Die Erfindung bezieht sich auf eine Tragwalzen-Wickelmaschine zum Aufwickeln einer durch Längsschnitte unterteilten Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, die zwei Tragwalzen aufweist, zwischen denen ein Walzenbett ausgebildet ist, auf dem die Wickelrollen beim Aufwickeln mit fluchtenden Achsen aufliegen, und mit einer über eine Traverse gelagerten Druckwalze wobei die Traverse wenigstens eine sich senkrecht zur Schwingungsrichtung erstreckende Trägerplatte aufweist, die wenigstens eine metallische Schicht und wenigstens eine Kunststoffschicht aufweist, die die metallische Schicht im wesentlichen überdeckt.
Materialbahnen müssen, bevor sie versandt werden können, auf Versand- oder Fertigrollen aufgewickelt werden. Als Rollenkerne werden hierfür üblicherweise Wickelkerne verwendet, die vorzugsweise aus Pappe bestehen. Die Fertigrollen werden dadurch erzeugt, dass sogenannte Mutter- oder Tambourrollen, die am Ausgang einer Papiermaschine oder nach der Satinage erzeugt werden, abgewickelt, in Längsrichtung geschnitten und dann jeweils auf Wickelhülsen aufgewickelt werden. Diese Wickelhülsen liegen in einem von zwei Tragrollen einer Tragwalzen-Wickelmaschine gebildeten Wickelbett. Mindestens eine der beiden Tragrollen ist angetrieben.
Oberhalb des von den Tragwalzen gebildeten Walzenbetts ist ein Druckwalzensystem angeordnet, das aus einer durchgehenden Druckwalze oder aus einzelnen Druckwalzensegmenten besteht und an einer horizontalen, vertikal bewegbaren Traverse befestigt ist. Das Druckwalzensystem dient dazu, zu Beginn der Aufwicklung von oben auf die Wickelrollen zu drücken, um so die Linienlast an den Kontaktlinien zwischen den Wickelrollen und den Tragwalzen zu erhöhen. Von der Linienlast wird die Wickelhärte der Wickelrollen entscheidend beeinflusst. Zu Beginn der Aufwicklung reicht die Linienlast aus dem Auflagegewicht der Wickelrollen noch nicht aus, um die erforderliche Kernwickelhärte zu erzeugen. Daher wird mittels des Druckwalzensystems eine zusätzliche Anpresskraft aufgebracht. Mit steigendem Durchmesser wird der zum Wickeln erforderliche Nipdruck durch die Gewichtskraft der Rollen selber aufgebracht. Die Kraft, welche die Druckwalze auf die Rollen ausübt, wird mit wachsendem Rollendurchmesser deshalb allmählich reduziert. Gegen Ende des Wickelvorgangs liegt die Druckwalze daher nur noch mit einer Restlinienlast auf. Damit die dann verhältnismäßig geringe Kraft noch innerhalb der erlaubten Toleranz geregelt werden kann, können moderne Maschinen mit Kraftsensoren und einer schnellen elektronischen Regelung ausgerüstet oder nachgerüstet werden. Sie verfügen somit über eine kraftgeregelte Druckwalze, welche besonders bei vibrationsempfindlichen Papiersorten einen ruhigeren Lauf gewährleistet. Eine Wickelmaschine mit einem derartigen Druckwalzensystem ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift
Gleichwohl entstehen beim Wickeln Schwingungen, die für eine Vielzahl von Störungen verantwortlich sind. Die durch die Schwingungen verursachte Bewegung der Wickelrollen im Wickelbett kann durchaus ein Vielfaches der theoretischen Nipkraft verursachen und ist daher nicht zu vernachlässigen. Die Schwingungen beeinflussen unmittelbar die Qualität der Wickelrollen und limitieren die Geschwindigkeit, mit der diese gewickelt werden können, und somit die Produktivität.
Die Schwingungen können unterschiedliche Ursachen haben; wahrscheinlich werden einige der Schwingungen durch die zulaufende Materialbahn induziert. Beispielsweise können Dickenschwankungen in Laufrichtung der Materialbahn zu einer unrunden Materialrolle führen, während Dickenschwankungen in Querrichtung sich in Rollen niederschlagen, die nicht ideal zylindrisch sind und die innerhalb der Rollenbreite unterschiedliche Durchmesser aufweisen können. Da alle Rollen eines Wurfes von den Tragwalzen mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden, führt dies zu Drehzahldifferenzen zwischen den Rollen oder Rollenbereichen mit unterschiedlichen Durchmessern.
Papiere mit großen Reibbeiwerten können Vibrationen anregen. Bei Papieren mit hoher Dichte, in der Regel kalandrierten Sorten, entstehen durch diesen Effekt Wickelfehler wie z. B. Riegel. Dies macht sich umso stärker bemerkbar, je größer der Reibbeiwert der Bahn ist. Derartige Schwingungen können sich in einem Resonanzbereich verstärken. Relativbewegungen von Walze und Rollen "prägen" dann die Rollen: sie werden unrund. Im Resonanzbereich des Systems "Walzen/Rollen" kommt es zu gegenseitiger Anregung. Anders als beispielsweise in einer Papiermaschine ändern sich die Resonanzfrequenzen in einer Rollenschneidmaschine ständig. Bei konstanter Wickelgeschwindigkeit nimmt die Drehzahl der wachsenden Rollen kontinuierlich ab. Zudem führt die wachsende Rollenmasse dazu, dass die Resonanzfrequenzen der Tragwalzen abnehmen. In einer aus einer Vielzahl von Bauteilen bestehenden Maschine sind jedoch eine Vielzahl von Resonanzfrequenzen und deren Harmonische zu berücksichtigen. Darüber hinaus können die Wickelrollen die Maschinen auch mit einem Mehrfachen ihrer Drehfrequenz anregen. Schneiden sich diese Frequenzkurven, so kommt es zu einer Resonanz zwischen den Rollen und der Maschine. Dies führt im schlimmsten Fall zum Auswurf der Wickelrollen.
Zu den schwingenden Teilen der Maschine gehören auch die Traversen. Bisher wurden sie schwer und mechanisch steif aus massiven Blechen gefertigt, beispielsweise durch zu einem Rechteck verschweißte Stahlplatten aufgebaut. Solange eine bestimmte Drehgeschwindigkeit der Wickelmaschine nicht überschritten wird, ist ein derartiger Aufbau der Traverse möglich.
Jedoch führen bei schnelllaufenden Maschinen die dabei auftretenden höheren Schwingungsfrequenzen in der die Druckwalze tragenden Traverse zu einer Verschlechterung des Wickelergebnisses, da die bisher verwendeten Bauteile nahezu keine Eigendämpfung haben. Sie werden daher zwangserregt und können auf die von der sich drehenden Wickelrolle herrührende Anregung mit großen Schwingungsamplituden antworten. Diese Schwingungen sind wenigstens aufgrund der Schallemission unerwünscht und können den Wickelvorgang stören; ebenso führen sie zu einer Verringerung der Papierqualität beim Wickelvorgang.
Aus der europäischen Patentanmeldung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Wickelmaschine so zu verbessern, dass auch bei hoher Wickelgeschwindigkeit Materialbahnen zu Wickelrollen von hoher Wickelqualität aufgewickelt werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Wickelmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Traverse von einem Hohlkörper oder einem Doppel-T-Träger aus einem Verbundblech oder einem Sandwichblech gebildet ist und der Hohlkörper durch Querbleche verstärkt ist.
Die Erfindung macht sich die Eigenschaft von Verbundblechen oder Sandwichelementen zunutze, deren Eigendämpfung die Schwingungsamplituden reduziert. Derartige Materialien werden bereits für Maschinengehäuse und auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik eingesetzt. Die Materialien werden beispielsweise auch auf diversen Internet-Webseiten beschrieben. Ein dreischichtiges Verbundblech hat beispielsweise im Querschnitt einen aus einem ersten Stahlblech, einer viskoelastischen Kunststoffzwischenschicht und einem weiteren Stahlblech bestehenden Aufbau, der sich durch eine hohe Körperschalldämpfung und eine gute Luftschallisolierung auszeichnet. Bei Biegeschwingungen eines derartigen Verbundbleches gleiten die Deckbleche geringfügig aufeinander hin und her, wodurch in der Kunststoff-Kernschicht periodische Scherverformungen hervorgerufen werden. Infolge innerer Reibung des viskoelastischen Kunststoffs geht hierbei Schwingungsenergie als mechanische Energie verloren, d. h. sie wird in Wärme umgewandelt. Dies äußert sich in einer Schwingungsdämpfung des Verbundblechs.
Maßgebend für die Körperschalldämpfung ist der Verlustfaktor eines Verbundblechs, der, bezogen auf eine erzwungene stationäre Schwingung, definiert ist als der Quotient aus dem Energieverlust je Schwingungsperiode und der reversiblen Energie.
Ebenso wie das oben beschriebene dreischichtige Verbundblech kommen auch zweischichtige Verbünde zum Einsatz, wobei sich der Kunststoff als dämpfendes Material auch einseitig auf eine bereits bestehende Blechkonstruktion nachträglich aufbringen lässt. Erfindungsgemäß lässt sich somit eine bereits vorhandene, als Doppel-T-Träger aufgebaute Traverse durch nachträgliches Beschichten mit Kunststoff in ihren Schwingungsdämpfungseigenschaften verbessern.
Zur Erreichung einer höheren Stabilität wird der Hohlkörper durch Querbleche verstärkt.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Ebenso ist eine Tragwalzen-Wickelmaschine von Vorteil, bei der der Hohlkörper auf seinen Innenseiten, insbesondere auf seiner unteren und seiner oberen Innenseite, mit einem Kunststoff, vorzugsweise einem geschäumten Kunststoff, beschichtet ist.
Wenn der Hohlkörper durch Schweißen des Verbundblechs hergestellt wird, wird das Verbundblech vorher im Bereich der Schweißnaht umgefaltet, so dass für den Schweißvorgang eine leitende Fläche zur Verfügung steht und die Kunststoffschicht nicht beschädigt wird. Jedoch kann das Verbundblech zur Vereinfachung des Schweißvorgangs auch mit einer kunststofffreien Randzone ausgestattet sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Hohlkörpers ist vorgesehen, dass die Querbleche in in den Hohlkörper eingebrachte Schlitze hineingreifen oder durch die Schlitze hindurchragen.
Als Metalle zur Herstellung des Verbundblech oder des Sandwichblechs kommen insbesondere Stahl oder Aluminium in Betracht. Das Blech kann oberflächlich auf verschiedene Arten behandelt sein, beispielsweise mit einer elektrolytischen Verzinkung, durch Feuerverzinkung, durch Feueraluminierung, durch eine Zink- /Aluminium-Schmelztauchveredlung und dgl.
Im Falle eines Sandwichblechs sind wenigstens zwei metallische Schichten vorhanden, zwischen denen jeweils eine Kunststoffschicht eingebracht ist.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
Ein aus einem gefalteten Blech gebildetes Hohlprofil 1 (
Das Hohlprofil 1 entsteht bevorzugt dadurch, dass zunächst ein ebenes Blech, insbesondere ein Stahl- oder Aluminiumblech, insbesondere ganzflächig, mit der Kunststoffschicht versehen wird und anschließend gefaltet wird. Dabei wird das Blech im Bereich der "Verbindungs- oder Anschlussnaht", an der zwei Seitenkanten des Blechs, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder einen sonstigen Prozess zum Verbinden von Metall, entweder so umgefaltet, dass der Kunststoff nicht in den Bereich gelangt, an dem der Verbindungsprozess vollzogen wird, oder der Kunststoff wird bereits während des Aufbringens des Kunststoffs in den Bereichen nicht aufgebracht, die später den Verbindungsbereich bilden.
Zur Verstärkung können verschiedene Elemente im Inneren des Hohlprofils 1 angeordnet werden. Insbesondere sind hierzu Querbleche 8 (
Alternativ können die Querbleche 8 durch die Schlitze 9 bis 12 hindurchragen und dann in Richtung zu den Flächen der Seiten 2, 3, 6 und 7 umgebogen sein. Anstelle eines einseitig mit Kunststoff beschichteten Blechs lässt sich ein Sandwichblech einsetzen, das aus zwei Blechschichten und einer Kunststoffschicht in der Mitte besteht. Verallgemeinert lassen sich Schichtaufbauten verwenden, die im Wechsel Metall- und Kunststoffschichten enthalten und dadurch zur Dämpfung von Schwingungen geeignet sind. Derartige Schichtaufbauten lassen sich sowohl für die Herstellung des oben beschriebenen Hohlprofils einsetzen als auch für andere Formen von Traversen, etwa für eine Traverse in der Form eines Doppel-T-Trägers.
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.