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Mehrfach-Wickelwendemaschine mit Kontaktwalzensystem.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrfach-Wickelwendemaschine mit
einem Kontaktwalzensystem, durch das während des Wickelvorgangs ein konstanter Kontakt-Liniendruck
auf den Wickel ausgeübt wird. Große Bedeutung hat diese Wickeltechnik beim Wickeln
von zugspannungsempfindlichem Material mit hoher Warengeschwindigkeit. Ohne Kontaktwalze
wird unter diesen Bedingungen zuviel Luft zwischen den Lagen eingewickelt und der
Wickel neigt zur Instabilität, d.h. zum seitlichen Verlaufen oder Teleskopieren.
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Es sind für Mehrfach-Wickelmaschinen verschiedene Ausführungen von
Kontakt-Wickelsystemen bekannt. So wird beispielsweise bei einer Ausführung der
Wickel von einer Kontaktwalze mit definiertem und konstantem Andruck berührt, wobei
sich die Kontaktwalze auf einem Schlitten befindet, der entsprechend dem sich aufbauenden
Ballen ausweichen kann.
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Ferner ist es bekannt, die Wickelwendemaschine auf einem Schlitten
in Warenlaufrichtung verfahrbar anzuordnen und entsprechend dem sich im Kontakt
mit einer fest angebrachten Walze aufbauenden Wickel zurückzuführen.
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Es ist weiterhin bekannt, eine an einem Pendel aufgehängte Kontaktwalze
in Schwenkbewegung um die außerhalb des Wickels liegende Drehachse dem sich aufbauenden
Wickel ausweichen zu lassen. Hiermit ist es möglich, dem Kontaktdruck der Walze
eine bestimmte Charakteristik als Funktion des Ballendurchmessers zu geben.
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Alle vorgenannten Systeme haben jedoch den Nachteil, daß der Kontakt
mit dem Beginn des z.B. für den Rollenwechsel erforderlichen
Wendevorgangs
des Wickelsterns aufhört oder infolge sich ändernder Gewichtskomponenten der Pendel
sich stark verändert, so daß nicht mehr mit optimalen Betriebsdaten gewickelt wird.
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Da der Wendevorgang einer Wendewickelmaschine zeitlich etwa 0,5 Minuten
ausmacht, bedeutet das häufig, daß die oberen Lagen mit der in dieser Zeit auflaufenden
Warenlänge unbrauchbar werden.
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Bei den heute üblichen hohen Wickelgeschwindigkeiten kann bei Kurzmetragen
die Ausschußmenge 10 bis 20 % betragen. Dies bedeutet eine Kapazitätseinbuße von
ebenfalls 10 bis 20 %, was bei den heutigen Investitionskosten einen erheblichen
Kostenfaktor darstellt.
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Auf gewissen Gebieten der Kunststoffolienproduktion geht der Trend
in Richtung wachsender Geschwindigkeit, dünneren Materialdicken, zugspannungsempfindlicheren
Materialien und immer höheren Ansprüchen an die Wickelgüte, insbesondere den Kantenaufbau.
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Mit dem Wachsen dieser Einflußgrößen verschlechtert sich zunehmend
die Wickel güte der während des Wendevorgangs aufgewickelten Lagen.
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Insbesondere nimmt die während des Wendevorgangs aufgewickelte Materiallänge
linear mit der Geschwindigkeit zu.
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Die Erfindung bezweckt, ein Kontaktwalzensystem an einer Mehrfach-Wickelwendemaschine
zu schaffen, das sowohl während des Wickel- als auch während des Wendevorgangs einen
konstanten oder mit bestimmter Charakteristik steuerbaren Andruck der Kontaktwalze
auszuüben gestattet.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Mehrfach-Wickelwendemaschine
mit Kontaktwalzensystem das letztere mit dem Wickelstern verschwenkbar gelagert
ist und das Gewicht jeder Kontaktwalze durch das Gewicht der anderen Kontaktwalze
oder durch ein Gegengewicht ausgeglichen ist, und daß der für den Andruck zwischen
Kontaktwalze und Wickel erforderliche Kontaktdruck durch ein sich auf dem Wickelstern
abstützendes und auf das Kontaktwalzen-Hebel system einwirkendes Element pneumatisch
oder hydraulisch oder elektrisch oder mechanisch durch eine Feder erzeugt wird.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zwei Kontaktwalzen
zwischen
den freien Enden von zwei parallelen zweiarmigen, einen Schwenkrahmen bildenden
Hebeln gelagert, deren Schwenkachse gleichachsig mit der Schwenkachse des die beiden
Wickelachsen tragenden Wickelsterns ist.
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Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jede der
mit je einem Wickel zusammenwirkenden Kontaktwalzen an dem einen freien Ende von
zwei parallelen, einen Schwenkrahmen bildenden zweiarmigen Hebeln gelagert, an derem
anderen freien Ende das Gegengewicht angebracht und die die beiden Kontaktwalzen
tragenden Schwenkrahmen sind in auf dem Wickelstern angebrachten Lagerböcken gelagert.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 stellt eine Zweifach-Wickelwendemaschine mit einem Kontaktwalzensystem
dar, bei dem die eine Kontaktwalze gleichzeitig das Gegengewicht für die andere
Kontaktwalze bildet.
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Fig. 2 - 5 stellen schematisch vier Stellungen der Wickelwendevorrichtung
und des Kontaktwalzensystems während des Wendevorgangs dar.
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Fig. 6 stellt eine Zweifach-Wickelwendemaschine mit einem Kontaktwalzensystem
dar, bei dem das Gewicht jeder Kontaktwalze durch ein besonderes Gegengewicht ausgeglichen
ist.
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Einander entsprechende Teile sind in den verschiedenen Figuren mit
denselben Bezugszeichen versehen.
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Nach Fig. 1 ist in zwei Seitenständern 1 der Zweifach-Wickelstern
2 mit den beiden Wickelstellen 3 und 4 um die Achse 5 schwenkbar gelagert. Der Zweifach-Wickelstern
besteht in bekannter Weise aus einem Schwenkrahmen, der aus zwei parallelen zweiarmigen
Hebeln besteht, zwischen deren freien Enden die Wickelwalzen 3 und 4 gelagert sind.
Durch einen nicht dargestellten Zentral antrieb sind in ebenfalls bekannter Weise
die beiden Wickelwellen antreibbar und der Zweifach-Wickelstern verschwenkbar.
Das
Kontaktwalzensystem besteht in der gleichen Weise aus einem Schwenkrahmen, der aus
zwei parallelen zweiarmigen Hebeln 6 besteht, zwischen deren freien Enden je eine
Kontaktwalze 7 bzw. 8 frei drehbar gelagert sind. In abgewinkelten Fortsätzen der
zweiarmigen Hebel 6 sind die Umlenkrollen 9 und 10 gelagert. Der Kontaktwalzen-Schwenkrahmen
ist ebenfalls um die Achse 5 unabhängig vom Wickelstern 2 frei beweglich schwenkbar.
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Der Schwerpunkt d-es ausgeglichenen Kontaktwalzensystems liegt ebenfalls
in der Achse 5, so daß das System statisch ausgewogen ist. An dem Wickelstern 2
stützt sich ein Pneumatik-Zylinder 11 ab, dessen Kolbenstange mit dem Kontaktwalzen-Schwenkrahmen
gekuppelt ist. Der sich an der Wickelstelle aufbauenden Wickelballen 12 wird von
der Kontaktwalze 7 mit einem Liniendruck berührt, der der schwerkraftunabhängigen
Moment-Beaufschlagung durch den Pneumatik-Zylinder 11 entspricht. Da die Gewichtskomponente
des Andrucks des in seinem Schwerpunkt aufgehängten Kontaktwalzensystems in jeder
möglichen Lage des Systems gleich Null ist, ist der Kontaktdruck durch die schwerkraftvektorunabhängige
Beaufschlagung in jeder möglichen Lage des Wickelsterns konstant.
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In Fig. 2 - 5 ist schematisch der Wendevorgang dargestellt. Fig. 2
zeigt die Stellung während des Wickelns an der Wickelstelle 3.
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Über eine von dem Schlitten 13 getragenen Umlenkrolle 14 wird das
Wickelgut 15 der Wickelstelle 3 zugeführt. Die Kontaktwalze 7 steht während des
Wickelvorgangs in Berührung mit dem Wickelballen 12.
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In Fig. 3 ist der Anfang des Wendevorgangs dargestellt, wobei der
Wickelstern 2 entgegen dem Uhrzeigersinn um 900 geschwenkt worden ist. Durch die
mittels des Pneumatik-Zylinders 11 bewirkte Kupplung des Wickelsterns 2 mit dem
Kontaktwalzen-Schwenkrahmen 6 wird dieser mitverschwenkt, so daß der Kontaktdruck
aufrecht erhalten wird. Das Wickelgut 15 wird dabei von der Umlenkrolle 14 über
die Umlenkrolle 9 zum Wickelballen 12 geführt.
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In Fig. 4 ist der fast volle Wickelballen 12 in die Abnahmestellung
verschwenkt, wobei die Kontaktwalze 7 weiterhin in Berührung mit dem Wickelballen
bleibt. Das Wickelgut 15 läuft nun
über die in die Wickelstelle
4 eingesetzte leere Wickelhülse zu dem vollen Wickelballen 12.
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In der Stellung Fig. 5 ist der Schlitten 13 mit der Umlenkrolle 14
vorgefahren, so daß sich letztere gegen die leere Wickelhülse legt. Ferner ist ein
an dem Schlitten 13 gelagerter, eine Umlenkwalze 16 und eine nicht dargestellte
Schneidvorrichtung tragender Hebel 17 gegen das Wickelgut 15 zwischen der leeren
Wickelhülse 4 und der Umlenkrolle 9 eingeschwenkt worden, wobei das Wickelgut durch
die Umlenkwalze 16 um mehr als den halben Umfang um die leere Wickelhülse herumgeführt
und darauf durchschnitten wird.
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Das abgeschnittene Ende legt sich auf die leere Wickelhülse, wird
eingewickelt und bildet den Anfang des neuen Wickelballens. Der volle Wickelballen
wird abgenommen, und die Kontaktwalze 8 legt sich gegen die Wickelhülse 4.
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Das Kontaktwalzensystem hält also bis auf die kurze Zeit zwischen
dem Durchtrennen des Wickelgutes und der Abnahme des vollen Wickelballens den Kontaktdruck
während des ganzen Wendevorgangs aufrecht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist für jede Wickelstelle
ein getrenntes Kontaktwalzensystem vorgesehen. Das Kontaktwalzensystem für die Wickelstelle
3 besteht aus der Kontaktwalze 7, dem Schwenkrahmen 6 und dem Gegengewicht 18 sowie
dem Pneumatik-Zylinder 11. Der Schwenkrahmen 6 ist in einem von dem Wickelstern
2 getragenen Lagerbock 20 gelagert. In entsprechender Weise besteht das Kontaktwalzensystem
für die Wickelstelle 4 aus der Kontaktwalze 8, dem Schwenkrahmen 6', dem Gegengewicht
19 und dem Pneumatik-Zylinder 11'. Zur Lagerung dieses Systems dient ein zweiter,
von dem Wickelstern 2 getragener Lagerbock 21.
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Auch in diesem Fall ist jedes Kontaktwalzensystem bezogen auf seine
Schwenkachse statisch ausgewogen, so daß das resultierende statische Moment der
Gewichtskomponenten und damit der hierdurch hervorgerufene Andruck gleich Null ist.
Der Andruck der Kontaktwalzen wird also lediglich von den Pneumatik-Zylindern 11
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11' aufgebracht und ist damit unabhängig von einem Schwerkraftvektor.
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Der Wendevorgang wird in der gleichen Weise wie an Hand der Fig. 2
- 5 beschrieben durchgeführt und es ist ohne weiteres klar, daß bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 6 infolge der voneinander unabhängigen, getrennten Kontaktwalzensysteme
für die beiden Wickelstellen der Kontaktdruck auf den neuen Wickel bereits ausgeübt
werden kann, während der volle Wickelballen noch in der Abnahmestellung steht.