Derartige, als Tragwalzen-Wickelmaschinen bezeichnete Wickelmaschinen werden bekannterweise eingesetzt, um eine durch Längsschnitte unterteilte Papier-oder Kartonbahn zu Wickelrollen aufzuwickeln. Beim Aufwickeln liegen die Wickelrollen axial fluchtend aufgereiht nebeneinander auf den beiden Tragwalzen, die so das gesamte Gewicht der Wickelrollen abstützen. Die Bahn wird nach dem Längsschneiden entweder von unten durch den Spalt zwischen den beiden Tragwalzen dem Wickelbett zugeführt, oder von oben über eine der beiden Tragwalzen.

Bei Tragwalzen-Wickelmaschinen wird die Wickelhärte einer Wickelrolle entscheidend von der Linienlast (= Auflagegewicht pro Breite einer Wickelrolle) an den beiden Auflagelinien der Wickelrollen auf den Tragwalzen beeinflußt. Die Wickelhärte soll für einen Satz von Wickelrollen über den Durchmesser jeder einzelnen Wickelrolle möglichst gleichmäßig sein und einen vorher bestimmten Wert nicht überschreiten. Da die Linienlast mit steigendem Wickelrollendurchmesser ansteigt, lassen sich mit Tragwalzen- Wickelmaschinen ohne Mittel zur Entlastung des Wickelrollengewichtes Wickelrollen mit der geforderten Wickelqualität nur bis zu einem bestimmten Durchmesser herstellen.

Stand der Technik Um Wickelrollen mit größerem Durchmesser und hoher Wickelqualität herstellen zu können, ist es aus der EP 0 496 863 B1 bekannt, bei Tragwalzen-Wickelmaschinen den durch die Tragwalzen und die Wickelrolle begrenzten Raum abzudichten und darin einen

Überdruck zu erzeugen. Der Überdruck wirkt dem Wickelrollengewicht entgegen und vermindert so die Linienlast an den beiden Auflagelinien der Wickelrollen auf den Tragwalzen.

Aus der EP 0 442 038-BX ist eine gattungsgemäße Tragwalzen-Wickelmaschine bekannt, bei der die Bahn dem Wickelbett durch den Spalt zwischen den Tragwalzen von unten zugeführt wird. Zur Durchführung eines automatisierten Rollenwechsels enthält die Wickelmaschine eine um eine Tragwalze schwenkbare Ausstoßrolle. Die Ausstoßrolle ist frei drehbar an seitlichen, um die Achse der Tragwalze schwenkbaren Schwenkarmen gelagert.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tragwalzen-Wickelmaschine der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit der sich Wickelrollen mit großem Durchmesser und hoher Wickelqualität bei hoher Betriebssicherheit herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß außen neben jeder Tragwalze jeweils eine in Richtung zum Walzenbett hochschwenkbare Zusatzwalze angeordnet ist, wobei jede Zusatzwalze sich parallel zu den Tragwalzen über deren Länge erstreckt und jeweils am freien Ende von zwei Schwenkhebeln gelagert ist, die um eine Achse parallel zur Tragwalzenachse, vorzugsweise um die benachbarte Tragwalzenachse selbst, schwenk- bar sind und die mit einem Teil radial über die jeweilige Tragwalze hinausragen, dessen Länge geringer ist als der maximale Radius einer fertig gewickelten Wickelrolle.

Die Anordnung einer Zusatzwalze an Schwenkhebeln neben jeder Tragwalze hat mehrere Vorteile : Die beiden Zusatzwalzen können als zusätzliche Tragwalzen angeschwenkt werden, wenn die Wickelrolle einen bestimmten Durchmesser erreicht hat. Sie übernehmen dann einen Teil des Rollengewichts mit der Folge, daß das Auflagegewicht der Wik- kelrollen von vier Walzen getragen wird. Dies verringert die Linienlast auf den beiden Tragwalzen und somit die Wickelhärte in der Wickelrolle. Die beiden Tragwalzen können auch konstruktiv einfacher mit geringerem Durchmesser gestaltet werden.

'Zur weiteren Verringerung der Linienlast kann im Bereich zwischen der Tragwalze und der zugehörigen Zusatzwalze zwischen den beiden Schwenkhebeln ein Luftka- sten aufgehängt werden, der zur Wickelrolle hin Öffnungen aufweist und an eine Druckluftzufuhr angeschlossen ist. Es läßt sich so an jeder Seite unterhalb der Wik- kelrolle ein Überdruck zur Verminderung des Auflagegewichts erzeugen. Die jeweilige Tragwalze und jeweilige Zusatzwalze dienen dann zugleich als Dichtwalzen, die den Luftkasten gegen die Wickelrolle abdichten.

In an die Wickelrolle geschwenkter Position verhindern die beiden Zusatzwalzen ein unerwünschtes Hinausspringen der Wickelrollen aus dem Wickelbett beim Aufwik- keln. Beim Aufwickeln mit sehr hohen Geschwindigkeiten kann es beispielsweise durch Profilschwankungen in der Bahn zu sich steigernden Vibrationen der Wickel- rollen kommen, die im Extremfall zu einem sogenannten Rollenauswurf führen kön- nen. Die Zusatzwalzen halten die Wickelrollen im Wickelbett. Zusätzlich können sie mit Dämpfungselementen verbunden werden, die den Vibrationen entgegenwirken und so das Aufschaukeln der Wickelrollen verhindern.

'Die beiden Zusatzwalzen mit ihren Schwenkhebeln lassen sich auch vorteilhaft als Bestandteile einer Wickelrollenwechselvorrichtung nutzen. Die Zusatzwalze an einer Seite dient dabei als Ausstoßrolle, mit der ein Satz fertiggewickelter Wickelrollen über die andere Tragwalze aus dem Wickelbett geschoben wird. In diesem Bereich befin- det sich die zweite Zusatzwalze mit ihren Schwenkhebeln, die daher zugleich als Absenkbühne genutzt werden können, um die Wickelrollen auf den Flurbereich abzusenken. Dort werden diese von einer Flurfördervorrichtung abtransportiert.

Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, um die vorstehend beschriebenen Vorteile zu nutzen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.

Figur 1 zeigt schematisch die Seitenansicht einer Wickelmaschine nach der Erfindung.

Figur 2 zeigt vergrößert den Bereich zwischen einer Tragwalze und der Zusatzwalze mit einem Luftkasten.

Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Luftkasten.

Die Figuren 4 und 5 zeigen die Abdichtung des Überdruckraums an den Stirnseiten der Wickeirol- len.

Figur 6 zeigt die Funktion der Zusatzwalzen als Schutzeinrichtung.

Figur 7 zeigt die Funktion als Ausstoß-und Absenkeinrichtung bei einem Rollenwech- sel und die Figuren 8 bis 10 zeigen die verschiedenen Positionen und Funktionen der Zusatzwalzen beim Aufwickeln.

Wege zur Ausführung der Erfindung Die in den Figuren dargestellte Tragwalzen-Wickelmaschine dient zum Aufwickeln einer durch Längsschnitte unterteilten Papier-oder Kartonbahn zu Wickelrollen. Die bis zu 10 m breite Papier-oder Kartonbahn wird von einer nicht dargestellten Abrollvorrichtung von einer Vorratsrolle abgezogen, durch Längsschnitte unterteilt und dann auf Hülsen 1 gewickelt.

Die Tragwalzen-Wickelmaschine enthält zwei mit geringem Abstand parallel zueinander angeordnete Tragwalzen 2,3, die jeweils mit einem Drehantrieb 4,5 verbunden sind. In axialer Richtung erstrecken sich die beiden Tragwalzen 2,3 über die gesamte Arbeit- breite der Wickelmaschine, i. e. die maximale Breite der aufzuwickelnden Bahn. Sie bestehen aus einem zylinderförmigen Walzenkörper aus Stahl mit Wellenzapfen an den Stirnseiten, mit denen sie im Gestell 6 der Wickelmaschine gelagert sind und an denen die Drehantriebe 4,5 angreifen. Ihr Durchmesser beträgt 350 mm bis 1500 mm, vorzugsweise 500 mm bis 950 mm, bei einer axialen Länge von bis zu 10 m. Bevorzugt ist bei einer oder beiden Tragwalzen 2,3 auf die äußere Mantelfläche eine begrenzt verformbare Laufschicht aufgebracht, um die Wickelqualität zu verbessern. Als Material

für die Laufschicht wird vorteilhaft ein verschleißarmes Elastomer mit einer nach Shore A gemessenen Härte zwischen 65 und 80 verwendet, wie in der EP 0679595-A1 beschrie- ben. Die Dicke der Laufschicht beträgt dann 5 mm bis 12 mm. Eine vorteilhafte Alternative besteht darin, die verformbare Laufschicht aus einem zelligen Kunststoffmate- rial mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten Poren herzustellen, wie in der EPO 879 199-B1 beschrieben ist. Die Porengröße beträgt dann weniger als 5 mm, bevorzugt zwischen 0,05 mm und 1 mm, und das Kompressionsmodul K des Materials beträgt weniger als 10 MPa. Dieses Material ist volumenkompressibel, so daß sich beim Eindrücken einer Wickelrolle in die verformbare Schicht keine seitlichen Wülste bilden.

Die beiden Tragwafzen 2,3 bilden eín Wickelbett, in dem die Wickelrollen 6 beim Aufwickeln aufliegen. Dem Wickelbett wird die durch Längsschnitte unterteilte Bahn 7 von unten durch den Spalt zwischen den beiden Tragwalzen 2,3 zugeführt. Oberhalb des Wickelbetts ist im Gestell der Wickelmaschine eine sich über die gesamte Arbeitsbreite erstreckende Druckwalze 12 heb-und senkbar gelagert. Mittels der von oben gegen die Wickelrollen 6 drückbaren Druckwalze 12 läßt sich das Auflagegewicht der Wickelrollen 6 auf den Tragwalzen 2,3 zu Beginn der Aufwicklung erhöhen, wenn das Eigengewicht der Wickelrollen 6 für die gewünschte Wickelhärte noch nicht ausreicht.

Außen neben jeder Tragwalze 2,3 ist jeweils eine in Richtung zum Walzenbett hoch- schwenkbare Zusatzwalze 8,9 angeordnet. Jede Zusatzwalze 8,9 erstreckt sich parallel den Tragwalzen 2,3 über deren Länge und ist jeweils am freien Ende von zwei Schwenkhebeln 10,11 frei drehbar gelagert. In Figur 1 ist jeweils nur der Schwenkhebel 10,11 an einer Seite der Wickelmaschine sichtbar. Der zweite Schwenkhebel einer Zusatzwalze 8,9 befindet sich an der anderen Maschinenlängsseite. Die beiden Schwenkhebel 10,11 sind um eine Achse parallel zur Achse der Tragwalze 2,3 schwenkbar, vorzugsweise um die jeweilige Tragwalzenachse selbst, wie in Figur 1 dargestellt ist. Die beiden Zusatzwalzen 8,9 sind so von außen aufeinander zu und in Richtung zum Walzenbett bewegbar. Jeder der Schwenkhebel 10,11 ragt mit einem Teil über die jeweilige Tragwalze 2,3 hinaus, dessen Länge geringer ist als der maximale Radius einer fertiggewickelten Wickelrolle 6. Wie in Figur 1 dargestellt wird so erreicht, daß sich die beiden Zusatzwalzen 8,9 ab einem gewissen Wickelrollendurchmesser in einer Höhe unterhalb der Wickelhülse 1 an die Wickelrolle 6 anlegen. Zum Hoch-und Niederschwenken der Schwenkhebel 10,11 sind diese mit Kolben-Zylinder-Einheiten verbunden, die in den Figuren nicht dargestellt sind.

Die beiden Zusatzwalzen 8,9 sind wie die Tragwalzen 2,3 aus einem Walzenkörper aus Stahl aufgebaut, der an jeder Stirnseite einen Wellenzapfen aufweist, der jeweils in einem Schwenkhebel 10,11 gelagert ist. Ihr Durchmesser ist bevorzugt etwas geringer als der Durchmesser der Tragwalzen 2,3. Er beträgt 200 mm bis 600 mm. Wenn die Zusatzwal- zen-wie im vorliegenden Fall-zugleich als Dichtwalzen eingesetzt werden, weisen sie eine Laufschicht aus dem vorstehend bei den Tragwalzen 2,3 beschriebenen zelligen und somit volumenkompressiblen Kunststoffmaterial auf. Die Dicke der Laufschicht beträgt 2 % bis 15 % des Walzendurchmessers.

Beim Aufwickeln von problematischen Papier-oder Kartonsorten zu unrunden Wickelrol- len 6 werden die Zusatzwalzen 8,9 mit Dämpfungselementen versehen, von denen die Schwingungen der Wickelrollen 6 gedämpft werden. Als Dämpfungselemente werden Reibdämpfer oder auch aktive Dämpfungselemente entweder in die Lagerung der Zusatzwalzen 8,9 an den Schwenkhebeln 10,11 integriert oder an die Schwenkhebel 10, 11 angeschlossen.

Vorteilhaft läßt sich zwischen den beiden Schwenkhebeln 10,11 jeder Zusatzwalze 8,9 jeweils ein Luftkasten 13,14 aufhängen, der zur Wickelrolle 6 hin Öffnungen aufweist und an eine Druckluftzufuhr angeschlossen ist. Es läßt sich so an jeder Seite unterhalb der Wickelrolle 6 ein Überdruck zur Verminderung des Auflagegewichtes erzeugen. Zur Versorgung mit Druckluft ist jeder Luftkasten 13,14 über eine Versorgungsleitung 15 an ein Druckluftgebläse 16 angeschlossen. Der Druck in jedem Luftkasten 13,14 läßt sich mit Regelklappen 17 einstellen, die in der jeweiligen Zufuhrleitung 15 angeordnet sind.

In den Figuren 2 und 3 ist der Aufbau einer Luftkammer 13 detaillierter dargestellt : Die Luftkammern 13,14 sind jeweils zwischen den Schwenkhebeln 11,12 im Bereich zwischen einer Tragwalze 2,3 und der Zusatzwalze 8,9 so aufgehängt, daß nur ein geringer Spalt zwischen dem Luftkasten 13,14 und der jeweiligen Tragwalze 2,3 sowie zur jeweiligen Zusatzwalze 8,9 verbleibt. Die Zusatzwalzen 8,9 dienen als Abdichtwal- zen, die in Umfangsrichtung der Wickelrolle 6 den Druckraum unterhalb der Wickelrolle 6 abdichten. Die den Wickelrollen 6 zugewandte Begrenzungswand 18 eines Luftkastens 13,14 weist eine Vielzahl von Öffnungen 19 auf, durch die die Druckluft in Richtung zur Wickelrolle 6 austreten kann. An der Rückwand 20 des Luftkastens 13,14 ist die Zufuhrleitung 15 angeschlossen.

Damit die wirksame Breite einer Luftkammer 13,14 auf die Breite der aufzuwickelnden Bahn 7 angepaßt werden kann, sind die beiden Luftkästen 13,14 im Bereich der möglichen Positionen der Längsränder der Bahn 7 in einzelne, getrennt abschaltbare Kammern 20 unterteilt, die sich quer zur Laufrichtung der Bahn 7 erstrecken. Jede Kammer 20 wird zum einen durch eine sich über die Arbeitsbreite erstreckende Rückwand 21 von einer gemeinsamen Luftzufuhrkammer 22 abgetrennt, zum anderen ist sie durch eine nicht dargestellte Querwand von der benachbarten Kammer 20 getrennt.

Die Rückwand 21 weist für jede Kammer 20 eine Öffnung 23 auf, die jeweils mittels eines Schiebers 24 verschlossen und geöffnet werden kann. Jeder Schieber 24 wird von einer Kolben-Zylinder-Einheit 25 betätigt, die in der gemeinsamen Zufuhrkammer 22 angeord- net sind. Bevorzugt ist jeder Luftkasten 13,14 an seinen beiden seitlichen Endbereichen in einzelne Kammern 20 unterteilt, die jeweils eine in axialer Richtung der Walzen 3,9 gemessene Breite von ca. 150 mm aufweisen. Die Anzahl der Kammern 20 wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der maximalen und minimalen Breite einer aufzuwickelnden Bahn 7 so bestimmt, daß jeweils die seitlichen Bereiche der Luftkästen 13,14 außerhalb der Bahn 7 verschlossen werden können, damit dort keine inakzepta- blen Druckluftverluste auftreten.

In den Figuren 4 und 5 sind Möglichkeiten dargestellt, den Druckraum an den Stirnseiten der Wickelrollen 6 abzudichten. Dazu ist an jedem Schwenkhebel 10,11 ein Abdichtschild 26 von außen in Richtung zur Maschinenmitte hin verschiebbar gelagert. Jeder Luftkasten 13,14 hat somit an jeder Maschinenlängsseite einen Abdichtschild 26, der die seitliche Öffnung zwischen dem Luftkasten 13,14, den Tragwalzen 2,3, den Zusatzwalzen 8,9 und der äußeren Stirnseite der Wickelrolle 6 abdichtet. Die Abdichtschilder 26 sind an ihrer Unterseite der Form der Begrenzungswand 18 des Luftkastens 13,14, sowie an ihren unteren seitlichen Enden der Form der Walzen 3,9 angepaßt. Sie weisen einen bis in den Bereich einer Wickelrolle 6 reichenden Teil auf, der gegen die Stirnseite der Wickelrolle 6 abdichtet. Bevorzugt werden die Abdichtschilder 26 gemeinsam mit den Randmessern der vorgeschalteten Längsschneideeinrichtung positioniert. Die Randmes- ser beschneiden die beiden Längsränder der Bahn 7. Diese beiden Längsschnitte liegen exakt in der Querposition, in der die Abdichtschilder 26 positioniert werden müssen.

In Figur 4 ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung eines Abdichtschildes 26 dargestellt. Das Abdichtschild 26 ist kreisförmig und wird mittels eines Spindeltriebs 27 quer zur Bahn 7 in seine Arbeitsposition geschoben.

In Figur 6 ist die Funktion der Schwenkhebel 10,11 mit den beiden Zusatzwalzen 8,9 als Schutzeinrichtung gegen einen unerwünschten Rollenauswurf dargestellt. Die Länge der Schwenkhebel 10,9 ist so groß gewählt, daß der Winkel a zwischen den Verbindungslini- en der beiden Zusatzwalzen 8,9 und der Wickelhülse 1 auch bei maximalem Wickel- rollendurchmesser ausreichend groß ist. Der Winkel a beträgt bevorzugt mehr als 90°.

Die Wickelrollen 6 werden in dem Bereich des Umfangswinkels a von Stützelementen in ihrer Position gehalten. Bei entsprechender Gestaltung der Schwenkhebel 10,11 mit einem ausreichend großen Winkel a kann auf weitere Schutzvorrichtungen gegen Rollenauswürfe verzichtet werden. Zusätzlich können die Zusatzwaizen 8,9 mit Dämpfungselementen verbunden werden, die Vibrationen der Wickelrollen 6 entgegen- wirken und so ein Aufschaukeln der Wickelrollen verhindern.

In Figur 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Schwenkarme 10,11 mit den Zusatzwalzen 8,9 vorteilhaft als Teile einer Wickelrollenwechselvorrichtung genutzt werden : Die Zusatzrolle 8 an der Bahneinlaufseite-in Figur 7 links-dient dabei zugleich als Ausstoßrolle, mit der fertig gewickelte Wickelrollen 6 über die zweite Tragwalze 3 aus dem Wickelbett gestoßen werden. Die Wickelrollen 6 rollen über die zweite Tragwalze 3 auf die zweite Zusatzwalze 9, die soweit abgesenkt ist, daß die Wickelrollen 6 in einem von der zweiten Tragwalze 3 und der Zusatzwalze 9 gebildeten Bett aufgenommen werden. Anschließend wird die zweite Zusatzwalze 9 weiter abgesenkt, bis sich die Wickelrollen 6 auf dem Flurniveau befinden. Dort werden sie auf bekannte Weise von Flurförderern abtransportiert. Die zweite, bahnauslaufseitige Zusatzwalze 9 mit ihren Schwenkhebeln 11 übernimmt so ebenfalls eine Aufgabe, für die bei bekannten Tragwalzen-Wickelmaschinen eine gesonderte Absenkvorrichtung erforderlich ist.

Nachfolgend wird die Funktionsweise einer Wickelmaschine mit Entlastung des Wickelrollengewichtes durch Druckluft anhand der Figuren 8 bis 10 näher erläutert : Zu Beginn der Aufwicklung (Figur 8) wird die Tragwalzen-Wickelmaschine auf bekannte Weise ohne Entlastung des Wickelrollengewichts betrieben. Die Schwenkarme 10,11 mit den Zusatzwalzen 8, 9 sind abgeschwenkt und außer Funktion. Die Druckwalze 12 liegt oben auf den Wickelrollen 6 auf und erhöht das Auflagegewicht der Wickelrollen 6 auf den Tragwalzen 2,3, solange das Eigengewicht der Wickelrollen 6 noch nicht ausreicht.

Mit steigendem Wickelrollengewicht wird die Auflagekraft der Druckwalze 12 entspre- chend bis auf den Wert 0 reduziert.

Im weiteren Verlauf des Wickelprozesses wird das Wickelrollengewicht schließlich so groß, daß zur Vermeidung einer unerwünscht hohen Wickelhärte das Auflagegewicht auf den Tragwalzen 2,3 vermindert werden muß. Dazu werden die Schwenkarme 10,11 mit den Zusatzwalzen 8,9 hochgeschwenkt, bis die Zusatzwalzen 8,9 an den Wickelrollen 6 anliegen (Figur 9). Die seitlichen Abdichtschilder 26 werden gegen die Stirnseiten der äußeren Wickelrollen 6 bewegt, so daß jeweils der Raum zwischen einer Tragwalze 2,3, der zugehörigen Zusatzwalze 8,9 und der Wickelrolle 6 druckdicht abgeschlossen ist.

Anschließend wird über die Luftkästen 13,14 in diesem Raum ein Überdruck erzeugt, der das Auflagegewicht der Wickelrollen 6 um das gewünschte Maß verringert. Die seitlich außerhalb der Wickelrollen 7 befindlichen Kammern 20 jedes Luftkastens 13,14 sind verschlossen, so daß dort keine Druckluft entweicht.

Mit weiter wachsendem Wickelrollendurchmesser werden die Schwenkhebel 10,11 entsprechend abgesenkt, bis die Wickelrollen 6 fertig gewickelt sind und ihren größten Durchmesser aufweisen (Figur 10). Dabei weist die Tragwalzen-Wickelmaschine nach der Erfindung den großen Vorteil auf, daß sich beim Absenken der Schwenkarme 10,11 die wirksame Entlastungsfläche 28 permanent vergrößert. Bei konstantem Überdruck vergrößert sich so die Entlastungskraft als Produkt aus der Entlastungsfläche und dem Überdruck. Die sich automatisch ergebene Vergrößerung der Entlastungsfläche führt bei gleichbleibendem Überdruck selbsttätig zu einer vergrößerten Entlastungskraft, die zur Kompensation des steigenden Wickelrollengewichtes erforderlich ist. Es ist somit nur eine verminderte Erhöhung des Luftdruckes erforderlich, um die Linienlast an den Auflagelini- en der Wickelrollen 6 auf den Tragwalzen 2,3 konstant zu halten.