[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln von bahn- oder bandförmigen
Materialien, wie Papier, Folien, Textilien oder dergleichen, mit mindestens zwei auf
einer geschlossenen Bahn umlaufenden Wickelwellen.
[0002] In der DE 37 36 395 wird eine Vorrichtung der eingangs genannten Art beschrieben,
bei der die Wickelwellen außerhalb des Wickelvorgangs einseitig gelagert verschwenkt
werden müssen. Für den Wickelvorgang wird die Wickelwelle beidseitig gelagert und
anschließend auf die erforderliche Wickeldrehzahl beschleunigt. Um die Zykluszeiten
vom Aufstecken der zu bewickelnden Hülse auf die Wickelwelle bis zum Abnehmen der
bewickelten Hülse von der Wickelwelle möglichst kurz zu halten, ist ein schnelles
Verschwenken der einseitig gelagerten Wickelwelle erforderlich. Da jedoch der Trend
zu möglichst langen Wickelhülsen und geringen Durchmessern der Wickelwellen geht,
müssen die Schwenkbewegungen langsam durchgeführt werden, weil sonst die Wickelwelle
mit dem bewickelten Kern leicht abbrechen kann. Somit verhindern die langsamen Schwenkbewegungen
die gewünschten kurzen Zykluszeiten. Ferner verlängert die Beschleunigungszeit, mit
der die leere Wickelwelle auf die erforderliche Wickeldrehzahl beschleunigt wird,
die Zykluszeit, da mit dem Wickelvorgang erst nach Erreichen der Wickeldrehzahl begonnen
werden kann.
[0003] Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend
zu verbessern, dass zukünftig die Zykluszeiten erheblich verringert werden, wobei
gleichzeitig die oben genannten Nachteile beseitigt werden.
[0004] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Aufwickeln von
bahn- oder bandförmigen Materialien, wie Papier, Folien, Textilien oder dergleichen,
mit mindestens zwei auf einer geschlossenen Bahn umlaufenden Wickelwellen, wobei sie
Schwenkarme oder entlang der geschlossenen Bahn verschiebbare Schiebelager und zwei
Führungsgreifer aufweist, mit denen die Wickelwellen lagerbar und auf der geschlossenen
Bahn verschwenkbar oder verschiebbar sind, wobei jede Wickelwelle während ihrer Rotation
zwischen einem Schwenkarm und einem Führungsgreifer oder zwischen einem Schiebelager
und einem Führungsgreifer und im rotationslosen Zustand nur an einem Schwenkarm oder
nur an einem Schiebelager gelagert ist. Somit kann zukünftig die mit einem leeren
Kern zu bewickelnde Wickelwelle zwischen dem Schwenkarm oder dem Schiebelager und
dem Führungsgreifer eingespannt sein während sie in die für den Wickelvorgang vorgesehene
Wickelposition verschwenkt wird. Durch die beidseitige Lagerung der Wickelwelle kann
die Wickelwelle mit einer schnellen Schwenkbewegung in die Wickelposition verschwenkt
werden, wobei durch die beidseitige Lagerung auch bei schnellen Schwenkbewegungen
ein Abbrechen der Wickelwelle, auch wenn diese eine bewickelte Hülse aufweist, zukünftig
ausgeschlossen ist. Wegen ihrer beidseitigen Lagerung kann die Wickelwelle schon beim
Verschwenken in die Wickelposition auf ihre Wickeldrehzahl beschleunigt werden, so
dass mit dem Wickelvorgang sofort begonnen werden kann, sobald die Wickelwelle ihre
Wickelposition erreicht hat. Folglich wird durch die Erfindung die Zykluszeit erheblich
reduziert und gleichzeitig ein Abbrechen der Wickelwelle, insbesondere der bewickelten
Wickelwelle, trotz schneller Schwenkbewegungen ausgeschlossen.
[0005] Um den technischen Aufwand der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglichst gering zu
halten, wird sie bei der Verwendung von nur zwei Wickelwellen in der Regel Schwenkarme
und bei der Verwendung von drei oder mehr Wickelwellen Schiebelager aufweisen. Die
Schiebelager sind über eine geschlossene, insbesondere kreisförmige Führungsbahn,
wie sie in der DE 41 04 635 A1 beschrieben ist, verschiebbar.
[0006] Um die Vorrichtung möglichst flexibel und somit den gesamten Wickelvorgang Zeit sparend
ausführen zu können, können die Führungsgreifer unabhängig voneinander bewegt werden.
Somit ist es möglich, dass während des Wickelns die Wickelwelle zwischen einem Führungsgreifer
und einem Schwenkarm gelagert ist, während eine zweite mit einer fertig bewickelten
Hülse versehene Wickelwelle zwischen dem zweiten Führungsgreifer und einem zweiten
Schwenkarm in eine Entladeposition verschwenkt wird, in der die fertig bewickelte
Hülse von der Wickelwelle heruntergezogen wird. Genauso ist es jedoch auch möglich,
dass während des Wickelvorganges eine zweite Wickelwelle, die schon mit einer leeren,
neu zu bewickelnden Hülse versehen ist, zwischen dem zweiten Führungsgreifer und dem
zweiten Schwenkarm gelagert ist und in eine Warteposition verschwenkt wird, dort auf
die Wickeldrehzahl beschleunigt wird, um dann sofort in die Wickelposition verschwenkt
werden zu können, sobald die vorhergehende Wickelwelle fertig bewickelt worden ist.
[0007] Bei einer besonders kostengünstigen Alternative können die Führungsgreifer auch in
einem festen Winkel zueinander angeordnet sein. Beispielsweise können die Führungsgreifer
einen Winkel von 90° einschließen.
[0008] Vorteilhafterweise können die Führungsgreifer auf einer gemeinsamen Führungsgreiferachse
gelagert und verschwenkt werden.
[0009] Um die leere neu zu bewickelnde Hülse auf die Wickelwelle aufschieben zu können oder
um die fertig bewickelte Hülse von der Wickelwelle herunterschieben zu können, können
die Führungsgreifer an die Wickelwellen an- und abkuppelbar sein.
[0010] Die Vorrichtung kann mit zwei übereinander angeordneten Andrückwalzen ausgestattet
sein, wobei die neu zu bewickelnde Wickelwelle kurz nach dem Durchtrennen der Materialbahn
oder des Materialbandes von der oberen auf die untere Andrückwalze umgesetzt werden
kann. Wenn die neu zu bewickelnde Wickelwelle kurz nach dem Durchtrennen der Materialbahn
oder des Materialbandes von der oberen auf die untere Andrückwalze umgesetzt wird,
ist erst wenig Material aufgewickelt worden, so dass das Gesamtgewicht der Wickelwelle
noch relativ gering ist und somit die Wickelwelle erst eine vernachlässigbare Durchbiegung
aufweist. Wenn ein Umsetzen der Wickelwelle von einer Andrückwalze auf eine andere
Andrückwalze zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem die Wickelwelle beispielsweise schon
fast fertig bewickelt wäre, geschehen würde, dann würde die Wickelwelle eine erheblich
größere Durchbiegung aufweisen. Diese große Durchbiegung könnte beim Umsetzen von
einer Andrückwalze auf die andere Andrückwalze zu einem unerwünschten Versatz der
äußeren Wicklungen in Richtung der Wickelwellenachse führen.
[0011] Um den unerwünschten Versatz der aufgewickelten Materialbahn in Richtung der Wickelwellenachse
zu vermeiden, erzielt man optimale Ergebnisse, wenn die Drehachsen der Andrückwalze
und der Wickelwelle während des Wickelvorganges auf einer Horizontalen liegen.
[0012] Da während des Aufwickelvorganges der Durchmesser der aufgewickelten Rolle kontinuierlich
anwächst, ist es vorteilhaft, wenn die obere der beiden übereinander angeordneten
Andrückwalzen horizontal bewegt werden kann, um dem anwachsenden Durchmesser der Rolle
Platz zu machen. Damit die untere Andrückwalze der Schwenkbewegung der Wickelwelle
folgen kann, kann die untere Andrückwalze horizontal und vertikal bewegt werden.
[0013] Bei Wickelwellen mit einer großen Länge ist es vorteilhaft, wenn sie mit einer Stützrolle
abgestützt werden, um die unerwünschte starke Durchbiegung zu reduzieren und das Aufschieben
von leeren Hülsen zu erleichtern.
[0014] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand
der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
[0015] Im Einzelnen zeigen:
- Fig. 1
- zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung kurz vor dem Durchtrennen der Materialbahn;
- Fig. 2
- zeigt eine Schnittansicht durch zwei Wickelwellen und zwei Andrückwalzen während des
Durchtrennens der Materialbahn;
- Fig. 3
- zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung kurz nach dem Umsetzen einer Wickelwelle
von einer oberen auf eine untere Andrückwalze;
- Fig. 4
- zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung mit in einem
festen Winkel zueinander angeordneten Führungsgreifern;
- Fig. 5
- zeigt eine Schnittansicht durch eine Wickelwelle und eine Andrückwalze;
- Fig. 6
- zeigt eine Seitenansicht auf die Wickelwelle und die Andrückwalze aus Fig. 5.
[0016] Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Aufwickeln eines bahnförmigen Materials 11 auf
eine Hülse 12 oder 13, die auf eine Wickelwelle 14 bzw. 15 gesteckt ist. Die Wickelwellen
14 und 15 sind an ihrem einen Ende an einem hier nicht näher dargestellten Schwenkarm
und an ihrem anderen Ende an einem Führungsgreifer 16 und 17 gelagert. Die Führungsgreifer
16 und 17 sind auf einer gemeinsamen Führungsgreiferachse 18 gelagert und um diese
entlang einer Kreisbahn 19 verschwenkbar. Eine obere Andrückwalze 100 drückt nach
dem Durchtrennen der Materialbahn 11 (siehe Fig. 2) die Materialbahn 11 gegen die
auf der Wickelwelle 15 aufgesteckte Hülse 13. Eine untere Andrückwalze 101 drückt
während des Wickelvorgangs das Bandmaterial 11 gegen die aufgewickelte Rolle 102.
Durch die Andrückwalzen 100 und 101 wird ein faltenfreies Aufwickeln des Bandmaterials
11 sichergestellt. Außerdem werden durch die Andrückwalzen 100 und 101 die Ränder
des Bandmaterials 11 genau übereinander, also ohne einen Versatz in Richtung der Wickelwellenachse,
aufgewickelt. Während der Rotation der Wickelwellen 14 und 15 sind diese beidseitig
zwischen einem hier nicht näher dargestellten Schwenkarm und den Führungsgreifern
16 und 17 eingespannt. Rotationslose Wickelwellen 103 und 104 sind jeweils einseitig
an einem hier nicht näher dargestellten Schwenkarm oder einem hier nicht näher dargestellten
Schiebelager einseitig gelagert. Somit können die Wickelwellen 103 und 104 während
des Wickelns der Rolle 102 mit neu zu bewickelnden Hülsen 105 und 106 bestückt werden.
Während des Wickelns der Rolle 102 wird der Führungsgreifer 17 beispielsweise in eine
vertikale Position gefahren, in der sich die Wickelwelle 104 befindet, um an die dort
befindliche Wickelwelle anzukuppeln. Von der vertikalen Position schwenkt dann der
Führungsgreifer 17 mit der angekuppelten Wickelwelle in die horizontale Position,
in der sich zuvor die Wickelwelle 15 befand und nimmt deren Platz ein, während sich
die Wickelwelle 15 weiterbewegt hat. Während des Verschwenkens von der vertikalen
in die horizontale Position wird die Wickelwelle auf ihre Wickeldrehzahl beschleunigt.
Dann kann mit der Wickelwelle 15 sofort nach dem Durchtrennen der Materialbahn 11
ohne Zeitverlust mit dem Wickelvorgang begonnen werden.
[0017] Fig. 2 zeigt ein Trennmesser 20 im Moment des Durchtrennens der Materialbahn 11.
Kurz vor dem Durchtrennen der Materialbahn 11 wird die bisher noch nicht an der Wickelwelle
15 anliegende Andrückwalze 100 (siehe Fig. 1) an die Wickelwelle 15 angedrückt, damit
sofort nach dem Durchtrennen der Materialbahn 11 der Wickelvorgang faltenfrei, ohne
jeden Qualitätsverlust beginnen kann. Zum Zeitpunkt des Durchtrennens der Materialbahn
11 hat sich die Rolle 102 im Uhrzeigersinn entlang des Kreises 19 (Fig. 1) mit dem
Führungsgreifer 16 weiter bewegt. Die Wickelwelle 15 hat sich mit dem Führungsgreifer
17 unabhängig vom Führungsgreifer 16 ebenfalls ein kleines Stück nach unten unterhalb
der Andrückrolle 100 bewegt. Somit kann das Trennmesser 20 beim Trennvorgang der Materialbahn
11 ganz dicht unterhalb der auf der Wickelwelle 15 aufgesteckten Hülse 13 vorbeigeführt
werden. Durch den sehr geringen Abstand des Trennmessers 20 von der Hülse 13 entsteht
eine äußerst geringe freie Materiallänge 21, die mit der ersten Umdrehung der Wickelwelle
nach dem Durchtrennen sofort eingewickelt wird. Durch die sehr kurze freie Materiallänge
21 ist es ausgeschlossen, dass sich die freie Materiallänge 21 umschlägt und es somit
durch den unerwünschten Umschlag des Bandmaterials 11 zu einer Verdickung am Kern
kommt, die zu einer unrunden Rolle führt.
[0018] Fig. 3 zeigt die Vorrichtung 10 zu einem späteren Zeitpunkt nach dem Durchtrennen
der Materialbahn 11 (Fig. 2). Zwischenzeitlich wurde die Andrückwalze 101 von der
Rolle 102 weg nach oben geführt, so dass die Wickelwelle 15 von der Andrückwalze 100
auf die Andrückwalze 101 umgesetzt werden konnte. Dabei hat sich der Führungsgreifer
17 mit der Wickelwelle 15 ein kleines Stück im Uhrzeigersinn auf der Kreisbahn 19
weiter bewegt. Der Führungsgreifer 16 kann jetzt von der Wickelwelle 14 abgekuppelt
werden, damit die Hülse 12 mit der darauf befindlichen Rolle 102 von der Wickelwelle
14 abgenommen werden kann. Nach dem Abnehmen der Rolle 102 kann dann der Führungsgreifer
16 unabhängig vom Führungsgreifer 17 in bestimmte weitere Positionen verschwenkt werden,
um an eine andere Wickelwelle anzukuppeln, die eine neu zu wickelnde leere Hülse aufgenommen
hat.
[0019] Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung 40 mit einem Führungsgreifer 41 und 42. Die Führungsgreifer
41 und 42 sind in einem festen Winkel von 90° zueinander angeordnet. Durch die in
einem festen Winkel zueinander angeordneten Führungsgreifer 41 und 42 lässt sich die
Vorrichtung 40 besonders kostengünstig realisieren. An dem Führungsgreifer 42 ist
eine Wickelwelle 43, auf der eine Rolle 44 aufgewickelt wird, angeordnet. Nach dem
Durchtrennen einer Materialbahn 45 wird der Wickelvorgang auf einer Wickelwelle 46
begonnen und der Führungsgreifer 42 von der Wickelwelle 43 und der Führungsgreifer
41 von der Wickelwelle 46 abgekuppelt. Da die Führungsgreifer 41 und 42 fest miteinander
verbunden sind, geschieht das Abkuppeln von den Wickelwellen 43 und 46 gleichzeitig.
Damit die Wickelwelle 46 trotz des abgekuppelten Führungsgreifers 41 bewickelt werden
kann, ist sie im Endbereich, in dem sie bis zum Abkuppeln des Führungsgreifers 41
durch den Führungsgreifer 41 gelagert war, zusätzlich durch ein stationäres hier nicht
näher dargestelltes Lager gelagert. Nach dem Abkuppeln der Führungsgreifer 41 und
42 von den Wickelwellen 43 und 46 werden die Führungsgreifer 41 und 42 um 90° gegen
den Uhrzeigersinn verschwenkt. Somit kann die fertige Rolle 44 von der Wickelwelle
43 abgenommen werden. In der jetzt nach oben verschwenkten vertikalen Position des
Führungsgreifers 41 kann dieser an eine Wickelwelle 47 und der Führungsgreifer 42
an die momentan wickelnde Wickelwelle 46 angekuppelt werden. Anschließend werden die
Führungsgreifer 41 und 42 um 90° im Uhrzeigersinn verschwenkt, so dass der Führungsgreifer
41 wieder eine horizontale und der Führungsgreifer 42 wieder eine vertikale Position
einnimmt. Zu Beginn des Verschwenkens der Führungsgreifer 41 und 42 um 90° wird die
Wickelwelle 46 von einer Andrückwalze 48 auf eine Andrückwalze 49 umgesetzt, wobei
die Andrückwalze 49 nach dem Durchtrennen der Materialbahn 45 nach oben dicht unterhalb
der Andrückwalze 48 bewegt wurde. Beim weiteren Verschwenken verschwenkt der Führungsgreifer
42 mit der Wickelwelle 46 in die untere vertikale Wickelposition, wobei die Andrückwalze
49 immer in der Weise an der aufgerollten Materialbahn anliegt, dass der Mittelpunkt
der Wickelwelle 46 und der Mittelpunkt der Andrückwalze 49 auf einer Horizontalen
liegen. Wenn die Wickelwelle 46 in der unteren vertikalen Wickelposition fertig bewickelt
ist, wird die Matrialbahn wieder durchtrennt und der beschriebene Zyklus wiederholt
sich.
[0020] Fig. 5 zeigt eine auf eine Wickelwelle 50 aufgewickelte Rolle 51, die von einer Andrückwalze
52 beim Wickelvorgang angedrückt wird. Aufgrund des großen Gewichtes des aufgewickelten
Materials erfährt die Rolle 51 eine Durchbiegung 53 und die Wickelwelle 50 einen Durchbiegung
54. Wegen der Durchbiegung 53 der Rolle 51 ist es wichtig, dass die Drehachse der
Andrückwalze 52, spätestens sobald die Durchbiegung 53 ein kritisches Maß überschritten
hat, und die Drehachse der Wickelwelle 50 im Wesentlichen auf einer Horizontalen liegen.
Wenn sich nach dem Erreichen der kritischen Durchbiegung 53 die Andrückwalze 52 unterhalb
der dargestellten Position befände, würde die Andrückwalze 52 nicht mehr mit ihrer
gesamten Länge an der Rolle 51 anliegen, so dass es infolge der Durchbiegung 53 zu
einem Versatz der äußeren Wicklungen der aufgewickelten Rolle 51 in axialer Richtung
käme. Dieser Versatz ist unerwünscht, da er eine Qualitätseinbuße der fertig gewickelten
Rolle 51 darstellt. Deshalb ist während des Wickelvorganges immer darauf zu achten,
dass die Drehachse der Andrückwalze 52 und die Drehachse der Wickelwelle 50 ab dem
Erreichen einer kritischen Durchbiegung 53 immer auf einer Horizontalen liegen. In
einem frühen Wickelstadium können jedoch die Drehachse der Andrückwalze 52 und die
Drehachse der Wickelwelle 50 noch vertikal zueinander versetzt sein, da die Durchbiegung
der Wickelwelle 50 in dieser Phase noch vernachlässigbar gering ist. Dadurch ist ein
Umsetzen der Wickelwelle 50 von einer oberen Andrückwalze auf eine untere Andrückwalze
(siehe Fig. 3) ohne Qualitätseinbußen möglich.
[0021] Fig. 6 zeigt eine Wickelwelle 60, auf der eine Vielzahl von Hülsen 61 aufgesteckt
ist. Auf die Hülsen 61 werden gleichzeitig mehrere hier nicht näher dargestellte Materialbänder
aufgewickelt. Mit Voranschreiten des Wickelvorganges erhöht sich das Gesamtgewicht
aus Wickelwelle 60 und aufgewickeltem Material, so dass sich die Wickelwelle 60 immer
stärker durchbiegt. In Folge der zunehmenden Durchbiegung kann eine Andrückwalze 62
nicht mehr über ihre gesamte Länge an der Wickelwelle 60 und somit nicht an allen
Hülsen 61 anliegen. Somit kommt es bei den Hülsen 61, die nicht mehr im Kontakt mit
der Andrückwalze 62 sind, zu einem unerwünschten Versatz in Richtung der Wickelwellenachse.
Deshalb ist es wichtig, dass die Drehachsen der Andrückwalze 62 und der Wickelwelle
60 im Wesentlichen auf einer Horizontalen liegen (siehe Fig. 5).
1. Vorrichtung (10, 40) zum Aufwickeln von bahn- oder bandförmigen Materialien (11, 45),
wie Papier, Folien, Textilien oder dergleichen, mit mindestens zwei auf einer geschlossenen
Bahn (19) umlaufenden Wickelwellen (14, 15, 103, 104, 43, 46, 47, 50, 60), dadurch gekennzeichnet, dass sie Schwenkarme oder entlang der geschlossenen Bahn (19) verschiebbare Schiebelager
und zwei Führungsgreifer (16, 17, 41, 42) aufweisen, mit denen die Wickelwellen (14,
15, 103, 104, 43, 46, 47, 50, 60) lagerbar und auf der geschlossenen Bahn (19) verschwenkbar
oder verschiebbar sind, wobei jede Wickelwelle (14, 15, 103, 104, 43, 46, 47, 50,
60) während ihrer Rotation zwischen einem Schiebearm und einem Führungsgreifer (16,
17, 41, 42) oder zwischen einem Schiebelager und einem Führungsgreifer (16, 17, 41,
42) und im rotationslosen Zustand nur an einem Schwenkarm oder nur an einem Schiebelager
lagerbar ist.
2. Vorrichtung (10, 40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgreifer (16, 17, 41, 42) unabhängig voneinander bewegbar sind.
3. Vorrichtung (10, 40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgreifer (16, 17, 41, 42) in einem festen Winkel zueinander angeordnet
sind.
4. Vorrichtung (10, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgreifer (16, 17, 41, 42) auf einer gemeinsamen Führungsgreiferachse (18)
gelagert und verschwenkbar sind.
5. Vorrichtung (10, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgreifer (16, 17, 41, 42) an die Wickelwellen (14, 15, 103, 104, 43, 46,
47, 50, 60) an- und abkuppelbar sind.
6. Vorrichtung (10, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit zwei übereinander angeordneten Andrückwalzen (100, 101,48, 49, 52, 62) ausgestattet
ist, wobei die neu zu bewickelnde Wickelwelle (15) kurz nach dem Durchtrennen der
Materialbahn (11) oder des Materialbandes von der oberen Andrückwalze (100) auf die
untere Andrückwalze (101) umsetzbar ist.
7. Vorrichtung (10, 40) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen der Andrückwalze (100, 101, 48, 49, 52, 62) und der Wickelwelle (14,
15, 43, 46, 50, 60) während des Wickelvorganges im Wesentlichen auf einer Horizontalen
liegen, zumindest nach einer Anfangsphase des Wickelvorgangs.
8. Vorrichtung (10, 40) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Andrückwalze (100, 48) horizontal und/oder die untere Andrückwalze (101,
49) horizontal und vertikal bewegbar ist.
9. Vorrichtung (10, 40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelwellen (14, 15, 43, 46, 47, 50, 60) mit einem Stützelement, insbesondere
einer Stützrolle abstützbar ist.