[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Rollenwickeleinrichtung
mit mindestens zwei Antriebseinrichtungen, die beim Wickeln mit unterschiedlichen
Antriebskräften auf eine Materialbahnrolle wirken. Ferner betrifft die Erfindung eine
Rollenwikkeleinrichtung mit mindestens zwei auf einer Rolle wirkenden Antriebseinrichtungen.
[0002] Eine derartige Rollenwickeleinrichtung wird beispielsweise durch einen Doppeltragwalzenwickler
gebildet, der dazu dient, eine Materialbahn zu einer Wickelrolle aufzuwickeln. Alternativ
dazu kann sie durch einen Kontaktwalzenwickler gebildet werden, bei dem die Rolle
sowohl durch einen Zentrumsantrieb zentrisch als auch durch eine Kontaktwalze am Umfang
angetrieben wird. Die Kontaktwalze kann auch als Stützwalze ausgebildet sind und zumindest
einen Teil des Rollengewichts übernehmen. Die Erfindung wird im folgenden anhand einer
Papierbahn als Beispiel für eine derartige Materialbahn und für einen Doppeltragwalzenwickler
als Beispiel für die Wikkeleinrichtung beschrieben. Sie ist jedoch auch für andere
Materialbahnen, die auf ähnliche Weise aufgewikkelt werden sollen, und für Kontakt-
und Stützwalzenwickler anwendbar. Die Materialbahnrollen können Breiten im Bereich
von 0,4 bis 3,8 m aufweisen. Der Enddurchmesser kann im Bereich von 0,8 bis 2,5 m
liegen. Das Gewicht der fertigen Rollen kann im Tonnenbereich liegen.
[0003] Wenn Papierbahnen (oder entsprechende Materialbahnen) zu einer Wickelrolle aufgewickelt
werden, möchte man Einfluß auf die Wickelhärte der Rolle nehmen können. Eine Möglichkeit
hierfür besteht darin, die Wickelrolle am Umfang anzutreiben und hierbei zwei unterschiedliche
Umfangskräfte auf die Wickelrolle wirken zu lassen. Beispielsweise kann man die Wickelrolle
auf einem Doppeltragwalzenwickler wickeln und die Wicklerwalze, mit der die Materialbahn
zuerst in Berührung kommt, mit einem geringeren Moment antreiben als die andere Walze.
Die Differenz der Drehmomente äußert sich in einer in die Materialbahn eingebrachten
Spannung, die dann in die Rolle "eingewickelt" wird. Die Erfindung ist allerdings
nicht auf Doppeltragwalzenwickler beschränkt. Auch ist der Begriff "Wicklerwalzen"
dahingehend zu interpretieren, daß es sich um ein Element mit einer umlaufenden Oberfläche
handelt, auf der die Wickelrolle aufliegt. Die Wicklerwalze kann also auch durch ein
umlaufendes Band gebildet sein. Die Wickelrolle muß auf der Wicklerwalze auch nicht
unbedingt aufliegen. Man kann eine derartige Wicklerwalze auch an anderen Stellen
auf den Umfang der Wickelrolle wirken lassen. Wie oben erwähnt, kann man die Spannung
auch über den Zentrumsantrieb erzeugen, bei dem die Rolle am Kern angetrieben wird
und Umfangskräfte gegenüber einer Wicklerwalze, z.B. der Kontakt- oder Stützwalze,
aufgebracht werden. Der Begriff der "Antriebskraft" ist immer auf den Umfang der Wickelrolle
bezogen, auch wenn die Rolle zentrisch angetrieben ist.
[0004] Es hat sich nun gezeigt, daß es z.B. bei der Inbetriebnahme von Rollenwickeleinrichtungen
relativ lange dauert, bis man die beiden Antriebe der Wicklerwalzen so eingestellt
hat, daß die gewünschte Wickelspannung und damit der gewünschte Wickelhärteverlauf
in der Wickelrolle entsteht. Auch im Betrieb entstehen vielfach Probleme, die nur
durch ein Ausprobieren beim Einstellen der Antriebsleistungen für die einzelnen Wicklerwalzen
beseitigt werden können. Erschwerend kommt hinzu, daß beim Übergang von einem Material,
z.B. einer Sorte oder Qualität, zu einem anderen vielfach auch unterschiedliche Wickelverhältnisse
gefordert werden, so daß man praktisch für jede Materialart erneut Versuche fahren
muß. Da der Konstrukteur und der Betreiber von Rollenwickeleinrichtungen nur begrenzte
Möglichkeiten hat, die Funktion der Tragwalzenantriebe zu kontrollieren, fehlt meist
eine sichere Möglichkeit, die Übereinstimmung zwischen vorgegebenen Sollkurven und
Istwerten für die Umfangskraftdifferenz als Mittel zur Wickelhärtebeeinflussung an
der Wickelrolle zu überprüfen. Erst wenn sichergestellt ist, daß vorgegebene Sollkurven
tatsächlich noch gefahren werden, kann mit der Optimierung der Rollenqualität und
der Behebung von Wickelfehlern begonnen werden.
[0005] Die Ermittlung der Tragwalzenumfangskräfte aus der elektrischen Antriebsleistung,
d.h. dem Motorstrom und der Motorspannung, den Wirkungsgraden von Motor und eventuell
vorhandenen Getrieben und den geometrischen Gegebenheiten wie Durchmesser der Wicklerwalzen,
Bahngeschwindigkeit und ähnliches, ist nicht genau genug, insbesondere in der Beschleunigungsphase.
Auch die Informationen über den Wirkungsgrad des Motors und des Getriebes sind oftmals
nicht genau genug.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Einstellen der Antriebsleistungen der
Wicklerwalzen zu erleichtern.
[0007] Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
daß die Antriebskräfte unmittelbar am Ort der Einleitung in die Materialbahnrolle
ermittelt werden und daraus eine Kraftdifferenz gebildet wird.
[0008] Die Antriebskraft an jeder Wicklerwalze wird also dort ermittelt, wo sie auch auf
die Wickelrolle wirkt. Der "Ort" der Krafteinleitung bezieht sich hierbei nicht unbedingt
auf die axiale Position, die z.B. bei Tragwalzen eine gewisse Erstreckung haben kann.
Eine bevorzugte Stelle, wo die Umfangskraft ermittelt werden kann, ist der jeweilige
Umfang der Wicklerwalzen. Es ist aber auch möglich, die Umfangskraft an einer anderen
Position der Wicklerwalze zu ermitteln, die mit der Oberfläche in einer im Hinblick
auf die Kraftübertragung definierten Verbindung steht. Beispielsweise kann man die
Umfangskraft auch an einem Walzenzapfen ermitteln, der einen kleineren Durchmesser
als der Arbeitsumfang der Wicklerwalze hat, dessen Oberfläche aber mit der Oberfläche
des Arbeitsbereichs starr verbunden ist. Wenn man nun die Umfangskräfte an den Wicklerwalzen
unmittelbar ermittelt, kann man auch die Kraftdifferenz mit einer hohen Genauigkeit
feststellen, mit der Wicklerwalzen auf die Wickelrolle wirken. Das gleiche gilt z.B.
dann, wenn man die Antriebskräfte direkt an der angetriebenen Kennaufnahme und am
Umfang der Kontaktwalze ermittelt. In diesem Fall ist gegebenenfalls eine Umrechnung
der Antriebskraft auf die am Umfang herrschenden Verhältnisse erforderlich, was über
die bekannte Drehmomentbeziehung aber problemlos möglich ist. Die Kraftdifferenz erlaubt
dann eine Aussage über die Spannung, mit der die Materialbahn aufgewickelt wird. Da
die Kraftdifferenz direkt angezeigt werden kann, ist die Einstellung der Antriebe
bzw. der Antriebsleistung relativ einfach. Man kann beispielsweise die Wicklerwalze,
die als erste mit der Papierbahn in Kontakt kommt, auf eine gewisse Drehzahl einstellen
und die zweite Wicklerwalze dann so antreiben, daß sich die gewünschte Drehmomentendifferenz
und damit die gewünschte Kraftdifferenz der Umfangskräfte ergibt.
[0009] Vorzugsweise werden die Umfangskräfte außerhalb des Wickelvorgangs ermittelt. Man
kann die Ermittlung der Umfangskräfte also bei einer Inbetriebnahme oder beim Auftreten
von Störungen vornehmen, ohne daß man hierzu eine Materialbahn benötigt. Dies hat
zwei Vorteile. Zum einen wird kein unnötiger Ausschuß produziert. Zum anderen ist
keine Störung durch eine sich bildende Materialbahnrolle zu befürchten.
[0010] Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die zuerst mit der Materialbahn in Kontakt kommende
Wicklerwalze gebremst wird. Damit kann man den Bahnzug der ankommenden Materialbahn
simulieren, also ein entgegen der Antriebsleistung wirkendes Gegenmoment erzeugen.
Ein derartiges Gegenmoment kann beispielsweise über eine an die entsprechende Wicklerwalze
angepreßte und mit einem Bremsmoment belasteten Walze aufgebracht werden.
[0011] Alternativ oder zusätzlich zu der Ermittlung der Kraftdifferenz außerhalb des eigentlichen
Wickelvorganges kann natürlich auch während des Wickelns gemessen werden, wenn sich
an den Wicklerwalzen freie Bereiche ergeben, an denen die Umfangskraft abgenommen
werden kann. Derartige freie Bereiche können beispielsweise axial außerhalb der aufgewickelten
Rolle vorhanden sein. Man kann aber auch in Umfangsrichtung an solchen Positionen
messen, die nicht von der Wickelrolle oder der Materialbahn abgedeckt sind.
[0012] Hierbei ist bevorzugt, daß die Kraftdifferenz als Ist-Wert einem Regelkreis zugeführt
wird, der den Antrieb der beiden Wicklerwalzen so regelt, daß die Kraftdifferenz einem
vorgegebenen Sollwert entspricht. Damit kann man die Wickelhärte der Wickelrolle regeln.
[0013] Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Sollwert einen vom Durchmesser der Materialbahnrolle
abhängigen Verlauf hat. Damit trägt man dem Wunsch Rechnung, daß die Wickelhärte von
innen nach außen abnehmen soll. Die Wickelhärte wird natürlich noch durch weitere
Faktoren beeinflußt. Diese Faktoren kann man bei der Vorgabe des Verlaufs des Sollwerts
berücksichtigen.
[0014] Mit Vorteil werden die Reibverhältnisse zwischen der Materialbahn und der jeweiligen
Wicklerwalze beim Ermitteln der Umfangskräfte nachgebildet. Die Wicklerwalzen wirken
zwar mit einer gewissen Umfangs- oder Tangentialkraft auf die Wickelrolle. Diese Umfangskraft
wird aber, in Abhängigkeit von den Reibungsverhältnissen zwischen der Oberfläche der
entsprechenden Wicklerwalze und der Oberfläche der Materialbahn, nicht immer vollständig
auf die Wickelrolle übertragen. In manchen Fällen, insbesondere bei sehr glatten Oberflächen
der Materialbahn, entsteht ein gewisser Schlupf. Wenn man nun diese Reibverhältnisse
beim Ermitteln der Umfangskraft berücksichtigt, dann wird die Messung noch genauer,
d.h. man kann die tatsächlich auf die Wickelrolle einwirkenden Kräfte und damit die
Kraftdifferenz messen.
[0015] Die Aufgabe wird bei einer Rollenwickeleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, daß eine Meßeinrichtung mit den Antriebseinrichtungen zusammenwirkt, die für
jede der Antriebseinrichtungen einen Kraftaufnehmer, der am Ort der Einrichtung der
Kraft in die Rolle angeordnet ist, aufweist, wobei die Kraftaufnehmer mit einer Auswerteeinrichtung
verbunden sind.
[0016] Eine derartige Rollenwickeleinrichtung ist besonders gut zur Durchführung des oben
erläuterten Verfahrens geeignet. Dadurch, daß man die Kraft unmittelbar am Ort der
Einleitung in die Rolle ermittelt, beispielsweise Umfangskraft unmittelbar an den
Wicklerwalzen abnimmt oder die Antriebskraft am Kernantrieb, kann man die Kraftdifferenz,
die letztlich auf die jeweils äußere Lage der Materialbahn auf der Wickelrolle wirkt,
sehr genau ermitteln. Fehler, die sich durch ungenaue Werte in Übertragungskoeffizienten
bei einer Berechnung ergeben, werden vermieden. Wenn die Kraftdifferenz aber mit der
gewünschten Genauigkeit ermittelt werden kann, dann kann bei der Inbetriebnahme oder
auch bei Störungen im Betrieb relativ genau feststellen, wie die einzelnen Antriebsleistungen
einzustellen sind, damit das gewünschte Wickelergebnis erzielt wird. Die Auswerteeinrichtung
kann beispielsweise durch einen für beide Antriebe gemeinsamen Sensor gebildet sein,
der die Differenz aus zwei Kräften oder Momenten ermittelt, z.B. eine Drehmomentmeßwelle
mit oder ohne nachgeschalteter Anzeige.
[0017] Für die Umfangskraftaufnehmer gibt es viele Möglichkeiten. Eine bevorzugte Ausgestaltung
ist dann gegeben, wenn die Umfangskraftaufnehmer durch Meßrollen gebildet sind, die
mit einer Drehmomentmeßwelle verbunden sind. Die Meßrollen, die auch eine gewisse
axiale Länge aufweisen können und dann als Meßwalzen bezeichnet werden, drehen sich
mit praktisch der gleichen Umfangsgeschwindigkeit. Dies ist Voraussetzung, weil die
beiden Wicklerwalzen beim Wickeln der Rolle auch keine größeren Umfangsgeschwindigkeitsdifferenzen
aufweisen dürfen. Der Geschwindigkeitsunterschied liegt im Promille-Bereich. Wenn
man nun die beiden Meßrollen mit einer Drehmomentmeßwelle verbindet, dann dreht sich
die Drehmomentmeßwelle zwar mit. Sie wird aber in Abhängigkeit von der Differenz der
Umfangskräfte in sich verdreht, also einer Torsionsspannung unterworfen. Diese Verdrehung
läßt sich ermitteln. Ein einfaches Beispiel hierfür ist die Verwendung von kreuzweise
auf dem Umfang der Drehmomentmeßwelle angeordneten Dehnungsmeßstreifen, die elektrisch
nach Art einer Brücke zusammengeschaltet sind. Im übrigen ist die Ausbildung von Drehmomentmeßwellen
aber grundsätzlich bekannt. Sie können beispielsweise auch optisch arbeiten.
[0018] Vorzugsweise sind die Meßrollen und die Drehmomentmeßwelle in einem gemeinsamen Träger
angeordnet. Man kann also diesen Träger, beispielsweise ein Gestell oder einen Rahmen,
als einheitlichen Gegenstand handhaben und ihn dann, wenn es nötig ist, gegen die
beiden Wicklerwalzen zur Anlage bringen. Dies erleichtert die Handhabung. Die Handhabung
kann entweder manuell erfolgen oder durch eine an der Rollenwickeleinrichtung angeordnete
Einspannvorrichtung. Natürlich ist es auch möglich, daß die Meßrollen permanent in
Anlage an der Wicklerwalzen gehalten werden. Es ist aber auch möglich, die Meßrollen
getrennt voneinander mit dem jeweiligen angetriebenen Teil der Wickeleinrichtung zu
koppeln. Bei einer solchen Anordnung können dann die Meßrollen mit einem Meßwertaufenhmer
über flexible Wellen, elektrische Meßgeneratoren oder entsprechende hydraulische Aggegrate
gekoppelt werden. In den letzten beiden Fällen ist es auch möglich, den Schlupf zwischen
den Meßwalzen dynamisch zu verändern.
[0019] Mit Vorteil sind die Meßrollen seitlich versetzt mit parallelen Drehachsen zur Drehmomentmeßwelle
angeordnet. Damit ist es möglich, die Umfangskräfte an jeweils gleichen axialen Positionen
der Wicklerwalzen zu ermitteln. Fehler, die durch Torsionen der Wicklerwalzen oder
der Meßrollen erzeugt werden, werden dadurch kleingehalten.
[0020] Mit Vorteil sind die Meßrollen über Getriebe mit der Drehmomentmeßwelle verbunden.
Dies hat zwei Vorteile. Zum einen können die Meßrollen eine gewisse Entfernung zur
Drehmomentmeßwelle aufweisen. Die Getriebe haben hierzu die Aufgabe, die Drehung der
Meßrollen und das damit verbundene Drehmoment auf die Drehmomentmeßwelle zu übertragen.
Für diesen Zweck würde es ausreichen, wenn das Getriebe eine Übersetzung von 1:1 aufweist.
Man kann das Getriebe aber auch noch dazu nutzen, eine gewisse Drehzahl- und Drehmomentübersetzung
zu bewirken, so daß man die an der Drehmomentmeßwelle anliegende Drehmomentdifferenz
besser auf die Drehmomentmeßwelle abstimmen kann. Beispielsweise kann man das Übersetzungsverhältnis
der Getriebe so gestalten, daß sich die Drehmomentdifferenz an der Drehmomentmeßwelle
vergrößert, so daß ein größerer Meßbereich gegeben ist.
[0021] Vorzugsweise weisen die Meßrollen eine Oberfläche auf, die der Oberfläche der Materialbahn
im Hinblick auf die Reibung gegenüber den Wicklerwalzen ähnlich ist. Damit kann man
zumindest annähernd den Schlupf zwischen den Wicklerwalzen und der Materialbahn nachbilden
und noch besser ermitteln, welche Umfangskraft tatsächlich in die Wickelrolle eingeleitet
wird.
[0022] Hierzu ist es besonders bevorzugt, wenn die Meßrollen einen Oberflächenbelag aus
dem Material der Materialbahn aufweisen. Wenn also eine bestimmte Materialbahn gewickelt
werden soll, dann werden die Meßrollen oder -walzen ein- oder mehrlagig mit der Materialbahn
umwikkelt. Die Materialbahn kann beispielsweise auf den Meßrollen festgeklebt werden.
Wichtig ist, daß die dann aus der Materialbahn gebildete Oberfläche auf die gleiche
Weise mit den Wicklerwalzen zusammenwirken kann, wie die Wickelrolle auch.
[0023] Vorzugsweise weist die Meßeinrichtung eine Bremseinrichtung auf, die an einer Wicklerwalze
anliegt. Mit dieser Bremseinrichtung, z.B. einer Belastungswalze, läßt sich dann bei
leerlaufender Wickeleinrichtung ein Bahnzug simulieren. Es ist aber auch möglich,
eine Walze der Meßeinrichtung mit einem zusätzlichen Antrieb zu treiben, um auf diese
Weise in entsprechender Weise Vorgänge beim Abwickeln einer Rolle simulieren zu können.
In diesem Fall arbeitet die "Bremseinrichtung" mit umgekehrtem Vorzeichen.
[0024] Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Darstellung einer Rollenwickeleinrichtung mit Doppeltragwalzen,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht einer zweiten Ausgestaltung,
- Fig. 3
- eine Draufsicht auf eine Meßeinrichtung und
- Fig. 4
- eine Darstellung einer Rollenwickeleinrichtung mit Zentrumsantrieb.
[0025] Eine Wickeleinrichtung 1 weist eine erste Tragwalze 2 mit einem schematisch dargestellten
Antrieb 3 und eine zweite Tragwalze 4 mit einem ebenfalls schematisch dargestellten
Antrieb 5 auf. Zwischen den beiden Tragwalzen ist ein Wickelbett 6 gebildet, in dem
eine gestrichelt angedeutete Wickelrolle 7 liegt. Die Wickelrolle 7 wickelt eine Materialbahn
8 auf, beispielsweise eine Papierbahn.
[0026] Die Materialbahn 8 gelangt hierbei zunächst auf die erste Tragwalze 2. Da die Tragwalze
2 angetrieben ist, wird die Materialbahn 8 durch Reibung ebenfalls angetrieben und
in Richtung auf die zweite Tragwalze 4 vorgeschoben. Die Tragwalze 4 ist ebenfalls
angetrieben. Beide Tragwalzen 2, 4 wirken zusammen, um die Wickelrolle 7 in Drehung
zu versetzen.
[0027] Beim Aufbau der Wickelrolle 7 möchte man einen bestimmten Wickelhärteverlauf erzielen.
Der Wickelhärteverlauf ist von einer Reihe von Faktoren abhängig. Eine Möglichkeit,
um den Wickelhärteverlauf zu beeinflussen, ist es, beide Tragwalzen 2, 4 mit unterschiedlichen
Drehmomenten anzutreiben. In diesem Fall entstehen an den Oberflächen der Tragwalzen
2, 4 unterschiedliche Umfangskräfte. Die Papierbahn wird also im Bereich zwischen
den Auflagestellen an den Tragwalzen 2, 4 mit einer Kraftdifferenz beaufschlagt, die
zu einer Zugspannung in der äußeren Lage der Rolle führt. Diese Zugspannung in der
Papierbahn 8 wird dann in die Rolle 7 "eingewickelt".
[0028] Um die Zugspannung, also die durch die Umfangskraftdifferenz erzeugte Bahnspannung,
steuern zu können, ist es wichtig, die Differenz der Umfangskräfte möglichst genau
ermitteln zu können.
[0029] Hierzu ist eine Meßeinrichtung 9 vorgesehen, die unmittelbar an der Oberfläche der
Tragwalzen 2, 4 die Umfangskräfte ermittelt. Diese Umfangskräfte sind damit identisch
mit den Umfangskräften, die auf den Umfang der Wickelrolle 7 wirken. Die Meßeinrichtung
9 kann also wie und anstelle der Wickelrolle 7 in die Wickeleinrichtung eingelegt
werden, um die Verspannkraft zwischen den beiden Tragwalzen 2, 4 zu messen.
[0030] Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist die Meßeinrichtung eine erste
Meßwalze 10 auf, die an der ersten Tragwalze 2 anliegt, und eine zweite Meßwalze 11,
die an der zweiten Tragwalze 4 anliegt. Beide Meßwalzen 10, 11 sind in einem gemeinsamen
Träger 12 gelagert, der an beiden Stirnseiten die Form eines Dreiecks hat. An den
Eckpunkten der beiden Dreiecke sind die beiden Meßwalzen 10, 11 gelagert und zwar
an der Basis des Dreiecks. An der Spitze 13 des Dreiecks ist eine Drehmomentmeßwelle
14 gelagert. In nicht näher dargestellter Weise weist der Träger 12 noch weitere Versteifungen
auf, um einer Verwindung der beiden Dreiecke gegeneinander entgegen zu wirken. Denkbar
ist auch z.B. eine gestreckte oder waagrechte Anordnung Walze-Meßwelle-Walze, wenn
genügend Platz zur Verfügung steht.
[0031] Die erste Meßwalze 10 ist über einen Zahnriemen 15 mit einem axialen Ende der Drehmomentmeßwelle
14 verbunden. Die andere Meßwelle 11 ist über einen zweiten Zahnriemen 16 mit dem
anderen Ende der Drehmomentmeßwelle 14 verbunden.
[0032] Beide Meßwalzen 10, 11 weisen den gleichen Umfang auf. Da die beiden Tragwalzen 2,
4 beim Wickeln der Wickelrolle 7 die gleiche Umfangsgeschwindigkeit aufweisen müssen,
haben die beiden Meßwalzen 10, 11, wenn sie an den Tragwalzen 2, 4 zur Anlage gebracht
werden, die gleiche Drehzahl. Da beide Meßwalzen 10, 11 mit dem gleichen Übersetzungsverhältnis
auf die Drehmomentmeßwelle 14 wirken, dreht sich die Drehmomentmeßwelle entsprechend.
Allerdings wirken auf beide Enden der Drehmomentmeßwelle 14 unterschiedliche Drehmomente,
die von den unterschiedlichen Drehmomenten der Tragwalzen 2, 4 verursacht werden,
so daß die Enden der Drehmomentmeßwelle gegeneinander verdreht werden. Den Drehwinkel
kann man messen. Er ist ein Maß für die Drehmomentdifferenz.
[0033] Natürlich kann man über die Zahnriemen 15, 16 bzw. die mit den Zahnriemen 15, 16
verbundenen Zahnräder oder Ritzel auch andere Übersetzungsverhältnisse bewirken. Die
Zahnriemen 15, 16 mit ihren Ritzeln bilden also Getriebe, die man auch dazu ausnutzen
kann, die Drehmomentmeßwelle 14 mit einer kleineren Geschwindigkeit anzutreiben, wobei
dann eine größere Drehmomentdifferenz auf die beiden Enden der Drehmomentmeßwelle
14 wirkt. Der Meßbereich kann also gegebenenfalls etwas gespreizt werden.
[0034] Die Meßwalzen 10, 11 rotieren um Rotationsachsen, die parallel zur Rotationsachse
der Drehmomentmeßwelle 14 ausgerichtet sind. Dadurch ist es möglich, die Meßwalzen
10, 11 seitlich versetzt neben der Drehmomentmeßwelle 14 anzuordnen. Die Baulänge
der Meßeinrichtung 9 kann dadurch kurz gehalten werden. Man kann die Meßeinrichtung
9 daher auch im Betrieb einsetzen, wenn beispielsweise an einem der axialen Enden
der Tragwalzen 2, 4 eine kleine Strecke frei ist, d.h. dort keine Wikkelrolle 7 aufliegt.
[0035] Die Drehmomentmeßwelle 14 weist einen Sender auf, der durch einen Pfeil 17 dargestellt
ist. Es kann sich beispielsweise um einen Infrarotsender handeln. Eine Steuereinrichtung
18 ist mit einem ebenfalls durch einen Pfeil 19 symbolisierten Empfänger versehen.
Die Steuereinrichtung 18 wirkt auf die Antriebe 3, 5 der Tragwalzen 2, 4. Es ist dabei
möglich, mit Hilfe der Steuereinrichtung 18 und der Meßeinrichtung 9 die Umfangskraftdifferenz
im Betrieb auf einen bestimmten Sollwert einzustellen. Es ist sogar möglich, den Sollwert
im Betrieb zu ändern, ihn beispielsweise einem vorgegebenen Verlauf folgen zu lassen.
Die Meßeinrichtung ist dann Bestandteil eines Regelkreises, der dafür sorgt, daß beim
Wickeln ständig die gewünschte Umfangskraftdifferenz vorhanden ist.
[0036] Dieser Verlauf kann abhängig sein vom Durchmesser der Wickelrolle 7, der relativ
einfach zu ermitteln ist.
[0037] Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ausgestaltung, bei der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen sind. Die Meßeinrichtung 9 ist diesmal nicht mit einer Steuereinrichtung
18 verbunden, sondern mit einer Anzeigeeinrichtung 20. Die Steuereinrichtung, die
auf die Antriebe 3, 5 wirkt, ist manuell betätigbar. Hier wird die Meßeinrichtung
9 zum Einstellen einer Umfangskraftdifferenz vor dem eigentlichen Wickelvorgang verwendet.
Die Meßeinrichtung 9 wird hierzu mit Hilfe einer Kolben-Zylinder-Einrichtung 21 in
Anlage an die Tragwalzen 2, 4 gebracht. Eine Bedienungsperson liest dann an der Anzeigeeinrichtung
20 die Umfangskraftdifferenz ab und stellt mit Hilfe der Steuereinrichtung 18 die
Antriebe 3, 5 so ein, daß eine gewünschte Kraftdifferenz oder ein entsprechendes Drehmoment
an der Drehmomentenmeßwelle 14 erscheint.
[0038] Um hierbei einen Bahnzug zu simulieren, der durch die einlaufende Materialbahn 8
im Betrieb auf die erste Tragwalze 2 ausgeübt wird, ist ferner eine Belastungswalze
22 mit dem Träger 12 verbunden. Die Belastungswalze 22, die man auch als Bremsrolle
bezeichnen kann, ist gebremst. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, die Antriebsmomente
für die Tragwalze 2 noch näher an die im Betrieb vorliegenden Werte anzunähern. Die
Funktion der Belastungswalze 22 kann auch von einer der Meßwalzen übernommen werden.
[0039] Um das Reibungsverhalten zwischen der Oberfläche der Tragwalzen 2, 4 und der Materialbahn
8 zu simulieren, kann es sinnvoll sein, die Meßwalzen 10, 11 mit der Materialbahn
8 zu umwickeln. Man nimmt also ein kleines Stück der Materialbahn 8 und klebt es auf
den Umfang der Meßwalzen 10, 11 fest. Damit ist dieser "Testbelag" drehfest mit den
Meßwalzen 10, 11 verbunden. Die Tragwalzen 2, 4 wirken dann aber mit einem Schlupf
auf die Meßwalzen 10, 11, der in etwa dem Schlupf entspricht, mit dem die Tragwalzen
2, 4 auch auf die Wickelrolle 7 wirken.
[0040] Die gleiche Meßeinrichtung 9 kann man natürlich auch dann verwenden, wenn anstelle
der beiden Tragwalzen 2, 4 eine Tragwalze und ein Walzenpaar mit Bändern zum Abstützen
der Wickelrolle 7 verwendet wird. Die Meßeinrichtung 9 und die damit verbundene Messung
läßt sich auch dann verwenden, wenn eine Umfangskraftdifferenz nicht mit den beiden
Tragwalzen 2, 4, sondern mit anderen Walzen eingebracht wird, beispielsweise einer
Stützwalze und einer Andruckwalze.
[0041] Wenn man die Meßeinrichtung 9 auf die Oberfläche der Tragwalzen 2, 4 aufsetzt, dann
hat man die wenigsten Störungen zu befürchten, weil die gemessenen Werte den auf die
Wickelrolle 7 wirkenden Kräften am besten entsprechen. Falls hier jedoch kein Platz
zur Verfügung steht, ist es auch möglich, die Meßeinrichtung 9 an einer anderen Stelle
zu verwenden, bei der Voraussetzung ist, daß die dort vorliegende Oberfläche in eindeutiger
Drehmoment übertragender Verbindung mit der Auflagefläche der Tragwalzen 2, 4 steht.
Vorstellbar ist beispielsweise, daß die Meßeinrichtung 9 auf Walzenzapfen aufgesetzt
wird, die die Lager der Tragwalzen 2, 4 durchragen. Hierbei ist aber eine genaue Beachtung
aller Umstände erforderlich, um beispielsweise Torsionsspannungen zwischen den Walzenzapfen
und der Oberfläche der Tragwalzen 2, 4 nicht zu Fehlern werden zu lassen.
[0042] Anstelle des Getriebes, das mit den Zahnriemen 15, 16 und den damit zusammenwirkenden
Ritzeln gebildet ist, ist es natürlich auch möglich, eine Abfolge von Zahnrädern zu
verwenden. Im Grunde genommen reicht es, wenn zwei Zahnräder miteinander kämmen, von
denen eines an der jeweiligen Meßwelle 10, 11 und das andere an der Drehmomentmeßwelle
14 befestigt ist. Man kann auch eine Kardanwelle oder eine Königswelle zur Übertragung
der Drehmomente von den Meßwalzen 10, 11 zur Drehmomentmeßwelle verwenden.
[0043] Fig. 4 zeigt eine Rollenwickeleinrichtung 30, die nach dem Kontakt- oder Stützwalzenprinzip
arbeitet. Der Antrieb einer nicht näher dargestellten Wickelrolle erfolgt hierbei
über eine angetriebene Kernaufnahme 31, die von beiden Seiten in den Rollenkern eingeführt
und dort verspannt wird. Weiterhin ist eine Kontaktwalze 32 vorgesehen, die ebenfalls
einen Antrieb 33 aufweist. Um nun die Kraftdifferenzen zu ermitteln, die auf eine
spätere Wickelrolle wirken, ist die Meßeinrichtung 34 so ausgebildet, daß sie eine
Meßrolle 35 aufweist, die an der Kontaktwalze 32 angelegt werden kann und in diesem
Zustand von ihr angetrieben wird. Die Meßeinrichtung 34 weist ferner eine zweite Meßrolle
36 auf, in die die Kernaufnahmen 31 eingeführt werden können. Die Kernaufnahmen 31
treiben dann, gegebenenfalls über ein nicht näher dargestelltes mechanisches oder
hydraulisches Getriebe die Meßrolle 36 an. Zwischen den beiden Meßrollen 35, 36 kann,
wie dies gestrichelt eingezeichnet ist, eine Drehmomentmeßwelle 37 angeordnet sein.
Es ist aber alternativ dazu auch möglich, daß jede Meßrolle 35, 36 einen Meßgenerator
38 (nur für die Meßrolle 35 dargestellt) antreibt, von dem aus elektrische Leitungen
39 zu einer Steuereinrichtung 40 gehen, die ihrerseits wieder den Antrieb der später
zu wickelnden Wickelrolle, d.h. die Kernaufnahmen 31 und den Antrieb 33, steuert.
Anstelle eines elektrischen Generators 38 kann man auch einen hydraulischen Generator
verwenden, so daß die Signalübertragung über hydraulische Leitungen erfolgt, die anstelle
der elektrischen Leitungen 39 verwendet werden können.
[0044] In der Steuereinrichtung 40 kann dann noch eine Umrechnung erfolgen, die nötig werden
kann, weil die Zentrumsantriebe 31 mit einer anderen Drehzahl arbeiten als der Antrieb
33 der Kontaktwalze 32.
1. Verfahren zum Betreiben einer Rollenwickeleinrichtung mit mindestens zwei Antriebseinrichtungen,
die beim Wickeln mit unterschiedlichen Antriebskräften auf eine Materialbahnrolle
wirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskräfte unmittelbar am Ort der Einleitung
in die Materialbahnrolle ermittelt werden und daraus eine Kraftdifferenz gebildet
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskräfte außerhalb
des Wickelvorgangs ermittelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebskräfte Umfangskräfte
ermittelt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst mit der Materialbahn
in Kontakt kommende Wicklerwalze gebremst wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftdifferenz
während des Wickelvorganges gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftdifferenz als Ist-Wert
einem Regelkreis zugeführt wird, der den Antrieb der beiden Wicklerwalzen so regelt,
daß die Kraftdifferenz einem vorgegebenen Sollwert entspricht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert einen vom Durchmesser
der Materialbahnrolle abhängigen Verlauf hat.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibverhältnisse
zwischen der Materialbahn und der jeweiligen Wicklerwalze beim Ermitteln der Antriebskräfte
nachgebildet werden.
9. Rollenwickeleinrichtung mit mindestens zwei auf eine Rolle wirkenden Antriebseinrichtungen,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung (9), mit den Antriebseinrichtungen
zusammenwirkt, die für jede der Antriebseinrichtungen (2, 4) einen Kraftaufnehmer
aufweist, der am Ort der Einleitung der Kraft in die Rolle angeordnet ist, wobei die
Kraftaufnehmer mit einer Auswerteeinrichtung (14, 18, 20) verbunden sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftaufnehmer als Umfangskraftaufnehmer
ausgebildet sind.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangskraftaufnehmer
durch Meßrollen (10, 11) gebildet sind, die mit einer Drehmomentmeßwelle (14) verbunden
sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßrollen (10, 11) und
die Drehmomentmeßwelle (14) in einem gemeinsamen Träger (12) angeordnet sind.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßrollen (10,11)
seitlich versetzt mit parallelen Drehachsen zur Drehmomentmeßwelle (14) angeordnet
sind.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßrollen
(10, 11) über Getriebe (15, 16) mit der Drehmomentmeßwelle (14) verbunden sind.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßrollen
(10, 11) eine Oberfläche aufwiesen, die der Oberfläche der Materialbahn (8) im Hinblick
auf die Reibung gegenüber den Wicklerwalzen (2, 4) ähnlich ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßrollen (10, 11) einen
Oberflächenbelag aus dem Material der Materialbahn (8) aufweisen.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung
(9) eine bremsbare Belastungswalze (23) aufweist, die an einer Wicklerwalze (2) anliegt.