DE102007028769A1

DE102007028769A1 - Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn

Info

Publication number: DE102007028769A1
Application number: DE200710028769
Authority: DE
Inventors: Werner Leitenberger
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2008-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Aufwickeln einer Materialbahn (2) auf einen Tambour (7), bei der die Materialbahn (2) über eine beidseitig in je einem Tragtrommellager (4) gelagerte Tragtrommel (3) geführt ist und zwischen dem Tambour (7) bzw. dem darauf zu bildenden Wickel (9) und der Tragtrommel (3) zumindest zeitweise ein Wickelspalt (N) ausgebildet ist, wobei der Tambour (7) in einer Primärwickelphase durch Primärarme geführt und über an den Primärarmen vorgesehene Anpresshebel an die Tragtrommel (3) anpressbar ist, während er in einer Sekundärwickelphase durch Sekundäreinheiten (10) geführt und über an den Sekundäreinheiten (10) vorgesehene Anpresseinheiten (12) an die Tragtrommel (3) anpressbar ist, und wobei im Bereich des Tragtrommellagers (4) eine Messeinrichtung (14) zur Messung der auf die Tragtrommel (3) wirkenden Linienkraft (LK) vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an jeder Sekundäreinheit (10) wenigstens eine Reibdämpfungseinheit (16) zur Absorption von während des Aufwickelns der Materialbahn (2) erzeugten Stoßimpulsen vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Faserstoffbahn, auf einen Tambour, bei der die Materialbahn über eine beidseitig in je einem Tragtrommellager gelagerte Tragtrommel geführt ist und zwischen dem Tambour bzw. dem darauf zu bildenden Wickel und der Tragtrommel zumindest zeitweise ein Wickelspalt ausgebildet ist, wobei der Tambour in einer Primärwickelphase durch Primärarme geführt und über an den Primärarmen vorgesehene Anpresshebel an die Tragtrommel anpressbar ist, während er in einer Sekundärwickelphase durch Sekundäreinheiten geführt und über an den Sekundäreinheiten vorgesehene Anpresseinheiten an die Tragtrommel anpressbar ist und wobei im Bereich des Tragtrommellagers eine Messeinrichtung zur Messung der auf die Tragtrommel wirkenden Linienkraft vorgesehen ist. Bei der Faserstoffbahn kann es sich insbesondere um eine Papier-, Karton- oder Tissuebahn handeln.
Eine Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise aus den Druckschriften WO 98/52858 A1 und DE 101 63 623 A1 bekannt.
Die bisher üblichen so genannten Horizontalroller für Standardanwendungen mit in der Sekundärwickelphase horizontal geführtem Tambour sowie ohne Zentrumsantrieb im Primär- und Sekundärbereich zeichnen sich beispielsweise dadurch aus, dass in der Sekundärwickelphase die Linienkraft durch die Sekundäreinheiten erzeugt wird. Diese insbesondere mittels Anpresseinheiten, vorzugsweise in Ausgestaltung von Anpresszylindern oder Elektromotoren, betätigten Sekundäreinheiten übernehmen den bereits angewickelten Tambour, nachdem er von den Primärarmen auf die Laufschienen abgelegt wurde und drücken ihn an die Tragtrommel, bis der maximale Wickeldurchmesser erreicht ist. Um einen hochwertigen Wickel zu erzeugen, muss die Linienkraft über den gesamten Wickelaufbau, das heißt sowohl in der Primärwickelphase als auch in der Sekundärwickelphase, einem vorgegebenen Sollwert folgen. Die erforderlichen Betriebswerte für die Anpresseinheiten der Primär- und Sekundäranpressung sowie in den Entlastungseinheiten werden unter Berücksichtigung der Geometrie sowie der Eigengewichtskomponenten (Tambourstellung, Kraftwirkrichtungen der Anpresseinheiten, Eigengewichte und dergleichen) berechnet.
Aus der bereits genannten Druckschrift DE 101 63 623 A1 ist die Verwendung von Messeinrichtungen zur Messung der auf die Tragtrommel wirkenden Linienkraft im Bereich der Tragtrommellager, insbesondere an den Tragtrommellagern bekannt.
Trotz Messung und möglicherweise Regelung der auf die Tragtrommel wirkenden Linienkraft gibt es bei kritischen Papiersorten gegebenenfalls schwerwiegende Probleme mit Schwingungsanregungen. Hauptsächlich bei dünnen und hochverdichteten Papieren, die gewöhnlich einem hohen E-Modul in ihrer z-Richtung, das heißt Höhenrichtung aufweisen, führen zum Beispiel Unregelmäßigkeiten beim Anwickeln eines neuen Tambours zu Stoßimpulsen im ausgebildeten Wickelspalt. Aus diesen Stoßimpulsen resultieren unrunde Wickel, die wiederum unkontrollierte Schwingungsanregungen im System Tragtrommel und/oder Tambour in Verbindung mit der Sekundäranpressung herbeiführen. Dabei sind Resonanzzustände im Bereich der Eigenfrequenzen der betroffenen Bauteile und -gruppen besonders kritisch, da hierbei Fehler im Wickelaufbau und hohe mechanische Beanspruchungen entstehen. Die hohen mechanischen Beanspruchungen können letztlich zur Zerstörung von betroffenen Bauteilen und -gruppen führen.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die genannten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend, vorzugsweise vollständig vermieden werden. Insbesondere sollen die möglichen Stoßimpulse zumindest eine Abminderung, vorzugsweise sogar eine Abhilfe erfahren. Folglich soll die Möglichkeit zur Herstellung von Wickelrollen mit höchsten Wickelqualitäten geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest an jeder Sekundäreinheit wenigstens eine Reibdämpfungseinheit zur Absorption von während des Aufwickelns der Materialbahn erzeugten Stoßimpulsen vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Aufgrund dieser kombinierten Ausgestaltung der Vorrichtung, also dem Vorsehen einer Messeinrichtung zur Messung der auf die Tragtrommel wirkenden Linienkraft im Bereich des Tragtrommellagers und dem Vorsehen wenigstens einer Reibdämpfungseinheit zur Absorption von während des Aufwickelns der Materialbahn erzeugten Stoßimpulsen, wird zudem ein Schwingungsdämpfungssystem geschaffen, welches keine Beeinflussung der Linienkraft und somit der Linienkraftsteuerung bewirkt. Der Nachteil des alleinigen Vorsehens einer Reibdämpfungseinheit in Form einer weitgehend unkontrollierten Beeinflussung der Linienkraftsteuerung, sei es nun durch eine Reibdämpfungseinheit am Tragtrommelschlitten oder in den Sekundäreinheiten, wird vollständig vermieden.
Die erzeugbare Dämpfungskraft der Reibdämpfungseinheit liegt idealerweise in einem Bereich von 0 bis 3 kN, vorzugsweise von 0,3 bis 1,0 kN.
Weiterhin kann eine feinfühlige Linienkraftsteuerung ermöglicht werden, da die Linienkrafterzeugung und die Linienkraftmessung voneinander unabhängig und entkoppelt sind.
Die Reibdämpfungseinheit umfasst in einer ersten bevorzugten Ausführungsform wenigstens einen Reibdämpfer mit einem vorzugsweise veränderbaren Dämpfungswert.
Damit ein hocheffizientes Schwingungsdämpfungssystem zur Verfügung gestellt werden kann, ist die Messeinrichtung bevorzugt ein Bestandteil eines Regelkreises für eine indirekte bzw. direkte Linienkraftsteuerung.
Im Hinblick auf die Bereitstellung bestmöglicher Messbedingungen wird vorgeschlagen, dass die Messeinrichtung bevorzugt am Tragtrommellager vorgesehen ist. Somit kann die an der Tragtrommel wirkende Linienkraft mit einer hohen Messgenauigkeit erfasst werden.
Für eine besonders effektive Schwingungsdämpfung kann der mindestens eine Reibdämpfer der Reibdämpfungseinheit in Abhängigkeit von dem Schwingungspegel gesteuert werden. Dazu wird an geeigneter Stelle an der Sekundäreinheit und/oder an dem Tragtrommellager ein Schwingungsmessaufnehmer angeordnet. Der Dämpfungswert ist dabei eine Funktion der effektiven Schwinggeschwindigkeit!
In einer praktischen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sekundäreinheit einen Sekundärarm und die Anpresseinheit vorzugsweise einen Anpresszylinder umfasst und dass an dem Sekundärarm die Reibdämpfungseinheit wirkungsmäßig angeordnet ist. Hingegen ist in einer alternativen praktischen Ausführungsform vorgesehen, dass die Sekundäreinheit einen Sekundärschlitten und die Anpresseinheit vorzugsweise einen Anpresszylinder oder einen Elektromotor umfasst und dass an dem Sekundärschlitten die Reibdämpfungseinheit wirkungsmäßig angeordnet ist. Beide Ausführungsformen sind bei allen üblichen Horizontalrollern für Standardanwendungen ohne größere Schwierigkeiten, sowohl hinsichtlich der Konstruktion als auch hinsichtlich der Funktion, realisierbar.
Die Tragtrommel der Vorrichtung kann beidseitig ortsfest in den Tragtrommellagern gelagert sein („Poperoller-Prinzip") oder es kann die Anbindung wenigstens eines Tragtrommellagers mit einem Freiheitsgrad vorzugsweise in x- oder Horizontalrichtung vorgesehen sein („Sirius-Prinzip").
Bei der zweiten Ausführungsform kann an dem Tragtrommellager wenigstens eine weitere Reibdämpfungseinheit zur Absorption von während des Aufwickelns der Materialbahn erzeugten Stoßimpulsen vorgesehen sein, so dass ein weiterhin verbessertes und gesamtheitliches Schwingungsdämpfungssystem geschaffen wird. Dabei umfasst die weitere Reibdämpfungseinheit wiederum bevorzugt wenigstens einen Reibdämpfer mit einem vorzugsweise veränderbaren Dämpfungswert. Idealerweise weist auch diese weitere Reibdämpfungseinheit wiederum eine erzeugbare Dämpfungskraft in einem Bereich von 0 bis 3 kN, vorzugsweise von 0,3 bis 1,0 kN, auf.
Ferner ist mittels der Messeinrichtung bevorzugt die sich in der betreffenden Richtung, vorzugsweise x- oder Horizontalrichtung, ergebende Komponente der Linienkraft messbar.
Die Messeinrichtung kann überdies mit einer Stelleinrichtung kombiniert sein, über die die Tragtrommel bezüglich der Laufrichtung der zugeführten Materialbahn schräg stellbar ist, um in dem entstehenden Wickel eine Axialchangierung der Materialbahn zu erzeugen. Die Messeinrichtung kann also beispielsweise mit einem Hydraulikzylinder zum einseitigen Verschieben der Tragtrommel („Changieren") kombiniert sein.
In der Primärwickelphase des Wickelvorgangs kann sowohl eine direkte Linienkraftsteuerung unter Berücksichtigung des Wirkwinkels der Linienkraft beim Abschwenken auf die Schienen oder eine indirekte Linienkraftsteuerung vorzugsweise mit Druckvorgabe, beispielsweise eine Sollvorgabe für einen Hydraulikzylinder oder dergleichen, erfolgen. Somit kann die anfängliche Wickelqualität auf dem Tambour verbessert werden.
Weiterhin ist bei der indirekten Linienkraftsteuerung die Linienkraft beim Übergang von der Primärwickelphase zu der Sekundärwickelphase bevorzugt so steuer-/regelbar, dass sich ein Übergang von der indirekten Linienkraftsteuerung zu einer direkten Linienkraftsteuerung ergibt. Hierbei ist in besonderer Ausführung die Primäranpressung entsprechend der Zunahme der Sekundäranpressung reduzierbar, so dass sich in dieser Übergangsphase ein zumindest im Wesentlichen konstanter Linienkraftverlauf ergibt. In der Sekundärwickelphase erfolgt dann bevorzugt eine direkte Linienkraftsteuerung.
Unter prozesstechnologischen Aspekten ist es überdies von Vorteil, wenn die Linienkraft am Ende des Wickelvorgangs so steuer-/regelbar ist, dass sich ein Übergang von der direkten Linienkraftsteuerung zu einer indirekten Linienkraftsteuerung ergibt.
Zum Zwecke eines Monitoring des Wickelvorgangs können Mittel zur Überwachung der Sekundär-Anpresseinheiten vorgesehen sein. Mittels einer Auswerteinrichtung kann dann eine entsprechende Fehlerdiagnostik durchführbar sein. So lassen sich mögliche Ursachen für eventuelle Wickelfehler frühzeitig erkennen und bestmöglich beseitigen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen
1 eine schematisierte Seitenansicht in einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn;
2 eine schematisierte Seitenansicht in einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn;
3 eine schematisierte Seitenansicht in einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn; und
4 eine vereinfachte Darstellung einer möglichen Linienkraftsteuerung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn.
Die in 1 in schematisierter Seitenansicht dargestellte Vorrichtung 1 zum Aufwickeln einer Materialbahn 2 umfasst eine auch als Anpresstrommel oder Stützwalze bezeichnete Tragtrommel 3, die beidseitig in je einem ortsfesten Tragtrommellager 4 gelagert ist und die von einem Antrieb 5, im dargestellten Fall von einem Zentrumsantrieb, angetrieben ist.
Die Materialbahn 2, in bevorzugter Ausführung eine Papier-, Karton- oder Tissuebahn, wird entweder aus einem hier nicht dargestellten Glättwerk oder auch einer hier ebenfalls nicht dargestellten Trockenpartie einer Papier- oder Kartonmaschine herausgeführt. Sie umschlingt dann zunächst eine nicht dargestellte Breitstreckwalze, läuft sodann in Pfeilrichtung auf der Mantelfläche 6 der Tragtrommel 3 auf und umschlingt diese Mantelfläche 6 um einen gewissen Winkel („Umfangsbereich") bis zum Ablösen durch die auf einem Tambour 7 entstehende Wickelrolle 8. Zwischen dem Tambour 7 bzw. dem darauf zu bildenden Wickel 9 und der Tragtrommel 3 ist zumindest zeitweise ein Wickelspalt (Nip) N ausgebildet.
Der Tambour 7 ist während der in der 1 dargestellten Sekundärwickelphase durch Sekundäreinheiten 10 auf beidseitigen Schienen („Führungsbahn") 11 geführt und über an den Sekundäreinheiten 10 vorgesehene Anpresseinheiten 12 an die Tragtrommel 3 anpressbar. Die Sekundäreinheiten 10 dienen im Grunde zum Halten und Führen des Tambours 7 der Wickelrolle 9 und sie umfassen je einen in einem Drehpunkt 13 gelagerten Sekundärarm 10.1. Die Anpresseinheiten 12 hingegen umfassen in vorliegender Ausführungsform jeweils einen vorzugsweise hydraulischen Anpresszylinder 12.1. Alternativ können sie jedoch auch andere Bauteile und -gruppen, wie beispielsweise einen Linearantrieb, eine Zahnstange-Ritzel-Kombination oder dergleichen, umfassen.
In der nicht dargestellten, dem Fachmann jedoch allseits bekannten Primärwickelphase ist der Tambour 7 durch Primärarme geführt und über an den Primärarmen vorgesehene Anpresshebel an die Tragtrommel 3 anpressbar. In dieser Primärwickelphase erfolgt entweder eine direkte Linienkraftsteuerung unter Berücksichtigung des Wirkwinkels der Linienkraft LK (Pfeil) beim Abschwenken auf die Schienen 11 oder eine indirekte Linienkraftsteuerung vorzugsweise mit Druckvorgabe.
Bei der indirekten Linienkraftsteuerung ist die Linienkraft LK (Pfeil) beim Übergang von der Primärwickelphase zu der Sekundärwickelphase so steuer-/regelbar, dass sich ein Übergang von der indirekten Linienkraftsteuerung zu einer direkten Linienkraftsteuerung ergibt. Bei diesem Übergang ist die Primäranpressung entsprechend der Zunahme der Sekundäranpressung reduzierbar, so dass sich in dieser Übergangsphase ein zumindest im Wesentlichen konstanter Linienkraftverlauf LK (Pfeil) ergibt. In der Sekundärwickelphase erfolgt dann eine direkte Linienkraftsteuerung und am Ende des Wickelvorgangs ist die Linienkraft schließlich so steuer-/regelbar, dass sich ein Übergang von der direkten Linienkraftsteuerung zu einer indirekten Linienkraftsteuerung ergibt.
Weiterhin ist allgemein im Bereich des Tragtrommellagers 4, in vorliegender Ausführungsform speziell am Tragtrommellager 4, eine Messeinrichtung 14 zur Messung der auf die Tragtrommel 3 wirkenden Linienkraft LK (Pfeil) vorgesehen. Die Messeinrichtung 14 kann beispielsweise eine Kraftmessdose 15 umfassen, auf welcher die Tragtrommel 3 direkt, das heißt unmittelbar gelagert ist.
An jeder Sekundäreinheit 10, das heißt in vorliegender Ausführungsform am Sekundärarm 10.1, ist nun wirkungsmäßig eine Reibdämpfungseinheit 16 zur Absorption von während des Aufwickelns der Materialbahn 2 erzeugten Stoßimpulsen vorgesehen. Die jeweilige Reibdämpfungseinheit 16 umfasst wenigstens einen Reibdämpfer 17 mit einem vorzugsweise veränderbaren Dämpfungswert D16 und sie erzeugt idealerweise eine Dämpfungskraft in einem Bereich von 0 bis 3 kN, vorzugsweise von 0,3 bis 1,0 kN.
Die einzelne Messeinrichtung 14 kann ein Bestandteil eines in der 1 nicht näher dargestellten Regelkreises 18 für eine indirekte bzw. direkte Linienkraftsteuerung sein, wobei die jeweilige Reibdämpfungseinheit 16 bevorzugt von dem Regelkreis 18 beaufschlagt ist.
Die Erzeugung der Linienkraft LK (Pfeil) erfolgt also mittels des jeweiligen Anpresszylinders 12.1 der entsprechenden Anpresseinheit 12 der Sekundäreinheit 10 und die Schwingungsdämpfung erfolgt durch die jeweilige Reibdämpfungseinheit 16 in Form des Reibdämpfers 17. Die vorhandene Linienkraft LK (Pfeil) wird dabei zumindest durch folgende Wirkungen beeinflusst:

– die an dem Tambour 7 wirkende Abrollreibung FrA (Pfeil),
– die in der Reibdämpfungseinheit 16 wirkende Reibkraft FrR (Pfeil),
– die im Drehpunkt 13 des Sekundärarms 10.1 wirkende Reibkraft FrD (Pfeil) und
– die an dem mit einem Hydraulikdruck p beaufschlagten Anpresszylinder 12.1 wirkende Reibkraft FrZ (Pfeil).

Für eine besonders effektive Schwingungsdämpfung kann der mindestens eine Reibdämpfer der Reibdämpfungseinheit in Abhängigkeit von dem Schwingungspegel gesteuert werden. Dazu wird an geeigneter Stelle an der Sekundäreinheit und/oder an dem Tragtrommellager ein Schwingungsmessaufnehmer angeordnet. Der Dämpfungswert ist dabei eine Funktion der effektiven Schwinggeschwindigkeit!
Auch sei noch ausgeführt, dass dem Fachmann bekannte und somit lediglich angedeutete Mittel 19 zur Überwachung der Sekundär-Anpresseinheiten 12 vorgesehen sind und mittels einer Auswerteinrichtung 20 in bekannter Weise eine entsprechende Fehlerdiagnostik durchführbar ist.
Die 2 zeigt eine schematisierte Seitenansicht in einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Aufwickeln einer Materialbahn 2.
Diese in der 2 dargestellte Ausführungsform entspricht im weitesten Sinne der Ausführungsform der 1, so dass hinsichtlich ihrer allgemeinen Beschreibung auf die Beschreibung der Ausführungsform der 1 verwiesen wird.
Ein wesentlicher Unterschied zur Ausführungsform der 1 besteht darin, dass das jeweilige Tragtrommellager 4 für die Tragtrommel 3 nicht mehr ortsfest ausgeführt ist, sondern auf einem jeweiligen bewegbaren Tragtrommelschlitten 21 angeordnet ist. Folglich ist also eine Anbindung des Tragtrommellagers 4 mit einem Freiheitsgrad vorzugsweise in x- oder Horizontalrichtung vorgesehen. Jeder Tragtrommelschlitten 21 ist somit mit einer Changiereinrichtung 22, insbesondere einem vorzugsweise hydraulischen Changierzylinder 22.1 derart verbunden, so dass eine Axialchangierung (Bewegungsdoppelpfeil C) der Tragtrommel 3 und damit auch der entstehenden Wickelrolle 8 erfolgen kann. Ein Verfahren zur Axialchangierung ist beispielsweise in der Druckschrift EP 0 959 032 A1 offenbart. Hierbei wird die Tragtrommel und/oder der Tambour bezüglich der Laufrichtung der zugeführten Materialbahn zyklisch schräg gestellt („changiert”) und dadurch in der entstehenden Wickelrolle eine Axialchangierung der Materialbahn erzeugt. Vorzugsweise wird der Tambour zyklisch schräg gestellt und die verfahrbare Tragtrommel zur Aufrechterhaltung des Wickelspalts bei vorzugsweise einstellbarer Linienkraft nachgeführt.
Im Bereich des Tragtrommellagers 4, in vorliegender Ausführungsform speziell am changierbaren Tragtrommellager 4, ist erneut eine Messeinrichtung 14 zur Messung der auf die Tragtrommel 3 wirkenden Linienkraft LK (Pfeil) vorgesehen. Die Messeinrichtung 14 kann beispielsweise eine Kraftmessdose 15 umfassen, auf welcher die Tragtrommel 3 direkt, das heißt unmittelbar gelagert ist. Mittels der Messeinrichtung 14 ist die sich in der betreffenden Richtung, vorzugsweise x- oder Horizontalrichtung, ergebende Komponente der Linienkraft LK (Pfeil) messbar. Auch ist die Messeinrichtung 14 mit der dazugehörigen Changiereinrichtung (Stelleinrichtung) 22 kombiniert, über die die Tragtrommel 3 bezüglich der Laufrichtung der zugeführten Materialbahn 2 schräg stellbar ist, um in dem entstehenden Wickel 9 eine Axialchangierung der Materialbahn 2 zu erzeugen.
Wiederum ist an jeder Sekundäreinheit 10, das heißt in vorliegender Ausführungsform am Sekundärarm 10.1, wirkungsmäßig eine Reibdämpfungseinheit 16 zur Absorption von während des Aufwickelns der Materialbahn 2 erzeugten Stoßimpulsen vorgesehen. Die jeweilige Reibdämpfungseinheit 16 umfasst wenigstens einen Reibdämpfer 17 mit einem vorzugsweise veränderbaren Dämpfungswert D16.
Überdies ist auch an dem Tragtrommelschlitten 21 wenigstens eine weitere Reibdämpfungseinheit 23 zur Absorption von während des Aufwickelns der Materialbahn 2 erzeugten Stoßimpulsen vorgesehen. Die jeweilige weitere Reibdämpfungseinheit 23 umfasst wenigstens einen Reibdämpfer 24 mit einem vorzugsweise veränderbaren Dämpfungswert D23 und sie erzeugt idealerweise eine Dämpfungskraft in einem Bereich von 0 bis 3 kN, vorzugsweise von 0,3 bis 1,0 kN.
Die einzelne Messeinrichtung 14 kann wiederum ein Bestandteil eines in der 1 nicht näher dargestellten Regelkreises 18 für eine indirekte bzw. direkte Linienkraftsteuerung sein, wobei die jeweilige Reibdämpfungseinheit 16, 23 bevorzugt von dem Regelkreis 18 beaufschlagt ist.
Die Erzeugung der Linienkraft LK (Pfeil) erfolgt also mittels des jeweiligen Anpresszylinders 12.1 der entsprechenden Anpresseinheit 12 der Sekundäreinheit 10 und die Schwingungsdämpfung erfolgt an der Sekundäreinheit 10 durch die jeweilige Reibdämpfungseinheit 16 in Form des Reibdämpfers 17 und an dem Tragtrommelschlitten 4 durch die jeweilige Reibdämpfungseinheit 23 in Form des Reibdämpfers 24. Die vorhandene Linienkraft LK (Pfeil) wird dabei zumindest durch folgende Wirkungen beeinflusst:

– die an dem Tambour 7 wirkende Abrollreibung FrA (Doppelpfeil),
– die in der Reibdämpfungseinheit 16 wirkende Reibkraft FrR (Doppelpfeil),
– die im Drehpunkt 13 des Sekundärarms 10.1 wirkende Reibkraft FrD (Doppelpfeil) und
– die an dem mit einem Hydraulikdruck p beaufschlagten Anpresszylinder 12.1 wirkende Reibkraft FrZ (Doppelpfeil).

Bei einer Axialchangierung wirken die Reibkräfte FrA, FrR, FrD, FrZ (Doppelpfeile), abhängig von der Changierrichtung, die Linienkraft LK (Pfeil) verstärkend beziehungsweise die Linienkraft LK (Pfeil) reduzierend und bewirken somit eine doppelte Einflussgröße.
Für eine besonders effektive Schwingungsdämpfung kann der mindestens eine Reibdämpfer 17 der Reibdämpfungseinheit 16 in Abhängigkeit von dem Schwingungspegel gesteuert werden. Dazu wird an geeigneter Stelle an der Sekundäreinheit 10 ein Schwingungsmessaufnehmer 27 angeordnet. Der Dämpfungswert ist dabei eine Funktion der effektiven Schwinggeschwindigkeit! Die 3 zeigt eine schematisierte Seitenansicht in einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Aufwickeln einer Materialbahn 2.
Diese Ausführungsform ist im Grunde eine Weiterbildung der Ausführungsform der 2, so dass hinsichtlich ihrer allgemeinen Beschreibung auf die Beschreibung der Ausführungsform der 2 verwiesen wird.
Der Tambour 7 ist während der in der 3 dargestellten Sekundärwickelphase wiederum durch Sekundäreinheiten 10 auf beidseitigen Schienen („Führungsbahn") 11 geführt und über an den Sekundäreinheiten 10 vorgesehene Anpresseinheiten 12 an die Tragtrommel 3 anpressbar. Die Sekundäreinheiten 10 dienen im Grunde zum Halten und Führen des Tambours 7 der Wickelrolle 9 und sie umfassen in erwähnter Weiterbildung jeweils einen verfahrbaren Sekundärschlitten 10.2. Die Anpresseinheiten 12 hingegen umfassen in vorliegender Ausführungsform jeweils einen vorzugsweise steuer-/regelbaren Elektromotor 12.2, der über ein Ritzel 25 in eine Zahnstange 26 eingreift. Alternativ können sie jedoch auch andere Bauteile und -gruppen, wie beispielsweise einen Linearantrieb oder dergleichen, umfassen.
An jeder Sekundäreinheit 10, das heißt in vorliegender Ausführungsform am Sekundärschlitten 10.2, ist wiederum wirkungsmäßig eine Reibdämpfungseinheit 16 zur Absorption von während des Aufwickelns der Materialbahn 2 erzeugten Stoßimpulsen vorgesehen. Die jeweilige Reibdämpfungseinheit 16 umfasst wenigstens einen Reibdämpfer 17 mit einem vorzugsweise veränderbaren Dämpfungswert D16. Idealerweise weist auch dieser Reibdämpfer wiederum eine erzeugbare Dämpfungskraft in einem Bereich von 0 bis 3 kN, vorzugsweise von 0,3 bis 1,0 kN, auf.
Überdies ist auch an dem Tragtrommellager 4 wiederum wenigstens eine weitere Reibdämpfungseinheit 23 zur Absorption von während des Aufwickelns der Materialbahn 2 erzeugten Stoßimpulsen vorgesehen. Die jeweilige weitere Reibdämpfungseinheit 23 umfasst wenigstens einen Reibdämpfer 24 mit einem vorzugsweise veränderbaren Dämpfungswert D23.
Die Erzeugung der Linienkraft LK (Pfeil) erfolgt also mittels des jeweiligen Elektromotors 12.2 der entsprechenden Anpresseinheit 12 der Sekundäreinheit 10 und die Schwingungsdämpfung erfolgt an der Sekundäreinheit 10 durch die jeweilige Reibdämpfungseinheit 16 in Form des Reibdämpfers 17 und an dem Tragtrommelschlitten 21 durch die jeweilige Reibdämpfungseinheit 23 in Form des Reibdämpfers 24. Die vorhandene Linienkraft LK (Pfeil) wird dabei zumindest durch folgende Wirkungen beeinflusst:

– die in der Reibdämpfungseinheit 16 wirkende Reibkraft FrR (Doppelpfeil) und
– die an dem mit einem Hydraulikdruck p beaufschlagten Changierzylinder 22.1 der Changiereinrichtung 22 wirkende Reibkraft FrZ (Doppelpfeil).

Bei einer Axialchangierung wirken die Reibkräfte FrR, FrZ (Doppelpfeile), abhängig von der Changierrichtung, die Linienkraft LK (Pfeil) verstärkend beziehungsweise die Linienkraft LK (Pfeil) reduzierend und bewirken somit eine doppelte Einflussgröße.
Für eine besonders effektive Schwingungsdämpfung kann der mindestens eine Reibdämpfer 17 der Reibdämpfungseinheit 16 in Abhängigkeit von dem Schwingungspegel gesteuert werden. Dazu wird an geeigneter Stelle an der Sekundäreinheit 10 ein Schwingungsmessaufnehmer 27 angeordnet. Der Dämpfungswert ist dabei eine Funktion der effektiven Schwinggeschwindigkeit!
Die 4 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer möglichen Linienkraftsteuerung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn.
So werden bei einer indirekten Linienkraftmessung die Drucksollwerte (Pset) unter Berücksichtigung von Reibkräften (friction; FrA, FrD, FrR, FrZ), Eigengewichten (weight) und Geometrieeinflüssen (geometry) der Komponenten (reel spool, secondary arm, reel drum) errechnet.
Hingegen kommen bei einer direkten Linienkraftregelung die Drucksollwerte (Pset) aus dem Linienkraftregler (line load control), in dem die von der Messeinrichtung (load cell) ermittelten Linienkraftwerte (LL_act) mit den Linienkraftsollwerten (LL_set) verglichen werden. Es werden somit auch die Linienkrafteinflüsse der mindestens einen Reibdämpfungseinheit kompensiert.
Das System der Linienkraftsteuerung kann dabei mit einem dem Fachmann bekannten Mittel zur Überwachung (monitoring) versehen sein, so dass in bekannter Weise eine entsprechende Fehlerdiagnostik durchführbar ist.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart verbessert wird, dass die eingangs dargelegten Nachteile des Stands der Technik weitestgehend, vorzugsweise vollständig vermieden werden. Insbesondere erfahren die möglichen Stoßimpulse zumindest eine Abminderung, vorzugsweise sogar eine Abhilfe. Somit wird die Möglichkeit zur Herstellung von Wickelrollen mit höchsten Wickelqualitäten geschaffen.

1: Vorrichtung
2: Materialbahn
3: Tragtrommel
4: Tragtrommellager
5: Antrieb
6: Mantelfläche
7: Tambour
8: Wickelrolle
9: Wickel
10: Sekundäreinheit
10.1: Sekundärarm
10.2: Sekundärschlitten
11: Schiene
12: Anpresseinheit
12.1: Anpresszylinder
12.2: Elektromotor
13: Drehpunkt
14: Messeinrichtung
15: Kraftmessdose
16: Reibdämpfungseinheit
17: Reibdämpfer
18: Regelkreis
19: Mittel
20: Auswerteinrichtung
21: Tragtrommelschlitten
22: Changiereinrichtung
22.1: Changierzylinder
23: Reibdämpfungseinheit
24: Reibdämpfer
25: Ritzel
26: Zahnstange
27: Schwingungsaufnehmer
C: Axialchangierung (Bewegungsdoppelpfeil)
D16: Dämpfungswert
D23: Dämpfungswert
FrA: Abrollreibung (Pfeil; Doppelpfeil)
FrD: Reibkraft (Pfeil; Doppelpfeil)
FrR: Reibkraft (Pfeil; Doppelpfeil)
FrZ: Reibkraft (Pfeil; Doppelpfeil)
LK: Linienkraft (Pfeil)
p: Hydraulikdruck
N: Wickelspalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 98/52858 A1 [0002]
- DE 10163623 A1 [0002, 0004]
- EP 0959032 A1 [0044]

Claims

Vorrichtung (1) zum Aufwickeln einer Materialbahn (2), insbesondere einer Faserstoffbahn, auf einen Tambour (7), bei der die Materialbahn (2) über eine beidseitig in je einem Tragtrommellager (4) gelagerte Tragtrommel (3) geführt ist und zwischen dem Tambour (7) bzw. dem darauf zu bildenden Wickel (9) und der Tragtrommel (3) zumindest zeitweise ein Wickelspalt (N) ausgebildet ist, wobei der Tambour (7) in einer Primärwickelphase durch Primärarme geführt und über an den Primärarmen vorgesehene Anpresshebel an die Tragtrommel (3) anpressbar ist, während er in einer Sekundärwickelphase durch Sekundäreinheiten (10) geführt und über an den Sekundäreinheiten (10) vorgesehene Anpresseinheiten (12) an die Tragtrommel (3) anpressbar ist und wobei im Bereich des Tragtrommellagers (4) eine Messeinrichtung (14) zur Messung der auf die Tragtrommel (3) wirkenden Linienkraft (LK) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an jeder Sekundäreinheit (10) wenigstens eine Reibdämpfungseinheit (16) zur Absorption von während des Aufwickelns der Materialbahn (2) erzeugten Stoßimpulsen vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibdämpfungseinheit (16) wenigstens einen Reibdämpfer (17) mit einem vorzugsweise veränderbaren Dämpfungswert (D16) umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (14) ein Bestandteil eines Regelkreises (18) für eine indirekte bzw. direkte Linienkraftsteuerung ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (14) am Tragtrommellager (4) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundäreinheit (10) einen Sekundärarm (10.1) und die Anpresseinheit (12) vorzugsweise einen Anpresszylinder (12.1) umfasst und dass an dem Sekundärarm (10.1) die Reibdämpfungseinheit (16) wirkungsmäßig angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundäreinheit (10) einen Sekundärschlitten (10.2) und die Anpresseinheit (12) vorzugsweise einen Anpresszylinder (12.1) oder einen Elektromotor (12.2) umfasst und dass an dem Sekundärschlitten (10.2) die Reibdämpfungseinheit (16) wirkungsmäßig angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragtrommel (3) beidseitig ortsfest in den Tragtrommellagern (4) gelagert ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung wenigstens eines Tragtrommellagers (4) mit einem Freiheitsgrad vorzugsweise in x- oder Horizontalrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Tragtrommellager (4) wenigstens eine weitere Reibdämpfungseinheit (23) zur Absorption von während des Aufwickelns der Materialbahn (2) erzeugten Stoßimpulsen vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Reibdämpfungseinheit (23) wenigstens einen Reibdämpfer (24) mit einem vorzugsweise veränderbaren Dämpfungswert (D23) umfasst.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Messeinrichtung (14) die sich in der betreffenden Richtung, vorzugsweise x- oder Horizontalrichtung, ergebende Komponente der Linienkraft (LK) messbar ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (14) mit einer Stelleinrichtung (22) kombiniert ist, über die die Tragtrommel (3) bezüglich der Laufrichtung der zugeführten Materialbahn (2) schräg stellbar ist, um in dem entstehenden Wickel (9) eine Axialchangierung (C) der Materialbahn (2) zu erzeugen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Primärwickelphase eine direkte Linienkraftsteuerung unter Berücksichtigung des Wirkwinkels der Linienkraft (LK) beim Abschwenken auf die Schienen (1) eine indirekte Linienkraftsteuerung vorzugsweise mit Druckvorgabe erfolgt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der indirekten Linienkraftsteuerung die Linienkraft (LK) beim Übergang von der Primärwickelphase zu der Sekundärwickelphase so steuer-/regelbar ist, dass sich ein Übergang von der indirekten Linienkraftsteuerung zu einer direkten Linienkraftsteuerung ergibt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Übergang von der Primärwickelphase zu der Sekundärwickelphase die Primäranpressung entsprechend der Zunahme der Sekundäranpressung reduzierbar ist, so dass sich in dieser Übergangsphase ein zumindest im Wesentlichen konstanter Linienkraftverlauf ergibt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sekundärwickelphase eine direkte Linienkraftsteuerung erfolgt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linienkraft (LK) am Ende des Wickelvorgangs so steuer-/regelbar ist, dass sich ein Übergang von der direkten Linienkraftsteuerung zu einer indirekten Linienkraftsteuerung ergibt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (19) zur Überwachung der Sekundär-Anpresseinheiten (12, 12.1, 12.2) vorgesehen sind und mittels einer Auswerteinrichtung (20) eine entsprechende Fehlerdiagnostik durchführbar ist.