DE60002582T2

DE60002582T2 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlich betriebenen abwickeln einer papierrolle

Info

Publication number: DE60002582T2
Application number: DE60002582T
Authority: DE
Inventors: Teppo Kojo; Petteri Lannes; Janne Veraejaenkorva
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: EP1204582A1; FI105803B; AU3562300A; US6685133B1; WO2000061482A1; CA2368935A1; DE60002582D1; FI990701A0; ATE239660T1; EP1204582B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren in kontinuierlich betriebener Abwicklung eines Papierwickels, in welchem ein um einen Wickelkern oder ähnliches gewickelter Papierwickel durch Rotation desselben abgewickelt wird, um die Papierbahn zu einem weiteren Verarbeitungsschritt zu führen (US-A-4 913 366).
Insbesondere ist das Ziel der Anwendung des Verfahrens ein Verfahren, welches in Verbindung mit der Abwicklung von sogenannten Maschinenwickeln genutzt wird, welche voll sind und auf dem Wickelkern von einer Bahn mit voller Breite gewickelt sind. Die Erfindung ist natürlich nicht allein auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt, sondern sie kann generell zur Abwicklung genutzt werden, als auch zur Sammlung von Information während des Aufwickelprozesses, um die Steuerung des Abwickelns zu verbessern.
Es ist ökonomisch sinnvoll die gesamte Papierbahn die aufgewickelt wurde abzuwickeln zu versuchen und sie zu einem weiteren Verarbeitungsschritt zu führen, wie z. B. Superkalandrierung, Beschichtungsmaschine oder Druckmaschine etc. Andererseits verlangt eine erfolgreiche weitere Verarbeitung der Papierbahn, dass der aufgewickelte Papierwickel von guter Qualität ist, mit anderen Worten, dass die Papierbahn, welche von dem Papierwickel weitergeleitet wird, welcher abgewickelt wird, von solch guter Qualität ist, dass weitere Verarbeitung erfolgreich sein kann und Störungen oder Brüche nicht auftreten.
Andererseits, insbesondere wenn konventionelle Aufwickeltechniken in der Aufwicklung von insbesondere dünnen Papiersorten (Gewicht max. 60 g pro qm) genutzt werden, ist es möglich, dass aufgrund der Bedingungen des Wickelprozesses, z. B. der geringen Spannung der Papierbahn, lokale Änderungen von der Kreisform des Querschnitts des Papierwickels auftreten, üblicherweise Vorsprünge in der Richtung des Radius, welche von lokaler Faltung der Papierbahn oder vom Reißen der Papierbahn resultieren. Solche mechanischen Defekte, welche in der Papierbahn auftauchen, welche aufgewickelt wird, verursachen im schlimmsten Fall den Bruch der Papierbahn oder wenigstens Probleme in dem nächsten Verarbeitungsschritt, wenn sie nicht berücksichtigt werden. Das Auftreten der oben erwähnten Defekte, welche in dem Abwickeln der Papierbahn wirken, kann durch verschiedene Faktoren verursacht werden, oder durch Kooperation derselben. Solche Faktoren beinhalten z. B. die Papiersorte, Flächengewicht des Papiers, Reibungsfaktor der Papierbahn, Durchmesser des Papierwickels, Festigkeit des Papierwickels, Zustand des Wickelkerns, als auch die Abmessungen des Wickelkerns. Da die Anzahl von wirksamen Faktoren so groß ist, können gelegentliche Variationen in den Qualitätseigenschaften des Papierwickels vorhanden sein, insbesondere in dem Endbereich des Papierwickels. Diese Möglichkeit hat insbesondere Probleme verursacht, wenn es das Ziel ist, kontinuierliche Abwicklung zu erreichen, d. h. gute Lauffähigkeit, mit anderen Worten Bahnrisse zu verhindern. Aufgrund von gelegentlichen Defekten in der Qualität des Papierwickels verbleibt ein Teil des Endbereichs des Papierwickels abgewickelt, um Probleme zu vermeiden, welche durch gelegentlich auftauchende Defekte in dem Papierwickel auftreten. Üblicherweise werden somit 2 bis 5% der abgewickelten Papierwickel nicht in dem weiteren Verarbeitungsschritt genutzt.
US-A-3 650 036 legt dar, dass die Oberflächenbedingung von Papierwickeln, welche durch eine Papiermaschine produziert werden von höchster Wichtigkeit ist. Wenn ein gegebener Wickel Bereiche mit hoher Dichte oder Hügel aufweist, tauchen z. B. schlaffe oder ausgebeulte Stellen auf, wenn der Wickel abgewickelt wird. Auf ähnliche Weise ist der Wickel an Stellen, wo Vertiefungen oder Löcher in der Oberfläche des Wickels existieren, häufig weich und faltig. Die verschiedenen, durch Variationen der Kontur des Wickels angezeigten Defekte führen zu Rissen oder Falten der Papierbahn wenn sie abgewickelt wird, was zu Produktionsproblemen für den Kunden führt. Daher offenbart dieses US Patent eine Vorrichtung zum Entdecken von Oberflächenabweichungen in Papierwickeln.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene Auswahl von Problemen derart zu lösen, dass während des Abwickelprozesses der gesamte fehlerfreie Teil des Papierwickels zu weiterer Verarbeitung geführt werden kann, wobei zur selben Zeit sichergestellt wird, dass dieser Papierwickel keine Defekte enthält, welche von dem Aufwickelprozess herrühren, und die Qualität der Papierbahn, welche abgewickelt wird, beeinträchtigen. Wenn solche Fehler auftreten können sie an solch einem frühen Zeitpunkt entdeckt und analysiert werden, dass z. B. die kontinuierliche Abwicklung durch Verlangsamung der folgenden Verarbeitungs- und Abwickelschritte beibehalten werden kann (der Defekt wird vorsichtig weitergegeben), indem der defekte Punkt an dem folgenden Verarbeitungsschritt vorbeigeführt wird, oder indem der abzuwickelnde Papierwickel gewechselt wird.
Um diese Ziele zu erreichen ist das Verfahren gemäß der Erfindung hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass die Form der äußeren Oberfläche des Papierwickels gemessen wird, vorteilhaft in der Querschnittsebene des Papierwickels. Die Querschnittsebene des Papierwickels betrifft die Ebene, welche vorzugsweise lotrecht zu der Längsrichtung der zentralen Achse des Papierwickels ist. Durch Messung der Form der äußeren Oberfläche des Papierwickels ist es möglich Information über die lokalen Änderungen in dem Radius/Durchmesser des Papierwickels, welcher abgewickelt wird, zu erhalten, welche Änderungen dann mit einem momentan gültigen Referenzlevel verglichen werden, wie z. B. der durchschnittliche Wert des Radius/Durchmessers.
Überraschenderweise wurde in dieser Erfindung beobachtet, dass ein während des Aufwickelns des Papierwickels erzeugter Defekt, insbesondere ein Defekt der in den Randbereichen des Papierwickels auftritt, der die Qualität der Papierbahn beeinflußt, von dem Papierwickel, welcher abgewickelt wird, entdeckt werden kann, bevor der Punkt der in Frage stehenden Bahn abgewickelt wird. Solch ein Defekt zeigt sich in der Form des Querschnitts des Papierwickels einige Runden bevor dieser die Abwickelphase erreicht als ein Punkt von Diskontinuität, welcher lokal ist, periodisch oder in einem gegebenen Winkelbereich auftritt und entdeckt werden kann. Die mit dem Auftreten des Defektpunkts verbundene Beobachtung kann sofort mittels eines Computers analysiert werden, und auf der Basis dieser Analyse ist es möglich die notwendigen Anweisungen zu dem Abwickel- und weiteren Verarbeitungsschritten zu geben, z. B. entsprechend einer vorbestimmten Handlungsstrategie.
Die anderen abhängigen Ansprüche zeigen einige vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung im kontinuierlichen Abwickeln eines Papierwickels, in welcher ein auf einen Wickelkern oder ähnlichem aufgewickelter voller Papierwickel eingerichtet ist, um durch Rotieren desselben abgewickelt zu werden, um die Papierbahn zu einem weiteren Verarbeitungsschritt zu führen. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Teile zum Messen der Form des Querschnitts des Papierwickels umfaßt.
Die anderen abhängigen Ansprüche zeigen einige vorteilhafte Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Die folgende Beschreibung zeigt detaillierter das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung, welche das Verfahren gemäß der Erfindung anwendet,
Fig. 2 schematisch eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung, welche das Verfahren gemäß der Erfindung anwendet, und
Fig. 3 schematisch ein Meßergebnis, welches mittels der Vorrichtung gemäß der Erfindung erzielt wurde.
Gemäß Fig. 1 und 2 wird eine Papierbahn 1 von einem Papierwickel 3, welcher auf einem Wickelkern 2 aufgewickelt ist, abgewickelt. Die Papierbahn 1 wird von dem Wickelkern zur weiteren Verarbeitung geführt.
Gemäß der Grundidee der Erfindung und unter Bezugnahme auf Fig. 1, sind Teile 4a, 4b in Verbindung mit dem Papierwickel 3, welcher abgewickelt wird, plaziert, wobei die Teile zum Messen der Form des Querschnitts des Papierwickels 3, welcher abgewickelt wird, genutzt werden. Die Messung findet vorzugsweise in der Querschnittsebene statt, welche lotrecht zu der zentralen Achse der Rotationsbewegung des Wickelkerns ist. In der Ausführungsform von Fig. 1 sind die Teile 4a und 4b Abstandsmesser, welche auf dem berührungslosen Meßprinzip arbeiten, wie z. B. Lasermeßgeräte oder Mikrowellenradar. Es soll angemerkt werden, dass diese Ausführungsform zwei Teile 4a, 4b als Beispiele zeigt. Es kann auch eine größere Anzahl von ihnen vorliegen, oder nur eins, welches einen ausreichend breiten Bereich auf der Oberfläche des Papierwickels abdeckt.
In der Ausführungsform von Fig. 1, sind die Teile 4a, 4b, welche die Form des Querschnitts des Papierwickels 3, welcher abgewickelt wird, messen, in zwei Gruppen aufgeteilt und positioniert, um die Form des Querschnitts gleichzeitig von zwei Punkten in dem Papierwickel 3, welcher abgewickelt wird, zu messen. Die in dem Aufwickeln des Papierwickels 3 erzeugten Fehler treten typischerweise in den Randbereichen des Papierwickels auf, und somit ist es vorteilhaft die Abstandsmessung in wenigstens diesen Randbereichen zu plazieren, z. B. innerhalb eines Abstands von 10 cm von beiden Enden des Papierwickels 3. Entsprechend der Breite des Papierwickels 3 ist es möglich die Messung bis zu 1500 mm von diesem Ende zu erstrecken.
Eine weitere Alternative ist eine schnelle, abtastende Messung einzurichten, welche sich z. B. innerhalb eines Bereichs von 1 m von beiden Enden des Papierwickels 3, welcher abgewickelt wird, erstreckt.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann, zusätzlich zu der in Fig. 1 gezeigten berührungslosen Ausführungsform, auch mittels berührenden Meßverfahren gemäß der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtungsausführungsform angewandt werden. Das Teil zur Durchführung der Berührungsmessung kann z. B. eine Walze 8 sein, welche gegen die Oberfläche des Papierwickels 3 rotiert, welche Walze leicht gegen die äußere Oberfläche des Papierwickels 3 beladen ist. Somit erscheint die periodische, wachsende, lokale und zeitweise Abweichung (siehe Fig. 3) in dem Durchmesser des Papierwickels als eine periodische, beschleunigende Bewegung der Walze 8, d. h. als eine bestimmte Oszillierung. Dies kann z. B. durch Versehen der Stütze 9 der Walze 8 mit einem Beschleunigungssensor 4' entdeckt werden, oder durch einen anderen geeigneten Sensor, von welchem ein Signal zu einem Computer 6 über eine Leitung 5 übertragen werden kann. Die Walze 8 oder ähnliches kann eine volle Breite haben oder nur wenigstens ein Walzenpaar sein, welches in den Randbereichen plaziert ist. Natürlich entdeckt die Walze mit voller Breite nur einen Defekt innerhalb eines bestimmten Bereichs, und wenn das in Frage stehende Signal z. B. ein Signal ist, das einen Bahnwechsel in einer Beschichtungsmaschine auslöst, ist der Ort des Defekts in der Walze (in der Querrichtung) nicht wirklich wichtig, sondern die Tatsache, dass der Bahnwechsel durchgeführt wird, bevor der defekte Punkt in die Beschichtungsstation eintritt und somit einen Bahnriß verursacht. Das Ziel ist, den Bahnwechsel mit einer normalen Laufgeschwindigkeit durchzuführen, d. h. mittels eines sogenannten fliegenden Wechsels.
Unter Bezugnahme auf beide Fig. 1 und 2, wird die Messinformation von den Abstandmeßgeräten 4a, 4b (Fig. 1) und/oder von dem Sensor 4' (Fig. 2; es ist klar, dass die Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 auch als eine Kombination genutzt werden können) entlang der Leitung 5 zu dem Computer 6 übertragen, in welchem die Meßinformation analysiert wird. Die notwendigen Signale werden von dem Computer zu einem Prozeßsteuersystem entlang einer Leitung 7 übertragen.
Die Verarbeitung der Meßinformation als auch die Entdeckung von Defekten findet entweder durch direkte Beobachtung bzw. Überwachung des Meßsignals statt, oder durch Erzeugung eines Frequenzspektrums von dem Signal.
Die direkte Beobachtung bzw. Überwachung des Meßsignals basiert auf der Erkennung der Signalform (zeitweise Form des Impulses, d. h. Dauer und Amplitude), d. h. die Signalformen/-form, welche den Defekten/dem Defekt in dem Papierwickel entsprechen/entspricht werden/wird in dem Computer 6 gespeichert, worin der Vergleich des von den Abstandmessgeräten 4a, 4b einkommenden Meßsignals zwischen diesem Meßsignal und einem in dem Speicher des Computers gespeicherten Signal, welches dem Defekt in dem Papierwickel entspricht, vorgenommen wird, wobei der Vorteil in der schnellen und genauen Reaktion gemäß dem Defekttyp liegt.
Die Beobachtung des Frequenzspektrums (im folgenden kurz Spektrum genannt) benötigt wiederum Information, welche von mehreren Umdrehungen des Papierwickels 3, welcher abgewickelt wird, aufgezeichnet wurde, wodurch die Reaktionszeit auf den auftretenden Defekt mittels Prozeßsteuerung reduziert wird. Der erzielte Vorteil ist, dass die Defektidentifikationsgenauigkeit verbessert wird.
Fig. 3 zeigt schematisch das Auftreten des Defekts in dem Papierwickel 3 in der Messung. In dem Diagramm gemäß Fig. 3 zeigt die vertikale Achse die gemessene Distanz von der Oberfläche des abzuwickelnden Papierwickels 3, und die horizontale Achse zeigt den Rotationswinkel des Papierwickels. Der Defekt in dem Papierwickel taucht (typischerweise in Intervallen von 360º) als eine schnelle Änderung 8a, 8b, 8c ... von schmalem Winkelabstand auf, üblicherweise unter 6º (höchstens 10º) im Abstand, d. h. der horizontalen Linie 9, welche ansonsten während der in Frage stehenden Meßperiode konstant verbleibt (ideale Situation). Während der in Fig. 3 gezeigten Meßperiode hat der Durchmesser des Papierwickels 3 keine Zeit sich soweit zu ändern, dass er das Meßergebnis oder die Analyse desselben beeinflussen würde. Wie in Fig. 3 gesehen werden kann, wird das periodische Auftreten des Defekts stärker, wenn die Rotation des Papierwickels 3 fortschreitet, und sie verursacht einen Impuls, der stärker wird und einer bestimmten Änderung in dem Durchmesser des Papierwickels entspricht (d. h. 8d beinahe 1mm), und damit in der Form des Querschnitts, d. h. in der angenommenen Kreisform (Abweichung in der horizontalen Linie 9).
In Fig. 3 beschreibt die horizontale Linie 9 somit eine ideale Situation, in welcher die Querschnittsform des Papierwickels kreisförmig ist. Dies ist allerdings in der Praxis nicht immer der Fall. Der Papierwickel kann, wenigstens für den Bereich der äußeren Schichten, Vertiefungen enthalten, welche während der Lagerung und dem Transport entstanden sind, oder der Querschnitt des Papierwickels ist z. B. während der Lagerung in elliptische Form gedrückt. Solche "Deformationen" in dem Querschnitt erscheinen als breite Winkelbereichsstörungen in der horizontalen Linie 9, z. B. als "Dellen" oder Wellenformen. Solche breiten Sektorstörungen können rechnerisch rausgefiltert werden, und es ist klar, dass eine innerhalb eines solchen breiten Sektorstörungsbereichs auftretende lokale radiale Änderung entdeckt werden kann.
Unter Bezugnahme auf die oben erwähnten Fakten kann festgestellt werden, dass das Verfahren zuverläßig angewandt werden kann, wenn
θ > > φ, wobei (1)
θ = eine breite Sektorstörung oder Defekt in der Kreisform des Papierwickels ist, und
φ = eine lokale Störung oder Defekt in der Kreisform des Papierwickels ist, d. h. der Winkel, welcher einem solchen kurzen Sektor entspricht ist unter 10º, schätzungsweise üblicherweise kleiner als 6º.
φ liegt in dem allgemeinen Format
φ = 360º · P/2πR(t) vor, wobei (2)
t = Zeit,
P = die Länge der Störung oder des Defekts in der Richtung des Umfangs des Papierwickels ist,
π = 3, 14 ..., und
R(t) = der Radius des Papierwickels in dem Moment ist, wo der in Frage kommende Defekt oder die Störung auftritt.
Im folgenden wird das Betriebsprinzip des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Entdeckung von lokalen Defekten auch mittels der in Fig. 3 gezeigten Symbole erläutert.
Während einer gegebenen Meßperiode wird der Radius/Durchmesser des Papierwickels sehr wenig reduziert, d. h.
ΔR = n · PP, wobei (3)
ΔR = die Änderung in dem Radius des Papierwickels während der Meßperiode ist,
n = Anzahl von Rotationen des Papierwickels ist, welche während der Meßperiode stattfinden, und
PP = Dicke der Papierbahn ist.
Somit wird während der Meßperiode Meßinformation erhalten (AM vernachlässigend), welche Meßinformation
Ri(t), (4)
in dem Format
Ri(t) = r(t) + Δr(α, t) dargestellt werden kann, wobei (5)
t = Zeit,
r(t) = störungsfreies Meßergebnis ist, Referenzlevel, d. h. "Referenz" (horizontale Linie 9 in Fig. 3),
Δr = Störung oder Defekt in der äußeren Form des Papierwickels ist, und
α = ein Winkel ist, in welchem die Störung oder der Defekt in Bezug auf einen gegebenen Referenzwinkel auftritt.
Falls eine kurze radiale Sektorstörung oder ein Defekt bei dem Winkel α auftritt, ist es als ein Wechsel 8a, 8b, 8c angedeutet, d. h. die Lage des Winkels α deutet die Möglichkeit einer kurzen Sektorstörung an, 9 üblicherweise kleiner als 6º, auf jeden Fall unter 10º.
Während einer gegebenen Meßperiode wird Information über die "horizontalen Linie 9", d. h. Referenz, erhalten (breite, nicht relevante Inperfektionen in der Form der äußeren Oberfläche werden ausgefiltert), d. h. in einer Situation in welcher
Δr(t) = 0, und somit wenn (6')
Δr(α, t) ≠ 0 ist lokale Störung möglich. (6")
Wenn die Variablen Δri (α, t) ≠ 0 eine Serie (i = 1, 2, 3, ...) bilden (7)
Δr&sub1;(α, t&sub1;) < Δr&sub2;(π + α, t&sub2;) < Δr&sub3;(4π + α, t&sub3;) (8)
ist die in Frage kommende Störung oder der Defekt von solch einer Qualität, dass er mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung entdeckt werden kann. Wenn der Papierwickel die oben erwähnten Störungen oder Defekte in zwei oder mehr Punkten in dem Umfang des Papierwickels enthält, können sie separat auf der Basis der Periodität der Formel (8) entdeckt werden.
Somit werden Δr(t) = 0 und Δr(t) ≠ 0 gemäß der Erfindung durch Messung der Form der äußeren Oberfläche des Papierwickels unterschieden, vorteilhaft in dessen Querschnittsebene, wodurch es möglich ist die Änderungsrate des Meßsignals zu nutzen, um zu bestimmen, ob die Änderung in dem Referenzlevel enthalten ist oder ob sie als eine lokale Störung behandelt wird, mit anderen Worten, dass zu dem Referenzlevel gehörende Meßergebnis kann in der Praxis Δr(α, t) ≠ 0 sein, wenn die Änderungsrate unterhalb eines vorbestimmten Levels ist. Eine genauere Bestimmung derselben wird z. B. auf der Basis von empirischen Experimenten durchgeführt.
Je früher das System eine Störung oder einen Defekt in dem Papierwickel 3 in einer zuverlässigen Weise entdeckt, um so mehr Zeit hat das Prozessteuerungssystem zu reagieren, d. h. um sich selbst auf einen möglichen Bahnriß vorzubereiten, um die schädlichen Effekte des möglichen Bahnrisses zu reduzieren, oder sogar den Riß zu vermeiden, z. B. durch Ersetzen des Papierwickels, welcher abgewickelt wird, durch einen neuen, vollen Papierwickel. Während Superkalandrierung ist es z. B. möglich die Laufgeschwindigkeit zu verlangsamen oder die Bahnspannung zu reduzieren. Wenn der Defekt wesentlich ist, ist es möglich den Prozeß zu stoppen und den defekten Punkt in der Papierbahn an dem folgenden Verarbeitungsschritt, z. B. an einem Pulper, vorbei zu führen und Abwicklung und Verarbeitung wieder zu starten, nachdem der defekte Punkt entfernt worden ist.
Zusätzlich zu dem Abwickelprozess kann die Beobachtung bzw. Überwachung der Form des Querschnitts des Papierwickels 3 auch während des Aufwickelprozesses in einer Weise angewandt werden, welche im folgenden beschrieben wird. In dem Aufwickelprozess ist es möglich die Meßinformation, welche gemäß der Erfindung als eine Funktion der Menge von auf dem Wickelkern des Papierwickels gesammelten Papiers gesammelt wurde, in anderen Worten des Durchmessers/Radius des Papierwickels 3, als eine Hilfe in der Messung/Beobachtung gemäß der Erfindung zu nutzen, welche während des nächsten Abwickelprozesses desselben Papierwickels 3 durchgeführt wird. Die in der oben erwähnten Weise während des Aufwickelprozesses gesammelte Information kann genutzt werden, wenn die Wahrscheinlichkeit geschätzt wird, ob der in Frage kommende Papierwickel Wickeldefekte enthält und weiter, in welchem Punkt des Abwickelprozesses, d. h. der Größe des Durchmessers des Papierwickels, diese Defekte am wahrscheinlichsten auftreten werden. Da Defekte in dem Papierwickel in dem Aufwickelprozess entweder in den Oberflächenschichten/der Oberflächenschicht, welche zu einer bestimmten Zeit aufgewickelt wurden/wurde, oder tiefer in dem Papierwickel auftreten können (d. h. verursacht durch die Bewegung von schlaffen Schichten in Relation zueinander), und weiter, da Defekte in Verbindung mit der Handhabung und/oder Lagerung des vollen Papierwickels auftreten können, was nach dem Aufwickeln stattfindet, sind die während der Abwicklung durchgeführten Messungen und Beobachtungen bzw. Überwachungen allerdings die hauptsächlichen Verfahren, wenn es das Ziel ist die von dem Papierwickel abgewickelte Papierbahn so effizient wie möglich in den weiteren Verarbeitungsschritten zu nutzen.
Gemäß der Erfindung kann die Messung der Form des Querschnitts des Papierwickels entweder mittels Abstandsmessgeräten, wie z. B. Lasermessgeräten oder einem Mikrowellenradar, ausgeführt werden, welche auf dem berührungslosen Prinzip funktionieren, oder mittels einer berührenden Meßmethode. Zusätzlich zu der Entdeckung der Defekte der Papierbahn in dem Papierwickel, kann das von diesen Meßgeräten erhaltene Signal natürlich auch für andere Arten von Überwachung des Zustands des Abwickelgeräts und/oder zur Überwachung des Verhaltens des Papierwickels, welcher abgewickelt wird, genutzt werden, indem eine Analyse der Meßsignale in einer geeigneten Weise durchgeführt wird. Ein Fehler, welcher z. B. in der Lageranordnung auftritt, welche die Rotation des Wickelkerns 2 ermöglicht, kann durch Messungen entdeckt werden, die von der Oberfläche des abgewickelten Papierwickels 3 genommen wurden, mithilfe von durch die Lageranordnungsfehler verursachen Vibrationen in dem Wickelkern und weiter in dem abgewickelten Papierwickel. Die an der Oberfläche des Papierwickels entdeckten Vibrationen können auch von anderen fehlerhaften Teilen übertragen werden, welche sonstwo in dem Abwickelapparat angeordnet sind, entweder in der Nähe des Papierwickels 3 oder weiter weg von diesem Papierwickel. Solche fehlerhaften Teile können z. B. verschiedene Stützwalzen oder die Lageranordnung derselben sein, oder die Lageranordnungen und/oder Antriebe von anderen rotierenden oder linear bewegten Teilen. Durch Durchführung einer geeigneten Vibrationsanalyse für die Meßsignale, welche von den Meßteilen (4a, 4b, 4') erhalten wurden, ist es möglich Vibrationen zu unterscheiden, welche z. B. durch einen Fehler in der Lageranordnung verursacht werden, welche üblicherweise in höheren Frequenzen angezeigt werden als die durch den Wickeldefekt der Papierbahn verursachten Signale. Dementsprechend ist es ebenfalls möglich plötzliche Signale hoher Amplitude zu entdecken, welche durch eine Schwung- oder Schlagbewegung des abzuwickelnden Papierwickels verursacht werden, wodurch der Abwickelprozess aus Sicherheitsgründen schnell und, falls nötig, automatisch unterbrochen werden kann und substantiellere Beschädigungen vermieden werden können.

Claims

1. Verfahren im kontinuierlichen Abwickeln einer Papierbahn, in welchem ein auf einem Wickelkern (2) oder ähnlichem aufgewickelter Papierwickel (3) durch Rotieren desselben abgewickelt wird, um die Papierbahn (1) zu einem weiteren Verarbeitungsschritt zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der äußeren Oberfläche des abgewickelten Papierwickels (3) gemessen wird, vorteilhaft in der Querschnittsebene des Papierwickels.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der äußeren Oberfläche des Papierwickels (3) von wenigstens zwei Stellen gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der äußeren Oberfläche des Papierwickels (3) von wenigstens zwei Punkten gemessen wird, welche an den Enden des Papierwickels (3) positioniert sind oder sich bis zu höchstens 1500 mm über die Enden des Papierwickels (3) erstrecken.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Form der äußeren Oberfläche auftretenden lokalen radialen Änderungen (8a, 8b ...) beobachtet bzw. überwacht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Änderungen (8a, 8b, 8c ...) beobachtet bzw. überwacht werden, deren Sektorwinkel (φ) typischerweise kleiner als 6º, aber in etwa unter 10º ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung mit dem Ziel durchgeführt wird, das Wachsen einer Serie

Δri(α, t) ≠ 0 (7)

in Winkelintervallen von 2π zu entdecken, worin

t = Zeit,

i = 1, 2, 3, ...

Δr = lokale radiale Änderung in dem "Referenzwert", und

α = Beobachtungswinkel von Δri ist, worin damit

Δr&sub1;(α, t&sub1;) < Δr&sub2;(π + α, t&sub2;) < Δr&sub3;(4π + α, t&sub3;) (8)

und worin der "Referenzwert" so gewählt ist, dass er eine Bedingung

Δr(t) = 0 (6')

erfüllt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während des Aufwickelns des Papierwickels (3) angewandt wird, und dass bei der Aufwicklung wird die, als eine Funktion der Menge an auf dem Wickelkern (2) des Papierwickels (3) akkumulierten Papiers, d. h. des Durchmessers/Radius des Papierwickels (3), gesammelte Information in der Messung/Beobachtung gemäß der Erfindung genutzt wird, welche während des nächsten Abwickelprozesses derselben Papierwickeleinheit (3) durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach Entdeckung der in der Form der äußeren Oberfläche auftretenden lokalen radialen Änderung (8a, 8b), Steuerfunktionen ausgeführt werden, welche mit den Tätigkeiten des Abwickelprozesses verbunden sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel des abzuwickelnden Papierwickels (3), vorzugsweise eine fliegender Wechsel, ausgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufgeschwindigkeit der Papierbahn (1) reduziert wird und/oder die Bahnspannung reduziert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Papierbahn (1) an dem folgenden Verarbeitungsschritt vorbeigeführt wird.

12. Vorrichtung im kontinuierlichen Abwickeln eines Papierwickels, in welcher ein voller, auf einem Wickelkern oder ähnlichem aufgewickelter Papierwickel eingerichtet ist, um durch Rotieren desselben abgewickelt zu werden, um die Papierbahn zur weiteren Verarbeitung zu führen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Teile (4a, 4b; 8, 4') zum Messen der Form der äußeren Oberfläche des Papierwickels (3) umfaßt, vorteilhaft in der Querschnittsebene des Papierwickels.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (4a, 4b) eingerichtet sind, um die Form der äußeren Oberfläche des Papierwickels (3) in einer berührungslosen Weise zu messen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (8, 4') eingerichtet sind, um die Form der äußeren Oberfläche des Papierwickels (3) in einer berührenden Weise zu messen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (4a, 4b) in zwei Gruppen aufgeteilt sind, von welchen die erste Gruppe (4a) die Form des Querschnitts des Papierwickels (3) in der Nähe des ersten Endes des Papierwickels (3) misst und die zweite Gruppe (4b) in der Nähe des zweiten Endes.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12, 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (4a, 4b) Lasermessgeräte sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12, 13 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (4a, 4b) Mikrowellenradare sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil, welches die äußere Oberfläche des Papierwickels (3) berührt eine Walze (8) oder ähnliches ist, und dass ein Teil (4') eingerichtet ist, um die Walze (8) derart zu tragen, dass die lokale Änderung in der radialen Richtung, welche von dem Papierwickel (3) zu der Walze (8) übertragen wird entdeckt werden kann.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil (4') ein Beschleunigungssensor ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Teile (4a, 4b, 4') mit einem Computer (6) oder ähnlichem verbunden sind, in welchem eine kontinuierliche Analyse der Meßergebnisse durchführbar ist, und von welchem Information von den Ergebnissen der Analyse zu dem Steuersystem des Prozesses weitergebbar ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse der Meßergebnisse eingerichtet ist Funktionen zur Überwachung bzw. Beobachtung des Zustands der Abwickelvorrichtung gemäß dem Vibrationen-Meßprinzip zu enthalten.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse der Meßergebnisse eingerichtet ist Funktionen zur Überwachung bzw. Beobachtung der Betriebssicherheit der Abwickelvorrichtung zu enthalten.