EP0431476A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Aufwickeln einer Bahn - Google Patents

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Publication number
EP0431476A1
EP0431476A1 EP90122885A EP90122885A EP0431476A1 EP 0431476 A1 EP0431476 A1 EP 0431476A1 EP 90122885 A EP90122885 A EP 90122885A EP 90122885 A EP90122885 A EP 90122885A EP 0431476 A1 EP0431476 A1 EP 0431476A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding
roller
rollers
web
space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP90122885A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wilhelm Abraham
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
F H SCHULE GmbH
Original Assignee
F H SCHULE GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by F H SCHULE GmbH filed Critical F H SCHULE GmbH
Publication of EP0431476A1 publication Critical patent/EP0431476A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H18/00—Winding webs
    • B65H18/08—Web-winding mechanisms
    • B65H18/14—Mechanisms in which power is applied to web roll, e.g. to effect continuous advancement of web
    • B65H18/16—Mechanisms in which power is applied to web roll, e.g. to effect continuous advancement of web by friction roller

Definitions

  • the invention relates to a device for winding a web between winding rollers acting on the winding circumference, initially forming a substantially closed winding space, which are arranged to expand the winding space in accordance with the increase in the winding diameter at least partially movable relative to one another.
  • a known device of this type has a fixed roller head consisting of two stationary comb rollers and a roller forming comb, between the rollers of which the web to be wound is introduced into the winding space, and a movable roller head which is formed by three intermeshing comb rollers.
  • the two outer comb rollers of the movable rolling head engage in the comb rollers of the fixed rolling head in such a way that there is a winding space which is closed on all sides (with the exception of the feed gap).
  • the web to be wound is introduced into this winding space, it is driven on all sides in the winding direction.
  • the movable roller head gradually deviates from the fixed one back, whereby the changing space adapts to the size of the winding.
  • the web feed ends the web is cut off
  • the movable rolling head opens the winding space so far that the roll formed can fall out downwards.
  • the web is fed horizontally between the vertically stacked rollers of the fixed roller head.
  • the movable roller head whose rollers are also arranged vertically one above the other, deviates in the horizontal direction. The weight of the roll is borne by the lower rollers of the fixed and movable roller head. This means that the carrying conditions become less favorable as the winding diameter increases.
  • the tangent at the point of contact between the load-bearing rollers and the winding includes an increasingly smaller angle with the vertical direction as the winding diameter increases.
  • the radial force finally takes on very high values, which are much higher than those of the load originating power. This limits the achievable winding diameter in the case of soft or sensitive material, because the high force can otherwise damage the material (formation of grinding marks) or lead to the formation of irregular windings, the latter being prevented in the closed roller arrangement, or only with difficulty, by externally engaging guide elements can.
  • So-called carrier roller winders are also known, in which the winding that forms rests on two parallel, horizontally arranged rollers, the driving force being transmitted from the carrier rollers to the winding under the pressure generated by the weight of the winding.
  • Such a carrier roller winder does not have the disadvantages explained above for the circumferential winder. It also has the advantage that the finished winding can be removed from above or to the side, while in the case of circumferential winders the winding remains essentially inaccessible from the outside until it is released from the winding space downwards.
  • the winding must contain a core at least when the winding begins.
  • DE-A 22 48 816 and FR-A 25 77 913 show examples of circumferential winders in which the winding space is delimited on all sides by winding rollers until the end of the winding process. Only when the finished roll is removed can an upper group of winding rolls be lifted or lower a lower group of winding rollers so that the winding can be removed from the side.
  • FR-A 21 14 479 shows a type of winder in which the circumferentially driven winding is constantly carried by a winding shaft passing through it.
  • the problem outlined above for circumferential winders does not occur with such machines.
  • the invention relates to a type of winder in which the forces running transversely to the axis of rotation, namely the drive forces acting in the circumferential direction and the radially acting load-bearing forces, are only transmitted to the angle on the circumference.
  • the invention has for its object to provide a circumferential winder that allows the formation of a larger winding even in soft or sensitive materials without the need for a winding core and without winding shaft and in which the winding is more accessible.
  • the roller arrangement comprises a first group of at least two rollers which are initially arranged approximately vertically one above the other, this group as the winding diameter increases to form a growing, open space between the top roller of this group and the its adjacent roller of a second group can be pivoted into an approximately horizontal position, in which it forms a support roller arrangement.
  • the device For the initial formation of the winding, the device forms a circumferential winder with a winding space closed on all sides, so that the winding can be formed without a core. However, a core can be used if desired.
  • the device is converted into a support roller arrangement. This is to say that the winding space is no longer limited on all sides by the winding rollers and the driving force under which the radial pressure exerted by the weight of the roll is transferred to a pair of rolls (carrier rolls) carrying it.
  • the support rollers do not move away from one another as the winding diameter increases.
  • the invention does not require that there are only two support rollers. Rather, there may also be several which are controlled in accordance with the changing circumferential contour of the winding. It is also not necessary that two or more support rollers are arranged symmetrically to the vertical direction in each phase of the process; however, this is advantageous in the final phase.
  • transition from the closed arrangement of the rollers to the open carrier roller arrangement can take place by means of a brief switching operation, which therefore changes the load conditions rapidly.
  • a slow transition is also possible and usually preferable.
  • Intermediate stages can be provided which cannot be clearly assigned to either the one or the other type.
  • the invention makes it possible to maintain the known and proven arrangement of a fixed rolling head with at least two rollers with a fixed axis.
  • the first group of movable rollers is expediently combined in a movable roller head with an axis arrangement that is invariable relative to one another.
  • the movement of the movable roller head deviates from the previous straight linear movement in the sense of the invention in that it is pivotally arranged overall, whereby it closes the roller arrangement in the sense of a circumferential winder at one end of the pivoting path and forms the support roller pair in another section of the pivoting path .
  • a major advantage of the invention is that the winding during a substantial part of the winding process from outside the Roller arrangement is accessible through the space formed in the roller arrangement and can therefore be acted on from the outside.
  • an axial guide of the side edges or the end faces of the winding can be provided in order to prevent the winding or the central part of the winding from axially deflecting.
  • the length and / or the diameter of the winding can also be scanned by sensors or without contact.
  • the wrap can also be wrapped with a packaging sleeve and labeled. It is also an essential advantage of the invention that the finished roll can be removed upwards or to the side.
  • a gripper can be inserted through the intermediate space into the roller arrangement, which is designed in such a way that it grips the roll on the circumference and thereby stabilizes itself. This is particularly advantageous in the case of coils made of deformable or resilient material which tend to change their shape if their shape achieved by the winding process is not fixed.
  • the distance between the lower rollers from one another is smaller than the diameter of a winding core to be inserted.
  • a winding core for example a winding tube
  • the pivot axis of the movable rolling head coincides with the axis of the roller closer to the web feed. This simplifies the mounting of the rall head and the transmission of the drive movement to the rolling head.
  • a large angle ie as close as possible to 180 °
  • the limit for this angle is given by the stability of the winding on the pair of carrier rollers. This depends, among other things, on the forces generated by the Drive and can be practiced on the winding by the web to be fed. The stability and smoothness can be significantly increased by the fact that the winding is constantly in substantial contact with a roller located on the web feed side, which is arranged higher than the support rollers.
  • This does not necessarily have to be the roller from which the web is fed directly to the winding; however, this is appropriate.
  • the relative position of this roller in relation to the support rollers must be constantly adapted to the growing winding diameter. In known arrangements, this is done in that the winding itself presses said roller and the support rollers apart against a resilient force. It may be more expedient if the distance between the rolls mentioned is servo-controlled, preferably depending on the measurement result of a scan of the diameter of the roll.
  • the pair of support rollers can be horizontally displaceable in relation to the rollers of the second group, so that the pair of support rollers can be removed from the rollers of the fixed rolling head in accordance with the increasing diameter of the roll.
  • the support roller further lying on the fixed rolling head is horizontally displaceable.
  • a vertical displacement of the support roller pair can be provided.
  • the invention has recognized that with one and the same circumferential winder, which defines a certain initial diameter setting by the size of the winding space, it is nevertheless possible to produce coils with different inner diameters and the same outer diameter despite different web lengths.
  • This is according to the invention achieved that the expansion of the winding space in the initial phase of winding is not controlled according to the increase in the winding diameter with the inner diameter of the winding kept constant, but the inner diameter of the winding is influenced by controlling the size of the winding space. If, for example, an inner diameter of the winding is to be achieved which is smaller than the initial size of the winding space, the winding space is not or only slightly enlarged during a certain initial winding period, so that the winding is forced to collapse and assume a smaller inner diameter .
  • Two comb rollers 1 and 2 which are stationary and driven in the direction of the arrow at the same peripheral speed, together form the fixed rolling head, through the roller gap 3 of which the web 4 to be wound is fed.
  • the fixed roll head can contain further parts for influencing the winding process, in particular a known roll forming comb.
  • the movable roller head 6 comprises two external rollers 7 and 8 and an intermediate roller 9 which are mounted on a common carrier 10 and, like the rollers 1 and 2 of the fixed roller head, are driven in the same circumferential direction.
  • the rollers 7 and 8 are designed as rollers 1, 2 and 9 as complementary comb rollers. All rollers are expediently driven. In the position shown in FIG. 1, in which all of the comb rollers, with the exception of the feed nip 3, intermesh, a winding space 11 is formed between them, in which the web 4 forms the winding 12. In the course of the winding process, its diameter increases. In order to make room for this, the movable rolling head 6 is moved to the left in the drawing. In this respect, the device can be regarded as known.
  • the movable roller head 6 is pivoted according to the invention, as can be seen in the sequence of FIGS. 1 to 9.
  • the important consequence of this pivoting is that the winding is constantly supported in a favorable manner by supporting rollers.
  • the movable rolling head 6 (FIG. 4) swivels further, a stage is exceeded in which the roller 7 lies vertically below the center of gravity of the roll 12.
  • the winding which was previously supported by the roller 1 on the right-hand side, can be released from it, so that it subsequently only from rollers 7 and 8 is carried, which finally occupy a horizontal position next to each other (Fig.
  • the roll expediently remains in contact with the roller 1 so that it additionally stabilizes it and guides the web 4 onto the roll circumference.
  • the finished winding can be removed from the rollers 7, 8 upwards or to the side.
  • grippers can be brought up from above or the roller arrangement 7, 8 can be tilted in such a way that the roll is laterally tilted onto a holding device (not shown).
  • It can be wrapped beforehand by inserting the beginning of the wrapping path between the cut end of the roll and the next upper layer and then rotating the roll on the rollers 7, 8. Labeling or other treatments of the wrap can also be done be made as long as it is in the winding device, since it is freely accessible there.
  • a gap is created between the rollers 8 and 1 during the movement of the movable rolling head, through which the roll is accessible from the outside.
  • guide devices or stops can now be engaged in the winding space from above, which act axially on the end faces of the winding in order to limit the length of the winding and to prevent the so-called telescoping. This contributes to the availability of a high winding speed.
  • the guide devices or stops mentioned can be formed, for example, by a pair of supports 16 with stop plates 17 or the like which are rotatably arranged thereon and act centrally on the end face of the winding (FIG. 3).
  • the movement of the movable rolling head 6 initially takes place exclusively as a pivoting movement about a pivot axis coinciding with the axis 13 of the roller 7, in that a toothed rack 14, which interacts with a toothed arc 15 of the movable rolling head, is moved.
  • the movable rolling head is shifted straight to the left horizontally. If desired, the pivoting movement and the translatory movement can be superimposed on one another. An additional vertical movement in any combination with the horizontal and the swiveling movement is also possible.
  • the invention does not preclude the removal of the movable roll head from the fixed roll head against a resilient force under the influence of the force exerted thereon by the growing reel. In many cases, however, it is more convenient to actively control the moving roller head.
  • the control is based on the desired or calculated increase in diameter of the Derived from the winding.
  • the movement of the movable roller head does not always have to take place uniformly in accordance with the increase in the winding diameter if, in the initial phase of winding, the inner diameter deviates from the inner diameter that was set at the start of winding by slower or faster enlargement of the winding space. In this way, a desired outer diameter can be predetermined for a given web length. In particular, this makes it possible to define predetermined (for example matching) outer diameters of the resulting coils for different web lengths with one and the same machine only by means of the motion control.
  • the movement control of the movable rolling head 6 is expediently dependent on the measurement of the winding diameter, which is preferably carried out without contact (for example by means of optoelectronic means).
  • the fixed rolling head comprises, in addition to the rollers 1 and 2, which between them include the feed nip 4 with winding comb 5 and are mounted about fixed axes 16, 17, two rollers 18, 19, the bearings of which around the fixed axes 16, 17 are pivotable.
  • the movable rolling head 6 can be constructed, arranged and controlled as described with reference to the first exemplary embodiment.
  • the additional rollers 18, 19 a larger winding space 11 can be enclosed in order to be able to form a large winding inner diameter or a large winding core 20 with comparatively small rollers to be able to record.
  • the arrangement is such that the pivotable rollers 18, 19 of the fixed rolling head are involved in the formation of the winding circumference at the start of winding, when the arrangement works as a circumferential winder.
  • it can also be provided that they can be swung out in the initial stage to form smaller inner winding diameters.
  • FIG. 10 shows the state of the device at the start of the winding process
  • FIG. 11 illustrates the functional stage in which the arrangement has largely opened, the fixed rolling head forming a pair of support rollers.
  • the pivotable roller 18 is used to guide the web onto the winding circumference. By pneumatic means it can be pressed against the circumference of the winding with a flexible, constant force.
  • Fig. 12 illustrates the arrangement in a final stage of winding with a large winding diameter.
  • the winding circumference is not only supported and driven by the pivotable roller 12, but also by the fixed roller 16, which leads to a correspondingly better concentricity.
  • the installation of the fixed roller 1 on the winding circumference need not be limited to the final stage of the winding process.

Landscapes

  • Winding Of Webs (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)

Abstract

Vorrichtung zum Aufwickeln einer Bahn zwischen auf den Wickelumfang einwirkenden Wickelwalzen, die anfangs einen im wesentlichen geschlossenen Wickelraum bilden und an einem festen Rollkopf einerseits und einem beweglichen Rollkopf andererseits angeordnet sind, wobei der bewegliche Rollkopf während der Zunahme des Wickeldurchmessers bewegt wird. Eine bessere Zugänglichkeit des Wickels, eine höhere Wickelgeschwindigkeit sowie ein größerer Wickel auch bei empfindlichem Material läßt sich dadurch erzielen, daß der bewegliche Rollkopf bei dieser Bewegung geschwenkt wird in eine Stellung mit Tragwalzenfunktion. Ferner kann die Steuerung so geführt werden, daß der Wickelinnendurchmesser abweichend von der Anfangsweite des Wickelraums eingestellt und dadurch ein vorbestimmter Außendurchmesser bei gegebener Bahnlänge erzielt wird. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Bahn zwischen auf den Wickelumfang einwirkenden, anfangs einen im wesentlichen geschlossenen Wickelraum bildenden Wickelwalzen, die zum Erweitern des Wickelraums entsprechend der Zunahme des Wickeldurchmessers zumindest teilweise relativ zueinander beweglich angeordnet sind.
  • Eine bekannte Vorrichtung dieser Art besitzt einen aus zwei stationär gelagerten Kammwalzen und einem Rollenbildungskamm bestehenden festen Rollkopf, zwischen dessen Walzen die zu wickelnde Bahn in den Wickelraum eingeführt wird, und einen beweglichen Rollkopf, der von drei ineinander eingreifenden Kammwalzen gebildet ist. Im Anfangsstadium des Wickelns greifen die beiden außeren Kammwalzen des beweglichen Rollkopfs in die Kammwalzen des festen Rollkopfs derart ein, daß sich ein (mit Ausnahme des Zuführungsspalts) allseits geschlossener Wickelraum ergibt. Wenn die zu wickelnde Bahn in diesen Wickelraum eingeführt wird, wird sie vom Umfang her allseits im Wickelsinne angetrieben. Bei zunehmendem Wickeldurchmesser weicht der bewegliche Rollkopf allmählich von dem festen zurück, wodurch sich der Wickelraum der Größe des Wickels anpaßt. Wenn der Wickel seinen Enddurchmesser erreicht hat, endet die Bahnzufuhr (wird die Bahn abgeschnitten) und öffnet der bewegliche Rollkopf den Wickelraum so weit, daß die gebildete Rolle nach unten herausfallen kann.
    - Bei dieser bekannten Vorrichtung wird die Bahn horizontal zwischen den vertikal übereinander angeordneten Rollen des festen Rollkopfs zugeführt.
    Der bewegliche Rollkopf, dessen Walzen ebenfalls vertikal übereinander angeordnet sind, weicht in horizontaler Richtung aus. Dabei wird das Gewicht des Wickels von den jeweils unteren Walzen des festen und beweglichen Rollkopfs getragen. Dies führt dazu, daß die Tragbedingungen bei zunehmendem Wickeldurchmesser ungünstiger werden. Die Tangente im Berührungspunkt zwischen den tragenden Walzen und dem Wickel schließt nämlich mit zunehmendem Wickeldurchmesser einen immer kleiner werdenden Winkel mit der Vertikalrichtung ein. Wie man dem Kräftedreieck leicht entnehmen kann, das im Berührungspunkt von der vertikal wirkenden Wickellast einerseits und der radial von den tragenden Walzen auf den Wickel übertragenden Kraft gebildet wird, nimmt die Radialkraft schließlich sehr hohe Werte an, die wesentlich höher sind als die von der Last herrührenden Kraft. Dies setzt dem erreichbaren Wickeldurchmesser bei weichem oder empfindlichem Material Grenzen, weil die hohe Kraft das Material andernfalls beschädigen kann (Bildung von Schleifspuren) oder zur Bildung unregelmäßiger Wicklungen führt, wobei letzteres in der geschlossenen Walzenanordnung nicht oder nur schwer durch von außen eingreifende Führungsorgane verhindert werden kann.
  • Bekannt sind ferner sogenannte Tragwalzenwickler, bei denen der sich bildende Wickel auf zwei parallelen, horizontal nebeneinander angeordneten Walzen aufliegt, wobei die Antriebskraft von den Tragwalzen auf den Wickel unter der vom Eigengewicht des Wickels erzeugten Pressung übertragen wird. Zwar hat ein solcher Tragwalzenwickler nicht die oben für den Umfangswickler erläuterten Nachteile. Er hat auch den Vorteil, daß man den fertigen Wickel von oben oder zur Seite hin entnehmen kann, während bei Umfangswicklern der Wickel von außen im wesentlichen unzugänglich bleibt, bis er aus dem Wickelraum nach unten entlassen wird.
    Jedoch hat er den Nachteil, daß der Wickel zumindest bei Wickelbeginn einen Kern enthalten muß.
  • Die DE-A 22 48 816 und die FR-A 25 77 913 zeigen Beispiele für Umfangswickler, bei welchen der Wickelraum bis zum Ende des Wickelvorgangs allseits von Wickelwalzen umgrenzt ist. Erst zum Entnehmen des fertigen Wickels läßt sich eine obere Gruppe von Wickelwalzen derart anheben bzw.
    eine untere Gruppe von Wickelwalzen derart absenken, daß der Wickel seitlich entnommen werden kann.
  • Die FR-A 21 14 479 zeigt einen Wicklertyp, bei welchem der am Umfang angetriebene Wickel ständig von einer ihn durchsetzenden Wickelwelle getragen ist. Das für Umfangswickler eingangs geschilderte Problem tritt bei solchen Maschinen nicht auf. Die Erfindung bezieht sich hingegen auf einen Wicklertyp, bei welchem die quer zur Drehachse verlaufenden Kräfte, nämlich die in Umfangsrichtung wirkenden Antriebskräfte und die radial wirkenden Tragkräfte, lediglich am Umfang auf den Winkel übertragen werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Umfangswickler zu schaffen, der auch bei weichen oder empfindlichen Werkstoffen ohne Notwendigkeit eines Wickelkerns und ohne Wickelwelle die Bildung eines größeren Wickels gestattet und in welchem der Wickel besser zugänglich ist.
  • Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Walzenanordnung eine erste Gruppe von mindestens zwei Walzen umfaßt, die anfangs etwa vertikal übereinander angeordnet sind, wobei diese Gruppe bei wachsendem Wickeldurchmesser unter Bildung eines wachsenden, nach oben hin offenen Zwischenraums zwischen der obersten Walze dieser Gruppe und der ihr benachbarten Walze einer zweiten Gruppe in eine etwa horizontale Lage schwenkbar ist, in der sie eine Tragwalzenanordnung bildet.
  • Zur anfänglichen Formung des Wickels bildet die Vorrichtung einen Umfangswickler mit allseitig geschlossenem Wickelraum, so daß der Wickel ohne Kern gebildet werden kann. Gewünschtenfalls kann jedoch ein Kern verwendet werden. Sobald der Wickel hinreichende Eigenfestigkeit und hinreichendes Gewicht erlangt hat, wandelt sich die Vorrichtung in eine Tragwalzenanordnung um. Dies soll besagen, daß der Wickelraum nicht mehr allseits von den Wickelwalzen begrenzt wird und die Antriebskraft unter der vom Eigengewicht des Wickels auf ein ihn tragendes Walzenpaar (Tragwalzen) ausgeübten Radialpressung übertragen wird. In der Regel ist vorgesehen, daß die Tragwalzen sich mit zunehmendem Wickeldurchmesser nicht voneinander entfernen. In einer Variante der Erfindung wird geduldet, daß sie sich nach voneinander entfernen, wobei aber die Tangenten in den Berührungspunkten der Walzen mit dem Wickel miteinander keinen sich während des weiteren Wickelfortschritts verringernden Winkel einschließen, der in der Regel größer als etwa 90°, bei größeren Wickeldurchmessern auch über 120° oder gar über 150° ist.
  • Die Erfindung verlangt nicht, daß lediglich zwei Tragwalzen vorhanden sind. Es können vielmehr auch mehrere vorhanden sein, die entsprechend der sich wandelnden Umfangskontur des Wickels gesteuert sind. Es ist auch nicht erforderlich, daß zwei oder mehr Tragwalzen in jeder Phase des Verfahrens symmetrisch zur Vertikalrichtung angeordnet sind; jedoch ist dies in der Endphase vorteilhaft.
  • Der Übergang von der geschlossenen Anordnung der Walzen zur offenen Tragwalzenanordnung kann durch einen kurzzeitigen und damit die Tragverhältnisse rasch ändernden Schaltvorgang erfolgen. Jedoch ist auch ein langsamer Übergang möglich und meist vorzuziehen. Es können Zwischenstadien vorgesehen sein, die weder dem einen noch dem anderen Typ eindeutig zuzuordnen sind.
  • Die Erfindung gestattet es, die bekannte und bewährte Anordnung eines festen Rollkopfs mit mindestens zwei Walzen mit feststehender Achse beizubehalten. Die erste Gruppe der beweglichen Walzen wird zweckmäßigerweise in einem beweglichen Rollkopf mit relativ zueinander unveränderlicher Achsanordnung zusammengefaßt. Die Bewegungsführung des beweglichen Rollkopfs weicht im Sinne der Erfindung von der bisherigen, geradlinig horizontalen Bewegungsführung ab, indem er insgesamt schwenkbar angeordnet ist, wobei er an einem Ende des Schwenkwegs die Walzenanordnung im Sinne eines Umfangswicklers schließt und in einem anderen Abschnitt des Schwenkwegs das Tragwalzenpaar bildet.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Wickel während eines wesentlichen Teils des Wickelvorgangs von außerhalb der Walzenanordnung durch den sich in der Walzenanardnung bildenden Zwischenraum zugänglich ist und daher von außen auf ihn eingewirkt werden kann. Beispielsweise kann eine in Axialrichtung wirkende Führung der Seitenkanten oder der Stirnflächen des Wickels vorgesehen werden, um ein axiales Ausweichen des Wickels oder des zentralen Teils desselben zu verhindern. Auch kann die Länge und/oder der Durchmesser des Wickels durch Meßfühler oder berührungsfrei abgetastet werden. Der Wickel kann ferner mit einer Verpackungshülle umwickelt und etikettiert werden.
    Ferner ist es ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß die fertige Rolle nach oben oder nach der Seite hin entnommen werden kann. Dafür kann ein Greifer durch den Zwischenraum in die Walzenanordnung eingefahren werden, der so ausgebildet ist, daß er den Wickel am Umfang greift und dadurch in sich stabilisiert. Dies ist besonders vorteilhaft bei Wickeln aus verformbarem oder federndem Material, die dazu neigen, ihre Gestalt zu verändern, wenn ihre durch den Wickelvorgang erreichte Gestalt nicht fixiert wird.
  • Zweckmäßigerweise ist auch im geöffneten Zustand der Vorrichtung der Abstand der unteren Walzen voneinander kleiner als der Durchmesser eines einzulegenden Wickelkerns. Dies gibt die Möglichkeit, einen Wickelkern (beispielsweise eine Wickelhülse) einzulegen, bevor die Vorrichtung geschlossen wird und der nächste Wickelvorgang beginnt, ohne daß er nach unten herausfallen könnte.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung stimmt die Schwenkachse des beweglichen Rollkopfs mit der Achse der der Bahnzuführung näheren Walze überein. Dadurch vereinfacht sich die Lagerung des Rallkopfs und die Übertragung der Antriebsbewegung auf den Rollkopf.
  • Um mit einer gegebenen Walzenanordnung möglichst große Wickeldurchmesser erzielen zu können und damit die auf den Wickel wirkende Stützkraft möglichst klein ist, ist es vorteilhaft, wenn ein großer Winkel (d.h. möglichst große Annäherung an 180°) zwischen den Berührungstangenten der Tragwalzen erreicht werden kann. Wenn lediglich zwei Tragwalzen verwendet werden, was im Rahmen der Erfindung zweckmäßig ist, ist die Grenze für diesen Winkel durch die Stabilität des Wickels auf dem Tragwalzenpaar gegeben. Diese hängt u.a. von den Kräften ab, die durch den Antrieb und durch die zuzuführende Bahn auf den Wickel aufgeübt werden. Die Stabilität und Laufruhe kann dadurch wesentlich erhöht werden, daß der Wickel ständig im wesentlichen in Kontakt ist mit einer auf der Bahnzuführungsseite liegenden Walze, die höher angeordnet ist als die Tragwalzen. Dies muß nicht unbedingt diejenige Walze sein, von der die Bahn dem Wickel unmittelbar zugeführt wird; jedoch ist dies zweckmäßig.
    Die relative Stellung dieser Walze im Verhältnis zu den Tragwalzen muß ständig dem wachsenden Wickeldurchmesser angepaßt werden. Bei bekannten Anordnungen geschieht dies dadurch, daß der Wickel selbst die genannte Walze und die Tragwalzen gegen eine nachgiebige Kraft auseinanderdrückt. Zweckmäßiger kann es sein, wenn der Abstand der genannten Walzen voneinander servogesteuert ist, und zwar vorzugsweise abhängig von dem Meßergebnis einer Abtastung des Durchmessers des Wickels.
  • Das Tragwalzenpaar kann im Verhältnis zu den Walzen der zweiten Gruppe horizontal verschiebbar sein, damit das Tragwalzenpaar entsprechend dem zunehmenden Durchmesser des Wickels von den Walzen des festen Rollkopfs entfernt werden kann. In einer anderen Ausführung der Erfindung ist lediglich oder zusätzlich die dem festen Rollkopf ferner liegende Tragwalze horizontal verschiebbar. Außerdem kann eine vertikale Verschiebbarkeit des Tragwalzenpaars vorgesehen sein.
  • Es ist vielfach erforderlich, mit einem und demselben Wickler Wickelrollen unterschiedlicher Bahnlänge herzustellen, die nach bisheriger Kenntnis zu entsprechend unterschiedlichen Wickeldurchmessern führen und daher im allgemeinen auch unterschiedliche Verpackungsgrößen verlangen. Einfacher wäre es, sämtliche Wickel einer bestimmten Größengruppe mit demselben Außendurchmesser herzustellen, um dasselbe Packungsformat unabhängig von der jeweiligen Bahnlänge benutzen zu können. Nach bisheriger Kenntnis setzt dies jedoch einen unterschiedlichen Anfangs-Wickeldurchmesser und damit unterschiedliche Wickelvorrichtungen voraus.
  • Die Erfindung hat erkannt, daß mit einem und demselben Umfangswickler, der eine bestimmte anfängliche Durchmessereinstellung durch die Größe des Wickelraums festlegt, gleichwohl Wickel mit unterschiedlichem Innendurchmesser und trotz unterschiedlicher Bahnlänge gleichem Außendurchmesser hergestellt werden können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Erweiterung des Wickelraums in der Anfangsphase des Wickelns nicht getreu entsprechend der Zunahme des Wickeldurchmessers bei konstant gehaltenem Innendurchmesser des Wickels gesteuert wird, sondern der Innendurchmesser des Wickels durch die Steuerung der Größe des Wickelraums beeinflußt wird. Wenn beispielsweise ein Innendurchmesser des Wickels erzielt werden soll, der kleiner ist als es der anfänglichen Größe des Wickelraums entspricht, so wird während einer bestimmten anfänglichen Wickelperiode der Wickelraum nicht oder wenig vergrößert, so daß der Wickel gezwungen ist, sich zusammenzuschieben und einen geringeren Innendurchmesser anzunehmen. Umgekehrt kann dann, wenn ein Innendurchmesser gewünscht wird, der größer ist als es der anfänglichen Wickelraumgröße entspricht, in einer Anfangsphase des Wickelvorgangs eine stärkere Zunahme der Wickelraumgröße gesteuert werden, so daß der Wickel sich unter der Wirkung der Bahnelastizität aufweitet und den gewünschten größeren Innendurchmesser annimmt. Gleiche Außendurchmesser bei unterschiedlicher Bahnlänge lassen sich auf diese Weise durch Variation des Innendurchmessers erreichen.
  • Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel schematisch veranschaulicht. Es zeigen:
    • Fig. 1 bis 9
    eine Seitenansicht der wesentlichen Teile einer ersten Ausführungsform der Wickelvorrichtung in unterschiedlichen Funktionsstadien und
    Fig. 10 bis 12
    eine andere Ausführungsform, ebenfalls in verschiedenen Funktionsstadien.
  • Zwei Kammwalzen 1 und 2, die stationär gelagert und in Pfeilrichtung mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit angetrieben sind, bilden gemeinsam den festen Rollkopf, durch dessen Walzenspalt 3 die zu wickelnde Bahn 4 zugeführt wird. Der feste Rollkopf kann weitere Teile zur Beeinflussung des Wickelvorgangs enthalten, insbesondere einen bekannten Rollenbildungskamm.
  • Der bewegliche Rollkopf 6 umfaßt zwei außen liegende Walzen 7 und 8 sowie eine Zwischenwalze 9, die an einem gemeinsamen Träger 10 gelagert und ebenso wie die Walzen 1 und 2 des festen Rollkopfs im selben Umfangssinn angetrieben sind. Die Walzen 7 und 8 sind zu den Walzen 1, 2 und 9 als komplementäre Kammwalzen ausgebildet. Zweckmäßigerweise sind alle Walzen angetrieben. In der in Fig. 1 dargestellten Stellung, in der sämtliche Kammwalzen mit Ausnahme des Zuführungsspalts 3 ineinandergreifen, wird zwischen ihnen ein Wickelraum 11 gebildet, in welchem sich aus der Bahn 4 der Wickel 12 bildet. Im Laufe des Wickelvorgangs nimmt dessen Durchmesser zu. Um dafür Platz zu schaffen, wird der bewegliche Rollkopf 6 in der Zeichnung nach links bewegt. Insoweit kann die Vorrichtung als bekannt betrachtet werden.
  • Der bewegliche Rollkopf 6 wird gemäß der Erfindung geschwenkt, wie dies in der Abfolge der Fig. 1 bis 9 erkennbar wird. Die wichtige Folge dieser Schwenkung ist, daß der Wickel ständig in günstiger Weise von tragenden Walzen unterstützt wird. Beim weiteren Wachsen des Wickels und weiterer Schwenkung des beweglichen Rollkopfs 6 (Fig. 4), wird ein Stadium überschritten, in welchem die Walze 7 vertikal unter dem Schwerpunkt des Wickels 12 liegt. Bei weiterer Vergrößerung des Wickels oder weiterer Bewegung des beweglichen Rollkopfes 6 nach links kann sich der Wickel, der bislang von der Walze 1 auf der rechten Seite abgestützt war, von dieser lösen, so daß er in der Folge nur noch von den Walzen 7 und 8 getragen wird, die schließlich eine horizontale Lage nebeneinander (Fig. 7) einnehmen und in ihrer Anordnung und in ihrer Wirkung auf den Wickel 12 einen Tragwalzenwickler bilden. Zweckmäßigerweise bleibt der Wickel in Kontakt mit der Walze 1, damit diese ihn zusätzlich stabilisiert und die Bahn 4 auf den Wickelumfang führt. Der fertige Wickel kann von den Rollen 7, 8 nach oben oder zur Seite hin abgenommen werden. Beispielsweise können Greifer von oben herangeführt werden oder kann die Walzenanordnung 7, 8 derart schräg gestellt werden, daß der Wickel seitlich auf eine nicht dargestellte Aufnahmeeinrichtung abgekippt wird. Vorher kann er eingeschlagen werden, indem der Beginn der Einschlagbahn zwischen das abgeschnittene Ende des Wickels und die nächstobere Lage eingesteckt und der Wickel anschließend auf den Walzen 7, 8 gedreht wird. Auch das Etikettieren oder andere Behandlungen des Wickels können vorgenommen werden, solange er sich in der Wickelvorrichtung befindet, da er dort frei zugänglich ist.
  • Wie schon Fig. 2 zeigt, entsteht bei der Bewegung des beweglichen Rollkopfs ein Zwischenraum zwischen den Walzen 8 und 1, durch den der Wickel von außen zugänglich wird. Beispielsweise kann man nun Führungseinrichtungen oder Anschläge von oben in den Wickelraum eingreifen lassen, die axial auf die Stirnflächen des Wickels einwirken, um die Länge des Wickels zu begrenzen und das sogenannte Teleskopieren zu verhindern. Dies trägt bei zur Erreichbarkeit einer hohen Wickelgeschwindigkeit.
    Die erwähnten Führungseinrichtungen oder Anschläge können beispielsweise von einem Paar von Stützen 16 mit daran drehbar angeordneten und zentral auf die Wickelstirnfläche einwirkenden Anschlagplatten 17 oder dergleichen gebildet sein (Fig. 3).
  • In dem in Fig. 1 bis 10 dargestellten Beispiel vollzieht sich die Bewegung des beweglichen Rollkopfs 6 zunächst ausschließlich als Schwenkbewegung um eine mit der Achse 13 der Walze 7 übereinstimmende Schwenkachse, indem eine Zahnstange 14, die mit einem gezahnten Bogen 15 des beweglichen Rollkopfs zusammenwirkt, verschoben wird. Im weiteren Verlauf (Fig. 8 und 9) wird der bewegliche Rollkopf geradlinig horizontal nach links verschoben. Gewünschtenfalls können die Schwenkbewegung und die translatorische Bewegung einander überlagert werden. Auch eine zusätzliche vertikale Bewegung in beliebiger Kombination mit der horizontalen und der Schwenkbewegung ist möglich. Es kommt darauf an, den Wickelraum so rechtzeitig zu öffnen, daß die gewünschten Eingriffe zur Beeinflussung oder zur Messung des Wickels möglich sind, wobei auch bei schon teilweiser Öffnung des Wickelraums dieser noch so weitgehend geschlossen ist, daß der gewünschte Formungseinfluß zwischen zwei Wickelwalzen hindurch auf den Wickel ausgeübt werden kann.
  • Die Erfindung schließt nicht aus, daß die Entfernung des beweglichen Rollkopfs vom festen Rollkopf gegen eine nachgiebige Kraft unter dem Einfluß der darauf von dem wachsenden Wickel ausgeübten Kraft geschieht. In vielen Fällen ist es jedoch zweckmäßiger, den beweglichen Rollkopf aktiv zu steuern. In der ersten Bewegungsphase wird die Steuerung von der gewünschten oder errechneten Durchmesserzunahme des Wickels abgeleitet. Dabei braucht die Bewegung des beweglichen Rollkopfs nicht ständig gleichförmig entsprechend der Zunahme des Wickeldurchmessers stattzufinden, wenn man in der Anfangsphase des Wickelns durch langsamere bzw. schnellere Vergrößerung des Wickelraums den Innendurchmesser abweichend von dem Innendurchmesser zu bestimmen, der sich bei Wickelbeginn eingestellt hat. Dadurch kann ein gewünschter Außendurchmesser bei gegebener Bahnlänge vorbestimmt werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, für unterschiedliche Bahnlängen mit einer und derselben Maschine lediglich durch die Bewegungssteuerung vorbestimmte (beispielsweise übereinstimmende) Außendurchmesser der entstehenden Wickel zu definieren.
  • Im weiteren Verlauf erfolgt die Bewegungssteuerung des beweglichen Rollkopfs 6 zweckmäßigerweise abhängig von der Messung des Wickeldurchmessers, die vorzugsweise berührungsfrei (beispielsweise mittels opto-elektronischer Mittel) durchgeführt wird.
  • Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß die Schwenkbewegung des beweglichen Rollkopfs das Stadium der Fig. 7 mit horizontal nebeneinanderliegenden Tragwalzen 7, 8 erreicht; der im Vergleich mit Umfangswicklern gemäß Fig. 1 und 2 verbesserte Effekt kann schon dann erreicht sein, wenn die Tragverhältnisse gemäß Fig. 3 bis 6 durch eine oder mehrere zentraler unterhalb des Wickels befindliche Walze(n) verbessert wird.
    Auch die erwünschte Zugänglichkeit des Wickels zwecks Beeinflussung und Entnahme ist in diesem Stadium bereits gegeben.
  • In der Ausführungsform gemäß Fig. 10 bis 12 umfaßt der feste Rollkopf außer den Walzen 1 und 2, die zwischen sich den Zuführungsspalt 4 mit Wickelkamm 5 einschließen und um feststehende Achsen 16, 17 gelagert sind, zwei Walzen 18, 19, deren Lagerungen um die feststehenden Achsen 16, 17 schwenkbar sind. Der bewegliche Rollkopf 6 kann so, wie es unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, aufgebaut, angeordnet und gesteuert sein.
  • Dank den zusätzlichen Walzen 18, 19 kann ein größerer Wickelraum 11 umschlossen werden, um mit vergleichsweise kleinen Walzen einen großen Wickelinnendurchmesser bilden zu können bzw. einen großen Wickelkern 20 aufnehmen zu können. Im allgemeinen ist die Anordnung so getroffen, daß die schwenkbaren Walzen 18, 19 des festen Rollkopfs bei Wickelbeginn, wenn die Anordnung als Umfangswickler arbeitet, an der Bildung des Wickelumfangs beteiligt sind. Jedoch kann auch vorgesehen sein, daß sie zur Bildung kleinerer Wickelinnendurchmesser bereits im Anfangsstadium ausschwenkbar sind.
  • Während Fig. 10 den Zustand der Vorrichtung bei Beginn des Wickelvorgangs zeigt, veranschaulicht Fig. 11 das Funktonsstadium, in welchem sich die Anordnung weitgehend geöffnet hat, wobei der feste Rollkopf ein Tragwalzenpaar bildet. Die schwenkbare Walze 18 dient dabei zum Aufführen der Bahn auf den Wickelumfang. Durch pneumatische Mittel kann sie mit nachgiebiger, konstanter Kraft gegen den Wickelumfang gepreßt sein.
    Fig. 12 veranschaulicht die Anordnung in einem Endstadium des Wickelns bei großem Wickeldurchmesser. Dabei wird der Wickelumfang nicht nur von der schwenkbaren Walze 12, sondern auch von der feststehenden Walze 16 gestützt und angetrieben, was zu entsprechend besserem Rundlauf führt. Die Anlage der feststehenden Walze 1 am Wickelumfang braucht nicht auf das Endstadium des Wickelvorgangs beschränkt zu sein.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum Aufwickeln einer Bahn zwischen auf den Wickelumfang einwirkenden, anfangs einen im wesentlichen geschlossenen Wickelraum bildenden Wickelwalzen, die zum Erweitern des Wickelraums entsprechend der Zunahme des Wickeldurchmessers zumindest teilweise relativ zueinander beweglich angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenanordnung (1, 2, 7, 8, 9, 18, 19) eine erste Gruppe von mindestens zwei Walzen (7, 8, 9), die anfangs etwa vertikal übereinander angeordnet sind, umfaßt, die bei wachsendem Wickeldurchmesser unter Bildung eines wachsenden, nach oben hin offenen Zwischenraums zwischen der obersten Walze (8) dieser Gruppe und der ihr benachbarten Walze (1, 18, 19) einer anderen Gruppe in eine etwa horizontale Lage schwenkbar ist, in der sie eine Tragwalzenanordnung bildet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Gruppe von Walzen einen von mindestens zwei Walzen (1, 2) mit feststehender Achse gebildeten festen Rollkopf umfaßt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (7, 8, 9) der ersten Gruppe mit konstanter Anordnung ihrer Achsen innerhalb eines gemeinsamen Trägers (10) zu einem beweglichen Rollkopf (6) vereinigt sind, der an einem Ende seines Schwenkwegs (Fig. 1, 10) die Walzenanordnung schließt und in einem anderen Abschnitt des Schwenkwegs das Tragwalzenpaar (7, 8) bildet (Fig. 4 bis 9, 11 und 12).
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (13) des beweglichen Rollkopfs mit der Achse der der Bahnzuführung näheren Walze (7) der ersten Gruppe übereinstimmt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Tragwalzen (7, 8) zu der Bahnzuführung (Walzenspalt 3) derart gesteuert ist, daß der Wickel ständig in Kontakt ist mit einer auf der Bahnzuführungsseite und höher als die Tragwalzen liegenden Walze.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bahnzuführungswalze mit dem Wickel in Kontakt bleibt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch horizontale Verschiebbarkeit wenigstens der bei geöffnetem Wickelraum (11) der Bahnzuführung (3) ferner liegenden Tragwalze (8).
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Rollkopf (6) insgesamt horizontal verschiebbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Paar beweglicher Endanschläge (16, 17) zum Bestimmen der Lage der Stirnflächen des Wickels umfaßt, die nach Beginn des Wickelvorgangs durch den nach oben hin offenen Zwischenraum in den Wickelraum einführbar sind.
  10. Verfahren zum Aufwickeln einer Bahn zwischen auf den Wickelumfang einwirkenden, eine im wesentlichen geschlossene Anordnung bildenden Wickelwalzen, von denen wenigstens eine zur Vergrößerung des Wickelraums bei wachsendem Wickeldurchmesser relativ zu den anderen bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der beweglich angeordneten Wickelwalze ohne Rücksicht auf den Anfangswickeldurchmesser so gesteuert wird, daß sich bei vorbestimmter Länge der zu wickelnden Bahn ein vorbestimmter Enddurchmesser des Wickels ergibt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglich angeordnete Walze derart gesteuert wird, daß sich bei verschiedenen Wickeln, die unterschiedliche Bahnlänge enthalten, gleicher Enddurchmesser ergibt.
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