DE10036951A1 - Verfahren und Wickelkern zur Vermeidung von Wickelfehlern in einer Materialbahn - Google Patents
Verfahren und Wickelkern zur Vermeidung von Wickelfehlern in einer MaterialbahnInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Wickelfehlern, insbesondere von Glanzstellen, in einer Materialbahn (3), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, die in einer Wickelmaschine auf einen Wickelkern ("Tambour") (2) zu einer aus der Vielzahl an Materialbahnlagen (3a) bestehenden Wickelrolle (1) aufgewickelt wird. DOLLAR A Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Materialbahnlage (3a), die anfänglich auf den Wickelkern ("Leertambour") (2) aufgewickelt wird, von dem Wickelkern (2) auf dessen Außenumfangsfläche (A) größtmöglich gezielt entkoppelt wird. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiterhin Wickelkerne ("Tambour") (2) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Wickelfehlern, insbeson
dere von Glanzstellen, in einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder
Kartonbahn, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Wickelkern
("Tambour") für eine zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Materialbahn, insbe
sondere einer Papier- oder Kartonbahn, dienende Wickelmaschine gemäß einem
der Oberbegriffe der Ansprüche 6 und 21.
Eine Wickelmaschine der hier angesprochenen Art ist beispielsweise aus der
PCT-Schrift WO 98/52858 A1 (PR10706 WO) der Anmelderin hinlänglich bekannt
und wird insbesondere am Ende von Maschinen eingesetzt, die zur Herstellung
von Materialbahnen, wie beispielsweise Papier- oder Kartonbahnen, oder zur
Veredelung von Materialbahnen, wie beispielsweise Papierbahnen, dienen.
Ein Wickelkern, zum Beispiel ein Tambour für den Einsatz in einer Wickel
maschine oder eine Wickelhülse für den Einsatz in einer Rollenschneidmaschine,
ist in der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 296 12 786 U1 (PR10331 DEG)
der Anmelderin offenbart. Dieser Wickelkern besteht vorzugsweise aus einem
hohlzylindrischen Wickelkernkörper und an seinen beiden Enden angebrachten
Lagerzapfen, mit denen er während seiner Verwendung in Lagern ruht, die meis
tens auf beispielsweise horizontalen Schienen bewegbar abgestützt sind.
Der Wickelvorgang hat sowohl in der Materialbahnherstellung als auch in der
Materialbahnveredelung eine sehr große Bedeutung, weil bisweilen die Gefahr
besteht, dass eine bisher einwandfrei hergestellte Materialbahn beim Wickeln
derart durch Wickelfehler beeinträchtigt wird, dass Teile einer hergestellten
Wickelrolle unverkäuflich sind. Zu den derzeit bekanntesten Wickelfehlern ge
hören die sogenannten Glanzstellen, Falten oder Platzer. Die entstehenden
Wickelfehler werden generell um so größer, je schneller die Wickelmaschinen be
trieben werden (Größenordnung 1.500 bis 2.500 m/min) und je größer die herge
stellten Durchmesser (Größenordnung 2,5 bis 4,5 m) und Fertiggewichte
(Größenordnung bis zu 135 t) der Wickelrollen ("Fertigtamboure") sind.
Für die Entstehung von Glanzstellen gibt es eine Vielzahl an Theorien, wobei die
am weitesten verbreitete Theorie die folgende ist: Wenn die Materialbahn auf
einen Wickelkern aufgewickelt wird und die dabei entstehende Wickelrolle allmäh
lich ihren fertigen Durchmesser erreicht, so bewirken die hohen Gewichtskräfte
eine Durchbiegung der Wickelrolle, die letztendlich relative Verschiebungen ein
zelner Materialbahnlagen (Axialverschiebungen) gegeneinander bewirkt. Mit an
deren Worten: Benachbarte Materialbahnlagen gleiten mit Reibung derart aufein
ander, dass "axiale Kratzer" entstehen. Diese "axialen Kratzer" treten letztendlich
als unerwünschte Glanzstellen in Erscheinung.
Das Erscheinungsbild von Glanzstellen ist vielseitig:
- - sie entstehen hauptsächlich in einem Schwartenbereich von bis zu 150 mm, gelegentlich auch in einem größeren Schwartenbereich von bis zu 300 mm;
- - sie treten bei einem Wickelrollendurchmesser meist von größer 2,5 m auf und werden mit zunehmendem Wickelrollendurchmesser gravierender;
- - sie treten im wesentlichen im Randbereich zwischen 0,5 und 1,5 m auf;
- - sie erstrecken sich meist nur über wenige Materialbahnlagen (circa 10 Ma terialbahnlagen);
- - sie treten bei gestrichenen Papiersorten auf, sind aber meist nur bei den so genannten Mattsorten störend.
Hinsichtlich der Vermeidung des Entstehens von Glanzstellen sind in der Ver
gangenheit schon verschiedenartige Anstrengungen unternommen worden, die
letztendlich ohne den erhofften Erfolg blieben.
So wurde die Wickelrolle im Bereich der möglichen Glanzstellen bewusst mit einer
Weichstelle gewickelt (hängende Ränder) oder die Wickelrolle im Kern härter ge
wickelt (hängende Ränder), wobei es zu Problemen mit der Planlage der Materi
albahn kam. Ferner wurde der Wickelkern mit verschiedenen Bombierungen ver
sehen: Zum Beispiel zeigten sich mit einer Bombierung von 2,4 mm zwar keine
Glanzstellen, im Kern der Wickelrolle bildeten sich jedoch Falten; mit einer Bom
bierung von 1,1 mm konnten Glanzstellen nicht sicher vermieden werden, zudem
zeigten sich Probleme beim Anwickeln. Auch die Steuerung der Profile trug zu
keiner Problemlösung bei: Ein normales Profil (hängende Ränder) resultierte in
einer geringeren Wickelhärte am Rand, ein ebenes Profil, erzeugt durch Kalander
und/oder Strich, reduzierte unwesentlich die Gefahr des Entstehens von Glanz
stellen.
Als Resümee dieser verschiedenartigen Anstrengungen lässt sich festhalten: Die
Gefahr des Entstehens von Glanzstellen beim Aufwickeln von Materialbahnen auf
einen Wickelkern konnte kaum oder nur unwesentlich reduziert werden.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und einen Wickelkern der ein
gangs genannten Art derart zu verbessern, dass Wickelfehler, insbesondere
Glanzstellen, weitestgehend vermieden werden, ohne dabei das Wickelverfahren
hinsichtlich Effektivität negativ zu beeinflussen und die Anschaffungs- und Be
triebskosten des Wickelkerns nicht merklich zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungs
gemäß dadurch gelöst, dass zumindest die Materialbahnlage, die anfänglich auf
den Wickelkern ("Leertambou") aufgewickelt wird, von dem Wickelkern auf
dessen Außenumfangsfläche größtmöglich gezielt entkoppelt wird. Die
Materialbahnlage wird vorzugsweise im wesentlichen in Achsrichtung des
Wickelkerns gezielt entkoppelt. Hierdurch entsteht der Vorteil, dass aufgrund der
Entkopplung der Materialbahnlage vom Wickelkern die Durchbiegung desselben
einen stark reduzierten Einfluß auf die Materialbahnlage ausübt. Dies bewirkt
wiederum eine geringere relative Verschiebung einzelner Materialbahnlagen
gegeneinander (Axialverschiebungen) und somit das Entstehen weniger "axialer
Kratzer", die letztendlich der Grund für das Entstehen von Glanzstellen sind.
Da die Glanzstellen primär im Randbereich der Wickelrolle auftreten, ist es unter
wirtschaftlichen und konstruktiven Aspekten ausreichend, wenn die Material
bahnlage in den beidseitigen Randbereichen des Wickelkerns gezielt entkoppelt
wird, und dabei vorzugsweise in einer jeweiligen Breite von bis zu einem Drittel
der Materialbahnbreite, vorzugsweise von bis zu einem Viertel der Materialbahn
breite.
In bevorzugter Ausführung wird die Materialbahnlage mittels mindestens einer auf
dem Wickelkern aufgebrachten Beschichtung, die eine hohe elastische
Nachgiebigkeit in Achsrichtung des Wickelkerns aufweist, entkoppelt. Die hohe
Elastizität der Beschichtung gewährleistet eine axiale Elastizität.
Diese Aufgabe wird bei einem Wickelkern der eingangs genannten Art erfindungs
gemäß dadurch gelöst, dass der Wickelkernkörper in den beidseitigen Randbe
reichen seiner Außenumfangsfläche je mindestens eine Beschichtung aufweist,
die mit mindestens einer Rille, vorzugsweise mit mehreren Rillen, versehen ist.
Diese mindestens eine Rille vermindert die axiale Steifigkeit der aufgebrachten
Beschichtung derart, dass eine axiale Elastizität zwischen dem Wickelkern und
den anfänglichen Materialbahnlagen entsteht, die letztendlich eine axiale Ver
schiebung der anfänglichen Materialbahnlagen gegeneinander trotz Durchbiegung
des Wickelkerns infolge hoher Gewichtskräfte weitestgehend verhindert. Somit
entstehen mehr oder weniger keine "axialen Kratzer", die als unerwünschte
Glanzstellen in Erscheinung treten. Die mindestens eine Rille kann beispielsweise
als mindestens eine spiralförmige Rille oder mindestens zwei Rillen mit parallelen,
zur Achsrichtung des Wickelkerns senkrechten Verläufen ausgebildet sein.
Im Hinblick sowohl auf die axiale Nachgiebigkeit der Beschichtung als auch die
konstruktiven Merkmale des Wickelkerns ist es ausreichend und sogleich vorteil
haft, wenn die jeweilige Beschichtung eine Beschichtungsdicke aufweist, die einen
Wert von bis zu 100 mm, vorzugsweise von bis zu 50 mm, annimmt.
Für die Ausgestaltung der Beschichtung gibt es drei bevorzugte Möglichkeiten:
- - die Beschichtung besteht aus einem Gummi oder aus einem gummielas tischen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyurethan;
- - die Beschichtung besteht aus einer Vielzahl an nebeneinander angeord neten Ringen mit abgestuften Außendurchmessern, die an den Zylinder flächen einen Bezug aus einem Gummi oder aus einem gummielastischen Kunststoff aufweisen und die in Achsrichtung des Wickelkerns fixiert sind;
- - die Beschichtung besteht aus einer Vielzahl an nebeneinander angeord neten Ringen, wobei mindestens jeder zweite Ring an seiner Zylinderfläche einen Bezug aus einem Gummi oder aus einem gummielastischen Kunststoff aufweist und wobei alle Ringe in Achsrichtung des Wickelkerns fixiert sind.
Bei der zweiten und dritten Möglichkeit weist der Bezug in geeigneter Weise eine
Bezugsdicke von 2 bis 10 mm, vorzugsweise von 5 bis 8 mm, auf, die Fixierung
der Vielzahl an Ringen erfolgt mittels mindestens eines Spannrings, einer Vielzahl
an Nieten, mindestens einer Klebung oder mindestens einer Schweißung.
Um die Beschichtung hinsichtlich ihrer elastischen Nachgiebigkeit in Achsrichtung
des Wickelkerns positiv zu unterstützen, ist die mindestens eine Rille der jewei
ligen Beschichtung unter einem Winkel zu dem angrenzenden Lagerzapfen ge
neigt. Der Winkel nimmt vorteilhafterweise einen Wert zwischen 0,01° und 10°,
vorzugsweise zwischen 2° und 5°, an.
Die Beschichtung weist in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
über einen wesentlichen Teil ihrer Beschichtungsdicke eine hohe Nachgiebigkeit
auf, entsprechend einer Gummihärte von 20 bis 200 P, vorzugsweise von 50
bis 150 P Diese hohe Nachgiebigkeit fördert wiederum die bereits be
schriebene axiale Nachgiebigkeit zwischen dem Wickelkern und den anfänglichen
Materialbahnlagen.
Die erfindungswesentliche Rille der Beschichtung besitzt im Rahmen der ge
wünschten axialen Elastizität in bevorzugter Ausführung eine Rillenbreite von 1
bis 4 mm, vorzugsweise von 2 bis 3 mm, und eine Rillentiefe von 2 bis 15 mm,
vorzugsweise von 5 bis 12 mm. Der zwischen zwei benachbarten Rillen ange
brachte Steg weist eine Stegbreite vom 2- bis 5-fachen Wert, vorzugsweise vom
3- bis 4,5-fachen Wert, der beiden benachbarten Rillenbreiten auf. Bei den ge
nannten konstruktiven Maßbereichen wird eine bestmögliche Funktionalität der
Erfindung gewährleistet.
Weiterhin weist die Rille zwei Seitenwände auf, die entweder parallel oder im
wesentlichen parallel oder konisch oder konkav und/oder konvex zueinander ver
laufen. Ferner besitzt die Rille einen Rillengrund, der entweder mittels mindestens
einer Krümmung oder mittels mindestens einer Fase in die beiden angrenzenden
Seitenwände übergeht. Sowohl die Form der Seitenwände als auch die Form des
Rillengrunds beeinflussen maßgeblich die axiale Nachgiebigkeit der Be
schichtung. Die genannten Formen unterstützen die axiale Elastizität in hervor
ragender Weise.
Weiterhin wird diese Aufgabe bei einem Wickelkern der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Wickelkernkörper in den beidseitigen
Randbereichen seiner Außenumfangsfläche je mindestens eine Beschichtung
aufweist, die aus einer Vielzahl an nebeneinander angeordneten Ringen oder
Schläuchen besteht, die in Achsrichtung des Wickelkerns axial fixiert sind. Auch
diese Ringe oder Schläuche vermindern die axiale Steifigkeit der aufgebrachten
Beschichtung derart, dass eine axiale Elastizität zwischen dem Wickelkern und
den anfänglichen Materialbahnlagen entsteht, die letztendlich eine axiale Ver
schiebung der anfänglichen Materialbahnlagen gegeneinander trotz Durchbiegung
des Wickelkerns infolge hoher Gewichtskräfte weitestgehend verhindert. Somit
entstehen mehr oder weniger keine "axialen Kratzer", die als unerwünschte
Glanzstellen in Erscheinung treten.
Für die bevorzugte Ausgestaltung der Beschichtung gibt es mehrere vorteilhafte
Möglichkeiten:
- - die jeweilige Beschichtung besteht aus einer Vielzahl an jeweils mindestens zwei koaxial angeordneten Ringen, in deren Abstandsbereich mindestens ein nachgiebiges Teil eingebracht ist;
- - die jeweilige Beschichtung besteht aus einer Vielzahl an jeweils zwei koaxial angeordneten Ringen, die mittels mindestens eines Stegs miteinander ver bunden sind (Doppel-T-Profil);
- - die jeweilige Beschichtung besteht aus einer Vielzahl an nebeneinander an geordneten Schläuchen mit vorzugsweise rechtwinkliger Kontur, die mit einer inkompressiblen Flüssigkeit, vorzugsweise Öl oder Wasser, gefüllt sind;
- - die jeweilige Beschichtung besteht aus einer Vielzahl an nebeneinander an geordneten Ringen, die mindestens je eine Aussparung aufweisen, in die eine Passfeder, welche in einer in dem Wickelkernkörper angebrachten Passfedernut gelagert ist, eingelegt ist;
- - die jeweilige Beschichtung besteht aus einer Vielzahl an nebeneinander an geordneten Ringen, insbesondere an Laufringen, die mittels je mindestens eines O-Rings auf je einem auf dem Wickelkernkörper angebrachten Lager ring gelagert ist.
Hinsichtlich den weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der einzelnen Be
schichtungen wird auf die entsprechenden Unteransprüche verwiesen.
Die Fixierung der Vielzahl an Ringen oder der Vielzahl an Schläuchen erfolgt in
allgemeiner Ausführung mittels mindestens eines Spannrings, einer Vielzahl an
Nieten, mindestens einer Klebung oder mindestens einer Schweißung, da diese
Arten zum bekannten und bewährten Stand der Technik zählen.
Da die axialen Verschiebungen primär nur in den beidseitigen Randbereichen der
Wickelrolle auftreten, weist die jeweilige Beschichtung vorteilhafterweise eine Be
schichtungsbreite auf, die einen Wert von bis zu einem Drittel der Materialbahn
breite, vorzugsweise von bis zu einem Viertel der Materialbahnbreite, annimmt.
Auch die Teilung der Vielzahl an Rillen oder Ringen oder Schläuchen in der Be
schichtung kann vielfältig sein: Sie kann über die Breite der jeweiligen Beschich
tung hinweg konstant sein, sie kann über die Breite der jeweiligen Beschichtung
hinweg unterschiedlich sein, sie kann über die Breite der jeweiligen Beschichtung
hinweg sektioniert sein und die sektionierten Teilungen unterschiedliche Werte
annehmen, wobei die sektionierten Teilungen im Außenbereich der jeweiligen Be
schichtung des Wickelkernkörpers kleinere Werte annehmen können als im In
nenbereich. Die möglichen Ausgestaltungen der Teilungen ermöglichen eine op
timale Anpassung der axialen Nachgiebigkeit der Beschichtung an den jeweiligen
Bedarfsfall.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu er
läuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombi
nation, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar
sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteran
sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematisierte Ansicht einer Wickelrolle;
Fig. 2 bis 11 verschiedene Teilschnitte von Wickelkernen mit erfin
dungsgemäßen Beschichtungen.
Die in Fig. 1 in schematisierter Form dargestellte Wickelrolle 1 besteht aus einem
hohlzylindrischen Wickelkern 2 und auf diesem aufgewickelten, nur skizzenhaft
und teilweise dargestellten Materialbahnlagen 3a einer Materialbahn 3, vorzugs
weise Papier- oder Kartonbahnen. Der Wickelkern 2 besteht wiederum aus einem
Wickelkernkörper 4 und an seinen beiden Enden angebrachten, nur skizzenhaft
und teilweise dargestellten Lagerzapfen 5. In bekannter Ausführung besteht der
Wickelkernkörper 4 aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Stahl; es ist
jedoch auch die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen allein oder in Verbin
dung mit anderen Werkstoffen, beispielsweise Stahl, denkbar.
Der Wickelkern 2 kann ferner, wie in der bereits zitierten deutschen Gebrauchs
musterschrift DE 296 12 786 U1, ausgeführt sein: Wickelkernkörper 4 und ein
dessen Mantelfläche aufweisender Bezug mit hoher Nachgiebigkeit. In anderen
Worten: Die vorliegende Erfindung ist in weiterer Ausgestaltung nicht nur auf
einen Wickelkern mit mindestens je einer Beschichtung in den beidseitigen Rand
bereichen seiner Außenumfangsfläche beschränkt, der Wickelkern kann vielmehr
auch eine über seine ganze Länge, insbesondere auch im Mittenbereich, auf
weisende Beschichtung, beispielsweise aus Gummi oder aus einem gummielas
tischen Kunststoff, besitzen.
Unter der Wirkung der von den beiden Lagerzapfen aufgenommenen Gewichts-
und Anpresskräfte biegt sich die Wickelrolle 1 und der Wickelkern 2 während des
Betriebs geringfügig durch, und zwar werden sie unter dem Eigengewicht in der
Mitte etwas nach unten durchhängen und sich infolge der Anpresskräfte mit ihren
Endabschnitten stärker gegen die nicht dargestellte Tragtrommel andrücken als
im Mittelabschnitt. Diese von der Ideallinie abweichende Lage des Wickelkerns 2
ist in der Fig. 1 in strichpunktierten Linien angedeutet.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der Wickelkernkörper 4 in den beid
seitigen Randbereichen 6 seiner Außenumfangsfläche A je mindestens eine Be
schichtung 7 aufweist, die mit einer Vielzahl an Rillen 8 versehen ist. Die beidsei
tigen Randbereiche 6 sind als je eine Fläche dargestellt, die von je einer strich
punktierten Linie umgeben ist.
Die Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt eines Wickelkerns 2 mit erfindungsgemäßer, im
Wickelkernkörper 4 angebrachter Beschichtung 7, in Fig. 1 durch einen Kreis
dargestellt.
Die abstrahiert dargestellte Beschichtung 7 besteht aus einem Gummi oder aus
einem gummielastischen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyurethan.
Weiterhin weist die Beschichtung eine Beschichtungsdicke D auf, die einen Wert
von bis zu 100 mm, vorzugsweise von bis zu 50 mm, annimmt. Sowohl die Be
schichtungsbreite B als auch die Beschichtungsdicke D hängen vom Material der
ausgewählten Beschichtung 7 ab und werden letztendlich durch sie und die in der
Wickelrolle herrschenden Kräfteverhältnisse bestimmt.
Die Beschichtung 7 besitzt zudem eine hohe Nachgiebigkeit, entsprechend einer
Gummihärte von 20 bis 200 P, vorzugsweise von 50 bis 150 P, da diese
hohe Nachgiebigkeit wiederum die bereits beschriebene axiale Elastizität
zwischen dem Wickelkern und den anfänglichen Materialbahnlagen fördert.
Die Rillen 8 der Beschichtung 7 besitzen im Rahmen der gewünschten axialen
Elastizität eine Rillenbreite RB von 1 bis 4 mm, vorzugsweise von 2 bis 3 mm, und
eine Rillentiefe RT von 2 bis 15 mm, vorzugsweise von 5 bis 12 mm. Der zwischen
zwei benachbarten Rillen 8 angebrachte Steg 9 weist eine Stegbreite SB vom
2- bis 5-fachen Wert, vorzugsweise vom 3- bis 4,5-fachen Wert, der beiden benach
barten Rillenbreiten RB auf.
Weiterhin weist jede Rille 8 zwei Seitenwände 10 auf, die entweder parallel oder
im wesentlichen parallel oder konisch oder konkav und/oder konvex zueinander
verlaufen. Überdies besitzt jede Rille 8 einen Rillengrund 11, der entweder mittels
mindestens einer Krümmung oder mittels mindestens einer Fase in die beiden
angrenzenden Seitenwände 10 übergeht. Diese konstruktiven Ausgestaltungen
sind dem Fachmann wohl bekannt und bedürfen keiner näheren Erläuterung.
Auch die Teilung T der Vielzahl an Rillen 8 in der Beschichtung 7 kann vielfältig
sein: In Fig. 2 ist sie über die Breite B der jeweiligen Beschichtung 7 hinweg
konstant. Einerseits kann sie über die Breite B der jeweiligen Beschichtung 7 hin
weg jedoch auch unterschiedlich sein, andererseits kann sie über die Breite B der
jeweiligen Beschichtung 7 hinweg ferner sektioniert sein und die sektionierten
Teilungen T unterschiedliche Werte annehmen, wobei die sektionierten Teilungen
T im Außenbereich der jeweiligen Beschichtung 7 des Wickelkerns 2 kleiner Werte
annehmen können als im Innenbereich. Die möglichen Ausgestaltungen der
Teilungen T ermöglichen eine optimale Anpassung der axialen Nachgiebigkeit der
Beschichtung 7 an den jeweiligen Bedarfsfall.
Die Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt eines Wickelkerns 2 mit erfindungsgemäßer, im
Wickelkernkörper 4 angebrachter Beschichtung 7 gemäß einer zweiten Ausfüh
rungsform.
Die schematisch dargestellte Beschichtung 7 besteht aus einer Vielzahl an abge
stuften Ringen 12, die an den Zylinderflächen 13 einen Bezug 14 aus einem
Gummi oder aus einem gummielastischen Kunststoff aufweisen und die in Achs
richtung AR, dargestellt durch einen Doppelpfeil, des Wickelkerns 2 fixiert sind.
Die Form der abgestuften Ringe 12 ist nicht auf die der dargestellten Form be
schränkt; sie können vielmehr jede beliebige, dem jeweiligen Einsatzfall ange
passte Form aufweisen.
Die Ringe 12 weisen eine Bezugsdicke BD von 2 bis 10 mm, vorzugsweise von 5
bis 8 mm, auf. Die axiale Fixierung der Ringe 12 erfolgt mittels mindestens eines
bekannten und zum Stand der Technik zählenden Spannrings 15. Alternativ kann
die axiale Fixierung auch mittels einer Vielzahl an Nieten, mindestens einer Kle
bung oder mindestens einer Schweißung erfolgen, wobei sich die Fixierungsart
nicht auf die genannten Arten beschränkt.
Die Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt eines Wickelkerns 2 mit erfindungsgemäßer, im
Wickelkernkörper 4 angebrachter Beschichtung 7 gemäß einer zweiten Aus
führungsform.
Die schematisch dargestellte Beschichtung 7 besteht aus einer Vielzahl an Ringen
12, wobei mindestens jeder zweite Ring 12' an seiner Zylinderfläche 13 einen Be
zug 14 aus einem Gummi oder aus einem gummielastischen Kunststoff aufweist
und wobei alle Ringe 12 und 12' in Achsrichtung AR, dargestellt durch einen Dop
pelpfeil, des Wickelkerns 2 mittels eines schematisierten Spannrings 15 fixiert
sind. Die Ringe 12 und 12' weisen in der Fig. 4 unterschiedliche Außendurch
messer auf; sie können jedoch auch gleiche Außendurchmesser besitzen, wobei
die Ringe 12' jedoch an ihren Zylinderflächen 13 einen Bezug 14 aufweisen.
Auch die Fig. 5 zeigt einen Teilschnitt eines Wickelkerns 2 mit erfindungsge
mäßer, im Wickelkernkörper 4 angebrachter Beschichtung 7 gemäß einer wei
teren Ausführungsform.
Die Beschichtung 7 besteht aus einer Vielzahl an nebeneinander angebrachten
Schläuchen 16 mit vorzugsweise rechtwinkliger Kontur, die mit einer inkompres
siblen Flüssigkeit 17, vorzugsweise Öl oder Wasser, gefüllt sind. Die Schläuche
16 sind in ihren gegenseitigen Berührungsflächen 18 mittels eingebrachter Stabili
satoren 19, beispielsweise Blech- und/oder Kunststoffringe, verstärkt. Die Be
rührungsflächen 18 können auch lediglich Ausrichtungsflächen sein, wobei
zwischen den Schläuchen 16 je ein Spalt beziehungsweise eine Rille 8 besteht.
Ferner sind Schläuche 16 an ihren die Materialbahn berührenden Flächen 20
verstärkt, vorzugsweise mittels eingebrachter Bänder 21.
Die Fig. 6a und 6b zeigen in zwei zueinander korrespondierenden Schnitten
einen Wickelkern 2 mit erfindungsgemäßer, im Wickelkernkörper 4 angebrachter
Beschichtung 7.
Die Beschichtung 7 besteht aus einer Vielzahl an jeweils zwei koaxial ange
brachten Ringen 12 und 12', die mittels mindestens eines Stegs 22 miteinander
verbunden sind (Doppel-T-Profil). Das dabei entstehende Querschnittsprofil muss
nicht von symmetrischer Kontur sein; es kann vielmehr an seine Beanspruchung
angepasst sein.
Der Steg 22 der Ringe 12 und 12' ist, wie in Fig. 6b ersichtlich, mit einer Vielzahl
an Perforationen 23 (Durchbrüchen), vorzugsweise in kreisrunder Kontur, ver
sehen. Jedoch sind auch weitere, hinsichtlich der Festigkeitslehre optimale Perfo
rationen realisierbar.
In Fig. 6a ist weiterhin erkennbar, dass die äußeren Ringe 12 kleinere Ring
breiten b als die inneren Ringe 12' aufweisen, wodurch Rillen 8 entstehen, die
wiederum die axiale Verschiebbarkeit fördern.
Weiterhin zeigen die Fig. 7a und 7b je einen Teilschnitt eines Wickelkerns 2
mit erfindungsgemäßer, im Wickelkernkörper 4 angebrachter Beschichtung 7.
Die Beschichtung 7 besteht aus einer Vielzahl an jeweils zwei koaxial ange
brachten Ringen 12 und 12', in deren Abstandsbereich 24 mindestens ein nach
giebiges Teil 25 eingebracht ist. In Fig. 7a sind mehrere nachgiebige Teile 25,
die eine im wesentlichen pyramidenstumpfartige Form aufweisen, im Abstandsbe
reich 24 eingebracht; die nachgiebigen Teile 25 können jedoch auch andere, den
Beanspruchungsarten ausreichend dienende Formen aufweisen.
Auch in Fig. 7a ist weiterhin erkennbar, dass die äußeren Ringe 12 kleinere
Ringbreiten b als die inneren Ringe 12' aufweisen, wodurch Rillen 8 entstehen, die
wiederum die axiale Verschiebbarkeit fördern.
Die Fig. 8 zeigt einen Teilschnitt eines Wickelkerns 2 mit erfindungsgemäßer, im
Wickelkernkörper 4 angebrachter Beschichtung 7, in Fig. 1 durch einen Kreis
dargestellt. Hinsichtlich der weiteren Eigenschaften der Beschichtung 7 wird prin
zipiell auf die Fig. 2 verwiesen.
Die Vielzahl an Rillen 8 der Beschichtung 7 ist unter einem Winkel α zu dem an
grenzenden, nur schematisch angedeuteten Lagerzapfen 5 geneigt. Der Winkel α
nimmt einen Wert zwischen 0,01° und 10°, vorzugsweise zwischen 2° und 5°, an,
um dadurch die elastische Nachgiebigkeit der Beschichtung 7 in Achsrichtung AR
(Pfeil) des Wickelkerns 2 positiv zu unterstützen. Die einzelnen Rillen können je
doch auch verschiedene Winkel ∝, die im genannten Bereich liegen, annehmen.
Auch die Fig. 9a und 9b zeigen in zwei zueinander korrespondierenden
Schnitten einen Wickelkern 2 mit erfindungsgemäßer, im Wickelkernkörper 4 an
gebrachter Beschichtung 7.
Die Beschichtung 7 besteht aus einer Vielzahl an Ringen 12, die je eine Aus
sparung 26 aufweisen, in die eine Passfeder 27, welche in einer in dem Wickel
kernkörper 4 angebrachten Passfedernut 28 gelagert ist, eingelegt ist. Die Einheit
an Ringen 12 ist in Fig. 9a beidseitig von je einem Rückstellelement 29, vor
zugsweise einer Feder, beaufschlagt. Die Fig. 9b zeigt die Fig. 9a gemäß der
Schnittlinie A-A.
Die beiden Fig. 10 und 11 zeigen weitere Teilschnitte eines Wickelkerns 2 mit
erfindungsgemäßer, im Wickelkernkörper 4 angebrachter Beschichtung 7 gemäß
je einer weiteren Ausführungsform.
Die Beschichtung 7 der Fig. 11 besteht aus einer Vielzahl an äußeren Laufringen
32, die mittels je eines O-Rings 30, vorzugsweise aus einem der bereits ge
nannten Werkstoffe (Gummi oder gummielastischer Kunststoff) bestehend, auf je
einem auf dem Wickelkernkörper 4 angebrachten Lagerring 31 gelagert sind.
In Fig. 10 ist jeder Laufring 32 mittels zweier O-Ringe 30 auf den auf dem
Wickelkernkörper 4 angebrachten Lagerringen 31 gelagert.
Allgemein sind die O-Ringe 30 mittels Lagerschalen 33 in den Lagerringen 31 und
in den Laufringen 32 gelagert, wobei die Lagerschalen 33 eine symmetrische oder
asymmetrische Kontur aufweisen. Die Lagerschalen 33 besitzen gleiche oder
größere Radien als die einliegenden O-Ringe 30, wodurch wiederum die axiale
Verschiebbarkeit gefördert wird.
Weiterhin können in besonderer Ausführung die Lagerringe 31 und die Laufringe
32 verschiedene Ringbreiten b aufweisen, wodurch Rillen 8 entstehen, die wie
derum die axiale Verschiebbarkeit fördern.
In den Fig. 6a bis 11 erfolgt die Fixierung der Vielzahl an Ringen 12 und 12'
oder an Schläuchen 16 mittels mindestens eines Spannrings 15. Sie kann jedoch
auch mittels einer Vielzahl an Nieten, mindestens einer Klebung oder mindestens
einer Schweißung erfolgen.
Alle Beschichtungen 7 der Fig. 2 bis 11 weisen eine Beschichtungsbreite B
auf, die einen Wert von bis zu einem Drittel der Materialbahnbreite, vorzugsweise
von bis zu einem Viertel der Materialbahnbreite, annimmt.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Verfahren und
ein Wickelkern der eingangs genannten Art geschaffen werden, die Wickelfehler,
insbesondere Glanzstellen, weitestgehend vermeiden, ohne dabei das Wickel
verfahren hinsichtlich Effektivität negativ zu beeinflussen und die Anschaffungs-
und Betriebskosten des Wickelkerns nicht merklich zu erhöhen.
1
Wickelrolle
2
Wickelkern
3
Materialbahn
3
a Materialbahnlage
4
Wickelkernkörper
5
Lagerzapfen
6
Randbereich
7
Beschichtung
8
Rille
9
Steg
10
Seitenwand
11
Rillengrund
12
,
12
' Ring
13
Zylinderfläche
14
Bezug
15
Spannring
16
Schlauch
17
Flüssigkeit
18
Berührungsfläche
19
Stabilisator
20
Fläche
21
Band
22
Steg
23
Perforation
24
Abstandsbereich
25
Teil
26
Aussparung
27
Passfeder
28
Passfedernut
29
Rückstellelement
30
O-Ring
31
Lagerring
32
Laufring
33
Lagerschale
A Außenumfangsfläche
AR Achsrichtung
B Beschichtungsbreite
b Ringbreite
BD
A Außenumfangsfläche
AR Achsrichtung
B Beschichtungsbreite
b Ringbreite
BD
Bezugsdicke
D Beschichtungsdicke
RB
D Beschichtungsdicke
RB
Rillenbreite
RT
RT
Rillentiefe
SB
SB
Stegbreite
T Teilung
T Teilung
Claims (39)
1. Verfahren zur Vermeidung von Wickelfehlern, insbesondere von Glanz
stellen, in einer Materialbahn (3), insbesondere einer Papier- oder Karton
bahn, die in einer Wickelmaschine auf einen Wickelkern ("Tambour") (2) zu
einer aus einer Vielzahl an Materialbahnlagen (3a) bestehenden Wickelrolle
(1) aufgewickelt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest die Materialbahnlage (3a), die anfänglich auf den Wickelkern
("Leertambour") (2) aufgewickelt wird, von dem Wickelkern (2) auf dessen
Außenumfangsfläche (A) größtmöglich gezielt entkoppelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialbahnlage (3a) im wesentlichen in Achsrichtung (AR) des Wickel
kerns (2) entkoppelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialbahnlage (3a) in den beidseitigen Randbereichen (6) des Wickel
kerns (2) entkoppelt wird.
4. Verfähren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialbahnlage (3a) in einer jeweiligen Breite von bis zu einem Drittel
der Materialbahnbreite, vorzugsweise von bis zu einem Viertel der Material
bahnbreite, entkoppelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialbahnlage (3a) mittels mindestens einer auf dem Wickelkern (2)
aufgebrachten Beschichtung (7), die eine hohe elastische Nachgiebigkeit in
Achsrichtung (AR) des Wickelkerns (2) aufweist, entkoppelt wird.
6. Wickelkern ("Tambour") (2) für eine zum kontinuierlichen Aufwickeln einer
Materialbahn (3), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, dienende
Wickelmaschine, mit einem vorzugsweise hohlzylindrischen Wickelkern
körper (4),
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wickelkernkörper (4) in den beidseitigen Randbereichen (6) seiner
Außenumfangsfläche (A) je mindestens eine Beschichtung (7) aufweist, die
mit mindestens einer Rille (8), vorzugsweise mit mehreren Rillen (8), ver
sehen ist.
7. Wickelkern (2) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Beschichtung (7) eine Beschichtungsdicke (D) aufweist, die
einen Wert von bis zu 100 mm, vorzugsweise von bis zu 50 mm, annimmt.
8. Wickelkern (2) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Beschichtung (7) aus einem Gummi oder aus einem gummi
elastischen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyurethan, besteht.
9. Wickelkern (2) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Beschichtung (7) aus einer Vielzahl an nebeneinander ange
ordneten Ringen (12) mit abgestuften Außendurchmessern besteht, die an
den Zylinderflächen (13) einen Bezug (14) aus einem Gummi oder aus
einem gummielastischen Kunststoff aufweisen und die in Achsrichtung (AR)
des Wickelkerns (2) axial fixiert sind.
10. Wickelkern (2) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Beschichtung (7) aus einer Vielzahl an nebeneinander ange
ordneten Ringen (12, 12') besteht, wobei mindestens jeder zweite Ring (12')
an seiner Zylinderfläche (13) einen Bezug (14) aus einem Gummi oder aus
einen gummielastischen Kunststoff aufweist und wobei alle Ringe (12, 12')
in Achsrichtung (AR) des Wickelkerns (2) fixiert sind.
11. Wickelkern (2) nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Bezug (14) eine Bezugsdicke (BD) von 2 bis 10 mm, vorzugsweise von 5
bis 8 mm, aufweist.
12. Wickelkern (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rille (8) der jeweiligen Beschichtung (7) unter einem Winkel (α) zu dem
angrenzenden Lagerzapfen (5) geneigt ist.
13. Wickelkern (2) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Winkel (α) einen Wert zwischen 0,01° und 10°, vorzugsweise zwischen
2° und 5°, annimmt.
14. Wickelkern (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Beschichtung (7) über einen wesentlichen Teil ihrer Beschich
tungsdicke (D) eine hohe Nachgiebigkeit aufweist, entsprechend einer
Gummihärte von 20 bis 200 P, vorzugsweise von 50 bis 150 P
15. Wickelkern (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rille (8) eine Rillenbreite (RB) von 1 bis 4 mm, vorzugsweise von 2 bis
3 mm, aufweisen.
16. Wickelkern (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rille (8) eine Rillentiefe (RT) von 2 bis 15 mm, vorzugsweise von 5 bis
12 mm, aufweisen.
17. Wickelkern (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen zwei benachbarten Rillen (8) ein Steg (9) angebracht ist, der eine
Stegbreite (SB) vom 2- bis 5-fachen Wert, vorzugsweise vom 3- bis
4,5-fachen Wert, der beiden benachbarten Rillenbreiten (RB) aufweist.
18. Wickelkern (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rille (8) zwei Seitenwände (10) aufweist, die entweder parallel oder im
wesentlichen parallel oder konisch oder konkav und/oder konvex zueinander
verlaufen.
19. Wickelkern (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rille (8) einen Rillengrund (11) aufweist, der mittels mindestens einer
Krümmung in die beiden angrenzenden Seitenwände (10) übergeht.
20. Wickelkern (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rille (8) einen Rillengrund (11) aufweist, der mittels mindestens einer
Fase in die beiden angrenzenden Seitenwände (10) übergeht.
21. Wickelkern ("Tambour") (2) für eine zum kontinuierlichen Aufwickeln einer
Materialbahn (3), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, dienende
Wickelmaschine, mit einem vorzugsweise hohlzylindrischen Wickelkernkör
per (4),
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wickelkernkörper (4) in den beidseitigen Randbereichen (6) seiner
Außenumfangsfläche (A) je mindestens eine Beschichtung (7) aufweist, die
aus einer Vielzahl an nebeneinander angeordneten Ringen (12, 12'; 31, 32)
oder Schläuchen (16) besteht, die in Achsrichtung (AR) des Wickelkerns (2)
axial fixiert sind.
22. Wickelkern (2) nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Beschichtung (7) aus einer Vielzahl an jeweils mindestens zwei
koaxial angeordneten Ringen (12, 12') besteht, in deren Abstandsbereich
(24) mit mindestens ein nachgiebiges Teil (25) eingebracht ist.
23. Wickelkern (2) nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere nachgiebige Teile (25), die eine im wesentlichen pyramidenstumpf
artige Form aufweisen, im Abstandsbereich (24) eingebracht sind.
24. Wickelkern (2) nach Anspruch 22 oder 23,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Beschichtung (7) aus einer Vielzahl an jeweils mindestens zwei
koaxial angeordneten Ringen (12, 12') besteht, die mittels mindestens eines
Stegs (22) miteinander verbunden sind (Doppel-T-Profil).
25. Wickelkern (2) nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Steg (22) der Ringe (12, 12') mit einer Vielzahl an Perforationen (23),
vorzugsweise in kreisrunder Kontur, versehen ist.
26. Wickelkern (2) nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Beschichtung (7) aus einer Vielzahl an nebeneinander ange
ordneten Schläuchen (16) mit vorzugsweise rechtwinkliger Kontur besteht,
die mit einer inkompressiblen Flüssigkeit (17), vorzugsweise Öl oder Wasser,
gefüllt sind.
27. Wickelkern (2) nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schläuche (16) in ihren gegenseitigen Berührungsflächen (18) mittels
eingebrachter Stabilisatoren (19) verstärkt sind.
28. Wickelkern (2) nach Anspruch 26 oder 27,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schläuche (16) an ihren die Materialbahn (3) berührenden Flächen (20)
verstärkt sind, vorzugsweise mittels eingebrachter Bänder (21).
29. Wickelkern (2) nach Anpruch 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Beschichtung (7) aus einer Vielzahl an nebeneinander ange
ordneten Ringen (12) besteht, die mindestens je eine Aussparung (26) auf
weisen, in die eine Passfeder (27), welche in einer in dem Wickelkernkörper
(4) angebrachten Passfedernut (28) gelagert ist, eingelegt ist.
30. Wickelkern (2) nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Einheit an Ringen (12) mindestens einseitig, vorzugsweise beidseitig,
von einem Rückstellelement (29), vorzugsweise einer Feder, beaufschlagt
ist.
31. Wickelkern (2) nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Beschichtung (7) aus einer Vielzahl an nebeneinander ange
ordneten Ringen (31, 32), insbesondere an Laufringen (32), besteht, die
mittels je mindestens eines O-Rings (30) auf mindestens je einem auf dem
Wickelkernkörper (4) angebrachten Lagerring (31) gelagert ist.
32. Wickelkern (2) nach Anspruch 31,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Laufringe (32) mittels zweier O-Ringe (30) auf den auf dem Wickelkern
körper (4) angebrachten Lagerringen (31) gelagert sind.
33. Wickelkern (2) nach Anspruch 31 oder 32,
dadurch gekennzeichnet, dass
die O-Ringe (30) mittels Lagerschalen (33) in den Ringen (31, 32) gelagert
sind, wobei die Lagerschalen (33) eine symmetrische oder asymmetrische
Kontur aufweisen.
34. Wickelkern (2) nach einem der Ansprüche 21 bis 33,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fixierung der Vielzahl an Ringen (12, 12', 31, 32) oder der Vielzahl an
Schläuchen (16) mittels mindestens eines Spannrings (15), einer Vielzahl an
Nieten, einer Klebung oder einer Schweißung erfolgt.
35. Wickelkern (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 34,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweilige Beschichtung (7) eine Beschichtungsbreite (B) aufweist, die
einen Wert von bis zu einem Drittel der Materialbahnbreite, vorzugsweise
von bis zu einem Viertel der Materialbahnbreite, annimmt.
36. Wickelkern (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 35,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Rille (8) oder die Vielzahl an Ringen (12, 12', 31, 32)
oder die Vielzahl an Schläuchen (16) in einer Teilung (T) angeordnet ist,
wobei die Teilung (T) über die Breite (B) der jeweiligen Beschichtung (7)
hinweg konstant ist.
37. Wickelkern (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 35,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Rille (8) oder die Vielzahl an Ringen (12, 12', 31, 32)
oder die Vielzahl an Schläuchen (16) in einer Teilung (T) angeordnet ist, wo
bei die Teilung (T) über die Breite (B) der jeweiligen Beschichtung (7) hinweg
unterschiedlich ist.
38. Wickelkern (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 35,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mindestens eine Rille (8) oder die Vielzahl an Ringen (12, 12', 31, 32)
oder die Vielzahl an Schläuchen (16) in einer Teilung (T) angeordnet ist, wo
bei die Teilung (T) über die Breite (B) der jeweiligen Beschichtung (7) hinweg
sektioniert ist und die sektionierten Teilungen (T) unterschiedliche Werte an
nehmen.
39. Wickelkern (2) nach Anspruch 38,
dadurch gekennzeichnet, dass
die sektionierten Teilungen (T) im Außenbereich der jeweiligen Beschichtung
(7) des Wickelkernkörpers (4) kleinere Werte annehmen als im Innenbereich.
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