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EP0912435B1 - Verfahren und wickelmaschine zum kontinuierlichen aufwickeln einer materialbahn - Google Patents

Verfahren und wickelmaschine zum kontinuierlichen aufwickeln einer materialbahn Download PDF

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Publication number
EP0912435B1
EP0912435B1 EP98928270A EP98928270A EP0912435B1 EP 0912435 B1 EP0912435 B1 EP 0912435B1 EP 98928270 A EP98928270 A EP 98928270A EP 98928270 A EP98928270 A EP 98928270A EP 0912435 B1 EP0912435 B1 EP 0912435B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding
drum
spool
transport device
winding machine
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98928270A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0912435A1 (de
Inventor
Roland Möller
Ralf Preising
Rudolf Beisswanger
Zygmunt Madrzak
Walter Kaipf
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.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent 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
Priority claimed from DE19735590A external-priority patent/DE19735590A1/de
Priority claimed from DE1997137709 external-priority patent/DE19737709A1/de
Priority claimed from DE19748995A external-priority patent/DE19748995A1/de
Application filed by Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Priority to EP02010520A priority Critical patent/EP1238933B1/de
Publication of EP0912435A1 publication Critical patent/EP0912435A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0912435B1 publication Critical patent/EP0912435B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B65H19/00Changing the web roll
    • B65H19/22Changing the web roll in winding mechanisms or in connection with winding operations
    • B65H19/2238The web roll being driven by a winding mechanism of the nip or tangential drive type
    • B65H19/2253The web roll being driven by a winding mechanism of the nip or tangential drive type and the roll being displaced during the winding operation
    • B65H19/2261Pope-roller
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    • B65H2301/414Winding
    • B65H2301/4144Finishing winding process
    • B65H2301/41441Finishing winding process and blocking outer layers against falling apart
    • B65H2301/41444Specified by process phase during which sealing /securing is performed
    • B65H2301/414443Sealing or securing within the winding station
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    • B65H2511/14Diameter, e.g. of roll or package
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    • B65H2515/00Physical entities not provided for in groups B65H2511/00 or B65H2513/00
    • B65H2515/30Forces; Stresses
    • B65H2515/34Pressure, e.g. fluid pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for continuous Winding a web of material, in particular Paper or cardboard web, according to the preamble of Claim 1 and a winding machine for continuous Winding a web of material, in particular Paper or cardboard web, according to the preamble of the claim 13th
  • a so-called Pope roller is known from US Pat. No. 5,249,758 with a fixed, not relocatable Carrying drum out, over which on a drum material web to be wound up into a winding roll is led.
  • a displaceable drive roller provided with a winding roll during the majority of the winding process forms a winding gap.
  • the Drive roller 32 is only after a certain time the winding of the drum on the wound on it Winding roll with formation of a winding gap created.
  • the disadvantage here is that not in all cases an optimal core winding, which for the quality of the winding roll is important can be.
  • the process is characterized by following steps: The material web is over a relocatable pressure drum performed with the in a secondary conveyor rotatably held Winding roll forms a winding gap, wherein the line force in the winding nip during this winding phase by moving the pressure drum is controlled / regulated.
  • To prepare one Drum change is required when a desired one is reached Winding roll diameter by means of the secondary transport device from the Pressure drum removed so that the material web runs freely from the pressure drum to the winding roll.
  • a new drum rotating at web speed is by means of a primary transport device entered the free web train and into a reel change position brought in the new drum a new winding nip with the pressure drum forms.
  • the line force in Winding gap during the entire winding process exclusively through a relative movement of the Pressure drum set against the winding roll becomes. Because of the greater the weight becoming winding roll relatively light weight of the The pressure drum can be moved quickly. This can cause jumps and fluctuations in line force be compensated very quickly. hereby is an exact, even line force in the winding gap throughout, that is, a complete one Winding process adjustable / controllable so that overall a good winding quality can be achieved can. It is also particularly advantageous that the relatively low weight compared to the winding roll the pressure drum a change of direction Relocation movement of the pressure drum very quickly is feasible.
  • the method provides that when removing the winding roll from the pressure drum the same Winding roll until it reaches a stop follows, and that then the new drum into the Drum change position is brought, before Reel change of reel with the one wound on it Wind the reel from the stop pushes back.
  • This allows a relatively small Control effort is ensured be that the line force during a complete Winding process, i.e. from winding to Finished winding of the winding roll by relocation the pressure drum to a desired value can be set or held exactly can.
  • a variant of the Preferred method which is characterized by that the empty drum into one above a pressure drum brought lying winding position becomes. This is followed by a winding gap between the pressure drum and the empty drum by a relative movement between the pressure drum and drum formed.
  • the arrangement of the empty drum compared to the pressure drum is chosen so that through the winding nip and through the Longitudinal axes of the empty reel and the pressure drum certain contact level compared to an imaginary one Horizontal is inclined by an angle ⁇ , which in a range of 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 40 °, preferably from 10 ° ⁇ ⁇ 35 °, in particular of 15 ° ⁇ ⁇ 30 °.
  • An exemplary embodiment is also preferred the procedure, which is characterized in that after the takeover of a reel by the secondary transport device a compensation of the increase in diameter the winding roll by a preferably horizontal or at least approximate horizontal Relocation of the secondary transport facility he follows.
  • the adjustment of the line force and thus the pressure drum is shifted independently of the balancing movement of the growing Winding roll.
  • the load in the winding gap is therefore very precisely tunable or adjustable.
  • the previously occasionally in the winding nip occurring fluctuations or jumps in the line force are at least largely avoided. hereby can have a defined, even winding hardness can be set, in particular for an exact core winding can be ensured.
  • a winding machine is also used to achieve the stated object proposed that in claim 13 Features mentioned. This stands out characterized in that during the reel from the secondary transport device is led, the increase in diameter the winding roll due to a shift the secondary transport device can be compensated and the line force in the winding gap due to a shift the pressure drum adjustable, preferably are adjustable. It is advantageous that the opposite the winding roll has a relatively low weight the pressure drum is quickly displaceable, so that jumps in the line force in the winding gap very much can be quickly compensated.
  • An embodiment is particularly preferred the winding machine in which the reel change position is provided above the position in which the secondary transport device the new drum takes over.
  • the new winding gap is at an advantageous embodiment during the winding process in a through the longitudinal axes of the empty drum and the pressure drum Contact plane that is opposite to an imaginary horizontal is inclined by an angle .alpha Range of 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 40 °, preferably from 10 ° ⁇ ⁇ ⁇ 35 °, in particular of 15 ° ⁇ ⁇ ⁇ 30 ° lies. This will raise them in the contact plane lying component of the resulting from the dead weight Deflection and the contact pressure resulting deflection at least approximately on.
  • the diameter increase by relocating the secondary transport device equalizable and the line force in the winding gap by moving the pressure drum are adjustable, preferably adjustable, while the winding roll from the secondary transport device to be led.
  • the balance of the growing Winding roll diameter and adjustment the line force are thus separated from two separate ones operable or working from each other Facilities, the secondary transport facility and the pressure drum.
  • relatively light weight of the pressure drum can be relocated quickly and thus jumps and Fluctuations in line force are compensated very quickly become.
  • through the relatively low weight of the pressure drum Change of direction of the displacement movement very much can be carried out quickly by means of the pressing device is. Due to the independent relocation movements the pressure drum and secondary transport device can be - preferably constant - good winding result can be achieved.
  • An embodiment of the is also preferred Winding machine in which the at least one pressing device, with the help of which the pressure drum can be moved is, as - preferably hydraulic - piston and cylinder unit is formed.
  • the maximum stroke of the Piston is less than half the material layer thickness a finished winding roll.
  • the relocatable pressure drum remains up to a few seconds during the drum change practically constantly in contact with the winding roll.
  • the winding machine is characterized by a simple and inexpensive construction.
  • the maximum stroke of the piston at least greater than or equal to the layer thickness of a finished one Winding roll is.
  • an embodiment of the Winding machine preferred, in which the primary and of the secondary transport device only one at a time single drive, preferably center drive, is assigned, with the help of a torque the drum can be applied. That of the primary transport device assigned drive preferably also to accelerate an empty one Drums on the running speed of the material web used.
  • the winding machine described below is generally used for winding a material web.
  • the winding machine can be at the end of a machine for the production or finishing of a material web, for example a paper web to convert the finished material web into a Wind up the winding roll.
  • the winding machine can but also used for rewinding finished winding rolls become. By way of example only, it is assumed that this is a winding machine for Winding a continuous paper web.
  • FIGS 1 to 4 each show a schematic Schematic diagram of a first embodiment a winding machine 1, which is used for winding a following generally referred to as material web 3 Paper web on a drum, winding core or the like serves.
  • the winding machine 1 comprises in this embodiment two secondary transport devices 5 and 7, each one on second rails 9 include movable secondary carriage 11.
  • the Rails 9 are parallel to an imaginary horizontal arranged and on a machine frame 13 attached.
  • the secondary transport facilities 5, 7 are used for rotatable holding and guiding one reel along a second, horizontal extending guideway 14, which in an imaginary Level E lies in dashed lines. This spans a surface that is perpendicular to the Image plane of Figure 1 is.
  • Embodiment of the winding machine 1 is only a single secondary transport device provided whereby the structure of the winding machine is simplified.
  • the winding machine 1 further comprises a means a center drive indicated with a symbol 17 drivable pressure drum 19 which is rotatable held on a slide 21 which is movable on first rails 22. at this embodiment are the rails 9 and 22 arranged parallel to each other. The distance between the longitudinal axis 23 lying in plane E. the pressure drum 19 and the guide rails 15 is constant.
  • the guide carriage 21 is one here as a hydraulic piston and cylinder unit trained pressure device 25 assigned, which is attached to the machine frame 13.
  • the Pressure device 25 has one in a cylinder 27 guided piston 29, which with one on the Guide slide 21 engaging piston rod 31 is firmly connected. When the Piston rod 31 becomes the guide carriage 21 and thus the pressure drum, also known as the support drum 19 in FIG.
  • the pressure drum forms 19 with one wound on a reel 35 Winding roll 37 a winding gap, that is, the pressure drum 19 forms together with the winding roller 37 a nip.
  • the pressure drum 19 touches the winding roll over its entire length their scope.
  • secondary drive 39 indicated by a symbol, which is formed here by a center drive. With the help of the secondary drive 39, a torque on the lying on the guide rails 15 and held by the secondary transport device 5 Drum can be applied.
  • the guide rails 15 are in this way on the machine frame 13 attached that the longitudinal axis 41 of with its journals on the guide rails 15 overlying drums 35 in the same level E lies like the longitudinal axis 23 of the pressure drum 19th
  • the winding machine 1 are the pressure drum 19 and the drum lying on the guide rails 15 arranged at different levels (figures 9, 12, 13), but this does not affect the advantageous Operation of the winding machine 1 has.
  • the material web 3 is on the pressure drum 19th performed and wound on the winding roll 37.
  • the line force in the winding gap is determined by means of the Pressure device 19 assigned to the pressure device 25 controlled, that is, the pressure drum 19 with a defined force on the circumference of the winding roll 37 pressed, creating a desired winding hardness the winding roll or an even one Winding hardness curve can be adjusted.
  • that the line force in the winding gap is regulated is, that is, the pressure device 25 is part a control loop that automatically takes the line force holds at a desired value or established.
  • the line force can also be for example constant value can be kept if there is a fault in the winding process.
  • disruption can be a not entirely precise Procedure of the secondary transport device be so that the position of the pressure drum 19 and the winding roller 37 formed winding gap shifted slightly, or an unbalance the pressure drum and / or the winding roll.
  • the larger diameter of the winding roller 37 is due to a displacement of the winding roller 37 in Balanced in the direction of arrow 33 to the right.
  • the secondary transport device 5 move to the right, causing the Drums 35 and thus the winding roll 37 takes place.
  • a lifting device 43 is provided here, the one threaded spindle driven by a motor 45 47 includes.
  • the pressure drum 19 is one of one primary transport device, not shown, empty drum 49 in a standby position arranged ( Figures 1 and 2).
  • the drum 49 becomes a drum change with the help of the primary transport device from the Standby position in a reel change position relocated to the primary transport facility, their structure in the following is still described, stationary and rotatable is held ( Figure 3).
  • the empty drum 49 is in the reel change position, is caused by a relative movement between the pressure drum 19 and empty drum 49 a winding nip formed, that is, the pressure drum and the empty reels touch each other on their circumference, over their entire length.
  • drum change position empty drum 49 is after the separation of the material web by means of a Not shown, known separation device (symbolically in Figures 8c and 14c represented by an arrow T) the web with her new web start.
  • the primary transport device can the drum 49 along a first guideway from the standby position to and from the drum change position be moved to a finished winding position (figure 4).
  • a finished winding position (figure 4).
  • the first guideway can have a curved, preferably part-circular, and / or have a linear course.
  • the primary transport facility is not shown, also as Primary drive designated center drive for the of this drum held respectively Assigned winding roll, by means of which the reel with a drive and / or braking torque can be.
  • the empty drum 49 is in the drum change position arranged in the after a The new web start is cut onto the Tambour 49 is wound up.
  • the drum 49 forms with the Press drum 19 a winding nip, which in a Contact plane P lies opposite an imaginary one Horizontal is inclined by an angle ⁇ , which in a range of 5 ° ⁇ ⁇ ⁇ 40 °, preferably of 10 ° ⁇ ⁇ ⁇ 35 °, in particular 15 ° ⁇ ⁇ ⁇ 30 °.
  • the angle ⁇ here is approximately by way of example only 32 °. Angles ⁇ have been found to be particularly advantageous highlighted, which are in the range of 15 ° to 30 °.
  • a pressure element provided that in this embodiment of one over the entire width of the winding roll 37 extending, also referred to as a squeeze roller Pressure roller 51 is formed.
  • the drive roller 51 is by means of a not shown Guide to the scope of the with the Pressure drum 19 a winding roll forming a nip pressed.
  • the pressure roller 51 serves to entraining air between the winding layers prevent the winding roll, for example, if the material web 3 in a free train of the Pressure drum to the winding roll runs.
  • the pressure roller 51 can be from a drive, for example Center drive, applied with a torque and accelerated to web speed.
  • the embodiment is the pressure element formed by a stationary pressure brush, the on at least one across the entire width the winding roll extending beams attached is.
  • the Pressure brush placed on the winding roller, whereby the air carried in between the winding layers is practically deleted.
  • the pressure brush has a simplified compared to the pressure roller and therefore less expensive to build on because they not rotating and therefore an additional drive is not needed. This also applies to a so-called Air brush; one over the width of the web extending air blowing nozzle, which is non-contact in the sense of an air squeeze device acts on the winding roll.
  • the material web 3 is on the pressure drum 19th guided and on by the secondary transport device 5 guided winding roll 37 wound ( Figure 1). Before the winding roller 37 its final diameter reached, the pressure roller 51 to the Circumference of the winding roller 37 pressed ( Figure 2). The Material web 3 is thus both through the winding gap between pressure drum 19 and winding roller 37 as well as through the winding gap between the pressure roller 51 and winding roller 37 out.
  • the winding roll 37 For transfer the continuously fed material web 3 on the empty reel 49, the winding roll 37 by means of the secondary transport device 5 along the guide rails 15 in the direction of arrow 33 procedure, causing the distance between the Longitudinal axis 23 of the pressure drum 19 and the Longitudinal axis 41 of the winding roller 37, both in here the plane E, enlarged and between the pressure drum 19 and the winding roller 37 a space 53 is formed ( Figure 3).
  • the material web 3 is in the area of the space 53 in one free train from the pressure drum 19 on the winding roll 37 transferred.
  • the pressure roller 51 is while the secondary transport device 5 with the Winding roller 37 is moved, the winding roller 37 tracked such that the line force in the winding gap between pressure roller 51 and winding roller 37 maintains a desired value until the pressure drum 19 against at least one stop 54 moves.
  • the stop is 54 realized in that the piston 29 of Pressure device 25 on the inner wall of the cylinder 27 triggers, that is, as shown Figure 3- right end position reached, in which Piston 29 abuts the inner wall of the cylinder 27.
  • the pressure drum 19 thus has a fixed Position on.
  • the drum 49 remains in a variable period of time the reel change position, for example until the The winding of the core of the new winding roll has been completed is. Then the one from the primary conveyor rotating drum 49 along the first guideway from the reel change position led into the finished winding position and lowered directly onto the guide rails 15 ( Figure 4).
  • FIG 1 is one below the pressure drum 19th arranged, rotatable on the machine frame 13th attached web guide roller 55 shown.
  • the web of material 3 is one of the web guide roller 55 -in Direction of travel of the material web seen - upstream Unit 57, which here is purely an example
  • Press device 59 is guided to the web guide roller 55 deflected by this and on to the pressure drum 19 headed.
  • the web guide roller 55 of the material web preferably in a peripheral region from 155 ° to 205 °.
  • the wrap angle is at least 150 °, even then, if the pressure drum 19 during the winding process is shifted. This ensures that the line force in the winding gap through a change in the longitudinal tension in the range between the unit 57 and the pressure drum 19 is not affected.
  • the pressing device 59 comprises two press rolls forming a press nip, from which - as shown in Figure 1 - at least one is driven.
  • the material web guide is preferred designed so that the pressure drum 19 by the material web 3 is wrapped around 180 °.
  • a winding gap between the pressure drum 19 and the empty drum is through it realizable that the empty drum along the first Guideway is shifted and against the in the first guide track arranged pressure drum abuts.
  • the winding gap by a shift the pressure drum 19 with the help of the pressure device 25 towards the in the reel change position arranged drum is formed.
  • both the Tambour 49 and also the pressure drum 19 moved towards each other to form a winding nip.
  • sudden fluctuations in line force like them for example at the moment the drum is handed over from the primary transport device to the Secondary transport device occur with the help the displaceable pressure drum compensated respectively be avoided.
  • the line force can that is, continuously exactly at a desired value being held.
  • the pressure drum 19 can, as in Figures 3 and 4, as a deflection adjustment roller 140 are formed, the roll shell 141 by means of a series of support members 142 on a stationary Yoke 143 is supported, creating an arched Outer contour of the pressure drum 19 achieved. Of those acting in the direction of the winding gap Support elements 142 is in the view according to the figures 3 and 4 only one recognizable.
  • the structure of the Deflection adjusting roller 140 is known per se (DE-OS 25 55 677), so that this is not described in detail becomes.
  • the support members 142 are preferred individually, that is, independently of each other controllable, which creates a desired curvature the roll shell 41 can be adjusted.
  • the yoke 143 is about a fixed axis, here the longitudinal axis 23 rotatable. Those cooperating with yoke 143 Support elements 142 are when the Yokes 143 pivoted such that their direction of action follows the traveling movement of the winding gap.
  • the outer contour of the pressure drum can be guided over it Material web - transverse to the running direction of the web seen - defined tension, preferably before the material web runs into the winding nip. This can cause wrinkling on the Prevents the winding roll from being wound and thus the winding result can be improved.
  • the Deflection of the pressure drum is in the longitudinal direction seen in the drum, as described above, preferably adjustable in sections. This allows the desired width extension of the material web vary the outer contour of the pressure drum, preferably be set.
  • the pressure drum 19 part of an active vibration damping system that is the pressure drum capable of oscillation.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of the winding machine according to Figures 1 to 4 with an embodiment a controller. Parts that match those in the figures 1 to 4 match, are with the same reference numerals provided so that in this respect to the description is referred to Figures 1 to 4.
  • a Control unit 61 provided the motor 45 of the Thread spindle depending on the speed the diameter increase of the winding roller 37 controls.
  • the diameter increase of the winding roll 37 is measured by means of a measuring device 63.
  • the Position of the secondary transport device 5 changed so alone, that means exclusively corresponding to the increase in the winding roll diameter.
  • the winding gap is alone, that is to say exclusively by a method of holding the pressure drum 19 Guide carriage 21 determined, preferably by means of a control device 65 regulated.
  • This includes a measuring device 67 for the line force, a controller 69, a setpoint generator 71 and a Control unit 73.
  • the measuring device 67 is over a measuring line 75 connected to the controller 69 or flows into this.
  • the setpoint generator 71 is connected to the controller 69 via a line 75 ' and gives it the desired setpoint.
  • the controller 69 is in turn connected via a line 77 the control unit 73 connected.
  • the controller 69 In the event that the measured by the measuring device 67 Value of the line force in between the pressure drum 19 and the winding roller 37 formed Winding gap from that specified by the setpoint device If the setpoint deviates, the controller 69 outputs the line 77 a signal to the control unit 73. This thereupon changes the pressure in the cylinder 27 of the pressing device 25 such that the measured Line force value approximates the target value. hereby the line force can also be for example constant value can be kept if there is a fault in the winding process. A For example, disruption can be a less than precise one Method of the secondary transport device 5, so that the position of the pressure drum 19 and that of the secondary transport device 5 guided winding roll 37 formed nip shifted slightly.
  • the pressure drum 19 for controlling the Line force regardless of the driving speed the secondary transport device is displaceable. It is also possible that with the secondary transport device interacting lifting device 43, that is, the one driving the threaded spindle 47 Motor 45 is controllable so that the Position of the between the pressure drum 19 and the Winding roll 37 formed nip essentially is constant while the winding roll 37 is on the guide rails 15 rests. Under “constant Position "of the winding nip becomes its position within the winding machine 1 understood, that is, the winding roll 37 is by means of the secondary transport device 5 at a speed in Shifted in the direction of arrow 33, so that only compensates for the diameter increase of the winding roll 37 becomes.
  • that the secondary transport device 5, 7th assigned lifting device 43 can be controlled in such a way that the position of the between the pressure drum 19 and the winding roller 37 formed nip with increasing winding roll diameter during of the winding process, for example in a range from 50 mm to 200 mm.
  • Figure 6 shows a schematic representation of a Another embodiment of the winding machine 1. Parts which correspond to those in FIGS. 1 to 5, are provided with the same reference symbols, so that in this respect to the description of Figures 1 to 5 is referred.
  • Figure 6 is part of a Embodiment of the primary transport device 79 shown. This includes two primary swivel levers 81, of which in this view only one is shown.
  • the primary swivel levers 81, on which the new drum 49 is rotatably held are parallel to the longitudinal axis of the drum 49 extending axis 83 pivotable.
  • the primary swivel levers 81 are inside the winding machine 1 stationary, that is, the axis 83 points - at least during a complete Winding process - a fixed, unchangeable position on the machine frame 13.
  • the primary swivel levers 81 is one on the machine frame, for example 13 attached lifting device 85 assigned the at least one associated with a primary pivot lever -preferably hydraulic- piston and cylinder unit includes.
  • the piston and cylinder unit comprises a piston guided in a cylinder 87 89, with one on at least one of the primary pivot levers 81 engaging piston rod 91 firmly connected is.
  • the lifting device 85 also, for example, two piston and Cylinder units each include a primary pivot lever 81 are assigned.
  • the primary swivel levers 81 as in FIG. 6 shown - the empty reel 49 in the reel change position hold are in this winding phase compared to an imaginary, with a dashed line shown horizontal H inclined by an angle w, which is about 26 ° here.
  • the angle is w adjustable by means of the lifting device 85.
  • a control device 93 provided that a controller 69 ', a setpoint generator 71 'and a measuring device 67' for the detection the position of the primary drive lever 81 includes.
  • the setpoint generator 71 ' is via a signal line 95 with the controller 69 'and the measuring device 67 'via a signal line 97 to the controller 69 'connected.
  • the Setpoint generator 71 By the angle w and thus the location to change the reel position is the Setpoint generator 71 'entered a new setpoint. With the help of the controller 69 'a target / actual comparison is made carried out. In the event of a deviation, the Controller 69 'via a line 77' a signal on hydraulic control valve 99, which then the Flow between a pump 101 and one of the Control valve 99 to the cylinder 87 leading medium line 103 releases.
  • the medium conveyed by the pump for example a hydraulic fluid or a gas, can optionally be in one of the pistons 89 separate subspaces of the cylinder 87 are introduced. If the medium in the in the representation according to FIG.
  • Angle w can be set.
  • the position of the reel change position predetermined before the next drum change can be, for example, a Angle w can be set, which is zero (For example, according to Figure 14c).
  • Figure 7 shows a view of the drum 49 in the shown in Figure 3 winding phase in which the reel 49 is in the reel change position and with the pressure drum 19 a winding nip forms.
  • the direction of view of the Drum 49 marked with an arrow 107.
  • the Force with which in this embodiment Press drum 19 pressed against the circumference of the drum 49 leads to one with a double arrow 109 shown deflection of the drum 49. Die the curvature of the
  • the outer contour of the drum 49 is shown schematically with a Line 111 shown.
  • the in the contact plane P lying component of the own weight of the Drum 49 resulting deflection is with a Double arrow 113 shown. Is schematic with a line 115 the curved outer contour of the unsupported drum.
  • the deflections act in opposite directions, their Amount is at least substantially the same.
  • the Deflections are therefore preferred completely, but at least essentially on it that a uniform line force in the winding gap adjusted across the entire width of the material web can be.
  • Figures 8a to 8e each show a highly schematic Representation of part of the on the basis of previous figures described winding machine 1 in different winding phases. Based on Figures 8a to 8e will already be the above briefly described drum changing process in more detail explained.
  • an empty reel 49 from the stationary winding station namely from the Primary transport device 79
  • the primary pivot lever here 81 includes, adopted ( Figure 8a).
  • the primary pivot levers 81 are opposed clockwise up to that shown in Figure 8a Empty drum takeover position swiveled.
  • the empty drum 49 is by means of Primary drive accelerated to synchronous speed, that is, the peripheral speed of the empty drum 49 corresponds to the running speed the material web 3.
  • the pressure element, here the pressure roller 51 is almost to the circumference of full winding roller 37 pressed. Not the one Secondary transport device shown held and driven by the secondary drive Winding roll 37 is together with the pressure roller 51 in the direction of arrow 33 from the pressure drum 19 removed.
  • the pressure drum 19 is the Wrapping roller 37 tracked to a desired one Maintain line force in the winding gap, until the pressure drum 19 against a stop 117 drives, causing their displacement movement is stopped.
  • the winding roll 37 continues in the direction of arrow 33, creating a free web train between the pressure drum and the winding roll is formed.
  • FIGS. 8a to 8c show the Distance x of the longitudinal axis 23 of the pressure drum 19 to the stationary axis 83 the primary pivot lever 81, which lies on an imaginary vertical V, immediately before changing the reel (Figure 8a) while des. drum change ( Figure 8b) and after Drum change (Figure 8c) shown.
  • the distance x2 is greater than that Distance x3, which is after pushing back the pressure drum through the into the reel change position relocated drum 49 sets. It can also be seen that before the pressure drum against the Stop 117 moves, this a distance x1 to Axis 83 which is smaller than the distance x2.
  • the material web in the area of free move separated and the new beginning of the path the drum 49 performed.
  • the drum 49 is preferably as long held in the reel change position until formation of the winding core of the new, on the reel 49 wound winding roll 119 completed until, for example, the winding roll 119 is one Layer thickness S has from 20 mm to 100 mm.
  • the pressure drum 19 is removed accordingly the diameter increase of the winding roll 119 from the longitudinal axis of the reel 49. From the amount forth corresponds to the displacement of the pressure drum exactly the horizontal component of the radius increase.
  • the full winding roll 37 is braked and from the variable winding station, i.e. the secondary transport device applied. With a preferred one Embodiment in which only one secondary transport device is provided, the Secondary transport device for taking over the the guide rails 15 after the reels 49 shifted left towards the pressure drum.
  • the winding machine in which two secondary transport devices are provided , they become alternating, i.e. alternating used to guide a new winding roll.
  • the two secondary transport devices only carry every second new winding roll.
  • the radius increase the winding roll by a corresponding shift of the reel with the help of the secondary transport device balanced. The amount corresponds the displacement of the drum in the horizontal direction exactly the radius increase.
  • FIGS 9 to 11 each show a side view a part of another embodiment of the Winding machine 1 in different winding phases.
  • the Construction of the winding machine 1 essentially corresponds that described with reference to Figures 1 to 8 Winder. In the differences following discussed in more detail. Same parts are provided with the same reference numerals, so that so far to the description of the previous figures is referred.
  • the piston 27 the pressing device 25 at this moment a distance to the inner wall of the cylinder 29;
  • the piston 27 is therefore not in an end / stop position.
  • the new drum 49 is in its finished winding position represented, that is, this lies with its trunnions on the guide rails 15 on the weight of the reel 49 and the wound on it - not shown - only Support a winding roll that has a few winding layers.
  • the finished winding position (FIG. 11) becomes the pressure drum 19 by means of the pressing device 25 shifted along the straight line G1, so that the line force in the winding nip during the entire transfer is kept at a desired value.
  • the winding roll 37 is in a deployment position arranged in the winding roll by means of known devices from the guide rails 15 lifted and out of the winding machine 1 can be applied.
  • illustrated embodiment of the winding machine 1 is only a single secondary transport device and only one secondary drive 39 is provided. These are already to be adopted in FIG. 11 of the drum 49 from the primary transport device 79 to the left in the direction of the pressure drum 19 relocated.
  • the secondary transport device 5 and the secondary drive 39 can be common or independently of one another in the takeover position be relocated. While the secondary transport device 5 the drum 49 from the primary pivot levers 81 takes over, becomes the secondary drive 39 coupled to the drum 49, so that temporarily both drives 39 and 121 on drum 49 are coupled.
  • FIG. 10 shows a control of the winding machine 1, which comprises a control device 65.
  • a control device 65 to Explanation of the structure and operation of the Control device 65 is used to describe the figure 5 referenced.
  • the pressure drum 19 for controlling the Line force regardless of the driving speed the secondary transport device 5 can be moved is. It is also possible that the secondary transport device 5 assigned lifting device 43, that is, the one driving the threaded spindle 47 Motor 45 is controllable so that the Position of the between the pressure drum 19 and the Winding roll 37 formed nip essentially is constant. Under "constant position" of the Winding nip will be its position within the Understanding winding machine 1.
  • the winding roll 37 is by means of the secondary transport device 5 with only the diameter increase of Winding roll 37 compensating speed in Shifted in the direction of arrow 33.
  • the secondary transport device 5 assigned lifting device 43 can be controlled in such a way that the position of the pressure drum 19 and the winding roll 37 formed winding gap increasing winding roll diameter during the Shifts, for example, in one Range from 50 mm to 200 mm.
  • the winding gap is in a preferred embodiment when winding an empty drum always in the same place, that is, its position inside the winding machine is during a Drum change constant, but at least essentially constant.
  • winding one empty drums always have the same angular relationships, for example the one acting on the drum Contact pressure, before, so that the deflection of the empty Drums calculated and balanced accordingly can be to a desired line force curve set in the winding gap.
  • the reel change position, in which the winding gap is formed becomes; to postpone.
  • Figure 12 shows schematically a side view of a further example of the winding machine 1. Parts that match those of FIGS. 1 through 11 described, have the same reference numerals provided so that in this respect to the description reference is made to Figures 1 to 11.
  • the primary transport device 79 includes this Embodiment one on third rails 123 movable in the direction of a double arrow 125 Holding device 127 in which the empty drum 49 is held stationary and rotatable. The holding device 127 therefore leaves a rotational movement des Tambours 49 and prevents it from translational movement.
  • the reel 49 can from the reel change position (not shown) along the straight first realized by the rails 123 Guideway 14 'shifted to the finished winding position in the Tambour 49 on the guide rails 15 rests.
  • the drum 49 from a higher level (G2) to a lower level Level (G1) shifted or lowered.
  • the third rails 123 are opposite one imagined, shown with dashed line Horizontal H inclined at an angle z, that in the exemplary embodiment shown in FIG is in a range from 45 ° to 90 °.
  • a second embodiment variant continues from FIG a control system for adjustment the line force in the winding gap between the Press drum and a drum or one Winding roll emerges, which differs from that based on the Figure 10 control described thereby distinguishes that the travel speed of the secondary transport device 5 depending on the Position of the piston 29 in the cylinder 27 of the pressing device 25 set or changed becomes.
  • the regulator 73 can control the pressure in the cylinder 27 and thus the line force in the winding gap in Control / regulate dependency of several parameters.
  • the Parameters are those measured with a measuring device 129 Longitudinal tension of the material web 3 (web tension), the diameter D of the winding roller 37 and an angle ⁇ , the position of one of the primary transport 79 guided drums indicates.
  • the Diameter D of the winding roller 37 and the angle ⁇ are calculated and / or determined Figure 12 exemplified - control curve taken.
  • the angle ⁇ becomes the longitudinal axis between one the pressure drum 19 and the empty drum 49 intersecting plane 131 and the straight line G1 measured.
  • the control unit is connected via a signal line 133 61 transmits the position of the piston 29 in the cylinder 27, which drive the threaded spindle 47 Motor 45 of the lifting device 43 controls.
  • FIG. 13 shows a further embodiment of the Winding machine 1 according to the invention with a the controller described in Figures 5 and 10. Same Parts are provided with the same reference symbols, so that in this respect to the description of the previous Figures is referenced.
  • the pressure drum 19 is in a shift by means of the pressure device 25 in the direction of an arrow 135 from one lower level to a higher one Level raised, that means shifted diagonally upwards.
  • the pressure drum 19 only with the winding roller 37, but not with the empty, arranged in reel change position Drum 49 in contact.
  • the weight of the pressure drum 19 is still largely supported by the rails 22, so that a sufficiently precise control of the line force is easily possible in the winding nip.
  • a small proportion of the weight of the pressure drum influences the measuring and / or the setting accuracy the line force, namely only the downhill drive component.
  • Figures 14a to 14e each show a highly schematic Representation of part of the on the basis of previous Figures 1 to 11 and 13 described Winding machine 1 in different winding phases. In the following only the differences in how it works.
  • the new Tambour 49 before changing the drum on the guide rails (not shown) 15 filed.
  • the pressure drum 19 against one Stop 117 ' which is positioned so that when the new drum 49 is inserted into the Drum change position the pressure drum 19 from the stop 117 'is pushed back while the Drum 49 approaches the guide rails 15.
  • the Stroke of the pressure drum i.e. the maximum distance, which moved the pressure drum in one direction can be greater than or equal to the material layer thickness S a finished winding roll. hereby can be on a secondary transport device, which the reel during the finishing process according to the diameter increase of the winding roll be relocated, waived.
  • the winding roll will in this embodiment in two fixed Winding stations wound.
  • a "fixed" winding station " is characterized by the fact that the drum is rotatably held so that both the Increase in diameter of the winding roll wound on it as well as adjusting the line force in the winding gap only by a shift the pressure drum is realized.
  • a firm one Winding station has the advantage that it is a offers optimal rigidity of the drum clamping, so that a forwarding of possibly occurring Vibrations on the winding roller practical can be excluded. Because the relocation route the pressure drum is so large that the Diameter increase can be fully compensated constant drum tracking is not required, thereby building the winding machine can be simplified.
  • All embodiments of the winding machine is common that in preparation for a reel change a gap / gap between the near finished winding roll and the pressure drum formed becomes. This can ensure that the Material web over before the reel change a circumferential area of the drum change position arranged, empty drum is performed. Thereby can guarantee a high level of functional reliability become.
  • the stationary, rotatable holding of the new drum Start of the winding process in the primary transport device, on an actuating device, as in known winding machines is often used, can be dispensed with.
  • This actuator is used by the primary transport device guided reel radially in the direction of the pressure drum to shift to the line force in the winding nip adjust. Because of this advantageous Design can be based on additional control waived for the actuator be so that the cost of the winding machine is reduced are.
  • All embodiments of the winding machine is common that the control / regulation of the line force in the winding nip according to the invention entire winding process exclusively from one single device is executable, namely by a shift of the pressure drum with the help of Pressure device 25.
  • the winding machine can be equipped with a winding core on which one winding tube or several winding tubes attached are. In the latter case, the Winding machine upstream of a slitter his. This cuts the web into several Partial webs, each partial web on a winding sleeve is wound up.

Landscapes

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

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Wickelmaschine zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 13.
Verfahren und Wickelmaschinen der hier angesprochenen Art sind bekannt (EP 0 561 128 A1 bzw US 5 249 758 oder DE 40 04653'). Sie werden beispielsweise am Ende einer Maschine zur Herstellung einer Materialbahn eingesetzt und dienen zum kontinuierlichen Aufwickeln der Materialbahn auf einen Tambour. Die bekannte Wickelmaschine umfaßt eine horizontal verlagerbare, auch als Tragtrommel bezeichnete Anpreßtrommel, über deren Umfang die Materialbahn bereichsweise geführt wird. Die Materialbahn wird zu einer Wickelrolle auf einen Tambour aufgewickelt, wobei während des gesamten Wickelvorgangs die Wickelrolle einen Wickelspalt mit der Anpreßtrommel bildet. Zur Vorbereitung eines Tambourwechsels wird ein leerer Tambour an den Umfang der Anpreßtrommel gedrückt, wodurch ein weiterer, neuer Wickelspalt gebildet wird. Während dieser Wickelphase wird die Materialbahn sowohl durch den Nip zwischen dem neuen Tambour und der Anpreßtrommel als auch durch den geschlossenen Nip zwischen der nahezu fertigen Wickelrolle und der Anpreßtrommel geführt. Dann wird die Materialbahn in dem zwischen der vollen Wickelrolle und dem neuen Tambour liegenden Bereich direkt auf der Anpreßtrommel getrennt und der neue Bahnanfang auf den neuen Tambour aufgewickelt. Es hat sich als nachteilig herausgestellt, daß das Überführen und Aufwickeln des neuen Bahnanfangs auf den leeren Tambour sehr schwierig ist. In vielen Fällen sind dazu mehrere Versuche notwendig, was wiederum zu einem relativ hohen Ausschußanteil führt.
Aus der US 5,249,758 geht ein sogenannter Pope-Roller mit einer ortsfesten, nicht verlagerbaren Tragtrommel hervor, über die die auf einen Tambour zu einer Wickelrolle aufzuwickelnde Materialbahn geführt ist. Zusätzlich zu der Tragtrommel ist noch eine verlagerbare Antriebwalze vorgesehen, die mit einer Wickelrolle während des überwiegenden Teils des Wickelvorgangs einen Wickelspalt bildet. Die Antriebswalze 32 wird erst eine gewisse Zeit nach dem Anwickeln des Tambours an die darauf aufgewickelte Wickelrolle unter Ausbildung eines Wickelspalts angelegt. Nachteilig hierbei ist, daß nicht in allen Fällen eine optimale Kernwicklung, die für die Qualität der Wickelrolle wichtig ist, gewährleistet werden kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Wickelmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die diesen Nachteil nicht aufweisen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch folgende Schritte: Die Materialbahn wird über eine verlagerbare Anpreßtrommel geführt, die mit der in einer Sekundär-Transporteinrichtung drehbar gehaltenen Wickelrolle einen Wickelspalt bildet, wobei die Linienkraft im Wickelspalt während dieser Wickelphase durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel gesteuert/geregelt wird. Zur Vorbereitung eines Tambourwechsels wird bei Erreichen eines gewünschten Wickelrollendurchmessers die Wickelrolle mittels der Sekundär-Transporteinrichtung von der Anpreßtrommel entfernt, so daß die Materialbahn frei von der Anpreßtrommel zur Wickelrolle läuft. Ein neuer, mit Bahngeschwindigkeit rotierender Tambour wird mittels einer Primär-Transporteinrichtung in den freien Bahnzug eingefahren und in eine Tambourwechselposition gebracht, in der der neue Tambour mit der Anpreßtrommel einen neuen Wickelspalt bildet. Daran anschließend wird die Materialbahn quer über ihre Breite getrennt und mit ihrem neuen Bahnanfang auf den neuen Tambour aufgewickelt. Während dieser Wickelphase wird die Steuerung/Regelung der Linienkraft im Wickelspalt zwischen der Anpreßtrommel und dem neuen Tambour wiederum durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel realisiert. Schließlich wird der neue Tambour mit der neuen Wickelrolle von der Sekundär-Transporteinrichtung übernommen, wobei die Steuerung/Regelung der Linienkraft weiterhin auch dann durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel erfolgt, wenn der neue Tambour von der Sekundär-Transporteinrichtung geführt ist. Dadurch, daß der leere Tambour vor dem Überführen und Aufwickeln des neuen Bahnanfangs bereits bereichsweise von der Materialbahn umschlungen ist, das heißt, die Materialbahn wird über einen Umfangsbereich des neuen Tambours geführt, während die Materialbahn noch auf die nahezu fertige Wickelrolle aufgewickelt wird, kann ein sicheres Überführen der Bahn und Anwickeln der Wickelrolle auf den neuen Tambour gewährleistet werden. Das Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Wechselsicherheit aus. Vorteilhaft ist ferner, daß eine optimale Kernwicklung, die für die Qualität der Wickelrolle wichtig ist, realisierbar ist.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Linienkraft im Wickelspalt während des gesamten Wickelvorgangs ausschließlich durch eine Relativbewegung der Anpreßtrommel gegenüber der Wickelrolle eingestellt wird. Durch das gegenüber dem Gewicht der größer werdenden Wickelrolle relativ leichte Gewicht der Anpreßtrommel kann diese schnell verlagert werden. Somit können Sprünge und Schwankungen der Linienkraft sehr schnell ausgeglichen werden. Hierdurch ist eine exakte, gleichmäßige Linienkraft im Wickelspalt während des gesamten, also eines vollständigen Wickelvorgangs einstellbar/regelbar, so daß insgesamt eine gute Wickelqualität erzielt werden kann. Besonders vorteilhaft ist ferner, daß durch das gegenüber der Wickelrolle relativ geringe Gewicht der Anpreßtrommel eine Richtungsänderung der Verlagerungsbewegung der Anpreßtrommel sehr schnell durchführbar ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens ist vorgesehen, daß beim Entfernen der Wickelrolle von der Anpreßtrommel dieselbe der Wickelrolle bis zum Erreichen eines Anschlags folgt, und daß anschließend der neue Tambour in die Tambourwechselposition gebracht wird, wobei vor dem Tambourwechsel der Tambour mit der darauf aufgewikkelten Wickelrolle die Anpreßtrommel vom Anschlag zurückdrängt. Hierdurch kann mit einem relativ geringen Steuerungs/-/Regelungsaufwand sichergestellt werden, daß die Linienkraft während eines vollständigen Wickelvorgangs, also vom Anwickeln bis zum Fertigwickeln der Wickelrolle, durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel auf einen gewünschten Wert exakt eingestellt beziehungsweise gehalten werden kann.
Schließlich wird auch eine Ausführungsvariante des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, daß der leere Tambour in eine oberhalb einer Anpreßtrommel liegende Anwickelposition gebracht wird. Daran anschließend wird ein Wickelspalt zwischen der Anpreßtrommel und dem leeren Tambour durch eine Relativbewegung zwischen Anpreßtrommel und Tambour gebildet. Die Anordnung des leeren Tambours gegenüber der Anpreßtrommel ist so gewählt, daß die durch den Wickelspalt und durch die Längsachsen des leeren Tambours und der Anpreßtrommel bestimmte Anpreßebene gegenüber einer gedachten Horizontalen um einen Winkel α geneigt ist, der in einem Bereich von 5° ≤ α ≤40°, vorzugsweise von 10° ≤ α ≤35°, insbesondere von 15° ≤ α ≤30° liegt. Bei dieser Stellung des leeren Tambours wird die Materialbahn getrennt und deren freies Ende auf den leeren Tambour aufgewickelt. Dadurch, daß der Wikkelspalt beim Anwickeln in der geneigten Anpreßebene liegt, heben sich die aus der Anpreßkraft resultierende Durchbiegung und die in der Anpreßebene liegende Komponente der aus dem Eigengewicht des Tambours resultierenden Durchbiegung vorzugsweise vollständig, zumindest aber im wesentlichen auf. Dadurch kann eine -über die Bahnbreite gesehengleichförmige Linienkraft im Wickelspalt eingestellt werden, was wiederum zu einer Verbesserung der Wickelqualität führt.
Bevorzugt wird weiterhin ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens, das sich dadurch auszeichnet, daß nach der Übernahme eines Tambours durch die Sekundär-Transporteinrichtung ein Ausgleich des Durchmesserzuwachses der Wickelrolle durch eine vorzugsweise horizontale oder wenigstens angenäherte horizontale Verlagerung der Sekundär-Transporteinrichtung erfolgt. Die Einstellung der Linienkraft und somit die Verlagerung der Anpreßtrommel erfolgt unabhängig von der Ausgleichsbewegung der anwachsenden Wickelrolle. Die Belastung im Wickelspalt ist daher sehr präzise abstimmbar beziehungsweise einstellbar. Die bisher gelegentlich im Wickelspalt auftretenden Schwankungen oder Sprünge der Linienkraft werden zumindest weitgehend vermieden. Hierdurch kann eine definierte, gleichmäßige Wickelhärte eingestellt werden, insbesondere kann für eine exakte Kernwicklung gesorgt werden.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Zur Lösung der genannten Aufgabe wird auch eine Wickelmaschine vorgeschlagen, die die in Anspruch 13 genannten Merkmale aufweist. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß während der Tambour von der Sekundär-Transporteinrichtung geführt wird, der Durchmesserzuwachs der Wickelrolle durch eine Verlagerung der Sekundär-Transporteinrichtung ausgleichbar und die Linienkraft im Wickelspalt durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel einstellbar, vorzugsweise regelbar, sind. Vorteilhaft ist, daß die gegenüber der Wickelrolle ein relativ geringes Gewicht aufweisende Anpreßtrommel schnell verlagerbar ist, so daß Sprünge der Linienkraft im Wickelspalt sehr schnell ausgleichbar sind.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Wickelmaschine, bei dem die Tambourwechselposition oberhalb der Position vorgesehen ist, in der die Sekundär-Transporteinrichtung den neuen Tambour übernimmt. Der neue Wickelspalt befindet sich bei einer vorteilhaften Ausführungsform während des Anwickelvorgangs in einer durch die Längsachsen des leeren Tambours und der Anpreßtrommel bestimmten Anpreßebene, die gegenüber einer gedachten Horizontalen um einen Winkel α geneigt ist, der in einem Bereich von 5° ≤ α ≤ 40°, vorzugsweise von 10° ≤ α ≤ 35°, insbesondere von 15° ≤ α ≤ 30° liegt. Dadurch heben sich die in der Anpreßebene liegende Komponente der aus dem Eigengewicht resultierenden Durchbiegung und die aus der Anpreßkraft resultierende Durchbiegung wenigstens annäherungsweise auf. Dadurch kann während des Anwickelns eine gleichförmige Linienkraft im Wickelspalt über die gesamte Bahnbreite sichergestellt werden, so daß ein definierter Aufbau zunächst des Wickelkerns und danach der übrigen Wickelrolle möglich ist. Die Verbesserung der Wickelgüte im Kern ermöglicht also eine exakte Aufwicklung der gesamten Wickelrolle.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Wickelmaschine ist vorgesehen, daß der Durchmesserzuwachs durch eine Verlagerung der Sekundär-Transporteinrichtung ausgleichbar und die Linienkraft im Wikkelspalt durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel einstellbar, vorzugsweise regelbar, sind, während die Wickelrolle von der Sekundär-Transporteinrichtung geführt wird. Der Ausgleich des größer werdenden Wickelrollendurchmessers und die Einstellung der Linienkraft werden also von zwei separaten, getrennt voneinander betätigbaren beziehungsweise arbeitenden Einrichtungen, der Sekundär-Transporteinrichtung und der Anpreßtrommel, vorgenommen. Durch das gegenüber dem Gewicht der größer werdenden Wikkelrolle relativ leichte Gewicht der Anpreßtrommel kann diese schnell verlagert und somit Sprünge und Schwankungen der Linienkraft sehr schnell ausgeglichen werden. Besonders vorteilhaft ist, daß durch das relativ geringe Gewicht der Anpreßtrommel eine Richtungsänderung der Verlagerungsbewegung sehr schnell mittels der Anpreßeinrichtung durchführbar ist. Durch die voneinander unabhängigen Verlagerungsbewegungen der Anpreßtrommel und Sekundär-Transporteinrichtung kann ein -vorzugsweise gleichbleibend- gutes Wickelergebnis erzielt werden.
Bevorzugt wird auch ein Ausführungsbeispiel der Wickelmaschine, bei dem die mindestens eine Anpreßeinrichtung, mit deren Hilfe die Anpreßtrommel verlagerbar ist, als -vorzugsweise hydraulische- Kolben- und Zylindereinheit ausgebildet ist. Bei einer ersten Ausführungsvariante ist der maximale Hub des Kolbens kleiner ist als die Hälfte der Materialschichtdicke einer fertigen Wickelrolle. Trotz des relativ geringen Hubs, das heißt der Strecke, die die Anpreßtrommel in eine Richtung verlagerbar ist, wird das Anpreßsystem während des Wickelprozesses nicht gewechselt. Die verlagerbare Anpreßtrommel bleibt bis auf wenige Sekunden während des Tambourwechsels praktisch ständig in Kontakt mit der Wikkelrolle. Die Wickelmaschine zeichnet sich durch einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aus. Bei einer weiteren, zweiten Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß der maximale Hub des Kolbens zumindest größer oder gleich der Schichtdicke einer fertigen Wickelrolle ist. Hierdurch ist es möglich, die verlagerbare Sekundär-Transporteinrichtung durch eine stationär angeordnete Sekundärlagerung zu ersetzen, in der der Tambour drehbeweglich gehalten ist. Bei einer stationären Lagerung kann eine optimale Steifigkeit der Tamboureinspannung gewährleistet werden, so daß innerhalb der Wickelmaschine möglicherweise auftretende Schwingungen sich praktisch nicht auf die Linienkraft/-verlauf auswirkt. Eine ständige Tambournachführung ist also nicht notwendig, so daß der maschinelle Aufbau vereinfacht werden kann.
Schließlich wird noch ein Ausführungsbeispiel der Wickelmaschine bevorzugt, bei dem der Primär- und der Sekundär-Transporteinrichtung jeweils nur ein einzelner Antrieb, vorzugsweise Zentrumsantrieb, zugeordnet ist, mit dessen Hilfe ein Drehmoment auf den Tambour aufgebracht werden kann. Der der Primär-Transporteinrichtung zugeordnete Antrieb wird vorzugsweise auch zum Beschleunigen eines leeren Tambours auf Laufgeschwindigkeit der Materialbahn eingesetzt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figuren 1 bis 4
jeweils eine schematische Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Wickelmaschine in verschiedenen Wickelphasen;
Figur 5
eine Prinzipskizze der Wickelmaschine gemäß den Figuren 1 bis 4 mit einer Ausführungsform einer Steuerung für die Linienkraft im Wickelspalt;
Figur 6
eine Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels der Wickelmaschine mit einer Regeleinrichtung zur Einstellung der Tambourwechselposition;
Figur 7
eine Prinzipskizze eines in Figur 3 dargestellten Tambours in einer Tambourwechselposition;
Figuren 8a bis 8e
jeweils eine stark schematisiert dargestellte Prinzipskizze der Wikkelmaschine gemäß den Figuren 1 bis 5 in verschiedenen Wickelphasen;
Figuren 9 bis 11
jeweils eine detaillierte Prinzipskizze eines dritten Ausführungsbeispiels der Wickelmaschine;
Figuren 12 und 13
jeweils eine schematische Prinzipskizze weiterer Ausführungsbeispiele der Wickelmaschine und
Figuren 14a bis 14e
jeweils eine stark schematisierte Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels der Wickelmaschine.
Die im folgenden beschriebene Wickelmaschine ist allgemein zum Aufwickeln einer Materialbahn einsetzbar. Die Wickelmaschine kann am Ende einer Maschine zur Herstellung oder Veredelung einer Materialbahn, beispielsweise einer Papierbahn, angeordnet werden, um die fertige Materialbahn zu einer Wickelrolle aufzuwickeln. Die Wickelmaschine kann aber auch zum Umrollen fertiger Wickelrollen verwendet werden. Rein beispielhaft wird davon ausgegangen, daß es sich hier um eine Wickelmaschine zum Aufwickeln einer fortlaufenden Papierbahn handelt.
Figuren 1 bis 4 zeigen jeweils eine schematische Prinzipskizze eines ersten Ausführungsbeispiels einer Wickelmaschine 1, die zum Aufwickeln einer im folgenden allgemein als Materialbahn 3 bezeichneten Papierbahn auf einen Tambour, Wickelkern oder dergleichen dient. Aus den Figuren 1 bis 4 geht eine Abfolge von Funktionsschritten der Wickelmaschine 1 hervor. Die Wickelmaschine 1 umfaßt bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Sekundär-Transporteinrichtungen 5 und 7, die jeweils einen auf zweiten Schienen 9 verfahrbaren Sekundärschlitten 11 umfassen. Die Schienen 9 sind parallel zu einer gedachten Horizontalen angeordnet und an einem Maschinengestell 13 befestigt. Die Sekundär-Transporteinrichtungen 5, 7 dienen zum drehbeweglichen Halten und Führen eines Tambours entlang einer zweiten, horizontal verlaufenden Führungsbahn 14, die in einer gedachten -gestrichelt dargestellten- Ebene E liegt. Diese spannt eine Fläche auf, die senkrecht auf der Bildebene der Figur 1 steht. Des weiteren sind an dem Maschinengestell 13 Führungsschienen 15 angebracht, die parallel zu einer gedachten Horizontalen angeordnet sind. Ein Lagerzapfen aufweisender Tambour kann auf den Führungsschienen 15 abgelegt werden und wird von diesen getragen, das heißt, das Gewicht des Tambours und das Gewicht der auf den Tambour aufgewickelten Wickelrolle wird von den Führungsschienen 15 abgestützt. Bei einem besonders bevorzugten -in den Figuren 1 bis 4 nicht dargestellten- Ausführungsbeispiel der Wickelmaschine 1 ist nur eine einzige Sekundär-Transporteinrichtung vorgesehen, wodurch der Aufbau der Wickelmaschine vereinfacht ist.
Die Wickelmaschine 1 umfaßt weiterhin eine mittels eines mit einem Symbol angedeuteten Zentrumsantriebs 17 antreibbare Anpreßtrommel 19, die drehbeweglich auf einem Führungsschlitten 21 gehalten ist, der auf ersten Schienen 22 verfahrbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Schienen 9 und 22 parallel zueinander angeordnet. Der Abstand zwischen der in der Ebene E liegenden Längsachse 23 der Anpreßtrommel 19 und den Führungsschienen 15 ist also konstant. Dem Führungsschlitten 21 ist eine hier als hydraulische Kolben- und Zylindereinheit ausgebildete Anpreßeinrichtung 25 zugeordnet, die am Maschinengestell 13 befestigt ist. Die Anpreßeinrichtung 25 weist einen in einem Zylinder 27 geführten Kolben 29 auf, der mit einer an dem Führungsschlitten 21 angreifenden Kolbenstange 31 fest verbunden ist. Bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 31 wird der Führungsschlitten 21 und somit die auch als Tragtrommel bezeichnete Anpreßtrommel 19 in Figur 1 in Richtung eines Pfeils 33 nach rechts verlagert. Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange 31 in den Zylinder 27 erfolgt eine Verlagerung der Anpreßtrommel 19 in Figur 1 nach links. Der maximale Hub des Kolbens 29, also inwieweit die Kolbenstange 31 aus dem Zylinder 27 ausfahren beziehungsweise einfahren kann, ist vorzugsweise kleiner als die Hälfte der Materialschichtdicke S einer fertigen Wickelrolle. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Hub des Kolbens 29 größer oder gleich der Materialschichtdicke S einer fertigen Wickelrolle ist. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform umfaßt die Anpreßeinrichtung zwei hydraulische Kolben- und Zylindereinheiten, um die Anpreßtrommel zu verlagern und eine gewünschte Linienkraft zu erzeugen.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, bildet die Anpreßtrommel 19 mit einer auf einen Tambour 35 aufgewickelten Wickelrolle 37 einen Wickelspalt, das heißt, die Anpreßtrommel 19 bildet zusammen mit der Wikkelrolle 37 einen Nip. Die Anpreßtrommel 19 berührt die Wickelrolle also über deren gesamte Länge an ihrem Umfang. Am Tambour 35, der in dieser Wickelphase von der Sekundär-Transporteinrichtung 5 drehbeweglich gehalten und geführt ist, greift ein mit einem Symbol angedeuteter Sekundärantrieb 39 an, der hier von einem Zentrumsantrieb gebildet ist. Mit Hilfe des Sekundärantriebs 39 kann ein Drehmoment auf den auf den Führungsschienen 15 aufliegenden und von der Sekundär-Transporteinrichtung 5 gehaltenen Tambour aufgebracht werden.
Die Führungsschienen 15 sind derart an dem Maschinengestell 13 angebracht, daß die Längsachse 41 des mit seinen Lagerzapfen auf den Führungsschienen 15 aufliegenden Tambours 35 in der gleichen Ebene E liegt, wie die Längsachse 23 der Anpreßtrommel 19. Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Wickelmaschine 1 sind die Anpreßtrommel 19 und der auf den Führungsschienen 15 aufliegende Tambour auf verschiedenen Höhenniveaus angeordnet (Figuren 9, 12, 13), was jedoch keinen Einfluß auf die vorteilhafte Funktionsweise der Wickelmaschine 1 hat.
Die Materialbahn 3 wird über die Anpreßtrommel 19 geführt und auf die Wickelrolle 37 aufgewickelt. Die Linienkraft im Wickelspalt wird mittels der der Anpreßtrommel 19 zugeordneten Anpreßeinrichtung 25 gesteuert, das heißt, die Anpreßtrommel 19 wird mit einer definierten Kraft an den Umfang der Wickelrolle 37 gedrückt, wodurch eine gewünschte Wickelhärte der Wickelrolle beziehungsweise ein gleichmäßiger Wickelhärteverlauf eingestellt werden kann. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Linienkraft im Wickelspalt geregelt wird, das heißt, die Anpreßeinrichtung 25 ist Teil eines Regelkreises, der die Linienkraft selbsttätig auf einem gewünschten Wert hält beziehungsweise einstellt. Durch die Verlagerung der Anpreßtrommel 19 mittels der Anpreßeinrichtung 25 können Schwankungen der Linienkraft sicher ausgeglichen beziehungsweise vermieden werden, so daß kontinuierlich eine gewünschte Wickelhärte erzielt werden kann. Hierdurch kann die Linienkraft auch dann auf einem, beispielsweise konstanten Wert gehalten werden, wenn eine Störung im Wickelvorgang auftritt. Eine Störung können beispielsweise ein nicht ganz präzises Verfahren der Sekundär-Transporteinrichtung sein, so daß sich die Position des von der Anpreßtrommel 19 und der Wickelrolle 37 gebildeten Wikkelspalts geringfügig verschiebt, oder eine Unwucht der Anpreßtrommel und/oder der Wickelrolle.
Der größer werdende Durchmesser der Wickelrolle 37 wird durch eine Verlagerung der Wickelrolle 37 in Richtung des Pfeils 33 nach rechts ausgeglichen. Hierzu wird die Sekundär-Transporteinrichtung 5 nach rechts verfahren, wodurch eine Mitnahme des Tambours 35 und somit der Wickelrolle 37 erfolgt. Zum Verfahren der Sekundär-Transporteinrichtungen 5 und 7 ist hier eine Hubeinrichtung 43 vorgesehen, die eine von einem Motor 45 angetriebene Gewindespindel 47 umfaßt.
Oberhalb der Anpreßtrommel 19 ist ein von einer nicht dargestellten Primär-Transporteinrichtung gehaltener, leerer Tambour 49 in einer Bereitschaftsposition angeordnet (Figuren 1 und 2). Zur Vorbereitung eines Tambourwechsels wird der Tambour 49 mit Hilfe der Primär-Transporteinrichtung aus der Bereitschaftsposition in eine Tambourwechselposition verlagert, in der dieser von der Primär-Transporteinrichtung, deren Aufbau im folgenden noch beschrieben wird, stationär und drehbeweglich gehalten wird (Figur 3). Während der leere Tambour 49 sich in der Tambourwechselposition befindet, wird durch eine Relativbewegung zwischen Anpreßtrommel 19 und leerem Tambour 49 ein Wickelspalt gebildet, das heißt, die Anpreßtrommel und der leere Tambour berühren einander an ihrem Umfang, und zwar über deren gesamte Länge. Auf den in Tambourwechselposition befindlichen leeren Tambour 49 wird nach dem Trennen der Materialbahn mittels einer nicht dargestellten, an sich bekannten Trenneinrichtung (symbolisch in den Figuren 8c und 14c durch einen Pfeil T dargestellt) die Bahn mit ihrem neuen Bahnanfang aufgewickelt. Mittels der Primär-Transporteinrichtung kann der Tambour 49 entlang einer ersten Führungsbahn von der Bereitschaftsposition in die Tambourwechselposition und von dieser in eine Fertigwickelposition verlagert werden (Figur 4). Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter "Fertigwickelposition" eine Position des Tambours 49 verstanden, in der dieser mit seinen Lagerzapfen auf den Führungsschienen 15 aufliegt. Die erste Führungsbahn kann einen kurvenförmigen, vorzugsweise teilkreisförmigen, und/oder linearen Verlauf aufweisen. Der Primär-Transporteinrichtung ist ein nicht dargestellter, auch als Primärantrieb bezeichneter Zentrumsantrieb für den von dieser gehaltenen Tambour beziehungsweise Wickelrolle zugeordnet, mittels dessen der Tambour mit einem Antriebs- und/oder einem Bremsmoment beaufschlagt werden kann.
In Figur 3 ist der leere Tambour 49 in der Tambourwechselposition angeordnet, in der nach einem Trennvorgang der neue Bahnanfang auf den Tambour 49 aufgewickelt wird. Der Tambour 49 bildet mit der Anpreßtrommel 19 einen Wickelspalt, der in einer Anpreßebene P liegt, die gegenüber einer gedachten Horizontalen um einen Winkel α geneigt ist, der in einem Bereich von 5° ≤ α ≤ 40°, vorzugsweise von 10° ≤ α ≤35°, insbesondere von 15° ≤ α ≤ 30° liegt. Der Winkel α beträgt hier rein beispielhaft circa 32°. Als besonders vorteilhaft haben sich Winkel α herausgestellt, die im Bereich von 15° bis 30° liegen. Dadurch, daß der Wickelspalt in der geneigten Anpreßebene P liegt, heben sich die aus der Anpreßkraft resultierende Durchbiegung und die in der Anpreßebene P liegende Komponente der aus dem Eigengewicht resultierenden Durchbiegung des Tambours gegenseitig auf, so daß eine gleichförmige Linienkraft im Wickelspalt über die Bahnbreite eingestellt werden kann. Hierdurch ist eine gute Wickelqualität erzielbar.
Unterhalb der Anpreßtrommel 19 ist ein Anpreßelement vorgesehen, das bei diesem Ausführungsbeispiel von einer sich über die gesamte Breite der Wickelrolle 37 erstreckende, auch als Abquetschwalze bezeichnete Andrückwalze 51 gebildet ist. Die Antriebswalze 51 ist mittels einer nicht dargestellten Führungseinrichtung an den Umfang der mit der Anpreßtrommel 19 einen Wickelspalt bildenden Wikkelrolle anpreßbar. Die Andrückwalze 51 dient dazu, ein Einschleppen von Luft zwischen den Wickellagen der Wickelrolle zu verhindern, beispielsweise dann, wenn die Materialbahn 3 in einem freien Zug von der Anpreßtrommel zur Wickelrolle läuft. Die Andrückwalze 51 kann von einem Antrieb, beispielsweise Zentrumsantrieb, mit einem Drehmoment beaufschlagt und auf Bahngeschwindigkeit beschleunigt werden. Bei einem weiteren -in den Figuren nicht dargestellten- Ausführungsbeispiel ist das Anpreßelement von einer stationären Andrückbürste gebildet, die an mindestens einem sich über die gesamte Breite der Wickelrolle erstreckenden Balken angebracht ist. Durch eine Verlagerung des Balkens wird die Andrückbürste an die Wickelrolle angelegt, wodurch die zwischen die Wickellagen eingeschleppte Luft quasi herausgestrichen wird. Die Andrückbürste weist gegenüber der Andrückwalze einen vereinfachten und somit kostengünstigeren Aufbau auf, da sie nicht rotiert und somit ein zusätzlicher Antrieb nicht benötigt wird. Dies gilt auch für eine sogenannte Luftbürste; die eine sich über die Bahnbreite erstreckende Luftblasdüse ist, welche berührungslos im Sinne einer Luftabquetscheinrichtung auf die Wickelrolle wirkt.
Im folgenden soll die Funktion der Wickelmaschine 1 anhand eines Wickelvorgangs näher erläutert werden: Die Materialbahn 3 wird über die Anpreßtrommel 19 geführt und auf die von der Sekundär-Transporteinrichtung 5 geführten Wickelrolle 37 aufgewickelt (Figur 1). Bevor die Wickelrolle 37 ihren Enddurchmesser erreicht, wird die Andrückwalze 51 an den Umfang der Wickelrolle 37 gepreßt (Figur 2). Die Materialbahn 3 wird somit sowohl durch den Wickelspalt zwischen Anpreßtrommel 19 und Wickelrolle 37 als auch durch den Wickelspalt zwischen Andrückwalze 51 und Wickelrolle 37 geführt. Zur Überführung der kontinuierlich herangeführten Materialbahn 3 auf den leeren Tambour 49 wird die Wickelrolle 37 mittels der Sekundär-Transporteinrichtung 5 entlang den Führungsschienen 15 in Richtung des Pfeils 33 verfahren, wodurch der Abstand zwischen der Längsachse 23 der Anpreßtrommel 19 und der Längsachse 41 der Wickelrolle 37, die hier beide in der Ebene E liegen, vergrößert und zwischen der Anpreßtrommel 19 und der Wickelrolle 37 ein Zwischenraum 53 gebildet wird (Figur 3). Die Materialbahn 3 wird im Bereich des Zwischenraums 53 in einem freien Zug von der Anpreßtrommel 19 auf die Wickelrolle 37 überführt. Die Andrückwalze 51 wird, während die Sekundär-Transporteinrichtung 5 mit der Wickelrolle 37 verfahren wird, der Wickelrolle 37 derart nachgeführt, daß die Linienkraft im Wickelspalt zwischen Andrückwalze 51 und Wickelrolle 37 einen gewünschten Wert beibehält, bis die Anpreßtrommel 19 gegen mindestens einen Anschlag 54 fährt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Anschlag 54 dadurch realisiert, daß der Kolben 29 der Anpreßeinrichtung 25 an der Innenwand des Zylinders 27 anstößt, also seine -in der Darstellung gemäß Figur 3- rechte Endstellung erreicht, in der der Kolben 29 an der Innenwand des Zylinders 27 anliegt. Die Anpreßtrommel 19 weist dadurch eine fixe Position auf.
Anschließend wird von oben der in Bereitschaftsposition angeordnete, auf Laufgeschwindigkeit der Materialbahn 3 beschleunigte leere Tambour 49 entlang der ersten Führungsbahn nach unten verlagert und in den Zwischenraum 53 zwischen der Anpreßtrommel 19 und der Wickelrolle 37 in die Tambourwechselposition eingebracht (Figur 3). Die gegen den Anschlag 54 gefahrene Anpreßtrommel 19 ist in der ersten Führungsbahn angeordnet, so daß beim Einfahren des leeren Tambours 49 in die Tambourwechselposition derselbe in Kontakt mit der Anpreßtrommel 19 gebracht wird. Der Tambour 49 drängt dabei die Anpreßtrommel 19 vom Anschlag 54 entgegen der Richtung des Pfeiles 33 zurück (nicht dargestellt), wodurch die Bildung des Wickelspalts/des Nips abgeschlossen ist. Dann wird mittels einer nicht dargestellten Trenneinrichtung, die beispielsweise im Bereich des Zwischenraums 53 angeordnet ist, die Materialbahn quer über die Breite getrennt und der neue Bahnanfang auf den Tambour 49 aufgewickelt. Der Tambour 49 bleibt eine variable Zeitdauer in der Tambourwechselposition, beispielsweise bis die Wicklung des Kerns der neuen Wickelrolle abgeschlossen ist. Dann wird der von der Primär-Transporteinrichtung drehbeweglich gehaltene Tambour 49 entlang der ersten Führungsbahn von der Tambourwechselposition in die Fertigwickelposition geführt und unmittelbar auf die Führungsschienen 15 abgesenkt (Figur 4). Dabei wird der Tambour 49 von der zweiten, in Übernahmeposition angeordneten Sekundär-Transporteinrichtung 7 übernommen, das heißt geführt und gehalten. In der in Figur 4 dargestellten Wickelphase sind bereits einige nicht dargestellte Lagen der Materialbahn 3 auf den noch vom Primärantrieb oder einem der Sekundär-Transporteinrichtung 7 zugeordneten Zentrumsantrieb angetriebenen Tambour 49 aufgewickelt.
Nachdem die fertige Wickelrolle 33 beispielsweise mit Hilfe des Sekundärantriebs 39 und/oder der Andrückwalze abgebremst worden ist, kann diese aus der Sekundär-Transporteinrichtung 5 ausgebracht werden, während die Andrückwalze 51 in ihre in Figur 1 dargestellte Position zurückverlagert wird. Sofern der Sekundärantrieb 39 beiden Sekundär-Transporteinrichtungen 5 und 7 zugeordnet ist, wird nach dem Abbremsen der vollen Wickelrolle nun der Sekundärantrieb mit dem Tambour 49 wirksam verbunden und der Primärantrieb und die Primär-Transporteinrichtung vom Tambour 49 gelöst. Der größer werdende Durchmesser der auf den Tambour 49 aufgewikkelten -in Figur 4 nicht dargestellten- Wickelrolle wird durch eine Verlagerung der Sekundär-Transporteinrichtung 7 in Richtung des Pfeiles 33 entlang den Führungsschienen 15 ausgeglichen. Dabei wird die Linienkraft im Wickelspalt zwischen der Anpreßtrommel 19 und der auf den Tambour 49 aufgewickelten Wickelrolle durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel 19 mittels der Anpreßeinrichtung 25 während des gesamten Wickelvorgangs auf einem gewünschten Wert gehalten.
In Figur 1 ist eine unterhalb der Anpreßtrommel 19 angeordnete, drehbeweglich am Maschinengestell 13 befestigte Bahnleitwalze 55 dargestellt. Die Materialbahn 3 wird von einem der Bahnleitwalze 55 -in Laufrichtung der Materialbahn gesehen- vorgeordneten Aggregat 57, das hier rein beispielhaft eine Preßeinrichtung 59 ist, an die Bahnleitwalze 55 geführt, von dieser umgelenkt und weiter zur Anpreßtrommel 19 geleitet. Dabei wird die Bahnleitwalze 55 von der Materialbahn 3 vorzugsweise in einem Umfangsbereich von 155° bis 205° umschlungen. Der Umschlingwinkel beträgt mindestens 150°, auch dann, wenn die Anpreßtrommel 19 während des Wickelvorgangs verlagert wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Linienkraft im Wickelspalt durch eine Änderung der Bahnlängsspannung im Bereich zwischen dem Aggregat 57 und der Anpreßtrommel 19 nicht beeinflußt wird. Die Preßeinrichtung 59 umfaßt zwei einen Preßspalt bildende Preßwalzen, von denen -wie in Figur 1 dargestellt- mindestens eine angetrieben ist.
Um den Wickelprozeß von den Schwankungen des Produktionsprozesses der Materialbahn weitgehend zu entkoppeln, ist die Materialbahnführung vorzugsweise so gestaltet, daß die Anpreßtrommel 19 von der Materialbahn 3 um circa 180° umschlungen ist. Dadurch, daß die Materialbahn über einen relativ großen Umfangsbereich der Anpreßtrommel geführt wird, haben Schwankungen im Bahnzug praktisch keinen Einfluß auf die Anpressung der Anpreßtrommel an die Wickelrolle und somit auf die Linienkraft. Des weiteren werden kleine Bewegungen der Anpreßtrommel kompensiert, so daß hierdurch keine Bahnzugschwankungen verursacht werden; die Anpreßtrommel ist daher rückwirkungsfrei. Durch den relativ großen Umschlingungswinkel kann weiterhin sichergestellt werden, daß eine geringfügige Schrägstellung der Anpreßtrommel nicht zu einer unerwünschten Faltenbildung führt. Ferner ist es möglich, nur ortsfeste Leit- und Breitstreckwalzen der Anpreßtrommel vorzuschalten, die der verlagerbaren Anpreßtrommel nicht nachgeführt werden müssen, wodurch der Aufbau der Wickelmaschine vereinfacht werden kann.
Aus der Beschreibung zu den Figuren 1 bis 4 ergibt sich das oben angesprochene Verfahren ohne weiteres. Dieses sieht vor, daß die Materialbahn über eine -vorzugsweise horizontal- verlagerbare Anpreßtrommel geführt wird, die mit der in einer Sekundär-Transporteinrichtung drehbar gehaltenen Wickelrolle einen Wickelspalt bildet, wobei die Linienkraft im Wickelspalt durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel gesteuert oder geregelt wird. Bei Erreichen eines gewünschten Wickelrollendurchmessers wird zur Vorbereitung eines Tambourwechsels die Wickelrolle mittels der Sekundär-Transporteinrichtung von der Anpreßtrommel entfernt, so daß die Materialbahn frei von der Anpreßtrommel zur Wickelrolle läuft; es wird also ein freier Bahnzug gebildet. Ein neuer, das heißt leerer, mit Bahngeschwindigkeit rotierender Tambour wird mittels einer Primär-Transporteinrichtung in eine Tambourwechselposition gebracht, in der er mit der Anpreßtrommel einen Wickelspalt bildet. Anschließend wird die Materialbahn quer über ihre Breite getrennt und der neue Bahnanfang auf den neuen Tambour gewickelt. In dieser Wickelphase wird die Steuerung/Regelung der Linienkraft im Wickelspalt zwischen der Anpreßtrommel und dem neuen Tambour beziehungsweise der darauf aufgewickelten Wickelrolle wiederum durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel realisiert. Schließlich übernimmt die Sekundär-Transporteinrichtung den neuen Tambour mit der neuen Wickelrolle, wobei die Steuerung/Regelung der Linienkraft weiterhin durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel erfolgt.
Die Ausbildung eines Wickelspalts zwischen der Anpreßtrommel 19 und dem leeren Tambour ist dadurch realisierbar, daß der leere Tambour entlang der ersten Führungsbahn verlagert wird und gegen die in der ersten Führungsbahn angeordnete Anpreßtrommel anstößt. Bei einer anderen Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß der Wickelspalt durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel 19 mit Hilfe der Anpreßeinrichtung 25 in Richtung des in der Tambourwechselposition angeordneten Tambours gebildet wird. Selbstverständlich können sowohl der Tambour 49 als auch die Anpreßtrommel 19 aufeinander zu bewegt werden, um einen Wickelspalt zu bilden. Unabhängig davon, wie der Wickelspalt ausgebildet wird, können sprunghafte Schwankungen der Linienkraft, wie sie beispielsweise im Augenblick der Übergabe des Tambours von der Primär-Transporteinrichtung an die Sekundär-Transporteinrichtung auftreten, mit Hilfe der verlagerbaren Anpreßtrommel ausgeglichen beziehungsweise vermieden werden. Die Linienkraft kann also kontinuierlich auf einem gewünschten Wert exakt gehalten werden.
Die Anpreßtrommel 19 kann, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, als Durchbiegungseinstellwalze 140 ausgebildet werden, deren Walzenmantel 141 mittels einer Reihe von Stützelementen 142 an einem stationären Joch 143 abgestützt ist, wodurch man eine gewölbte Außenkontur der Anpreßtrommel 19 erzielt. Von den in Richtung zum Wickelspalt wirkenden Stützelementen 142 ist in der Ansicht gemäß der Figuren 3 und 4 nur eines erkennbar. Der Aufbau der Durchbiegungseinstellwalze 140 ist an sich bekannt (DE-OS 25 55 677), so daß dieser nicht näher beschrieben wird. Die Stützelemente 142 sind vorzugsweise individuell, das heißt, unabhängig voneinander steuerbar, wodurch sich eine gewünschte Wölbung des Walzenmantels 41 einstellen läßt. Das Joch 143 ist um eine fixe Achse, hier die Längsachse 23 drehbar. Die mit dem Joch 143 zusammenwirkenden Stützelemente 142 werden bei einer Drehung des Jochs 143 derart verschwenkt, daß deren Wirkrichtung der Wanderbewegung des Wickelspalts folgt.
Durch das Einstellen einer gewünschten Wölbung der Außenkontur der Anpreßtrommel kann die darüber geführte Materialbahn -quer zur Laufrichtung der Bahn gesehen- definiert gespannt werden, vorzugsweise bevor die Materialbahn in den Wickelspalt einläuft. Hierdurch können eine Faltenbildung der auf die Wickelrolle aufgewickelten Wickellagen verhindert und somit das Wickelergebnis verbessert werden. Die Durchbiegung der Anpreßtrommel ist in Längsrichtung der Trommel gesehen, wie oben beschrieben, vorzugsweise abschnittsweise einstellbar. Dadurch kann die gewünschte Breitenstreckung der Materialbahn durch variieren der Außenkontur der Anpreßtrommel beeinflußt, vorzugsweise eingestellt werden. Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Anpreßtrommel 19 Teil eines aktiven Schwingungs-Dämpfungs-Systems, das heißt die Anpreßtrommel ist schwingungsfähig. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff "schwingungsfähig" verstanden, daß die Anpreßtrommel eine schnelle Verlagerungsbewegung in Richtung der Wickelrolle und entgegengesetzt durchführen kann. Die Anpreßeinrichtung 25, also die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte hydraulische Kolben- und Zylindereinheit kann also einen Richtungswechsel der Verlagerungsbewegung der Anpreßtrommel 19 sehr schnell ausführen.
Figur 5 zeigt eine Prinzipskizze der Wickelmaschine gemäß den Figuren 1 bis 4 mit einer Ausführungsform einer Steuerung. Teile, die mit denen in den Figuren 1 bis 4 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß insofern auf die Beschreibung zu den Figuren 1 bis 4 verwiesen wird. Zur Steuerung der Wickelmaschine 1 ist eine Steuereinheit 61 vorgesehen, die den Motor 45 der Gewindespindel in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Durchmesserzuwachses der Wickelrolle 37 steuert. Der Durchmesserzuwachs der Wickelrolle 37 wird mittels einer Meßeinrichtung 63 gemessen. Die Position der Sekundär-Transporteinrichtung 5 verändert sich also allein, das heißt ausschließlich entsprechend der Zunahme des Wickelrollendurchmessers. Die Größe der Linienkraft im zwischen der Anpreßtrommel 19 und der Wickelrolle 37 gebildeten Wickelspalt wird allein, also ausschließlich durch ein Verfahren des die Anpreßtrommel 19 haltenden Führungsschlittens 21 bestimmt, vorzugsweise mittels einer Regeleinrichtung 65 geregelt. Diese umfaßt eine Meßeinrichtung 67 für die Linienkraft, einen Regler 69, einen Sollwertgeber 71 und eine Steuereinheit 73. Die Meßeinrichtung 67 ist über eine Meßleitung 75 mit dem Regler 69 verbunden beziehungsweise mündet in diesen. Der Sollwertgeber 71 ist über eine Leitung 75' mit dem Regler 69 verbunden und gibt diesem den gewünschten Sollwert an.
Der Regler 69 ist wiederum über eine Leitung 77 mit der Steuereinheit 73 verbunden.
Für den Fall, daß der von der Meßeinrichtung 67 gemessene Wert der Linienkraft im zwischen der Anpreßtrommel 19 und der Wickelrolle 37 gebildeten Wickelspalt von dem vom Sollwertgeber vorgegebenen Sollwert abweicht, gibt der Regler 69 über die Leitung 77 ein Signal an die Steuereinheit 73. Diese ändert daraufhin den Druck im Zylinder 27 der Anpreßeinrichtung 25 derart, daß sich der gemessene Wert der Linienkraft dem Sollwert annähert. Hierdurch kann die Linienkraft auch dann auf einem, beispielsweise konstanten Wert gehalten werden, wenn eine Störung im Wickelvorgang auftritt. Eine Störung kann zum Beispiel ein nicht ganz präzises Verfahren der Sekundär-Transporteinrichtung 5 sein, so daß sich die Position des von der Anpreßtrommel 19 und der von der Sekundär-Transporteinrichtung 5 geführten Wickelrolle 37 gebildeten Wickelspalts geringfügig verschiebt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Anpreßtrommel 19 zur Steuerung der Linienkraft unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit der Sekundär-Transporteinrichtung verlagerbar ist. Weiterhin ist es möglich, daß die mit der Sekundär-Transporteinrichtung zusammenwirkende Hubeinrichtung 43, das heißt, der die Gewindespindel 47 antreibende Motor 45 derart steuerbar ist, daß die Position des zwischen der Anpreßtrommel 19 und der Wickelrolle 37 gebildeten Wickelspalts im wesentlichen konstant ist, während die Wickelrolle 37 auf den Führungsschienen 15 aufliegt. Unter "konstanter Position" des Wickelspalts wird dessen Position innerhalb der Wickelmaschine 1 verstanden, das heißt, die Wickelrolle 37 wird mittels der Sekundär-Transporteinrichtung 5 mit einer Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils 33 verlagert, so daß lediglich den Durchmesserzuwachs der Wickelrolle 37 kompensiert wird.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die der Sekundär-Transporteinrichtung 5, 7 zugeordnete Hubeinrichtung 43 derart steuerbar ist, daß sich die Position des zwischen der Anpreßtrommel 19 und der Wickelrolle 37 gebildeten Wickelspalts mit zunehmendem Wickelrollendurchmesser während des Wickelvorgangs verschiebt, beispielsweise in einem Bereich von 50 mm bis 200 mm.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Wickelmaschine 1. Teile, die mit denen in den Figuren 1 bis 5 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß insofern zur Beschreibung der Figuren 1 bis 5 verwiesen wird. In Figur 6 ist ein Teil eines Ausführungsbeispiels der Primär-Transporteinrichtung 79 dargestellt. Diese umfaßt zwei Primär-Schwenkhebel 81, von denen in dieser Ansicht nur einer dargestellt ist. Die Primär-Schwenkhebel 81, an denen der neue Tambour 49 drehbeweglich gehalten ist, sind um eine parallel zur Längsachse des Tambours 49 verlaufende Achse 83 schwenkbar. Die Primär-Schwenkhebel 81 sind innerhalb der Wickelmaschine 1 stationär angeordnet, das heißt, die Achse 83 weist -zumindest während eines vollständigen Wickelvorgangs- eine fixe, unveränderbare Position am Maschinengestell 13 auf. Den Primär-Schwenkhebeln 81 ist eine beispielsweise am Maschinengestell 13 befestigte Hubeinrichtung 85 zugeordnet, die mindestens eine einem Primär-Schwenkhebel zugeordnete -vorzugsweise hydraulische- Kolben- und Zylindereinheit umfaßt. Die Kolben- und Zylindereinheit umfaßt einen in einem Zylinder 87 geführten Kolben 89, der mit einer an mindestens einem der Primär-Schwenkhebel 81 angreifenden Kolbenstange 91 fest verbunden ist. Bei einer Ausfahrbewegung der Kolbenstange 91 aus dem Zylinder 87 werden die Primär-Schwenkhebel 81 entgegen dem Uhrzeigersinn und bei einer Einfahrbewegung im Uhrzeigersinn um die Achse 83 verschwenkt. Selbstverständlich kann die Hubeinrichtung 85 auch beispielsweise zwei Kolben- und Zylindereinheiten umfassen, die jeweils einem Primär-Schwenkhebel 81 zugeordnet sind.
Die Primär-Schwenkhebel 81, die -wie in Figur 6 dargestellt- den leeren Tambour 49 in der Tambourwechselposition halten, sind in dieser Wickelphase gegenüber einer gedachten, mit gestrichelter Linie dargestellten Horizontalen H um einen Winkel w geneigt, der hier circa 26° beträgt. Der Winkel w ist mittels der Hubeinrichtung 85 einstellbar. Zur Einstellung des Winkels w ist eine Regeleinrichtung 93 vorgesehen, die einen Regler 69', einen Sollwertgeber 71' und eine Meßeinrichtung 67' für die Erfassung der Stellung der Primär-Antriebshebel 81 umfaßt. Der Sollwertgeber 71' ist über eine Signalleitung 95 mit dem Regler 69' und die Meßeinrichtung 67' über eine Signalleitung 97 mit dem Regler 69' verbunden. Um den Winkel w und somit die Lage der Tambourwechselposition zu verändern, wird dem Sollwertgeber 71' ein neuer Sollwert eingegeben. Mit Hilfe des Reglers 69' wird ein Soll-/Ist-Vergleich durchgeführt. Bei einer Abweichung gibt der Regler 69' über eine Leitung 77' ein Signal an ein hydraulisches Regelventil 99, das daraufhin den Durchfluß zwischen einer Pumpe 101 und einer vom Regelventil 99 zum Zylinder 87 führenden Mediumleitung 103 freigibt. Das von der Pumpe geförderte Medium, beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit oder ein Gas, kann wahlweise in einen der von dem Kolben 89 voneinander getrennten Teilräume des Zylinders 87 eingebracht werden. Wenn das Medium in den in der Darstellung gemäß Figur 6 oberen Teilraum -wie mit einem Pfeil angedeutet- eingeleitet wird, fährt die Kolbenstange 91 in den Zylinder 87 ein, wodurch der Winkel w verkleinert wird. Bei einem Einströmen des Mediums in den unteren Teilraum des Zylinders 87 fährt die Kolbenstange 91 aus dem Zylinder aus, wodurch der Winkel w vergrößert wird. Nachdem der gewünschte Winkel w eingestellt ist, unterbricht das Regelventil 99 die Verbindung zwischen der Pumpe 101 und der Leitung 103. Um ein Rückströmen des Mediums aus dem Zylinder 87 in Richtung des Regelventils 99 zu verhindern, ist ein Rückschlagventil 105 vorgesehen.
Mit Hilfe der Regeleinrichtung 93 kann zu jedem Zeitpunkt während des Wickelvorgangs ein definierter Winkel w eingestellt werden. Besonders vorteilhaft ist ferner, daß die Lage der Tambourwechselposition vor dem nächsten Tambourwechsel vorbestimmt werden kann, wobei zum Beispiel bei Bedarf auch ein Winkel w eingestellt werden kann, der Null beträgt (zum Beispiel gemäß Figur 14c).
Figur 7 zeigt eine Ansicht des Tambours 49 in der in Figur 3 dargestellten Wickelphase, in der sich der Tambour 49 in der Tambourwechselposition befindet und mit der Anpreßtrommel 19 einen Wickelspalt bildet. In Figur 3 ist die Blickrichtung auf den Tambour 49 mit einem Pfeil 107 gekennzeichnet. Die Kraft, mit der bei diesem Ausführungsbeispiel die Anpreßtrommel 19 an den Umfang des Tambours 49 gepreßt wird, führt zu einer mit einem Doppelpfeil 109 dargestellten Durchbiegung des Tambours 49. Die durch die Durchbiegung hervorgerufene Krümmung der Außenkontur des Tambours 49 ist schematisch mit einer Linie 111 dargestellt. Die in der Anpreßebene P liegende Komponente der aus dem Eigengewicht des Tambours 49 resultierenden Durchbiegung ist mit einem Doppelpfeil 113 dargestellt. Schematisch ist mit einer Linie 115 die gekrümmte Außenkontur des nicht abgestützten Tambours dargestellt.
Wie aus Figur 7 ersichtlich, wirken die Durchbiegungen in entgegengesetzte Richtungen, wobei deren Betrag zumindest im wesentlichen gleich ist. Die Durchbiegungen heben sich dadurch vorzugsweise vollständig, zumindest aber im wesentlichen auf, so daß eine gleichförmige Linienkraft im Wickelspalt über die gesamte Breite der Materialbahn eingestellt werden kann.
Figuren 8a bis 8e zeigen jeweils eine stark schematisierte Darstellung eines Teils der anhand der vorangegangenen Figuren beschriebenen Wickelmaschine 1 in verschiedenen Wickelphasen. Anhand der Figuren 8a bis 8e wird im folgenden der oben bereits kurz beschriebene Tambourwechselvorgang näher erläutert.
Vor dem Tambourwechsel wird ein leerer Tambour 49 von der stationären Wickelstation, nämlich von der Primär-Transporteinrichtung 79, die hier Primär-Schwenkhebel 81 umfaßt, übernommen (Figur 8a). Hierzu werden die Primär-Schwenkhebel 81 entgegen dem Uhrzeigersinn nach oben in die in Figur 8a dargestellte Leertambour-Übernahmeposition verschwenkt. Der leere Tambour 49 wird mittels des Primärantriebs auf Synchrongeschwindigkeit beschleunigt, das heißt, die Umfangsgeschwindigkeit des leeren Tambours 49 entspricht der Laufgeschwindigkeit der Materialbahn 3. Das Anpreßelement, hier die Andrückwalze 51, wird an den Umfang der nahezu vollen Wickelrolle 37 gedrückt. Die von der nicht dargestellten Sekundär-Transporteinrichtung gehaltene und mittels des Sekundärantriebs angetriebene Wickelrolle 37 wird gemeinsam mit der Andrückwalze 51 in Richtung des Pfeils 33 von der Anpreßtrommel 19 entfernt. Die Anpreßtrommel 19 wird dabei der Wickelrolle 37 solange nachgeführt, um eine gewünschte Linienkraft im Wickelspalt aufrecht zu erhalten, bis die Anpreßtrommel 19 gegen einen Anschlag 117 fährt, wodurch deren Verlagerungsbewegung gestoppt wird. Die Wickelrolle 37 fährt weiter in Richtung des Pfeils 33, wodurch ein freier Bahnzug zwischen der Anpreßtrommel und der Wickelrolle gebildet wird.
Dadurch, daß die Anpreßtrommel vor einem Tambourwechsel zunächst gegen einen Anschlag 117 fährt, weist die Anpreßtrommel vor jedem Tambourwechsel eine fixe, definierte Position auf. Wenn der Abstand der Anpreßtrommel und der vollen Wickelrolle 37 zumindest einen Minimalwert erreicht hat, wird der neue Tambour 49 in die Tambourwechselposition verlagert, in der der Tambour am Umfang der Anpreßtrommel anliegt (Figur 8c). Die Ausbildung des Wikkelspalts/Nips erfolgt automatisch, da die am Anschlag 117 anstehende Anpreßtrommel zu diesem Zeitpunkt in der Bewegungsbahn des leeren Tambours 49 angeordnet ist. Der Nip gilt als geschlossen, wenn die Anpreßtrommel von dem leeren Tambour 49 soweit von dem Anschlag 117 in Gegenrichtung des Pfeiles 33 zurückgedrängt wurde, daß die Anpreßtrommel, zum Beispiel mittels der Regeleinrichtung 65 (Figur 5), die gewünschte Anpreßkraft gegen den leeren Tambour 49 ausübt.
Zur Verdeutlichung ist in den Figuren 8a bis 8c der Abstand x der Längsachse 23 der Anpreßtrommel 19 zur stationären Achse 83 der Primär-Schwenkhebel 81, die auf einer gedachten Vertikalen V liegt, unmittelbar vor dem Tambourwechsel (Figur 8a), während des. Tambourwechsel (Figur 8b) und nach dem Tambourwechsel (Figur 8c) dargestellt. In der Wikkelphase gemäß Figur 8b, in der die Anpreßtrommel 19 bereits gegen den Anschlag 117 gefahren ist, liegt der Abstand x2 vor, der größer ist als der Abstand x3, der sich nach dem Zurückdrängen der Anpreßtrommel durch den in die Tambourwechselposition verlagerten Tambour 49 einstellt. Ferner ist ersichtlich, daß bevor die Anpreßtrommel gegen den Anschlag 117 fährt, diese einen Abstand x1 zur Achse 83 aufweist, der kleiner ist als der Abstand x2.
Nach Ausbildung des Wickelspalts wird mit einer der bekannten Methoden die Materialbahn im Bereich des freien Zuges getrennt und der neue Bahnanfang auf den Tambour 49 aufgeführt. Besonders vorteilhaft ist, daß der in der Tambourwechselposition angeordnete leere Tambour 49 vor der Trennung bereits über einen kleinen Umfangsbereich von der Materialbahn umschlungen ist, was den Wechselvorgang erheblich erleichtert, so daß eine hohe Sicherheit beim Tambourwechsel gewährleistet werden kann. Nach dem Tambourwechsel wird der Tambour 49 vorzugsweise solange in der Tambourwechselposition gehalten, bis die Bildung des Wickelkerns der neuen, auf den Tambour 49 aufgewickelten Wickelrolle 119 abgeschlossen ist, zum Beispiel bis die Wickelrolle 119 eine Schichtdicke S von 20 mm bis 100 mm aufweist.
Während der Kernwicklung, also wenn der Tambour 49 drehbeweglich an den Primär-Schwenkhebeln 81 gehalten ist, entfernt sich die Anpreßtrommel 19 entsprechend dem Durchmesserzuwachs der Wickelrolle 119 von der Längsachse des Tambours 49. Vom Betrag her entspricht die Verlagerung der Anpreßtrommel exakt der horizontalen Komponente des Radiuszuwachses. Während der Aufwicklung der neuen Wickelrolle 119 wird die volle Wickelrolle 37 abgebremst und aus der variablen Wickelstation, also der Sekundär-Transporteinrichtung ausgebracht. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem nur eine Sekundär-Transporteinrichtung vorgesehen ist, wird die Sekundär-Transporteinrichtung zur Übernahme des auf den Führungsschienen 15 abgelegten Tambours 49 nach links in Richtung der Anpreßtrommel verlagert. Bei dem Ausführungsbeispiel der Wickelmaschine, bei dem zwei Sekundär-Transporteinrichtungen vorgesehen sind, werden diese alternierend, das heißt abwechselnd zur Führung einer neuen Wickelrolle eingesetzt. Die beiden Sekundär-Transporteinrichtungen führen also nur jeweils jede zweite neue Wickelrolle. Während der Tambour mit der darauf aufgewikkelten neuen Wickelrolle von der Sekundär-Transporteinrichtung geführt wird, wird der Radiuszuwachs der Wickelrolle durch eine entsprechende Verlagerung des Tambours mit Hilfe der Sekundär-Transporteinrichtung ausgeglichen. Vom Betrag her entspricht die Verlagerung des Tambours in Horizontalrichtung exakt dem Radiuszuwachs.
Bei einer anderen Ausführungsvariante des mit der anhand der Figuren 8a bis 8e beschriebenen Wickelmaschine durchführbaren Verfahrens ist vorgesehen, daß die von der Sekundär-Transporteinrichtung geführte Wickelrolle 37 ohne Zwischenhalt kontinuierlich von der in Figur 8a dargestellten Position in die in Figur 8d dargestellte Position verfahren wird. Gleichzeitig bewegen sich die Primär-Schwenkhebel 81 und der neue Tambour 49 von der in Figur 8b dargestellten Position zu der in 8e dargestellten Position, vorzugsweise ebenfalls ohne Zwischenhalt. Dabei findet der Tambourwechsel statt, wenn der mittels der Primär-Schwenkhebel verlagerte neue Tambour 49 die in Figur 8c dargestellte Position durchläuft. Die Geschwindigkeit der Bewegungen der von der Sekundär-Transporteinrichtung geführten Wickelrolle 37 und des mit Hilfe der Primär-Schwenkhebel verlagerbare Tambours 49 kann konstant sein oder sich an vorzugsweise wenigstens einer beliebigen Stelle ändern. Der Bewegungsablauf der den neuen Tambour 49 haltenden Primär-Schwenkhebel 81 ist einfach durch eine zeitabhängige Veränderung des von dem Sollwertgeber 71' (Figur 6) gelieferten Sollwertes für den Winkel w steuerbar.
Figur 9 bis 11 zeigen jeweils eine Seitenansicht eines Teils eines weiteren Ausführungsbeispiels der Wickelmaschine 1 in verschiedenen Wickelphasen. Der Aufbau der Wickelmaschine 1 entspricht im wesentlichen dem der anhand der Figuren 1 bis 8 beschriebenen Wickelmaschine. Auf die Unterschiede wird im folgenden noch näher eingegangen. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß insofern zur Beschreibung der vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
Im folgenden soll zunächst die Funktion der Wickelmaschine 1 anhand eines Wickelvorgangs näher erläutert werden: Die Materialbahn 3 wird über die Anpreßtrommel 19 geführt und auf die von der Sekundär-Transporteinrichtung 5 geführten Wickelrolle 37, die von dem Sekundärantrieb 39 angetrieben wird, aufgewickelt (Figur 9). Bevor die Wickelrolle 37 ihren End-/Solldurchmesser erreicht, wird oberhalb der Anpreßtrommel 19 der leere Tambour 49 an den Primär-Schwenkhebeln 81 drehbeweglich befestigt, das heißt, die Bewegung des leeren Tambours 49 ist auf eine Rotation um seine Längsachse beschränkt, und in die Tambourwechselposition verlagert.
Aus Figur 9 ist ersichtlich, daß der sich in der Tambourwechselposition befindliche Tambour 49 derart beabstandet von der Anpreßtrommel 19 ist, daß noch kein Wickelspalt gebildet wird. In der Tambourwechselposition liegt der Mittelpunkt des leeren Tambours 49 auf einer gedachten, gestrichtelt dargestellten zweiten Geraden G2, die im wesentlichen parallel zu einer gedachten, ersten Geraden G1 verläuft und gegenüber dieser auf einem höher liegenden Niveau angeordnet ist. Wie aus Figur 9 ersichtlich, liegt der Mittelpunkt der Anpreßtrommel 19 auf der parallel zu den Führungsschienen 15 verlaufenden Geraden G1. Bei einem Tambourwechsel wird vor der Überführung der Materialbahn 3 der leere Tambour 49 von dem den Primär-Schwenkhebeln 81 zugeordneten Primärantrieb 121 beschleunigt und auf Laufgeschwindigkeit der Materialbahn 3 gebracht. Zur Überführung der kontinuierlichen Materialbahn 3 auf den leeren Tambour 49 wird die Fahrgeschwindigkeit der die Wickelrolle 37 führenden Sekundär-Transporteinrichtung 5 durch eine entsprechende Ansteuerung des die Gewindespindel 47 antreibenden Motors 45 erhöht. Dabei bleibt die Anpreßtrommel 19 im ständigen Kontakt mit der Wickelrolle 37, das heißt, die Anpreßtrommel wird bei Verlagerung der Wickelrolle 37 entlang der linearen, zweiten Führungsbahn 14 dieser nachgeführt, so daß die Linienkraft im Wickelspalt auf einem gewünschten Wert gehalten wird.
Wie aus Figur 9 ersichtlich, ist der Abstand zwischen den Geraden G1 und G2 kleiner als die Summe der Radien der Anpreßtrommel 19 und des Tambours 49. Dadurch fährt die Anpreßtrommel 19 bei einer Verlagerung in Figur 9 nach rechts gegen den in Tambourwechselposition angeordneten Tambour 49. Dies entspricht der in Figur 10 dargestellten Wikkelphase. In dem Moment, in dem zwischen der Anpreßtrommel 19 und dem leeren Tambour 49 ein Wikkelspalt gebildet wird, zumindest aber kurz danach, wird der Tambourwechsel ausgelöst. Bei dem Tambourwechsel wird die Materialbahn 3 mittels einer in den Figuren 9 bis 11 nicht dargestellten Trenneinrichtung abgetrennt und der neue Bahnanfang auf den Tambour 49 aufgewickelt. Im Moment des Tambourwechsels, also noch vor dem Trennen und Überführen der Materialbahn 3 auf den leeren Tambour, ist bereits ein Zwischenraum zwischen der Wickelrolle 37 und der Anpreßtrommel 19 gebildet.
Es bleibt festzuhalten, daß die Anpreßtrommel vor einem Tambourwechsel keine fixe Position einnimmt, also nicht -wie bei dem anhand der Figuren 1 bis 8 beschriebenen Ausführungsbeispiel- gegen einen Anschlag fährt, sondern direkt gegen den von den Primär-Schwenkhebeln 81 in einer fixen Position (Tambourwechselposition) gehaltenen leeren Tambour 49.
Wie in Figur 10 dargestellt, weist der Kolben 27 der Anpreßeinrichtung 25 in diesem Moment einen Abstand zur Innenwand des Zylinders 29 auf; der Kolben 27 befindet sich also nicht in einer End/Anschlagsstellung.
Nachdem der neue Bahnanfang auf den Tambour 49 aufgewickelt ist, wird dieser durch Verschwenken der Primär-Schwenkhebel 81 um die Achse 83 im Uhrzeigersinn entlang der ersten, hier teilkreisförmigen Führungsbahn 122 in die Fertigwickelposition überführt. Während des Schwenkvorgangs wird der Tambour 49 von den Primär-Schwenkhebeln 81 drehbeweglich gehalten und abgestützt. Der Tambour 49 wird dabei ständig von dem Primärantrieb 121 angetrieben, das heißt, dieser wird ebenfalls entlang der ersten Führungsbahn 122 verlagert.
In Figur 11 ist der neue Tambour 49 in seiner Fertigwickelposition dargestellt, das heißt, dieser liegt mit seinen Lagerzapfen auf den Führungsschienen 15 auf, die das Gewicht des Tambours 49 und der darauf aufgewickelten -nicht dargestellten- nur wenige Wickellagen aufweisende Wickelrolle abstützen. Während der Überführung des Tambours 49 von der Tambourwechselposition (Figuren 9 und 10) in die Fertigwickelposition (Figur 11) wird die Anpreßtrommel 19 mittels der Anpreßeinrichtung 25 entlang der Geraden G1 verlagert, so daß die Linienkraft im Wickelspalt während der gesamten Überführung auf einem gewünschten Wert gehalten wird.
In Figur 11 ist die Wickelrolle 37 in einer Ausbringposition angeordnet, in der die Wickelrolle mittels bekannter Einrichtungen von den Führungsschienen 15 abgehoben und aus der Wickelmaschine 1 ausgebracht werden kann. Bei dem in den Figuren 9 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispiel der Wikkelmaschine 1 ist nur eine einzige Sekundär-Transporteinrichtung und nur ein Sekundärantrieb 39 vorgesehen. Diese sind in Figur 11 bereits zur Übernahme des Tambours 49 von der Primär-Transporteinrichtung 79 nach links in Richtung der Anpreßtrommel 19 verlagert. Die Sekundär-Transporteinrichtung 5 und der Sekundärantrieb 39 können dabei gemeinsam oder voneinander unabhängig in die übernahmeposition verlagert werden. Während die Sekundär-Transporteinrichtung 5 den Tambour 49 von den Primär-Schwenkhebeln 81 übernimmt, wird der Sekundärantrieb 39 an den Tambour 49 angekuppelt, so daß vorübergehend beide Antriebe 39 und 121 am Tambour 49 angekuppelt sind. Danach wird der Primärantrieb 121 vom Tambour 49 abgekuppelt und entlang der ersten Führungsbahn entgegen dem Uhrzeigersinn in die Tambourwechselposition zurückverlagert. Der Durchmesserzuwachs der auf dem von der Sekundär-Transporteinrichtung 5 geführten Tambour 49 aufgewickelten, nicht dargestellten Wickelrolle wird nun während des Fertigwickelns durch eine Verlagerung der Sekundär-Transporteinrichtung 5 und somit des Tambours 49 in Richtung des Pfeils 33 nach rechts ausgeglichen. Die Linienkraft im Wickelspalt zwischen der auf dem Tambour 49 aufgewickelten Wickelrolle und der Anpreßtrommel 19 wird durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel 19 gesteuert, wie oben beschrieben.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist lediglich in Figur 10 eine Steuerung der Wickelmaschine 1 dargestellt, die eine Regeleinrichtung 65 umfaßt. Zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise der Regeleinrichtung 65 wird zur Beschreibung der Figur 5 verwiesen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Anpreßtrommel 19 zur Steuerung der Linienkraft unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit der Sekundär-Transporteinrichtung 5 verlagerbar ist. Weiterhin ist es möglich, daß die der Sekundär-Transporteinrichtung 5 zugeordnete Hubeinrichtung 43, das heißt, der die Gewindespindel 47 antreibende Motor 45 derart steuerbar ist, daß die Position des zwischen der Anpreßtrommel 19 und der Wickelrolle 37 gebildeten Wickelspalts im wesentlichen konstant ist. Unter "konstanter Position" des Wickelspalts wird dessen Position innerhalb der Wickelmaschine 1 verstanden. Die Wickelrolle 37 wird also mittels der Sekundär-Transporteinrichtung 5 mit einer lediglich den Durchmesserzuwachs der Wickelrolle 37 kompensierenden Geschwindigkeit in Richtung des Pfeils 33 verlagert.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die der Sekundär-Transporteinrichtung 5 zugeordnete Hubeinrichtung 43 derart steuerbar ist, daß sich die Position des zwischen Anpreßtrommel 19 und der Wickelrolle 37 gebildeten Wickelspalts mit zunehmendem Wickelrollendurchmesser während des Wickelvorgangs verschiebt, beispielsweise in einem Bereich von 50 mm bis 200 mm.
Der Wickelspalt ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beim Anwickeln eines leeren Tambours immer an der gleiche Stelle, das heißt, seine Position innerhalb der Wickelmaschine ist während eines Tambourwechsels konstant, zumindest aber im wesentlichen konstant. Dadurch liegen beim Anwickeln eines leeren Tambours immer gleiche Winkelverhältnisse, beispielsweise der auf den Tambour wirkenden Anpreßkräfte, vor, so daß die Durchbiegung des leeren Tambours berechnet und entsprechend ausgeglichen werden kann, um einen gewünschten Linienkraftverlauf im Wickelspalt einzustellen. Selbstverständlich ist es auch bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer zum Beispiel anhand der Figur 6 beschriebenen Regeleinrichtung 93 möglich, die Tambourwechselposition, in der der Wickelspalt gebildet wird; zu verschieben.
Figur 12 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines weiteren Auführungsbeispiels der Wickelmaschine 1. Teile, die mit denen anhand der Figuren 1 bis 11 beschriebenen übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß insofern auf die Beschreibung zu den Figuren 1 bis 11 verwiesen wird. Die Primär-Transporteinrichtung 79 umfaßt bei diesem Ausführungsbeispiel eine auf dritten Schienen 123 in Richtung eines Doppelpfeils 125 verfahrbare Halteeinrichtung 127, in der der leere Tambour 49 ortsfest und drehbeweglich gehalten ist. Die Halteeinrichtung 127 läßt also eine rotatorische Bewegung des Tambours 49 zu und hindert diesen an einer translatorischen Bewegung. Durch Verfahren der Halteeinrichtung 127 kann der Tambour 49 von der Tambourwechselposition (nicht dargestellt) entlang der durch die Schienen 123 realisierten geraden ersten Führungsbahn 14' in die Fertigwickelposition verlagert werden, in der Tambour 49 auf den Führungsschienen 15 aufliegt. Dabei wird der Tambour 49 von einem höherliegenden Niveau (G2) auf ein tieferliegendes Niveau (G1) verlagert beziehungsweise abgesenkt. Die dritten Schienen 123 sind gegenüber einer gedachten, mit gestrichelter Linie dargestellten Horizontalen H um einen Winkel z geneigt, der bei dem in Figur 12 dargestellten Auführungsbeispiel in einem Bereich von 45° bis 90° liegt. Durch die Neigung der Schienen 123 ist der Laufweg des Tambours 49 von der Tambourwechselposition nach unten in die Fertigwickelposition ähnlich dem Laufweg eines mittels Primär-Schwenkhebel um eine -gegenüber dem Maschinengestell- fixe Achse 83 verschwenkten Tambours (Figur 9).
Aus Figur 12 geht weiterhin eine zweite Ausführungsvariante einer Steuerung/Regelung zur Einstellung der Linienkraft im Wickelspalt zwischen der Anpreßtrommel und einem Tambour beziehungsweise einer Wickelrolle hervor, die sich von der anhand der Figur 10 beschriebenen Steuerung/Regelung dadurch unterscheidet, daß die Fahrgeschwindigkeit der Sekundär-Transporteinrichtung 5 in Abhängigkeit der Position des Kolbens 29 im Zylinder 27 der Anpreßeinrichtung 25 eingestellt beziehungsweise verändert wird. Der Regler 73 kann den Druck im Zylinder 27 und somit die Linienkraft im Wickelspalt in Abhängigkeit mehrerer Parameter steuern/regeln. Die Parameter sind die mit einer Meßeinrichtung 129 gemessene Längsspannung der Materialbahn 3 (Bahnzug), der Durchmesser D der Wickelrolle 37 und ein Winkel α, der die Position eines von der Primär-Transporteinrichtung 79 geführten Tambours angibt. Der Durchmesser D der Wickelrolle 37 und der Winkel α werden einer berechneten und/oder ermittelten -in Figur 12 beispielhaft dargestellten- Steuerkurve entnommen.
Der Winkel α wird zwischen einer die Längsachsen der Anpreßtrommel 19 und des leeren Tambours 49 schneidenden Ebene 131 und der Geraden G1 gemessen.
Über eine Signalleitung 133 wird der Steuereinheit 61 die Lage des Kolbens 29 im Zylinder 27 übermittelt, die den die Gewindespindel 47 antreibenden Motor 45 der Hubeinrichtung 43 steuert.
Figur 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wickelmaschine 1 mit einer anhand der Figuren 5 und 10 beschriebenen Steuerung. Gleiche Teile sind mit gleichem Bezugszeichen versehen, so daß insofern zur Beschreibung der vorangegangenen Figuren verwiesen wird. Die Schienen 22, auf denen der die Anpreßtrommel 19 drehbeweglich haltende Führungsschlitten 21 verlagerbar ist, sind bei diesem Ausführungsbeispiel gegenüber einer gedachten Horizontalen um einen Winkel β geneigt, der hier zwischen 0° und 45° liegt. Die Anpreßtrommel 19 wird bei einer Verlagerung mittels der Anpreßeinrichtung 25 in Richtung eines Pfeils 135 von einem tiefergelegenen Niveau auf ein höherliegendes Niveau angehoben, das heißt schräg nach oben verlagert. Wie aus Figur 13 ersichtlich, ist die Anpreßtrommel 19 nur mit der Wickelrolle 37, nicht aber mit dem leeren, in Tambourwechselposition angeordneten Tambour 49 in Kontakt.
Auch bei dem in Figur 13 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Gewicht der Anpreßtrommel 19 noch größtenteils von den den Schienen 22 abgestützt, so daß eine ausreichend präzise Steuerung der Linienkraft im Wickelspalt ohne weiteres möglich ist. Nur ein geringer Anteil des Gewichts der Anpreßtrommel beeinflußt die Meß- und/oder die Einstellgenauigkeit der Linienkraft, nämlich nur die Hangabtriebskomponente.
Bei einem weiteren -in den Figuren nicht dargestellten- Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die von den Schienen 22 und dem Führungsschlitten 21 gebildete Linearführung für die Anpreßtrommel 19 schwenkbar ist, beispielsweise mit Hilfe wenigstens eines Schwenkhebels.
Figuren 14a bis 14e zeigen jeweils eine stark schematisierte Darstellung eines Teils der anhand der vorangegangenen Figuren 1 bis 11 und 13 beschriebenen Wickelmaschine 1 in verschiedenen Wickelphasen. Im folgenden wird lediglich auf die Unterschiede in der Funktionsweise näher eingegangen. Bei dem in den Figuren 14a bis 14e dargestellten Ausführungsbeispiel wird der neue Tambour 49 vor einem Tambourwechsel auf den -nicht dargestellten- Führungsschienen 15 abgelegt. Zur Vorbereitung eines Tambourwechsels wird die Anpreßtrommel 19 gegen einen Anschlag 117' gefahren, der so positioniert ist, daß beim Einbringen des neuen Tambours 49 in die Tambourwechselposition die Anpreßtrommel 19 vom Anschlag 117' zurückgedrängt wird, während sich der Tambour 49 den Führungsschienen 15 nähert. Das Anwickeln des neuen Tambours 49 erfolgt also erst nach dem Absetzen des Tambours auf die Schienen, wodurch Schwankungen und/oder Sprünge im Linienkraftverlauf, wie sie beim Absetzen des Tambours auf die Führungsschienen während des Anwickelvorgangs auftreten können, sicher vermieden werden. Des weiteren kann der maschinenbauliche Aufwand bei der anhand der Figuren 14a bis 14e beschriebenen Wickelmaschine gegenüber den anderen Ausführungsbeispielen vereinfacht werden, da beispielsweise auf eine stabile Querwelle zur Verbindung der Primär-Schwenkhebel verzichtet werden kann.
Auch bei dem anhand der Figuren 14a bis 14e beschriebenen Ausführungsbeispiel der Wickelmaschine kann die Wickelrolle 37 kontinuierlich entlang der zweiten Führungsbahn verlagert werden, also ohne Zwischenhalt. Während die Wickelrolle 37 in den Figuren 14a bis 14d nach rechts geführt wird, wird gleichzeitig der neue Tambour 49 von der in Figur 14b dargestellten Position in die in Figur 14c dargestellte Position -vorzugsweise kontinuierlichabgesenkt. Die Geschwindigkeit der Bewegungen der Wickelrolle 37 und des neuen Tambours 49 in den in Figur 14a bis 14e dargestellten Wickelphasen kann konstant sein oder sich an wenigstens einer beliebigen Stelle ändern.
Aus der Beschreibung zu den Figuren 1 bis 14 ergibt sich das oben angesprochene Verfahren ohne weiteres. Es besteht darin, daß die Materialbahn über eine horizontal, zumindest aber im wesentlichen horizontal verlagerbare Anpreßtrommel geführt wird, die mit der in einer Sekundär-Transporteinrichtung drehbar gehaltenen Wickelrolle einen Wickelspalt bildet. Während dieser Wickelphase wird die Linienkraft im Wickelspalt durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel gesteuert/geregelt. Bei Erreichen eines gewünschten Wickelrollen-Durchmessers wird zur Vorbereitung eines Tambourwechsels die Wickelrolle mit Hilfe der Sekundär-Transporteinrichtung von der Anpreßtrommel entfernt, so daß die Materialbahn frei von der Anpreßtrommel zur Wickelrolle läuft. Ein neuer, mit Bahngeschwindigkeit rotierender Tambour wird mittels einer Primär-Transporteinrichtung in eine Tambourwechselposition gebracht, der mit der Anpreßtrommel einen neuen Wickelspalt bildet. Anschließend wird die Materialbahn quer über ihre Breite getrennt und der neue Bahnanfang auf den neuen Tambour aufgewickelt. Auch während dieser Wickelphase wird die Steuerung/Regelung der Linienkraft im Wickelspalt zwischen der Anpreßtrommel und dem neuen Tambour wiederum durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel realisiert. Schließlich übernimmt die Sekundär-Transporteinrichtung den neuen Tambour mit der neuen Wickelrolle. Die Steuerung/Regelung der Linienkraft im Wickelspalt wird auch in dieser Wickelphase, also wenn der neue Tambour von der Sekundär-Transporteinrichtung geführt wird, ausschließlich durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel realisiert. Dadurch, daß während des gesamten Wickelvorgangs die Linienkraft durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel eingestellt wird, kann ein gewünschtes Wickelergebnis realisiert werden. Mit dem oben beschriebenen Verfahren kann eine hoher Sicherheit bei einem Tambourwechsel gewährleistet werden, da der in den freien Bahnzug in die Tambourwechselposition eingefahrene neue Tambour bereits bereichsweise von der Materialbahn umschlungen ist, bevor der Tambourwechsel stattfindet.
Aus allem wird deutlich, daß bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der Wickelmaschine, bei denen der Primärantrieb lediglich entlang der ersten Führungsbahn verlagerbar ist, deren Aufbau dadurch vereinfacht werden kann, indem der Primärantrieb auf einem Teil der Primär-Transporteinrichtung ortsfest montiert wird, der gemeinsam mit dem Tambour entlang der ersten Führungsbahn verlagerbar ist. Bei einer weiteren Ausführungsvariante der Wickelmaschine ist vorgesehen, daß der Primärantrieb sowohl entlang der ersten Führungsbahn als auch teilweise entlang der zweiten Führungsbahn verlagerbar ist. Des weiteren ist es selbstverständlich auch möglich, daß der Sekundärantrieb auf der Sekundär-Transporteinrichtung stationär angeordnet werden kann, wodurch der Aufbau der Wickelmaschine weiter vereinfacht wird.
Bei einem besonders bevorzugten -in den Figuren nicht dargestellten- Ausführungsbeispiel ist der Hub der Anpreßtrommel, also die maximale Strecke, die die Anpreßtrommel in eine Richtung verschoben werden kann, größer oder gleich der Materialschichtdicke S einer fertigen Wickelrolle. Hierdurch kann auf eine Sekundär-Transporteinrichtung, die den Tambour während des Fertigwickelvorgangs entsprechend dem Durchmesserzuwachs der Wickelrolle verlagert, verzichtet werden. Die Wickelrolle wird bei diesem Ausführungsbeispiel also in zwei festen Wickelstationen gewickelt. Eine "feste" Wickelstation" zeichnet sich dadurch aus, daß der Tambour derart drehbeweglich gehalten wird, daß sowohl der Durchmesserzuwachs der darauf aufgewickelten Wikkelrolle als auch die Einstellung der Linienkraft im Wickelspalt ausschließlich durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel realisiert wird. Eine feste Wickelstation weist den Vorteil auf, daß sie eine optimale Steifigkeit der Tamboureinspannung bietet, so daß eine Weiterleitung von möglicherweise auftretenden Schwingungen an die Wickelrolle praktisch ausgeschlossen werden können. Dadurch, daß der Verlagerungsweg der Anpreßtrommel so groß ist, daß der Durchmesserzuwachs vollständig kompensiert werden kann, ist eine ständige Tambournachführung nicht erforderlich, wodurch der Aufbau der Wickelmaschine vereinfacht werden kann.
Allen Ausführungsbeispielen der Wickelmaschine ist gemeinsam, daß zur Vorbereitung eines Tambourwechsel ein Zwischenraum/eine Lücke zwischen der nahezu fertigen Wickelrolle und der Anpreßtrommel gebildet wird. Dadurch kann sichergestellt werden, daß die Materialbahn bereits vor dem Tambourwechsel über einen Umfangsbereich des in Tambourwechselposition angeordneten, leeren Tambour geführt wird. Dadurch kann eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet werden.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß durch das stationäre, drehbewegliche Halten des neuen Tambours zu Beginn des Wickelvorgangs in der Primär-Transporteinrichtung, auf eine Stelleinrichtung, wie sie bei bekannten Wickelmaschinen häufig eingesetzt wird, verzichtet werden kann. Diese Stelleinrichtung dient dazu, den von der Primär-Transporteinrichtung geführten Tambour radial in Richtung der Anpreßtrommel zu verlagern, um die Linienkraft im Wickelspalt einzustellen. Aufgrund dieser vorteilhaften Ausgestaltung kann auf eine zusätzliche Steuerung/Regelung für die Stelleinrichtung verzichtet werden, so daß die Kosten der Wickelmaschine reduziert sind.
Allen Ausführungsbeispielen der Wickelmaschine ist gemeinsam, daß die Steuerung/Regelung der Linienkraft im Wickelspalt erfindungsgemäß während des gesamten Wickelvorgangs ausschließlich von einer einzigen Einrichtung ausführbar ist, nämlich durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel mit Hilfe der Anpreßvorrichtung 25.
Besonders vorteilhaft ist ferner, daß bestehende, also bereits montierte Wickelmaschinen so umgebaut werden können, daß eines der oben beschriebenen Verfahren zum Aufwickeln der Materialbahn 3 realisierbar ist.
Die Wickelmaschine kann -alternativ zum Tambourmit einem Wickelkern ausgerüstet werden, auf den eine Wickelhülse oder mehrere Wickelhülsen befestigt sind. In dem zuletzt genannten Fall kann der Wickelmaschine eine Längsschneideinrichtung vorgeschaltet sein. Diese zerschneidet die Bahn in mehrere Teilbahnen, wobei jede Teilbahn auf eine Wikkelhülse aufgewickelt wird.

Claims (41)

  1. Verfahren zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Materialbahn (3), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, unter Ausbildung einer Wickelrolle auf einen Tambour, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    die Materialbahn (3) wird über eine verlagerbare Anpreßtrommel (19) geführt, die mit der in einer Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) drehbar gehaltenen Wickelrolle (37) einen Wickelspalt bildet,
    wobei die Linienkraft im Wickelspalt durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel (19) gesteuert/geregelt wird;
    bei Erreichen eines gewünschten Wickelrollen-Durchmessers wird zur Vorbereitung eines Tambourwechsels die Wickelrolle (37) mittels der Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) von der Anpreßtrommel (19) entfernt, so daß die Materialbahn (3) frei von der Anpreßtrommel (19) zur Wickelrolle läuft;
    ein neuer, mit Bahngeschwindigkeit rotierender Tambour (49) wird mittels einer Primär-Transporteinrichtung (79) in eine Tambourwechselposition gebracht, in der er mit der Anpreßtrommel (19) einen neuen Wickelspalt bildet;
    die Materialbahn (3) wird quer über ihre Breite getrennt und mit ihrem neuen Bahnanfang auf den neuen Tambour (49) aufgewickelt, wobei die Steuerung/Regelung der Linienkraft im Wickelspalt zwischen der Anpreßtrommel (19) und dem neuen Tambour (49) wiederum durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel (19) realisiert wird;
    die Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) übernimmt den neuen Tambour (49) mit der neuen Wickelrolle,
    wobei weiterhin die Steuerung/Regelung der Linienkraft durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel (19) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Übernahme eines Tambours durch die Sekundär-Transporteinrichtung ein Ausgleich des Durchmesserzuwachses der Wickelrolle durch eine vorzugsweise wenigstens angenähert horizontale Verlagerung der Sekundär-Transporteinrichtung erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelspalt zwischen dem neuen Tambour und der Anpreßtrommel durch eine Relativbewegung der Anpreßtrommel gegenüber dem leeren Tambour gebildet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelspalt durch eine Relativbewegung des leeren Tambours gegenüber der Anpreßtrommel gebildet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Entfernen der Wickelrolle von der Anpreßtrommel dieselbe der Wickelrolle bis zum Erreichen eines Anschlags folgt, und daß anschließend der neue Tambour in die Tambourwechselposition gebracht wird, wobei er die Anpreßtrommel vom Anschlag zurückdrängt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelspalt oberhalb der Position gebildet wird, in der die Sekundär-Transporteinrichtung den neuen Tambour übernimmt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelspalt in einer durch die Längsachsen des leeren Tambours und der Anpreßtrommel bestimmten Anpreßebene gebildet wird, die gegenüber einer gedachten Horizontalen um einen Winkel α geneigt ist, der in einem Bereich von 5° ≤ α ≤40°, vorzugsweise von 10° ≤ α ≤35°, insbesondere von 15°≤ α ≤30° liegt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tambourwechselposition dort befindet, wo die Sekundär-Transporteinrichtung den neuen Tambour übernimmt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während die Materialbahn in einem freien Zug von der Anpreßtrommel zur Wickelrolle geführt wird, ein Anpreßelement, vorzugsweise Andrückwalze, nicht-rotierende Andrückbürste oder dergleichen, an den Umfang der Wickelrolle gepreßt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn bereits über einen Umfangsbereich des neuen Tambours geführt wird, während dieser in der Tambourwechselposition angeordnet ist.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Sekundär-Transporteinrichtung geführte Wickelrolle zum Ausgleich des Durchmesserzuwachses kontinuierlich verlagert wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerungsgeschwindigkeit des von der Primär-Transporteinrichtung geführten neuen Tambours und die der von der Sekundär-Transporteinrichtung geführten Wickelrolle konstant ist oder sich an vorzugsweise wenigstens einer beliebigen Stelle ändert.
  13. Wickelmaschine zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Materialbahn (3), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, auf einen Tambour zu einer Wickelrolle, mit einer Anpreßtrommel (19), über die die Materialbahn (3) geführt ist und die mit der Wickelrolle einen Wickelspalt bildet, mit mindestens einer Primär-Transporteinrichtung (79), mittels derer der Tambour (35;49) entlang einer ersten Führungsbahn verlagerbar ist, und mit mindestens einer Sekundär-Transporteinrichtung (5;7), die den Tambour (35;49) entlang einer zweiten Führungsbahn führt, daß zur Vorbereitung eines Tambourwechsels der neue Tambour (35,49) mittels der Primär - Transporteinrichtung (75) in eine Tambourwechselposition verlagerbar ist, in der ein neuer Wickelspalt zwischen dem neuen Tambour (35;49) und der Anpreßtrommel (15) gebildet wird, und daß in der Tambourwechselposition die Materialbahn (3) über einen Umfangsbereich des neuen Tambours (35;49) geführt ist und, daß während der Tambour (35;49) von der Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) geführt wird, der Durchmesserzuwachs der Wickelrolle durch eine Verlagerung der Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) ausgleichbar und die Linienkraft im Wickelspalt durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel (19) einstellbar, vorzugsweise regelbar, sind dadurch gekennzeichnet,
  14. Wickelmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tambourwechselposition oberhalb der Position vorgesehen ist, in der die Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) den neuen Tambour (35;49) übernimmt.
  15. Wickelmaschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der neue Wickelspalt in einer durch die Längsachsen des leeren Tambours (35;49) und der Anpreßtrommel (19) bestimmten Anpreßebene (P) liegt, die gegenüber einer gedachten Horizontalen (H) um einen Winkel α geneigt ist, der in einem Bereich von 5° ≤ α ≤40° , vorzugsweise 10≤ α ≤35°, insbesondere von 15°≤ α ≤30° liegt.
  16. Wickelmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tambourwechselposition dort befindet, wo die Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) den neuen Tambour übernimmt.
  17. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßtrommel (19) mittels einer Anpreßeinrichtung (25) verlagerbar ist, und daß durch eine Verlagerung der Anpreßtrommel (19) der Durchmesserzuwachs ausgleichbar und die Linienkraft im Wickelspalt steuerbar/regelbar sind, während die Wickelrolle von der Primär-Transporteinrichtung (79) geführt wird.
  18. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelspalt durch eine Relativbewegung des neuen Tambours (35;49) gegenüber der Anpreßtrommel (19) und/oder durch die Relativbewegung der Anpreßtrommel (19) gegenüber dem neuen Tambour (35;49) gebildet wird.
  19. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßtrommel (19) auf einem Führungsschlitten (21) drehbeweglich gehalten ist, und daß der Führungsschlitten (21) auf ersten Schienen (22) verfahrbar ist, die parallel zu einer gedachten Horizontalen (H) angeordnet oder gegenüber dieser um einen Winkel β (Figur 13) geneigt sind.
  20. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßtrommel (19) drehbeweglich an Schwenkhebeln gehalten ist, die um eine parallel zur Längsachse des Tambours verlaufende Achse schwenkbar sind.
  21. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßtrommel (19) ein Antrieb, vorzugsweise Zentrumsantrieb (17), zugeordnet ist.
  22. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) einen auf zweiten Schienen (9) verfahrbaren Sekundärschlitten (11) umfaßt,
    wobei die Schienen (9) parallel zu einer gedachten Horizontalen (H) angeordnet oder gegen die Horizontale (H) geneigt sind.
  23. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) Sekundär-Schwenkhebel umfaßt, an denen der Tambour drehbeweglich gehalten ist und die um eine parallel zur Längsachse des Tambours verlaufende Achse schwenkbar sind.
  24. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) mindestens ein Sekundärantrieb, vorzugsweise Zentrumsantrieb, zum Beaufschlagen des Tambours mit einem Antriebs- und/oder Bremsmoment zugeordnet ist.
  25. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) eine Hubeinrichtung (43) zugeordnet ist, und daß die Hubeinrichtung (43) -vorzugsweise unabhängig von der im Wickelspalt zwischen der Anpreßtrommel (19) und der Wickelrolle wirkenden Linienkraft- in Abhängigkeit vom größer werdenden Wickelrollendurchmesser steuerbar/regelbar ist.
  26. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die der Anpreßtrommel (19) zugeordnete Anpreßeinrichtung (25) zur Steuerung/Regelung der Linienkraft unabhängig von der der Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) zugeordneten Hubeinrichtung (43) betätigbar ist.
  27. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßeinrichtung (25) mittels einer Regeleinrichtung (65) so steuerbar ist, daß die Linienkraft im Wickelspalt zwischen der Anpreßtrommel (19) und der Wickelrolle -zumindest im wesentlichen- einem Sollwert entspricht.
  28. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des zwischen der Anpreßtrommel (19) und der von der Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) geführten Wickelrolle gebildeten Wickelspalts gleichbleibend ist.
  29. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des zwischen der Anpreßtrommel (19) und der von der Sekundär-Transporteinrichtung (5;7) geführten Wickelrolle gebildeten Wickelspalts sich mit zunehmendem Wickelrollendurchmesser während des Wickelvorgangs, vorzugsweise um 50 mm bis 200 mm, verschiebt.
  30. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßeinrichtung (25) als -vorzugsweise hydraulische- Kolbenund Zylindereinheit ausgebildet ist.
  31. Wickelmaschine nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Hub des Kolbens (29) kleiner ist als die Hälfte der Materialschichtdicke einer fertigen Wickelrolle.
  32. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßtrommel (19) nach Art einer Durchbiegungseinstellwalze ausgebildet ist, deren Walzenmantel mittels einer Reihe von Stützelementen an einem stationären Joch abgestützt ist.
  33. Wickelmaschine nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente individuell steuerbar sind.
  34. Wickelmaschine nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente in Richtung zum Wickelspalt wirken.
  35. Wickelmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch derart schwenkbar ist, daß die Wirkrichtung der Stützelemente der Wanderbewegung des Wickelspaltes (von Figur 3 nach Figur 4) folgt.
  36. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär-Transporteinrichtung (79) Primär-Schwenkhebel (81) umfaßt, an denen der Tambour (35;49) drehbeweglich gehalten ist und die um eine parallel zur Längsachse des Tambours verlaufende Achse (83) schwenkbar sind.
  37. Wickelmaschine nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (83) der Primär-Schwenkhebel (81) innerhalb der Wickelmaschine (21) stationär angeordnet ist.
  38. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Primär-Transporteinrichtung (79) eine auf dritten Schienen verfahrbare Halteeinrichtung umfaßt.
  39. Wickelmaschine nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Schienen vertikal angeordnet sind oder gegenüber einer gedachten Vertikalen um einen Winkel z geneigt sind.
  40. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 39, gekennzeichnet durch mindestens ein an den Umfang der Wickelrolle andrückbares Anpreßelement (Andrückwalze (51)).
  41. Wickelmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel α (Figur 3), vorzugsweise vor einem Tambourwechsel, einstellbar ist.
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