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Dokumentenidentifikation DE60007752T2 25.11.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001200327
Titel APPARAT UND VERFAHREN ZUM AUFWICKELN VON BAHNEN
Anmelder DuPont Teijin Films U.S., Ltd. Partnership, Wilmington, Del., US
Erfinder NICOLAI, Marie, Luc, B-6700 Heinsch, BE
Vertreter PRÜFER & PARTNER GbR, 81545 München
DE-Aktenzeichen 60007752
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.06.2000
EP-Aktenzeichen 009438003
WO-Anmeldetag 14.06.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/EP00/05436
WO-Veröffentlichungsnummer 0076894
WO-Veröffentlichungsdatum 21.12.2000
EP-Offenlegungsdatum 02.05.2002
EP date of grant 14.01.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.11.2004
IPC-Hauptklasse B65H 18/26
IPC-Nebenklasse B65H 18/16   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufwickeln von Bahnen.

Hintergrund der Erfindung

Im allgemeinen werden Bahnen wie dünne Polyesterfolien oder andere Folienmaterialen in einem kontinuierlichen Prozeß hergestellt und die fertigen Produkte werden zur Lagerung und zum Transport auf Walzen aufgewickelt.

Während des Aufwickelns der Bahn auf eine Walze ist es erwünscht, ein homogenes Aufwickeln auf die Walze sicherzustellen (d.h. ohne Knittern oder Falten) und so wenig Luft wie möglich zwischen jede Schicht einer Bahn auf der Walze einzuschließen. Das Problem besteht insbesondere akut für (ultra-) dünne Filme mit einer Dicke, die so niedrig wie im Mikrometerbereich liegt, und bei Geschwindigkeiten bis zu 1.000 m/min. Im Stand der Technik werden Bahnen, insbesondere im Falle von dünnen Bahnen, für gewöhnlich bei hohen Geschwindigkeiten (d.h. bei mehr als ein paar hundert Meter pro Minute) mit Hilfe einer Klemmwalze (auch als Packwalze bezeichnet) aufgewickelt, um einen übermäßigen Lufteinschluß zu verhindern.

Die EP-A-0 147 115 offenbart ein Aufwickelgerät, das eine gekrümmte Preßwalze aufweist. Die EP-A-0 670 277 offenbart ein Aufwickelgerät, das Packwalzen besitzt. Die EP-A-0 514 226 offenbart ein Aufwickelgerät, das eine Aufliegewalze und eine weitere Walze besitzt, die tangential zu der Aufliegewalze angebracht wird. Die JP-A-07112854 offenbart ein Aufwickelgerät, das eine Rückhaltewalze und eine Führungswalze, die auf letztere drückt, besitzt.

Zusammenfassung der Erfindung

Untersuchungen haben gezeigt, daß:

  • (aa) es der effektivste Weg ist, den Durchmesser einer Packwalze zu reduzieren, um die Menge an Lufteinschluß bei einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit unter einem bestimmten Niveau zu halten;
  • (bb) wenn die Packwalze (oder ihre Deckschicht) weicher als die Aufwickelwalze ist und zuviel Luft einschließt, dann das Problem gelöst werden kann, indem härtere Materialien für die Packwalze verwendet werden;
  • (cc) die Menge an Lufteinschluß nicht sehr effektiv reduziert wird, indem die Klemmlast erhöht wird, und wenn die Last zu stark erhöht wird, andere Aufwickelprobleme auftreten können.

Des weiteren haben die Untersuchungen gezeigt, daß es mehr praktische Probleme gibt oder Begrenzungen bei der Reduzierung der Größe der Packwalzen, beispielsweise kann die Packwalze zu flexibel werden, wenn sie zu dünn ist. Jedoch wird vorgeschlagen, schlanke Packwalzen aufgrund ihrer Bedeutung hinsichtlich des Lufteinflusses zu konstruieren. Die Untersuchungen führen zu dem Vorschlag von zwei Beispielen möglicher Konstruktionsänderungen. Das erste Beispiel schlägt eine schlanke Walze zwischen einer Walze und einer Aufwickelwalze vor, wobei die Bahn von der Walze zu der schlanken Walze und anschließend zu der Aufwickelwalze gelangt. Das zweite Beispiel schlägt eine schlanke Walze zwischen zwei Walzen und einer Aufwickelwalze vor, wobei die Bahn von einer derjenigen Walzen zu der schlanken Walze und anschließend zu der Aufwickelwalze geht.

Um jedoch diese Prinzipien in die Praxis umzusetzen, mußten verschiedene praktische Probleme gelöst werden. Ein Problem ist es, die korrekte Position der schlanken Walze zwischen der Walze (den Walzen) und der Aufwickelwalze sicherzustellen, da die schlanke Walze aufgrund ihres geringen Durchmessers flexibel wird. Ein anderes Problem ist es, sicherzustellen, daß die Tangentialgeschwindigkeit der schlanken Walze und der Walzen an jedem Punkt dazwischen über deren Länge identisch ist, um eine Reibung auf der Bahn zu vermeiden. Ein anderes Problem ist es, das Verteilen der Bahn vor dem Aufwickeln auf die Walze sicherzustellen, d.h., es können Falten auf der Bahn verbleiben, sobald sie auf der Aufwickelwalze aufgewickelt ist. Ein weiteres Problem ist es, einen leichten Beginn des Aufwickelns der Bahn zu gestatten: die Schwierigkeit liegt im Bewegen der Bahn zwischen der Walze und der schlanken Walze und zwischen der schlanken Walze und der Aufwickelwalze. Ein anderes weiteres Problem ist es, eine Druckverteilung über die Breite der Aufwickelwalze anzuwenden, die zu einem gleichmäßigen Luftausschluß führt.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufwickeln von Bahnen auf Aufwickelwalzen bereitzustellen, die diese Probleme überwinden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufwickeln von Bahnen auf Aufwickelwalzen bereitzustellen, wobei ein guter und gleichmäßiger Luftausschluß gewährleistet wird, wobei eine störungsfreie Bahn sichergestellt wird, ein gutes Verteilen der Bahn ebenso wie ein leichter Beginn des Aufwickelns, wodurch die Geschwindigkeit und die Qualität der Aufwicklung verbessert wird.

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zum Aufwickeln von wenigstens einer Bahn auf eine Aufwickelwalze erreicht, wobei wenigstens eine erste Walze, eine zweite Walze und eine dritte Walze, die parallel zueinander und zu der Aufwickelwalze ist, vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung eine Nominalaufwickelposition besitzt, in der:

  • – sowohl die erste als auch die zweite als auch die Aufwickelwalze mit der dritten Walze in Kontakt stehen;
  • – kein Kontakt zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze, zwischen der ersten Walze und der Aufwickelwalze und zwischen der zweiten Walze und der Aufwickelwalze, besteht;
  • – ein erster Winkel, der zwischen einer ersten Halbebene, die von der Achse der dritten Walze begrenzt wird und die Achse der ersten Walze aufweist, und einer zweiten Halbebene, die von der Achse der dritten Walze begrenzt wird und die Achse der zweiten Walze aufweist, definiert wird, kleiner als 180° ist;
  • – ein zweiter Winkel, der zwischen einer dritten Halbebene, die von der Achse der dritten Walze begrenzt wird und die Achse der Aufwickelwalze aufweist, und einer vierten Halbebene, die von der Achse der dritten Walze begrenzt wird und eine Schnittlinie aufweist, definiert wird, größer als 90° ist, wobei die Schnittlinie als Schnitt zwischen der den ersten Winkel halbierenden Ebene und der Ebene, die Achse der ersten Walze und die Achse der zweiten Walze aufweist, definiert wird.

In einem Ausführungsbeispiel besitzt die Vorrichtung des weiteren eine offene Position, in der die erste, die zweite und die dritte Walze außerhalb des Pfades der Bahn im Verlauf des Aufwickelns auf die Aufwickelwalze angeordnet sind, wobei die Lager von mindestens einer Walze unter den ersten, zweiten und dritten Walzen und der Aufwickelwalze bewegbar sind, um eine Positionsveränderung von der Vorrichtung zwischen der offenen Position und der Nominalaufwickelposition zu ermöglichen.

In einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Bewerkstelligen, daß die dritte Walze frei zwischen der ersten und zweiten Walze und der Aufwickelwalze positioniert und ausgerichtet wird, auf, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet.

In einem anderen Ausführungsbeispiel beträgt der zweite Winkel in der Nominalaufwickelposition im wesentlichen 180°.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die dritte Halbebene in der Nominalaufwickelposition im wesentlichen vertikal.

In einem anderen Ausführungsbeispiel bringt eine Beschickungsvorrichtung Kräfte auf die Lager der dritten Walze auf, so daß die Endbereiche der dritten Walze bei jeglicher Breite der Aufwickelwalze gegen die erste und die zweite Walze stoßen, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet.

In einem anderen Ausführungsbeispiel (im nachfolgenden wird darauf als Ausführungsbeispiel A Bezug genommen) weist die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Bewegen der Lager der ersten, der zweiten und der dritten Walze entlang einer gemeinsamen Richtung auf, die nicht senkrecht zur dritten Halbebene und vorzugsweise parallel zur dritten Halbebene ist, um an den Durchmesser der Aufwickelwalze angepaßt zu sein, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet, wobei die Lager der Aufwickelwalze in der Nominalaufwickelposition fixiert gehalten werden. In dem Ausführungsbeispiel A kann die Vorrichtung des weiteren eine Verblockungsvorrichtung aufweisen, zum wahlweisen Verblocken der Lager der ersten und zweiten Walze, so daß sich die erste und die zweite Walze nicht frei in Bezug zueinander sondern gemeinsam bewegen können. In dem Ausführungsbeispiel A kann die Vorrichtung ferner eine Beschickungsvorrichtung aufweisen, um auf die Lager der ersten und zweiten Walze zu wirken, mit einer Kraft, die eine Komponente besitzt, die parallel zur dritten Halbebene ist und zu der Aufwickelwalze zeigt, um die dritte Walze gegen die Aufwickelwalze zu drücken, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet. In dem Ausführungsbeispiel A kann die Vorrichtung des weiteren dadurch gekennzeichnet sein, daß die Achse der dritten Walze in der Nominalaufwickelposition auf einem höheren Niveau angeordnet ist, als die Achse der Aufwickelwalze, und daß das Gewicht der ersten, zweiten und dritten Walzen wenigstens teilweise von der Aufwickelwalze über die dritte Walze abgestützt wird, wodurch die dritte Walze einen Druck auf die Aufwickelwalze ausübt. In diesem letzteren Fall kann die Vorrichtung eine Beschickungsvorrichtung aufweisen, um auf die Lager der ersten und zweiten Walzen mit einer Kraft zu wirken, die eine Komponente besitzt, die parallel zur dritten Halbebene liegt und von der Aufwickelwalze weg gerichtet ist, so daß nur ein Teil des Gewichtes der ersten und zweiten Walzen von der Aufwickelwalze abgestützt wird, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet. Alternativ kann die Vorrichtung eine Beschickungsvorrichtung aufweisen, um auf die Lager der ersten und zweiten Walzen mit einer Kraft zu wirken, die eine Komponente besitzt, die parallel zur dritten Halbebene liegt und von der Aufwickelwalze weg gerichtet ist, so daß der Druck, der von der dritten Walze auf die Aufwickelwalze aufgebracht wird, im Mittelbereich der Aufwickelwalze maximal ist und sich zu deren Kanten hin progressiv verringert, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet.

Alternativ zu dem Ausführungsbeispiel A weist die Vorrichtung in einem anderen Ausführungsbeispiel (im nachfolgenden wird darauf als Ausführungsbeispiel B Bezug genommen) eine Vorrichtung zum Bewegen der Lager der Aufwickelwalze entlang einer gemeinsamen Richtung auf, die nicht senkrecht zu der dritten Halbebene ist, und die vorzugsweise parallel zur dritten Halbebene ist, um den Durchmesser der Aufwickelwalze anzupassen, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet, wobei die Lager der ersten und zweiten Walzen in der Nominalaufwickelposition fixiert gehalten werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel B kann die Vorrichtung ferner eine Beschickungsvorrichtung aufweisen, um auf die Lager der Aufwickelwalze mit einer Kraft zu wirken, die eine Komponente parallel zur dritten Halbebene besitzt und die zu der dritten Walze hin gerichtet ist, um die Aufwickelwalze gegen die dritte Walze zu drücken, gesichert durch die ersten und zweiten Walzen, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet. In dem Ausführungsbeispiel B kann die Vorrichtung ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß die Achse der Aufwickelwalze in der Nominalaufwickelposition auf einem höheren Niveau angeordnet ist, als die Achse der dritten Walze, und daß das Gewicht der Aufwickelwalze teilweise auf die dritte Walze übertragen wird, so daß die dritte Walze einen Reaktionsdruck auf die Aufwickelwalze ausübt. In diesem letzteren Fall kann die Vorrichtung eine Beschickungsvorrichtung aufweisen, um auf die Lager der Aufwickelwalze mit einer Kraft zu wirken, die eine Komponente parallel zur dritten Halbebene besitzt, und die von der dritten Walze weg gerichtet ist, so daß nur ein Teil des Gewichtes der Aufwickelwalze auf die dritte Walze übertragen wird, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß für jede Walze unter den ersten und zweiten Walzen, die mit der Bahn in Kontakt gelangen, eine Vorrichtung vorgesehen ist, um wahlweise zu bewirken, daß die Walze entweder in eine Richtung und mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die im wesentlichen derjenigen der Bahn entspricht, rotiert, oder daß sie als eine Leerlaufwalze dient.

In einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung des weiteren eine Vorrichtung zum wahlweisen Bewirken auf, daß wenigstens die erste oder die zweite Walze dann, wenn sie sich nicht in ihrer Nominalaufwickelposition befindet, entweder als eine Leerlaufwalze dient oder in einer Richtung mit einer Drehzahl dreht, wodurch, wenn die dritte Walze in direktem Kontakt mit der ersten oder der zweiten Walze steht, die dritte Walze durch Reibung in einer Richtung und mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die im wesentlichen derjenigen der Bahn entspricht, drehend angetrieben wird.

In einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung ein Mittel auf, um zu bewerkstelligen, daß die dritte Walze entlang des Umfangs der zweiten Walze läuft, bis die dritte Walze auch gegen die erste Walze stößt.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die dritte Walze mit einem elastischen Material bedeckt.

In einem anderen Ausführungsbeispiel besitzt die Oberfläche der ersten Walze eine Rauhigkeit Rt von weniger als 25 &mgr;m.

In einem anderen Ausführungsbeispiel besitzt die Oberfläche der zweiten Walze eine Rauhigkeit von weniger als 25 &mgr;m.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche der ersten Walze metallisch und poliert.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche der zweiten Walze metallisch und poliert.

In einem anderen Ausführungsbeispiel besitzen die erste und die zweite Walze das gleiche Gewicht.

In einem anderen Ausführungsbeispiel besitzen die erste und die zweite Walze den gleichen Durchmesser.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der ersten und zweiten Walzen ein bis sechs Mal der Durchmesser der dritten Walze.

In einem anderen Ausführungsbeispiel besitzt die dritte Walze eine Länge von ungefähr 2 m und einen Durchmesser von ungefähr 50 mm, die erste und zweite Walze besitzen einen Durchmesser von ungefähr 150 mm.

In einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung ferner einen ersten Satz an Walzen und einen zweiten Satz an walzen auf, wobei der erste Satz an Walzen auf einer Seite und der zweite Satz an Walzen auf der anderen Seite des Pfades der Bahn liegt, und wobei der erste Satz an Walzen und der zweite Satz an Walzen beweglich ist, bis die Walzen des ersten und zweiten Satzes an Walzen die Bahn berühren, so daß die Walzen des ersten Satzes an Walzen schuppenförmig zu den Walzen des zweiten Satzes an Walzen sind, wobei die Bahn dazu gebracht wird, Wellen zwischen diesen zu bilden, wobei der erste und zweite Satz an Walzen stromaufwärts in Bezug auf die ersten, zweiten und dritten Walzen liegen.

Die Erfindung schlägt ferner ein Verfahren zum Aufwickeln von wenigstens einer Bahn auf eine Aufwickelwalze vor, unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Bahn in der nominalen Aufwickelposition zwischen der dritten Walze und der Aufwickelwalze, nicht aber zwischen der zweiten und der dritten Walze oder zwischen der ersten oder der dritten Walze verläuft.

In diesem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:

  • (i) Bewirken, daß die Vorrichtung eine offene Position annimmt, wodurch sich die ersten, zweiten und dritten Walzen. auf einer Seite des Pfades der Bahn zu der Aufwickelwalze befinden, und vorzugsweise relativ zueinander wie in der Nominalaufwickelposition angeordnet sind, nicht jedoch mit der Aufwickelwalze in Kontakt stehen;
  • (ii) Beginnen des Aufwickelns der Bahn auf die Aufwickelwalze;
  • (iii) Näherbringen der Aufwickelwalze und der ersten, zweiten und dritten Walzen, bis sie die Nominalaufwickelposition angenommen haben.

Die Erfindung schlägt ein anderes Verfahren zum Aufwickeln von wenigstens einer Bahn auf eine Aufwickelwalze vor, unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Bahn in der Nominalaufwickelposition zwischen der zweiten und der dritten Walze hindurchgeht, anschließend zwischen der ersten und dritten Walze und schließlich zwischen der dritten und der Aufwickelwalze. In diesem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren die folgenden Schritte aufweisen:

  • (i) Bewirken, daß die Vorrichtung eine offene Position annimmt, wodurch sich die erste und die zweite Walze auf einer Seite des Pfades der Bahn zu der Aufwickelwalze hin befinden, und wobei sich die dritte Walze auf der anderen Seite des Pfades der Bahn zu der Aufwickelwalze hin befindet;
  • (ii) Beginnen des Aufwickelns der Bahn auf die Aufwickelwalze;
  • (iii) Näherbringen der ersten, zweiten und dritten Walze und der Aufwickelwalze, bis diese die Nominalaufwickelposition eingenommen haben.

Die Erfindung schlägt ferner ein anderes Verfahren zum Aufwickeln von wenigstens einer Bahn auf eine Aufwickelwalze vor, unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Bahn in der Nominalaufwickelposition zwischen der ersten und der dritten Walze hindurchgeht, und anschließend zwischen der dritten Walze und der Aufwickelwalze, nicht jedoch zwischen der zweiten Walze und der dritten Walze.

In diesem Ausführungsbeispiel weist das Verfahren folgende Schritte auf:

  • (i) Bewirken, daß die Vorrichtung eine offene Position einnimmt, wodurch sich die erste Walze auf einer Seite des Pfades der Bahn zu der Aufwickelwalze hin befindet, und sich die zweite und dritte Walze auf der anderen Seite des Pfades der Bahn (1) zu der Aufwickelwalze hin befinden;
  • (ii) Beginnen des Aufwickelns der Bahn auf die Aufwickelwalze;
  • (iii) Näherbringen der ersten, zweiten und dritten Walze und der Aufwickelwalze, bis diese die Nominalaufwickelposition eingenommen haben.

Schritt (iii) kann zwei Unterschritte aufweisen, die darin bestehen:

  • (a) Näherbringen der ersten, zweiten und dritten Walze bis zu einer vorbestimmten Konfiguration, bei der die dritte Walze mit der ersten Walze und der zweiten Walze in Kontakt steht, wobei die dritte Walze nicht mit der Aufwickelwalze in Kontakt steht;
  • (b) Näherbringen der Aufwickelwalze und der Einheit, die durch die erste, zweite und dritte Walze gebildet wird, bis die dritte Walze mit der Aufwickelwalze in Kontakt steht.

Ein weiterer Unterschritt (a) kann in zwei Unterschritte unterteilt werden, die darin bestehen:

  • (aa) Näherbringen der ersten, zweiten und dritten Walze bis zu einer vorbestimmten Konfiguration, bei der sich die erste Walze und die zweite Walze um einen vorbestimmten Abstand beabstanden, und wobei die dritte Walze mit der ersten Walze nicht in Kontakt steht;
  • (bb) Näherbringen der dritten Walze an die erste und zweite Walze, bis die dritte Walze mit den ersten und zweiten Walzen in Kontakt steht.

Des weiteren kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, daß im Schritt (bb) die zweite Walze dazu gebracht wird, zu drehen und daß die dritte Walze dazu gebracht wird, entlang des Umfangs der zweiten Walze zu laufen, wodurch die zweite Walze die dritte Walze dazu bringt, durch Reibung in die Richtung und mit einer Tangentialgeschwindigkeit zu drehen, die im wesentlichen derjenigen der Bahn entspricht.

Im Schritt (iii) der vorgenannten Verfahren der Erfindung wird jede Walze unter den ersten und zweiten Walzen, die mit der Bahn in Kontakt gelangen, dazu gebracht, vor dem Kontaktieren der Bahn in der Richtung und mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die im wesentlichen derjenigen der Bahn entspricht, zu drehen. Die Verfahren können ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß die erste und zweite Walze im Schritt (iii) dazu gebracht werden, als Leerlaufwalze zu dienen, bevor die dritte Walze und. die Aufwickelwalze in Kontakt gelangen. Des weiteren können die Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, daß die dritte Walze und die Aufwickelwalze im Schritt (iii) durch einen relativen Versatz entlang einer Richtung, die nicht senkrecht zur dritten Halbebene steht, in Kontakt gebracht werden. Des weiteren können die letzten zwei Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, daß die Bahn in der Nominalaufwickelposition dazu gebracht wird, auf der ersten oder der zweiten Walze im wesentlichen senkrecht zur dritten Halbebene anzukommen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die 1a bis 1e sind schematische Seitenansichten der Walzen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, die die Funktion der Vorrichtung erläutern;

2 ist eine schematische Seitenansicht, die die mechanischen Verbindungen zwischen den Walzen und den Trägern zeigen;

3 ist eine schematische Seitenansicht der unteren Teile der Lagerungen, die verblocken;

4 ist eine schematische Seitenansicht für ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung;

5 ist eine schematische Seitenansicht für ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung;

die 6a und 6b zeigen alternative Möglichkeiten, die Bahn durch die Walzen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung aufzuwickeln.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die 1a bis 1e zeigen die Funktion eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung gemäß der Erfindung aus dem offenen Zustand, der den Beginn des Aufwickelns auf die Aufwickelwalze gestattet, bis zur Arbeitsposition zum Sicherstellen einer Aufwicklung mit hoher Qualität für dünne Bahnen (hinunter bis ungefähr 1 &mgr;m für Polyesterbahnen) mit hohen Geschwindigkeiten (bis zu 1.000 m/min).

1a zeigt eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer offenen Position. Eine Bahn 1 wie eine Polyesterfolie kommt aus einer Förderrichtung an, die durch einen Pfeil F angezeigt wird. Da sich die Vorrichtung in einer offenen Position befindet, wird die Bahn zu einer Aufwickelwalze 2 (die sich in einer unteren Position befindet) umgeleitet, über beispielsweise eine Leerlaufwalze 10 (die fixiert ist). Der Pfad zwischen der Leerlaufwalze 10 und der Aufwickelwalze 2 ist frei, um einen leichten Beginn des Aufwickelns der Bahn 1 auf die Aufwickelwalze 2 zu gestatten, entweder manuell oder durch eine automatische Vorrichtung. Ein erster Satz Walzen (3, 8, 9) ist auf einer Seite des Pfades vorgesehen. Der erste Satz Walzen wird von einem ersten beweglichen Träger 11 (nicht gezeigt) getragen. Ein zweiter Satz Walzen (4, 5, 6, 7), der eine schlanke Walze 5 aufweist, ist auf der Seite gegenüber dem ersten Satz Walzen in Bezug zu dem Pfad vorgesehen. Der zweite Satz Walzen wird von einem zweiten beweglichen Träger 12 (nicht gezeigt) getragen.

Sobald das Aufwickeln der Bahn 1 auf die Aufwickelwalze 2 begonnen hat, wird der erste Träger 11 zu dem Abschnitt der Bahn 1 bewegt, der sich zwischen der Leerlaufwalze 10 und der Aufwickelwalze 2 erstreckt, bis zu einer Position, in der die Walze 3 auf die Bahn 1 stößt. Diese Situation ist in 1b dargestellt. Vor dem Anstoßen an der Bahn 1 wird die Walze 3 vorzugsweise dazu gebracht, mit einer Tangentialgeschwindigkeit und in einer Richtung, die im wesentlichen derjenigen des Versatzes der Bahn 1 entspricht, zu drehen. Die Walzen 8 und 9 sind so gezeigt, daß sie nicht an die Bahn 1 stoßen, jedoch kann dies der Fall sein.

Sobald der Zustand in 1b erreicht ist, wird der zweite Träger 12 zur Bahn 1 bis zu einer definierten Position bewegt, in der die Walze 3 und die Walze 4 eng sind, jedoch nicht miteinander in Kontakt stehen. Diese Situation ist in 1c dargestellt. Um Arbeitszeit zu sparen, kann dieser Schritt (d.h. der Bewegungsschritt des zweiten Trägers 12 zur Bahn 1) gleichzeitig mit dem vorherigen, der in dem Versatz des Trägers 11 zur Bahn 1 besteht, realisiert werden. Der gleichzeitige Versatz des ersten Trägers 11 und des zweiten Trägers 12 wird in der Tat bevorzugt. In der Position in 1c ist die schlanke Walze 5 vorzugsweise unter der Walze 4 leicht zu der Walze 3 hin angeordnet, d.h., die schlanke Walze 5 stößt an die Walze 4, nicht jedoch an die Walze 3. Weder die Walze 4 noch die schlanke Walze 5 stoßen an die Bahn 1. Die Walzen 8 und 9 des ersten Trägers 11 und die Walzen 6 und 7 des zweiten Trägers 12 sind so angeordnet, daß sie eine Klemmung bilden, die auf der Bahn geschlossen worden ist. Genauer gesagt befindet sich die Walze 7 des zweiten Trägers 12 im wesentlichen zwischen der Walze 8 und der Walze 9 des ersten Trägers 11 und vorzugsweise in einer engen Art und Weise, ohne jedoch mit diesen in Kontakt zu stehen. Die Walze 6 des zweiten Trägers 12 ist im wesentlichen unter der Walze 8 des ersten Trägers 11 und vorzugsweise nahe an letzterer angeordnet. Somit wird die Bahn 1 dazu gebracht, an die Walze 9 zu stoßen, und von der Walze 9 auf die Walze 7 zu gelangen, von der Walze 7 auf die Walze 8, von der Walze 8 auf die Walze 6, um Wellen zu bilden. Die durch die Walzen 6, 7, 8 und 9 definierte Klemmung, wenn sie auf der Bahn 1 geschlossen sind, trennt die Wickelspannung von der hereinkommenden Spannung, die zu niedrig oder zu hoch sein könnte. Es ist möglich, die Anzahl an Walzen, die die Klemmung bilden, zu verändern. Des weiteren werden die Walzen 6, 7, 8 und 9 vorzugsweise vor dem Anstoßen an die Bahn 1 dazu gebracht, jeweils mit einer Tangentialgeschwindigkeit und in einer Richtung, die derjenigen der Bahn 1 entspricht, zu drehen (um eine Reibung zwischen den Walzen und der Bahn 1 zu vermeiden); daher wird eine übermäßige Spannung auf der Bahn 1 in dem Moment, in dem die Walzen daran anstoßen (was auftreten könnte, wenn die Walzen Leerlaufwalzen wären) vermieden. Für die Bahn 1, die eine Breite bis zu 2 m besitzt und die mit einer Geschwindigkeit bis zu 1.000 m pro Minute transportiert wird, ist es für die Walzen 6, 7, 8 und 9 vorteilhaft, daß sie einen Durchmesser von ungefähr 120 mm besitzen. Die Walze 6 ist vorzugsweise horizontal von der Walze 3 beabstandet, so daß die Bahn 1 von der Walze 6 zu der Walze 3 in einer im wesentlichen horizontalen Art und Weise geht. Des weiteren sind die Walzen 3 und 4 in dieser Position verblockt, um eine relative Änderung der Position zwischen diesen zu vermeiden, wie in Bezug auf 3 beschrieben wird.

Sobald die Stufe in 1c erreicht wird, wird die Walze 4 vorzugsweise dazu gebracht, mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die der Geschwindigkeit der Bahn 1 entspricht, und in derselben Richtung wie die Walze 3 zu drehen. Folglich wird die Walze 4 dazu gebracht, die schlanke Walze 5 durch Reibungsantrieb zu drehen, da die schlanke Walze 5 an die Walze 4 stößt. Die schlanke Walze 5 wird anschließend entlang des Umfangs der Walze 4 nach oben bewegt, bis sie durch die Bahn 1 an die Walze 3 stößt. Daher stößt die schlanke Walze 5 sowohl an die Walze 3 (durch die Bahn 1) als auch an die Walze 4, und als Folge davon wird die schlanke Walze 5 durch diese Walzen 3 und 4 präzise positioniert. Die Bahn 1 geht nun von der Walze 3 zur schlanken Walze 5 und anschließend zur Aufwickelwalze 2. Die Achse der schlanken Walze 5 und die Achse der Aufwickelwalze 2 sind vorzugsweise in einer im wesentlichen vertikalen Ebene enthalten. Diese Situation ist in 1d dargestellt.

Sobald die Stufe in 1d erreicht wird, wird der Block, der durch die Träger 11 und 12 gebildet wird, nach unten gesenkt (d.h. die gesamte Walzenanordnung), bis die schlanke Walze 5 an die Aufwickelwalze 2 stößt, vorzugsweise an ihrer Oberseite. Diese Situation ist in 1e dargestellt. Wie der 1e entnommen werden kann, stoßen die Walzen 3 und 4 nicht an die Aufwickelwalze 2. Dieses Absenken kann beispielsweise durch einen Hauptträger (nicht gezeigt) erreicht werden, der vertikal bewegbar ist, auf dem die Träger 11 und 12 gleitfähig in der horizontalen Richtung montiert sind (um ihren Versatz zur Bahn 1 zu gestatten, wie in Bezug auf die 1a bis 1c erwähnt wurde). Kurz bevor die schlanke Walze 5 an die Aufwickelwalze 2 stößt, vorzugsweise mit einem Abstand von ungefähr 10 mm, wird der Antrieb der Drehung der Walzen 3 und 4 vorzugsweise gestoppt, um nun als Leerlaufwalzen zu dienen; dies kann klassisch durch ein Außereingriffbringen eines Kupplungsmechanismus erzielt werden. Wenn sich die Vorrichtung in der Position in 1e befindet, liegt eine Nominalposition zum effektiven Aufwickeln der Bahn 1 auf die Aufwickelwalze 2 vor, und die schlanke Walze 5 dient als eine Klemmwalze.

Während jedem dieser Schritte von 1a bis 1e wird die Drehzahl der Aufwickelwalze 2 vorzugsweise variiert, um eine im wesentlichen konstante Spannung der Bahn 1 beizubehalten, wenn sich die Länge des Pfades der Bahn 1 während der Abweichung der Bahn 1 durch verschiedene Walzen der Vorrichtung verändert. Dies kann beispielsweise durch Steuern der Drehzahl der Aufwickelwalze 2 als eine Funktion der durch die Bahn 1 auf die Walze 6 ausgeübten Kraft, während der Schritte, die in Bezug auf die 1c, 1d und 1e beschrieben wurden, erzielt werden.

Bezug nehmend nun auf 2 wird der Mechanismus zum Sicherstellen der korrekten Positionierung der schlanken Walze 5 zwischen den Walzen 3 und 4 beschrieben. 2 zeigt nur einen Teil der Vorrichtung bezüglich der Walzen 3 und 4 und der schlanken Walze 5, wenn sich die Vorrichtung in der Position in 1c befindet. Die schlanke Walze 5 (ihre Achse wird mit 31 bezeichnet) wird an jedem Ende durch einen entsprechenden doppelt wirkenden Druckzylinder 19 gehalten. Genauer gesagt ist jedes Ende der schlanken Walze 5 an dem Ende der Stange 20 eines jeweiligen Druckzylinders 19 angelenkt. Die Druckzylinder 19 erstrecken sich vorzugsweise im wesentlichen senkrecht, wobei sich ihren Stangen 20 nach unten erstrecken. Jeder Druckzylinder 19 ist vorzugsweise am Ende eines jeweiligen Arms 27, der über ein jeweiliges Schwenkgelenk 28 mit dem Träger 12 verbunden ist, befestigt. Die Schwenkgelenke 28 sind vorzugsweise im mittleren Bereich der Arme 27 angeordnet. Das gegenüberliegende Ende eines jeden Armes 27 ist auf der Stange 26 eines jeweiligen Druckzylinders 25 über ein Schwenkgelenk 29 angelenkt. Die Druckzylinder 25 sind beide über jeweilige Schwenkgelenke 30 an dem Träger 12 angelenkt. Die Druckzylinder 25 erstrecken sich vorzugsweise im wesentlichen horizontal. Diese Konstruktion gestattet es, die horizontale und vertikale Position der schlanken Walze 5 durch Steuern des Drucks der Zylinder 19 und 25 zu verändern. Somit ist die schlanke Walze 5 korrekt unter der Walze 4 positioniert, wenn sie sich von der Position in 1b zur Position in 1c bewegt, d.h. ohne daß die schlanke Walze 5 an die Bahn 1 stößt, indem die Stangen 20 und 26 der Druckzylinder 19 und 25 in die verlängerte Position gebracht werden. Anschließend läuft die schlanke Walze 5 entlang des Umfangs der Walze 5, bis sie durch die Bahn 1 an die Walze 3 stößt, um aus der Position in 1c in die Position in 1d zu gelangen; während dieses Vorgangs wird der Druck in dem Druckzylinder 25 in einer bekannten Art und Weise gesteuert, damit die schlanke Walze 5 weiterhin ohne übermäßige Stärke an die Walze 4 stößt. Vorzugsweise wird kein Druck mehr auf den Druckzylinder 25 aufgebracht, sobald die schlanke Walze 5 an die Walze 3 stößt, so daß die schlanke Walze 5 nur durch die Walzen 3 und 4 durch die Zugkräfte der Druckzylinder 19 positioniert wird.

Während des Aufwickelns, d.h. in der Position in 1e, bleiben die Druckzylinder 19 zurückgezogen, um beide Enden der schlanken Walze 5 mit den Walzen 3 und 4 in Kontakt zu belassen, ungeachtet der Breite der Aufwickelwalze 2.

Die Walzen 3 und 4 sind beide drehbar auf den jeweiligen Lagerungen 13 und 14 montiert, wobei deren Achsen mit 17 und 18 bezeichnet sind. Die Lagerungen 13 und 14 wirken so zusammen, daß sie einen Verblockungsmechanismus zum Verblocken der Walze 3 mit der Walze 4 bilden, wie bereits erwähnt wurde: Dies wird genauer in Bezug auf 3 beschrieben. Die Lagerungen 13 sind gleitfähig in der vertikalen Richtung auf dem Träger 11 montiert (die Führungsvorrichtungen sind nicht gezeigt), und sie sind durch beispielsweise doppelt wirkende Druckzylinder 21 vertikal positioniert. Auf ähnliche Weise sind die Lagerungen 14 in der vertikalen Richtung gleitfähig auf dem Träger 12 montiert (die Führungsvorrichtungen sind nicht gezeigt), und sie sind durch beispielsweise Druckzylinder 23 vertikal positioniert. So erstrecken sich die Druckzylinder 21 und 23 parallel und vertikal, wobei sich ihre jeweiligen Stangen 22 und 24 nach unten erstrecken. Die Druckzylinder 19, 21 und 23 nehmen automatisch den Durchmesserzuwachs der Aufwickelwalze 2 auf. Jedoch werden diese nur für das Anheben der Walzen 3 und 4 und der schlanken Walze 5 über einen definierten erfaßten Abstand verwendet, der beispielsweise ein paar Millimetern entspricht. Danach ist es der gesamte Block, der aus den Trägern 11 und 12 gebildet ist, der über die definierte Höhe angehoben wird und in dieser neuen Position verblockt wird, während die Druckzylinder 19, 21 und 23 die Walzen 3 und 4 weiterhin an die schlanke Walze 5 stoßen lassen und die schlanke Walze 5 an die Aufwickelwalze 2 stoßen lassen. von da an nehmen die Druckzylinder 19, 21 und 23 wieder die Durchmesserveränderung der Aufwickelwalze 2 auf, bis sie wieder von dem definierten Abstand zurückgezogen werden, nachdem der gesamte Block wieder angehoben worden ist, usw.

Bezug nehmend auf 3 beschreiben wir nun den Verblockungsmechanismus der Walze 3 mit der Walze 4, der in dem Zustand der Vorrichtung, wie sie in den 1c bis 1e gezeigt ist, wirksam ist. 3 ist eine schematische Seitenansicht, die den unteren Teil der Lagerung 13, die die Walze 3 trägt, (ihre Achse wird mit 17 bezeichnet) und den unteren Teil der Lagerung 14, die die Walze 4 trägt (deren Achse mit 18 bezeichnet wird) zeigt. Der untere Teil der Lagerung 13 zeigt einen Arm 13a, der sich seitlich zur Lagerung 14 hin erstreckt. Eine Nut 15 ist am freien Ende des Arms 13a angeordnet. Der untere Teil der Lagerung 14 zeigt einen Arm 14a, der sich seitlich zur Lagerung 13 erstreckt. Eine Nase 16 ist am freien Ende des Armes 14a angeordnet. Die Form des freien Endes des Armes 14a stimmt mit der Form des freien Endes des Armes 13a überein und genauer gesagt paßt die Nase 16 in die Nut 15. Die Nase 16 besitzt vorzugsweise eine abgeschrägte Kante, um den Eingriff mit der Nut 15 zu vereinfachen. Wenn die Vorrichtung in die Position der 1c gelangt, werden somit die Lagerung 13 und die Lagerung 14 miteinander verblockt. Des weiteren bleiben beide Lagerungen 13 und 14 verblockt, beispielsweise durch Mittel, die auf die Träger 11 und 12 wirken, um ein seitliches Außereingriffgelangen zu vermeiden. Auf diesem Weg bilden beide Lagerungen 13 und 14 einen steifen Block: horizontale oder vertikale Relativschwingungen zwischen der Lagerung 11 und der Lagerung 12 werden beseitigt.

Wir beschreiben nun das Verhältnis zwischen den Walzen 3 und 4, der schlanken Walze 5 und der Aufwickelwalze 2 vom mechanischen Gesichtspunkt her. Wenn sich die Vorrichtung in der Position in 1e befindet, d.h., in der Nominalposition zum effektiven Aufwickeln, dient die schlanke Walze 5 als Klemmwalze. Der Durchmesser der schlanken Walze 5 ist vorzugsweise so klein wie möglich, um den Lufteinschluß zwischen der Bahn 1 und der Aufwickelwalze 2 zu minimieren. Somit wird die schlanke Walze 5 über ihre Länge hin flexibel und, in Abwesenheit der Walzen 3 und 4, kann sie sich biegen und während dem Aufwickeln auf der Aufwickelwalze 2 vibrieren. Es kann sogar eine Resonanz auftreten. Beides, das Biegen und das Vibrieren der schlanken Walze 5, würde sich negativ auf die Tangentialgeschwindigkeitsunterschiede zwischen der schlanken Walze 5 und der Aufwickelwalze 2 auswirken und eine Reibung auf der Bahn 1 hervorrufen, Veränderungen der Spannung in der Bahn 1 und schlechte Auswirkungen hinsichtlich des Verteilens der Bahn 1, ebenso wie in Bezug auf den Lufteinschluß. Somit ist es vorzuziehen, das Biegen und das Vibrieren der schlanken Walze 5 während der Aufwicklung zu vermeiden. Zu diesem Zweck flankieren die Walzen 3 und 4 die schlanke Walze 5 auf ihrem oberen halben Umfang, um sie während des Aufwickelns zwischen sich und der Aufwickelwalze 2 zu nehmen. Des weiteren sind die Walzen 3 und 4 vorzugsweise steifer ausgebildet als die schlanke Walze 5, um in der Lage zu sein, die schlanke Walze 5 zu lagern: das wird vorzugsweise mit den Walzen 3 und 4 erzielt, die einen größeren Durchmesser als die schlanke Walze 5 haben. Die Walzen 3 und 4 besitzen vorzugsweise jeweils einen Durchmesser, der ein bis sechs Mal, vorzugsweise drei Mal, der Durchmesser der schlanken Walze 5 ist. Die Walzen 3 und 4 besitzen vorzugsweise denselben Durchmesser und sind auf demselben vertikalen Niveau angeordnet. Des weiteren ist die Oberfläche der Walze 3, die von der Bahn 1 (in diesem Ausführungsbeispiel) umwickelt wird, vorteilhafterweise glatt; ihre Oberfläche ist vorzugsweise metallisch und poliert, ihre Rauhigkeit Rt (d.h. die Differenz zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Punkt auf der Oberfläche) ist kleiner oder gleich 25 &mgr;m. In diesem Fall schwimmt die Bahn 1 auf der aerodynamischen Grenzschicht, ohne die Oberfläche der Walze 3 zu berühren. Dies führt zu einem Verteileffekt. Auf ähnliche Weise ist die Oberfläche der Walze 4 ähnlich zu der Walze 3 vorteilhafterweise glatt. Die schlanke Walze 5 besteht vorzugsweise aus einem Kern mit einer elastischen Beschichtung, die selbst mit der Oberfläche der Aufwickelwalze 2 konform ist. Für die schlanke Walze 5, die eine Breite bis zu 2 m besitzt, und die Bahn 1, die mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.000 m/min. transportiert wird, ist es für die schlanke Walze 5 vorteilhaft, einen Durchmesser von ungefähr 50 mm zu besitzen, und für die Walzen 3 und 4 ist es vorteilhaft, jeweils einen Durchmesser von ungefähr 150 mm zu besitzen. Somit gestatten die Walzen 3 und 4, die schlanke Walze 5 präzise zwischen diese zu positionieren, und, als eine Folge davon, wird die schlanke Walze 5 korrekt auf der Aufwickelwalze 2 positioniert und des weiteren sorgen die Walzen 3 und 4 für eine dynamische Stabilität beim Aufwickeln.

Der Abstand zwischen der schlanken Walze 5 und der Aufwickelwalze 2 in 1d ist vorzugsweise klein, so daß die Zeit, die benötigt wird, um von der Position in 1d zu der Position in 1e zu gelangen, kurz ist, und somit begrenzt es die Zeit, während der die schlanke Walze 5 möglicherweise unter den Walzen 3 und 4 gebogen werden kann oder vibrieren kann, da sie noch nicht an die Aufwickelwalze 2 stößt. Der Mechanismus zum Sicherstellen der korrekten Positionierung der schlanken Walze 5 zwischen den Walzen 3 und 4 wird im Verhältnis zu 3 genauer beschrieben.

Da die Lagerungen 13 und 14 vorzugsweise verblockt werden, wenn sie in der Position in 1c ankommen, wie bereits erwähnt wurde, und in den nachfolgenden Schritten verblockt bleiben (entsprechend den 1b und 1e), wird die relative Bewegung, insbesondere die Vibrationen, zwischen den Walzen 3 und 4 während des Aufwickelns vermieden und somit wird vermieden, daß ein unerwünschtes Biegen und unerwünschte Vibrationen der schlanken Walze 5 durch die relative Bewegung oder die Vibrationen zwischen den Walzen 3 und 4 induziert werden können.

Des weiteren ist die Vorrichtung so konstruiert, daß dann, wenn sie sich in Position der 1e befindet, eine seitliche Bewegung, genauer gesagt seitliche Vibrationen, des Blocks, der durch die Träger 11 und 12 mit ihren verblockten Lagerungen 13 und 14 gebildet wird, und somit der Walzen 3 und 4 und der schlanken Walze 5 relativ zur Aufwickelwalze 2 vermieden wird. Jedoch paßt sich die vertikale Position der Einheit, die durch die Walzen 3 und 4 und die schlanke Walze 5 gebildet wird, dem Durchmesser der Aufwickelwalze 2 an, während sie während des Aufwickelns zunimmt, wie in Bezug auf 2 beschrieben wurde. Die Druckzylinder 21 und 23 sind vorzugsweise von der pneumatischen Bauart, um einen einstellbaren Kontaktdruck zwischen der Aufwickelwalze 2 und der schlanken Walze 5 zu definieren und die möglichen vertikalen Vibrationen zu absorbieren. Die Druckzylinder 19 sind ebenso vorzugsweise von der pneumatischen Bauart. Wie bereits erwähnt, geht die Bahn 1 vorzugsweise im wesentlichen horizontal von der Walze 6 zur Walze 3, so daß mögliche verbleibende vertikale Bewegungen oder Vibrationen der Walze 3 und der schlanken Walze 5 (aufgrund des Auslaufens der Aufwickelwalze 2) keine wesentliche Veränderung der Spannung der Bahn 1 hervorrufen würden, wie es der Fall wäre, wenn die Bahn 1 vertikal zur Walze 3 transportiert wird.

In der Position in 1e sind die Kräfte hinsichtlich der schlanken Walze 5 wie folgt verteilt.

Das Gewicht W der Walzen 3 und 4 (die verblockt sind) wird durch die Aufwickelwalze 2 über die schlanke Walze 5 abgestützt. Die Walze 3 und die Walze 4 haben vorzugsweise das gleiche Gewicht. Jedoch wird wenigstens ein kleiner Betrag &Dgr;W ihres Gewichts W vorteilhafterweise von den Druckzylindern 21 und 23 getragen, die jeweils an den Enden der Walzen 3 und 4 angeordnet sind, wobei die Druckzylinder an jedem Ende um den halben Betrag, d.h. um &Dgr;W/2, nach oben ziehen. Die Beträge &Dgr;W werden vorzugsweise so ausgewählt, daß sie ausreichend sind, um zu erzielen, daß der Druck, der durch die schlanke Walze 5 auf die Aufwickelwalze 2 ausgeübt wird, in der Mitte der schlanken. Walze 5 maximal ist und progressiv zu ihren Kanten hin abnimmt. Nichtsdestotrotz sind die Zugkräfte &Dgr;W/2 der Druckzylinder 21 und 23 begrenzt, so daß die schlanke Walze 5 über die gesamte Breite der Bahn 1 in Anschlag mit der Aufwickelwalze 2 bleibt. Als Folge davon wird die Effizienz der schlanken Walze 5 zur Verringerung des Lufteinschlusses zwischen der Bahn 1 und der Aufwickelwalze 2 weiter verbessert, da sie die Austreibung der Luft, die zwischen der Bahn 1 und der Aufwickelwalze 2 eingefangen ist, von der Mitte zu den Kanten der Bahn 1 im Anschlagsbereich der schlanken Walze 5 mit der Aufwickelwalze 2 fördert. In der Praxis wird die Zugkraft nach oben von &Dgr;W/2, die von den Druckzylindern 21 und 23 an jedem Ende entwickelt wird, durch das Versorgen der Druckzylinder 21 und 23 einer Differentialbauart (an jedem Ende) mit einem ersten Druck (a), der eine konstante Aufwärtskraft von W/2 induziert, und mit einem zweiten Druck (b), der eine Abwärtskraft von (W/2-&Dgr;W/2) induziert, erhalten: somit beträgt die resultierende Kraft an jedem Ende der Walzen 3 und 4 &Dgr;W/2, die nach oben gerichtet ist.

Hinsichtlich des Anschlags der schlanken Walze 5 an die Walzen 3 und 4 verbleiben die Reaktionskräfte der schlanken Walze 5 auf den Walzen 3 und 4 aufgrund mindestens eines Teils des Gewichts der Walzen 3 und 4, die über die schlanke Walze 5 von der Aufwickelwalze 2 aufgenommen wird, vorzugsweise so niedrig wie möglich, die Walzen 3 und 4 vermeiden gerade das Verbiegen und Vibrieren der schlanken Walze 5, ebenso wie sie ihr korrektes Positionieren sicherstellen. Somit wird die Kompression der Bahn 1 zwischen der schlanken Walze 5 und der Walze 4 niedrig gehalten und ein Beschädigen der Bahn 1 wird folglich vermieden. Von diesem Gesichtspunkt aus ist der Winkel zwischen der Halbebene, die von der Achse der schlanken Walze 5 begrenzt wird und die Achse der Walze 3 aufweist, und der Halbebene, die von der Achse der schlanken Walze 5 begrenzt wird und die Achse der Walze 4 aufweist, vorzugsweise so klein wie möglich, beispielsweise 130°. Als ein Ergebnis werden die Kräfte der schlanken Walze 5 auf die Walzen 3 und 4 um eine vorgegebene Kraft minimiert, die im Bedarfsfall von der Aufwickelwalze 2 auf die schlanke Walze 5 ausgeübt wird.

In der Praxis biegt sich die Aufwickelwalze 2 leicht nach unten, aufgrund ihres Eigengewichtes und aufgrund der Tatsache, daß sie an ihren Enden gelagert ist. Bei geeigneter Konstruktion ist die Aufwickelwalze 2 jedoch steifer als die schlanke Walze 5 und als die Walzen 3 und 4 und folglich biegt sich die Aufwickelwalze 2 weniger nach unten als dies die schlanke Walze 5 und die Walzen 3 und 4 tun. Deshalb biegen sich die Walzen 3 und 4 und die schlanke Walze 5 tatsächlich um denselben Betrag als die Aufwickelwalze 2, die fortfährt, die schlanke Walze 5 zumindest über die Breite der Bahn 1 abzustützen, wie zuvor beschrieben wurde. Es ist jedoch vorteilhaft, daß die Druckzylinder 19 eine nach oben gerichtete Kraft an jedem Ende der schlanken Walze 5 entwickeln, die ausreicht, um sicherzustellen, daß beide Endbereiche der schlanken Walze 5 bei jeder beliebigen Breite der Aufwickelwalze 2 an die Walzen 3 und 4 stoßen.

Es ist vorteilhaft, daß die schlanke Walze 5 an die Oberseite der Aufwickelwalze 2 stößt, wie in 1e gezeigt ist (oder, in einem anderen Ausführungsbeispiel, daß die Aufwickelwalze 2 an die Oberseite der schlanken Walze 5 stößt). Somit sind die Tangentialgeschwindigkeit der Aufwickelwalze 2 und der schlanken Walze 5 ebenso wie die Tangentialgeschwindigkeit der schlanken Walze 5 und der Walze 3 im wesentlichen für jeden Punkt auf der Breite der Bahn 1 identisch, und daher werden keine Reibungen auf der Bahn 1 erzeugt. Dies wird nicht erzielt, wenn die schlanke Walze 5 seitlich an die Aufwickelwalze 2 stößt (somit flanieren die Walzen 3 und 4 die schlanke Walze 5 seitlich). Tatsächlich biegen sich die Walzen 3 und 4 jeweils im wesentlichen um einen selben fixierten Betrag nach unten (wenn sie identisch ausgelegt sind) und die Aufwickelwalze 2 biegt sich um einen anderen Betrag nach unten, der des weiteren variiert, wenn ihr Durchmesser aufgrund der Bahn 1, die darum herum gewickelt ist, zunimmt. Als eine Folge davon positionieren die Walzen 3 und 4 die schlanke Walze 5 nicht korrekt auf der Aufwickelwalze 2 über ihre gesamte Länge und dies führt zu Unterschieden der Tangentialgeschwindigkeitsvektoren zwischen der Walze 3 und der schlanken Walze 5 und zwischen der schlanken Walze 5 und der Aufwickelwalze 2, womit eine Reibung auf die Bahn 1 induziert wird. Des weiteren kann die schlanke Walze 5 sogar leicht vibrieren, wenn die schlanke Walze 5 nicht mehr korrekt über die gesamte Länge zwischen den Walzen 3 und 4 auf der einen Seite und der Aufwickelwalze 2 auf der anderen Seite eingelegt ist.

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die gleiche Vorrichtung wie die bislang beschriebene vorgeschlagen, jedoch mit modifizierten Schritten im Vergleich zu denjenigen der 1a bis 1e. Die Anfangsposition der Vorrichtung ist diejenige aus 1a. Der Versatz des ersten Trägers 11 und des zweiten Trägers 12 werden ähnlich ausgeführt wie zuvor beim Passieren aus 1a bis 1c beschrieben wurde, jedoch werden die seitlichen Versatzabstände so modifiziert, daß die Vorrichtung den Zustand in 4 erreicht, anstelle desjenigen aus 1c. Anschließend wird die schlanke Walze 5 entlang der Walze 4 bewegt, bis sie die Walze 3 berührt, wie zuvor beim Passieren aus 1c zu 1d beschrieben wurde. Anschließend wird der durch den ersten Träger 11 und den zweiten Träger 12 gebildete Block (mit ihren Lagerungen 13 und 14, die wie zuvor verblockt sind) seitlich verschoben, um in die Position in 1d und anschließend in die Position in 1e zu gelangen.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine ähnliche Vorrichtung vorgeschlagen, die es erlaubt, einen Raum, der in die horizontale Richtung folgt, zu gewinnen. In dem Ausführungsbeispiel, das in Bezug auf die 1a bis 1e gezeigt ist, wird 3 seitlich in Bezug auf die Walzen 8 und 9, die im wesentlichen vertikal ausgerichtet gezeigt sind, verschoben. Auf ähnliche Weise werden die Walze 4 und die schlanke Walze 5 seitlich in Bezug auf die Walzen 6 und 7, die ebenso im wesentlichen ausgerichtet gezeigt sind, verschoben. Wenn sich die Vorrichtung im offenen Zustand wie in 1a befindet, nimmt sie etwas Platz in der horizontalen Richtung ein. Dies ist beispielsweise möglich, um die Walze 3 auf einen Träger und die Walzen 8 und 9 auf einen weiteren Träger zu montieren, wobei beide seitlich bewegbar sind. Auf ähnliche Weise können die Walze 4 und die schlanke Walze 5 auf einem Träger montiert werden, während die Walzen 6 und 7 auf einem weiteren Träger montiert werden, die beide seitlich verschiebbar sind. Wenn sich die Vorrichtung in geöffnetem Zustand befindet, wie in der vorherigen Umgebung durch 1a dargestellt ist, ist es somit möglich, vertikale Walzen 3, 8 und 9 annähernd auf einer Seite des Pfades der Bahn 1 zwischen der Leerlaufwalze 10 und der Aufwickelwalze 2 auszurichten, und es ist möglich, die Walzen 4, 6 und 7 annähernd vertikal auf der anderen Seite des Pfades auszurichten. Somit ist es möglich, den horizontalen Abstand der zuvor die Walzen 8 und 9 von der Walze 3 getrennt hat und den horizontalen Abstand, der die Walze 4 und die schlanke Walze 5 von den Walzen 6 und 7 getrennt hat, einzusparen. Anschließend können beide Träger, die die Walze 3 und die Walzen 8 und 9 tragen, gleichzeitig zur Bahn 1 bewegt werden, um an diese zu stoßen und anschließend (oder womöglich gleichzeitig) können beide Träger, die die Walze 4, die schlanke Walze 5 und die Walzen 8 und 9 tragen, gleichzeitig zu der Bahn 1 bewegt werden, bis sich die Walzen 3 und 4 und die schlanke Walze 5 in der zuvor in der 1c dargestellten Position befinden. In diesem Zustand bilden die Walzen 8 und 9 und die Walzen 6 und 7 die zuvor erwähnte Klemmung, die die Bahn 1 einschließt, aber die Klemmung wird anschließend im wesentlichen vertikal an den Walzen 3 und 4 und der schlanken Walze 5 ausgerichtet, wie in 5 gezeigt ist. Die Walze 6 befindet sich etwas oberhalb der Walzen 3 und 4 in Bezug auf die vertikale Position. Von dieser Position aus werden der Träger der Walzen 8 und 9 und der Träger der Walzen 6 und 7 gleichzeitig in der horizontalen Richtung verschoben, um in die Position zu gelangen, die in 1c abgebildet ist, und anschließend werden die nachfolgenden Schritte des vorherigen Ausführungsbeispiels normal ausgeführt. Es ist jedoch vor dem Vorgang des Anhebens möglich, den Schritt, der zum Passieren von der Position der Vorrichtung, die in 1c beschrieben ist, zu der Position in 1d im vorherigen Ausführungsbeispiel, beschrieben ist, vorher auszuführen.

In den zuvor beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen geht die Bahn 1 dann, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet (d.h. in der Position, die in 1e gezeigt ist) zwischen die Walze 3 und die schlanke Walze 5 und anschließend zwischen die schlanke Walze 5 und die Aufwickelwalze 2. Alternativ ist es möglich, die Bahn 1 durch einen unterschiedlichen Pfad in der Vorrichtung, die die Walzen 3 und 4 und die schlanke Walze 5 zum Aufwickeln der Bahn 1 auf die Aufwickelwalze 2 aufweist, aufzuwickeln.

Beispielsweise kann die Bahn 1, wie in 6a gezeigt ist, zuerst zwischen die Walze 4 und die schlanke Walze 5 gehen, anschließend zwischen die Walze 3 und die schlanke Walze 5 und schließlich zwischen die schlanke Walze 5 und die Aufwickelwalze 2. In diesem Fall besitzt die Vorrichtung vorzugsweise eine offene Position, in der sich die schlanke Walze 5 auf einer Seite des Pfades der Bahn 1 im Verlauf des Aufwickelns auf die Aufwickelwalze 2 befindet, und sich die Walzen 3 und 4 auf der anderen Seite des Pfads der Bahn, im Verlauf des Aufwickelns auf die Aufwickelwalze 2, befinden. Wenn die Vorrichtung in ihre Nominalaufwickelposition gebracht wird (beispielsweise durch Bewegen der Walzen 3 und 4 und der schlanken Walze 5 zur Aufwickelwalze 2, deren Position fixiert werden kann, oder durch Bewegen der schlanken Walze 5 und der Aufwickelwalze 2 zu den Walzen 3 und 4, deren Position fixiert sein kann), wird die Bahn 1 entsprechend aufgewickelt.

Wie in 6b gezeigt ist, kann die Bahn 1 auch direkt zwischen die schlanke Walze 5 und die Aufwickelwalze 2 gehen, ohne zwischen die Walze 3 und die schlanke Walze 5 oder zwischen die Walze 4 und die schlanke Walze 5 zu gehen. In diesem Fall besitzt die Vorrichtung vorzugsweise eine offene Position, in der die Walzen 3 und 4 und die schlanke Walze 5 gemeinsam auf einer gleichen Seite des Pfades der Bahn 1 im Verlauf des Aufwickelns auf die Aufwickelwalze 2 angeordnet sind. Des weiteren besitzen die Walzen 3 und 4 und die schlanke Walze 5 vorzugsweise ihre relativen Positionen, die bereits denjenigen in der Nominalaufwickelposition entsprechen. Wenn die Vorrichtung in ihre Nominalaufwickelposition gebracht wird (beispielsweise durch Bewegen der Walzen 3 und 4 und der schlanken Walze 5 zur Aufwickelwalze 2, deren Position fixiert sein kann, oder durch Bewegen der Aufwickelwalze 2 zur schlanken Walze 5 und zu den Walzen 4 und 3, deren Position fixiert sein kann), wird die Bahn 1 entsprechend aufgewickelt werden. In den Ausführungsbeispielen der 6a und 6b besitzt die Vorrichtung vorzugsweise Vorrichtungen zum automatischen Positionieren der schlanken Walze 5 zwischen den Walzen 3 und 4 in der Nominalaufwickelposition. Für den Fall, daß die Aufwickelwalze 2 bewegbar ist, ist es des weiteren vorteilhaft, daß sich die Aufwickelwalze 2 während des Aufwickelns in die Nominalaufwickelposition bewegt, um sich dem Durchmesser der Aufwickelwalze 2 anzupassen.

In den Ausführungsbeispielen, die hinsichtlich der 1 bis 5 beschrieben wurden, geht die Bahn 1 zwischen der Walze 3 und der schlanken Walze 5 und anschließend zwischen der schlanken Walze 5 und der Aufwickelwalze 2 hindurch, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet. Des weiteren sind die Walzen 3 und 4 und die schlanke Walze 5 von der offenen Position in die nominale Aufwickelposition bewegbar, wobei die Position der Aufwickelwalze 2 fest ist. Es gibt alternative Möglichkeiten, um die Walzen zu definieren, deren Position fest oder beweglich ist, um ein leichtes Aufwickeln zu gestatten. Es ist beispielsweise möglich, die Position der Walze 4 und der schlanken Walze 5 zu fixieren (jedoch hat die Vorrichtung vorzugsweise immer noch eine Vorrichtung zum automatischen Positionieren der schlanken Walze 5 zwischen den Walzen 3 und 4 in der Nominalaufwickelposition) und es ist möglich, die Position der Walze 3 und der Aufwickelwalze 2 beweglich zu haben, um in die nominale Aufwickelposition zu gelangen. Anschließend ist es vorteilhafterweise die Aufwickelwalze 2, die sich während des Aufwickelns in die Nominalposition bewegt, um sich dem Durchmesser der Aufwickelwalze 2 anzupassen.

Es sollte klar sein, daß die drei Walzensysteme, die die Walzen 3 und 4 und die schlanke Walze 5 zum Aufwickeln der Bahn 1 auf die Aufwickelwalze 2 aufweisen, unabhängig von den die Einklemmung bildenden Walzen 6, 7, 8 und 9 verwendet werden können. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zum Aufwickeln wenigstens einer Bahn (1) auf eine Aufwickelwalze, wobei die Vorrichtung wenigstens eine erste Walze (3), eine zweite Walze (4) und eine dritte Walze (5) parallel zueinander und zu der Aufwickelwalze (2) aufweist, wobei die Vorrichtung eine Nominalaufwickelposition besitzt, in der:

    – sowohl die erste als auch die zweite Walze (3, 4) als auch die Aufwickelwalze (2) mit der dritten Walze (5) in Kontakt stehen;

    – kein Kontakt zwischen der ersten Walze (3) und der zweiten Walze (4), zwischen der ersten Walze (3) und der Aufwickelwalze (2) und zwischen der zweiten Walze (4) und der Aufwickelwalze (2) besteht;

    – ein erster Winkel, der zwischen einer ersten Halbebene, die von der Achse der dritten Walze (5) begrenzt wird und die Achse (17) der ersten Walze (3) aufweist, und einer zweiten Halbebene, die von der Achse der dritten Walze (5) begrenzt wird und die Achse (18) der zweiten Walze (4) aufweist, definiert wird, kleiner als 180° ist;

    – ein zweiter Winkel, der zwischen einer dritten Halbebene, die von der Achse der dritten Walze (5) begrenzt wird und die Achse der Aufwickelwalze (2) aufweist, und einer vierten Halbebene, die von der Achse der dritten Walze (5) begrenzt wird und eine Schnittlinie aufweist, definiert wird, größer als 90° ist, wobei die Schnittlinie als Schnitt zwischen der den ersten Winkel halbierenden Ebene und der Ebene, die die Achse (17) der ersten Walze (3) und die Achse (18) der zweiten Walze (4) aufweist, definiert wird.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die Vorrichtung des weiteren eine offene Position besitzt, in der die erste, die zweite und die dritte Walze (3, 4, 5) außerhalb des Pfades der Bahn (1) im Verlauf des Aufwickelns auf die Aufwickelwalze (2) angeordnet sind, wobei die Lager von wenigstens einer Walze unter der ersten, zweiten und dritten Walze (3, 4, 5) und der Aufwickelwalze (2) bewegbar sind, um eine Positionsveränderung von der Vorrichtung zwischen der offenen Position und der Nominalaufwickelposition zu ermöglichen.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, aufweisend eine Vorrichtung (19, 25, 26, 27, 28, 29, 30) zum Bewerkstelligen, dass die dritte Walze (5) frei zwischen der ersten und der zweiten Walze (3, 4) und der Aufwickelwalze (2) positioniert und ausgerichtet wird, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet.
  4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Winkel in der Nominalaufwickelposition im wesentlichen 180° beträgt.
  5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Halbebene in der Nominalaufwickelposition im wesentlichen vertikal ist.
  6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschickungsvorrichtung (19) Kräfte auf die Lager der dritten Walze (5) aufbringt, so dass die Endbereiche der dritten Walze (5) bei jeglicher Breite der Aufwickelwalze (2) gegen die erste und zweite Walze (3, 4) stoßen, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet.
  7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend eine Vorrichtung (11, 12, 19, 20, 21, 22, 23, 24), um die Lager der ersten, der zweiten und der dritten Walze (3, 4, 5) entlang einer gemeinsamen Richtung zu bewegen, die nicht senkrecht zur dritten Halbebene und vorzugsweise parallel zur dritten Halbebene ist, um an dem Durchmesser der Aufwickelwalze (2) angepasst zu sein, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet, wobei die Lager der Aufwickelwalze (2) in der Nominalaufwickelposition fixiert gehalten werden.
  8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, aufweisend eine Verblockungsvorrichtung (13a, 14a, 15, 16) zum wahlweisen Verblocken der Lager der ersten und zweiten Walze (3, 4), so dass sich die erste und die zweite Walze (3, 4) nicht frei in Bezug zueinander sondern gemeinsam bewegen können.
  9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (31) der dritten Walze (5) in der Nominalaufwickelposition auf einem höheren Niveau angeordnet ist als die Achse der Aufwickelwalze (2), und dass das Gewicht der ersten, zweiten und dritten Walze (3, 4, 5) wenigstens teilweise von der Aufwickelwalze (2) über die dritte Walze (5) abgestützt wird, wodurch die dritte Walze (5) einen Druck auf die Aufwickelwalze (2) ausübt.
  10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, aufweisend eine Beschickungsvorrichtung (21, 23), um auf die Lager der ersten und zweiten Walze (3, 4) zu wirken, mit einer Kraft, die eine Komponente besitzt, die parallel zur dritten Halbebene ist und von der Aufwickelwalze (2) weg weisend ausgerichtet ist, so dass der Druck, der durch die dritte Walze (5) auf die Aufwickelwalze (2) aufgebracht wird, in dem Mittelbereich der Aufwickelwalze (2) maximal ist und progressiv zu ihren Kanten kleiner wird, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet.
  11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie für jede Walze unter der ersten und zweiten Walze (3, 4), die mit der Bahn (1) in Kontakt gelangt, eine Vorrichtung aufweist, um wahlweise zu bewirken, dass die Walze entweder in einer Richtung und mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die im wesentlichen derjenigen der Bahn (1) entspricht, dreht, oder dass sie als eine Leerlaufwalze dient.
  12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, aufweisend eine Vorrichtung, um wahlweise zu bewirken, dass wenigstens die erste oder die zweite Walze (3, 4) dann, wenn sie sich nicht in ihrer Nominalaufwickelposition befindet, entweder als eine Leerlaufwalze dient oder in einer Richtung und mit einer Drehzahl dreht, wodurch, wenn die dritte Walze (5) in direktem Kontakt mit der ersten oder der zweiten Walze (3, 4) steht, die dritte Walze (5) durch Reibung in einer Richtung und mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die im wesentlichen derjenigen der Bahn (1) entspricht, drehend angetrieben wird.
  13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, aufweisend eine Vorrichtung (18, 19, 20), um zu bewerkstelligen, dass die dritte Walze (5) entlang des Umfangs der zweiten Walze (4) läuft, bis die dritte Walze (5) auch gegen die erste Walze (3) stößt.
  14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Walze (3, 4) das selbe Gewicht besitzen.
  15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Walze (3, 4) denselben Durchmesser besitzen.
  16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der ersten und der zweiten Walze (3, 4) ein bis sechsmal dem Durchmesser der dritten Walze (5) entspricht.
  17. Verfahren zum Aufwickeln von wenigstens einer Bahn (1) auf eine Aufwickelwalze (2) unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Bahn (1) in der Nominalaufwickelposition zumindest zwischen der dritten Walze (5) und der Aufwickelwalze (2) hindurchgeht.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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