Vorrichtung zum Aufwickeln einer kontinuierlich zulaufenden Bahn, insbesondere Papierbahn

Abstract

 Eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer kontinuierlich zulaufenden Bahn, insbesondere Papierbahn, auf einen Tambour weist eine ortsfeste Wickelstation (1), eine ortsfeste Aufnahmestation (31) und eine Andruckwalze (15) auf. Diese liegt am Umfang des Sekundärwickels kontinuierlich bis in die Wickelstation (1) und während des Wickelens an. Die Bahn (5) ist so geführt, daß sie ständig etwa umschlingungsfrei in den Einlaufspalt (16) eintritt. Auf diese Weise ergibt sich eine verbesserte Wickelqualität auch bei automatischem Rollenwechsel.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer kontinuierlich zulaufenden Bahn, insbesondere Papierbahn, auf einen Tambour nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE 33 32 827 A1) sind an einem Drehkopf zwei um 180° versetzte Lager für je einen Tambour angeordnet. Diese Lager dienen abwechselnd als Wickelstation und Aufnahmestation. Jedem Lager ist eine Andruckwalze zugeordnet. Diese Wickelvorrichtung eignet sich nur für verhältnismäßig kleine Rollen, nicht aber für lange und schwere Rollen, wie sie beispielsweise in der Papiertechnik benötigt werden. Außerdem bereitet es Schwierigkeiten, die beiden Andruckwalzen mit ihrer Andruckmechanik auf dem Drehkopf unterzubringen.

[0003] Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (DE 41 04 635 A1), die ebenfalls mit einem Drehkopf arbeitet, wird die Bahn über eine Umlenkwalze zugeführt, die im Bereich der Aufnahmestation als Andruckwalze dient. Eine zweite Andruckwalze ist der Wickelstation zugeordnet. Während der Übergabe des Sekundärwickels von der Aufnahmestation zur Wickelstation ist zunächst die eine Andruckwalze und dann die andere Andruckwalze wirksam. Dies hat zur Folge, daß sich zum einen der Umschlingungswinkel, mit dem die Bahn auf der Umlenkwalze aufliegt, und zum andern die Winkellage, in der die Andruckkraft auf den Wickel wirkt, in erheblichem Maß ändern. Dies führt zu Änderungen im Kontaktdruck zwischen Andruckwalze und Wickel sowie zu Änderungen in der Bahnspannung. Diese Änderungen sind bei den angestrebten Wickelgeschwindigkeiten nicht hinreichend ausregelbar. Hierdurch wird der Wickel vor allem in der Anwickelphase negativ beeinflußt.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit der eine gute Wickelqualität auch bei großen und schweren Wickeln erzielbar ist.

[0005] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

[0006] Da die Wickelstation ortsfest angeordnet ist, können auch sehr große und schwere Wickel erzeugt werden. Für die Andruckwalze mit zugehöriger Mechanik steht ausreichend Platz zur Verfügung. Die Bahn läuft dem Umfang des Wickels frei und ohne Umschlingung einer Andruckwalze zu. Daher ergibt sich eine klare Trennung der beiden Einstellmöglichkeiten, nämlich der Bahnspannung und des von der Andruckwalze ausgeübten Kontaktdrucks. Da die Andruckwalze von Wickelbeginn kontinuierlich bis in die Wickelstation wirksam ist, lassen sich die beschriebenen Verhältnisse praktisch während der gesamten Wickelzeit aufrechterhalten. Dies führt zu der angestrebten guten Wickelqualität.

[0007] Bei der Nachführung der Andruckwalze gemäß Anspruch 2 ist sichergestellt, daß die Andruckwalze ihre relative Lage zum Tambour während des gesamten Wickelvorgangs beibehält.

[0008] Bei der Weiterbildung nach Anspruch 3 sind die beiden Führungsbahnen für den Sekundärwickel und für die Andruckwalze dem Bahnverlauf angepaßt, was eine besonders einfache Konstruktion ergibt.

[0009] Die Beschränkung der Bewegungen auf einen vertikalen und einen horizontalen Verlauf gemäß Anspruch 4 führt zu einer weiteren Vereinfachung. Überdies ist dafür gesorgt, daß das Gewicht der Andruckwalze keinen Einfluß auf den Kontaktdruck hat.

[0010] Die Koppelbarkeit von Tambourlager-Schlitten und Walzenlager-Schlitten gemäß Anspruch 5 erleichtert die Nachführung der Andruckwalze bei einer Verlagerung des Sekundärwickels.

[0011] Mit Hilfe des Übergabe-Schlittens gemäß Anspruch 6 kann man den Sekundärwickel auf einer ortsfesten Wickelstation ablegen.

[0012] Durch die Weiterbildung nach Anspruch 7 ergibt sich eine besonders feinfühlige Regelung des Kontaktdurcks zwischen Andruckwalze und Wickel, weil durch die Abstandsregelung für den Kraftgeber in allen Betriebsstellungen gleiche Verhältnisse vorliegen.

[0013] Die Hilfs-Andruckwalze gemäß Anspruch 8 ist nur am Ende des Wickelvorgangs wirksam, wo es viel weniger auf eine genaue Regelung von Bahnspannung und Kontaktdruck ankommt als am Wickelanfang.

[0014] Durch Verwendung eines Schnellgangs nach Anspruch 9 kann man die Zeit, in der die Hilfs-Andruckwalze wirksam ist, noch weiter verkürzen.

[0015] Die Anordnung der Trennvorrichtung nach Anspruch 10 hat den Vorteil, daß sie die Bahn zwischen Wickelstation und zweitem Tambour trennt, so daß von vornherein der Anfang des nachlaufenden Bahnabschnitts über die gesamte Breite auf den zweiten Tambour aufgewickelt wird. Dies ist aber nur möglich, wenn die Trennvorrichtung mit dem Lager für die Andruckwalze verbunden ist, weil andernfalls die Trennvorrichtung die Bewegung der Andruckwalze behindern würde.

[0016] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. 1 bis 5 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung in verschiedenen Betriebsstellungen, während Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung der Trennvorrichtung darstellt.

[0017] Die veranschaulichte Vorrichtung besitzt eine Wickelstation 1 mit ortsfesten Lagerböcken 2, die absenkbare Lager 3 für einen Tambour 4 aufweisen. Auf ihn wird eine Bahn 5 zu einem Wickel, nachstehend Primärwickel 6 genannt, gewickelt. Zu diesem Zweck ist ein Drehantrieb 7 für den Tambour 4 vorgesehen. An das Lager schließen Schienen 8 an, über die der Tambour 4' eines fertiggestellten Primärwickels 6' mit Hilfe von Schlepparmen 9 aus der Wickelstation 1 entfernt werden kann.

[0018] Die Bahn 5 wird dem Primärwickel 6 über eine Leitwalze 10, beispielsweise eine Breitstreckwalze, und eine Umlenkwalze 11 derart zugeführt, daß der dem Primärwickel 6 unmittelbar vorgeschaltete Bahnabschnitt 12 vertikal und tangential zum Wickelumfang verläuft. Damit dieser Zustand auch bei wachsendem Wickeldurchmesser erhalten bleibt, sind Leitwalze 10 und Umlenkwalze 11 an einem Trag-Schlitten 13 gelagert, der auf einem Untergestell 14 horizontal verschiebbar ist. Zu diesem Zweck ist eine nicht veranschaulichte Abstandsregelung vorgesehen, die dafür sorgt, daß die rechte Stirnkante des Trag-Schlittens 13 ständig einen vorbestimmten Abstand vom Umfang des Primärwickels 6 hat.

[0019] Vom Trag-Schlitten 13 wird ferner eine Andruckwalze 15 getragen, die mit dem Primärwickel 6 einen Einlaufspalt 16 bildet und mit Hilfe eines Kurzhub-Kraftgebers 17 gegen den Wickelumfang gedrückt werden kann. Diese Anstellkraftregelung für den Kontaktdruck kann beispielsweise elektro-pneumatisch erfolgen. Durch Wahl des Kontaktdrucks und der Bahnspannung läßt sich ein optimaler Wickel erzeugen.

[0020] Die Andruckwalze 15 mit dem Kurzhub-Kraftgeber 17 ist auf einem Walzenlager-Schlitten 18 angeordnet, der längs einer vertikalen Führungsbahn 19, die am Trag-Schlitten 13 ausgebildet ist, verlagert werden kann. Der Walzenlager-Schlitten 18 trägt ferner unterhalb der Andruckwalze 15 eine Trennvorrichtung 20 mit einem Trennmesser 21 und benachbarten Blasdüsen 22. Außerdem ist am Trag-Schlitten 13 unterhalb der Andruckwalze 15 eine Hilfs-Andruckwalze 23, ebenfalls mit einer Anstellvorrichtung 24 versehen, angeordnet.

[0021] Auf einem weiteren Untergestell 25 ist ein horizontal verfahrbarer Übergabe-Schlitten 26 angeordnet. Er trägt eine zur Führungsbahn 19 parallele Führungsbahn 27, auf der ein Tambourlager-Schlitten 28 vertikal verschiebbar ist. Dieser Schlitten trägt ein Lager 29 für einen Sekundärtambour 30 und bildet in der in Fig. 1 veranschaulichten oberen Stellung eine Aufnahmestation 31 für diesen Sekundärtambour. Ein Antrieb 32 für diesen Sekundärtambour 30 ist ortsfest auf der dem Antrieb 7 gegenüberliegenden Seite der Vorrichtung angeordnet und mit dem Sekundärtambour über eine Gelenkwelle verbunden.

[0022] Ferner besitzen der Tambourlager-Schlitten 28 und der Walzenlager-Schlitten 18 eine Kupplung 33, mit der diese Schlitten in der Aufnahmestation 31 in vertikaler Richtung formschlüssig - aber horizontal verschieblich - gekoppelt werden können, z.B. durch hydraulisch verschiebbare Bolzen. Die Achsen des zweiten Tambours 30 und der Andruckwalze 15 liegen in einer Horizontalebene, die sich langsm nach unten verschiebt.

[0023] Die Fig. 1 bis 5 zeigen die beschriebene Wickelvorrichtung in verschiedenen, aufeinanderfolgenden Betriebsstellungen.

[0024] Fig. 1 veranschaulicht den normalen Wickelbetrieb kurz vor Erreichen des maximalen Wickeldurchmessers des Primärwickels 6. In der Aufnahmestation 31 befindet sich bereits der zweite Tambour 30. Der vorangehende Wickel 6' hat die Abnahmeposition erreicht.

[0025] Fig. 2 zeigt die Situation kurz nach Einleitung des Rollenwechsels, wenn also der Primärwickel 6 nahezu den gewünschten Durchmesser erreicht hat. Die Hilfs-Andruckwalze 23 wird mit Hilfe ihrer Anstellvorrichtung 24 gegen den Umfang des Primärwickels 6 gedrückt. Unmittelbar darauf wird der Walzenlager-Schlitten 18 im Schnellgang bis in die Höhe der Aufnahmestation 31 gefahren und dort mit Hilfe der Kupplung 33 mit dem Tambourlager-Schlitten 28 verbunden. Der zweite Tambour 30 war inzwischen schon durch den Antrieb 32 auf die der Bahngeschwindigkeit entsprechende Umfangsgeschwindigkeit gebracht worden. Während dieser Schritte können der Trag-Schlitten 13 und der Übergabe-Schlitten 26 in ihrer zuletzt eingenommenen Position fixiert werden. Die Abstandsregelung wird kurzzeitig außer Kraft gesetzt und erst wieder mit dem Kontakt zwischen der Andruckwalze 17 und dem zweiten Tambour 30 aktiviert, während der Übergabeschlitten 26 zunächst weiterhin fixiert bleibt.

[0026] Unmittelbar danach erfolgt eine schlagartige Bahntrennung durch das Messer 21 der Trennvorrichtung 20. Das Ende des vorlaufenden Bahnabschnitts wickelt sich auf den Primärwickel 6. Der Anfang des nachlaufenden Bahnabschnitts legt sich, unterstützt durch die Blasdüsen 22, um den zweiten Tambour 30. Die schlagartige Bahntrennung und die gleichzeitige Anwickelung der vollen Bahnbreite in wenigen hundertstel Sekunden ist bei hohen Rollenwechselgeschwindigkeiten erstrebenswert, um Konizitäten oder Bombagen des Wickelkerns zu vermeiden. Außerdem wird hierdurch der Bahnausschuß verringert. Statt der Blasdüsen 22 kann das Anwickeln auch durch eine Befeuchtung des zweiten Tambours 30 und/oder einer luftdüsenbestückten Leitschale, die ein- und ausschwenkbar ist, unterstützt werden.

[0027] Weil der Sekundärwickel 6'' in der Aufnahmestation 31 schon von Beginn an die eingangs beschriebenen optimalen Wickelparameter besitzt, können der zweite Tambour 30 und die mit ihr gekoppelte Andruckwalze 15 in einem präzisen Schleichgang bis in die Höhe der Wickelstation 1, aus der der Primärwickel 6 nach Absenken des Lagers 3 mit Hilfe der Schlepparme 9 entfernt worden ist, abgesenkt werden (Fig. 3). Zu diesem Zweck sollte einer der Hubantriebe für den Walzenlager-Schlitten 18 und den Tambourlager-Schlitten 28 von präziser Art sein, z.B. in der Form von Spindelhubelementen, während der Hubantrieb für den anderen Schlitten, weil er mit dem erstgenannten Schlitten gekoppelt ist, weniger präzise ausgelegt sein muß, z.B. einen Seilzugzylinder oder einen Luftmotor aufweisen kann. Zweckmäßigerweise ist der Hubantrieb für den Tambourlager-Schlitten präzise ausgelegt, weil es sinnvoller ist, die kleine Andruckwalzenmasse von der größeren Tambourmasse unternehmen zu lassen als umgekehrt. Wegen der langsamen Absenkbewegung, hat die Bahnzugregelung, die dabei mit Hilfe des Antriebs 32 bewirkt wird, genügend Zeit, die bei jeder Änderung der Bahnlauflängen erforderliche Anpassung zu vollziehen. Der optimale Wickelvorgang wird daher nicht beeinträchtigt. Bei dieser Abwärtsbewegung kann der Übergabe-Schlitten 16 ortsfest gehalten werden, während der Trag-Schlitten 13 in Abhängigkeit von einer Abstandsregelung dem zunehmenden Radius des Sekundärwickels 6'' folgt.

[0028] Sobald der Walzenlager-Schlitten 18 und der Tambourlager-Schlitten 28, die miteinander gekoppelt sind, die Höhe der Wickelstation 1 erreicht haben, wird die Fixierung der Position des Übergabe-Schlittens 26 aufgehoben und dessen Antrieb in Richtung auf die Wickelstation 1 eingeschaltet. Aufgrund der vorerwähnten Abstandsregelung folgt der Trag-Schlitten 13 dem Übergabe-Schlitten 26, vermindert um das Maß der Zunahme des Radius des Sekundärwickels 6''. Geringfügige Synchronfehler der Horizontalantriebe der beiden Schlitten bleiben ohne Auswirkung, weil der sensible, horizontal wirkende Kurzhub-Kraftgeber 17 ausgleichend wirkt.

[0029] Sobald der zweite Tambour 30 die Wickelstation 1 erreicht, werden die Lager 3 angehoben und in üblicher Weise verschlossen, so daß der Sekundärwickel 6'' für den weiteren Wickelvorgang eine feste Lagerung besitzt. Dies ist in Fig. 4 veranschaulicht. Der Tambour 30 wird mit dem Antrieb 7 verbunden, so daß der Antrieb 32 abgekuppelt werden kann. Da mit Hilfe der Antriebe auch der Bahnzug festgelegt wird, erfolgt eine entsprechende Übergabe der Regelung vom Antrieb 32 auf den Antrieb 7.

[0030] Sobald der Wickeldurchmesser des Sekundärwickels 6'' größer geworden ist, wie dies Fig. 5 zeigt, kann der mit Hilfe des Übergabe-Schlittens 26 nach links verfahrene Tambourlager-Schlitten 28 bis in die Aufnahmestation 31 angehoben und dabei am zweiten Tambour 30 vorbeibewegt werden. Zweckmäßigerweise wird der Übergabe-Schlitten 26 zusammen mit dem Trag-Schlitten 13 verfahren und der Tambourlager-Schlitten 28 bei einer definierten Position nach oben bewegt. Damit ist die richtige Zuordnung aller Bauelemente für den nächsten Rollenwechsel gewährleistet.

[0031] Von der beschriebenen Ausführungsform sind zahlreiche Abwandlungen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann der Antrieb 32 auch durch einen mit dem Tambourlager-Schlitten 28 mitfahrenden Motor ersetzt werden. Die einzelnen Arbeitsschritte können vollautomatisch aneinander anschließen. Statt der beiden Untergestelle 14 und 25 kann auch ein gemeinsames Untergestell mit versetzten Ebenen verwendet werden. Die Horizontalantriebe können in üblicher Weise, z.B. hydro- oder elektromotorisch ausgebildet sein. Die Andruckwalze 15 kann zur Kompensation von Durchbiegungen und/oder einer Beeinflussung des Kontaktdruckverlaufes über die Bahnbreite, z.B. bei Querprofilfehlern, als Durchbiegungsausgleichswalze ausgebildet sein. Sie kann zur Beeinflussung der Bahnspannung auch einen motorisch/generatorischen Antrieb aufweisen. Auch für die Aufrechterhaltung der Synchrongeschwindigkeit während der vom Wickel losgelösten Phase kann ein Antrieb der Andruckwalze 15 sinnvoll sein.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Aufwickeln einer kontinuierlich zulaufenden Bahn, insbesondere Papierbahn, auf einen Tambour, mit einer Wickelstation zum Bewickeln eines ersten Tambours (Primärwickel), einer Aufnahmestation zur Lagerung eines leeren zweiten Tambours, auf den nach einer Trennung der Bahn der nachfolgende Bahnabschnitt aufgewickelt wird (Sekundärwickel), einer Übergabevorrichtung zum Transport des zweiten Tambours von der Aufnahmestation zur Wickelstation, und einer Andruckwalze, die vom Wickelbeginn an, kontinuierlich bis in die Wickelstation und dort während des Wickelns am Umfang des Sekundärwickels anliegt und mit dem Umfang des Sekundärwickels einen Einlaufspalt bildet, in den die Bahn ständig etwa umschlingungsfrei eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelstation (1) und die Aufnahmestation (31) ortsfest angeordnet sind, die Übergabevorrichtung eine geradlinige erste Führungsbahn (27) für den Sekundärwickel (6'') aufweist und daß die Andruckwalze (15) sowohl für den Primärwickel (6) als auch für den Sekundärwickel (6'') vorgesehen ist, indem sie auf einer zur ersten Führungsbahn (27) parallelen zweiten Führungsbahn (19) vom nahezu fertigen Primärwinkel (6) in der Wickelstation (1) zum Sekundärwickel (6'') in der Aufnahmestation (31) und gemeinsam mit dem Sekundärwickel in die Wickelstation (1) verlagerbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze (15) derart verlagerbar ist, daß die in den einzelnen Betriebsstellungen zwischen der Achse des zweiten Tambours (30) und der Achse der Andruckwalze (15) gebildeten Ebenen parallel zueinander verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umlenkwalze (11) vorgesehen ist, die der dem Wickel (6, 6'') zulaufenden Bahn (5) einen zu beiden Führungsbahnen parallelen Verlauf gibt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Wickel (6, 6'') zulaufende Bahn (5) einen vertikalen Verlauf hat und daß der den Sekundärwickel (6'') tragende zweite Tambour (30) sowie die Andruckwalze (15) beim Rollenwechsel zunächst vertikal von der Aufnahmestation (31) zur Wickelstation (1) absenkbar und dann horizontal verlagerbar sind, wobei die Achse der Andruckwalze (15) sich in der gleichen Horizontalebene wie die Achse des zweiten Tambours (30) befindet und eine die Vergrößerung des Wickeldurchmessers berücksichtigende Horizontalbewegung vollführt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabevorrichtung einen vertikal verfahrbaren Tambourlager-Schlitten (28) aufweist, die Andruckwalze (15) von einem vertikal verfahrbaren Walzenlager-Schlitten (18) getragen ist und beide Schlitten zwecks Gleichlauf in vertikaler Richtung koppelbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergabevorrichtung einen horizontal verfahrbaren Übergabe-Schlitten (26) zur Übertragung des Sekundärwickels (6'') in die Wickelstation (1) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalze (15) durch einen Kraftgeber (17) belastbar ist, der von einem horizontal verlagerbaren Trag-Schlitten (18) getragen wird, und daß der Trag-Schlitten durch eine Abstandsregelung ständig in einem vorbestimmten Abstand vom Umfang des Wickels (6, 6'') gehalten wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Hilfs-Andruckwalze (23), die außerhalb des Wegs der Andruckwalze (15) angeordnet ist und kurz vor dem Trennen der Bahn (5) an den Primärwickel (6) andrückbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Schnellgang für die Rückführung der Andruckwalze (15) von der Wickelstation (1) in die Aufnahmestation (31).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennvorrichtung (20) für die Bahn (5) mit einem die Andruckwalze (15) tragenden Schlitten (18) verbunden ist.

Zeichnung