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Dokumentenidentifikation DE10007833B4 30.09.2004
Titel Verfahren zum Durchtrennen einer Materialbahn und Wickelvorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn
Anmelder Voith Paper Patent GmbH, 89522 Heidenheim, DE
Erfinder Hendrix, Gottfried, 46487 Wesel, DE
Vertreter U. Knoblauch und Kollegen, 60322 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 21.02.2000
DE-Aktenzeichen 10007833
Offenlegungstag 06.09.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.09.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.09.2004
IPC-Hauptklasse B65H 19/26
IPC-Nebenklasse B65H 18/20   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchtrennen einer Materialbahn am Ende eines Aufwickelns der Materialbahn zu einer Wickelrolle. Die Erfindung betrifft auch eine Wickelvorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Wickelrolle mit mindestens einer Walze, an der die Wickelrolle unter Zwischenlage der äußersten Materialbahnlage anliegt, und einer Trenneinrichtung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Papierbahn als Beispiel für die Materialbahn beschrieben. Sie ist aber auch bei anderen Materialbahnen anwendbar, die sich auf vergleichbare Weise behandeln lassen.

Papierbahnen werden in Papiermaschinen quasi endlos produziert. Um für einen Verbraucher später handhabbar zu sein, müssen sie zu Wickelrollen aufgewickelt werden. Derartige Wickelrollen haben Breiten im Bereich von 0,3 bis 3,8 m und Durchmesser im Bereich von 0,8 bis 2,5 m. Es ist daher von Zeit zu Zeit notwendig, die Materialbahn zu durchtrennen, wenn die Wickelrolle ihren gewünschten Enddurchmesser erreicht hat, das dabei entstehende Ende der Papierbahn auf der Wickelrolle festzulegen und den Anfang an einem neuen Rollenkern zu befestigen.

Hierzu ist es bekannt, die Papierbahn vor dem Erreichen der eigentlichen Trennstelle zu perforieren. Die Wikkelrolle wird dann weitergedreht und zieht die Papierbahn weiter auf sich, bis die Perforationslinie die gewünschte Trennstelle erreicht hat. Dann wird die Papierbahn festgehalten und die Wickelrolle aus ihrer Wickelposition ausgestoßen. Dabei reißt die Papierbahn entlang der Perforationslinie durch.

Diese Vorgehensweise hat sich im Grunde bewährt. Sie ist allerdings nur bis zu gewissen Flächengewichten bis zu etwa 100 bis 130 g/m2 anwendbar. Danach läßt sich das Trennen mit Hilfe einer Perforation nicht mit der notwendigen Zuverlässigkeit bewirken. Darüber hinaus ist die Perforation relativ aufwendig und damit teuer.

EP 0 708 049 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Auftrennen einer Papierbahn, das mittels eines Bandes oder dergleichen erfolgt. Das freie Ende des Bandes wird mit Hilfe einer Transporteinrichtung quer unter der Papierbahn hindurchgefahren und auf einem neu zu bewickelnden Rollenkern festgeklebt. Wenn dieser Rollenkern weitergedreht wird, wickelt sich das Band spiralförmig auf und reißt dabei die Papierbahn entsprechend durch.

EP 0 716 997 A2 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zum Schneiden einer Bahn, die auf eine Wickelrolle aufgewickelt wird, wobei die Wickelrolle auf zwei Tragwalzen liegt. Zum Durchtrennen der Bahn wird ein gekrümmtes Messer durch den Nip zwischen der Wickelrolle und einer Tragwalze bewegt. Um das Schneidergebnis zu verbessern, kann das Messer geschärft oder gezackt sein.

DE 199 26 913 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchtrennen einer Papier- oder Kartonbahn, bei dem die eigentliche Trennung durch Partikel erfolgt, die durch die Bahn hindurchgeschossen werden, wobei die Partikel unter dem Einfluß der Umgebung ihre Erscheinungsform ändern. Als Beispiel werden Eispellets angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Durchtrennen der Materialbahn auf einfache Weise weitgehend unabhängig vom Flächengewicht zu bewirken.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man ein Sprengmittel zwischen der äußersten Materialbahnlage und dem Umfang der Wickelrolle einwickelt und danach das Sprengmittel expandiert.

Man wickelt also das Sprengmittel zwischen der Wickelrolle und der äußersten Materialbahnlage ein. Wenn man das Sprengmittel dann expandiert, steht im Grunde kein Raum zum Ausdehnen des Sprengmittels zur Verfügung. Die Expansion des Sprengmittels bewirkt daher, daß die Umgebung des Sprengmittels an der "schwächsten" Stelle zerstört wird. Dies ist die äußerste Lage der Materialbahn. Die Materialbahn wird also durch die Expansion des Sprengmittels gesprengt, reißt also auf. Im Endeffekt ergibt sich damit ein Durchreißen, also ein Durchtrennen, der Materialbahn.

Im weiteren kann man das Sprengmittel durch einen Nip zwischen der Wickelrolle und einer Walze hindurchführen, an der die Wickelrolle unter Zwischenlage der Materialbahn anliegt, und expandiert das Sprengmittel hinter dem Nip. Die Wickelrolle klemmt die zulaufende Materialbahn zwischen sich und der Walze ein. Wenn das Sprengmittel expandiert, dann wird verhindert, daß sich der zur Expansion notwendige Raum dadurch vergrößert, daß Materialbahn nachgefördert wird. Die Materialbahn wird vielmehr festgehalten. Dies hat zwei Vorteile. Zum einen wird die Zuverlässigkeit des Trennvorgangs erhöht. Zum anderen ist die Stelle, an der getrennt wird, besser definiert.

Außerdem ist es möglich, ein wiederverwendbares Sprengmittel zu verwenden. Man spart sich also einen Austauschvorgang nach jedem Trennvorgang.

Es ist auch möglich, als Sprengmittel einen sich quer zur Materialbahn erstreckenden Schlauch zu verwenden, der aufgeblasen wird. Bei einem derartig aufblasbaren Schlauch ist das Risiko, daß die Wickelrolle an tiefer gelegenen Materialbahnlagen beschädigt wird, vergleichsweise gering. Wenn der Schlauch aufgeblasen wird, dann sprengt er lediglich die äußerste Materialbahnlage der Wickelrolle, weil dies die schwächste Stelle ist. Nennenswerte negative Rückwirkungen auf der Wickelrolle sind nicht zu beobachten.

Man kann das Aufblasen schlagartig erfolgen lassen. Je schneller das Aufblasen erfolgt, desto besser ist der Trennvorgang. Ein Durchtrennen der Materialbahn erfolgt immer dann, wenn die Expansionsgeschwindigkeit die maximale Dehngeschwindigkeit der Materialbahn übersteigt. Durch ein schlagartiges Aufblasen kann man auch Materialbahnen durchtrennen, die in gewissen Grenzen dehnbar sind. Insbesondere bei stärkeren Materialien, beispielsweise Papier oder Karton mit einem Flächengewicht von über 120 g/m2 hat ein schlagartiges Aufblasen gute Erfolge erzielt.

Im weiteren kann das Sprengmittel nach dem Durchtrennen der Materialbahn von der Wickelrolle weg bewegt werden. Damit wird nicht nur die Materialbahn durchtrennt. Materialbahnanfang und Materialbahnende werden auch noch räumlich voneinander getrennt, so daß die weitere Behandlung vereinfacht wird.

Die Aufgabe wird auch durch eine Wickelvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst und zwar dadurch, daß die Trenneinrichtung ein Sprengmittel aufweist, das zwischen der äußersten Materialbahnlage und dem Umfang der Wickelrolle einwickelbar und dort expandierbar ist.

Wie oben im Zusammenhang mit dem Verfahren ausgeführt, kann das Sprengmittel dann die oberste Lage der Materialbahn auf der Wickelrolle beim Expandieren durchreißen. Die oberste Lage bildet das schwächste Glied in der Umgebung des Sprengmittels. Damit ist es möglich, auch dickere Materialbahnen zuverlässig zu durchtrennen. Erstaunlicherweise ist die dabei entstehende Reißkante sogar relativ "sauber". Sie bildet zwar keine gerade Linie. Sie ist aber auch nicht im eigentlichen Sinne zerfetzt.

Das Sprengmittel kann als Schlauch ausgebildet sein, der mit Druckluft befüllbar ist. Ein derartiger Schlauch hat den Vorteil, daß er ein wiederverwendbares Sprengmittel bildet. Druckluft steht in den meisten Produktionsstätten ohnehin zur Verfügung, so daß für den eigentlichen Trennvorgang nur relativ wenige zusätzliche Hilfsmittel benötigt werden.

Das Sprengmittel kann an Haltearmen angeordnet sein, die durch eine Drehung der Wickelrolle spannbar sind. Das Sprengmittel wird im Zuge einer Drehbewegung der Wickelrolle zwischen die oberste Lage der Materialbahn und den Umfang der Wickelrolle gebracht. Wenn man durch diese Bewegung dafür sorgt, daß die Haltearme gespannt werden, dann wird das Sprengmittel nach dem Durchtrennen der Materialbahn automatisch in Richtung der Spannung zurückgezogen. Man kann das Sprengmittel dann gleichzeitig dazu verwenden, den Anfang der durchtrennten Materialbahn vom Umfang der Wickelrolle abzuheben. Dies hat beispielsweise dann Vorteile, wenn man vor dem Durchtrennen der Materialbahn einen Klebstoff auf die Materialbahn aufträgt. Man muß dann nicht mehr so genau darauf achten, daß die Trennlinie außerhalb des klebriggemachten Bereichs verläuft. Auch wenn hinter dem Sprengmittel, also am Anfang der neuen Materialbahn etwas Klebstoff verbleibt, wird die Materialbahn mit hoher Zuverlässigkeit vom Umfang der Wickelrolle abgehoben, wenn das Sprengmittel zurückgezogen wird.

Weiterhin ist es möglich, daß die Haltearme um die Achse der Walze verschwenkbar sind. Damit wird einerseits sichergestellt, daß das Sprengmittel beim Fördern der Materialbahn über die Walze synchron mit der Materialbahn eingezogen werden kann. Es entsteht also keine Reibung zwischen der Materialbahn und dem Sprengmittel, die die Materialbahn beschädigen könnte. Beim weiteren Drehen wird sich jedoch die Materialbahn von der Oberfläche der Walze entfernen und damit das Sprengmittel mitnehmen, die Arme also spannen. Wenn dann das Durchtrennen durch das Expandieren des Sprengmittels erfolgt, dann wird das Sprengmittel wieder zurück an die Walze gezogen und bewegt den Anfang der Materialbahn dorthin.

Es ist weiterhin möglich, daß das Sprengmittel nach dem Durchtrennen die Materialbahn auf der Walze festhält. Das Sprengmittel wird also nicht nur dazu verwendet, die Materialbahn zu durchtrennen und von der Oberfläche der Wickelrolle abzuheben, es dient auch dazu, den Anfang der Materialbahn auf der Walze festzuhalten. Man kann die Wickelrolle von der Walze entfernen, beispielsweise mit Hilfe einer Ausstoßeinrichtung, und dann einen neuen Wickelkern zur Anlage an den Anfang der Materialbahn bringen. Danach kann man das Sprengmittel wieder von der Materialbahn lösen.

Die Walze kann eine Tragwalze eines Doppeltragwalzenwicklers mit einem Wickelbett bilden und das Sprengmittel mit einer Steuereinrichtung verbunden sein, die die Expansion im Wickelbett auslöst. Wenn die Wickelrolle im Wickelbett liegt, dann hat sie zwei Abstützungen, in denen die oberste Lage der Materialbahn durch das Eigengewicht der Wickelrolle auf den beiden Tragwalzen festgelegt ist. Wenn man nun dafür sorgt, daß die Expansion des Sprengmittels im Wickelbett erfolgt, dann besteht praktisch keine Möglichkeit, daß die Materialbahn von einer der beiden Seiten nachgefördert wird, weil sie zwischen der Wickelrolle und den beiden Tragwalzen eingeklemmt ist. Man erreicht mit einer hohen Zuverlässigkeit die Durchtrennung der Materialbahn genau dort, wo man sie haben möchte.

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

1 eine schematische Ansicht einer Wickelvorrichtung vor und

2 eine schematische Ansicht der Wickelvorrichtung beim Durchtrennen einer Materialbahn.

1 zeigt eine Wickelvorrichtung 1 zum Aufwickeln einer Materialbahn 2 zu einer Wickelrolle 3. Die Wikkelrolle 3 ruht hierbei in einem Wickelbett 4, das durch eine erste Tragwalze 5 und eine zweite Tragwalze 6 gebildet ist. Die Materialbahn läuft von oben über die erste Tragwalze 5 in das Wickelbett 4 hinein. Aus Gründen der Übersicht ist die Wickelrolle 3 mit einem kleinen Abstand zu den beiden Tragwalzen 5, 6 dargestellt. In Wirklichkeit liegt die Wickelrolle 3 natürlich auf den beiden Tragwalzen 5, 6 auf und klemmt die oberste Lage der Materialbahn 2 auf ihrem Umfang 3 fest.

Zum Durchtrennen der Materialbahn ist eine Trenneinrichtung 7 vorgesehen, die einen Schlauch 8 aufweist, der über eine Feder 9 an einem Paar von Hebeln 10 angeordnet ist, wobei die Hebel 10 (nur einer ist dargestellt, der andere befindet sich am anderen axialen Ende der Tragwalze 5) um eine Achse 11 verschwenkbar sind. Diese Achse 11 kann, muß aber nicht zwingend, mit der Achse der ersten Tragwalze 5 übereinstimmen.

Zum Durchtrennen der Materialbahn 2 wird der Schlauch mit nicht näher dargestellten Mitteln auf die Materialbahn 2 abgesenkt und durchläuft mit ihr den Nip 12 zwischen Wickelrolle und erster Tragwalze 5. Damit wird der Schlauch 8 zwischen der obersten Materialbahnlage und der darunter befindlichen Umfangsfläche der Wickelrolle 3 eingeklemmt. Wenn der Schlauch 8 dann ins Wikkelbett 4 gelangt, werden die Federn 9 gespannt, weil sich der Schlauch 8 vom Umfang der ersten Tragwalze 5 entfernt.

Der Schlauch 8 wird dann sehr schnell mit Luft gefüllt, so daß er sich schlagartig ausdehnt. Die Materialbahn 2 wird hierbei in Laufrichtung vor und hinter dem Schlauch 8 zwischen den beiden Tragwalzen 5, 6 und der Wickelrolle 3 eingeklemmt. Die Materialbahn 2 liegt also vor dem Aufblasen des Schlauchs 8 fest am Umfang der Wickelrolle 3 an. Das Aufblasen des Schlauches 8 bedeutet eine Expansion. Da hierfür im Grunde kein Raum zur Verfügung steht und keine Materialbahn 2 nachgefördert werden kann, platzt die Umgebung des Schlauchs 8 an ihrer schwächsten Stelle. Dies ist die Materialbahn 2. Durch die Expansion des Schlauches wird die Materialbahn sozusagen gesprengt. Dabei entsteht eine Rißlinie, die im wesentlichen parallel zur Längserstreckung des Schlauches, also im wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Wickelrolle 3 verläuft. Auch wenn es sich hierbei nicht um eine glatte Kante handelt, wie sie beispielsweise bei einem Schnitt entstehen würde, reicht die Qualität der aufgesprengten Kante doch aus.

Nachdem der Schlauch 8 durch seine Expansion die Materialbahn 2 durchtrennt hat, wird er durch die Federn 9 wieder auf die erste Tragwalze 5 zugezogen. Hierbei nimmt er den Anfang 13 der Materialbahn mit und legt ihn gegebenenfalls sogar auf der Oberfläche der Tragwalze 5 fest. Man kann dann in nicht näher dargestellter, aber an sich bekannter Weise eine neue Wickelhülse oder eine neuen Rollenkern einlegen und das Wickeln einer neuen Wickelrolle 3 beginnen.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Durchtrennen einer Materialbahn (2) am Ende eines Aufwickelns der Materialbahn (2) zu einer Wickelrolle (3), dadurch gekennzeichnet, daß man ein Sprengmittel (8) zwischen der äußersten Materialbahnlage und dem Umfang der Wickelrolle (3) einwickelt und danach das Sprengmittel (8) expandiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Sprengmittel (8) durch einen Nip zwischen der Wickelrolle (3) und einer Walze (5, 6) hindurchführt, an der die Wickelrolle (3) unter Zwischenlage der Materialbahn (2) anliegt, und das Sprengmittel (8) hinter dem Nip expandiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein wiederverwendbares Sprengmittel (8) verwendet.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sprengmittel (8) einen sich quer zur Materialbahn (2) erstreckenden Schlauch (8) verwendet, der aufgeblasen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufblasen schlagartig erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprengmittel (8) nach dem Durchtrennen der Materialbahn (2) von der Wickelrolle (3) weg bewegt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprengmittel (8) nach dem Durchtrennen die Materialbahn (2) auf der Walze (5, 6) festhält.
  8. Wickelvorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn (2) zu einer Wickelrolle (3) mit mindestens einer Walze (5, 6), an der die Wickelrolle (3) unter Zwischenlage der äußersten Materialbahnlage anliegt, und einer Trenneinrichtung (7), dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (7) ein Sprengmittel (8) aufweist, das zwischen der äußersten Materialbahnlage und dem Umfang der Wickelrolle (3) einwickelbar und dort expandierbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprengmittel als Schlauch (8) ausgebildet ist, der mit Druckluft befüllbar ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprengmittel (8) an Haltearmen (10) angeordnet ist, die nach Einzug des Sprengmittels (8) in den Nip (12) durch eine Drehung der Wickelrolle (3) spannbar sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltearme (10) um die Achse (11) der Walze (5) verschwenkbar sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprengmittel (8) nach dem Durchtrennen die Materialbahn (2) auf der Walze (5) festhält.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (5) eine Tragwalze eines Doppeltragwalzenwicklers mit einem Wikkelbett (4) bildet und das Sprengmittel (8) mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die die Expansion im Wickelbett (4) auslöst.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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