EP1319617B1

EP1319617B1 - Verfahren zum Überführen einer laufenden Materialbahn auf einen Wickelkern und Wickelmaschine

Info

Publication number: EP1319617B1
Application number: EP02027756A
Authority: EP
Inventors: Zygmunt Madrzak; Matthias Wohlfahrt
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2022-12-11
Also published as: CA2470101C; EP1456105B1; ATE354536T1; JP4171420B2; EP1612173A1; JP2008230859A; EP1319617A1; ATE346005T1; CA2637323A1; DE50208767D1; CN1321869C; EP1456105A1; CN1602278A; EP1612173B1; BR0207367B1; JP2005511453A; BR0207367A; CA2637323C; US6929212B2; AU2002350723A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überführen einer laufenden Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf einen Wickelkern,
wobei mindestens ein Mittel in mindestens einem Bereich auf die Ma terialbahn aufgebracht wird,
wobei das Mittel nach Erreichen eines von einer Wickelwalze und dem Wickelkern gebildeten Nips zumindest vorübergehend mit mindestens einem Mittel direkt oder indirekt mit dem Wickelkern verbunden wird und
wobei spätestens am Ablaufpunkt der Materialbahn von dem Wickelkern eine Trennung der Materialbahn durch das Mittel bewirkt und/oder ermöglicht wird, wodurch ein neuer, an das Mittel und den Wickelkern, gebundener Bahnanfang gebildet wird.
Derartige Verfahren zur Überführung einer Materialbahn werden beispielsweise im Bereich einer Aufrollvorrichtung einer Maschine zur Papier- oder Kartonherstellung, einer Streichmaschine oder einer äquivalenten Maschine angewendet, um die Materialbahn ohne Unterbrechung des Herstellungsprozesses, das heißt ohne Abschalten der Papier- oder Kartonmaschine, nacheinander auf mehrere leere Wickelkerne, die auch als Leertamboure bezeichnet werden, oder um die Materialbahn sporadisch, das heißt nach einem Abriss der Papier- oder Kartonbahn oder nach dem Anfahren der Papier- oder Kartonmaschine, auf einen vorzugsweise leeren Wickelkern aufzuwickeln.
Dabei muss dafür gesorgt werden, dass der durch das Trennen der Materialbahn entstehende Bahnanfang dem Wickelkern zugeführt wird, um auf diesem eine Wickelrolle zu bilden.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 08 746 A1 ist ein Verfahren zum Wechsel von Spulen bekannt, bei welchem eine kontinuierlich zu einer Wickelwalze zugeführte Materialbahn auf eine Spule, die mit der Wickelwalze im Kontakt ist, überführt wird.
Dabei wird ein Mittelteil der Materialbahn, ein sogenannter Überführstreifen, mit zwei Schneidvorrichtungen an einer Stelle geschnitten, welche oberhalb der Wickelwalze in Laufrichtung der Materialbahn liegt. Der Überführstreifen wird oberseitig, das heißt auf der dem Leertambour zugewandten Seite, mittels einer Klebstoffzuführvorrichtung mit einem Klebemedium versehen und auf der Oberfläche des Leertambours aufgeklebt. Der Überführvorgang wird vollendet durch die Bewegung der beiden Schneideinrichtungen in Richtung des jeweiligen Bahnrands.
Bei diesem Verfahren wird also vorausgesetzt, dass das Klebemedium die Fähigkeit aufweist, den Überführstreifen spätestens beim Verlassen des Nips vollständig und zuverlässig durchzureißen.
Leider findet diese Annahme in der Praxis nur in den seltensten Fällen eine Bestätigung. Dies haben auch die Erfinder der genannten Schrift erkannt und für das Trennen des Überführstreifens (Schneiden der Materialbahn zwischen den Schneidlinien) eine separate Streifentrenneinrichtung vorgeschlagen. Somit wird in dieser Ausführungsform das bereits aus der US-Patentschrift US 4,445,646 A bekannte Verfahren im vollen Umfang benutzt, das um die Zuführung von Klebemedium auf die Oberseite des Überführstreifens erweitert wurde.
Nachteilhaft an diesem Verfahren sind der konstruktive Aufwand und die überaus große Anzahl an Bauteilen und -gruppen. Auch die zeitliche Synchronisation und Reproduzierbarkeit der einzelnen Verfahrensschritte stellen einen Unsicherheitsfaktor bei der Überführung von Papierbahnen dar. Das Verfahren ist darüber hinaus zum Überführen von Papierbahnen mit hoher Reißfestigkeit, wie beispielsweise Kunststoffbahnen und Karton, absolut nicht geeignet.
Die Verwendung von Klebstoffen zum gleichzeitigen Trennen und Überführen des Überführstreifens auf den Leertambour steht auch bei dem aus der PCT-Offenlegungsschrift WO 97/48632 A1 bekannten Verfahren im Vordergrund. Neben dem bereits offenbarten doppelseitigen Klebeband oder -etikett wird hier auch die Verwendung von Klebstoffen in Form von Hot-Melt und dergleichen vorgeschlagen.
Darüber hinaus ist nicht nur das oberseitige Aufbringen der Klebstoffe auf die Materialbahn, sondern auch das Aufbringen der Klebstoffe auf die Mantelfläche des Leertambours vorgesehen. Dies ist eine weitere Möglichkeit der Klebstoffzuführung, die jedoch keinen entscheidenden Einfluss auf die Steigerung der Zuverlässigkeit des Verfahrens hat.
Ein Unterschied gegenüber der eingangs zitierten deutschen Offenlegungsschrift ist hier dagegen in der Anordnung und Auswahl der Schneidvorrichtungen zu finden. Man verzichtet hier auf den Einsatz von mechanischen Kreismessern, die in der Praxis ohnehin viele Nachteile mit sich bringen, und sieht statt dessen den Wasserstrahl als Trennmedium vor, mit dem die Materialbahn sowohl vor wie auch direkt auf der Wickelwalze geschnitten werden kann.
Die Einschränkung auf das Schneiden der Materialbahn mit Wasserstrahl an einer Stelle, an der diese bereits über einen Teil der Wickelwalze geführt und unterstützt wird, ist aus Prozessgründen nicht zwingend notwendig. Da aber eine Wasserstrahl-Trennvorrichtung vor der Wickelwalze bereits aus der bereits genannten deutschen Offenlegungsschrift DE 42 08 746 A1, insbesondere Spalte 5, Zeile 32, bekannt wurde, ist diese Einschränkung dennoch nachvollziehbar. Auch bei diesem Verfahren ist der Hauptnachteil in der Tatsache zu sehen, dass es zum Überführen von Papierbahnen mit hoher Reißfestigkeit absolut nicht geeignet ist.
Ein anderer Gedanke hinsichtlich der Trennung des Überführstreifens wird in der europäischen Patentanmeldung EP 0 543 788 A1 offenbart. Die separate Streifentrenneinrichtung ist zwar nach dem Nip angeordnet, jedoch im Gegensatz zu den beiden genannten Schriften DE 42 08 746 A1 und US 4,445,646 A nicht auf der Oberseite der Materialbahn. Das Durchtrennen des Überführstreifens, beispielsweise mit einem gegen die Materialbahn und Leertambour gerichteten Luftstrahl, kann bei vielen Materialbahnen nun relativ zuverlässig gestaltet werden. Zur Realisierung dieser Anordnung muss jedoch der Kontakt zwischen der Wickelwalze und der vollen Rolle zumindest kurzzeitig aufgehoben werden, was bei einem kontinuierlichen Wickelprozess einen gravierenden Nachteil darstellt. In den meisten Fällen sind hierzu spezielle Wickelverfahren erforderlich, die unter anderem Zentrumsantriebe und ersatznip-bildende Elemente beinhalten. Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden zum Beispiel in den beiden europäischen Patentschriften EP 0 483 092 B1 und EP 0 788 991 B1, der PCT-Offenlegungsschrift WO 98/52858 A1 und der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 07 897 A1 beschrieben. Diese bedingen jedoch höhere Investitions- und Betriebskosten. Zudem können sie aufgrund ihrer Wirkmechanismen zu Beschädigungen an der Oberfläche der Materialbahn führen.
Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren stellt die eher zufällige Überführung des Bahnanfangs auf den Leertambour dar. Es wird zwar das Anblasen mit Luftstrahl offenbart, doch in Wirklichkeit vertraut man dabei auf eine sogenannte Selbstaufführung des Bahnanfangs auf den Wickelkern. In der Praxis ist diese Methode nur bedingt einsetzbar: Materialbahnen mit beispielsweise hohen Flächengewicht beziehungsweise Steifigkeit, wie beispielweise Karton, lassen sich auf diese Art und Weise überhaupt nicht überführen. Außerdem ist durch die fehlende Verbindung zwischen dem Bahnanfang und Leertambour kein sauberer Wickelbeginn gewährleistet.
Weiterhin offenbart auch das US-Patent US 5,954,290 A eine Vorrichtung zum Überführen einer laufenden Papierbahn auf einen Wickelkern. Dabei ist vorgesehen, dass in einem Randbereich der Papierbahn ein hochfestes Trennband, dessen Länge ein Vielfaches der Materialbahnbreite beträgt, derart direkt in den Nip einbringbar ist, dass sein Anfang sich mit dem Wickelkern verbindet. Danach windet sich das Trennband spiralförmig auf den Wickelkern auf, wobei es die gesamte Materialbahn gleichzeitig durchreißt und auf den Wickelkern überführt.
Obwohl dieses seit Jahrzehnten bekannte und insbesondere in der Papierindustrie gebräuchliche Verfahren im Laufe der Zeit ständig verbessert und weiterentwickelt wurde, konnte sein prinzipieller Nachteil bis heute nicht eliminiert werden. Dieser besteht in der Tatsache, dass das nach dem Tambourwechsel auf der Oberfläche des Wickelkerns verbleibende Trennband, dessen Dicke aus Prozessgründen nicht beliebig klein sein darf, stets Druckstellen in der Materialbahn erzeugt, die zur Entstehung einer beachtlichen Ausschussmenge im Kernbereich der Wicklung führen, wodurch die Effizienz des gesamten Herstellungsprozesses stark beeinträchtigt wird. Ein weiterer systembedingter Nachteil dieses Verfahrens ist in dem Zwang zu sehen, dass das Trennband direkt in den Nip eingebracht werden muss, wodurch die Lage des Nips praktisch nicht veränderbar ist. Darüber hinaus stellt das zum Reißen der Materialbahn verwendete Trennband nicht nur potentiell eine große Verletzungs- und Lebensgefahr für das Bedienungspersonal dar. Auch die Frage nach einer umweltgerechten Entsorgung des als Einweg-Produkts verwendeten Trennbands gewinnt zunehmend an Bedeutung.
Aus verschiedenen anderen Publikationen sind noch weitere Verfahren und Vorrichtungen zum Überführen einer laufenden Materialbahn bekannt, die jedoch allesamt mit mehr oder weniger großen Nachteilen behaftet sind.
So offenbart beispielsweise die US-Patentschrift US 4,444,362 A ein Verfahren, bei dem im Prinzip gar kein Überführstreifen vorhanden ist, da der Bahnanfang mittels der Quertrenneinrichtungen bereits vor der Wickelwalze vollständig ausgebildet wird.
Durch die Anordnung der Quertrenneinrichtungen nach dem Nip ist im Vergleich dazu ein weitaus zuverlässigeres Verfahren entstanden, das ebenfalls auf die Ausbildung von Überführstreifen verzichtet. Dieses aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 997 417 A1 bekannte Verfahren kann jedoch ausschließlich an einer Aufrollvorrichtung eingesetzt werden, die mit Zentrumsantrieb und ersatznipbildenden Elementen ausgestattet ist.
Ferner beschreibt die deutsche Patentschrift DE 35 15 519 C2 ein Verfahren, bei dem zwar ein Überführstreifen ausgebildet wird, seine Verbindung zu der vorauslaufenden Bahn jedoch bereits vor dem Nip vollständig getrennt wird. Gleichermaßen wie bei dem US-Patent US 4,444,362 A stellt sich allerdings auch hier die Frage, wie der "an Nichts gebundene" Bahnanfang zuverlässig bis zum Nip transportiert und auf den Wickelkern aufgeführt werden kann?
Als nächstliegender Stand der Technik wird das in der US 5,810,279 offenbarte Verfahren angesehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das ein optimales Überführen einer laufenden Materialbahn auf einen Wickelkern bei hoher Prozesssicherheit, Prozesseffizienz und günstigen Investitions- und Verfahrenskosten ermöglicht und die Nachteile des bekannten Stands der Technik gänzlich vermeidet. Darüber hinaus soll das Verfahren möglichst für alle bekannten Arten von Aufrollvorrichtungen und ein breites Spektrum von Materialbahnen gleichermaßen angewendet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren dadurch gelöst, dass dass das in mindestens einem Bereich auf die materialbahn aufgebrachte Mittel mindestens in dem von der Materialbahn überdeckten Bereich mindestens eine Trennkontur mit Mitteln zum Stanzen, Schneiden, Perforieren, Prägen oder Schwächen der Materialbahn aufweist, mit denen spätestens am Ablaufpunkt der Materialbahn von dem Wickelkern die Materialbahn derart geschwächt oder gar durchtrennt wird, so dass ein neuer Bahnanfang vorzugsweise definiert gebildet wird.
Durch das gezielte Aufbringen mindestens eines Mittels in mindestens einem Bereich auf die Materialbahn und die weitestgehend kontrollierte Bildung des Bahnanfangs werden die bekannten Nachteile des Stands der Technik gänzlich vermieden.
Insbesondere wird durch die definierte und sichere Ausbildung eines neuen, gebundenen Bahnanfangs ein absolut sauberer Wickelbeginn gewährleistet, der eine der wichtigsten Voraussetzung für einen optimalen Wickelaufbau und eine geringe Ausschussmenge darstellt. Gleichzeitig wird mit dem nur wenige Verfahrensschritte umfassenden Verfahren die höchste Reproduzierbarkeit und damit verbundene Zuverlässigkeit beim Überführen von laufenden Materialbahnen bei äußerst günstigen Investitions- und Verfahrenskosten erzielt.
In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Mittel verwendet wird, welches mit mindestens einem Mittel versehen ist, mit welchem spätestens bei Erreichen des von der Wickelwalze und dem Wickelkern gebildeten Nips durch das Mittel eine zumindest vorübergehende, ausreichend feste direkte oder indirekte Verbindung zwischen dem Mittel und dem Wickelkern hergestellt wird. Hierdurch wird wiederum die Prozesssicherheit des Überführens der laufenden Materialbahn auf einen Wickelkern positiv unterstützt.
In vorteilhafter Weise wird mit diesem Mittel eine Klebstoff-, Vulkanisations-, Klettverschluss-, Saugknopf-, Formschluss-, Reibschluss- oder Schweißverbindung oder eine magnetische oder elektrostatische Verbindung mit dem Wickelkern hergestellt.
Damit der Bahnanfang vorzugsweise definiert gebildet werden kann, wird das Mittel mit Mitteln zum Stanzen, Schneiden, Perforieren, Prägen oder Schwächen der Materialbahn versehen, mit denen spätestens am Ablaufpunkt der Materialbahn von dem Wickelkern die Materialbahn derart geschwächt oder gar durchtrennt wird, so dass ein neuer Bahnanfang vorzugsweise definiert gebildet wird.
In vorteilhafter Weise werden die Breite des auf den Wickelkern überführten Bahnanfangs mittels einer Trenneinrichtung derart vergrößert, dass die gesamte Materialbahn auf den Wickelkern überführt wird. Dabei wird die Trenneinrichtung in einer zur Materialbahn etwa parallelen Ebene relativ zur Materialbahn bewegt, vorzugsweise zumindest im wesentlichen senkrecht zur Laufrichtung der Materialbahn, dass schräge Trennlinien erzeugt werden. Mittels dieser Ausgestaltungen wird eine verkürzte Zeitdauer für das Überführen einer laufenden Materialbahn auf einen Wickelkern erreicht, wodurch die dabei zwangsläufig anfallende Ausschussmenge reduziert wird. Durch die am Wickelanfang gegebene Symmetrie wird auch ein im allgemeinen unerwünschter konischer Wickelaufbau vermieden.
Das Mittel kann erfindungsgemäß mittels mindestens einer Abgabeeinrichtung auf vielerlei Arten eingebracht werden, wobei sich jede Art für bestimmte Anwendungsanforderungen und -bedingungen besonders eignet.
Eine Einbringung kann unterseitig der Materialbahn prinzipiell wie folgt erfolgen:

im wesentlichen direkt zwischen die Materialbahn und die Wickelwalze;
bei einer von der Materialbahn nicht umschlungenen Wickelwalze im wesentlichen direkt in den Nip;
indirekt zwischen die Materialbahn und die Wickelwalze;
zunächst unterseitig auf die Materialbahn und danach mittels der Materialbahn zwischen die Materialbahn und die Wickelwalze; und
zunächst bei vorübergehender Verbindung auf die Mantelfläche der Wickelwalze und danach mittels der Wickelwalze zwischen die Materialbahn und die Wickelwalze.

Hingegen kann eine Einbringung oberseitig der Materialbahn prinzipiell wie folgt erfolgen:

im wesentlichen direkt zwischen die Materialbahn und den Wickelkern;
bei einem von der Materialbahn nicht umschlungenen Wickelkern im wesentlichen direkt in den Nip;
indirekt zwischen die Materialbahn und den Wickelkern;
oberseitig auf die Materialbahn und danach mittels der Materialbahn zwischen die Materialbahn und den Wickelkern; und
zunächst bei vorübergehender Verbindung auf die Mantelfläche des Wickelkerns und danach mittels des Wickelkerns zwischen die Materialbahn und den Wickelkern.

Bei einer indirekten Einbringung des Mittels ist es günstig, wenn es mittels mindestens einer Klebefläche, mittels elektrostatischer Kräfte, mittels magnetischer Kräfte, mittels Vakuumbeaufschlagung der Wickelwalze, mittels mindestens einem Klettverschluss oder mittels mindestens einer Saugknopfkoppelung zur Herstellung einer vorübergehenden Verbindung mit der Mantelfläche der Wickelwalze oder der Mantelfläche des Wickelkerns versehen ist.
Hinsichtlich der Prozesssicherheit und -optimierung ist es von Vorteil, wenn erfindungsgemäß durch das Mittel die letzte Einrichtung und/oder das letzte Element - in Laufrichtung der Materialbahn gesehen - zum Trennen und/oder zum Überführen der Materialbahn auf einen Wickelkern gebildet wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen

Figur 1:: eine schematisierte und perspektivische Darstellung einer Wickelmaschine mit einem erfindungsgemäßen Mittel samt Abgabeeinrichtung;
Figur 2:: die Wickelmaschine gemäß der Figur 1 zu einem späteren Überführstadium;
Figur 3:: eine schematisierte und perspektivische Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mittels; und
Figur 4:: eine Ausführungsform einer bekannten Wickelmaschine in schematisierter Seitenansicht.

Die Figur 1 zeigt eine schematisierte und perspektivisch dargestellte Wickelmaschine 1 gemäß dem Stand der Technik.
Eine derartige Wickelmaschine ist beispielsweise aus der PCT-Offenlegungsschrift WO 98/52858 A1 (≡ EP 0 912 435 A1; US 6,129,305 A) oder den bereits erwähnten Schriften EP 0 543 788 A1, DE 35 15 519 C2 oder US 4,445,646 A hinlänglich bekannt.
Die Wickelmaschine 1 umfasst unter anderem eine auch als Anpresstrommel oder als Tragtrommel bezeichnete Wickelwalze 2. Die Materialbahn 3 wird entweder aus einem hier nicht dargestellten Glättwerk/Kalander, Schlussgruppe einer Veredelungsmaschine oder einer hier ebenfalls nicht dargestellten Trockenpartie einer Papier- oder Kartonmaschine herausgeführt, umschlingt dann meistens eine ebenfalls nicht dargestellte Leit- oder Breitstreckwalze und läuft sodann in Laufrichtung LR (Pfeil) auf der Mantelfläche 4 der Wickelwalze 2 auf, umschlingt die Mantelfläche 4 der Wickelwalze 2 um einen gewissen Winkel ("Umschlingungswinkel") bis zum zwischen der Wickelwalze 2 und einer Wickelrolle 5 vorhandenen Nip N1 und wird schließlich auf die Wickelrolle 5 aufgewickelt. Wenn nunmehr die Wickelrolle 5 einen vorbestimmten Durchmesser D_W erreicht hat, wird ein Wickelkern 6 mittels einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung vorbeschleunigt und in Kontakt mit der Wickelwalze 2 unter Ausbildung eines Nips N2 gebracht. Gemäß dem bekannten Stand der Technik wird danach üblicherweise in die laufende Materialbahn 3 vor oder auf der Wickelwalze 2 mindestens eine nicht dargestellte Trennung in mindestens einem Bahnrand mittels mindestens einer bekannten Trenneinrichtung angebracht, wodurch mindestens ein Überführstreifen ausgebildet wird. Zum Überführen der gesamten Materialbahn 3 auf den Wickelkern 6 wird der ausgebildete Überführstreifen durchgetrennt und auf den Wickelkern 6 überführt. Vielerlei Varianten eines derartigen Verfahrens zum Überführen einer laufenden Materialbahn auf einen Wickelkern unter Ausbildung mindestens eines Überführstreifens sind unter anderem aus den eingangs genannten Schriften bekannt.
Es ist nun vorgesehen, dass mindestens ein Mittel 7 in mindestens einem Bereich auf die Materialbahn 3 aufgebracht wird, dass das Mittel 7 nach Erreichen eines von einer Wickelwalze 2 und dem Wickelkern 6 gebildeten Nips N2 zumindest vorübergehend mit mindestens einem Mittel 7 direkt oder indirekt mit dem Wickelkern 6 verbunden wird, und dass spätestens am Ablaufpunkt Q der Materialbahn 3 von dem Wickelkern 6 eine Trennung der Materialbahn 3 durch das Mittel 7 bewirkt und/oder ermöglicht wird, wodurch ein neuer, an das Mittel 7 und den Wickelkern 6 gebundener Bahnanfang 8 (Figur 2) gebildet wird.
Hierzu ist eine Abgabeeinrichtung 9 derart angeordnet, dass das Mittel 7 direkt oder indirekt auf die Materialbahn 3 aufbringbar ist, wobei in Figur 1 die Abgabeeinrichtung 9 unterseitig der Materialbahn 3 angeordnet ist; sie kann jedoch selbstverständlich auch oberseitig der Materialbahn 3 angeordnet sein.
Weiterhin wird ein Mittel 7 verwendet, welches mit mindestens einem Mittel 10 versehen ist, mit welchem spätestens bei Erreichen des von der Wickelwalze 2 und dem Wickelkern 6 gebildeten Nips N2 durch das Mittel 10 eine zumindest vorübergehende, ausreichend feste direkte oder indirekte Verbindung zwischen dem Mittel 10 und dem Wickelkern 6 hergestellt wird. Mit diesem Mittel 10 wird, je nach Anwendungsfall und Aufbringungslage des Mittels 7, eine Klebstoff-, Vulkanisations-, Klettverschluss-, Saugknopf-, Formschluss-, Reibschluss- oder Schweißverbindung oder eine magnetische oder elektrostatische Verbindung mit dem Wickelkern 6 hergestellt. Überdies wird das Mittel 7 mit Mitteln 11 zum Stanzen, Schneiden, Perforieren, Prägen oder Schwächen der Materialbahn 3 versehen, mit denen spätestens am Ablaufpunkt Q der Materialbahn 3 von dem Wickelkern 6 die Materialbahn 3 derart geschwächt oder gar durchtrennt wird, so dass ein neuer Bahnanfang 8 vorzugsweise definiert gebildet wird.
Bei einer indirekten Einbringung kann die vorübergehende Verbindung mittels mindestens einer Klebefläche, mittels elektrostatischer Kräfte, mittels magnetischer Kräfte, mittels Vakuumbeaufschlagung der Wickelwalze, mittels Klettverschluss oder mittels mindestens einer Saugknopfkoppelung hergestellt werden.
Die Figur 2 zeigt die Wickelmaschine 1 gemäß der Figur 1 zu einem späteren Überführstadium der laufenden Materialbahn 3 auf einen Wickelkern 6. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Breite B des auf den Wickelkern 6 überführten Bahnanfangs 8 mittels mindestens einer Trenneinrichtung 12 derart vergrößert wird, dass die gesamte Materialbahn 3 auf den Wickelkern 6 überführt wird. Die Trenneinrichtung 12 ist dabei gemäß dem bekannten Stand der Technik ausgeführt und weist vorzugsweise zwei Schneidelemente 12.1, 12.2 mit einem Strahl hoher Energiedichte, insbesondere ein Wasserstrahl- oder Laserstrahl-Schneidelement, auf. Die Bewegung der beiden Schneidelemente ist mittels zweier Bewegungspfeile angedeutet. Die Trenneinrichtung 12 soll jedoch nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt sein, sie kann vielmehr allerlei Ausführungsvarianten annehmen. In Figur 2 ist die Trenneinrichtung 12 in Laufrichtung LR (Pfeil) der Materialbahn 3 vor der Wickelwalze 2 im Bereich eines freien Laufwegs angeordnet ist; sie kann jedoch auch im Bereich der Wickelwalze oder in Laufrichtung der Materialbahn in einem Bereich, in dem die Materialbahn mindestens eine der Wickelwalze vorgelagerten Walzen berührt, angeordnet sein. Die Trenneinrichtung 12 kann, wie in Figur 2 unterseitig dargestellt, auch oberseitig der Materialbahn 3 angeordnet sein.
Die Figur 3 zeigt eine schematisierte und perspektivische Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mittels 7.
Erfindungsgemäß ist das Mittel 7 vorzugsweise als ein Formstück aus einem Kunststoff, einem textilen Werkstoff, einem reißfesten Faserstoff, insbesondere Papier, oder aus mindestens einer Werkstoffkombination ausgebildet und weist Dicke D_M im Bereich von 0,05 mm bis 0,5 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,25 mm bis 0,1 mm, auf. Weiterhin ist das Mittel 7 durch eine Breite B_M von ≤ 1.000 mm, vorzugsweise im Bereich von 100 mm bis 500 mm, und eine Länge L_M von ≤ 1.500 mm, vorzugsweise von ≤ 1.000 mm, gekennzeichnet. Überdies weist das Mittel 7 in dem der Laufrichtung LR (Pfeil) zugewandten Bereich mindestens eine Trennkontur 13 auf. Diese Trennkontur 13 ist vorzugsweise weder in Laufrichtung LR (Pfeil) noch quer zur Laufrichtung LR (Pfeil) der Materialbahn 3 ausgebildet. Das Mittel 7 ist überdies vorzugsweise als ein Verbundobjekt 14 ausgebildet und wasserlöslich. Ein als Verbundobjekt 14 ausgeführtes Mittel 7 ist beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 102 06 576 A1 des Anmelders offenbart.
Wie bereits oben ausgeführt, ist das Mittel 7 mit mindestens einem Mittel 10 versehen ist, mit welchem spätestens bei Erreichen des von der Wickelwalze 2 und dem Wickelkern 6 gebildeten Nips durch das Mittel 10 eine zumindest vorübergehende, ausreichend feste direkte oder indirekte Verbindung zwischen dem Mittel 10 und dem Wickelkern hergestellt wird. Mit diesem Mittel 10 wird, je nach Anwendungsfall und Aufbringungslage des Mittels 7 eine Klebstoff-, Vulkanisations-, Klettverschluss-, Saugknopf-, Formschluss-, Reibschluss- oder Schweißverbindung oder eine magnetische oder elektrostatische Verbindung mit dem Wickelkern hergestellt. Überdies ist Mittel 7 vorzugsweise mit Mitteln 11 zum Stanzen, Schneiden, Perforieren, Prägen oder Schwächen der Materialbahn 3 versehen, mit denen spätestens am Ablaufpunkt der Materialbahn von dem Wickelkern die Materialbahn derart geschwächt oder gar durchtrennt wird, so dass ein neuer Bahnanfang vorzugsweise definiert gebildet wird.
Bei einer oberseitigen Einbringung des Mittels 7 kann das Mittel 10 beispielsweise eine beidseitige Klebeschicht, hergestellt beispielsweise aus einem Tesa-Powerstrip oder ein Hot-Melts, sein, bei einer unterseitigen Einbringung des Mittels 7 kann das Mittel 10 ein Magnet sein und eine magnetische Verbindung mit dem Wickelkern eingehen. Generell sind Hot-Melts, die bei Umgebungstemperatur neutrale Klebeeigenschaften aufweisen und erst nach Erreichen einer bestimmten Temperatur verbindungsfähig werden, nicht nur in Hinsicht auf die automatisierte Handhabung und Zuführung der Mittel zur Abgabeeinrichtung sehr interessant. So kann beispielsweise ein mit Hot-Melt kaschiertes Mittel, ähnlich der Einzelblattzufuhr eines handelsüblichen Printers, einfach und zuverlässig von einer Vorratskassette der eigentlichen Abgabeeinrichtung zugeführt und die gewünschten Klebeeigenschaften zum späteren Zeitpunkt durch Wärmezufuhr aktiviert werden. Auf diese Weise kann bei einem geeigneten, reaktiven Hot-Melt auch eine nur vorübergehende, mindestens für die Dauer einer Initialumdrehung bestehende Verbindung zwischen dem Mittel und dem Wickelkern hergestellt werden. Vergleichbare Vorteile können durch die Verwendung von gekapselten Klebstoffen erreicht werden, die erst durch Ausübung eines bestimmten Druckes aktiviert werden. Die Aufzählung aller in Frage kommenden Verbindungsarten mit detaillierter Beschreibung der sich daraus ergebenden Vorteile ist für diese Erfindung nicht entscheidend und würde mit Sicherheit den Rahmen dieser Schrift sprengen. Aus diesem Grund soll nur noch allgemein darauf hingewiesen werden, dass diese Verbindung auch als Formschlussverbindung, insbesondere eine Klettverschlussverbindung, als Schweißverbindung, insbesondere eine thermische Schweißverbindung, oder als eine magnetische Verbindung ausgestaltet werden kann, damit das Mittel zumindest vorübergehend in dem nicht überdeckten Bereich mit dem Wickelkern verbunden wird und seine Aufgaben erfüllt.
Die Figur 4 zeigt eine Ausführungsform einer bekannten, wie beispielsweise in der Figur 1 dargestellten Wickelmaschine 1 in schematisierter Seitenansicht. Dargestellt werden in der Figur 4 die erfindungsgemäßen Möglichkeiten des Mittels 7 auf die Materialbahn 3 mittels mindestens einer Abgabeeinrichtung 9 auf einem direkten oder indirekten Wege. Die Abgabeeinrichtung 12 weist beispielsweise die Form und die Funktion eines Papiermagazins eines Plotters oder eines Druckers mit Multi- oder Einzelblattabgabe auf.
In der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die lediglich angedeutete Abgabeeinrichtung 9 derart angeordnet ist, dass das Mittel 7 im wesentlichen direkt zwischen die Materialbahn 3 und die Wickelwalze 2 einbringbar ist. Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist neben der einfachen Ausgestaltung der Abgabeeinrichtung 9 und des Mittels 7 auch die Geschwindigkeit, mit der das Mittel 7 einbringbar ist, die um ein Vielfaches geringer als die Materialbahngeschwindigkeit sein kann.
Alternativ dazu kann die Abgabeeinrichtung 9 derart angeordnet werden, dass das Mittel 7 zunächst unterseitig auf die Materialbahn 3 aufbringbar ist und danach-mittels der Materialbahn 3 zwischen die Materialbahn 3 und die Wickelwalze 2 einbringbar ist. Diese Variante bietet insbesondere bei eingeschränkten Platzverhältnissen eine gute Möglichkeit zum Einbringen des Mittels 7. Die Abgabeeinrichtung 9 kann auch so angeordnet werden, dass das Mittel 7 zunächst bei temporärer Verbindung auf die Mantelfläche 4 der Wickelwalze 2 aufbringbar ist und danach mittels der Wickelwalze 2 zwischen die Materialbahn 3 und die Wickelwalze 2 einbringbar ist. Die temporäre Verbindung kann beispielsweise in Form einer Klebeverbindung ä la "Post it", oder bei einer besaugten Wickelwalze, die aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 22 052 A1 bekannt wurde, mittels Vakuum ausgeführt sein. Außerdem besteht die Möglichkeit, eine geeignete Abgabeeinrichtung in der Verlängerung der Wickelwalze 2 vorzusehen, wie es üblicherweise bei den bekannten Seilscheiben der Fall ist. Jede dieser Varianten kann in Abhängigkeit von der Führung der Materialbahn 3, ihrer Eigenschaften und den Besonderheiten der Wickelmaschine vorteilhaft sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, die Abgabeeinrichtung 9.1 in einem Bereich oberhalb der Materialbahn 3 anzubringen und das Mittel 7.1, wie bereits ausgeführt, direkt oder indirekt zwischen die Materialbahn 3 und den Wickelkern 6 einzubringen.
Die Trenneinrichtung 12 kann gemäß dem Stand der Technik oberseitig oder unterseitig der Materialbahn 3 vor dem Nip N2 angeordnet sein und mindestens ein Schneidelement, vorzugsweise ein Schneidelement mit einem Strahl hoher Energiedichte, insbesondere ein Wasserstrahl- oder Laserstrahl-Schneidelement aufweisen.
Nachdem keine eindeutig bevorzugte Anordnung der Trenneinrichtung 9 existiert, ergibt sich, wie aus der Figur 4 deutlich erkennbar, eine durchaus große Anzahl von Kombinationsmöglichkeiten in der Anordnung der Abgabeeinrichtung 8 und der Trenneinrichtung 12 mit der Wickelmaschine 1.
Grundsätzlich ist vorgesehen, dass durch das Mittel 7 die letzte Einrichtung und/oder das letzte Element - in Laufrichtung LR (Pfeil) der Materialbahn 3 gesehen - zum Trennen und/oder zum Überführen der Materialbahn 3 auf einen Wickelkern 6 gebildet wird.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art geschaffen wird, die ein optimales Überführen einer laufenden Materialbahn auf einen Wickelkern bei hoher Prozesssicherheit, Prozesseffizienz und günstigen Investitions- und Betriebskosten ermöglicht und die Nachteile des bekannten Stands der Technik gänzlich vermeidet. Darüber hinaus kann das Verfahren praktisch an allen bekannten Arten von Aufrollvorrichtungen und für ein breites Spektrum von Materialbahnen gleichermaßen angewendet werden.

Bezugszeichenliste

1: Wickelmaschine
2: Wickelwalze
3: Materialbahn
4: Mantelfläche
5: Wickelrolle
6: Wickelkern
7, 7.1: Mittel
8: Bahnanfang
9,9.1: Abgabeeinrichtung
10: Mittel
11: Mittel
12: Trenneinrichtung
12.1, 12.2: Schneidelement
13: Trennkontur
14: Verbundobjekt
B_M: Breite (Mittel)
D_M: Dicke (Mittel)
D_W: Durchmesser (Wickelrolle)
L_M: Länge (Mittel)
LR: Laufrichtung (Pfeil)
N1: Nip (Wickelwalze-Wickelrolle)
N2: Nip (Wickelwalze-Wickelkern)
Q: Ablaufpunkt

Claims

Verfahren zum Überführen einer laufenden Materialbahn (3), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf einen Wickelkern (6),
wobei mindestens ein Mittel (7) in mindestens einem Bereich auf die Materialbahn (3) aufgebracht wird,
wobei das Mittel (7) nach Erreichen eines von einer Wickelwalze (2) und dem Wickelkern (6) gebildeten Nips (N2) zumindest vorübergehend mit mindestens einem Mittel (10) direkt oder indirekt mit dem Wickelkern (6) verbunden wird und
wobei spätestens am Ablaufpunkt (Q) der Materialbahn (3) von dem Wickelkern (6) eine Trennung der Materialbahn (3) durch das Mittel (7) bewirkt und/oder ermöglicht wird, wodurch ein neuer, an das Mittel (7) und den Wickelkern (6) gebundener Bahnanfang (8) gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel (7) mindestens in dem von der Materialbahn (3) überdeckten Bereich mindestens eine Trennkontur (23) mit Mitteln (11) zum Stanzen, Schneiden, Perforieren, Prägen oder Schwächen der Materialbahn (3) aufweist, mit denen spätestens am Ablaufpunkt (Q) der Materialbahn (3) von dem Wickelkern (6) die Materialbahn (3) derart geschwächt oder gar durchtrennt wird, so dass ein neuer Bahnanfang (8) vorzugsweise definiert gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Mittel (7) verwendet wird, welches mit mindestens einem Mittel (10) versehen ist, mit welchem spätestens bei Erreichen des von der Wickelwalze (2) und dem Wickelkern (6) gebildeten Nips (N2) durch das Mittel (7) eine zumindest vorübergehende, ausreichend feste direkte oder indirekte Verbindung zwischen dem Mittel (7) und dem Wickelkern (6) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit diesem Mittel (10) eine Klebstoff-, Vulkanisations-, Klettverschluss-, Saugknopf-, Formschluss-, Reibschluss- oder Schweißverbindung oder eine magnetische oder elektrostatische Verbindung mit dem Wickelkern (6) hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Breite (B) des auf den Wickelkern (6) überführten Bahnanfangs (8) mittels mindestens einer Trenneinrichtung (12) derart vergrößert wird, dass die gesamte Materialbahn (3) auf den Wickelkern (6) überführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel (7) mittels mindestens einer Abgabeeinrichtung (9) im wesentlichen direkt zwischen die Materialbahn (3) und die Wickelwalze (2) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel (7) bei einer von der Materialbahn (3) nicht umschlungenen Wickelwalze (2) mittels mindestens einer Abgabeeinrichtung (9) im wesentlichen direkt in den Nip (N2) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel (7) mittels mindestens einer Abgabeeinrichtung (9) indirekt zwischen die Materialbahn (3) und die Wickelwalze (2) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel (7) zunächst unterseitig auf die Materialbahn (3) aufgebracht wird und danach mittels der Materialbahn (3) zwischen die Materialbahn (3) und die Wickelwalze (2) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel (7) zunächst bei vorübergehender Verbindung auf die Mantelfläche (4) der Wickelwalze (2) aufgebracht wird und danach mittels der Wickelwalze (2) zwischen die Materialbahn (3) und die Wickelwalze (2) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel (7) mittels mindestens einer Abgabeeinrichtung (9.1) im wesentlichen direkt zwischen die Materialbahn (3) und den Wickelkern (6) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel (7) bei einem von der Materialbahn (3) nicht umschlungenen Wickelkern (6) mittels mindestens einer Abgabeeinrichtung (9.1) im wesentlichen direkt in den Nip (N1) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel (7) mittels mindestens einer Abgabeeinrichtung (9.1) indirekt zwischen die Materialbahn (3) und den Wickelkern (6) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel (7) zunächst oberseitig auf die Materialbahn (3) aufgebracht wird und danach mittels der Materialbahn (3) zwischen die Materialbahn (3) und den Wickelkern (6) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mittel (7) zunächst bei vorübergehender Verbindung auf die Mantelfläche des Wickelkerns (6) aufgebracht wird und danach mittels des Wickelkerns (6) zwischen die Materialbahn (3) und den Wickelkern (6) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die vorübergehende Verbindung mittels mindestens einer Klebefläche, mittels elektrostatischer Kräfte, mittels magnetischer Kräfte, mittels Vakuumbeaufschlagung der Wickelwalze (2), mittels Klettverschluss oder mittels mindestens einer Saugknopfkoppelung hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch das Mittel (7) die letzte Einrichtung und/oder das letzte Element - in Laufrichtung (LR) der Materialbahn (3) gesehen - zum Trennen und/oder zum Überführen der Materialbahn (3) auf einen Wickelkern (6) gebildet wird.