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Die
Erfindung betrifft eine Rollenwickelvorrichtung zum Aufwickeln einer
Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf zumindest
eine Wickelhülse
zu wenigstens einer Wickelrolle, die in einem von einer ersten und
einer zweiten achsparallelen Tragwalze gebildeten Wickelbett gelagert
ist, wobei die Materialbahn über
eine Teilumfangsfläche
der ersten Tragwalze läuft,
deren Walzenmantel mit gegen seine Umfangsfläche hin offenen Ausnehmungen
versehen ist, und wobei eine zumindest zeitweise aktivierbare Trenneinrichtung
zur bahnbreiten Trennung der Materialbahn im Bereich der Teilumfangsfläche bei
Herstellung eines neuen Materialbahnanfangs vorgesehen ist.
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Eine
Materialbahn, beispielsweise in Form einer Papier- oder Kartonbahn,
wird in relativ großer Breite
von derzeit bis zu 12 m und quasi endlos hergestellt. Um für einen
späteren
Verbraucher, beispielsweise eine Druckerei, verwendbar zu sein, muss
die Materialbahn in schmalere Bahnen, so genannte Materialteilbahnen,
unterteilt werden. Diese schmaleren Materialbahnen müssen dann
zu Wickelrollen aufgewickelt werden. Hierzu wird eine Rollenwickelvorrichtung
verwendet.
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Die
Erfindung ist auch bei anderen Materialbahnen, die ebenfalls zu
Wickelrollen aufgewickelt und auf ähnliche Weise gehandhabt werden
müssen, wie
beispielsweise Bahnen aus Karton, Kunststoff- oder Metallfolie,
entsprechend anwendbar.
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Nach
dem Fertigwickeln eines Rollensatzes in der Aufrollung einer Rollenwickelvorrichtung
wird die über
eine Teilumfangsfläche
der Tragwalze laufende Materialbahn mittels eines traversierenden Trennmessers
auf der Umfangsfläche
der Trag- bzw. Stützwalze
maschinenbreit getrennt. Die Tragwalze ist gewöhnlich mit gegen ihre Umfangsfläche hin
offenen Ausnehmungen, so genannten Luftabführnuten, versehen. Diese Ausnehmungen
verhindern, insbesondere bei hohen Grammaturen, ein sicheres Trennen
der Materialbahn. Beispielsweise bleiben an genuteten Stellen gerne
Stege stehen.
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Um
dieses Problem zu vermeiden, wird heutzutage eine maschinenbreite
Schneidunterlage zwischen der Umfangsfläche der Tragwalze und der zu trennenden
Materialbahn eingebracht. Der Trennvorgang erfolgt dann auf der
Schneidunterlage, die abschließend
wieder gezielt erfasst werden muss.
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Weiterhin
wird die Materialbahn während
ihrer Trennung mittels Unterdruck auf der Umfangsfläche der
Tragwalze gehalten, um dadurch den Materialbahnanfang dem Wickelhülsensatz
für den
nächsten
aufzuwickelnden Rollensatz sicher zuzuführen. Der Unterdruck für die über ihren
gesamten Walzenmantel hinweg gelochte Tragwalze wird mit einem Unterdruckventilator
erzeugt. Da die Materialbahn aber nur einen Teil der gelochten Walze
abdeckt, reduziert sich der erzielbare Unterdruck derart, dass Grammaturen ≥ 150 g/m2 nicht mehr sicher gehalten werden. Zudem
wird ein Übermaß an Falschluft
bei Verursachung erhöhter
Betriebskosten in das Unterdrucksystem eingezogen.
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Hinsichtlich
der verbesserten Sicherung des Materialbahnanfangs wird auch der
Einsatz einer in der Tragwalze integrierten Saugzone vorgesehen. Der
die Saugzone ausbildende und im Innenbereich der Tragwalze angeordnete
Saugkasten benötigt
jedoch ein aufwendiges Versorgungs- und Steuerungs-/Regelungssystem. Überdies
müssen
bei dessen Verwendung verschiedene Wuchtmaßnahmen erfolgen, damit die
Rollenwickelmaschinen auch bei höheren
Maschinengeschwindigkeiten noch effizient und sicher betrieben werden
können.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Rollenwickelvorrichtung der
eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der ein prozessmäßig verbessertes, insbesondere
zeitlich verkürztes
Trennen einer Materialbahn, insbesondere auch einer Materialbahn
mit einer hohen Grammatur erfolgen kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Rollenwickelvorrichtung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass eine durchgehende bahnbreite Trennfläche im Wirkbereich der zumindest
zeitweise aktivierbaren Trenneinrichtung vorgesehen ist.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
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Durch
das Vorsehen der durchgehenden bahnbreiten Trennfläche wird
selbst eine Materialbahn mit einer hohen Grammatur mit einem Schnitt vollständig getrennt.
Die Erzeugung von Stegen an bislang vorhandenen Luftabführnuten
kann nicht mehr erfolgen. Die derart ausgebildete Trennfläche erlaubt
auch eine wesentlich schnellere Trennung der Materialbahn mit merklich
verbesserter Schonung der Trenneinrichtung aufgrund gleichmäßig wirkender
Kräfte
und Momente. Der Trennprozess der Materialbahn wird hinsichtlich
seines Prozesses merklich verbessert.
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In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
weist die Trennfläche – in Umfangsrichtung
der ersten Tragwalze gesehen – eine
Länge im
Bereich von 10 bis 25 mm, vorzugsweise von 15 bis 20 mm, auf. Diese
Länge erlaubt
selbst bei nicht exakter Positionierung der ersten Tragwalze, sei
sie nun im Vorlauf oder im Nachlauf, noch eine ideale Trennung der Materialbahn
aufgrund der vorliegenden Fläche.
Zudem wird infolge dieser Länge
auch die zu trennende Materialbahn ausreichend flächig und
somit auch sicher gestützt.
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Die
erste Tragwalze kann als eine Stahlwalze ausgebildet sein. Zudem
kann sie auch einen Elastomerbezug aufweisen. In beiden Fällen kann sie
auch mit gegen ihre Umfangsfläche
hin offenen Ausnehmungen versehen sein.
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Damit
fortwährend
gute bis sehr gute Wickelergebnisse unter anderem auch infolge der
Ableitung von Umgebungsluft von der Tragwalzenumfangsfläche erreicht
werden können,
sind die gegen seine Umfangsfläche
hin offenen Ausnehmungen des Walzenmantels in bevorzugter Weise
als Blindbohrungen oder als Rillen ausgeführt. Dabei können diese
Ausnehmungen als im Wesentlichen in Umfangsrichtung der ersten Tragwalze
oder in Umfangsrichtung der ersten Tragwalze geneigt verlaufend ausgeführt sein.
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Weiterhin
sind die Ausnehmungen im Bereich der durchgehenden bahnbreiten Trennfläche bevorzugt
zumindest auflaufseitig auslaufend ausgeführt. In weitergehender Ausführung können sie
auch ablaufseitig auslaufend ausgeführt sein. Diese Maßnahmen
stellen sicher, dass keine Luftstöße oder gar Luftturbulenzen
während
des Normalbetriebs der Rollenwickelmaschine aufgrund sich plötzlich ändernder
Konturen mit Luftführung
erzeugt werden. Insgesamt kann die Materialbahn besser und ruhiger über die
Teilumfangsfläche
der ersten Tragwalze geführt
werden.
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Die
Ausnehmungen im auflaufseitigen Bereich der durchgehenden bahnbreiten
Trennfläche können überdies
wenigstens bereichsweise mit eine Saugzone bildenden Saugmitteln
beaufschlagt sein. Dies erlaubt einerseits eine schnelle Systemevakuierung
aufgrund eines geringen Volumens bei einem ausreichend hohen Volumenstrom,
andererseits einen ausreichend hohen Druck zur sicheren Zuführung des
Materialbahnanfangs zu dem Wickelhülsensatz für den nächsten aufzuwickelnden Rollensatz.
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Die
Saugmittel umfassen bevorzugt wenigstens eine durchgehende und achsparallele
Saugbohrung im Walzenmantel, die mit vorzugsweise radial angeordneten
Saugkanälen
verbunden sind, die wiederum die Umfangsfläche der ersten Tragwalze vorzugsweise
im Bereich der Ausnehmungen durchdringen. Somit müssen im
Innern der ersten Tragwalze keine Bauteile angeordnet werden. Die
Möglichkeit eines
Einbaus eines in der ersten Tragwalze integrierten Motors ist also
grundsätzlich
gegeben.
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Ferner
umfassen die Saugmittel weiterhin wenigstens eine vorzugsweise steuer- /regelbare Saugquelle,
vorzugsweise eine steuer-/regelbare Unterdruckquelle. Diese kann
außenseitig,
das heißt stirnseitig
und stationär
der ersten Tragwalze angeordnet sein und bei Bedarf mit den weiteren
Saugmitteln verbindbar sein.
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Damit
keine Systemunwuchten aufgrund unterschiedlicher Wandeigenschaften
entstehen, ist der Walzenmantel innenseitig der wenigstens einen durchgehenden
und achsparallelen Saugbohrung in idealer Weise mit mindestens einem
Wuchtgewicht versehen. Somit kann die fehlende Masse aufgrund der
Saugbohrungen leicht und gerne ausgeglichen werden.
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Die
zumindest zeitweise aktivierbare Trenneinrichtung weist in bevorzugter
Ausführungsform wenigstens
ein bahnbreit traversierendes Trennmesser auf. Diese Art der Trennung
ist einerseits selbst bei Materialbahnen mit hohen Grammsturen prozesssicher,
andererseits ist die Verwendung eines Trennmessers als Trennelement
kostengünstig.
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In
weitergehender Ausführung
kann zusätzlich
wenigstens eine Einrichtung zum Aufbringen mindestens eines Klebestreifens
auf den neuen Materialbahnanfang vorgesehen sein. Dieses zweite Überführmedium
verbessert nach einer gelungenen Trennung der Materialbahn weiterhin
die Prozesssicherheit für
das Überführen des
neuen Materialbahnanfangs zu dem Wickelhülsensatz für den nächsten aufzuwickelnden Rollensatz.
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Im
Hinblick auf eine mögliche
Prozessoptimierung kann die Einrichtung zum Aufbringen mindestens
eines Klebestreifens auf den neuen Materialbahnanfang mit einer
Einrichtung zum Herausstoßen der
bewickelten Wickelrolle aus dem Walzenbett zu einer Einheit verbunden
sein. Die erbringt den Vorteil möglichst
wenig bewegter Bauteile mit entsprechenden Bewegungseinheiten.
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Und
weiterhin kann als drittes Überführmedium
wenigstens eine mindestens bereichsweise, vorzugsweise bahnbreit
wirkende Glaseinrichtung zum Anblasen des neuen Materialbahnanfangs
an die zu bewickelnde Wickelhülse
vorgesehen sein, wodurch die Prozesssicherheit für das Überführen des neuen Materialbahnanfangs
zu dem Wickelhülsensatz
für den
nächsten
aufzuwickelnden Rollensatz weitergehend verbessert wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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Es
zeigen
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1 eine
schematische Darstellung einer Rollenwickelvorrichtung gemäß dem Stand
der Technik; und
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2 bis 5 verschiedene
schematische Detaildarstellungen einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
einer Rollenwickelvorrichtung.
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Die 1 zeigt
in schematischer Darstellung eine Rollenwickelvorrichtung 1 zum
Aufwickeln einer Materialbahn 2, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Doppeltragwalzen-Wickelmaschine ausgeführt ist. Die Materialbahn 2 kann
gegebenenfalls auch eine Materialteilbahn sein. Die Rollenwickelvorrichtung 1 weist
dementsprechend eine erste achsparallele Tragwalze 3 und
eine zweite achsparallele Tragwalze 4 auf, die zwischen
sich ein Wickelbett 5 bilden, in dem eine angedeutete Wickelrolle 6 angeordnet
ist. Die angedeutete Wickelrolle 6 ist hier mit unterschiedlich
großen
Durchmessern dargestellt, um den Fortschritt, also die Durchmesserzunahme,
beim Wickeln sichtbar zu machen.
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Nicht
dargestellt ist eine Vorratsstation, von der die Materialbahn 2 abgezogen
wird. Dieses Element ist bei einer Rollenwickelvorrichtung an sich
bekannt.
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Abweichend
von der Ausgestaltung der 1 kann die
nachfolgend erläuterte
Idee auch bei einer so genannten Stütz- oder Kontaktwalzen-Wickelmaschine
verwendet werden, bei der die Wickelrolle 6 jeweils nur
an einer Walze anliegt, im übrigen aber
zentrisch gehalten wird.
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Bei
der in der 1 dargestellten Rollenwickelvorrichtung
können
in Axialrichtung der beiden Tragwalzen 3, 4 gesehen
mehrere Wickelrollen 6 axial hintereinander im Wickelbett 5 angeordnet
sein. Bei einem Stütz-
oder Kontaktwalzenwickler werden zweckmäßigerweise die einzelnen Wickelrollen 6 dann
auf beiden Seiten der entsprechenden Walze verteilt.
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Üblicherweise
ist eine derartige Rollenwickelvorrichtung 1 auch noch
mit einer Längsschneideinrichtung
versehen, die die zulaufende Materialbahn 2 in mehrere
parallel zueinander laufende Teilbahnen unterteilt. Die Teilbahnen
können
eine Breite im Bereich von etwa 0,3 bis 4,8 m aufweisen.
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Nähere Einzelheiten
einer Rollenwickelvorrichtung, wie beispielsweise eine Stützwalze,
die auch als Reiter- oder Belastungswalze bezeichnet wird, oder
Antriebsmotoren für
die Tragwalzen 3, 4 sind hier nicht dargestellt.
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Die
Materialbahn 2 läuft über eine
Teilumfangsfläche 7 der
ersten Tragwalze 3, deren Walzenmantel 8 einen
Elastomerbezug 9 aufweist und mit gegen seine Umfangsfläche 10 hin
offenen Ausnehmungen 11 versehen ist. Die Ausnehmungen 11 sind als
im Wesentlichen in Umfangsrichtung R (Pfeil) der Tragwalze 3 verlaufende
Luftabführnuten 12 ausgeführt.
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Die
Rollenschneidmaschine 1 weist weiterhin eine in der Tragwalze 3 integrierte
Saugzone 13 auf, die von einem im Innenbereich 14 der
Tragwalze 3 angeordneten Saugkasten 15 zeitweise
erzeugt wird.
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Nach
dem Fertigwickeln eines Rollensatzes in der Aufrollung einer Rollenwickelvorrichtung 1, dargestellt
durch die Wickelrolle 6, wird eine maschinenbreite Schneidunterlage 16 zwischen
der Umfangsfläche 10 der
Tragwalze 3 und der zu trennenden Materialbahn 2 eingebracht
(Position I). Erreicht die eingebrachte Schneidunterlage 16 eine
bestimmte Umfangsposition (Position II), so wird die über die Teilumfangsfläche 7 der
Tragwalze 3 laufende Materialbahn 2 mittels eines
zumindest zeitweise aktivierbaren, das heißt traversierenden Trennmessers 17 auf
der Teilumfangsfläche 7 der
Tragwalze 3 bei Herstellung eines neuen Materialbahnanfangs 18 maschinenbreit
getrennt. Der neue Materialbahnanfang 18 kann in bekannter
Weise dem Wickelhülsensatz für den nächsten aufzuwickelnden
Rollensatz, dargestellt durch die neue Wickelhülse 19, zugeführt werden.
Die eingebrachte Schneidunterlage 16 muss abschließend in
einer lediglich angedeuteten Ablage 37 wieder gezielt erfasst
werden.
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Die 2 bis 5 zeigen
verschiedene schematische Detaildarstellungen einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
einer Rollenwickelvorrichtung 1.
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Die
Ausgestaltung dieser erfindungsgemäßen Rollenwickelvorrichtung 1 entspricht
in wesentlichen Teilen der Ausgestaltung der in der 1 gezeigten
und beschriebenen Rollenwickelvorrichtung 1, so dass auf
diese verwiesen wird.
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Der
Unterschied zu der Ausführung
der 1, welche den Stand der Technik darstellt, besteht
gemäß der schematischen
Teildraufsicht der 2 darin, dass an der ersten
und zur nicht dargestellten Wickelrolle achsparallel angeordneten
Tragwalze 3 eine durchgehende bahnbreite Trennfläche 20 im
Wirkbereich W der zumindest zeitweise aktivierbaren Trenneinrichtung 21 (vgl. 3)
vorgesehen ist. Die Trenneinrichtung 21 umfasst wenigstens ein
bahnbreit traversierendes Trennmesser 22, welches lediglich
symbolisch angedeutet ist (vgl. erneut 3).
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Die
Trennfläche 20 weist – in Umfangsrichtung
R (Pfeil) der ersten Tragwalze 3 gesehen – eine Länge L im
Bereich von 10 bis 25 mm, vorzugsweise von 15 bis 20 mm, auf.
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Die
erste Tragwalze 3 weist, wie in der schematischen Schnittdarstellung
der 3 gemäß der Schnittlinie
A-A der 2 dargestellt, einen Stahlkern 24 und
einen den Walzenmantel 8 bildenden Elastomerbezug 9 auf,
der mit gegen seine Umfangsfläche 10 hin
offenen Ausnehmungen 11 versehen ist. Die Ausnehmungen 11 sind
als Rillen 25 ausgeführt
und in Umfangsrichtung R (Pfeil) der ersten Tragwalze 3 geneigt
verlaufend ausgeführt
(vgl. 2). Alternativ können die Ausnehmungen 11 auch
als Blindbohrungen und/oder im Wesentlichen in Umfangsrichtung R
(Pfeil) der ersten Tragwalze 3 verlaufend ausgeführt sein.
Grundsätzlich
kann die erste Tragwalze 3 als eine Stahlwalze mit entsprechenden
Ausnehmungen 11 ausgebildet sein.
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Die
Ausnehmungen 11 in Form von zueinander parallelen Rillen 25 sind
im Bereich der durchgehenden bahnbreiten Trennfläche 20 sowohl auflaufseitig
(Pfeil B) als auch einlaufseitig (Pfeil C) auslaufend ausgeführt.
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Weiterhin
sind die Ausnehmungen 11 in Form von zueinander parallelen
Rillen 25 im auflaufseitigen Bereich (Pfeil B) der durchgehenden
bahnbreiten Trennfläche 20 wenigstens
bereichsweise mit eine Saugzone 27 bildenden Saugmitteln 26 beaufschlagt.
Die Saugmittel 26 umfassen in der dargelegten Ausführungsform
drei durchgehende und achsparallele Saugbohrungen 28 im
Walzenmantel 8, die mit jeweils einem radial angeordneten
Saugkanal 29 verbunden sind (vgl. 4). Die
Saugkanäle 29 wiederum
durchdringen die Umfangsfläche 10 der ersten
Tragwalze 3 im Bereich der Ausnehmungen 11. Die
Saugmittel 26 umfassen weiterhin wenigstens eine vorzugsweise
steuer-/regelbare Saugquelle 30, vorzugsweise eine steuer-/regelbare
Unterdruckquelle 31, die nicht explizit dargestellt ist,
dem Fachmann jedoch bekannt ist.
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Wie
bereits dargelegt, zeigt die 4 eine schematische
Schnittdarstellung der ersten Tragwalze 3 im Bereich der
Saugmittel 26. Die Saugmittel 26 mit ihren drei
durchgehenden und achsparallelen Saugbohrungen 28 im Walzenmantel 8 sind
derart angeordnet, dass sie zu einer optimalen Fassung und Führung des
nicht dargestellten Materialbahnanfangs beitragen. Sie sind also
auflaufseitig (Pfeil B) der zueinander parallelen Rillen 25 des
Walzenmantels 8 angeordnet.
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Die 5 zeigt
wiederum eine schematische Schnittdarstellung der ersten Tragwalze 3 im
Bereich der Saugmittel 26. Der Walzenmantel 8 ist
innenseitig der drei durchgehenden und achsparallelen Saugbohrungen 28 der
Saugzone 27 mit jeweils einem Wuchtgewicht 32 versehen.
Das jeweilige Wuchtgewicht 32 ist hinsichtlich seiner Geometrie
und Massenverteilung derart ausgelegt, dass die fehlende Masse der
dazugehörigen
Saugbohrung 28 ausgeglichen wird. Selbstverständlich kann
auch die Verwendung lediglich eines Wuchtgewichts am Walzenmantel 8 vorgesehen
sein.
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Weiterhin
kann die Rollenwickelvorrichtung
1 wenigstens eine nicht
dargestellte Einrichtung
33 zum Aufbringen mindestens eines
Klebestreifens auf den neuen Materialbahnanfang aufweisen, wobei diese
Einrichtung
33 in günstiger
Weise mit einer Einrichtung
34 zum Herausstoßen der
bewickelten Wickelrolle aus dem Walzenbett zu einer Einheit
35 verbunden
ist. Eine derartige Einheit
35 ist beispielsweise in der
europäischen
Patentanmeldung
EP
1 652 803 A2 dargelegt; ihr diesbezüglicher Inhalt wird hiermit
zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht. Die Einheit
35 samt
ihren Einrichtungen
33,
34 ist in der
4 lediglich
in abstrakter Weise angedeutet.
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Und
letztlich kann die Rollenwickelvorrichtung 1 wenigstens
eine mindestens bereichsweise, vorzugsweise bahnbreit wirkende und
lediglich angedeutete Glaseinrichtung 36 zum Anblasen des
neuen Materialbahnanfangs 18 an die zu bewickelnde Wickelhülse 19 aufweisen.
Die Glaseinrichtung 36 ist dabei unterhalb des Wickelbetts 5 der
Rollenwickelvorrichtung 1, also zwischen den beiden Tragwalzen 3, 4 angeordnet
(vgl. 1).
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Zusammenfassend
ist festzuhalten, dass durch die Erfindung eine Rollenwickelvorrichtung
der eingangs genannten Art geschaffen wird, mit der ein prozessmäßig verbessertes,
insbesondere zeitlich verkürztes
Trennen einer Materialbahn, insbesondere auch einer Materialbahn
mit einer hohen Grammatur erfolgen kann.
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- 1
- Rollenwickelvorrichtung
- 2
- Materialbahn
- 3
- Erste
achsparallele Tragwalze
- 4
- Zweite
achsparallele Tragwalze
- 5
- Wickelbett
- 6
- Wickelrolle
- 7
- Teilumfangsfläche
- 8
- Walzenmantel
- 9
- Elastomerbezug
- 10
- Umfangsfläche
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Luftabführnut
- 13
- Saugzone
- 14
- Innenbereich
- 15
- Saugkasten
- 16
- Schneidunterlage
- 17
- Trennmesser
- 18
- Materialbahnanfang
- 19
- Wickelhülse
- 20
- Trennfläche
- 21
- Trenneinrichtung
- 22
- Trennmesser
- 23
- Oberfläche
- 24
- Stahlkern
- 25
- Rille
- 26
- Saugmittel
- 27
- Saugzone
- 28
- Saugbohrung
- 29
- Saugkanal
- 30
- Saugquelle
- 31
- Unterdruckquelle
- 32
- Wuchtgewicht
- 33
- Einrichtung
- 34
- Einrichtung
- 35
- Einheit
- 36
- Glaseinrichtung
- 37
- Ablage
- A-A
- Schnittlinie
- B
- Pfeil
- C
- Pfeil
- L
- Länge
- I
- Position
(Einbringung)
- II
- Position
(Trennung)
- R
- Umfangsrichtung
(Pfeil)
- W
- Wirkbereich