DE4007329C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Eine solche Wickelmaschine ist aus DE-PS 32 44 510 bekanntgeworden. Weitere einschlägige Wickelmaschinen sind bekannt aus Voith Firmenprospekt "Tragtrommelroller" Nr. 1736 und DE-Zeitschrift Maschinenmarkt, Würzburg 88 (1982) 51 S. 1080.

Bei solchen Wickelmaschinen ist der Schwenkmittelpunkt der beiden Primärhebel gegenüber der Drehachse der Tragtrommel im allgemeinen geringfügig exzentrisch. Befinden sich die Primärhebel in einer senkrechten Stellung, so daß sich der in die Gabeln der Primärhebel eingelegte Tambour zunächst oberhalb der Tragtrommel in deren oberem Scheitelpunkt befindet, so herrscht ein geringfügiger Abstand zwischen der Mantelfläche des Tambours und der Mantelfläche der Tragtrommel. Aufgrund der genannten Exzentrizität wird dieser Abstand beim Verschwenken der Primärhebel in Bahnlaufrichtung zunehmend geringer, so daß es nach wenigen Winkelgraden zu einer Berührung der beiden Mantelflächen kommt. Von da ab wird der Tambour - bzw. der auf ihm nunmehr entstehende, neue Wickel durch Reibungsmitnahme angetrieben. Häufig wird er vorher noch durch eine besondere Anwurfvorrichtung auf die richtige Tourenzahl gebracht. Bereits auf der Primärstrecke wird der entstehende Wickel gegen die Mantelfläche der Tragtrommel mehr oder minder stark angedrückt, um einen bestimmten Liniendruck und damit eine bestimmte Wickelhärte zu erzielen. Auch in der Sekundärstrecke wird der Liniendruck durch entsprechendes Andrücken mittels der Sekundärhebel aufrechterhalten.

Derartige Wickelmaschinen, auch "Poperoller" genannt, bilden im allgemeinen die Endpartie einer Papiermaschine, um die dort anfallende Papierbahn in Rollenform zu bringen. Sie werden aber auch dazu benutzt, um einen bereits fertigen Wickel umzurollen, damit ein neuer Wickel entsteht.

In jedem Falle soll der Wickel ganz bestimmte Eigenschaften aufweisen, insbesondere was die Wickelhärte betrifft. Die Wickelhärte soll von einem gewissen Anfangswert auf einem Endwert abfallen. Der Abfall soll von der ersten bis zur letzten Lage möglichst gleichmäßig sein. Er soll einen bestimmten Gradienten aufweisen, d. h. nicht zu stark und nicht zu schwach sein. Der Verlauf der Wickelhärte soll auf gar keinen Fall Sprungstellen aufweisen, z. B. einen plötzlichen Abfall.

All dies wurde bisher angestrebt, jedoch nicht erreicht. Wickelmaschinen bekannter Bauart erzeugen statt dessen z. B. Wickel, bei denen der Kern extrem hart ist, und bei denen gegen Ende - etwa bei vier Fünftel des Wickeldurchmessers - ein starker Abfall der Wickelhärte eintritt. Dies hat zur Folge, daß der erste Teil, also der extrem harte Kern, unbrauchbar ist, weil nämlich die Bahn in diesem Bereich überdehnt wird und platzt, so daß dieser Teil als Ausschuß weggeworfen werden muß; im Endbereich, in dem der Wickel nicht genügend hart gewickelt ist, kommt es zu einem seitlichen Verschieben der Lagen relativ zueinander, so daß die Stirnseiten der fertigen Rolle ausgefranst erscheinen und die Bahnränder leicht beschädigt werden können.

Ganz allgemein ist man bestrebt, die Primärstrecke so schnell wie möglich zu durchlaufen. Die Verweildauer des entstehenden Wickels in der Primärstrecke ist somit klein im Verhältnis zur Verweildauer in der Sekundärstrecke. Demgemäß entstehen in der Primärstrecke nur wenige Zentimeter des Wickeldurchmessers. Dennoch kommt es auf diese ersten Zentimeter durchaus an. Ein schlecht aufgebauter Kern mit zu geringer oder zu großer Härte erlaubt nämlich keinen einwandfreien Aufbau des übrigen Wickels.

Das Problem ist besonders gravierend bei druckempfindlichen Papieren, z. B. NC-Papieren, wobei dem Anpressen des Tambours mit dem hierauf befindlichen, entstehenden Wickel gegen die Mantelfläche der Tragtrommel enge Grenzen gesetzt sind.

Es ist bereits bekannt, bei Wickelmaschinen eine Entlastungsvorrichtung vorzusehen, mit welcher das Gewicht des Tambours teilweise oder ganz eliminiert wird. Es wird verwiesen auf GB-PS 12 97 812, FR-PS 15 13 694, US-PS 19 23 670.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickelmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 derart zu gestalten, daß die Wickelhärte vom Anfang bis zum Ende des Wickels den gewünschten Verlauf hat, d. h. daß eine extreme Härte im Kernbereich sowie der plötzliche Abfall der Härte im mittleren oder äußeren Bereich vermieden wird und daß sich die Wickelhärte in jedem Augenblick des Wickelvorganges unter Kontrolle befindet; dabei soll die Wickelhärte bei Bedarf auch ohne das Aufbringen eines Liniendruckes zwischen dem entstehenden Wickel und der Mantelfläche der Tragtrommel beeinflußt werden können. Außerdem soll natürlich der maschinelle Aufwand möglichst gering gehalten werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Durch das Zusammenspiel der kennzeichnenden Merkmale findet ein Synchronlauf bezüglich der Schwenkbewegung der beiden Primärhebel sowie des Zentrums-Antriebes statt. Durch den Sensor läßt sich der radiale Abstand zwischen Tambour und Tragtrommel jederzeit genau erfassen. Die Antriebs-Stelleinrichtung, d. h. jene Stelleinrichtung, die den Zentrums-Antrieb I verstellt, kann in radialer Richtung ebenfalls entsprechend verfahren werden, so daß die Achsen des Zentrums-Antriebs I und des Tambours zu jedem Zeitpunkt miteinander fluchten, ungeachtet dessen, daß der Wickel je nach seiner Wickellage in bezug auf die Tragtrommel eine unterschiedliche Dicke hat.

Eine interessante Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 2 gekennzeichnet. Hierbei sind die beiden Komponenten des Antriebes, nämlich Motor und Getriebe, auf einem um die Tragtrommelachse schwenkbaren Träger abgestützt. Die Wickelmaschine gemäß der eingangs genannten Entgegenhaltung DE-PS 32 44 510 weist zwar auch einen schwenkbaren Träger auf. Diese dient jedoch nur zum Tragen des Getriebes, das den Tambour nur zu Beginn des Wickelvorganges antreibt.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Poperoller in drei verschiedenen Arbeitsphasen beim Wickeln eines sogenannten LWC-Papieres.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen denselben Poperoller gemäß der Fig. 1 bis 3, wiederum in drei verschiedenen Arbeitsphasen, jedoch beim Wickeln eines NC-Papieres.

Fig. 7 zeigt den Poperoller in einer Aufrißansicht, wobei einige Teile geschnitten dargestellt sind.

Fig. 8 gibt eine Schnittansicht gemäß der Schnittebene A-B in Fig. 7 wieder.

Der Poperoller weist ein Maschinengestell 1 auf, in dem u. a. eine Tragtrommel 2, zwei Primärhebel 3 sowie zwei Sekundärhebel 4 gelagert sind. Die beiden Primärhebelpaare 3 und 4 umfassen jeweils an ihren oberen Enden eine Gabel, in der ein entspre­ chender Lagerzapfen eines Tambours 5 aufgenommen wird. Die beiden Primärhebel 3 haben einen Schwenkantrieb 6, der schema­ tisch durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist, und der in der Praxis aus einer pneumatischen Einheit bestehen kann. Der Schwenkantrieb 6 greift an den Primärhebeln 3 an, und zwar an einem Gelenk 7. Wie man erkennt, besteht zwischen der Drehachse M der Tragtrommel 2 und dem Schwenkmittelpunkt M′ der Primärhebel 3 eine gewisse Exzentrizität. Diese Exzentrizität braucht jedoch nicht zwingend vorgesehen zu werden. Aufgrund der speziellen Ausgestaltung der Erfindung, nämlich der Mög­ lichkeit des radialen Positionierens des Tambours, könnten die Drehachse M der Tragtrommel 2 und der Schwenkmittelpunkt M′ der Primärhebel 3 auch zusammenfallen.

In gleicher Weise ist auch den beiden Sekundärhebeln 4 ein Schwenkantrieb 8 zugeordnet, dessen eines Ende an einem Lager 9 am Maschinengestell 1 gelagert ist, und dessen anderes Ende an einem Gelenk 10 an den Primärhebeln 4 angreift.

Eine Blasleitung 11 mit Blasdüsen 12 dient zum Aufwickeln des Anfangs einer Papierbahn 13 auf dem Tambour 5. Im Maschinenge­ stell 1 ist eine horizontale Laufbahn 14 vorgesehen, auf der ein Wickel 15 bei seinem Entstehen in der Sekundärstrecke gela­ gert ist, und zwar mittels der Lagerzapfen des Tambours 5.

In den Fig. 4 bis 6 ist schematisch eine Tambour-Stelleinrichtung 20 gezeigt. Diese besteht aus einer pneumatischen oder hydrauli­ schen Einheit und dient dazu, den Tambour 5 in bezug auf die Tragtrommel 2 zu positionieren. Die Tambour-Stelleinrichtung 20 - je eine einem jeden Lagerzapfen des Tambours 5 zugeordnet - werden in Richtung der ausgezogenen Pfeile gemäß der Fig. 4 bis 6 im Sinne des Abhebens des Tambours 5 von der Tragtrommel 2 beauf­ schlagt.

Aus den Fig. 7 und 8 erkennt man außerdem, in welcher Weise der Tambour 5 durch Zentrumsantriebe I bzw. II antreibbar ist. Zunächst soll der Zentrumsantrieb I näher betrachtet werden. Dieser Zentrumsantrieb I, umfassend Motor 21 und Getriebe 22 ist auf einem eigenen Lagerbock 23 gelagert, der Bestandteil des Maschinengestelles 1 ist. Er ist einerseits in Richtung eines Doppelpfeiles 24 horizontal verschiebbar, so daß eine Kupplung 25 in Eingriff bzw. außer Eingriff gelangen kann, zum anderen ist er in Richtung eines Doppelpfeiles 26 ver­ tikal verschiebbar. Dies hat den Sinn, stets ein genaues Fluch­ ten der Drehachse 27 des Tambours 5 und der Drehachse 28 des Abtriebzapfens eines Getriebes 22 herzustellen und beizubehalten. Die Beibehaltung dieses Fluchtens wird erreicht durch einen hier nicht dargestellten Sensor, der den Abstand zwischen Trag­ trommel 2 und Tambour 5 erfaßt, und der ein Signal an eine An­ triebs-Stelleinrichtung 29 abgibt (siehe Fig. 8). Diese An­ triebs-Stelleinrichtung sorgt für ein entsprechendes Verstellen des Zentrumsantriebs I in Richtung des Doppelpfeiles 26. Hier­ durch wird sichergestellt, daß der Zentrumsantrieb I aus­ schließlich ein Drehmoment auf den Tambour 5 überträgt, nicht jedoch Kräfte wie etwa das Gewicht des Zentrumsantriebs I.

Beim Verschwenken des Tambours 5 mit dem darauf befindlichen Teilwickel um die Tragtrommel 2 muß für absoluten Gleichlauf der beiden Primärhebel 3 gesorgt werden. Ist der Zentrumsan­ trieb I - so wie hier dargestellt - auf einem eigenen Lagerbock 23 gelagert, so muß dieselbe Synchronisierung auch bezüglich der Verschwenkbewegung des Zentrumsantriebs I hergestellt wer­ den. Wie dies im einzelnen geschieht, erkennt man wiederum aus den Fig. 7 und 8. Eine Synchronisierwelle 30 weist Zahnräder 31 auf, die mit den entsprechenden Zahnsegmenten 32 der beiden Primärhebel 3 und des Zentrumsantriebes I kämmen.

Der Zentrumsantrieb II kann zusätzlich zum Zentrumsantrieb I vorge­ sehen werden. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Auch hier ist wiederum ein mechanisches Ankoppeln dieses Zentrumsan­ triebes II an den betreffenden Lagerzapfen des Tambours 5 vor­ gesehen. Wie man sieht, liegen die beiden Zentrumsantriebe I und II auf zwei verschiedenen Seiten der Maschine. So kann bei­ spielsweise der Zentrumsantrieb I auf der Führerseite der Ma­ schine sein. Aber auch der umgekehrte Fall ist möglich.

Von oben her wirken auf die beiden Zapfen des Tambours 5 je­ weils Tambourhalter 35. Diese haben die Aufgabe, ein Tanzen des Tambours 5 beim Betrieb der Maschine zu behindern. Sie spannen gewissermaßen - zusammen mit der Tambour-Stelleinrichtung 20 - die Tambourzapfen fest ein und positionieren diese. Ein ent­ sprechender Antriebshalter 36 ist dem Zentrumsantrieb I zuge­ ordnet. Dabei können der eine Tambourhalter 35 und der An­ triebshalter 36 starr miteinander verbunden sein.

Die Arbeitsweise der Maschine soll zunächst beschrieben werden anhand der Fig. 1 bis 3, auf der - wie erwähnt - normale Pa­ piere gefahren werden, die nicht druckempfindlich sind. Dabei sind die einzelnen Positionen des Tambours - gegebenenfalls mit hierauf befindlichem angefangenen oder fertigen Wickel 15 - mit den Großbuchstaben A, B, C, D, E′, E, F bezeichnet.

Fig. 1 zeigt jene Arbeitsphase, in der ein Wickel 15 fertig ist, und ein neuer Wickel begonnen werden soll. Der Wickel 15 be­ findet sich in der Position E′, während sich der Tambour 5 in der Position B befindet. Auf dem Wege von A nach B wurde Tam­ bour 5 bereits vom Zentrumsantrieb I angetrieben und auf die Drehzahl der Tragtrommel 2 gebracht, jedoch nur mit gegenläufi­ gem Drehsinn. In der Position B wird der Tambour sodann radial etwas abgesenkt auf die Position C, so daß er mit der Mantel­ fläche der Tragtrommel 2 zum Zwecke des Aufwickelns der Bahn 13 in Berührung gelangt. Der Bahnanfang der von links her­ angeführten Bahn 13 wird mittels der Blasdüsen 12 auf den Tam­ bour 5 aufgewickelt. Auf dem Wege von C über D bis E′ befindet sich der Tambour bzw. der im Entstehen begriffene Wickel in Kontakt mit der Mantelfläche der Tragtrommel. Zwischen B und E arbeitet außerdem noch der Zentrumsantrieb I, indem er in den Tambour 5 ein Drehmoment einleitet. Nach dem Verbringen des fertigen Wickels 15 in die Position F gelangt auch der Tambour 5 mit dem neuen Wickel in die Position D. Bis zum Erreichen der Position E wird der im Entstehen begriffene Wickel sowohl durch Reibungsmitnahme an der Tragtrommel 2 als auch durch den Zentrums­ antrieb I angetrieben. Erst in der letzten Phase zwischen E und E′ findet nur noch ein Antrieb durch Anpressen des Wickels ge­ gen die Tragtrommel 2 und somit durch Reibungsmitnahme statt.

Anders liegen die Verhältnisse bei dem Betreiben der Maschine gemäß der Fig. 4 bis 6. Das wichtigste Merkmal dieser Be­ triebsweise besteht darin, daß der im Entstehen begriffene Wickel von Anfang bis Ende zu keinem Zeitpunkt gegen die Man­ telfläche der Tragtrommel 2 angedrückt wird. Die Bahnspannung und damit auch die Wickelhärte werden ausschließlich durch die beiden Zentrumsantriebe I, II gesteuert.

Im übrigen sind diese beiden Arbeitsweisen - für normale Pa­ piere gemäß der Fig. 1 bis 3 und für druckempfindliche Pa­ piere gemäß der Fig. 4 bis 6 - in den folgenden Tabellen dargestellt.

Normale Papiere (LWC)

Druckempfindliche Papiere (NCR)

Claims (7)

1. Wickelmaschine zum Aufwickeln einer laufenden Bahn aus Papier, Folie od. dgl., mit einer bahnbreiten Tragtrommel, einem Tambour, auf dem die Bahn zu einem Wickel aufgewickelt wird, einem Paar von Primärhebeln, die jeweils an ihrem einen Ende eine Gabel zur Aufnahme eines Lagerzapfens des Tambours aufweisen, und die mit dem anderen Ende im Bereich der Tragtrommelachse derart gelagert sind, daß der Tambour aus einer ersten Position oberhalb der Tragtrommel in Laufrichtung der Bahn um die Tragtrommel herum um etwa 90° verschwenkbar ist und dabei eine Primärstrecke durchläuft, bis er eine zweite Position erreicht, in welcher der Tambour mit dem noch unfertigen Wickel von einer im wesentlichen horizontalen Führungsbahn (Sekundärstrecke) geführt wird, welche Führungsbahn sich von der zweiten Position bis zu einer dritten Position erstreckt, ferner mit je einem Schwenkantrieb für die Primärhebel, wobei ein Zentrumsantrieb, der auf der Primärstrecke im Bereich der Tambourachse ein Drehmoment einleiten kann, mit einem der Primärhebel gekoppelt ist, so daß er mit dem Tombour die Primärstrecke durchläuft, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• a) es ist eine Tambour-Stelleinrichtung (20) vorgesehen, um den radialen Abstand zwischen Tambourachse und Tragtrommelachse einzustellen;
• b) es ist ein Sensor zum Erfassen der radialen Abstandes zwischen Tambour (5) und Tragtrommel (2) vorgesehen;
• c) es ist eine Antriebs-Stelleinrichtung (27) zum radialen Verstellen des Zentrums-Antriebes (I) entsprechend dem Sensorsignal vorgesehen.

2. Wickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrums-Antrieb (I) einen Motor (21) und ein Getriebe (22) umfaßt, die auf einem um die Tragtrommelachse schwenkbaren Träger abgestützt sind.

3. Wickelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tambour-Stelleinrichtung (20) hydraulische oder pneumatische Einheiten umfaßt, von denen jeweils eine einem der Lagerzapfen des Tambours (5) zugeordnet ist.

4. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb durch eine mechanische Kupplung (25) an den einen der beiden Lagerzapfen des Tambours (5) ankuppelbar ist.

5. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Tambour (5) ein Tambourhalter (35) zugeordnet ist, der eine der Tambour-Stelleinrichtung (20) entgegengerichtete Kraft auf die beiden Lagerzapfen aufbringt, um eine definierte Linienkraft zu erzeugen.

6. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Antrieb ein Antriebshalter (36) zugeordnet ist, der eine der Antriebs-Stelleinrichtung (29) entgegengerichtete Kraft auf den Antrieb aufbringt.

7. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Zentrumsantrieb (II) vorgesehen ist, der auf der Sekundärstrecke in der Tambourachse ein Drehmoment einleiten kann, und zwar an dem dem ersten Zentrumsantrieb (I) gegenüberliegenden Lagerzapfen des Tambours (5).