DE2613453A1

DE2613453A1 - Wickelmaschine fuer folien

Info

Publication number: DE2613453A1
Application number: DE19762613453
Authority: DE
Inventors: Bernhard Bruene
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-03-30
Filing date: 1976-03-30
Publication date: 1977-10-13

Description

Wickelmaschine für Folien
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickelmaschine für Folien, insbesondere für Metall-Folien, bei der die Folien gegebenenfalls nach Durchlaufen einer Schneidvorrichtung Kontaktwalzen und anschließend Wickelspulen zugeführt werden, wobei den Kontaktwalzen oder Wickelspulen eine in Abhängigkeit von der Wickeldicke radial bewegliche Nachführvorrichtung zugeordnet ist, die die Kontaktwalzen und die Wickel spulen aneinanderdrücken.
Bei einer gattungsgemäßen Wickelmaschine mit einer integrierten Schneidvorrichtung wird von einer Abwickeltrommel die zu bearbeitende Folie abgewickelt und über verschiedene Walzen Längsteil-Schneidwalzen zugeführt. Die einzelnen Folienstreifen werden anschließend über Umlenkwalzen zwei Kontaktwalzen und zwei Wickelspulen zugeführt. Nicht zu vermeidende Unrundheiten auf der weiligen Wickelspulen- bzw. Folienoberfläche gegebenenfalls aufgrund fehlerhafter Wickelspulenlagerung führen zu Schwingungsbewegungen der Kontaktwalzen, wodurch dynamische Massenkräfte auftreten, die sich der statischen Anpreßkraft der Kontaktwalzen überlagern. Die dynamischen Massenkräfte führen insbesondere in kritischen Schwingungsbereichen zu unzulässigen Stößen, die zu einer plastischen Deformation und damit zu einer ungewollten Beschädigung der Folie führen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beheben und die Wickelmaschine so zu verbessern, daß wesentlich höhere Foliengeschwindigkeiten erreicht werden. Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Einrichtung, die die Unrundheit der Wickelspule bzw. der auf der Wickelspule aufgewickelten Folienoberfläche direkt oder indirekt ermittelt, und durch eine der Kontaktwalze oder der Wickelspule zugeordnete Steuer- und/oder der Regelvorrichtung, durch die Achsabstand und/oder die Kraft zwischen Kontaktwalze und Wickel spule in Abhängigkeit der durch die Unrundheit erzeugten Schwingungsbewegung der Kontaktwalze oder Wickelspule steuer- bzw. regelbar ist. Bei einer Wickelmaschine, bei der die Kontaktwalzen in Walzenwagen gelagert sind, wobei die Walzenwagen mittels einer Nachführvorrichtung verschiebbar sind, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Kontaktwalzen am Walzenwagen radial zur Wickelspule, vorzugsweise mittels Steuerzylinder beweglich geführt sind, wobei die Steuerzylinder von der Steuer- und/oder Regelvorrichtung beherrscht sind. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung ist es nunmehr möglich, die Kontaktwalzen entsprechend der Unrundheit der auf der Wickelspule aufgewickelten Folienoberfläche zu führen, wobei die Kontaktwalzen der Unrundheit folgen, so daß ein Auftreten dynamischer Kräfte zwischen Kontaktwalze und Wickelspule und in der Folge die Zerstörung der Folie vertaiedenwird.
Die Steuerung bzw. Regelung kann auch gemäß der Erfindung an der Wickelspule angreifen, wobei die Kontaktwalze starr angeordnet ist, und die Wickelspule entsprechend der Unrundheit relativ zur Kontaktwalze verschieben, wobei auch die Nachführvorrichtung an der Wikkelspule angreifen kann. Die Nachführvorrichtung kann im Sinne der Erfindung auch an der Kontaktwalze angreifen, wenn die Steuerzylinder zur Steuerung der Unrundheit an der Wickel spule angeordnet sind.
Die Nachführvorrichtung kann jedoch auch erfindungsgemäß an der Wickelspule angreifen, wenn an der Kontaktwalze die Steuerzylinder angeordnet sind.
Die bewegliche Lagerung der Kontaktwalze oder Wickelspule kann außer in einem Wagen oder Schlitten auch erfindungsgemäß durch Schwingen mit kreisbogenförmiger Bewegung oder in ähnlicher Weise erfolgen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Bewegung zwischen Kontaktwalze und Walzenwagen und/oder der Druck in den Steuerzylindern oder Lagern und/oder die Beschleunigung am Walzenwagen der Einrichtung zur Messung der Unrundheit als Eingangsgrößen zugeordnet sind, wobei die Ausgangsstellgrößen der Steuer- und/oder Regelvorrichtung um eine Umdrehung der Wikkelspule phasenverschoben sind. Die Phasenverschiebung ist deshalb empfehlenswert, weil die Steuerung undjoder Regelung mit einer bestimmten Geschwindigkeit arbeitet, so daß die exakte Steuerung der Kontaktwalze erst bei der Wiederkehr der bestimmten Unrundheit nach einer Umdrehung der Wickelspule erfolgen kann. Die Einrichtung zur Messung der Unrundheit kann auch als optische Meßeinrichtung ausgebildet sein, wobei die Änderung der Reflektion und/oder der Abdeckung eines Lichtstrahles an bzw. durch die Folienoberfläche der Steuer- und/der Regelvorrichtung als Maß für die Unrundheit dient. Eine solche Meßeinrichtung kann an einer beliebigen Stelle des Umfangs der Wickel spule angeordnet sein. Erfindungsgemäß kann dabei eine mit einem gegenüber der Tangente der Wickel spule mit spitzem Winkel auf die Folienoberfläche auftreffender Lichtstrahl vorgesehen sein, dessen reflektierender Strahl von einer Meßsonde aufgefangen wird, wobei die Änderung der Reflektion als Maß für die Unrundheit dient. Die optische Meßeinrichtung kann auch eine Lichtquelle und zumindest eine in Verlängerung des Lichtbündels angeordnete Reihe lichtempfindlicher, elektrischer Fotoelemente aufweisen, wobei die Reihe der Fotoelemente radial zur Wickelspule angeordnet und das Lichtbündel die Folienoberfläche auf der Wickel spule tangiert. Dabei ist die optische Meßeinrichtung radial zur Wickelspule mittels einer Verschiebevorrichtung in Abhängigkeit der Wickeldicke beweglich geführt. Den Fotoelementen sind vorzugsweise Lichtleiter und gegebenenfalls Sammel- und Streulinsen vorgeschaltet. Durch diese Anordnung besteht gegebenenfalls die Möglichkeit, eine feinere Stufung des Bereichs zu erzielen, auf den die schwingende Lichtgrenze des abgedeckten Lichtstrahls fällt.
Die Lichtleiter sind dabei im Bereich ihrer den Fotoelementen abgewandten Endquerschnitten in achspardlel zur Wickelspule gelagerten Zeilen und rechtwinklig dazu gelagerten Reihen angeordnet, wobei jeder Zeile der Lichtleiter ein Fotoelement zugeordnet ist.
Dadurch sind mehrere Endquerschnitte einem Fotoelemente zugeordnet, was auch bei Verschmutzung der Linsen und einiger Lichtleiter ein sicheres Ansprechen der Fotoelemente gewährleistet. Die Reihen der Lichtleiter können jedoch auch je um die Hälfte des Abstandes zweier Lichtleiter zueinander versetzt angeordnet sein. Dadurch ergibt sich die doppelte Anzahl von Zeilen pro Stecke, so daß ein noch feineres Ansprechen der Meßeinrichtung möglich ist.
Es ist zweckmäßig, daß bei einer gattungsgemäßen Wickelmaschine der Einrichtung zum Messen der Unrundheit gegebenenfalls mit Verschiebeeinrichtung, der Steuer- und/oder Regelvorrichtung und der Nachführvorrichtung ein Rechner zugeordnet ist, so das eine aufeinander abgestimmte Steuerung bzw. Regelung der Kontaktwalze in Abhängigkeit der durch die Unrundheit der Wickel spule erzeugten Schwingbewegungen der Kontaktwalze oder Wickelspule ein Nachführen der Kontaktwalze bzw. des Walzenwagens oder der Wickel spule und ein Verschieben der Meßeinrichtung in Abhängigkeit der Wickeldichte erfolgen kann. Jeder die Unrundheit indirekt (im Gegensatz zu den die Unrundheit direkt erfassenden optischen Meßeinrichtungen) erfassende Meßwert kann nach geeigneter Schaltung zur Ermittlung der Eingangsgrößen der Steuer- und/oder Regelvorrichtung dienen.
Durch Kombination der Rückführung mehrerer Meßwerte ist die Realisierung einer Vor- bzw. Nachregelung möglich.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfac~ht dargestellt sind. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Wickelmaschine, bei der eine Kontaktwalze in einem Walzenwagen gelagert ist und wobei die Steuerung der Kontaktwalzenbewegungen inner' halb des Walzenwagens in Abhängigkeit des Druckes von Steuerzylindern zwischen Kontaktwalze und Walzenwagen erfolgt, Fig. 2 eine Ansicht einer Wickelmaschine gemäß Fig. 1, wobei eine optische Meßeinrichtung zur Ermittlung der Unrundheit der Wickelspule vorgesehen ist, Fig. 3 eine Teilseitenansicht einer optischen Meßeinrichtung und eines Wickelspulenabschnittes in vergrößertem Maßstab, Fig. 4 eine skizzierte Schrägansicht von Lichtleitern und ihrer Aufteilung in Zeilen und Reihen gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3 und Fig. 5 eine Modifikation der Fig. 4, bei der die Reihen zueinander versetzt angeordnet sind.
In den Fig. 1 und 2 ist, soweit die Abbildungen übereinstimmen, mit 1 eine Folie bezeichnet, die als Band vorliegt. Die Folie bewegt sich entsprechend dem Pfeil 2 und kommt von einer nicht dargestellten Abwickeltrommel, verschiedenen Walzen sowie einer Schneidvorrichtung, die die Folie in Längsbänder geschnitten hat.
Die Folie gelangt über eine Kontaktwalze 3 zu einer Wickelspule 4, die, nicht dargestellt, in Richtung des Pfeils 5 angetrieben wird.
Die Kontaktwalze 3 ist in Lagerböcken 6 gelagert, die verschiebbar in einem Walzenwagen 7 geführt sind. Der Walzenwagen seinerseits ist-in einem mit 8 bezeichneten Maschinengestell ;angeordnet und radial zur Wickelspule 4 beweglich. Zur Erzeugung dieser Bewegung ist am Walzenwagen 7 ein Nachführzylinder 9 befestigt, der sich an dem nur skizziert dargestellten Maschinengestell 8 abstützt. Am Nachführzylinder 9 sind Hydraulikleitungen 10 angeschlossen, die zu einem Nachführventil 11 führen, Zwischen den Lagerböcken 6 und dem Walzenwagen 7 sind Steuerzylinder 12 angeordnet, die über Druckmittelleitungen 13 mit einem Servoventil 14 verbunden sind. Das Servoventil 14 und das Nachführventil 11 sind, was durch die Pfeile angedeutet ist, Bestandteil eines Gerätekastens 15, in dem ein Steuergerät für den Nachführzylinder 9 und ein Steuergerät für die Steuerzylinder 12 sowie ein Rechner vorgesehen sind. Der Nachführzylinder 9, die Hydraulikleitungen 10, das Nachführventil 11 sowie das zugeordnete Steuergerät im Gerätekasten 15 bilden die Nachführvorrichtung 16 für den Walzenwagen 7. Entsprechend bilden die Steuerzylinder 12, die Druckmittelleitungen 13, das Servoventil 14 sowie das zugeordnete Steuergerät im Gerätekasten 15 die Steuer- (17) bzw., was noch weiter ausgeführt wird, die Regelvorrichtung für die Kontaktwalze 3. Die Nachführvorrichtung 16 dient dazu, den Walzenwagen 7 entsprechend der Wickeldicke der Wickel spule so zu führen, daß die Kontaktwalze 3 mit konstantem Druck gegen die Folienoberfläche gedrückt wird. Dem Gerätekasten 15 wird, was durch die Leitung 18 angedeutet ist, die jeweilige Drehzahl der Wickel spule übermittelt undim Rechner bzw. in den Steuergeräten verwertet.
In Fig. l sind weiterhin zusätzlich zwischen den Druckmittelleitungen 13 und dem Gerätekasten 15 Rückführleitungen 24 und 23 vorgesehen. Durch diese Leitungen kommt zum Ausdruck, daß die Steuerungen der Kontaktwalze 3 in Abhängigkent von Druck in den Steuerzylindern 12 erfolgt, der sich in Abhängigkeit von einer mit a bezeichneten Unrundheit der Wicicelspul e 4 ändert. Diese Druckänderungen sind beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die Eingangs größen für die Steuerung de Kontakt'ialze, wobei die Ausgangsgrößen die Steuerung mit einer Phasenverschiebung von 360° verlassen, da die durch die Unrundheit erzeugte Druckänderung erst bei der nächstfolgenden Umdrehung der Wickelspule = Steuerung benutzt wird.
In Pig. 2 ist mft 21 eine optische Meßeinrichtung bezeichnet, die durch eine Leitung 22 mit dem Gerätekasten 15 verbunden ist.
Die optische Meßeinrichtung 21 weist weiterhin eine nicht dargestellte Verschiebevorrichtung auf, durch die gewährleistet ist, daß die optische Meßeinrnchtung entsprechend der Wickeldicke der der Wickelspule immer so geführt ist, daß sie mit der Folienoberfläche zusammenwirkt. Die optische Meßeinrichtung 21 wird noch getrennt in den Fig. 3 bis 5 beschrieben. Die Steuerung der Kontaktwalze 3 in Abhängigkeit der Unrundheit a erfolgt im Ausführungs beispiel gemäß Fig. 2 aufgrund der Messung der Unrundheit durch die optische Meßeinrichtung 21, die diesen Wert dem Steuergerät für die Kontaktwalze übermittelt. Weiterhin tann im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 auch die Nachführvorrichtung durch die optische Meßeinrichtung 21 gesteuert werden,,da durchdie optische Neßeinrichtung 21 durch Filterung der dynamischen Bewegung der Unrundheit auch die statische Bewegung erfaßt werden ka=, die als Maß für die Steuerung der Nachführvorrichtung dient. Die Nachführvorrichtung wird dann aktiviert, wenn, wie noch später beschrieben wird (Fig.
3 - 5), die Lichtgrenze einen bestimmten Zeilenbereich überschreitet-Die Fig. 3 zeigt im vergrößerten Maße die Wickel spule 4 sowie die optische Meßeinrichtung 21. Die optische Meßeinrichtung 21 weist eine Lichtquelle 25 auf, die ein paralleles Lichtbündel ausstrahlt.
In Verlängerung des Lichtbündels sind, in Fig. 3 nicht dargestel jedoch in Fig. 4 angedeutete lichtempfindliche, elektrische Fotoelemente 26 angeordnet, die, was im Teilschnitt in Fig0 3 dargestellt ist, mit Lichtleitern 27 in Wirkverbindung stehen. Die Endquerschnitte 28 sind, Fig. 3 und 4, in Reihen 29 und Zeilen 30 angeordnet. Jeder Zeile 30 ist ein Fotoelement 26 zugeordnet. Der Zeilenabstand in Fig. 4 entspricht dem Durchmesser eines Lichtleiters, wogegen in Fig. 3 die Reihen um die Hälfte des Abstandes zweier Lichtleiter versetzt sind, so daß der Zeilenabstand um die Hälfte geringer ist. Den Endquerschnitten 28 ist gemäß Fig. 3 eine Sammellinse 31 und eine Streulinse 32 vorgeschaltet, so daß das mit der Streulinse 32 ankommende Licht aufgeweitet auf die Endquerschnitte 28 der Lichtleiter 27 verteilt wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der gebündelte Lichtstrahl so angeordnet, daß die, die Folienoberfläche berührende Tangente mit der Mittellinie des Lichtbündels zusammenfällt. Dadurch gelangt nur ein Teil, etwa die Hälfte, des Lichtbündels zu den Endquerschnitten 28 der Lichtleiter 27. Kommt nun durch die Drehung der Wickelspule 4 eine unrunde Folienoberflächenstelle in den Bereich des Lichtbündels, so wird eine größere oder geringere Zahl von Lichtleitern 27 angeleuchtet, wodurch die Unrundheit ermittelt wird, die als Maß für die Steuerung der Kontaktwalze 3 benS$Rtwird, In Fig. 2 ist sowohl am Walzenwagen 7 als auch an der optischen Meneinrichtung 2l je ein bewegliches Meßglied 33 angebracht, das mit einem am Maschinengestell 8 feststehenden Teil 34 zus ammenwirkt und als Positioniereinrichtung 35 dient.
Die Posztioniereinrichtung 35 liefert ein der augenblicklichen Position des Walzenwagens 7 bzw. der optischen Meßeinrichtung 21 entsprechendes Signal. Die Signale dienen der Koordinierung bzw.
Kontrolle der Verschiebungen des Walzenwagens 7 und der optischen Meßeinrichtung 21, was z.B. bei Beginn des Wickelvorganges von besonderer Bedeutung ist.

Claims

patentansprüche Wickelmaschine für Folien, insbesondere für Metall-Folien, bei der die Folien ggf. nach Durchlaufen einer Schneidvorrichtung Kontaktwalzen und anschließend Wickelspulen zugeführt werden, wobei den Kontaktwalzen oder Wickelspulen eine in Abhängigkeit von der Wickeldicke radial bewegliche Nachführvorrichtung zugeordnet ist, die die Kontaktwalzen und-die Wickelspulen aneinanderdrücken, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21,22 bzw. 23,24), die die Unrundheit (a) der Wickelspule (4) bzw. der auf der Wickelspule (4) aufgewickelten Folienoberfliche direkt oder indirekt ermittelt, und durch eine der Kontaktwalze (3) oder der Wickelspule (4) zugeordnete Steuer- (17) und/oder Regelvorrichtung, durch die der Achsabstand und/oder die Kraft zwischen Kontaktwalze (3) und Wikkelspule (4) in Abhängigkeit der durch die Unrundheit (a) erzeugten Schwingbewegung der Kontaktwalze (3) oder Wickelspule (4) steuer- bzw. regelbar ist.
2. Wickelmaschine nach Anspruch 1 mit einem mit einer Nachführvorrichtung versehenen Walzenwagen, in dem die Kontaktwalzen gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kontaktwalze (3) am Walzenwagen (7) radial zur Wickelspule (4), vorzugsweise mittels Steuerzylinder (12) beweglich geführt ist, wobei die Steuerzylinder (12) von der Steuer- (17) und/oder Regelvorrichtung beherrscht sind.
3. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung zwischen Kontaktwalze (3) und Walzenwagen (7) und/oderdeBruck in den Steuerzylindern (12) oder Lagern der Kontaktwalze (3) und/oder die Beschleunigung am Walzenwagen (7) der Einrichtung (23,24) zur Messung der Unrundheit (a) als Eingangsgrößen zugeordnet sind, wobei die Ausgangsstellgrößen der Steuer- (17) und/oder Regelvorrichtung um eine oder mehrere Umdrehungen der Wickelspule (4) gegenüber den Eingangsgrößen phasenverschoben sind.
4. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als optische Meßeinrichtung (21) ausgebildet ist, wobei die Änderung der Reflektion und/oder der Abdeckung eines Lichtstrahles an bzw. durch die Folienoberfläche der Steuer- (17) und/oder Regelvorrichtung als Maß für die Unrundheit (a) dient.
5. Wickelmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Meßeinrichtung (21) eine Lichtquelle (25) und zumindest eine in Verlängerung des Lichtbündels angeordnete Reihe lichtempfindlicher, elektrischer Fotoelemente (26) aufweist, wobei die Reihe der Fotoelemente (26) radial zur Wickelspule (4) angeordnet ist und das Lichtbündel die Folienoberfläche auf der Wickelspule (4) tangiert und wobei die optische Meßeinrichtung (21) radial zur Wickelspule (4) mittels einer Verschiebevorrichtung in Abhängigkeit der Wickeldicke und/oder der Position des Walzenwagens (7) beweglich geführt ist.
6. Wickelmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Fotoelementen (26) Lichtleiter (27) und ggf. Sammel- (31) und Streulinsen (32) vorgeschaltet sind und daß die Lichtleiter (27) im Bereich ihrer den Fotoel.nenten (26) abgewandten Endquerschnitte (28) in achsparallel zur Wickelspule (4) gelagerten Zeilen (30) und rechtwinklig dazu gelagerten Reihen (29) angeordnet sind, wobei Je eine Zeile (30) der Lichtleiter (27) einem Fotoelement (26) zugeordnet ist.
7. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen (29) der Lichtleiter (27) abwechselnd Je um die Hälfte des Abstandes zweier Lichtleiter (27) zueinander versetzt angepdBet sind.
8. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung (21,22 bzw. 2D,24) ggf. mit Verschiebevorrichtung, der Steuer- (17) und/oder Regelvorrichtung und der Nachführvorrichtung (16) ein Rechner zugeordnet ist.
9. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte der Einrichtung (21,22 bzw. 23, 24), der Steuer- (17) und/oder Regelvorrichtung, der Verschiebevorrichtung und der Nachführvorrichtung (16) einzeln oder in Kombination als Vor- bzw. Nachregelgrößen für die Steuer- (17) und/oder Regelvorrichtung dienen.