DE3425032A1

DE3425032A1 - Vorrichtung zum wickeln von rollen

Info

Publication number: DE3425032A1
Application number: DE19843425032
Authority: DE
Inventors: Jarmo Järvenpää Malmi; Kauko Helsinki Tomma
Original assignee: Osakeyhtioe Waertsilae Helsinki AB; Wartsila Oy AB
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1983-07-07
Filing date: 1984-07-06
Publication date: 1985-01-17
Anticipated expiration: 2004-07-07
Also published as: US4601435A; SE8403425D0; SE461842B; FI832497A0; GB2142909B; FI832497L; FR2548641B1; JPS6036253A; DE3425032C2; CA1226809A; AT394704B; FR2548641A1; IT1174583B; ATA216584A; IT8421796A1; FI71708B; GB8417331D0; GB2142909A; SE8403425L; IT8421796A0

Description

VORRICHTUNG ZUM WICKELN VON ROLLEN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wickeln von Rollen von einer Bahn durch Aufteilen dieser Bahn in ihrer Längsrichtung und Wickeln der aufgeteilten Bahnstreifen zu mehreren Rollen unter Verwendung derselben Drehrichtung für alle diese Rollen während des Wickelvorgangs, welche Vorrichtung Einrichtungen aufweist, die den Rollen während des Wickelvorgangs sowohl eine Umfangsals auch eine zentrale Abstützung geben.

Eine Aufteil- oder Aufschlitzwickelvorrichtung ist eine Wickelvorrichtung, in der eine Papierbahn in ihrer Längsrichtung aufgeteilt und gleichzeitig zu mehreren Rollen gewickelt wird. In bekannten Aufteilwickelvorrichtungen erhalten alle Rollen eine UmfangsabStützung von derselben Stützwalze. Die notwendigen Rollentrag- und Rollenhandhabungseinrichtungen machen es unmöglich, aus benachbarten Bahnstreifen benachbarte Rollen zu bilden, vielmehr wird jede zweite Rolle auf der gegenüberliegenden Seite der Stützwalze gewickelt. Das bedeutet, daß es zwei unterschiedlich angeordnete Gruppen von Rollen gibt. Die zu jeder der zwei Rollengruppen geführten Bahnstreifen haben unterschiedlichen Wegen zu folgen. Daraus resultiert, daß der Wickelvorgang leicht unterschiedlich in den zwei Rollengruppen verläuft. Es wurden Versuche unternommen, diese unerwünschte Unterschiedlich-5 keit durch Verwendung von zwei Seite an Seite angeordneten Stützwalzen zu beseitigen, beispielsweise wie es in der US-PS 2 460 694 gezeigt ist. Es "ist dadurch möglich geworden, den Wickelvorgang für alle Rollen im wesentlichen

gleichförmig zu gestalten, d.h. sowohl mit gleichgroßen Umschlingungswinkeln zwischen beiden Bahnstreifen und den Stützwalzen als auch mit derselben Wickelrichtung bei allen Rollen. Eine gleiche Wickelrichtung ist im Hinblick auf die weitere Rollenhandhabung von Wichtigkeit, da die Wickelrichtung in Rechnung gezogen werden muß, wenn die Rolle verpackt wird. Wenn eine Wickelvorrichtung in unterschiedliche Richtungen
gewickelte Rollen erzeugt, muß man entweder zwei getrennte Verpackungslinien vorsehen oder man muß die Rollen der einen Gruppe um 180° drehen, bevor sie zur Verpackung gegeben werden.

Ein sehr wichtiger Faktor in einer Wickelvorrichtung ist die Steuerung der Rollenbildung. Die Bildung einer großen Papierrolle ist ein technisch schwieriger Vorgang. Eine nicht richtige Spannungsverteilung in der Rolle kann deren totale Untauglichkeit zur Folge haben. Es sind mehrere Erscheinungen bekannt, die eine Rolle entweder untauglich machen oder ihren Wert wesentlich herabsetzen.

Die Steuerung des Wickelvorgangs ist schwieriger je größer die.Rollen gemacht werden. Die Rollenkäufer verlangen jedoch so große Rollen wie möglich. In einer Druckmaschine z.B. verursacht jeder Rollenwechsel beträchtliche Produktionsstörungen und vermindert er somit die Effizienz des Druckvorgangs. Aus diesem Grund ist man bestrebt, so große Rollen wie möglich zu wickeln, selbst auf Kosten eines größeren Risikos eines Rollenausfalls. Wenn z.B. der Durchmesser einer Rolle von Im auf 1,25m vergrößert werden kann, so hat die Rolle über 50%mehr Bahnlänge.

Es ist somit äußerst wichtig, den Wickelvorgang so gut zu steuern, daß eine Maximierung der Rollengröße möglich ist.

Die Rollenbildung wird gewöhnlich durch Einstellen der Kraft, die von der Umf angsabstützung der Rolle hör rührt., beeinflußt, d.h. durch Einstellen der Kontaktkraft odor

des Spaltdrucks zwischen der Rolle und ihrer Stützwalze. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickelvorrichtung zu schaffen, bei der diese Einstellung normalerweise selbsttätig als Folge der geometrischen Proportionen der Konstruktion der Wickelvorrichtung erfolgt, so daß keine äußere Kraft zur Beeinflussung der Rollenabstützkraft benötigt wird. Indessen ist es vorteilhaft, Möglichkeiten zur Aufbringung einer äußeren Kraft vorzusehen, wenn es in besonderen Fällen ratsam ist, daß eine besondere Wickelsteuerung vorzusehen ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst, wie sie durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch Ausbildung der Wickelvorrichtung in der erfindungsgemäßen Weise wird die gewünschte Selbsteinstellung erreicht, was jedoch nicht die Möglichkeit der Beeinflussung des Wickelvorgangs durch Einsatz einer äußeren Kraft ausschließt, wenn dies gelegentlich notwendig ist. Das Wesen der Erfindung besteht drin, daß eine günstige Lastverteilung ganz durch die konstruktive Geometrie der Vorrichtung erreicht wird, die selbsttätig das Verhältnis der Umfangskraft und der zentralen Kraft einstellt, so daß ein optimales Wickelergebnis erhalten wird. Die Erfindung ist in erster Linie für das Wickeln gefüllter oder beschichteter Druckpapiere bestimmt. Die Dichte eines solchen Papiers liegt bei etwa 1...1,25kg/ dm³ . Beim Wickeln solcher Papiere wird ein sehr gutes Wickelergebnis bis zu einem Rollendurchmesser von 1,25m erhalten. Wird eine Papierbahn mit höherer Dichte gewickelt, so sollte die Geometrie der Wickelvorrichtung derart geändert werden, daß ein höherer Anteil des'Rollengewichts von der zentralen Abstützung der Rolle aufgenommen wird. Wird eine Papierbahn mit geringerer Dichte gewickelt, 5 so sollte die Vorrichtungsgeometrie so geändert werden,

daß sich der Anteil der Umfangsabstützung vergrößert. In der Praxis ist eine Veränderung der Geometrie der Wickelvorrichtung schwierig durchführbar, weswegen es praktikabler ist, eine äußere Hilfskraft anzuwenden, um eine veränderte Lastverteilung zu erhalten.

Die US-PS 3 188 016 zeigt eine Wickelvorrichtung mit einer Konstruktionsgeometrie ähnlich derjenigen nach vorliegender Erfindung. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird jedoch kein Nutzen aus der Konstruktionsgeometrie zur Erreichung einer Selbsteinstellung des Wickelvorgangs gezogen, statt dessen wird der Rollenabstützdruck an der Berührungsstelle der Rolle und der Stützwalze konstant gehalten. Dies wird durch Verwendung von Arbeitszylindern erreicht, welche die Rolle belasten. Außerdem werden in der bekannten Vorrichtung Rollen unterschiedlicher Gruppen in unterschiedlichen Richtungen gewickelt und überdies ist der Umschlingungswinkel zwischen der Bahn und den Stützwalzen nicht gleich für die zwei Rollengruppen. Somit wurde das dieser Erfindung zugrundeliegende Problem bei dieser bekannten Vorrichtung weder erkannt noch gelöst.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine solche Konstruktionsgeometrie benutzt, daß während der Endphase des Wickelvorgangs die zentrale Abstützkraft der Rolle zumindest 150% ihrer ümfangsabstützkraft beträgt. Dieses Ergebnis ist erreichbar, wenn die Mittellinie der Stützwalze einer Rolle und die Abstützung und der Schwenkpunkt der verschwenkbaren Stützarmo, welche die zentrale Abstützung der Rolle besorgen, auf derselben horizontalen Ebene liegen, und wenn dor Ab.st and zwischen dem Schwenkpunkt und der Mittellinie dor Stützwalze 70% des Durchmessers der fertigen Rollo, der Sl üt: zwa 1 zendurchmesser 60% und die Länge doa verschwenkbaren Stützarms 70% dieses Rollendurchmessers beträgt.

Um ein optimales Wickelergebnis zu erhalten ist es wichtig, daß die Wickelvorrichtung in ihrer Gesamtheit

so ausqobildct ist, daß gute Wickelergebnisse ermöglicht Wfrdcn. Fi in Morkrnal von Bedeutung besteht darin, daß der Umsohlingunqswinkel zwischen jedem Bahnstreifen und der WaJ zo odor den Walzen, über die der Bahnstreifen ^r) J ."tuft , für alle zu Rollen gewickelten Bahnstreifen gleich ist. Die einfachste Weise um dies zu erreichen besteht darin, zwei in derselben Richtung drehende Stützwalzen zu benutzen und auf einer Seite der Wickelvorrichtung eine Hilfswalze anzuordnen, über welche die zu dieser Seite der Wickelvorrichtung geführten Bahnstreifen geleitet werden, bevor sie die Stützwalze erreichen. Somit gelangt auf einer Seite der Wickelvorrichtung die Bahn unmittelbar zu einer Stützwalze, während auf der gegenüberliegenden Seite der Wickelvorrichtung die Bahn zuerst über eine Hilfswalze und dann zu einer Stützwalze geführt wird. Der ürnschlingungswinkel zwischen der Bahn und der Stützwalze auf der einen Seite der Wickelvorrichtung und die Summe der Umschlingungswinkel zwischen der Bahn und der Hilfswalze plus ihrer zugehörigen Stützwalze auf der anderen Seite der Wickelvorrichtung sollten zumindest im wesentlichen gleich sein. Auf diese Weise wird für alle gleichzeitig in der Wickelvorrichtung gebildeten Rollen ein gleichförmiges Wickelergebnis erhalten.

Es ist vorteilhaft, bei Anwendung der Erfindung 5 alle schweren Teile der Vorrichtung in Bodenhöhe zu lagern. Es können also beispielsweise die Rollenstützarme, die Stützwalzen und die Hilfswalze auf demselben Höhenniveau gelagert werden. Empirisch wurde herausgefunden, daß der optimale Stützwalzendurchmesser bei etwa 750..800mm liegt, wenn Druckpapier aufgewickelt wird. Die Hilfswalze kann kleiner als die Stützwalzen sein, um ihre Herstelungskosten gering zu halten, sie sollte jedoch nicht zu klein gemacht werden, damit ihre Drehgeschwindigkeit nicht zu hoch wird. Die Drehgeschwindigkeit jeder der 5 Walzen sollte nicht 75% ihrer Eigenfrequenz übersteigen.

Es ist empfehlenswert, daß die Bahn von oben

in die 'Wickelvorrichtung eingeführt wird, da dann die Bahnbeobachtung während des Wickelvorgangs und der Bahnlauf zu Beginn des Wickelvorgangs wesentlich leichter erfolgen können als wenn die Bahn von unten käme.

Der Wickelvorgang kann auch durch äußere Einrichtungen beeinflußt werden- Wie bereits erwähnt, kann das Verhältnis der zentralen und der Umfangsabstützkraft z.B. durch Arbeitszylinder beeinflußt werden, die auf die Rollenstützarme einwirken, welche die zentrale Abstützung bewirken. Dies kann bewerkstelligt werden, indem man die äußere Kraft entweder gegen oder in Richtung der Schwerkraft der. Rolle einwirken läßt. Der Wickelvorgang kann auch beeinflußt werden, indem man ein Drehmoment auf die Rollenmitte aufbringt. Weiterhin kann eine Reiterwalze oder eine Reiterwalzenkombination eingesetzt werden, um den Mittelabschnitt von axial langgestreckten Rollen zu belasten, wodurch eine schädliche Rollendurchbiegung vermieden wird, die insbesondere zu Beginn des Wickelvorgangs auftritt. Die Einwirkung eines Drehmoments sowie der Einsatz einer Reiterwalze sind an sich bekannt.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand beigerügter Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform einer Wickelvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Abwandlung der rechten Wickelstation der Wickelvorrichtung von Fig. 1, und

Fig. 3 schematisch die in einer Wickelvorrichtung n.ich der Erfindung einwirkenden statischen KrÜfto. In der Zeichnung ist. mit 1 ei.nc: in Hollen zu wickelnde Bahn bezeichnet. Die Bahn qdiinql über mehrere Führungswalzen 2 zu einer Auft e i 1 e i rir i eht imq Ί, in «let drehende Schlitzmesser die; Bahn 1 in mehren' Slreiien aufteilen, von denen zwei benachbarte Streifen la und

Ib in Fig. 1 gezeigt sind. Der Bahnstreifen la gelangt über eine Hilfswalze 4 zu einer rechtsseitig angeordneten Stützwalze 5a, während der Bahnstreifen Ib direkt zu einer linksseitig angeordneten Stützwalze Ib geführt ist. Die Stützwalzen 5a und 5b drehen sich gemäß den, L^Jfei]en 6 in derselben Richtung. Die gewickelten Rollen werden mit Umfangyabstützung durch die Stützwalzen und zentraler Abstützung durch Stützarme 8, die eine mittige Welle der Rollen tragen, gebildet. Jede Rolle wird von zwei Stützarmen 8 getragen, einem an jedem Ende der Rolle. . Wenn die Rolle auf ihren vollen Durchmesser gewickelt worden ist, wird sie auf einem Boden 9 mit Hilfe von Arbeitszylindern 10 abgesetzt, welche die Stützarme 8 weg von der Stützwalze der Rolle verschwenken.

Die Stützarme 8 drehen um ihren Anlenkpunkt 11. Jeder der Stützarme 8 ist an einem Schlitten 12 befestigt, der in der Axialrichtung der Rollen bewegbar ist. Die Entfernung zwischen den zwei Stützarmen einer Rolle wird durch Bewegen der Schlitten entsprechend der gewünschten Axiallänge der Rolle eingestellt. Eine übliche Axiallänge einer Rolle ist etwa Im, wobei manchmal Rollen mit einer Axiallänge von nur 4 0cm gewickelt werden und die maximale axiale Rollenlänge in der Praxis leicht über 260cm liegt. Das Gewicht einer vollen Rolle dieser 5 Länge ist etwa 4t.

Die Stützwalzen 5a und 5b sind identisch und sie sind zusammen mit der Hilf swalze 4 auf demselben Niveau wie die Stützarme 8 gelagert, d.h. auf der Höhe des Bodens 9 der Vorrichtung. Die Lagerung der Walzen ist nicht im einzelnen gezeigt, sondern lediglich durch Lager 13 angedeutet. Der Berührungs- oder Umschlingungswinkel zwischen dem Bahnstreifen Ib und der Stützwalze 5b ist mit a bezeichnet^ Der Bahnstreifen la hat zwei Umschlingungswinkel, einen , b, mit der Hilfswalze 4 und 5 einen anderen,c, mit der Stützwalze 5a. Um gleiche Wickel—

ergebnisse bei beiden Rollen 7 zu erhalten, sind die Umschlingungswinkel der Bahnstreifen so vorgesehen, daß a = b + c.

In Fig. 2 sind Hilfseinrichtungen gezeigt, mittels denen das Wickelergebnis in an sich bekannter Weise beeinflußt werden kann. Es ist bekannt, daß ein auf die mittige Welle einer Rolle aufgebrachtes Drehmoment eine günstige Wirkung auf das Wickelergebnis hat. Das Ziel ist üblicherweise, ein konstantes Moment während des gesamten Wickelvorgangs aufrecht zu erhalten. Das aufgebrachte Moment ist gewöhnlich höher, je größer die Axiallänge der Rolle ist. Zur Übertragung des Moments auf die Rollenwelle ist an den Schlitten 12 eines der Stützarme ein Motor 14 befestigt, der über Transmissionsriemen 15 und Riemenräder 16 und 17 ein Drehmoment auf die mittige Welle der Rolle 7 überträgt. Die mittige Welle einer Rolle ist gewöhnlich ein Tubus aus kräftigem Karton mit metallischen Endeinsätzen; es kann aber auch eine durchgehende Stahlwelle benutzt werden.

In der Anfangswickelphase ist die Rolle 7 klein und hat sie eine geringe Steifigkeit, insbesondere wenn sie eine beträchtliche axiale Länge besitzt. Als Ergebnis der Belastung durch die auf sie einwirkenden Kräfte kann dann in der Rolle eine Durchbiegung auftreten.

5 Diese Durchbiegung, die von der Stützwalze weggerichtet ist, bildet ein allgemeines Problem beim Wickeln von an ihren Enden abgestützte Rollen. Die Rollendurchbiegung kann beseitigt werden, indem in der Mitte der Rolle zwischen ihren Enden eine Reiterwalze oder eine Reitcrwalzenkombination 18 angesetzt wird, dio auf die Rollo 7 eine Belastung in Richtung zur Stützwalze aufbringt. Wenn eine ausreichende Rollensteif igko it; erreicht: worden ist, können die Reiterwalzenbelastung und die Re i. l orwa 1 ze weggenommen werden. In der gezeigt, on Aus f ührung:; f orm bewegt sich die Re iterwa Lzenkombi nat i on 18 läng:; einer

Ii neuron Führung 19 und mittels eines Schwenkarms 20 kann cJer gesamte Führungsaufbau weg von der Rolle 7 geschwenkt werden.

Fig. 3 zeigt die auf die Rolle 7 einwirkenden statischen Kräfte. Das Rollengewicht P ist in die zwei Gewichtskomponenten Pl und P2 aufgeteilt, von denen Pl der Umfangsabstützkraft der Rolle und P2 der zentralen Abstützkraft der Rolle entspricht. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, hängt das Verhältnis der Kräfte Pl und P2 vom Neigungswinkel d des Rollenstützarms 8 ab. In der gezeigten Ausführungsform ist die Kraft P2 in der Endphase des WLckelvorgangs beträchtlich größer als die Kraft P-I. Die Kraft P 2 sollte dann vorzugsweise zumindest 150% der Kraft Pl betragen. Das beste Ergebnis wird erreicht, wenn der Anlenkpunkt 11 des ■■ Stützarms und das Drehlager 13 der Stützwalze 5 sich auf derselben Höhe 9a befinden und der Durchmesser E der Stützwalze 60% des Durchmessers D einer vollen Rolle, die Länge L des Stützarms 8 70% des Rollendurchmessers D und der Abstand F zwischen den Lagerpunkten 11 und 13 70% des Rollendurchmessers D beträgt. Gute Ergebnisse werden mit dieser Konstruktionsgeometrie erhalten, wenn Druckpapier der früher erwähnten Qualitätsstufe gewickelt wird. Das Ergebnis bleibt gut, selbst wenn das Verhältnis der Kräfte P2 und Pl um etwa 10% von dem Ergebnis abweicht, das bei Benutzung der oben genannten Dimensionierung erhalten wird; aber vorzugsweise sollte die Abweichung 5% nicht überschreiten.

Aus Fig. 3 kann leicht ersehen werden, daß, wenn sich der Stützarm 8 in einer Stellung entsprechend der Anfangsphase des Wickelvorgangs der Rolle 7 befindet, also der Rollendurchmesser noch sehr klein ist, in dieser Phase des Wickelvorgangs die Umfangsabstützkraft Pl etwa zweimal so groß ist wie die zentrale Abstützkraft P₂.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, Abwandlungen sind innerhalb des Rahmens beigefügter Ansprüche möglich.

Claims

Pate n't ansprüche :

!.Vorrichtung zum Wickeln von Rollen von einer Bahn durch Aufteilen dieser Bahn in ihrer Längsrichtung und Wickeln der aufgeteilten Bahnstreifen zu mehreren Rollen unter Verwendung derselben Drehrichtung für alle diese Rollen während des Wickelvorgangs, welche Vorrichtung Einrichtungen aufweist, die den Rollen während des Wickelvorgangs sowohl eine Umfangs- als auch eine zentrale Abstützung geben, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Vergrößerung des Rollendurchmessers während des Wickelvorgangs das Verhältnis der Umfangsabstützkraft (Pl) und der zentralen Abstützkraft (P2) einer Rolle (7) allein als Ergebnis der geometrischen Konstruktionsmerkmale der Vorrichtung und ohne Verwendung einer äußeren Kraftübertragung zur Beeinflussung der Abstützkraft eine wesentliche Veränderung erfährt, und daß die zentrale Abstützkraft (P2) der Rolle (7) als Ergebnis dieser· Veränderung während der Endphase des Wickelvorgangs einer Rolle wesentlich größer ist als die ümfangsabstützkraft (Pl)
2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Endphase des WickelVorgangs die zentrale Abstützkraft (P2) zumindest 150% der Umfangsabstützkraft (Pl) beträgt.
3.Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste und eine zweite, in derselben Richtung (6) drehende Rollenstützwalze (5b,5a) und eine mit der zweiten Stützwalze (5a) verbundene Bahnführungshilfswalze (4) aufweist und Einrichtungen zum Führen eines ersten Bahnstreifens (Ib) über die erste Stützwalze (5b) zu einer ersten Wickelstation und eines zweiten Bahnstreifens (la) über die Hilfswalze (4) und die zweite Stützwalze (5a) zu einer zweiten Wickelstation vorgesehen sind, und daß der Umschlingungswinkel (a) des ersten Bahnstreifens (Ib) um die erste Stützwalze (5b) zumindest in etwa gleich der Summe der Umschlingungswinkel (b+c) des zweiten Bahnstreifens (la) um die Hilfswalze (4) und die zweite Stützwalze (5a) ist.
4.Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswalze (4) zwischen der ersten und der zweiten Stützwalze (5b,5a) im wesentlichen in derselben Horizontalebene wie die Stützwalzen und vorzugsweise auf dem Bodenniveau der Vorrichtung angeordnet ist.
5.Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswalze (4) einen geringfügig kleineren Durchmesser als die Stützwalzen aufweist.
6.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (]) von oben in die Vorrrichtung hineingeführt ist.
7.Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verlagern der zentralen Stützeinrichtung (8) in eine Rollenabgabestellung Arbeitszylinder (10) vorgesehen sind, mittels derer die Umfangsabstützkraft (Pl) während des Wickelvorgangs beeinflußt werden kann.