Horizontalebene liegen können als auch versetzt gegeneinander angeordnet sein können. Eine Ausführungsform sieht vor, daß die eine der beiden Tragwalzen, nämlich diejenige, auf welche die Papierbahn 4 aufläuft, mit ihrem oberen Scheitelpunkt unterhalb des oberen Scheitelpunktes der anderen Tragwalze 2 angeordnet ist. Auch ist es zweckmäßig, daß die Tragwalze 1, auf welche die Papierbahn aufläuft, einen wesentlich weicheren Mantel als die andere Tragwalze 2 hat.

Claims (10)

1. Wickelmaschine zum Aufwickeln einer laufenden Papierbahn (4)

• 1.1 mit zwei Tragwalzen (1, 2), die ein Wickelbett zur Aufnahme eines Papierwickels (3) bilden;
• 1.2 mit einem umlaufenden Stützband (10), das den Papierwickel (3) auf einem Teil seines Umfanges umschlingt;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 1.3 das Stützband (10) ist zwischen den beiden Tragwalzen (1, 2) angeordnet, wobei es keinen Kontakt zu diesen (1, 2) hat;
• 1.4 das Stützband (10) ist von einem in Richtung des Papier­ wickels (3) anpreßbaren Stützelement (11) unterstützt;
• 1.5 das Stützelement (11) weist eine Stützfläche (11.6) auf, auf der das Stützband (10) gleitet, und deren Radius (R) entsprechend dem Radius des entstehenden Papierwickels (3) variabel veränderbar ist.

2. Wickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftorgan (12) auf das Stützelement (11) mit einer Linienkraft einwirkt, die in Umfangsrichtung gesehen einen Verlauf zum entsprechenden Beeinflussen des Radius (R) der Stützfläche (11.6) aufweist.

3. Wickelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der beiden Tragwalzen (1, 2) und damit die Weite des Wickelbettes veränderbar sind.

4. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzuwickelnde Papierbahn (4) von unten her an die eine (1) der beiden Tragwalzen (1, 2) herangeführt wird.

5. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Stützband (10), Stützelement (11) und einem Kraftorgan (12) gebildete Stützeinheit in den Zwischenraum zwischen den beiden Tragwalzen (1, 2) ein- und ausfahrbar ist.

6. Wickelmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützeinheit (10, 11, 12) in eine Ausnehmung im Boden der Maschinenhalle absenkbar ist.

7. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (11) zur Radius­ anpassung einen elastischen Tragschuh (11.2) aufweist, der in seinem Inneren eine die Radiusveränderung bewirkende und sich über die Breite der Papierbahn (4) erstreckende Druckkammer (11.3) mit einem Anschluß für ein Druckmedium aufweist, und daß der elastische Tragschuh (11.2) von einer an ihm angeordneten flexiblen Lamelle (11.1) abgedeckt ist, die die Stützfläche (11.6) bildet.

8. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement aus einem starren Kasten (11.5) sowie einer an ihm angeordneten, den Deckel des Kastens (11.5) bildenden flexiblen Lamelle (11.1) aufgebaut ist, die die Stützfläche (11.6) bildet, und daß der Kasten zur Radiusveränderung an der Lamelle (11.1) einen Anschluß zum Zuführen eines fließfähigen Mediums aufweist.

9. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 9.1 das einstückig ausgebildete Stützelement (11) ist im Sinne einer Veränderung des Radius (R) der Stützfläche (11.6) durch das Kraftorgan (12) verbiegbar;
• 9.2 das Kraftorgank (12) greift am Stützkörper (11) an zwei Stellen an, die - jeweils außermittig in Umfangsrichtung gesehen - in einem gegensetigen Abstand liegen;
• 9.3 der Stützkörper (11) ist derart aufgebaut und/oder weist einen solchen Querschnitt auf, daß das Aufbringen einer Zug- oder Druckkraft an den beiden Angriffsstellen zwecks Verbiegens des Stützkörpers (11) die Kreisbogenkontur der Stützfläche (11.6) bei entsprechendem angepaßtem Radius erhalten bleibt.