[0001] Die Erfindung betrifft ein zu einer Wickelrolle nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und eine Wickelmaschine zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere
Papier- oder Kartonbahn, auf einen Tambour zu einer Wickelrolle gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 9.
[0002] Verfahren und Wickelmaschinen der hier angesprochenen Art werden im Zusammenhang
mit einer Maschine zur Herstellung oder Bearbeitung einer Materialbahn, zum Beispiel
Papier- oder Kartonbahn, eingesetzt. Es wurde bereits ein Verfahren und eine Wickelmaschine
vorgeschlagen (DE 197 35 590.0), bei dem die Materialbahn über einen Umfangsbereich
einer Anpreßtrommel geführt wird, die mit einer Wickelrolle einen Wickelspalt bildet.
In dieser Wickelphase wird der größer werdende Durchmesser der Wickelrolle durch eine
Relativbewegung der Wickelrolle gegenüber der Anpreßtrommel ausgeglichen und die Linienkraft
im Wickelspalt durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel gesteuert. Zur Vorbereitung
eines Tambourwechsels wird ein neuer Tambour in einen oberhalb der Anpreßtrommel liegenden
Primärbereich eingebracht. Dort wird ein Wickelspalt zwischen dem neuen Tambour und
der Anpreßtrommel durch eine Relativbewegung zwischen Anpreßtrommel und neuem Tambour
gebildet. Die Materialbahn wird getrennt und deren freies Ende auf den neuen Tambour
aufgewickelt. Der neue Tambour wird mit der neu entstehenden Wickelrolle über einen
Umfangsbereich der Anpreßtrommel in einen tieferliegenden Sekundärbereich überführt.
Während des Wickelns im Primärbereich und während der Überführung wird ein Ausgleich
des größer werdenden Wickelrollendurchmessers und die Steuerung der Linienkraft im
Wickelspalt durch Verlagerung der Anpreßtrommel realisiert. Während des übrigen Wickelvorgangs,
also wenn die Wickelrolle sich in dem Sekundärbereich befindet, wird der Durchmesserzuwachs
der Wickelrolle wieder durch eine Relativbewegung der Wickelrolle gegenüber der Anpreßtrommel
entlang einer Führungsbahn ausgeglichen und die Linienkraft im Wickelspalt wieder
durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel gesteuert. Es hat sich gezeigt, daß die Einstellung
der Linienkraft während des Wickelns im Primärbereich nicht in allen Fällen feinfühlig
genug möglich ist, was sich nachteilig auf die Wickelqualität auswirkt.
[0003] Weiterhin wurde bereits eine Wickelmaschinen vorgeschlagen (DE 35 39 980), deren
Tragtrommel dauernd ortsfest gelagert ist. Diese ortsfeste Lagerung der Tragtrommel
resultiert in dem Nachteil, das die Linienkraft im Wickelspalt zwischen der Tragtrommel
und der sich im Sekundärbereich befindenden Wickelrolle nicht feinfühlig genug gesteuert
oder geregelt werden kann, nämlich aufgrund der unter Umständen sehr großen Masse
der zu bewegenden Wickelrolle. Denn es besteht oft die Forderung, Wickelrollen mit
extrem großem Durchmesser herzustellen (Größenordnung 3-4 m).
[0004] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Wickelmaschine zu schaffen,
die diese Nachteile der beiden bekannten Wickelmaschinen nicht aufweisen.
[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das die in Anspruch 1
genannten Merkmale aufweist. Das Verfahren sieht vor, daß während des laufenden Wickelvorgangs
die über einen Umfangsbereich einer Anpreßtrommel geführte Materialbahn durch einen
Wickelspalt zwischen Anpreßtrommel und einer Wickelrolle geführt und auf diese aufgewickelt
wird. Während dieser Wickelphase, d.h. im Sekundärbereich, wird die Anpreßtrommel
an die Wickelrolle gedrückt, wobei eine Steuerung oder Regelung der Linienkraft im
Wickelspalt durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel erfolgt. Bei Erreichen eines
gewünschten Durchmessers der Wickelrolle und der damit notwendigen Vorbereitung eines
Tambourwechsels wird die Anpreßtrommel in eine Fixposition verlagert, in der die Lagerung
der Anpreßtrommel vorübergehend fixiert wird. Dies kann z.B. derart erfolgen, daß
der Kontakt mit der Wickelrolle unter Beibehaltung der gewünschten Linienkraft aufrechterhalten
bleibt. Dann wird ein neuer, noch leerer Tambour in einen Primärbereich mit Ausbildung
eines neuen Wickelspalts zwischen dem neuen Tambour und der Anpreßtrommel durch eine
Relativbewegung des neuen Tambours gegenüber der in der Fixposition befindlichen Anpreßtrommel
eingebracht. Danach wird die Materialbahn getrennt, und es wird mit dem Aufwickeln
der Materialbahn zu einer neuen Wickelrolle auf den neuen Tambour begonnen. Anschließend
wird die abgetrennte Wickelrolle aus dem Sekundärbereich entfernt und der neue Tambour
mit der neuen Wickelrolle vom Primärbereich in den Sekundärbereich überführt. Während
des Wickelns im Primärbereich und während des Überführungsvorgangs sowie während einer
variierbaren Zeitspanne nach Erreichen des Sekundärbereichs wird die Linienkraft im
Wickelspalt durch eine Relativbewegung der Wickelrolle gegenüber der ortsfest gehaltenen
Anpreßtrommel gesteuert oder geregelt. Durch dieses Verlagern der Wickelrolle zum
Einstellen der Linienkraft auf einen definierten, vorzugsweise variierbaren Wert,
wird automatisch deren Durchmesserzuwachs ausgeglichen. Schließlich wird die Fixierung
der Lager der Anpreßtrommel gelöst beziehungsweise aufgehoben, so daß die Anpreßtrommel
wieder zur Steuerung oder Regelung der Linienkraft im Wickelspalt vorzugsweise horizontal
oder im wesentlichen horizontal verlagert werden kann. Während dieser Wickelphase
wird der größer werdende Wickelrollendurchmesser vorzugsweise durch eine Relativbewegung
der Wickelrolle gegenüber der Anpreßtrommel ausgeglichen. Das oben beschriebene Verfahren
wird bei jedem Tambourwechsel wiederholt.
[0006] Das Gewicht der Anpreßtrommel ist sowohl größer als das eines leeren Tambours als
auch das einer nur wenige Wickellagen aufweisenden Wickelrolle. Die zur Steuerung
oder Regelung der Linienkraft im Wickelspalt zu bewegende Masse der Wickelrolle zu
Beginn des Wickelvorgangs ist also gegenüber der Masse der Anpreßtrommel relativ gering,
so daß insbesondere während des Anwickelvorgangs eine besonders feinfühlige Einstellung
der Linienkraft möglich ist. Dies ermöglicht wiederum eine optimale Kernwicklung und
somit einen definierten Aufbau der Wickelrolle, wodurch das Wickelergebnis verbessert
wird. Erst nachdem die Wickelrolle in den Sekundärbereich überführt worden ist, findet
also ein Wechsel in der Steuerbewegung zur Einstellung der Linienkraft statt. Dazu
wird, wie bereits beschrieben, die stationäre Lagerung der Anpreßtrommel gelöst, so
daß diese zur Einstellung der Linienkraft verlagert werden kann, während der Ausgleich
des größer werdenden Wickelrollendurchmessers vorzugsweise durch eine Relativbewegung
der Wickelrolle gegenüber der Anpreßtrommel durchgeführt wird, weil nämlich bei der
Herstellung sehr großer Wickelrollendurchmesser die übliche maximale Hubstrecke des
Verlagerns der Anpreßtrommel für eine stationäre Lagerung der Wickelrolle in der Regel
nicht ausreicht.
[0007] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein gutes Wickelergebnis, das heißt eine
Wickelrolle mit einer definierten, gleichmäßigen Wickelhärte erzielt werden, da eine
Feinstregulierung der Linienkraft im Wickelspalt zwischen der Anpreßtrommel und der
Wickelrolle während des Beginns des Wickelvorgangs und beim Überführen des Tambours
in den Sekundärbereich möglich ist.
[0008] Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
[0009] Zur Lösung der Aufgabe wird auch eine Wickelmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs
9 vorgeschlagen. Diese umfaßt eine Anpreßtrommel, die mittels einer Anpreßeinrichtung
- vorzugsweise horizontal - verlagerbar ist. Über einen Umfangsbereich der Anpreßtrommel
wird eine Materialbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn, auf einen Tambour
geführt und zu einer Wickelrolle aufgewickelt. Der Tambour bildet mit Anpreßtrommel
einen Wickelspalt, durch den die Materialbahn geführt wird. Die Wickelmaschine besitzt
ferner sowohl eine einen neuen Tambour haltenden Primärlagerung, mit deren Hilfe der
neue Tambour entlang einer ersten Führungsbahn radial zur Anpreßtrommel verlagerbar
ist, als auch eine Sekundärlagerung für den Tambour. Die Anpreßtrommel ist, wenn sich
der Tambour in der Primärlagerung befindet, vorübergehend in einer Fixposition fixierbar
und sie ist, wenn sich der Tambour in der Sekundärlagerung befindet, mittels der Anpreßeinrichtung
- vorzugsweise horizontal oder im wesentlichen horizontal - verlagerbar.
[0010] Aufgrund dieser Ausgestaltung der Wickelmaschine, mit der das oben beschriebene Verfahren
realisierbar ist, kann die Linienkraft im Wickelspalt während des Wickelns im Primärbereich
besonders feinfühlig durch eine Verlagerung des Tambours mit der anfangs nur wenige
Lagen aufweisenden Wickelrolle relativ zur vorübergehend fixierten Anpreßtrommel eingestellt
werden. Somit ist eine besonders gute Kernwicklung des Tambours möglich, was wiederum
die Qualität der Wickelrolle erhöht. Beim anschließenden Wickeln im Sekundärbereich
erfolgt das Steuern der Linienkraft wieder entsprechend der eingangs genannten DE
197 35 590.0.
[0011] Weitere Ausführungsformen der Wickelmaschine ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
[0012] Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Figuren 1-5
- jeweils eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels einer Wickelmaschine in verschiedenen
Wickelphasen, und
- Figur 6
- ein Diagramm, in dem der Linienkraftverlauf während des Wickelvorgangs beispielhaft
dargestellt ist.
[0013] Figuren 1 bis 5 zeigen jeweils eine stark schematisierte Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels
einer Wickelmaschine 1, die zum Aufwickeln einer im folgenden allgemein als Materialbahn
3 bezeichneten Papierbahn auf einem Tambour dient. Aus den Figuren 1 bis 5 geht eine
Folge von Funktionsschritten der Wickelmaschine 1 hervor.
[0014] Die Wickelmaschine 1 umfaßt eine auch als Tragtrommel oder Stützwalze bezeichnete
Anpreßtrommel 5, die mittels einer Anpreßeinrichtung 6 entlang einer gedachten - gestrichelt
dargestellten - horizontalen Geraden G verlagerbar ist (Doppelpfeil 7). Die von einem
Antrieb, vorzugsweise Zentrumsantrieb angetriebene Anpreßtrommel 5 ist auf einem Führungsschlitten
8 drehbeweglich gehalten, der auf einer horizontalen Führung 9 verfahrbar ist. Die
bei diesem Ausführungsbeispiel als hydraulische Kolben-/Zylindereinheit ausgebildete
Anpreßeinrichtung 6 umfaßt einen in einem Zylinder 11 geführten Kolben 13, der mit
einer an dem Führungsschlitten 8 angreifenden Kolbenstange 15 fest verbunden ist.
Bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 15 aus dem an einem lediglich angedeuteten
Maschinengestell 17 befestigten Zylinder 11 wird der Führungsschlitten 8 und somit
die Anpreßtrommel 5 in Figur 1 in Richtung eines Pfeils 19 nach rechts verlagert.
Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 15 in den Zylinder 11 erfolgt eine Verlagerung
der Anpreßtrommel 6 in Figur 1 nach links.
[0015] Die Wickelmaschine 1 umfaßt weiterhin eine Primärlagerung 21, die zwei Schwenkhebel
23 umfaßt, von denen in Figur 1 lediglich einer dargestellt ist. Die Schwenkhebel
23 sind um eine ortsfeste, senkrecht in die Bildebene der Figur 1 sich erstreckende
Achse schwenkbar. An den Schwenkhebeln 23 ist eine Haltevorrichtung 25 angebracht,
die mit Hilfe einer nur symbolisch mit einem Pfeil 72 dargestellten Primäranpreßeinrichtung
relativ zu den Schwenkhebeln 23 verlagerbar ist. Die Haltevorrichtung 25 dient dem
drehbeweglichen Halten und Führen eines Tambours. Bei der in Figur 1 dargestellten
Wickelphase wird ein leerer Tambour 27 von der Haltevorrichtung 25 in einem Abstand
von der Anpreßtrommel 5 gehalten ("Bereitschaftsposition"). An dem leeren Tambour
27 greift ein im folgenden als Primärantrieb 29 bezeichneter Zentrumsantrieb an, mittels
dessen ein Drehmoment auf den von der Primärlagerung 21 beziehungsweise der Haltevorrichtung
25 gehaltenen Tambour aufgebracht werden kann. Die Primäranpreßeinrichtung (Pfeil
72) ist bei dem in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kolben-/Zylindereinheit,
deren Aufbau - zumindest im wesentlichen - dem der Anpreßeinrichtung 6 entspricht.
Alternativ kann zur Verlagerung der Haltevorrichtung 25 relativ zu den Schwenkhebeln
23 auch ein Spindelantrieb oder dergleichen eingesetzt werden. Auf die Funktion der
Primärlagerung 21 wird im folgenden noch näher eingegangen.
[0016] Die Wickelmaschine 1 umfaßt ferner eine Sekundärlagerung 31, die horizontal angeordnete
Schienen 33 und eine mittels einer Hubeinrichtung 35 verfahrbare Transporteinrichtung
37 umfaßt. Die Hubeinrichtung 35 ist hier von einem Spindelantrieb gebildet, der eine
von einem Elektromotor 39 angetriebene Gewindespindel 41 umfaßt. Die Transporteinrichtung
37 dient zum Halten und Führen eines auf den Schienen 33 aufliegenden Tambours; bei
der in Figur 1 dargestellten Wickelphase eines Tambours 43, auf den eine Wickelrolle
45 aufgewickelt wird. Der Sekundärlagerung 31 ist ein mit einem Symbol angedeuteter,
im folgenden als Sekundärantrieb 47 bezeichneter Zentrumsantrieb zugeordnet, der den
von der Sekundärlagerung beziehungsweise der Transporteinrichtung 37 gehaltenen Tambour
43 antreibt. Der Sekundärantrieb 47 ist in bekannter Weise gemeinsam mit der Transporteinrichtung
37 parallel zu den Schienen 33 verlagerbar.
[0017] Der Tambour 43 ist in Figur 1 in einem Sekundärbereich angeordnet. Mit "Sekundärbereich"
wird der Teil des Wickelvorgangs bezeichnet, bei dem die Wickelrolle auf den Schienen
33 der Sekundärlagerung 31 aufliegt und gegebenenfalls auf diesen entlang einer zweiten,
linearen Führungsbahn verlagert wird; bei diesem Ausführungsbeispiel entlang der Geraden
G.
[0018] In der in Figur 1 dargestellten Wickelphase wird die Anpreßtrommel 5 mittels der
Anpreßeinrichtung 6 definiert an den Umfang der auf den Tambour 43 aufgewickelten
Wickelrolle 45 gepreßt, wodurch ein Wickelspalt gebildet wird. Die Materialbahn 3
wird über einen Umfangsbereich der Anpreßtrommel 5 geführt und auf die Wickelrolle
45 aufgewickelt. Die Linienkraft (Pfeil L) im Wickelspalt zwischen der Anpreßtrommel
5 und der auf den Schienen aufliegenden und von der Transporteinrichtung 37 geführten
Wickelrolle 45 wird durch eine Verlagerungsbewegung der Anpreßtrommel 5 in Richtung
des Doppelpfeils 7 eingestellt beziehungsweise optimiert. Hierfür ist bei diesem Ausführungsbeispiel
eine Regeleinrichtung 49 vorgesehen. Zur Einstellung der Linienkraft wird die Anpreßtrommel
5 nur relativ geringfügig in Richtung des Doppelpfeils 7 aus ihrer Mittelstellung
verlagert, in der der Kolben 13 der Anpreßeinrichtung 6 sich in etwa in der Mitte
des Zylinders 11 befindet. Die Anpreßtrommel 5 weist gegenüber der mit größer werdendem
Durchmesser schwerer werdenden Wickelrolle 45 ein geringeres Gewicht auf, so daß eine
Änderung der Verlagerungsrichtung der Anpreßtrommel 5 sehr schnell durchgeführt werden
kann. Somit können beispielsweise durch eine Unwucht der Wickelrolle auftretende Änderungen,
selbst Sprünge der Linienkraft schnell ausgeglichen werden, so daß eine Wickelrolle
mit einer definierten Wickelhärte beziehungsweise einem gleichmäßigen Wickelhärteverlauf
gebildet werden kann.
[0019] Bei dem in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Anpreßeinrichtung
6 und die Primäranpreßeinrichtung (Pfeil 72) als hydraulische Kolben/Zylindereinheiten
ausgebildet. Die im folgenden beschriebene Regeleinrichtung 49 ist speziell für ein
Hydrauliksystem geeignet und ist bei einer anderen - in den Figuren nicht dargestellten
- Ausführungsform der Anpreßeinrichtung entsprechend angepaßt beziehungsweise abgeändert.
Die Regeleinrichtung 49 umfaßt hier eine Meßeinrichtung 51 für die Linienkraft L,
einen Regler 53 und einen Sollwertgeber 55. Die Meßeinrichtung 51 ist über eine Meßleitung
57 mit dem Regler 53 verbunden. Die Regeleinrichtung 49 umfaßt ein erstes, in zwei
Funktionsstellungen schaltbares Ventil 59. In der in Figur 1 dargestellten ersten
Funktionsstellung verbindet das Ventil 59 eine vom Regler 53 kommende Leitung 61 mit
dem Zylinder 11. Der Druck der in der Leitung 61 anstehenden Hydraulikflüssigkeit
wird vom Regler 53 eingestellt und ist kleiner als der von einer Druckquelle 63 bereitgestellte
Maximaldruck. Der maximale Druck des Hydrauliksystems steht auch in einer Bypassleitung
65 an, die den Regler 53 umgeht. In der zweiten Funktionsstellung des Ventils 59 (Figur
2) wird der Zylinder 11 der Anpreßeinrichtung 6 mit dem maximalen Druck des Hydrauliksystems
beaufschlagt. Die Regeleinrichtung 49 umfaßt ferner ein zweites Ventil 67, das in
zwei Funktionsstellungen schaltbar ist. In einer zweiten Funktionsstellung wird die
Leitung 61 über eine Leitung 69 mit dem Zylinder der nur symbolisch dargestellten
Primäranpreßeinrichtung (Pfeil 72) verbunden (Figur 2). In der ersten Funktionsstellung
des Ventils 67 (Figur 1) wird die Verbindung zwischen Leitung 61, in der der für die
Einstellung der Linienkraft erforderliche, vom Regler 53 eingestellte Druck vorliegt,
und der Primäranpreßeinrichtung (Pfeil 72) unterbrochen.
[0020] Im folgenden sollen die Funktion der Wickelmaschine 1 und das Verfahren sowie die
Regeleinrichtung 49 anhand eines Wickelvorgangs näher erläutert werden: Die Materialbahn
3 wird über die Anpreßtrommel 5 geführt und auf die von der Sekundärlagerung 31 gehaltene
Wickelrolle 45 aufgewickelt (Figur 1). Beide Ventile 59, 67 der Regeleinrichtung 49
sind in ihrer ersten Funktionsstellung gehalten, das heißt, der Zylinder 11 der Anpreßeinrichtung
6 wird mit dem in der Leitung 61 anliegenden, vom Regler 53 eingestellten Druck beaufschlagt.
Dadurch wird die Anpreßtrommel 5 in Richtung des Pfeils 19 nach rechts verschoben
und definiert gegen die Wickelrolle 45 gedrückt. Für den Fall, daß der von der Meßeinrichtung
51 gemessene Wert der Linienkraft im zwischen der Anpreßtrommel 5 und der Wickelrolle
45 gebildeten Wickelspalt, von dem vom Sollwertgeber 55 vorgegebenen Sollwert abweicht,
ändert der Regler 53 daraufhin den Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Leitung 61
und somit im Zylinder 11 derart, daß sich der gemessene Wert der Linienkraft dem Sollwert
annähert. Hierdurch kann die Linienkraft auch dann auf einem, beispielsweise konstanten
Wert gehalten werden, wenn eine Störung im Wickelvorgang auftritt. Eine Störung kann
zum Beispiel ein nicht ganz präzises Verfahren der Transporteinrichtung 37 sein, so
daß sich die Position des von der Anpreßtrommel 5 und der Wickelrolle 45 gebildeten
Wickelspaltes geringfügig verschiebt. Der Ausgleich des größer werdenden Durchmessers
der von der Sekundärlagerung 31 geführten und gehaltenen Wickelrolle 45 wird während
dieser Wickelphase durch ein Verfahren der Transporteinrichtung 37 in Richtung des
Pfeils 19 mittels der Hubeinrichtung 35 realisiert.
[0021] Zur Vorbereitung eines Tambourwechsels, beispielsweise bei Erreichen eines gewünschten
Durchmessers der in dem Sekundärbereich angeordneten Wickelrolle 45, werden Anpreßtrommel
5 und Wickelrolle 45 gemeinsam in Richtung des Pfeils 19 nach rechts verfahren. Dies
wird dadurch ausgelöst, daß die Hubeinrichtung 35 die die Wickelrolle 45 haltende
Transporteinrichtung 37 nach rechts verfährt. Die Anpreßtrommel 5 wird der Wickelrolle
45 automatisch nachgeführt, um die Linienkraft L auf einem gewünschten Wert zu halten.
Die Anpreßtrommel 5 folgt der Wickelrolle 45 so lange, bis der Kolben 13 der Anpreßeinrichtung
6 auf Anschlag fährt, hier gegen die Wandung des Zylinders 11. Nun werden die Ventile
59, 67 der Regeleinrichtung 49 in ihre zweite Funktionsstellung umgeschaltet. Dadurch
wird der Zylinder 11 der Anpreßeinrichtung 6 mit dem maximalen Druck des Hydrauliksystems
beziehungsweise der Druckquelle 63 beaufschlagt, während der Zylinder der Primäranpreßeinrichtung
(Pfeil 72) mit einem geringeren Druck beaufschlagt wird, nämlich dem in der Leitung
61 herrschenden Druck zur Einstellung der Linienkraft im neuen Wickelspalt. Dadurch
ergibt sich folgende Situation: Der leere, von der Primärlagerung 21 gehaltene und
vom Primärantrieb auf Bahngeschwindigkeit beschleunigte Tambour 27 wird aus seiner
in Figur 1 dargestellten Bereitschaftsposition in die sogenannte Primärposition verlagert,
das heißt definiert gegen den Umfang der Anpreßtrommel 5 gepreßt; dies erfolgt mittels
der in den Figuren mit einem Pfeil 72 dargestellten Primäranpreßeinrichtung. Da die
Kräfte, mittels derer der Tambour 27 gegen die Anpreßtrommel 5 gedrückt wird kleiner
sind als die, die den Kolben 13 der Anpreßeinrichtung 6 auf Anschlag drücken, ist
die Anpreßtrommel 5 ortsfest, das heißt stationär fixiert. Unter "stationärer Fixierung"
wird verstanden, daß eine Rotation der Anpreßtrommel um ihre Längsachse möglich ist,
eine translatorische Bewegung der Anpreßtrommel 5 aufgrund des Kräfteungleichgewichts
verhindert wird.
[0022] Die durch den Nip zwischen leerem Tambour 27 und Anpreßtrommel 5 und dem bisherigen
Wickelspalt zwischen Anpreßtrommel und der Wickelrolle 45 geführten Materialbahn 3
wird mittels einer in den Figuren nicht dargestellten Trenneinrichtung getrennt. Beginnend
mit dem neuen Bahnanfang wird die Materialbahn auf den leeren Tambour 27 aufgewickelt.
Die fertige Wickelrolle 45 wird nun in Richtung des Pfeils 19, also nach rechts, unter
Ausbildung eines Zwischenraums zwischen ihr und der Anpreßtrommel in eine Ausbringposition
verfahren und abgebremst. Der Tambour 27 wird mit der darauf aufgewickelten, nur wenige
Wickellagen aufweisenden Wickelrolle durch Verschwenken der Schwenkhebel 23 der Primärlagerung
21 im Uhrzeigersinn von der Primärposition (Figur 2) in die Sekundärposition (Figur
3) entlang einer bogenförmigen, ersten Führungsbahn überführt. Während des gesamten
Überführungsvorgangs wird der von der Primärlagerung 21 gehaltene Tambour 27 vom Primärantrieb
29 angetrieben. Während des Überführungsvorgangs wird die Linienkraft im Wickelspalt
zwischen der auf dem Tambour 27 aufgewickelten Wickelrolle und der Anpreßtrommel durch
eine Verlagerung des Tambours 27 relativ gegenüber der vorübergehend ortsfest gehaltenen
Anpreßtrommel eingestellt beziehungsweise geregelt, und zwar dadurch, daß der Regler
53 den Druck in der Leitung 61 entsprechend ändert. Durch diese Regelung der Linienkraft
wird automatisch auch der Durchmesserzuwachs der neuen Wickelrolle kompensiert.
[0023] Bei der in Figur 3 dargestellten Wickelphase ist der Tambour 27 bereits in dem Sekundärbereich
angeordnet, das heißt, der Tambour 27 liegt auf den Schienen 33 der Sekundärlagerung
31. Bis der Tambour 27 mit der darauf aufgewickelten Wickelrolle 71 von der Primärlagerung
21 an die Sekundärlagerung übergeben worden ist, bleibt die Anpreßtrommel 5 weiterhin
in ihrer Ausgangsposition fixiert, da der Zylinder 11 der Anpreßeinrichtung 6 weiterhin
mit dem maximalen Druck des Hydrauliksystems verbunden ist. In Figur 3 ist die fertige
Wickelrolle 45 bereits aus der Sekundärlagerung 31 entfernt worden, nachdem diese
abgebremst und vom Sekundärantrieb 47 getrennt wurde.
[0024] Nachdem die auf den Tambour 27 aufgewickelte Wickelrolle 71 eine gewünschte Schichtdicke
d erreicht und/oder bevor sich der Kolben der Primäranpreßeinrichtung (Pfeil 72) sich
dem Zylinderende genähert hat, beispielsweise bis auf 10 mm bis 30 mm, wird der Tambour
27 von der Primärlagerung 21 an die Sekundärlagerung 31 übergeben. Dazu wird die Transporteinrichtung
37 der Sekundärlagerung 31 wieder von der Ausbringposition nach links in Richtung
zum Tambour 27 bis auf einen Abstand a von diesem, zum Beispiel 5 mm, verfahren (Figur
4). Der Druck im Zylinder 11 der Anpreßeinrichtung 6 wird nun zeitgesteuert vom maximalen
Druck des Hydrauliksystems auf den Regeldruck in der Leitung 61 abgesenkt. Dazu wird
das erste Ventil 59 in seine erste Funktionsstellung umgeschaltet und der im Zylinder
11 herrschende Maximaldruck über ein Druckreduzierelement 73 allmählich bis etwa auf
den in der Leitung 61 herrschenden Druck abgesenkt. Der Abstand a zwischen dem Tambour
27 und der Transporteinrichtung 37 verringert sich mit zunehmendem Durchmesser der
Wickelrolle 71. Wenn der Abstand a nur noch sehr gering ist, zum Beispiel 1 mm, beginnt
die Hubeinrichtung 35 der Sekundärlagerung 31 damit, die Transporteinrichtung 37 und
den Tambour 27 sowie die Anpreßtrommel 5 nach links zu schieben (Figur 5). Dabei kann
sich die Linienkraft im Wickelspalt zwischen der Wickelrolle 71 und der Anpreßtrommel
5 geringfügig erhöhen. Nach einem Verschiebeweg c bleibt der auf den Schienen liegende
Tambour 27 vorübergehend in einer fixierten Position, wobei der Kolben 13 der Anpreßeinrichtung
6 in etwa die in Figur 1 dargestellte mittlere Position einnimmt. Schließlich wird
auch das zweite Ventil 67 in seine erste Funktionsstellung umgeschaltet, wodurch der
Druck im Zylinder der Primäranpreßeinrichtung (Pfeil 72) auf Null abgesenkt wird.
Ab diesem Zeitpunkt erfolgt die Regelung der Linienkraft dann wieder allein mittels
der Anpreßeinrichtung 6 und der Durchmesserausgleich durch Verlagern des Tambours
27 mittels der Wickelrolle 35, die von dem Elektromotor 39 und der Gewindespindel
41 bewegt wird.
[0025] Wie aus Figur 5 ersichtlich, sind während der Übergabe des Tambours 27 von der Primärlagerung
21 an die Sekundärlagerung 31 sowohl der Primärantrieb 29 als auch der Sekundärantrieb
47 mit dem Tambour 27 gekuppelt. Nachdem der Tambour 27 von der Transporteinrichtung
37 übernommen worden ist, wird der Primärantrieb 29 abgekuppelt und zusammen mit den
in Figur 5 nicht dargestellten Schwenkhebeln der Primärlagerung 21 entgegen dem Uhrzeigersinn
nach oben in die in Figur 1 dargestellte Stellung verschwenkt. Damit ist der Tambourwechsel
abgeschlossen. Es kann nun ein neuer Tambour in die Primärlagerung 21 eingebracht
werden.
[0026] Figur 6 zeigt ein Diagramm, in dem die Linienkraft beziehungsweise der Druck L im
Wickelspalt zwischen Anpreßtrommel und Wickelrolle, der Druck im Zylinder der Anpreßeinrichtung
6 und der im Zylinder der Primäranpreßeinrichtung herrschende Druck vor, während und
nach einem Tambourwechsel aufgetragen ist. Auf der Ordinatenachse ist der Druck p
und auf der Abszissenachse ist die Zeit t aufgetragen. Mit durchgezogener Linie ist
der Druck L im Nip zwischen Wickelrolle und Anpreßtrommel dargestellt. Ferner sind
mit gestrichelter Linie der Verlauf des Druckes p
Z11 im Zylinder 11 der Anpreßeinrichtung 6 und mit strichpunktierter Linie der Druck
p
PA im Zylinder der Primäranpreßeinrichtung (Pfeil 72) dargestellt. Der Druck L, also
die Linienkraft im Wickelspalt weist hier rein beispielhaft einen im wesentlichen
konstanten Wert auf.
[0027] Auf der Abszissenachse sind mehrere Zeitpunkte 1 bis 5 gekennzeichnet, worauf im
folgenden näher eingegangen wird. Zum Zeitpunkt 1 erreicht die von der Primärlagerung
geführte und gehaltene neue Wickelrolle 71 die gewünschte Schichtdicke d (Figur 4).
In der Zeit von 2 bis 3 wird der Druck im Zylinder 11 der Anpreßeinrichtung 6 mittels
des Druckreduzierelements 73 abgesenkt, während der Druck im Zylinder der Primäranpreßeinrichtung
konstant bleibt. Zum Zeitpunkt 3 ist der Druck im Zylinder 11 geringfügig höher als
der im Zylinder der Primäranpreßeinrichtung herrschende Druck, der zum Zeitpunkt 4
auf Null abgesenkt wird. Dadurch wird die Linienkraft wieder ausschließlich durch
Einstellen des Drucks im Zylinder 11 der Anpreßeinrichtung 6 gesteuert beziehungsweise
geregelt, so daß der Druck im Nip zwischen Wickelrolle und Anpreßtrommel geringfügig
ansteigt. Zum Zeitpunkt 5 wird der Druck im Zylinder 11 wieder geringfügig abgesenkt
und somit auch der Druck L im Wickelspalt. Der Grund dafür, daß der Druck p
Z11 zum Zeitpunkt 3 nicht auf den Druck p
PA im Zylinder der Primäranpreßeinrichtung abgesenkt worden ist, ist der, daß während
der Übergabe des Tambours von der Primärlagerung an die Sekundärlagerung ein Absinken
des Drucks im Wickelspalt verhindert werden soll. Ein leichtes Ansteigen des Drucks
L im Wickelspalt zum Zeitpunkt 4, wie im Diagramm dargestellt, führt praktisch zu
keiner feststellbaren Änderung des Wickelergebnisses.
[0028] Bei der Übergabe des Tambours 27 von der Primär- an die Sekundärlagerung sind zumindest
für einen kurzen Moment beide Antriebe, also der Primärantrieb 29 und der Sekundärantrieb
47, mit dem Tambour 27 gekuppelt. Dadurch wird sichergestellt, daß der Tambour während
des gesamten Wickelvorgangs mit einem exakten, einstellbaren Drehmoment (Antriebs-/Bremsmoment)
beaufschlagbar ist.
[0029] Die anhand der Figuren 1 bis 5 beschriebene Wickelmaschine ist allgemein zum Aufwickeln
einer Materialbahn einsetzbar. Die Wickelmaschine kann am Ende einer Maschine zur
Herstellung oder Bearbeitung, beispielsweise Veredelung, einer Materialbahn, beispielsweise
einer Papier- oder Kartonbahn, angeordnet werden, um die fertige Materialbahn zu einer
Wickelrolle aufzuwickeln. Die Wickelmaschine kann aber auch dazu verwendet werden,
bereits fertig gewickelte Wickelrollen umzurollen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
des mit der Wickelmaschine 1 realisierten Verfahrens wird die fast fertige, von der
Sekundärlagerung geführte Wickelrolle 45 in Richtung des Pfeils 19 nach rechts in
eine in Figur 2 beispielhaft mit gestrichelter Linie dargestellte Position verfahren,
bevor die Materialbahn 3 auf den leeren Tambour 27 überführt wird. Bei dieser Variante
des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß bevor der Zwischenraum zwischen
der Wickelrolle 45 und der Anpreßtrommel 5 gebildet wird, eine unterhalb der Wickelrolle
45 angeordnete, auch als Abquetschwalze bezeichnete Andrückwalze an den Umfang der
Wickelrolle 45 gepreßt wird. Diese ist in den Figuren 1 bis 5 nicht dargestellt. Die
Andrückwalze dient dazu, ein Einschleppen von Luft zwischen die Wickellagen der Wickelrolle
45 zu verhindern, beispielsweise dann, wenn die Materialbahn in einem freien Zug von
der Anpreßtrommel 5 zur Wickelrolle 45 geführt wird. Die Anpreßkraft, mit der die
Andrückwalze an den Umfang der Wickelrolle 45 gepreßt wird, ist einstellbar. Die Andrückwalze
kann von einem Antrieb, beispielsweise einem Zentrumsantrieb, angetrieben werden,
vorzugsweise bevor und während die Andrückwalze an den Umfang der von der Sekundärlagerung
gehaltenen Wickelrolle 45 gedrückt wird.
[0030] Die Ausbildung eines Zwischenraums zwischen der fast fertigen Wickelrolle und der
Anpreßtrommel vor einem Tambourwechsel schafft Platz, um beispielsweise eine Trenneinrichtung
zur Trennung der Materialbahn in den Bereich zwischen dem neuen Tambour, der Anpreßtrommel
und der fast fertigen Wickelrolle einzubringen. Es ist auch möglich, von unten einen
Mediumstrom, zum Beispiel Luftstrom, in den Zwischenraum zu leiten, der bei gleichzeitiger
Abbremsung der fast fertigen Wickelrolle zur Bildung einer Materialbahnschlaufe führt.
Im Bereich der Schlaufe kann die Materialbahn mittel der Trenneinrichtung getrennt
werden. Selbstverständlich ist auch ein "Nordischer Wechsel" möglich, das heißt, die
Materialbahnschlaufe wird in den Nip zwischen leerem Tambour und Anpreßtrommel eingewickelt.
Dabei reißt dann die Materialbahn ab. Derartige Verfahren und Einrichtungen zur Trennung
der Materialbahn sind allgemein bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen
wird.
[0031] Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch mit einer aus der DE 197 37 709.2 hervorgehenden
Wickelmaschine realisierbar, die einen ähnlichen Aufbau wie die anhand der Figuren
1 bis 5 beschriebene Wickelmaschine aufweist. Bei dieser Ausführungsform liegt der
neue Tambour bereits auf den Schienen der Sekundärlagerung auf, bevor ein Wickelspalt
zwischen dem leeren Tambour und der Anpreßtrommel gebildet und die Materialbahn auf
den leeren Tambour überführt wird. Bei dieser Wickelmaschine wird der Tambour während
des gesamten Wickelvorgangs entlang einer geraden Führungsbahn verlagert. Der Inhalt
der DE 197 37 709.2 wird hiermit zum Gegenstand dieser Beschreibung gemacht.
[0032] Zusammenfassend ist festzuhalten, daß durch die Verlagerung des leeren Tambours während
des Wickelns im Primärbereich zur Einstellung der Linienkraft im Wickelspalt die Steuerung
oder Regelung der Linienkraft vereinfacht werden kann. Dies führt neben den sich daraus
ergebenden wirtschaftlichen Vorteilen auch noch zur Herabsetzung der Störungsanfälligkeit
der Wickelmaschine. Überdies ist eine Feinstregulierung der Linienkraft am Anfang
des Wickelvorgangs möglich, wodurch ein besonders gutes Wickelergebnis realisierbar
ist.
1. Verfahren zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere Papier-
oder Kartonbahn, auf einen Tambour zu einer Wickelrolle mit folgenden Schritten:
- Führen der Materialbahn über einen Umfangsbereich einer Anpreßtrommel, die mit einer
Wickelrolle einen Wickelspalt bildet,
- Andrücken der Anpreßtrommel an die Wickelrolle, wenn sich diese in einem Sekundärbereich
befindet, wobei eine Steuerung oder Regelung der Linienkraft im Wickelspalt durch
eine Verlagerung der Anpreßtrommel erfolgt,
- Bei Erreichen eines gewünschten Wickelrollendurchmessers Verlagerung der Anpreßtrommel
in eine Fixposition, in der die Lagerung der Anpreßtrommel vorübergehend fixiert wird,
- Einbringen eines neuen, noch leeren Tambours in einen Primärbereich mit Ausbildung
eines neuen Wickelspalts zwischen dem neuen Tambour und der Anpreßtrommel durch eine
Relativbewegung des neuen Tambours gegenüber der in der Fixposition befindlichen Anpreßtrommel,
- Trennen der Materialbahn und Beginn des Aufwickelns der Materialbahn zu einer neuen
Wickelrolle auf den neuen Tambour,
- Entfernen der abgetrennten Wickelrolle und Überführen des neuen Tambours mit der
neuen Wickelrolle vom Primärbereich in den Sekundärbereich,
- Lösen der Anpreßtrommel aus der Fixposition und erneute Verlagerung der Anpreßtrommel
zur Steuerung oder Regelung der Linienkraft im Wickelspalt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Lösen der Anpreßtrommel aus der Fixposition erfolgt, nachdem der Durchmesser der
größer werdenden neuen Wickelrolle einen definierten, vorzugsweise variierbaren, Wert
erreicht hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
während dem Steuern oder Regeln der Linienkraft durch Verlagern der Anpreßtrommel
ein Ausgleich des größer werdenden Wickelrollendurchmessers durch eine Relativbewegung
der Wickelrolle gegenüber der Anpreßtrommel erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
vor dem Beginn des Aufwickelns der Materialbahn auf den neuen Tambour ein freier Zug
der Materialbahn zwischen der Anpreßtrommel und der fast fertigen Wickelrolle gebildet
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
während die Materialbahn in einem freien Zug von der Anpreßtrommel zur fast fertigen
Wickelrolle geführt wird, ein Wickelspalt zwischen der Wickelrolle und einer Andrückwalze
gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der neue Tambour mit der neuen Wickelrolle, nachdem er aus dem Primärbereich in den
Sekundärbereich verlagert worden ist, für eine variierbare Zeitdauer ortsfest gehalten
wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
während des Wickelns im Primärbereich und während der Überführung der neuen Wickelrolle
vom Primärbereich in den Sekundärbereich die neue Wickelrolle mit steuerbarer oder
regelbarer Kraft an die in der Fixposition befindliche Anpreßtrommel gepreßt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der neue, bereits in den Sekundärbereich überführte Tambour während eines Teils des
Wickelvorgangs mit steuerbarer oder regelbarer Kraft an die in der Fixposition befindliche
Anpreßtrommel gepreßt wird.
9. Wickelmaschine zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Materialbahn (3), insbesondere
einer Papier- oder Kartonbahn, auf einen Tambour (27,43) zu einer Wickelrolle (71,45),
mit einer Anpreßtrommel (5), die mit der Wickelrolle (71,45) einen Wickelspalt bildet,
mit einer einen neuen Tambour (27) haltenden Primärlagerung (21), mit deren Hilfe
der neue Tambour (27) entlang einer ersten Führungsbahn radial zur Anpreßtrommel (5)
verlagerbar ist, und mit einer Sekundärlagerung (31) für den Tambour (43),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anpreßtrommel (5), wenn sich der Tambour (27) in der Primärlagerung (21) befindet,
vorübergehend in einer Fixposition (Figuren 2, 3 und 4) fixierbar ist und
daß sie, wenn sich der Tambour (43) in der Sekundärlagerung (31) befindet, mittels
einer Anpreßeinrichtung (6) - vorzugsweise horizontal oder im wesentlichen horizontal
- verlagerbar ist (Figuren 1 und 5).
10. Wickelmaschine nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Primärlagerung (21) eine den neuen Tambour (27,43) drehbeweglich haltende, verlagerbare
Primäranpreßeinrichtung (Pfeil 72) umfaßt, mittels derer der Tambour (27,43) in Richtung
auf den Umfang der Anpreßtrommel (5) und in entgegengesetzter Richtung verlagerbar
ist.
11. Wickelmaschine nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Primärlagerung (21) eine den neuen Tambour (27,43) drehbeweglich haltende, verlagerbare
Primäranpreßeinrichtung (Pfeil 72) umfaßt, mittels derer der Tambour (27,43) mit einer
steuerbaren oder regelbaren Kraft an die Anpreßtrommel (5) andrückbar ist.
12. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 9-11, deren Anpreßeinrichtung (6) einen Zylinder
(11), eine Druckquelle (63) und eine Drucksteuereinrichtung, z.B. einem Regler (53),
aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ventil (59) den Zylinder (11) wahlweise entweder direkt (ungeregelt) oder
über die Drucksteuereinrichtung (Regler 53) mit der Druckquelle (63) verbindet (Figuren
1 und 2).
13. Wickelmaschine nach den Ansprüchen 11 und 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ventil (67) die Primäranpreßeinrichtung (Pfeil 72) zeitweise über die Drucksteuereinrichtung
(Regler 53) mit der Druckquelle (63) verbindet (Figuren 2 und 3).
14. Wickelmaschine nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Ventilanordnung (59,67) einen gesteuerten oder geregelten Druck (Leitung
61) entweder dem Zylinder (11) oder der Primäranpreßeinrichtung (Pfeil 72) zuführt.
15. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 12-14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventile (59,67) vorübergehend gemeinsam über die Leitung (61) an den Regler
(53) und die Druckquelle (63) anbindbar sind und dadurch vorübergehend sowohl den
Zylinder (11) als auch die Primäranpreßeinrichtung (Pfeil 72) mit gesteuertem oder
geregeltem Druck versorgen (Figur 4).
16. Wickelmaschine nach einem der Ansprüch 12-15,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen das Ventil (59) und den Zylinder (11) ein Druckreduzierelement (73) zur
allmählichen Absenkung des im Zylinder (11) herrschenden Maximaldrucks auf den gesteuerten
oder regelten Druck (Leitung 61) eingebracht ist (Figuren 4 und 5).