EP0918030B1

EP0918030B1 - Rollenwickeleinrichtung

Info

Publication number: EP0918030B1
Application number: EP98120238A
Authority: EP
Inventors: Dirk Dipl.-Ing. Cramer
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2003-07-30
Anticipated expiration: 2018-10-26
Also published as: DE59809148D1; DE19752112C1; EP0918030A1; US6019306A

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollenwickeleinrichtung mit einer Abwickelstation und einer Aufwickelstation.

Eine derartige Rollenwickeleinrichtung dient zum Ab- und nachfolgenden erneuten Aufwickeln von Materialbahnrollen. Ein Anwendungsbeispiel ist das Umrollen, ein anderes das Rollenschneiden, bei dem eine Materialbahn, die aus der Produktion mit einer von der Arbeitsbreite der Produktionsmaschine bestimmten Breite kommt, auf Breiten gebracht wird, die für den Verbraucher nutzbar sind. Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Papierbahn als Beispiel für die Materialbahn beschrieben. Sie ist aber auch bei anderen Materialbahnen, beispielsweise Folien oder textilen Warenbahnen anwendbar.

Papierbahnen, die nach der Produktion schließlich zur Auslieferung gelangen, werden vielfach auf Wickelkernen aufgewickelt, die durch Papphülsen gebildet sind. Beim Wickeln werden die Rollen daher durch Tragwalzen oder Stützwalzen abgestützt, da die Papphülsen insbesondere bei breiteren Rollen nicht mehr die notwendige Steifigkeit und Tragkraft aufweisen, um eine Durchbiegung der Rolle bei wachsendem Rollengewicht zu verhindern.

Die Fortschritte bei der Papierherstellung sowie die Anforderungen aus den Druckereien haben dazu geführt, daß die Dimensionen und Gewichte der Papierrollen sehr stark zugenommen haben. Damit erhöht sich auch der Druck, mit dem die Rollen beim Wickeln auf den Stütz- oder Tragwalzen aufliegen. Dadurch entstehen Fehler beim Rollenaufbau, wie Riegelbildung oder Kreppfalten. Außerdem bedeutet ein höheres Eigengewicht an der Auflagestelle einen höheren Druck und damit automatisch eine größere Wickelhärte und andere Probleme. Da das Gewicht mit zunehmendem Rollendurchmesser zunimmt, ergibt sich auch eine von innen nach außen zunehmende Wickelhärte, was im Grunde genommen unerwünscht ist. Erwünscht ist vielmehr der umgekehrte Härteverlauf, d.h. die Wickelhärte soll von innen nach außen abnehmen.

Man hat daher versucht, den Einfluß des Rollengewichtes durch Druckluftpolster, Luftkissen oder Bandentlastungen zu kompensieren. Dies ist jedoch schwierig. So benötigen beispielsweise Rollenabstützungen mit Luftkissen oder Druckluftpolstern eine erhebliche Energie. Dies leuchtet ohne weiteres ein, wenn man sich vor Augen hält, daß Rollen gewickelt werden sollen, die einen Durchmesser im Bereich von 1000 bis 2100 mm und einer Breite zwischen 400 und 3800 mm aufweisen. Dabei ergeben sich Gewichte im Tonnenbereich, die beispielsweise von 3 bis 10 t reichen. Trotz dieser erheblichen Massen sollen aber auch hohe Produktionsgeschwindigkeiten erreicht werden, beispielsweise bis zu 3500 m/min.

Aus der Patentanmeldung EP-A-0 896 940, die unter Artikel 54(3) EPÜ fällt, ist es bekannt, zur Überwindung des Problems die Rotationsachse beim Wickeln senkrecht zu stellen. Die Materialbahn läuft daher zumindest in einem Bereich kurz vor dem Auftreffen auf die Rolle oder nach dem Verlassen der Rolle in einer vertikalen Ebene. Die Wickelrolle kann durch ihr Eigengewicht keine radialen Kräfte mehr erzeugen, wenn sie auf einer Unterlage aufliegt.

Allerdings ist bei einem derartigen vertikalen Wickeln, d.h. einem Wickeln mit senkrecht gerichteten Rotationsachsen, die Handhabung der Materialbahn beim Beginn des Wickelvorgangs nicht ganz einfach. Je breiter die zu wickelnde Materialbahn bzw. die daraus geschnittene Teilbahn ist, desto größer ist die Höhe, über die hinweg eine Bedienungsperson arbeiten muß, beispielsweise, um die Teilbahn oder Materialbahn an dem Rollenkern zu befestigen. Aufgrund des Eigengewichts der Materialbahn ist gelegentlich auch eine Faltenbildung zu beobachten, die das Wickelergebnis verschlechtert.

DE-B-12 53 546 zeigt eine Einrichtung zum Handhaben von Metallbandrollen, die mit horizontaler Rotationsachse zugeführt werden. In dieser Lage können sie auf einen Wickeldorn aufgelegt werden, der zu diesem Zweck ebenfalls in eine horizontale Lage verschwenkt wird. Zum Abwickeln wird der Dorn dann wieder senkrecht ausgerichtet und das Metallband wird aus der dicht gewickelten Bandrolle auf einen benachbarten Drehtisch für lose Bandrollen überführt, wenn das Metallband von dem Drehtisch für lose Bandrollen wieder aufgewickelt werden soll, wird ein anderer Dorn mit größerem Durchmesser zum Aufwickeln des Metallbandes verwendet, in dem dieser die Position des zuvor genannten inneren Dornes einnimmt. Zum Abgeben der fertig gewickelten Metallbandrolle wird dann auch der dickere Dorn wieder in die horizontale Lage verschwenkt.

US-B-396 551 zeigt einen Bandwickelautomaten für Bänder, die in einer Länge von etwa 100 m auf eine Wickelrolle aufgewickelt werden sollen. Hierbei wird eine Materialbahn mit hoch empfindlicher Oberfläche in eine Reihe von parallel nebeneinander liegender Bänder geschnitten. Die Bänder werden aus einer horizontalen Zuführlage in eine vertikale Wickellage umgelenkt und dann aufgewickelt. Zum Aufwickeln wird eine Hülse auf eine Hülsenführung aufgenommen. Die Hülsenführung kann um 180° verschwenkt werden, um eine senkrecht nach oben weisende Hülse zum Wickeln bereitzuhalten, während sie senkrecht nach unten zeigt, um eine neue Wickelhülse aufzunehmen.

DE-C-885 085 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln von streifenförmigem, leicht brüchigem und sich verziehenden Material, beispielsweise dünnem Siliziumstahl. Hier wird das Stahlband auf einer Wikkeltrommel aufgewickelt und zwar dergestalt, daß nach einiger oder zumindest sehr wenigen Lagen das Stahlband gestoppt und die Wickelrolle weitergedreht wird. Hierdurch soll die notwendige Zugspannung erzielt werden. Wenn die Rolle fertig gewickelt wird, dann wird der Durchmesser des Wickeldornes verringert, damit die Rolle abgezogen werden kann. Zum Abziehen der Rolle kann der Tisch oder Flansch, auf dem die Rolle beim Wickeln steht, verschwenkt werden, so daß der Wickel aus der senkrechten Lage in die waagrechte Lage gelangen kann. Der von einer Umschnürung zusammengehaltene Wickel kann dann leichter aus der Wickelmaschine herausgenommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auch für große Rollen verwendbare Rollenwickeleinrichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einer Rollenwickeleinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Man nutzt dabei die Vorteile des vertikalen Wickelns aus, d.h. des Wickelns mit einer senkrecht stehenden Rotationsachse, ohne auf die relativ bequeme Handhabung der zu wickelnden Papierbahn beim Rüsten, d.h. beim Beginn oder Ende eines Wickelvorganges, verzichten zu müssen. Dies gilt sowohl für die Abwickelstation, wo man sich leichter tut, wenn man die Materialbahn von einer horizontal liegenden Rolle abziehen kann, beispielsweise einer sogenannten Jumbo- oder Mutterrolle, als auch beim Aufwickeln, wo es erheblich einfacher ist, eine in einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Ebene liegende Materialbahn oder Teilbahn handhaben zu können. Man kann dann beispielsweise am Rollenkern entlang gehen, um die Materialbahn oder Teilbahn befestigen zu können. Es ist auch wesentlich einfacher, ein faltenfreies Anlegen der Materialbahn oder Teilbahn am Rollenkern zu erzielen. Man kann auch die ersten Umdrehungen der sich bildenden Wickelrollen mit einer horizontal liegenden Rotationsachse vornehmen. Am Anfang ist das Eigengewicht der Wickelrolle noch nicht so groß, daß ein Durchhängen zu nennenswerten Problemen führen würde. Sobald die Materialbahn oder Teilbahn aber mit einer gewissen Spannung zugeführt werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich die Bahn vom Rollenkern löst, kann man die Rotationsachse von ihrer horizontalen Ausrichtung umschwenken in eine vertikale Ausrichtung.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Rotationsachsen beider Wickelstationen verschwenkbar sind. Man nutzt die Vorteile des leichten Handhabens beim Rüsten und der Gewichtsentlastung beim Wickeln dann sowohl beim Abwikkeln als auch beim Aufwickeln.

Vorzugsweise ist eine Kopplungseinrichtung zum synchronen Verschwenken der Rotationsachsen vorgesehen. Man kann dann die Materialbahn., die in der Abwickelstation von einer Jumbo- oder Mutterrolle abgewickelt wird, immer "flächig" halten. Umlenkrollen sind zwar nach wie vor verwendbar, um den Verlauf der Materialbahn zu bestimmen. Die Rotationsachsen der Umlenkrollen liegen aber immer quer zur Laufrichtung der Materialbahn. Es ist nicht notwendig, daß die Materialbahn aus dieser Laufrichtung herausgeführt wird.

Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich dann, wenn beide Wickelstationen auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind, der um eine Drehachse verschwenkbar ist, die senkrecht zu den Rotationsachsen verläuft. Wenn der Träger so verschwenkt wird, daß die Rotationsachsen waagerecht oder horizontal liegen, dann kann die Materialbahn in der Abwickelstation abgezogen und in gleicher Ausrichtung der Aufwickelstation zugeführt werden. Sobald man die Verbindung zwischen der Abwikkelstation und der Aufwickelstation hergestellt hat und ein Aufwickeln möglich wäre, kann der Träger um 90° verschwenkt werden, so daß die Rotationsachsen dann senkrecht stehen.

Hierbei ist von Vorteil, wenn die Drehachse zu mindestens einer Rotationsachse seitlich versetzt angeordnet ist. Die Drehachse befindet sich dann bei horizontal verlaufenden Rotationsachsen mit anderen Worten in einer anderen Hülle als die mindestens eine Rotationsachse. Dadurch ist man bei der konstruktiven Ausgestaltung der Rollenwickeleinrichtung freier.

Vorzugsweise ist die Drehachse in der Mitte des Trägers angeordnet. Solange die Rotationsachsen horizontal ausgerichtet sind, befindet sich die ganze Anordnung zumindest annähernd in einem Gleichgewichtszustand. Die Kräfte, die zum Verschwenken notwendig sind, können dann kleiner gehalten werden.

Vorzugsweise ist der Träger in einem Durchbruch in einer Tragplatte angeordnet. Die Tragplatte kann beispielsweise gebildet sein durch eine Decke zwischen zwei Geschossen oder durch eine Plattform in einem Maschinengestell. Von der Tragplatte aus kann eine Bedienungsperson dann auf den Träger übertreten, der zu diesem Zweck zweckmäßigerweise flächig ausgebildet ist, um die notwendigen Rüstarbeiten in der Abwickelstation oder der Aufwickelstation aufnehmen zu können.

Mit besonderem Vorteil ist auch eine Schneidstation auf dem Träger angeordnet. Man kann die Rollenwickeleinrichtung dann als Rollenschneider verwenden. Da die Schneidstation sich dann gemeinsam mit der Abwickelstation und der Aufwickelstation bewegt, kann man die Materialbahn bzw. die dann entstehenden Teilbahnen in eine relativ bequemen Arbeitsposition vorbereiten und zur Anlage an die Wickelkerne der Teilbahnrollen bringen. Wenn das Aufwickeln begonnen hat, kann man den Träger verschwenken und den Rollenschneider mit vertikal ausgerichteten Rotationsachsen betreiben.

Mit Vorteil weist der Träger einen Drehantrieb auf. Mit Hilfe des Drehantriebs kann man das Verschwenken des Trägers steuern.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1: eine Draufsicht auf einen Rollenschneider mit horizontal angeordneten Rotationsachsen und
Fig. 2: eine Draufsicht auf den Rollenschneider mit verschwenkten Rotationsachsen.

Die Figuren zeigen einen Rollenschneider 1 mit einer Abwickelstation 2, in der eine Jumbo- oder Mutterrolle 3 in Lagerböcken 4 drehbar gelagert ist, einer Aufwikkelstation 5 und dazwischen einer Schneidstation 6. Die beiden Wickelstationen 2, 5 und die Schneidstation 6 sind auf einem gemeinsamen Träger 7 angeordnet, der um eine Drehachse 8 aus der in Fig. 1 dargestellten Position um 90° in die in Fig. 2 dargestellte Position verschwenkbar ist.

In der Abwickelstation 2 wird eine Materialbahn 9, beispielsweise eine Papierbahn, von der Jumborolle 3 abgezogen oder abgewickelt. Hierbei dreht sich die Jumborolle. In der Schneidstation 6 sind Schneidmesser 10 angeordnet, die die Materialbahn 9 in Längsrichtung schneiden, so daß Teilbahnen 11, 12, 13 entstehen, die in der Aufwickelstation 5 zu Teilbahnrollen 14, 15, 16 aufgewickelt werden. Die Teilbahnrollen 14, 15, 16 können hierbei in zwei unterschiedlichen Wickelpositionsgruppen angeordnet sein, wie dies von Rollenschneidern her an sich bekannt ist.

In der in Fig. 1 dargestellten Position des Trägers 7 befinden sich die Achsen 25 der Jumborolle 3 und die Achsen 26,27 der Teilbahnrollen 14, 15, 16 in einer horizontalen Ausrichtung. Der Träger 7, der hier als Platte ausgebildet ist, liegt ebenfalls horizontal. Diese Position oder Lage der Rotationsachsen wird als Rüstposition bezeichnet. Eine Bedienungsperson kann hier relativ bequem die Materialbahn 9 von der Jumborolle 3 abziehen, durch die Schneidstation 6 führen, an nicht näher dargestellten Wickelhülsen, die Kerne der Teilbahnrollen bilden, anlegen und, beispielsweise mit Hilfe eines Klebestreifens, befestigen.

Zu Beginn des Wickelvorganges spielt das Eigengewicht der Teilbahnrollen noch keine nennenswerte Rolle. Die Wickelhärte wird hier bei horizontal liegenden Rotationsachsen durch externe Steuermittel, beispielsweise eine Andruckwalze 17, gesteuert. Mit zunehmendem Gewicht der Teilbahnrollen 14, 15, 16 würde die Gewichtskraft jedoch einen immer größer werdenden Einfluß auf die Spannung gewinnen, mit dem die Teilbahnlagen auf die Teilbahnrollen aufgewickelt werden. Um dies zu verhindern, wird der Träger 7 zum Wickeln der Teilbahnrollen 14, 15, 16 um die Drehachse 8 geschwenkt, so daß wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, die Rotationsachsen sowohl der Jumborolle 3 als auch der Teilbahnrollen 14, 15, 16 nun im wesentlichen senkrecht stehen, also vertikal ausgerichtet sind. Sie stehen also senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 2.

Die Teilbahnrollen 14, 15, 16, die an nur in Fig. 2 dargestellten und mit dem Träger 7 in nicht näher dargestellter Weise verbundenen Tragarmen 18, 19 aufgehängt sind, werden nun in vertikaler Ausrichtung gewikkelt. Ihre Wickelhärte wird dann nicht mehr durch die Gewichtskraft bestimmt, mit der die Teilbahnrollen ansonsten auf einer Abstützung aufliegen würden.

Der Träger 7 ist in einem Durchbruch 20 einer Trägerplatte 21, beispielsweise eines Fundaments, angeordnet. Wenn er in der in Fig. 1 dargestellten Rüstposition liegt, kann ein Bediener von dem Fundament, mit dem der Träger 7 dann etwa in der gleichen horizontalen Ebene liegt, auf den Träger 7 übertreten und die Materialbahn 9 bzw. die Teilbahnen 11-13 handhaben. Wenn das Rüsten beendet ist, kann der Träger 7 mit Hilfe eines Antriebs 22 in die in Fig. 2 dargestellte Wickelposition verschwenkt werden. Der Antrieb 22 ist hierzu mit einem Ritzel 23 verbunden, das auf eine entsprechende Verzahnung 24 an der Drehachse 8 des Trägers 7 wirkt.

Wenn man auf die Funktion der Schneidstation 6 verzichtet, kann man den Rollenschneider 1 auch zum Umrollen verwenden. Auch hier kann man dann das Rüsten in der in Fig. 1 dargestellten Rüstposition vornehmen, während das eigentliche Umwickeln ohne Einfluß der Gewichtskraft der Rolle in der in Fig. 2 dargestellten Wickelposition erfolgt.

Wenn das Wickeln beendet ist, sei es beim Rollenschneiden oder beim Umrollen, kann der Träger wieder in die in Fig. 1 dargestellte Rüstposition zurückgeschwenkt werden, so daß eine Bedienungsperson auch bei breiteren Rollen eine vereinfachte Handhabungsmöglichkeit hat.

Claims

Rollenwickeleinrichtung zum Aufwickeln von Bahnen (11-13) aus Papier, Folien oder textilen Waren mit einer Breite zwischen 400 mm und 3800 mm zu mindestens einer Rolle (14-16) mit einer Abwickelstation (2) und einer Aufwickelstation (3) zwischen denen die Bahn (11-13) verläuft und von denen mindestens die Aufwickelstation mit einer vertikal stehenden Rotationsachse (26-27) betreibbar ist, wobei die Rotationsachse (26-27) zwischen ihrer vertikal ausgerichteten Wikkelposition und einer im wesentlichen horizontal liegenden Rüstposition verschwenkbar ist, und wobei in der Aufwickelstation in der Rüstposition externe Steuermittel (17) vorgesehen sind, die zum Steuern der Wickelhärte auf die Rolle (14-16) wirken.
Wickeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachsen (25-27) beider Wickelstationen (2, 5) verschwenkbar sind.
Wickeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kopplungseinrichtung zum synchronen Verschwenken der Rotationsachsen vorgesehen ist.
Wickeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wickelstationen (2, 5) auf einem gemeinsamen Träger (7) angeordnet sind, der um eine Drehachse (8) verschwenkbar ist, die senkrecht zu den Rotationsachsen (25, 26, 27) verläuft.
Wickeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (8) zu mindestens einer Rotationsachse (25, 26, 27) seitlich versetzt angeordnet ist.
Wickeleinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (8) in der Mitte des Trägers (7) angeordnet ist.
Wickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (7) in einem Durchbruch (20) in einer Tragplatte (21) angeordnet ist.
Wickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schneidstation (6) auf dem Träger (7) angeordnet ist.
Wickeleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (7) einen Drehantrieb (22) aufweist.