Verfahren und Vorrichtung zum Zuführen einer von einer Wickelrolle abgezogenen Materialbahn zu einer Verarbeitungsmaschine

Abstract

 Beim Zuführen einer von einer Wickelrolle (1) abgezogenen Materialbahn (2) zu einer Verarbeitungsmaschine ist es bekannt, die Materialbahn (2) nach dem Abwickeln zum Ausgleich von Längenschwankungen um eine Umlenkeinrichtung (5, 15) zu führen, die mit einer Komponente in Richtung der zulaufenden Materialbahn (2) bewegbar gelagert ist.
Nach der Erfindung werden die Schwankungen im Durchmesser der Wickelrolle (1) kontinuierlich ermittelt. In Abhängigkeit von den Schwankungen im Wickelrollendurchmesser wird die Position der Umlenkeinrichtung (5, 15) von einer Steuereinrichtung über einen angeschlossenen Stellantrieb (7) gesteuert oder geregelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zuführen einer von einer Wickelrolle abgezogenen Materialbahn zu einer Verarbeitungsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2.

[0002] Um Materialbahnen, beispielsweise Papier- oder Kartonbahnen, Kunststoff- oder Metallfolien, kontinuierlich einer nachfolgenden Verarbeitungsmaschine zuzuführen, werden diese bekannterweise von Wickelrollen abgewickelt, die in eine Abwickelvorrichtung eingehängt sind.

[0003] Sind die Wickelrollen nicht gleichmäßig rund, so führt dies beim Abwickeln zu Längenänderungen in der ablaufenden Materialbahn, die zu Störungen in der nachfolgenden Verarbeitungsmaschine führen können. Aus der DE 37 04 677 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der die Materialbahn nach dem Abwickeln zum Ausgleich von Längenschwankungen um eine Umlenkeinrichtung geführt wird, die mit einer Komponente in Richtung der zulaufenden Materialbahn bewegbar gelagert ist. Die Umlenkeinrichtung ist eine pendelnd aufgehängte Ausgleichswalze, deren Pendelbewegung von einem Dämpfungszylinder gedämpft wird, dessen Gegenkraft proportional der Bahnspannung ist. Die Materialbahn wird so beruhigt und mit konstanter Spannung der Verarbeitungsmaschine zugeführt.

[0004] Diese bekannte Lösung mit einem Luftzylinder als Dämpfungselement ist nur in der Lage, von Unrundheiten in der Wickelrolle ausgelöste Pulsationen in der Materialbahn mit begrenzten Frequenzen und Amplituden zufriedenstellend auszugleichen. Bei hohen Frequenzen (beispielsweise größer als 3 Hz) und großen Längenänderungen kann die Ausgleichswalze aufgrund ihrer Massenträgheit die erforderlichen Ausgleichsbewegungen nicht ausreichend schnell durchzuführen.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem (der) auch große Längenänderungen mit hohen Frequenzen ausgeglichen werden können.

[0006] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2 gelöst.

[0007] Nach der Erfindung wird eine die Bahn umlenkende Kompensationseinrichtung eingesetzt, die nicht frei bewegbar, sondern mittels eines gesteuerten oder geregelten Stellantriebs mit einer Komponente in Zulaufrichtung der Materialbahn positionierbar gelagert ist. Eine Meßeinrichtung bestimmt die Schwankungen im Durchmesser der Wickelrolle, und in Abhängigkeit von den gemessenen Werten wird der Stellantrieb von einer Steuereinrichtung so gesteuert oder geregelt, dass die Kompensationseinrichtung jeweils in die erforderliche Position bewegt wird.

[0008] Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

[0009] Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele:

Figur 1

zeigt die Seitenansicht einer Abwickelvorrichtung mit einer nachfolgenden an einem Hebel aufgehängten Ausgleichswalze mit einem Stellantrieb.

Figur 2

zeigt eine Vorrichtung mit einer zusätzlichen Einrichtung zur Kompensation von kurzen Pulsationswellen in der Materialbahn.

Figur 3

zeigt eine Ausführungsform, bei der vorteilhaft sowohl kurze als auch lange Pulsationswellen mit einer einzigen Kompensationseinrichtung ausgeglichen werden.

[0010] Die Vorrichtung gemäß der Erfindung enthält eine Abwickelvorrichtung, in die eine Wickelrolle 1 zum Abwickeln der Materialbahn 2 eingehängt wird. Eine Meßeinrichtung 3 mißt beim Abwickeln berührungslos kontinuierlich den Durchmesser der Wickelrolle 1, und eine Steuereinrichtung bestimmt aus den Meßwerten die Schwankungen im Durchmesser, die durch Unrundheiten in der Wickelrolle 1 verursacht werden. Die Schwankungen im Durchmesser der Wickelrolle 1 führen zu Längenänderungen in der ablaufenden Bahn 2, die von der nachfolgend angeordneten Kompensationseinrichtung 4 ausgeglichen werden.

[0011] Die hinter der Abwickelvorrichtung angeordnete Kompensationseinrichtung 4 besteht aus einer die Bahn 2 umlenkenden Walze 5, deren Position mit einer Komponente in Zulaufrichtung der Materialbahn 2 veränderbar ist. Eine Veränderung der Position der Walze 4 führt zu einer Längenänderung der Bahnstrecke, mit der sich eine Längenänderung der Bahn 2 ausgleichen läßt. Im vorliegenden Beispiel ist die Walze 5 als in der Position veränderbare Umlenkeinrichtung am freien Ende eines Hebels 6 gelagert, der sich nach unten erstreckend in Richtung zur Wickelrolle 1 hin schwenkbar aufgehängt ist. Am Hebel 6 greift ein Stellantrieb 7 an, der von einer Steuereinrichtung gesteuert oder geregelt die Position der Walze 5 einstellt. Bevorzugt wird die Position des Stellantriebs 7 geregelt. Dazu wird kontinuierlich seine Stellung bestimmt und an eine Regeleinrichtung gemeldet.Als Stellantrieb wird beispielsweise eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit oder ein stellungsgeregelter Linearmotor verwendet. Alternativ zu einer an einem Schwenkhebel 6 aufgehängten Walze 5 kann auch eine linear verschiebbare Walze oder ein anderes linear oder entlang einer gekrümmten Bahn bewegbares Umlenkelement eingesetzt werden, um die Länge der Bahnstrecke zu verändern.

[0012] In Bahnlaufrichtung hinter der Umlenkwalze 5 folgt eine weitere Umlenkwalze 8, die mit einer Kraftmeßdose 9 verbunden ist. Die Kraftmeßdose 9 erfaßt die Höhe der Zugspannung in der Bahn 2. Das Meßsignal wird für die Regelung der Drehzahl der Wickelrolle 1 und somit für die Regelung der Zugspannung in der Bahn 2 herangezogen.

[0013] Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt:

[0014] Zunächst wird die Walze 5 auf eine Mittellage voreingestellt. Beim Abwickeln mißt die Meßeinrichtung 3 kontinuierlich berührungslos den Radius der Wickelrolle 1 an der Bahnablaufstelle. Aus den Meßsignalen der Meßeinrichtung 3 bestimmt die Steuereinrichtung die Schwankungen im Wickelrollendurchmesser und regelt den Stellantrieb 7, der erforderlichenfalls die Position der Walze 5 so verändert, dass die Schwankungen in der Bahnlänge ausgeglichen werden. Das Kompensationssystem (Meßeinrichtung 3, Steuereinrichtung, Stellantrieb 7, Walze 5) ist so dynamisch ausgelegt, dass Schwankungen mit einer Frequenz bis zu 8 Hz ausgeglichen werden können.

[0015] In Figur 2 ist eine erweiterte Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die eine zusätzliche Kompensationseinrichtung 10 zum Ausgleich von kurzen Pulsationswellen höherer Frequenz enthält, die von der Kompensationseinrichtung 4 nicht ausgeregelt werden können.

[0016] Die zusätzliche Kompensationseinrichtung 10 besteht aus einem Umlenkrohr 11, das an eine Druckluftzufuhr angeschlossen ist und dessen Rohrwand im von der Bahn 2 umschlungenen Bereich eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen für die Druckluft aufweist. Die Bahn 2 wird so berührungslos auf einem Druckluftpolster 12 schwebend um das Rohr 11 gelenkt. Die Höhe des Luftpolsters 12 kann über die Leistung des Druckluftgebläses zwischen 3 mm und 12 mm variiert werden. Da das Luftvolumen unter der Materialbahn 2 annähernd masselos ist, können sehr hochfrequente Schwingungen mit kleiner Amplitude sehr weitgehend kompensiert werden. Das Zusammenwirken der lagegeregelten Walze 5 mit dem Luftpolster 12 ermöglicht es, Schwankungen in der Bahnlänge über einen sehr weiten Frequenz- und Amplitudenbereich auszugleichen, die durch Unrundheiten in der Wickelrolle 1 verursacht werden.

[0017] Da der Druck des Luftpolsters 12 von der Zugspannung in der Bahn 2 abhängig ist, kann der Wert vorteilhaft als Steuergröße zur Steuerung der Zugspannung in der Bahn 2 verwendet werden. Wie in Figur 2 angedeutet, wird der Druck im Luftpolster 12 über eine Sonde 13 gemessen und einem Druck-/Strom-Wandler 14 zugeführt. Dort wird ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, das - wie vorstehend beschrieben - zur Regelung der Drehzahl der Wickelrolle 1 und somit zur Regelung der Zugspannung in der Bahn 2 verwendet wird.

[0018] In Figur 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die beiden Kompensationseinrichtungen 5, 10 nach Figur 2 in einer einzigen Einrichtung zusammengefaßt sind:

[0019] Die lagegesteuerte Walze ist durch ein Luftrohr 15 als Umlenkeinrichtung ersetzt, dessen Aufbau dem Luftrohr 11 nach Figur 2 entspricht und das zusätzlich wie die Walze 5 nach Figur 2 in seiner Position veränderbar ist. Die Bahn 2 wird berührungslos auf einem Luftpolster 12 um das Rohr 15 zu einer nachfolgenden Umlenkwalze 16 geführt und von dieser zu der Verarbeitungsmaschine geleitet. Die Position des Luftrohrs 15 wird auf die bei der Ausführungsform nach Figur 1 beschriebene Weise in Abhängigkeit von dem Meßsignal der Meßeinrichtung 3 gesteuert, also von den Schwankungen im Durchmesser der Wickelrolle 1. Das Luftpolster 12 kompensiert automatisch hochfrequente Pulsationen mit geringer Amplitude. Auch bei dieser Ausführungsform wird vorteilhaft der Wert des Drucks im Luftpolster 12 zur Steuerung der Zugspannung der Bahn 2 verwendet, wie bei der Ausführungsform nach Figur 3 beschrieben.

Ansprüche

1. Verfahren zum Zuführen einer von einer Wickelrolle (1) abgezogenen Materialbahn (2) zu einer Verarbeitungsmaschine, bei dem die Materialbahn (2) nach dem Abwickeln zum Ausgleich von Längenschwankungen um eine Umlenkeinrichtung (5, 15) geführt wird, die mit einer Komponente in Richtung der zulaufenden Materialbahn (2) bewegbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwankungen im Durchmesser der Wickelrolle (1) kontinuierlich ermittelt werden und die Position der Umlenkeinrichtung (5, 15) in Abhängigkeit von den Schwankungen im Wickelrollendurchmesser von einer Steuereinrichtung über einen angeschlossenen Stellantrieb (7) gesteuert oder geregelt wird.

2. Vorrichtung zum Zuführen einer von einer Wickelrolle (1) abgezogenen Materialbahn (2) zu einer Verarbeitungsmaschine mit

einer Abwickelvorrichtung für die Wickelrolle (1) und einer nachfolgend angeordneten Umlenkeinrichtung (5, 15) für die Materialbahn (2), die zum Ausgleich von Längenschwankungen in der Materialbahn (2) mit einer Komponente in Zulaufrichtung der Materialbahn (2) bewegbar gelagert ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Die Umlenkeinrichtung (5, 15) ist mittels eines gesteuerten oder geregelten Stellantriebs (7) positionierbar gelagert,

eine Meßeinrichtung zur Messung des Durchmessers der Wickelrolle (1) beim Abwickeln, und

eine Steuereinrichtung, die aus den Durchmesser-Meßwerten die Schwankungen bestimmt und in Abhängigkeit von den Meßwerten den Stellantrieb (7) der Umlenkeinrichtung (5, 15) steuert oder regelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung eine lagegeregelte Umlenkwalze (5) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung ein die Bahn (2) berührungslos umlenkendes Luftrohr (15) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der ersten Umlenkeinrichtung (5) eine weitere Umlenkeinrichtung (15) angeordnet ist, von der die Bahn (2) auf einem Luftpolster schwebend berührungslos umgelenkt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Luftpolster (12) gemessen und zur Steuerung der Zugspannung in der Bahn (2) verwendet wird.

Zeichnung