[0001] Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung zum Erzeugen einer Rolle aus einer
Materialbahn und einem Rollenkern mit einer Rollenkernhalteeinrichtung, einem Rollenkernantrieb
und einer Zentralwalze.
[0002] Eine derartige Wickelvorrichtung ist als Zentrumswickler ausgebildet. Ein Beispiel
für eine derartige Wickelvorrichtung findet sich in DE 40 12 979 C2.
[0003] Wickelvorrichtungen dieser Art dienen dazu, eine Materialbahn, beispielsweise eine
Papierbahn, zu Rollen aufzuwickeln, so daß die Materialbahn ausgeliefert oder weiterbehandelt
werden kann. Hierbei sind die Rollenkerne üblicherweise als Wickelhülsen aus Pappe
ausgebildet. Sie haben also nur eine begrenzte Stabilität.
[0004] Bei Zentrumswicklern werden die Wickelhülsen, also die Rollenkerne der Materialbahnrollen,
durch Spanndorne stirnseitig gehalten, wobei an einer Stirnseite ein Antrieb vorgesehen
ist. Diese Wickelhülsen werden mit Tragarmen an die Zentralwalze zum Aufbringen einer
Zugspannung angedrückt, die eine entsprechende Wickelhärte hervorruft.
[0005] Aufgrund der mangelnden Steifigkeit der Wickelhülsen werden diese bei Beginn des
Wickelns durch die Anpreßkraft und den Zug der Materialbahn verbogen, was zu schlechten
Wickelergebnissen führt.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Wickelergebnis zu verbessern.
[0007] Diese Aufgabe wird bei einer Wickelvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, daß eine Andruckwalzenanordnung zumindest zu Beginn des Aufwickelns an der
Rolle anliegt und eine Bahnzugkompensationswalze und eine Gegenwalze aufweist.
[0008] Mit Hilfe der Andruckwalzenanordnung kann man die am Rollenkern angreifenden Kräfte
zumindest weitgehend, in vielen Fällen aber nahezu vollständig, kompensieren. Dies
betrifft sowohl die Kräfte, mit denen der Rollenkern an die Stützwalze angedrückt
wird als auch die Kräfte, die durch die Bahnzugspannung aufgebracht werden. Auch ein
Durchhängen des Rollenkernes kann durch die Andruckwalzenanordnung gegebenenfalls
verhindert oder verringert werden. Da der Rollenkern dann eine "gestrecktere" Lage
hat, läßt sich die Warenbahn bereits beim Beginn besser aufwickeln. Die Rolle bekommt
von Anfang an einen gleichmäßigeren Aufbau. Dadurch, daß man die Andruckwalzenanordnung
mit mindestens zwei Walzen versieht, hat man einen größeren Freiraum. Der Rollenkern
wird in einem Dreieck zwischen drei Walzen aufgenommen, nämlich der Zentralwalze,
der Gegenwalze und der Bahnzugkompensationswalze. Man kann nun die Kraft, mit denen
diese drei Walzen gegeneinander arbeiten, so einstellen, daß sich ein guter Ausgleich
ergibt. Auf diese Weise wird das Verformen des Rollenkerns entlang des axialen Verlaufs
weitgehend ausgeschlossen.
[0009] Vorzugsweise läuft die Materialbahn in einem Spalt zwischen der Zentralwalze und
der Rolle, und die Andruckwalzenanordnung liegt auf der anderen Seite einer ersten
Ebene, die durch die Achse der Materialbahnrolle verläuft und auf einer zweiten Ebene
senkrecht steht, die durch die Achsen von Zentralwalze und Rolle verläuft. Normalerweise
würde man zwar annehmen, daß die Bahnzugkompensationswalze dort am besten angeordnet
wird, wo der Bahnzug auftritt, nämlich auf der gleichen Seite der gedachten Ebene,
die durch die Achse der Rolle verläuft, auf der auch die Materialbahn zuläuft. Man
kann nun aber aufgrund der zusätzlichen Gegenwalze die Bahnzugkompensationswalze genau
auf der anderen Seite dieser Ebene anordnen und erhält dabei den vorteilhaften Effekt,
daß die Bahnzugkompensationswalze auch dafür verwendet werden kann, den Anpreßdruck
der Rolle an die Zentralwalze zu erhöhen. Dies ist gerade zu Beginn des Wickelvorgangs
wichtig, weil man mit einem höheren Anpreßdruck auch eine größere Wickelhärte erzielen
kann. Gerade im Innern der Rolle ist aber eine höhere Wickelhärte erwünscht. Diese
soll mit zunehmendem Durchmesser der Rolle abklingen. Würde man die Bahnzugkompensationswalze
auf der anderen Seite der Ebene anordnen, dann bestünde die Gefahr, daß die Rolle
von der Zentralwalze abgehoben würde. In diesem Fall müßte man die Gegenwalze mit
noch mehr Kraft in Richtung auf die Zentralwalze drücken, was zur Gefahr einer Beschädigung
des Rollenkernes und der Materialbahn führen könnte.
[0010] Vorzugsweise liegt die zweite Ebene horizontal. Damit hat die Gewichtskraft der Rolle
keinen Einfluß auf die Wickelhärte. Diese wird vielmehr ausschließlich durch externe
Kräfte beeinflußt.
[0011] Vorzugsweise sind die Achsen der Bahnzugkompensationswalze und der Gegenwalze auf
verschiedenen Seiten der zweiten Ebene angeordnet. Damit ist es möglich, einerseits
die Rolle ausreichend gegen den Bahnzug zu unterstützen, andererseits aber auch sicherzustellen,
daß die Rolle beim Wickeln in ihrer Position verbleibt.
[0012] Mit Vorteil sind die Bahnzugkompensationswalze und die Gegenwalze auf einem gemeinsamen
Träger gelagert. Sie können dann immer gemeinsam gehandhabt werden, also beispielsweise
bei Beginn des Wickelns gemeinsam an dem Rollenkern zur Anlage gebracht werden.
[0013] Mit Vorteil weisen die Bahnzugkompensationswalze und die Gegenwalze auf dem Träger
eine feste Zuordnung auf. Die Bewegungen der beiden Walzen können also nur gemeinsam
erfolgen, so daß die Bewegungssteuerung nur einer Walze beziehungsweise des Trägers
ausreicht, um in den relevanten Abschnitten des Wickelvorgangs die notwendige Unterstützung
des Rollenkerns beziehungsweise der Rolle sicherzustellen.
[0014] Mit Vorteil ist die Andruckwalzenanordnung auf einer Bewegungsbahn bewegbar, die
gegenüber der zweiten Ebene um einen Winkel im Bereich von 5° bis 10° geneigt ist.
Damit trägt man dem sich ändernden Durchmesser der Rolle Rechnung. Die auf die Rolle
wirkenden Kräfte können dann beim Wickeln gezielt verändert werden.
[0015] Mit Vorteil liegt die Bewegungsbahn auf der gleichen Seite der zweiten Ebene wie
die zugeführte Materialbahn. Es ergibt sich also auch bei zunehmendem Durchmesser
eine fortlaufende Unterstützung der Rolle gegen die Zugkraft des Bahnzugs und die
sich erhöhende Gewichtskraft.
[0016] Mit Vorteil ist die Andruckwalzenanordnung von der Rolle abhebbar. Es ist nicht notwendig,
daß die Andruckwalzenanordnung über die gesamte Wickelzeit an der Rolle anliegt. Nach
einer vorbestimmten Zahl von Materialbahnlagen auf dem Rollenkern hat sich die Stabilität
der Rolle so weit vergrößert, daß eine Unterstützung durch die Andruckwalzenanordnung
nicht mehr notwendig ist. Wenn man die Andruckwalzenanordnung dann abhebt, hält man
den Verschleiß klein und verringert die Belastung der Materialbahn.
[0017] Vorteilhafterweise liegt die Bahnzugkompensationswalze mit einer größeren Kraft als
die Gegenwalze an der Rolle an. Dies bezieht sich auf den Betrag der Kraft. Die Unterstützung
gegen den Bahnzug ist also größer als die Kraft, mit der die Rolle an die Zentralwalze
angedrückt wird.
[0018] Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Wickelvorrichtung,
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung des Bewegungsverlaufs einer Andruckwalzenanordnung,
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung zur Erläuterung der angreifenden Kräfte und
- Fig. 4
- eine Ausführungsform der Erfindung.
[0019] Eine in Fig. 1 dargestellte Wickelvorrichtung 1 dient zum Aufwickeln einer Materialbahn
2, beispielsweise einer Papierbahn, auf einem Rollenkern 3. Dabei entsteht eine Rolle
4. Die Rolle 4 liegt beim Wickeln an einer Zentralwalze 5 an. Sowohl der Rollenkern
3 als auch die Zentralwalze 5 weisen Antriebe 6, 7 auf. Der Antrieb 6 des Rollenkerns
kann in nicht näher dargestellter, aber an sich bekannter Weise, dadurch bewerkstelligt
werden, daß einer der beiden Spanndorne, die den Rollenkern 3 im Bereich seiner axialen
Enden halten, angetrieben ist.
[0020] Mit zunehmender Breite der Rolle 4 nimmt auch die axiale Länge des Rollenkerns 3
zu. Der Rollenkern ist in vielen Fällen als Wickelhülse aus Pappe ausgebildet. Es
liegt auf der Hand, daß ein derartiger Rollenkern unter dem Einfluß des Bahnzuges,
also der Zugkraft, die die Materialbahn 2 beim Wickeln auf den Rollenkern 3 beziehungsweise
die sich bildende Rolle 4 ausübt, verformt wird.
[0021] Um dieser Verformung entgegenzuwirken, ist eine Andruckwalzenanordnung 8 vorgesehen,
die eine Bahnzugkompensationswalze 9 und eine Gegenwalze 10 aufweist. Die Bahnzugkompensationswalze
9 und die Gegenwalze 10 sind auf einem gemeinsamen Träger 11 angeordnet, und zwar
so, daß sie auf dem Träger 11 eine feste Zuordnung zueinander aufweisen.
[0022] Mit zunehmendem Durchmesser der Rolle 4 bewegt sich die Andruckwalzenanordnung 8.
Diese Bewegung soll anhand von Fig. 2 erläutert werden. Dargestellt ist einerseits
mit durchgezogenen Linien der Rollenkern 3 zu Beginn des Wickelvorganges mit der Bahnzugkompensationswalze
9 und der Gegenwalze 10, ebenfalls in durchgezogenen Linien. Mit gestrichelten Linien
dargestellt ist die Rolle 4 in einem späteren Stadium des Wickelvorgangs, d.h. mit
einem größeren Durchmesser. Der Rollenkern ist hier aus Gründen der Übersicht nicht
näher dargestellt. Ebenfalls gestrichelt dargestellt sind die Bahnzugkompensationswalze
9 und die Gegenwalze 10 für diesen Zustand. Es ist ersichtlich, daß diese beiden Walzen
ihre Position zueinander nicht geändert haben. Bezogen auf den Umfang der Rolle 4
weisen sie jedoch einen kleineren Winkelabstand auf.
[0023] Zu Beginn des Wickelvorgangs, bei dem die Materialbahn 2 hier von unten in den Nip
zwischen Rollenkern 3 und Zentralwalze 5 eingeführt wird, befindet sich die Bahnzugkompensationswalze
9 praktisch unterhalb des Rollenkerns 3. Allerdings befindet sich die Achse der Bahnzugkompensationswalze
9 auf der anderen Seite einer gedachten ersten Ebene 16 als die Materialbahn 2. Die
erste Ebene 16 verläuft durch die Achse 14 des Rollenkerns 3 und steht senkrecht auf
einer zweiten Ebene 17, die durch die Achsen 14, 15 des Rollenkerns 3 und der Zentralwalze
5 verläuft.
[0024] Die Gegenwalze 10 liegt mit ihrer Achse 13 auf der gleichen Seite der ersten Ebene
16, aber auf der anderen Seite der Zweiten Ebene 17.
[0025] Ebenfalls gestrichelt eingezeichnet ist eine Bewegungsbahn 18 der Andruckwalzenanordnung
8. Hieraus ist ersichtlich, daß die Bewegungsbahn 18 einen Winkel α von vorliegend
8° mit der zweiten Ebene 17 einschließt. Die zweite Ebene 17 liegt horizontal, so
daß der Rollenkern 3 beziehungsweise die Rolle 4 und die Zentralwalze 5 nicht durch
ihre gegenseitigen Gewichtskräfte beeinflußt werden.
[0026] Aufgrund der geneigten Bewegungsbahn 18 kann die Bahnzugkompensationswalze 9 auch
bei einem größeren Durchmesser der Rolle 4 noch unterstützend wirken, während es nicht
mehr in dem Maße notwendig ist, daß die Gegenwalze den Kräften der Bahnzugkompensationswalze
entgegenwirkt. Die Gegenwalze 10 kann zunehmend verwendet werden, um die Rolle 4 an
der Zentralwalze 5 anzudrücken und damit die Wickelhärte zu beeinflussen.
[0027] Es ist erkennbar, daß die Bewegungsbahn 18 in einer gewissen Entfernung vom Ausgangspunkt,
d.h. dem an der Zentralwalze anliegenden Rollenkern 3 einen Verlauf nimmt, bei dem
die Andruckwalzenanordnung 8 von der Rolle abgehoben wird. Im allgemeinen reicht es
aus, wenn die Andruckwalzenanordnung 8 zuverlässig in einem Durchmesserbereich bis
500 mm an der Rolle 4 aufliegt und eine Kraft auf die überträgt. Dies gilt vor allem
dann, wenn die beiden Walzen 9, 10 einen elastischen Belag besitzen.
[0028] In der Anfangsposition, d.h. wenn die beiden Walzen 9, 10 auf den Rollenkern 3 direkt
wirken, sollte sichergestellt sein, daß der Winkel, der sich ergibt, wenn man die
Mittelpunkte der Walzen 9, 10 mit dem Mittelpunkt der Hülse 3 verbindet, größer als
90° ist.
[0029] Aus Fig. 3 gehen die an der Rolle 4 angreifenden Kräfte schematisch hervor. Es handelt
sich hierbei um die Zugspannung F
Bz, die Gewichtskraft F
G, die Kraft an den Spanndornen F
Z und die Anpreßkraft F
A sowie die Kompensationskraft F
K. In Fig. 3 ist neben der schematischen Darstellung der Walzen 5, 9, 17 mit der Rolle
4 das zugehörige Kräfteparallelogramm dargestellt. Die Anpreßkraft F
A, die Gewichtskraft F
G und der Bahnzug F
Bz werden zu einer resultierenden Kraft F
R addiert, der die Kompensationskraft F
K und die Kraft an den Spanndornen F
Z das Gleichgewicht hält.
[0030] Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit, wie man eine in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellte
Wickelvorrichtung realisieren kann.
[0031] Der Träger 11 ist an einem Schwenkarm 19 befestigt, der mit Hilfe einer Kolben-Zylinder-Anordnung
20 von der dargestellten Ruheposition in eine Arbeitsposition verschwenkt werden kann,
in der die Walzen 9, 10 am Rollenkern 3 anliegen.
[0032] Gestrichelt dargestellt ist, daß auf der anderen Seite der Zentralwalze 5 ebenfalls
eine Rolle entstehen kann, da hier die Materialbahn 2 nach Umschlingen der Zentralwalze
5 von unten zugeführt wird, ist die Bewegungsbahn der Andruckwalzenanordnung 8 hier
schräg nach unten gerichtet, während sie auf der rechten Seite in Fig. 4 schräg nach
oben verläuft.
[0033] Eine derartige Wickelvorrichtung findet insbesondere dann Einsatz, wenn sie mit einem
Rollenschneider 21 zusammenwirkt.
1. Wickelvorrichtung zum Erzeugen einer Rolle aus einer Materialbahn und einem Rollenkern
mit einer Rollenkernhalteeinrichtung, einem Rollenkernantrieb und einer Zentralwalze,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Andruckwalzenanordnung (8) zumindest zu Beginn des
Aufwickelns an der Rolle (4) anliegt und eine Bahnzugkompensationswalze (9) und eine
Gegenwalze (10) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (2) in einem
Spalt zwischen der Zentralwalze (5) und der Rolle (4) läuft und die Andruckwalzenanordnung
(8) auf der anderen Seite einer ersten Ebene (16) liegt, die durch die Achse (14)
der Materialbahnrolle verläuft und auf einer zweiten Ebene (17) senkrecht steht, die
durch die Achsen (14, 15) von Zentralwalze (5) und Rolle (4) verläuft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ebene (17) horizontal
liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (12, 13)
der Bahnzugkompensationswalze (9) und der Gegenwalze (1) auf verschiedenen Seiten
der zweiten Ebene (17) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnzugkompensationswalze
(9) und die Gegenwalze (10) auf einem gemeinsamen Träger (11) gelagert sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnzugkompensationswalze
(9) und die Gegenwalze (10) auf dem Träger (11) eine feste Zuordnung aufweisen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalzenanordnung
auf einer Bewegungsbahn (18) bewegbar ist, die gegenüber der zweiten Ebene (17) um
Einen Winkel im Bereich von 5° bis 10° geneigt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsbahn (18) auf
der gleichen Seite der zweiten Ebene (17) wie die zugeführte Materialbahn (2) liegt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckwalzenanordnung
(8) von der Rolle (4) abhebbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnzugkompensationswalze
(9) mit einer größeren Kraft als die Gegenwalze (10) an der Rolle (4) anliegt.