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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Bilden von Wickeln aus bahnförmigem
Material in dem Wickelgestell einer Umwickelvorrichtung. Im Besonderen
betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Bilden von Wickeln aus bahnförmigem Material
mit einem gewünschten
Durchmesser.
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Hintergrund
der Erfindung
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Bei
der Herstellung von Rollenverbrauchsgütern, wie Toilettenpapier,
Papierhandtücher,
Wischtücher
oder anderes bahnförmiges
Material, werden Umwickelvorrichtungen verwendet, um Ausgangsrollen
aus bahnförmigem
Material mit großem
Durchmesser in zahlreiche Rollen enger Breite mit kleinem Durchmesser
für die
Verwendung durch den Verbraucher umzuwandeln. Während des Umwickelprozesses
wird das bahnförmige
Material auf der Ausgangsrolle großen Durchmessers abgewickelt,
dann zu Wickeln kleineren Durchmessers umgewickelt. Optionale Umwandlungsschritte
können
Längsschneiden,
Prägen
und/oder Perforieren umfassen.
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Umwickelvorrichtungen
können
kontinuierlich oder nichtkontinuierlich sein. Nach der Bildung eines
Wickels in einer nichtkontinuierlichen Umwickelvorrichtung wird
die Umwickelvorrichtung angehalten, der Wickel wird ausgestoßen, ein
neuer Satz Kerne wird in das Wickelgestell eingefügt und die Umwickelvorrichtung
wird für
einen anderen Takt erneut gestartet. Die Wirtschaftlichkeit gebietet,
dass diese Taktzeit so kurz wie möglich sein muss. Bei einer
kontinuierlichen Umwickelvorrichtung kann die Umwickelvorrichtung
verlangsamt werden, aber kommt beim Ausstoßen eines Wickels nicht zu
einem vollständigen
Stillstand.
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Nachdem
ein Wickel den Zieldurchmesser erreicht hat, wird der Wickel aus
dem Wickelgestell ausgestoßen,
so dass er zu einer Reihe weiterer Verarbeitungsschritte, wie zum
Beispiel einem Verpackungsschritt, weitergeleitet werden kann. In
manchen Fällen
ist es jedoch möglich,
dass der Wickel den Zieldurchmesser nicht erreicht, wie zum Beispiel dann,
wenn das bahnförmige
Material vor Erreichen des Zieldurchmessers reißt. In diesem Fall wird der Wickel
weiterhin aus dem Wickelgestell ausgestoßen, wird aber zu einer unterschiedlichen
Reihe weiterer Verarbeitungsschritte, wie zum Beispiel einem Aufbereitungsschritt,
weitergeleitet. Daher bedarf es der Trennung der fehlerhaften Wickel
von denjenigen, die den Zieldurchmesser erreichen, um Produkteinheitlichkeit
sicherzustellen.
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Mechanische
Vorrichtungen, wie Schubvorrichtungen, können zum Ausstoßen des
fertigen Wickels aus der Umwickelvorrichtung verwendet werden. Mechanische
Schubvorrichtungen können
jedoch eine langsame Taktzeit aufweisen und können einen eher großen Mindestwickeldurchmesser
erfordern, bevor die Schubvorrichtung aktiviert werden kann, um
den Wickel von der Umwickelvorrichtung abzuweisen. Wenn das bahnförmige Materialgewebe vor
Erreichen des Mindestwickeldurchmessers reißt, muss der Umwickelvorrichtungsbediener
oft das gerissene Gewebe wieder einfädeln und den Wickel zu dem
Mindestwickeldurchmesser aufbauen, bevor er von der Umwickelvorrichtung
abgewiesen werden kann. Dies kann eine enorme Menge verschwendeter
Zeit und/oder verschwendeten bahnförmigen Materials erzeugen.
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Daher
besteht ein Bedarf für
eine verbesserte Umwickelvorrichtung und ein verbessertes Verfahren
zum Entfernen von Wickeln aus einer umfangsgetriebenen Umwickelvorrichtung.
In dieser Hinsicht besteht ein Bedarf für eine Umwickelvorrichtung
und ein Verfahren zum Senken der Menge an Zeit, die zum Ausstoßen eines
fertig gestellten Wickels aus einer umfangsgetriebenen Umwickelvorrichtung
erforderlich ist. Es besteht des Weiteren ein Bedarf für eine Umwickelvorrichtung
und ein Verfahren zum Beseitigen der Notwendigkeit, einen fehlerhaften
Wickel zu einem Mindestdurchmesser aufzubauen, bevor der fehlerhafte
Wickel von einer umfangsgetriebenen Umwickelvorrichtung abgewiesen
wird. Des Weiteren besteht außerdem
ein Bedarf für
eine Umwickelvorrichtung und ein Verfahren, um Wickel mit Zieldurchmesser
von fehlerhaften Wickeln zu trennen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorgenannten Erfordernisse werden erfüllt und die Probleme, die von
Fachleuten festgestellt wurden, werden überwunden durch die Umwickelvorrichtung
der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 1. Die Umwickelvorrichtung
ist eine Umwickelvorrichtung zum Bilden von Wickeln oder Rollen
aus bahnförmigem
Material und umfasst ein Wickelgestell, das von einer Vielzahl von
Zylinderwalzen mit Spalten dazwischen gebildet wird und wobei wenigstens
eine der Walzen relativ zu den anderen bewegt werden kann, um dadurch
einen ersten und einen zweiten Spalt variabler Länge zu bilden; einen ersten
Antrieb, der treibend mit wenigstens einer der Walzen verbunden
ist und die Drehzahl von wenigstens einer der Walzen steuert; einen
zweiten Antrieb, der treibend mit wenigstens einer der Walzen verbunden
ist und die Drehzahl von wenigstens einer der Walzen steuert und
wobei sich die Walzen, die von dem ersten Antrieb angetrieben werden,
von den Walzen, die von dem zweiten Antrieb angetrieben werden,
unterscheiden. Diese Umwickelvorrichtung ermöglicht, dass ein Wickel oder
eine Rolle aus bahnförmigem Material,
der oder die in dem Wickelgestell gebildet wird, entweder durch
den ersten oder durch den zweiten Spalt hindurch ausgestoßen werden
kann. Die Drehrichtung von wenigstens einer der Walzen kann in der
Lage sein, umgekehrt zu werden, um einen Wickel aus dem Wickelgestell
auszustoßen.
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Vorzugsweise
ist wenigstens eine der Walzen eine Ausstoßwalze, mit der ein Wickel
oder eine Rolle aus bahnförmigem
Material, der oder die in dem Wickelgestell gebildet wird, zu beiden
Seiten der Ausstoßwalze
daraus ausgestoßen
werden kann.
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Der
erste und der zweite Antrieb umfassen vorzugsweise regelbare Antriebe.
Bei einer bevorzugten Ausführung
kann die Vielzahl von Walzen eine erste, eine zweite und eine dritte
Walze umfassen, wobei der erste und der zweite Spalt, die an die erste
Walze angrenzen, von variabler Länge
sind. Der erste Antrieb kann treibend mit der ersten Walze verbunden
sein und die Drehzahl der ersten Walze steuern und der erste Antrieb
kann ein regelbarer Antrieb sein. Die erste Walze kann relativ zu
der zweiten und der dritten Walze beweglich sein, um dadurch den
ersten und den zweiten Spalt variabler Länge zu bilden. Der zweite Spalt
kann eine Länge
zwischen 50 % und 200 % der Länge
des ersten Spalts aufweisen. Der erste Antrieb kann treibend mit
der ersten Walze verbunden sein und deren Drehzahl steuern und der
erste Antrieb kann in der Lage sein, die erste Walze im Uhrzeigersinn
und gegen den Uhrzeigersinn zu drehen.
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Die
Umwickelvorrichtung kann des Weiteren einen Bahnzuführmechanismus
und einen Wickelbeginnmechanismus umfassen, wobei der Bahnzuführmechanismus
das bahnförmige
Material in das Wickelgestell hineinleitet. Das bahnförmige Material kann
ein Papierprodukt umfassen. Die Umwickelvorrichtung kann des Weiteren
wenigstens eine Walze mit einer Gleitschutzfläche umfassen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt außerdem ein
Verfahren zum Bilden eines Wickels oder einer Rolle aus bahnförmigem Material
nach Anspruch 13 bereit. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: (i)
Leiten eines bahnförmigen
Materials in ein Wickelgestell hinein und Bilden eines Wickels oder
einer Rolle aus bahnförmigem
Material, wobei das Wickelgestell von einer Vielzahl von Walzen
mit Spalten dazwischen gebildet wird und wobei des Weiteren wenigstens
eine der Walzen relativ zu den anderen bewegt werden kann, um dadurch
einen ersten und einen zweiten Spalt variabler Länge zu bilden; wobei ein Wickel
oder eine Rolle aus bahnförmigem
Material, der oder die in dem Wickelgestell gebildet wird, entweder
durch den ersten oder den zweiten Spalt hindurch ausgestoßen werden
kann; (ii) Drehen der Walzen und des Wickels oder der Rolle aus
bahnförmigem
Material, um dadurch den Durchmesser des Wickels oder der Rolle
aus bahnförmigem
Material in dem Wickelgestell zu erhöhen und wobei sich die Längen des
ersten und des zweiten Spalts mit dem Durchmesser des Wickels oder
der Rolle aus bahnförmigem
Material erhöhen;
und (iii) Ausstoßen
von Wickeln oder Rollen aus bahnförmigem Material mit einem ausgewählten Durchmesser
entweder durch den ersten Spalt oder durch den zweiten Spalt hindurch,
wobei der Schritt des Ausstoßens
des bahnförmigen
Materials das Umkehren der Drehrichtung von wenigstens einer Walze
umfasst.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren Ausstoßen
von Wickeln oder Rollen aus bahnförmigem Material mit einem ausgewählten Durchmesser durch
den ersten Spalt hindurch und Ausstoßen von Wickeln oder Rollen
mit einem nichtausgewählten Durchmesser
durch den zweiten Spalt hindurch.
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Der
Schritt des Ausstoßens
des Wickels aus bahnförmigem
Material kann des Weiteren das Verringern der Drehzahl von wenigstens
einer Walze und/oder das Anhalten des Drehens von wenigstens einer
Walze umfassen. Das Verfahren kann des Weiteren den Schritt des
Regelns der Kraft, die durch wenigstens eine der Walzen gegen den
Wickel ausgeübt
wird, umfassen, wobei sich die Walze von dem Wickelgestell wegbewegt,
um dem Wickel das Ausstoßen
aus dem Wickelgestell zu ermöglichen.
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Die
Vielzahl von Walzen kann eine erste, eine zweite und eine dritte
Walze umfassen, wobei der erste Spalt zwischen der ersten und der
zweiten Walze gebildet wird und der zweite Spalt zwischen der ersten
und der dritten Walze gebildet wird. Des Weiteren kann sich die
erste Walze von der zweiten und der dritten Walze wegbewegen, während sich der
Durchmesser des Wickels aus bahnförmigem Material erhöht. Bei
manchen Ausführungen
werden Wickel aus bahnförmigem
Material mit dem ausgewählten
Durchmesser durch den ersten Spalt hindurch ausgestoßen, indem
die Drehzahl der ersten Walze relativ zu der zweiten oder der dritten
Walze verändert
wird, und Wickel aus bahnförmigem
Material mit dem nichtausgewählten
Durchmesser werden durch den zweiten Spalt hindurch ausgestoßen, indem
die Richtung von einer der Walzen relativ zu der Drehrichtung, die
zum Erhöhen
des Durchmessers der Wickel aus bahnförmigem Material verwendet wird,
umgekehrt wird.
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Kurze Beschreibungen
der Zeichnungen
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1 ist
eine Seitenansicht einer Umwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Seitenansicht der Umwickelvorrichtung von 1,
die den ersten und den zweiten Spalt darstellt, durch die ein Wickel
ausgestoßen werden
kann.
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3 ist
eine Seitenansicht der Umwickelvorrichtung von 1,
die das Ausstoßen
eines Wickels mit dem Zieldurchmesser zu einer ersten Seite der
Ausstoßwalze
darstellt.
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4 ist
eine Seitenansicht der Umwickelvorrichtung von 1,
die das Ausstoßen
eines fehlerhaften Wickels zu einer zweiten Seite der Ausstoßwalze darstellt.
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Ausführliche Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Bilden von Wickeln aus bahnförmigem
Material in dem Wickelgestell einer Umwickelvorrichtung bereit.
Die vorliegende Erfindung findet Anwendung bei dem Umwickeln einer Vielfalt
von bahnförmigen
Materialien in Rollenform, zu denen Papier, Gewebe, Textilien, Vliesstoffe,
Filme, Folien, Laminate davon und so weiter gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
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Während des
Umwickelvorrichtungsbetriebs wird bahnförmiges Material von einer Ausgangsrolle aus
bahnförmigem
Material abgewickelt. Wahlweise kann sich das bahnförmige Material
durch zusätzliche
Umwandlungsvorgänge
hindurchbewegen, bevor es wieder zu einem Wickel gewickelt wird.
Zu beispielhaften optionalen Umwandlungsvorgängen gehören Längsschneiden, Prägen, Kalandern,
Perforieren und so weiter, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
Nach dem es sich durch die optionalen Umwandlungsvorgänge hindurchbewegt
hat, tritt das bahnförmige
Material in das Wickelgestell einer umfangsgetriebenen Umwickelvorrichtung
ein. Das Wickelgestell ist der Raum in der Umwickelvorrichtung, in
dem das bahnförmige
Material zu einem Wickel gewickelt wird.
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1 zeigt
eine umfangsgetriebene Umwickelvorrichtung (10), die ein
Dreiwalzensystem umfasst, das eine erste Walze (12), eine
zweite Walze (14) und eine dritte Walze (16) enthält. Die
erste Walze (12), die zweite Walze (14) und die
dritte Walze (16) bilden gemeinsam das Wickelgestell (18).
Das bahnförmige
Material (20) tritt in das Wickelgestell (18)
ein, wo es zu einem Wickel (22) gewickelt wird.
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Fachleute
werden feststellen, dass die Umwickelvorrichtung der vorliegenden
Erfindung eine Vielzahl von Walzen umfassen kann, die das Wickelgestell
bilden. Jede Walze umfasst eine Wickelkontaktfläche, zwei Endflächen und
eine Längsachse, die
sich durch die Mitten der Endflächen
der Walze hindurch erstreckt. Bei regulärem Betrieb der Umwickelvorrichtung
drehen sich die Walzen um die Längsachsen
herum in dieselbe Richtung mit im Wesentlichen gleichwertigen Oberflächengeschwindigkeiten.
Die Wickelkontaktflächen
der Walzen wirken gegen die Außenfläche des
Wickels, um den Wickel in die Richtung entgegen dem Drehen der Walzen
zu drehen und das bahnförmige
Material auf die Außenfläche des
Wickels zu wickeln. Mit erneuter Bezugnahme auf 1 wird
eine bestimmte Ausführung dargestellt,
bei der sich die erste Walze (12), die zweite Walze (14)
und die dritte Walze (16) gegen den Uhrzeigersinn drehen,
wie durch die Pfeile angezeigt, wobei der Wickel (22) in
einem Uhrzeigersinn gedreht wird, wie ebenfalls durch einen Pfeil
angezeigt. Bei einer alternativen Ausführung können sich die Walzen im Uhrzeigersinn
drehen, wobei der Wickel gegen einen Uhrzeigersinn gedreht wird.
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Mit
erneuter Bezugnahme auf die in 1 dargestellte
Ausführung
umfasst der Wickel (22) des Weiteren einen Kern (24),
auf den das bahnförmige Material
(20) gewickelt wird. Fachleute werden erkennen, dass der
Kern (24) eine Reihe von Kernen enger Breite umfassen kann,
die Ende an Ende positioniert sind, um einzelne Längsschnitte
aus bahnförmigem
Material aufzunehmen. Die einzelnen Kerne besitzen eine Breite,
die im Wesentlichen der Breite der entsprechenden einzelnen Längsschnitte
aus bahnförmigem
Material entspricht. Die Oberfläche des
Kerns (24) kann ein Haftmittel tragen, um das bahnförmige Material
(20) an der Oberfläche
des Kerns (24) zu befestigen, wenn der sich Wickel (22) zu
bilden beginnt. Fachleute werden erkennen, dass andere Mechanismen
verwendet werden können,
um den Wickelbildungsprozess in dem Wickelgestell einzuleiten. Bei
anderen Ausführungen
kann der Wickel kernlos sein. Andere Mechanismen, die Fachleuten bekannt
sind, können
verwendet werden, um den Wickelbildungsprozess in dem Wickelgestell
einzuleiten, wenn kernlose Wickel gebildet werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung umfasst das Wickelgestell wenigstens
eine Walze, die die Fähigkeit
besitzt, sich von der Mitte des Wickels wegzubewegen, wenn der Wickel
an Durchmesser zunimmt. Das heißt,
dass wenigstens eine Walze in der Lage ist, sich zu den anderen
Walzen hin- oder von diesen wegzubewegen, um das Wachsen des Wickels
zu ermöglichen.
Die Fähigkeit
einer Walze, sich in Bezug auf benachbarte Walzen seitlich zu bewegen,
erzeugt Spalte mit variablen Längen
zwischen den beiden benachbarten Walzen. Daher kann diese Bewegung
verwendet werden, um den Spalt zwischen benachbarten Walzen so zu
verbreitern, dass der Wickel aus dem Wickelgestell durch den verbreiterten Spalt
hindurch ausgestoßen
werden kann. Nimmt man nun Bezug auf 2, führt seitliche
Bewegung der ersten Walze (12) zu einem ersten Spalt (34)
und einem zweiten Spalt (36) mit variablen Längen. Alternativ
hätte der
erste Spalt (34) variable Länge, wenn die zweite Walze
(14) beweglich wäre,
und der zweite Spalt (36) hätte variable Länge, wenn
die dritte Walze (16) beweglich wäre.
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Wünschenswerterweise
wird/werden während
des Wickelns des Wickels die bewegliche(n) Walze(n) in Bezug auf
die benachbarte(n) Walze(n) so positioniert, dass der Kleinere von
dem ersten Spalt (34) und dem zweiten Spalt (36)
eine Länge von
wenigstens ungefähr
50 % des Größeren von dem
ersten Spalt (34) und dem zweiten Spalt (36) aufweist.
Stärker
zu wünschen
ist, dass die bewegliche(n) Walze(n) in Bezug auf die benachbarte(n) Walze(n)
so positioniert wird/werden, dass der Kleinere von dem ersten Spalt
(34) und dem zweiten Spalt (36) eine Länge von
wenigstens ungefähr
75 % des Größeren von
dem ersten Spalt (34) und dem zweiten Spalt (36)
aufweist. Noch stärker
zu wünschen
ist, dass die bewegliche(n) Walze(n) in Bezug auf die benachbarte(n)
Walze(n) so positioniert wird/werden, dass der Kleinere von dem
ersten Spalt (34) und dem zweiten Spalt (36) eine
Länge von
wenigstens ungefähr
90 % des Größeren von
dem ersten Spalt (34) und dem zweiten Spalt (36)
aufweist. Und noch stärker
zu wünschen
ist, dass der erste Spalt (34) und der zweite Spalt (36)
Längen
aufweisen, die im Wesentlichen von gleichwertiger Länge sind.
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Beispielhafte
Mechanismen, die Bewegung einer Walze bereitstellen, umfassen, ohne
jedoch darauf beschränkt
zu sein, Führungsbahnen,
die mit den Enden der Walze in Eingriff kommen und sie so tragen,
dass sich die Enden der Walze innerhalb der Führungsbahnen bewegen können, oder
Schwenkarme, die mit den Enden der Walze in Eingriff kommen und
sie tragen, und so weiter. Fachleute werden erkennen, dass zahlreiche
zusätzliche
Mechanismen zum Bereitstellen von seitlicher Bewegung der Walzen
verfügbar
sind.
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Bei
Ausführungen
der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eine der Walzen, die das
Wickelgestell umfassen, eine Ausstoßwalze, die so bezeichnet wird,
weil die Umwickelvorrichtung die Fähigkeit besitzt, einen Wickel
in dem Wickelgestell der Umwickelvorrichtung zu beiden Seiten der
Ausstoßwalze
auszustoßen.
Die Ausstoßwalze
kann in der Lage sein, sich in Bezug auf die Mitte des Wickels seitlich
zu bewegen, oder nicht. Wenn die Ausstoßwalze zu seitlicher Bewegung
fähig ist,
dann kann es sein, dass keine andere solche Walze erforderlich ist. Wenn
die Ausstoßwalze
nicht zu seitlicher Bewegung fähig
ist, dann müssen
die benachbarten Walzen der Ausstoßwalze zu Bewegung fähig sein,
die ausreicht, um zu ermöglichen,
dass der Spalt zwischen der Ausstoßwalze und der benachbarten
Walze bis zu dem Punkt, an dem der Wickel durch den Spalt hindurch
ausgestoßen
werden kann, vergrößert wird.
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Während der
Bildung eines Wickels übt
jede der Walzen, die das Wickelgestell umfassen, an dem Punkt des
Kontakts zwischen der Wickelkontaktfläche der jeweiligen Walzen und
dem Wickel eine Kraft gegen den Wickel aus. Die Kräfte, die
von den Walzen gegen den Wickel ausgeübt werden, besitzen radiale
Komponenten, die in Richtung der Mitte des Wickels gerichtet sind.
Die radiale Komponente der Kraft, die von einer Walze, die zu seitlicher
Bewegung fähig
ist, ausgeübt
wird, kann durch einen Kraftregler geregelt werden. Zu beispielhaften
Kraftreglern gehören,
ohne jedoch darauf beschränkt
zu sein, Federn, Druckluftzylinder, Luftspeicherblasen und so weiter,
die gleitend mit dem Umfang der Walzen in Eingriff kommen. Wie von
einem Fachmann zu erkennen ist, kann die Kraft, die an den Wickel
angelegt wird, geregelt werden, um die Härte des Wickels bei dessen
Bildung zu steuern. Das Erhöhen
der Kraft, die an den Wickel angelegt wird, neigt dazu, die Härte des
Wickels zu erhöhen,
während
das Senken der Kraft, die an den Wickel angelegt wird, dazu neigt,
die Härte
des Wickels zu senken.
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Zusätzlich besitzen
die Kräfte,
die von den Walzen, die das Wickelgestell umfassen, auf einen Wickel
ausgeübt
werden, eine tangentiale Komponente, die an dem Punkt des Kontakts
zwischen der Wickelkontaktfläche
der jeweiligen Walzen und dem Wickel gegen die Oberfläche des
Wickels gerichtet ist. Es sind die tangentialen Komponenten der
Kräfte, die
den Wickel veranlassen, sich so zu drehen, dass das bahnförmige Material
auf die Außenfläche des Wickels
gewickelt wird.
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Wünschenswerterweise
umfasst wenigstens eine der Walzen eine Gleitschutzfläche an der
Wickelkontaktfläche,
wobei noch stärker
zu wünschen ist,
dass wenigstens zwei oder mehr der Walzen eine Gleitschutzfläche an der
Wickelkontaktfläche
umfassen. Die Gleitschutzfläche
erhöht
den Reibungskoeffizienten gegen die Oberfläche des Wickels, wobei die
tangentiale Kraft, die von der Walze gegen die Oberfläche des
Wickels ausgeübt
wird, erhöht
wird und die Fähigkeit
der Walze zum Ausstoßen
oder Abweisen des Wickels verbessert wird. Zu Beispielen für Gleitschutzflächen gehören, ohne
jedoch darauf beschränkt
zu sein, texturierte Oberflächenausführungen,
eingravierte Muster, Gummibeschichtungen, Band mit grober Körnung und
so weiter.
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Die
Umwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst einen ersten
Antrieb, der treibend mit wenigstens einer der Walzen verbunden
ist und die Drehzahl von wenigs tens einer der Walzen steuert. Der
erste Antrieb kann treibend mit den Walzen verbunden sein, die er
durch eine erste Übertragung antreibt,
die eine Reihe von Riemen, Riemenscheiben, Zahnrädern, Getrieben, Planetengetrieben,
Kettenrädern,
Kombinationen davon und so weiter umfassen kann, ohne jedoch darauf
beschränkt
zu sein. Der erste Antrieb kann eine oder mehr Walzen drehen. Zusätzlich besitzt
die Umwickelvorrichtung einen zweiten Antrieb, der treibend mit
wenigstens einer der Walzen verbunden ist und die Drehzahl von wenigstens
einer der Walzen unabhängig
von dem ersten Antrieb steuert. Der zweite Antrieb kann treibend
mit den Walzen verbunden sein, die er durch eine erste Übertragung
antreibt, die eine Reihe von Riemen, Riemenscheiben, Zahnrädern, Getrieben, Planetengetrieben,
Kettenrädern,
Kombinationen davon und so weiter umfassen kann, ohne jedoch darauf
beschränkt
zu sein. Der zweite Antrieb kann eine oder mehrere Walzen drehen.
Die Walzen, die von dem zweiten Antrieb angetrieben werden, können sich
jedoch von den Walzen, die von dem ersten Antrieb angetrieben werden,
unterscheiden. Zu Beispielen für
Antriebe, die für
die vorliegende Erfindung geeignet sind, gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein,
Servomotoren, Frequenzantriebe und so weiter. Wünschenswerterweise stellen
der erste Antrieb und/oder der zweite Antrieb schnell reagierende Steuerung
der Walzen, die sie jeweils antreiben, bereit. Stärker zu
wünschen
ist, dass der erste Antrieb und/oder der zweite Antrieb schnell
reagierende Steuerung der Walzen, die sie jeweils antreiben, in entweder
Vorwärts-
oder Umkehrrichtung bereitstellen. Noch stärker zu wünschen ist, dass der erste
Antrieb und/oder der zweite Antrieb im Wesentlichen verzögerungsfreie
Schrittwechselsteuerung der Walzendrehzahlen bereitstellen.
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Mit
erneuter Bezugnahme auf die in 1 dargestellte
Ausführung
ist ein erster Antrieb (26) durch eine erste Übertragung
(28) treibend mit der zweiten Walze (14) und der
dritten Walze (16) verbunden. Ein zweiter Antrieb (30)
ist durch eine zweite Übertragung
(32) treibend mit der ersten Walze (12) verbunden.
Die zweite Walze (28) und die zweite Übertragung (32) stellen
unabhängige
Steuerung der Drehzahl und der Drehrichtung der ersten Walze (12) bereit.
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Wahlweise
kann die Umwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Bahnmaterialrisssensor
umfassen, der einen Riss in dem bahnförmigen Material während des
Umwickelprozesses erfasst. Zu Beispielen für Bahnmaterialrisssensoren gehören, ohne
jedoch darauf beschränkt
zu sein, Zugdetektoren, Zugsteuerungen, Bewegungsdetekto ren, Fotozellen
und so weiter. Der Ausgang von dem Bahnmaterialrisssensor kann verwendet
werden, um das Abweisen des fehlerhaften Wickels einzuleiten, wenn
das bahnförmige
Material reißt.
Ein Mikroprozessor oder eine andere Vorrichtung können verwendet
werden, um den Ausgang von dem Bahnmaterialrisssensor zu überwachen
und die Wickelabweisungsfolge zu steuern.
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Wahlweise
kann die Umwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Wickeldurchmessersensor
umfassen, der erfasst, wann der Zielwickeldurchmesser erreicht ist,
oder der fehlende Änderung
des Wickeldurchmessers erfasst, die einen Riss des bahnförmigen Materials
anzeigen könnte. Zusätzlich oder
alternativ kann die Umwickelvorrichtung einen Tachometer umfassen,
dessen Ausgang integriert werden kann, um die Gesamtlänge von bahnförmigem Material,
das auf den Wickel umgewickelt wurde, zu bestimmen. Der Ausgang
von dem Wickeldurchmessersensor, dem Tachometer oder einer anderen
Vorrichtung kann verwendet werden, um das Ausstoßen eines fertigen Wickels
einzuleiten, wenn der Zieldurchmesser oder die Ziellänge erreicht wurde,
oder um das Abweisen eines fehlerhaften Wickels bei einem Riss des
bahnförmigen
Materials einzuleiten. Der Mikroprozessor oder die andere Vorrichtung
kann dazu verwendet werden, den Ausgang von dem Durchmessersensor
oder dem Tachometer zu überwachen
und die Wickelausstoßfolge
zu steuern.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eingesetzt werden, um
den fertigen Wickel zur weiteren Verarbeitung zu beiden Seiten der
Ausstoßwalze
auszustoßen.
Nach der Erfindung wird die Drehrichtung von wenigstens einer der
Vielzahl von Walzen umgekehrt, um einen Wickel aus der Umwickelvorrichtung
auszustoßen.
Zusätzlich
kann der Schritt des Ausstoßens
eines Wickels aus der Umwickelvorrichtung das Anhalten des Drehens
von wenigstens der Walze und/oder Verringern der Drehzahl von wenigstens
einer Walze umfassen.
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Durch
Steuern der relativen Drehzahlen der Walzen, die das Wickelgestell
umfassen, können Drehzahldifferenzen
zwischen den Walzen erzeugt werden und eingesetzt werden, um das
Herausbewegen des Wickels aus dem Wickelgestell zu beiden Seiten
der Ausstoßwalze
zu unterstützen.
Mit erneuter Bezugnahme auf 1 kann,
wenn der Wickel (22) aus dem Wickelgestell (18)
ausgestoßen
werden muss, die Drehzahl der ersten Walze (12) so verlangsamt
werden, dass die Oberflächengeschwindigkeiten
der zweiten Walze (14) und der dritten Walze (16)
größer sind
als die Oberflächengeschwindigkeit der
ersten Walze (12). Die Drehzahldifferenz zwischen der ersten
Walze (12) und der zweiten Walze (14) veranlasst
das Ausstoßen
des Wickels (22) zwischen der ersten Walze (12)
und der zweiten Walze (14). Nimmt man nun Bezug auf 3,
kann, wenn der Wickel (22) aus dem Wickelgestell (18)
ausgestoßen
werden muss, die Drehrichtung der ersten Walze (14) so
umgekehrt werden, dass das Wirken der Wickelkontaktflächen der
ersten Walze (12), der zweiten Walze (14) und
der dritten Walze (16) in dem Wickelgestell (18)
so wirkt, dass der Wickel (22) zwischen der ersten Walze
(12) und der zweiten Walze (14) ausgestoßen wird.
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Wenn
die Oberflächengeschwindigkeit und/oder
Drehrichtung der ersten Walze (12) geregelt wird, ist es
wichtig, wenigstens einer von entweder der ersten Walze (12)
oder der zweiten Walze (14) zu ermöglichen, sich von dem Wickelgestell
(18) wegzubewegen, um den Raum zwischen der ersten Walze
(12) und der zweiten Walze (14), durch den sich
der Wickel (22) hindurchbewegen kann, zu vergrößern. Dies
kann erreicht werden, indem die Kraft, die von wenigstens einer
von entweder der ersten Walze (12) oder der zweiten Walze
(14) gegen den Wickel (22) ausgeübt wird,
beibehalten oder verringert wird, so dass der Wickel (22)
wenigstens eine von entweder der ersten Walze (12) oder
der zweiten Walze (14) aus dem Weg drückt, wenn der Wickel (22)
aus dem Wickelgestell (18) ausgestoßen wird. Bei einer gewünschten
Ausführung
ist die erste Walze (12) in der Lage, sich seitlich relativ
zu der zweiten Walze (14) und der dritten Walze (16)
zu bewegen, um dem Wickel (22) das Ausstoßen zwischen
der ersten Walze (12) und der zweiten Walze (14)
zu ermöglichen.
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In
manchen Situationen kann es wünschenswert
sein, die zweite Walze (14) und/oder die dritte Walze (16)
vor oder mit dem Ausstoßen
des Wickels (22) zu verlangsamen. In diesem Fall wird das
Ausstoßen
des Wickels (22) durch noch weiteres Verlangsamen der ersten
Walze (12) erreicht. In anderen Situationen kann es wünschenswert
sein, die zweite Walze (14) und die dritte Walze (16)
vor dem Ausstoßen
des Wickels (22) anzuhalten. In diesen Situationen wäre es notwendig,
die Drehrichtung der ersten Walze (12) umzukehren, um den
Wickel (22) zwischen der ersten Walze (14) und
der zweiten Walze (14) auszustoßen.
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Es
ist außerdem
möglich,
einen Wickel durch das vorgenannte Verfahren abzuweisen, bevor er den
Zieldurchmesser oder die Ziellänge
erreicht. Dies kann jedoch den Nachteil haben, dass der fehlerhafte
Wickel in denselben Bereich ausgestoßen wird wie die Wickel, die
den Zieldurchmesser oder die Ziellänge erreicht haben.
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Um
sicherzustellen, dass Wickel, die den Zieldurchmesser oder die Ziellänge erreichen,
von den fehlerhaften Wickeln getrennt gehalten werden, ist es oft
wünschenswert,
dass die fehlerhaften Wickel zu der anderen Seite der Ausstoßwalze ausgestoßen werden.
Nimmt man nun Bezug auf 4 kann Verlangsamen, Anhalten
oder Umkehren des Drehens der dritten Walze (16) oder alternativ
der zweiten Walze (14) und der dritten Walze (16)
veranlassen, dass der fehlerhafte Wickel (23) zwischen
der ersten Walze (12) und der dritten Walze (16)
ausgestoßen
wird. Da ein Wickel zu beiden Seiten der ersten Walze (12)
ausgestoßen
werden kann, wird die erste Walze (12) als eine Ausstoßwalze erachtet.
Bei Verlangsamen oder Anhalten der dritten Walze (16) oder
alternativ der zweiten Walze (14) und der dritten Walze
(16) veranlasst die Wirkung der Wickelkontaktfläche der
ersten Walze (12), die sich immer noch mit voller Drehzahl
dreht, das Ausstoßen
des fehlerhaften Wickels (23) zwischen der ersten Walze
(12) und der dritten Walze (16). Durch Umkehren
der Drehrichtung der zweiten Walze (14) und der dritten Walze
(16) wirkt das Wirken der Wickelkontaktflächen aller
drei Walzen in dem Wickelgestell (18) so, dass der fehlerhafte
Wickel (23) zwischen der ersten Walze (12) und
der dritten Walze (16) ausgestoßen wird. Erneut ist es wichtig,
wenigstens einer von entweder der ersten Walze (12) oder
der dritten Walze (16) zu ermöglichen, sich von dem Wickelgestell
(18) wegzubewegen, um den Raum zwischen der ersten Walze
(12) und der dritten Walze (16), durch den sich der
fehlerhafte Wickel (23) hindurchbewegen kann, zu vergrößern. Dies
kann erreicht werden, indem die Kraft, die von wenigstens einer
von entweder der ersten Walze (12) oder der dritten Walze
(16) gegen den fehlerhaften Wickel (23) ausgeübt wird,
beibehalten oder verringert wird, so dass der fehlerhafte Wickel (23)
wenigstens eine von entweder der ersten Walze (12) oder
der dritten Walze (16) aus dem Weg drückt, wenn der fehlerhafte Wickel
(23) aus dem Wickelgestell (18) ausgestoßen wird.
Bei einer gewünschten Ausführung ist
die erste Walze (12) in der Lage, sich zu bewegen, um dem
fehlerhaften Wickel (23) das Ausstoßen zwischen der ersten Walze
(12) und der dritten Walze (16) zu ermöglichen.
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Zwar
wurde die Erfindung in Bezug auf spezifische Ausführungen
davon ausführlich
beschrieben, aber für
Fachleute ist erkennbar, dass verschiedene Abänderungen, Modifizierungen
und andere Änderungen
vorgenommen werden können,
ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist
daher beabsichtigt, dass all diese Modifizierungen, Abänderungen
und anderen Änderungen
von den Ansprüchen
umfasst werden.