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Dokumentenidentifikation DE60118964T2 09.11.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001345830
Titel VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM WICKELN VON BAHNEN
Anmelder DuPont Teijin Films U.S., Ltd. Partnership, Wilmington, Del., US
Erfinder NICOLAI, Luc, B-6700 Heinsch, BE;
WAGER, Dave, Guisborough, Cleveland TS14 8PP, GB
Vertreter PRÜFER & PARTNER GbR, 81479 München
DE-Aktenzeichen 60118964
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, LU
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.12.2001
EP-Aktenzeichen 019864388
WO-Anmeldetag 19.12.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/EP01/15416
WO-Veröffentlichungsnummer 2002049947
WO-Veröffentlichungsdatum 27.06.2002
EP-Offenlegungsdatum 24.09.2003
EP date of grant 19.04.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.11.2006
IPC-Hauptklasse B65H 18/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

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 Rollen aufgewickelt.

Während des Aufwickelns der Bahn auf eine Rolle ist es erwünscht, ein homogenes Aufwickeln auf die Rolle sicherzustellen (d.h. ohne Knittern oder Falten) und so wenig Luft wie möglich zwischen jede Schicht einer Bahn auf der Rolle 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 Klemmrolle (auch als Packrolle bezeichnet) aufgewickelt, um einen übermäßigen Lufteinschluß zu verhindern.

Die DE 43 43 173 offenbart eine kombinierte Bahnkalandrier- und Aufwickelvorrichtung.

Zusammenfassung der Erfindung

Untersuchungen haben gezeigt, daß:

  • (aa) es der effektivste Weg ist, den Durchmesser einer Packrolle zu reduzieren, um die Menge an Lufteinschluß bei einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit unter einem bestimmten Niveau zu halten;
  • (bb) wenn die Packrolle (oder ihre Deckschicht) weicher als die Aufwickelrolle ist und zuviel Luft einschließt, dann das Problem gelöst werden kann, indem härtere Materialien für die Packrolle 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 Packrollen, beispielsweise kann die Packrolle zu flexibel werden, wenn sie zu dünn ist. Jedoch wird vorgeschlagen, schlanke Packrollen 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 Rolle zwischen einer Rolle und einer Aufwickelrolle vor, wobei die Bahn von der Rolle zu der schlanken Rolle und anschließend zu der Aufwickelrolle gelangt. Das zweite Beispiel schlägt eine schlanke Rolle zwischen zwei Rollen und einer Aufwickelrolle vor, wobei die Bahn von einer derjenigen Rollen zu der schlanken Rolle und anschließend zu der Aufwickelrolle geht.

Um jedoch diese Prinzipien in die Praxis umzusetzen, mußten verschiedene praktische Probleme gelöst werden. Ein erstes Problem ist es, die korrekte Position der schlanken Rolle zwischen der Rolle (den Rollen) und der Aufwickelrolle sicherzustellen, da die schlanke Rolle aufgrund ihres geringen Durchmessers flexibel wird. Ein anderes Problem ist es, sicherzustellen, daß die Tangentialgeschwindigkeit der schlanken Rolle und der Rollen 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 Rolle sicherzustellen, d.h., es können Falten auf der Bahn verbleiben, sobald sie auf der Aufwickelrolle 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 Rolle und der schlanken Rolle und zwischen der schlanken Rolle und der Aufwickelrolle. Ein anderes weiteres Problem ist es, eine Druckverteilung über die Breite der Aufwickelrolle anzuwenden, die zu einem gleichmäßigen Luftausschluß führt.

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

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufwickeln von Bahnen auf Aufwickelrollen 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 gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 13–21 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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

2 ist eine schematische Seitenansicht, die die mechanischen Verbindungen zwischen den Rollen 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 Rollen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung aufzuwickeln.

7 ist eine schematische Ansicht für eine andere Ausführungsform der Erfindung;

8 ist eine weitere schematische Ansicht der Ausführungsform aus 7;

9 ist eine Draufsicht der Ausführungsform aus 7;

10 ist eine vergrößerte Seitenansicht der Ausführungsform aus 7;

11 zeigt die Versatzmöglichkeiten einer Rolle gemäß der Ausführungsform aus 7;

12 ist eine weitere schematische Ansicht der Ausführungsform aus 7;

13 stellt einen möglichen Aufwickelvorgang für die Ausführungsform aus 7 dar;

14 stellt einen möglichen Rollenänderungsvorgang für die Ausführungsform aus 7 dar;

15 stellt eine andere Ausführungsform der Erfindung dar;

16 stellt eine weitere andere Ausführungsform der Erfindung dar.

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 Aufwickelrolle 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 Aufwickelrolle 2 (die sich in einer unteren Position befindet) umgeleitet, über beispielsweise eine Leerlauf rolle 10 (die fixiert ist). Der Pfad zwischen der Leerlauf rolle 10 und der Aufwickelrolle 2 ist frei, um einen leichten Beginn des Aufwickelns der Bahn 1 auf die Aufwickelrolle 2 zu gestatten, entweder manuell oder durch eine automatische Vorrichtung. Ein erster Satz Rollen (3, 8, 9) ist auf einer Seite des Pfades vorgesehen. Der erste Satz Rollen wird von einem ersten beweglichen Träger 11 (nicht gezeigt) getragen. Ein zweiter Satz Rollen (4, 5, 6, 7), der eine schlanke Rolle 5 aufweist, ist auf der Seite gegenüber dem ersten Satz Rollen in Bezug zu dem Pfad vorgesehen. Der zweite Satz Rollen wird von einem zweiten beweglichen Träger 12 (nicht gezeigt) getragen.

Sobald das Aufwickeln der Bahn 1 auf die Aufwickelrolle 2 begonnen hat, wird der erste Träger 11 zu dem Abschnitt der Bahn 1 bewegt, der sich zwischen der Leerlauf rolle 10 und der Aufwickelrolle 2 erstreckt, bis zu einer Position, in der die Rolle 3 auf die Bahn 1 stößt. Diese Situation ist in 1b dargestellt. Vor dem Anstoßen an der Bahn 1 wird die Rolle 3 vorzugsweise dazu gebracht, mit einer Tangentialgeschwindigkeit und in einer Richtung, die im wesentlichen derjenigen des Versatzes der Bahn 1 entspricht, zu drehen. Die Rollen 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 Rolle 3 und die Rolle 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 Rolle 5 vorzugsweise unter der Rolle 4 leicht zu der Rolle 3 hin angeordnet, d.h., die schlanke Rolle 5 stößt an die Rolle 4, nicht jedoch an die Rolle 3. Weder die Rolle 4 noch die schlanke Rolle 5 stoßen an die Bahn 1. Die Rollen 8und 9 des ersten Trägers 11 und die Rollen 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 Rolle 7 des zweiten Trägers 12 im wesentlichen zwischen der Rolle 8 und der Rolle 9 des ersten Trägers 11 und vorzugsweise in einer engen Art und Weise, ohne jedoch mit diesen in Kontakt zu stehen. Die Rolle 6 des zweiten Trägers 12 ist im wesentlichen unter der Rolle 8 des ersten Trägers 11 und vorzugsweise nahe an letzterer angeordnet. Somit wird die Bahn 1 dazu gebracht, an die Rolle 9 zu stoßen, und von der Rolle 9 auf die Rolle 7 zu gelangen, von der Rolle 7 auf die Rolle 8, von der Rolle 8 auf die Rolle 6, um Wellen zu bilden. Die durch die Rollen 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 Rollen, die die Klemmung bilden, zu verändern. Des weiteren werden die Rollen 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 Rollen und der Bahn 1 zu vermeiden); daher wird eine übermäßige Spannung auf der Bahn 1 in dem Moment, in dem die Rollen daran anstoßen (was auftreten könnte, wenn die Rollen Leerlauf rollen 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 Rollen 6, 7, 8 und 9 vorteilhaft, daß sie einen Durchmesser von ungefähr 120 mm besitzen. Die Rolle 6 ist vorzugsweise horizontal von der Rolle 3 beabstandet, so daß die Bahn 1 von der Rolle 6 zu der Rolle 3 in einer im wesentlichen horizontalen Art und Weise geht. Des weiteren sind die Rollen 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 Rolle 4 vorzugsweise dazu gebracht, mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die der Geschwindigkeit der Bahn 1 entspricht, und in derselben Richtung wie die Rolle 3 zu drehen. Folglich wird die Rolle 4 dazu gebracht, die schlanke Rolle 5 durch Reibungsantrieb zu drehen, da die schlanke Rolle 5 an die Rolle 4 stößt. Die schlanke Rolle 5 wird anschließend entlang des Umfangs der Rolle 4 nach oben bewegt, bis sie durch die Bahn 1 an die Rolle 3 stößt. Daher stößt die schlanke Rolle 5 sowohl an die Rolle 3 (durch die Bahn 1) als auch an die Rolle 4, und als Folge davon wird die schlanke Rolle 5 durch diese Rollen 3 und 4 präzise positioniert. Die Bahn 1 geht nun von der Rolle 3 zur schlanken Rolle 5 und anschließend zur Aufwickelrolle 2. Die Achse der schlanken Rolle 5 und die Achse der Aufwickelrolle 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 Rollenanordnung), bis die schlanke Rolle 5 an die Aufwickelrolle 2 stößt, vorzugsweise an ihrer Oberseite. Diese Situation ist in 1e dargestellt. Wie der 1e entnommen werden kann, stoßen die Rollen 3 und 4 nicht an die Aufwickelrolle 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 Rolle 5 an die Aufwickelrolle 2 stößt, vorzugsweise mit einem Abstand von ungefähr 10 mm, wird der Antrieb der Drehung der Rollen 3 und 4 vorzugsweise gestoppt, um nun als Leerlauf rollen 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 Aufwickelrolle 2 vor, und die schlanke Rolle 5 dient als eine Klemmrolle.

Während jedem dieser Schritte von 1a bis 1e wird die Drehzahl der Aufwickelrolle 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 Rollen der Vorrichtung verändert. Dies kann beispielsweise durch Steuern der Drehzahl der Aufwickelrolle 2 als eine Funktion der durch die Bahn 1 auf die Rolle 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 Rolle 5 zwischen den Rollen 3 und 4 beschrieben. 2 zeigt nur einen Teil der Vorrichtung bezüglich der Rollen 3 und 4 und der schlanken Rolle 5, wenn sich die Vorrichtung in der Position in 1c befindet. Die schlanke Rolle 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 Rolle 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 Rolle 5 durch Steuern des Drucks der Zylinder 19 und 25 zu verändern. Somit ist die schlanke Rolle 5 korrekt unter der Rolle 4 positioniert, wenn sie sich von der Position in 1b zur Position in 1c bewegt, d.h. ohne daß die schlanke Rolle 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 Rolle 5 entlang des Umfangs der Rolle 5, bis sie durch die Bahn 1 an die Rolle 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 Rolle 5 weiterhin ohne übermäßige Stärke an die Rolle 4 stößt. Vorzugsweise wird kein Druck mehr auf den Druckzylinder 25 aufgebracht, sobald die schlanke Rolle 5 an die Rolle 3 stößt, so daß die schlanke Rolle 5 nur durch die Rollen 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 Rolle 5 mit den Rollen 3 und 4 in Kontakt zu belassen, ungeachtet der Breite der Aufwickelrolle 2.

Die Rollen 3 und 4 sind beide drehbar auf den jeweiligen Lagerungen 13 und 14 montiert, wobei deren Achsen mit 17 und 18bezeichnet sind. Die Lagerungen 13 und 14 wirken so zusammen, daß sie einen Verblockungsmechanismus zum Verblocken der Rolle 3 mit der Rolle 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 Aufwickelrolle 2 auf. Jedoch werden diese nur für das Anheben der Rollen 3 und 4 und der schlanken Rolle 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 Rollen 3 und 4 weiterhin an die schlanke Rolle 5 stoßen lassen und die schlanke Rolle 5 an die Aufwickelrolle 2 stoßen lassen. Von da an nehmen die Druckzylinder 19, 21 und 23 wieder die Durchmesserveränderung der Aufwickelrolle 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 Rolle 3 mit der Rolle 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 Rolle 3 trägt, (ihre Achse wird mit 17 bezeichnet) und den unteren Teil der Lagerung 14, die die Rolle 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 Rollen 3 und 4, der schlanken Rolle 5 und der Aufwickelrolle 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 Rolle 5 als Klemmrolle. Der Durchmesser der schlanken Rolle 5 ist vorzugsweise so klein wie möglich, um den Lufteinschluß zwischen der Bahn 1 und der Aufwickelrolle 2 zu minimieren. Somit wird die schlanke Rolle 5 über ihre Länge hin flexibel und, in Abwesenheit der Rollen 3 und 4, kann sie sich biegen und während dem Aufwickeln auf der Aufwickelrolle 2 vibrieren. Es kann sogar eine Resonanz auftreten. Beides, das Biegen und das Vibrieren der schlanken Rolle 5, würde sich negativ auf die Tangentialgeschwindigkeitsunterschiede zwischen der schlanken Rolle 5 und der Aufwickelrolle 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 Rolle 5 während der Aufwicklung zu vermeiden. Zu diesem Zweck flankieren die Rollen 3 und 4 die schlanke Rolle 5 auf ihrem oberen halben Umfang, um sie während des Aufwickelns zwischen sich und der Aufwickelrolle 2 zu nehmen. Des weiteren sind die Rollen 3 und 4 vorzugsweise steifer ausgebildet als die schlanke Rolle 5, um in der Lage zu sein, die schlanke Rolle 5 zu lagern: das wird vorzugsweise mit den Rollen 3 und 4 erzielt, die einen größeren Durchmesser als die schlanke Rolle 5 haben. Die Rollen 3 und 4 besitzen vorzugsweise jeweils einen Durchmesser, der ein bis sechs Mal, vorzugsweise drei Mal, der Durchmesser der schlanken Rolle 5 ist. Die Rollen 3 und 4 besitzen vorzugsweise denselben Durchmesser und sind auf demselben vertikalen Niveau angeordnet. Des weiteren ist die Oberfläche der Rolle 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 Rolle 3 zu berühren. Dies führt zu einem Verteileffekt. Auf ähnliche Weise ist die Oberfläche der Rolle 4 ähnlich zu der Rolle 3 vorteilhafterweise glatt. Die schlanke Rolle 5 besteht vorzugsweise aus einem Kern mit einer elastischen Beschichtung, die selbst mit der Oberfläche der Aufwickelrolle 2 konform ist. Für die schlanke Rolle 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 Rolle 5 vorteilhaft, einen Durchmesser von ungefähr 50 mm zu besitzen, und für die Rollen 3 und 4 ist es vorteilhaft, jeweils einen Durchmesser von ungefähr 150 mm zu besitzen. Somit gestatten die Rollen 3 und 4, die schlanke Rolle 5 präzise zwischen diese zu positionieren, und, als eine Folge davon, wird die schlanke Rolle 5 korrekt auf der Aufwickelrolle 2 positioniert und des weiteren sorgen die Rollen 3 und 4 für eine dynamische Stabilität beim Aufwickeln.

Der Abstand zwischen der schlanken Rolle 5 und der Aufwickelrolle 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 Rolle 5 möglicherweise unter den Rollen 3 und 4 gebogen werden kann oder vibrieren kann, da sie noch nicht an die Aufwickelrolle 2 stößt. Der Mechanismus zum Sicherstellen der korrekten Positionierung der schlanken Rolle 5 zwischen den Rollen 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 Rollen 3 und 4 während des Aufwickelns vermieden und somit wird vermieden, daß ein unerwünschtes Biegen und unerwünschte Vibrationen der schlanken Rolle 5 durch die relative Bewegung oder die Vibrationen zwischen den Rollen 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 Rollen 3 und 4 und der schlanken Rolle 5 relativ zur Aufwickelrolle 2 vermieden wird. Jedoch paßt sich die vertikale Position der Einheit, die durch die Rollen 3 und 4 und die schlanke Rolle 5 gebildet wird, dem Durchmesser der Aufwickelrolle 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 Aufwickelrolle 2 und der schlanken Rolle 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 Rolle 6 zur Rolle 3, so daß mögliche verbleibende vertikale Bewegungen oder Vibrationen der Rolle 3 und der schlanken Rolle 5 (aufgrund des Auslaufens der Aufwickelrolle 2) keine wesentliche Veränderung der Spannung der Bahn 1 hervorrufen würden, wie es der Fall wäre, wenn die Bahn 1 vertikal zur Rolle 3 transportiert wird.

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

Das Gewicht W der Rollen 3 und 4 (die verblockt sind) wird durch die Aufwickelrolle 2 über die schlanke Rolle 5 abgestützt. Die Rolle 3 und die Rolle 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 Rollen 3 und 4angeordnet 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 Rolle 5 auf die Aufwickelrolle 2 ausgeübt wird, in der Mitte der schlanken Rolle 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 Rolle 5 über die gesamte Breite der Bahn 1 in Anschlag mit der Aufwickelrolle 2 bleibt. Als Folge davon wird die Effizienz der schlanken Rolle 5 zur Verringerung des Lufteinschlusses zwischen der Bahn 1 und der Aufwickelrolle 2 weiter verbessert, da sie die Austreibung der Luft, die zwischen der Bahn 1 und der Aufwickelrolle 2 eingefangen ist, von der Mitte zu den Kanten der Bahn 1 im Anschlagsbereich der schlanken Rolle 5 mit der Aufwickelrolle 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 Rollen 3 und 4 &Dgr;W/2, die nach oben gerichtet ist.

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

In der Praxis biegt sich die Aufwickelrolle 2 leicht nach unten, aufgrund ihres Eigengewichtes und aufgrund der Tatsache, daß sie an ihren Enden gelagert ist. Bei geeigneter Konstruktion ist die Aufwickelrolle 2 jedoch steifer als die schlanke Rolle 5 und als die Rollen 3 und 4 und folglich biegt sich die Aufwickelrolle 2 weniger nach unten als dies die schlanke Rolle 5 und die Rollen 3 und 4 tun. Deshalb biegen sich die Rollen 3 und 4 und die schlanke Rolle 5 tatsächlich um denselben Betrag als die Aufwickelrolle 2, die fortfährt, die schlanke Rolle 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 Rolle 5 entwickeln, die ausreicht, um sicherzustellen, daß beide Endbereiche der schlanken Rolle 5 bei jeder beliebigen Breite der Aufwickelrolle 2 an die Rollen 3 und 4 stoßen.

Es ist vorteilhaft, daß die schlanke Rolle 5 an die Oberseite der Aufwickelrolle 2 stößt, wie in 1e gezeigt ist (oder, in einem anderen Ausführungsbeispiel, daß die Aufwickelrolle 2an die Oberseite der schlanken Rolle 5 stößt). Somit sind die Tangentialgeschwindigkeit der Aufwickelrolle 2 und der schlanken Rolle 5 ebenso wie die Tangentialgeschwindigkeit der schlanken Rolle 5 und der Rolle 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 Rolle 5 seitlich an die Aufwickelrolle 2 stößt (somit flanieren die Rollen 3 und 4 die schlanke Rolle 5 seitlich). Tatsächlich biegen sich die Rollen 3 und 4 jeweils im wesentlichen um einen selben fixierten Betrag nach unten (wenn sie identisch ausgelegt sind) und die Aufwickelrolle 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 Rollen 3 und 4 die schlanke Rolle 5 nicht korrekt auf der Aufwickelrolle 2 über ihre gesamte Länge und dies führt zu Unterschieden der Tangentialgeschwindigkeitsvektoren zwischen der Rolle 3 und der schlanken Rolle 5 und zwischen der schlanken Rolle 5 und der Aufwickelrolle 2, womit eine Reibung auf die Bahn 1 induziert wird. Des weiteren kann die schlanke Rolle 5 sogar leicht vibrieren, wenn die schlanke Rolle 5 nicht mehr korrekt über die gesamte Länge zwischen den Rollen 3 und 4 auf der einen Seite und der Aufwickelrolle 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 Rolle 5 entlang der Rolle 4 bewegt, bis sie die Rolle 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 Rollen 8 und 9, die im wesentlichen vertikal ausgerichtet gezeigt sind, verschoben. Auf ähnliche Weise werden die Rolle 4 und die schlanke Rolle 5 seitlich in Bezug auf die Rollen 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 Rolle 3 auf einen Träger und die Rollen 8 und 9 auf einen weiteren Träger zu montieren, wobei beide seitlich bewegbar sind. Auf ähnliche Weise können die Rolle 4 und die schlanke Rolle 5 auf einem Träger montiert werden, während die Rollen 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 Rollen 3, 8 und 9 annähernd auf einer Seite des Pfades der Bahn 1 zwischen der Leerlauf rolle 10 und der Aufwickelrolle 2 auszurichten, und es ist möglich, die Rollen 4, 6 und 7 annähernd vertikal auf der anderen Seite des Pfades auszurichten. Somit ist es möglich, den horizontalen Abstand der zuvor die Rollen 8 und 9 von der Rolle 3 getrennt hat und den horizontalen Abstand, der die Rolle 4 und die schlanke Rolle 5 von den Rollen 6 und 7 getrennt hat, einzusparen. Anschließend können beide Träger, die die Rolle 3 und die Rollen 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 Rolle 4, die schlanke Rolle 5 und die Rollen 8 und 9 tragen, gleichzeitig zu der Bahn 1 bewegt werden, bis sich die Rollen 3 und 4 und die schlanke Rolle 5 in der zuvor in der 1c dargestellten Position befinden. In diesem Zustand bilden die Rollen 8 und 9 und die Rollen 6 und 7 die zuvor erwähnte Klemmung, die die Bahn 1 einschließt, aber die Klemmung wird anschließend im wesentlichen vertikal an den Rollen 3 und 4 und der schlanken Rolle 5 ausgerichtet, wie in 5 gezeigt ist. Die Rolle 6 befindet sich etwas oberhalb der Rollen 3 und 4 in Bezug auf die vertikale Position. Von dieser Position aus werden der Träger der Rollen 8 und 9 und der Träger der Rollen 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 Rolle 3 und die schlanke Rolle 5 und anschließend zwischen die schlanke Rolle 5 und die Aufwickelrolle 2. Alternativ ist es möglich, die Bahn 1 durch einen unterschiedlichen Pfad in der Vorrichtung, die die Rollen 3 und 4 und die schlanke Rolle 5 zum Aufwickeln der Bahn 1 auf die Aufwickelrolle 2 aufweist, aufzuwickeln.

Beispielsweise kann die Bahn 1, wie in 6a gezeigt ist, zuerst zwischen die Rolle 4 und die schlanke Rolle 5 gehen, anschließend zwischen die Rolle 3 und die schlanke Rolle 5 und schließlich zwischen die schlanke Rolle 5 und die Aufwickelrolle 2. In diesem Fall besitzt die Vorrichtung vorzugsweise eine offene Position, in der sich die schlanke Rolle 5 auf einer Seite des Pfades der Bahn 1 im Verlauf des Aufwickelns auf die Aufwickelrolle 2 befindet, und sich die Rollen 3 und 4 auf der anderen Seite des Pfads der Bahn, im Verlauf des Aufwickelns auf die Aufwickelrolle 2, befinden. Wenn die Vorrichtung in ihre Nominalaufwickelposition gebracht wird (beispielsweise durch Bewegen der Rollen 3 und 4 und der schlanken Rolle 5 zur Aufwickelrolle 2, deren Position fixiert werden kann, oder durch Bewegen der schlanken Rolle 5 und der Aufwickelrolle 2 zu den Rollen 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 Rolle 5 und die Aufwickelrolle 2 gehen, ohne zwischen die Rolle 3 und die schlanke Rolle 5 oder zwischen die Rolle 4 und die schlanke Rolle 5 zu gehen. In diesem Fall besitzt die Vorrichtung vorzugsweise eine offene Position, in der die Rollen 3 und 4 und die schlanke Rolle 5 gemeinsam auf einer gleichen Seite des Pfades der Bahn 1 im Verlauf des Aufwickelns auf die Aufwickelrolle 2 angeordnet sind. Des weiteren besitzen die Rollen 3 und 4 und die schlanke Rolle 5 vorzugsweise ihre relativen Positionen, die bereits denjenigen in der Nominalaufwickelposition entsprechen. Wenn die Vorrichtung in ihre Nominalaufwickelposition gebracht wird (beispielsweise durch Bewegen der Rollen 3 und 4 und der schlanken Rolle 5 zur Aufwickelrolle 2, deren Position fixiert sein kann, oder durch Bewegen der Aufwickelrolle 2 zur schlanken Rolle 5 und zu den Rollen 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 Rolle 5 zwischen den Rollen 3 und 4 in der Nominalaufwickelposition. Für den Fall, daß die Aufwickelrolle 2 bewegbar ist, ist es des weiteren vorteilhaft, daß sich die Aufwickelrolle 2 während des Aufwickelns in die Nominalaufwickelposition bewegt, um sich dem Durchmesser der Aufwickelrolle 2 anzupassen.

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

Es sollte klar sein, daß die drei Rollensysteme, die die Rollen 3 und 4 und die schlanke Rolle 5 zum Aufwickeln der Bahn 1 auf die Aufwickelrolle 2 aufweisen, unabhängig von den die Einklemmung bildenden Rollen 6, 7, 8 und 9 verwendet werden können.

Die Erfindung ist ebensogut für eine Anordnung der Rollen 3, 4 und 5 in einer im wesentlichen horizontalen Ebene (beispielsweise +/–10°, insbesondere +/–5°, vorzugsweise exakt horizontal) geeignet, entsprechend zu einigen bestehenden Produktionslinien.

7 offenbart eine horizontale Rollenanordnung. Die Bahn läuft zwischen den Rollen 3 und 5, anschließend zwischen den Rollen 5 und 2, wobei der Pfeil die Rotation der Aufwickelrolle 2 angibt. In diesem dargestellten Fall ist die erste Rolle (3) die obere Rolle, während die zweite Rolle (4) die untere Rolle ist. Diese planare Anordnung ist gut geeignet für breite Linien, typischerweise 5 bis 15 Meter breit, insbesondere 7 bis 11 Meter breit. In solch einem Fall kann der Durchmesser der Rolle 5 verändert werden, um beispielsweise 150 bis 300 mm, vorzugsweise 200 bis 280 mm zu betragen, während der Durchmesser der Rollen 3 und 4 beispielsweise 300 bis 900 mm und vorzugsweise 420 bis 500 mm betragen kann. Die konstitutiven Materialien können dieselben wie vorstehend offenbart sein. Die Rollen 4 und 5 können von jeglicher Bauart sein, einschließlich doppelzylindrisch einseitig eingespannter Rollen (constrained rolls). Diese Rollen können auch in Segmente unterteilt sein oder aus getrennten Rollen hergestellt werden.

Im Fall der horizontalen Anordnung können die Rollen 3, 4 und 5 in Abhängigkeit von dem Ausführungsbeispiel aus 8 angeordnet sein. Wie in 8 dargestellt ist, gibt es einen Träger 32, der die Rollen 4 und 5 trägt, während die Rolle 3 auf einem separaten Träger 33 befestigt ist, vorzugsweise verschieblich auf dem Träger 32 montiert. Der Träger 32 ist selbst verschieblich auf dem Träger 34 montiert. Der Träger 34 ist der Maschinenträger, der zurückgezogen wird, wenn der Durchmesser der Aufwickelrolle 2 zunimmt. Die Pfeile deuten den Versatz eines jeden Trägers an.

9 ist eine Draufsicht des obigen Ausführungsbeispiels. Die Rolle 5 ist mit Endachsen oder Wellen 35a und 35b ausgestattet, die selbst auf den verschieblichen Tischen 36a und 36b montiert sind. Die verschieblichen Tische weisen jeweils zwei Gleitschienen auf, die senkrecht zueinander stehen. Somit ist jede der Achsen 35a und 35b in der Lage, sich in zwei Dimensionen frei zu bewegen, da der Gleittisch ein frei gleitender Tisch ist. Der Tisch ist mit dem Träger 32 verbunden. Dies gestattet es, einen gleichmäßigen Kontakt mit den Rollen 3, 4 und 2 durch ein Autozentrieren der Rolle 5 in bezug auf die Rollen 3, 4 und 2 zu haben, wenn die Rolle 5 an die Aufwickelrolle 2 stößt.

10 ist eine vergrößerte Seitenansicht des obigen Ausführungsbeispiels. Die Welle 35a erstreckt sich zunächst in ausreichender Länge in die Rolle 5, beispielsweise zwischen einem und drei Mal des Durchmessers der Rolle 5. Die Welle 35a und die Rolle 5 sind durch (Rollen)lager (nicht gezeigt) verbunden. Die Welle 35a ist an ihrem anderen Ende mit dem gleitenden Tisch 36a verbunden. Der gleitende Tisch wird schematisch durch zwei Elemente dargestellt, eines, das an dem Träger 32befestigt ist, und das andere, das das gleitende Element darstellt. Die Verbindung zwischen der Welle 35a und dem gleitenden Tisch 36a erfolgt durch eine Kugelgelenkverbindung 37a. Diese Kugelgelenkverbindung gestattet es, eine vollständige Winkelfreiheit zwischen dem Tisch und der Welle sicherzustellen, um die Selbstausrichtungsfunktion der Rolle (5) in bezug auf die Rolle (3), (4) und (2) sicherzustellen. Die Welle 35a ist mit einem Hebel 38a verbunden. Das Ziel des Hebels ist es, ein Biegemoment auf die Welle 35a und folglich auf die Rolle 5 aufzubringen. Der Hebel ist an seinem anderen Ende mit einem Versetzkolben 39a verbunden. Der Versetzkolben 39a, vorzugsweise ein Druckzylinder, versetzt eine Extremität des Hebels 28a in Abhängigkeit von dem Pfeil F1. Der Hebel wird wiederum ein Biegemoment auf die Welle 35a und folglich auf die Rolle 5 ausüben, wie durch den Pfeil F2 dargestellt ist. Der Versatzkolben 39a ist ferner mit einer Gleitschiene 40a verbunden, die sich frei entlang einer Linie bewegen kann (die im wesentlichen als die dritte Halbebene horizontal ist). Der gleitende Tisch 36a und die Gleitschiene 40a sind durch eine gelenkige Stange 41a miteinander verbunden. Die Versatzmöglichkeiten werden in 11 schematisch dargestellt, wobei A1 und A2 die Anfangspositionen des Kolbens 39a und des Kugelgelenks 37a, A3 und A4 nach einer Translation und A3 und A5 nach einer weiteren Drehung darstellen. Somit wird die freie Bewegung der Rolle 5 zur Autozentrierung zwischen den Rollen 3, 4 und 2 nicht durch den Biegemechanismus, der aus dem Hebel 38a und dem Kolben 39a bestehen, beeinträchtigt, was einfach aus dem Versatz der Rolle 5 folgt.

Dieselbe Anordnung ist ferner für die andere Welle 35b verfügbar; beide Anordnungen werden in einem parallelen Weg oder in Abhängigkeit von scharf begrenzten Vorgängen betätigt, wenn erforderlich.

Es sollte angemerkt werden, daß diese Ausführungsform auch auf jedes andere System angewandt werden kann, nicht notwendigerweise in einer horizontalen Anordnung. Es kann insbesondere an das System, wie es in den 1 bis 6 abgebildet ist, angepaßt werden.

12 stellt eine weitere Ausführungsform dar, bei der die Rolle mit einem System ausgestattet ist, das einem System ähnlich ist, wie es oben beschrieben wurde, im Bezug auf die Zylinder 19 und 25. In diesem momentanen Fall sind die Zylinder 42a und 43a auf einem Träger 32 fixiert. Diese Zylinder gestatten es, horizontale und vertikale Kräfte auf die Enden der Rolle 5 auszuüben.

Bei der nominalen Aufwickelposition können jeweils Biegemomente und Kräfte in der horizontalen Ebene, vorzugsweise beides zusammen, aufgebracht werden, um die Rolle 5 in einen engen und gleichmäßigen Kontakt mit den Rollen 3 und 4 über deren gesamte Länge zu bringen, wobei die Rollen 3 und 4 tatsächlich eine nicht gerade Biegelinie haben können, an die sich die Rolle 5 anpassen muß.

Bei der Rollenwechselkonfiguration ist es zudem nützlich, daß die Zylinder 39a, b und 42a, b Biegemomente und Kräfte in der horizontalen Ebene aufbringen. Es ist eine Tatsache, daß während dieses Schrittes, die Rolle 5 mit ihrer nominalen Geschwindigkeit dreht, die relativ hoch ist, sie jedoch nicht gegen die Aufwickelrolle 2 stößt. In solch einem Fall besteht ein Risiko der Schwingung, die schädlich für die Gesamtstabilität und folglich für die Bahnqualität ist. Wenn Biegemomente und horizontale Kräfte aufgebracht werden, wird die Rolle 5über ihre gesamte Länge zu den Rollen 3 und 4 gezwungen, womit die Schwingungen drastisch reduziert werden.

Beim Aufwickelmodus, wenn sich die Rolle 3 in der zurückgezogenen Position befindet, können die Zylinder 43a, b eine vertikale Kraft ausüben, um die Rolle 5 mit den Rollen 4 und 2 in Kontakt zu pressen.

13 stellt einen möglichen Aufwickelvorgang dar.

Schritt 1 (13a). Die Bahn 1 geht zwischen der Rolle 3 und den Rollen 4 und 5 hindurch, wobei der Träger 33, der die Rolle 3 trägt, sich an einer oberen Position befindet. Die Bahn wird als nächstes auf den Kern 2' gewickelt, wobei sie zuerst an einer Hilfsrolle 46b vorbeigeht. Ein Revolverkopf (turret) weist Kerne 2 und 2' und Hilfsrollen 46a und 46b auf. Dies gestattet ein manuelles Aufwickeln durch die Oberseite des Revolverkopfs.

Schritt 2 (13b). Der Träger 34 wird nahe an die Rolle 2 bewegt, so daß die Rollen 4, 5 und 2 in Kontakt sind. Zu dieser Zeit kann die Liniengeschwindigkeit beispielsweise 150 m/min betragen.

Schritt 3 (13c). Der Träger 33 wird abgesenkt, damit die Rolle 3 mit der Rolle 5 in Kontakt gelangt. Zu dieser Zeit kann die Liniengeschwindigkeit erhöht werden.

Schritt 4 (13d). Der Träger 32 wird von dem Kern 2 zurückbewegt und der Revolverkopf wird im Gegenuhrzeigersinn um 360° gedreht.

Schritt 5 (13e). Der Träger 32 wird wiederum zur Rolle 2 hin bewegt; ein Schneidmechanismus (nicht gezeigt) wird in einer klassischen Art und Weise betätigt, um die Bahn zu schneiden, und um zu bewirken, daß sie um den Kern 2 herum gewickelt wird.

Es wäre auch möglich, die folgenden Schritte zu haben: Schritt 1; Schritt 4, Schritt 2, Schritt 3; oder Schritt 1; Schritt 4, Schritt 3, Schritt 2.

14 stellt einen möglichen Rollenwechselvorgang dar.

Schritt 1 (14a). Der Träger 32 wird von der Aufwickelrolle 2 zurückbewegt.

Schritt 2 (14b). Der Revolverkopf wird im Gegenuhrzeigersinn um 180° gedreht.

Schritt 3 (14c). Der Träger 32 wird wieder zum Kern 2' bewegt; ein Schneidmechanismus (nicht gezeigt) wird in einer klassischen Art und Weise betätigt, um die Bahn zu schneiden, und um zu bewirken, daß sie auf den Kern 2' gewickelt wird.

In einer anderen Ausführungsform wird ein Antriebsdrehmoment auf wenigstens eine der Rollen 3, 4 und 5 unter dem Nominalzustand aufgebracht, um zu verhindern, daß Scherkräfte auf die Bahn wirken, wo letztere eingeklemmt wird. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der oben offenbarten unter Bezugnahme auf die 1a, 1b oder 1c (wobei die Rollen dazu gebracht werden, zum Zwecke einer Startprozedur zu drehen, um jegliches Reißen der Bahn zu vermeiden).

Dies gestattet es, eine Rollenreibung zu bewältigen.

15 offenbart eine solche Ausführungsform. Das System ist hier ein "vertikales" System. Die Bahn 1 geht zwischen den Rollen 3 und 5 hindurch. Die Rolle 4(die Rolle, die nicht mit der Bahn direkt in Kontakt ist) wird mit einer Riemenscheibe 48 gekoppelt, die von einem Antriebsriemen 49 angetrieben wird. Der Riemen 49 selbst wird durch die Riemenscheibe 50 angetrieben, die selbst wiederum durch den Riemen 51 angetrieben wird. Der Riemen 51 wird durch die Riemenscheibe 52 angetrieben, die mit der Welle eines Motors (nicht gezeigt) verbunden ist, der selbst auf einem Träger 12 befestigt ist. Zwei gelenkige Hebel 49a und 51a tragen die Riemenscheibe 50 und gestatten es, die Riemen anzuziehen. Genauer gesagt besitzt der Hebel 49a ein Ende, das an der Rolle 4 angelenkt ist, und das andere ist an dem Hebel 51a angelenkt. Letzteres ist des weiteren an derselben Stelle wie die Mitte der Riemenscheibe 52 angelenkt. Dieses System folgt dem Versatz der Rolle 4 ohne bemerkenswerte Erhöhung seiner Trägheitsmasse. Die Trägheitsmasse bleibt somit konstant.

Des weiteren wird es in dem Fall, in dem die Durchmesser beider Riemenscheiben 48 und 50 identisch sind, keinen Einfluß geben auf den möglichen vertikalen Versatz der Rolle 4 (aufgrund des Auslaufens von beispielsweise der Rolle 2) auf die Drehzahl der Rolle 4.

Diese Rollenreibungsreduzierungsvorrichtung kann auf jede der oben offenbarten Vorrichtungen (vertikal oder horizontal) angepaßt werden.

Verschiedene Abwandlungen können auf die momentane Erfindung angewandt werden, ohne dessen Schutzumfang zu verlassen. Es ist beispielsweise möglich, zusätzliche Rollen in Kontakt mit den Rollen 3 und 4 zu haben. Dies ist in 16 gezeigt. Tatsächlich kann jegliche Vielzahl an Rollenanordnung angewandt werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt.


Anspruch[de]
Gerät zum Aufwickeln mindestens einer Bahn (1) auf eine Aufwickelrolle (2) mit mindestens einer ersten Rolle (3), einer zweiten Rolle (4) und einer dritten Rolle (5), die parallel zueinander und zu der Aufwickelrolle (2) sind, wobei das Gerät eine nominale Aufwickelposition aufweist, in welcher:

– die erste und die zweite Rolle (3, 4) und die Aufwickelrolle (2) jeweils in Kontakt mit der dritten Rolle (5) sind;

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

– ein erster Winkel, der durch eine erste Halbebene, die durch die Achse der dritten Rolle (5) begrenzt ist und die Achse (17) der ersten Rolle (3) enthält, und eine zweite Halbebene, die durch die Achse der dritten Rolle (5) begrenzt ist und die Achse (18) der zweiten Rolle (4) enthält, definiert ist, kleiner ist als 180°; und

– ein zweiter Winkel, der durch eine dritte Halbebene, die durch die Achse der dritten Rolle (5) begrenzt ist und die Achse der Aufwickelrolle (2) enthält, und eine vierte Halbebene, die durch die Achse der dritten Rolle (5) begrenzt ist und eine Schnittlinie enthält, definiert ist, größer ist als 90°, wobei die Schnittlinie als Schnitt der Halbierungsebene des ersten Winkels mit der Ebene, die die Achse (17) der ersten Rolle (3) und die Achse (18) der zweiten Rolle (4) umfasst, definiert ist,

wobei:

– die Bahn (1) zumindest zwischen der dritten Rolle (5) und der Aufwickelrolle (2) hindurch geht;

– die dritte Halbebene in der nominalen Aufwickelposition im wesentlichen horizontal ist; und

– die dritte Rolle (5) die erste und zweite Rolle (2, 3, 4) hinsichtlich des Aufwickelns selbst zentriert.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (5) des weiteren Vorrichtungen zum Aufbringen von Biegemomenten auf die dritte Rolle (5) aufweist. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegevorrichtungen in der vierten Halbebene enthalten sind. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegevorrichtungen zum Aufbringen eines Biegemomentes auf die dritte Rolle (5) eine Welle (35a, 35b) aufweisen, die in der dritten Rolle (5) montiert sind und über ein Kugelgelenk (37a, 37b) mit dem Rollenlager (32) der dritten Rolle (5) verbunden sind, wobei die Welle des weiteren mit einem Hebel (38a, 38b) verbunden ist, wobei der Hebel durch einen Kolben (39a, 39b) betätigt wird, wodurch der Kolben den Hebel an einem Ende versetzt, was dazu führt, dass der Hebel ein Biegemoment auf die Welle (35a, 35b) und die dritte Rolle (5), in der die Welle montiert ist, überträgt. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (35a, 35b) mit der Rollenlagerung (32) über einen orthogonalen Gleittisch (36a, 36b) verbunden ist, und dass der Kolben mit einer Gleitschiene (40a, 40b) verbunden ist, wobei der Gleittisch und die Gleitschiene durch eine gelenkige Stange (41a, 41b) verbunden sind. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite und die dritte Rolle (3, 4, 5) auf einem Träger (32) montiert sind, der selbst wiederum auf einem Maschinenträger (34) montiert ist, und wobei die zweite Rolle (4) des weiteren auf einem anderen Träger (33) montiert ist, der wiederum selbst auf dem Träger (32) montiert ist. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, eine Vorrichtung (36a, 36b) aufweisend, um die dritte Rolle (5) dazu zu bringen, sich zwischen der ersten und zweiten Rolle (3, 4) und der Aufwickelrolle (2) zu positionieren und frei auszurichten, wenn sich das Gerät in der Nominalaufwickelposition oder in der Rollenwechselposition befindet. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung, die bewirkt, dass sich die dritte Rolle (5) positioniert und ausrichtet, orthogonale Gleittische (36a, 36b) aufweist. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel in der nominalen Aufwickelposition im wesentlichen 180° beträgt. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, eine Vorrichtung (42a, 42b; 43a, 43b) aufweisend, zur Aufbringung zweier Kräfte auf jedem Ende der dritten Rolle (5), senkrecht zu deren Achse, wobei sich die erste Kraft in der vierten Halbebene befindet und zu der ersten und zweiten Rolle (3; 4) gerichtet ist, die zweite Kraft senkrecht auf der ersten steht und zu der zweiten Rolle (4) und der Aufwickelrolle (2) gerichtet ist. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei wenigstens eine der ersten und zweiten Rollen (3; 4) segmentiert ist oder aus getrennten Rollen aufgebaut ist. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Rolle (5) eine Länge von 5 bis 15 Meter und einen Durchmesser von 150 bis 300 Millimeter besitzt, wobei die erste Rolle (3) und die zweite Rolle (4) einen Durchmesser von 300 bis 900 Millimeter besitzen. Ein Verfahren zum Aufwickeln von wenigstens einer Bahn (1) auf eine Aufwickelrolle (2) unter Verwendung eines Gerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Bahn (1) in der nominalen Aufwickelposition zwischen der ersten Rolle (3) und der dritten Rolle (5) hindurch geht und anschließend zwischen der dritten Rolle (5) und der Aufwickelrolle (2), nicht jedoch zwischen der zweiten Rolle (4) und der dritten Rolle (5). Verfahren zum Aufwickeln von wenigstens einer Bahn (1) auf eine Aufwickelrolle (2) unter Verwendung eines Gerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Bahn (1) in der nominalen Aufwickelposition zwischen der zweiten und der dritten Rolle (4, 5) hindurchgeht, anschließend zwischen der ersten und der dritten Rolle (3, 5) und schließlich zwischen der dritten Rolle (5) und der Aufwickelrolle (2). Verfahren zum Aufwickeln von wenigstens einer Bahn (1) auf eine Aufwickelrolle (2) unter Verwendung eines Gerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Bahn (1) in der nominalen Aufwickelposition zwischen der dritten Rolle (5) und der Aufwickelrolle (2) hindurchgeht, jedoch weder zwischen der zweiten und der dritten Rolle (4, 5) noch zwischen der ersten und der dritten Rolle (3, 5). Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die erste Rolle (3) die obere Rolle und die zweite Rolle (4) die untere Rolle ist. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die erste Rolle (3) die untere Rolle und die zweite Rolle (4) die obere Rolle ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17 unter Verwendung eines Gerätes gemäß den Ansprüchen 2 und 10, wobei die Biegemomente und die ersten Kräfte, die sich in der vierten Halbebene befinden, auf die dritte Rolle (5) aufgebracht werden, um sie in gleichmäßigen und engen Kontakt mit der ersten und der zweiten Rolle (3; 4) zu bringen. Verfahren nach Anspruch 13, die folgenden Schritte aufweisend:

i) das Bewirken, dass das Gerät eine offene Position einnimmt, wodurch sich die erste Rolle (3) auf einer Seite des Pfades der Bahn (1) in Richtung der Aufwickelrolle (2) befindet, und dass die zweite und die dritte Rolle (4, 5) sich auf der anderen Seite des Pfades der Bahn (1) zur Aufwickelrolle (2) hin befinden;

ii) Beginnen des Aufwickelns der Bahn (1) auf die Aufwickelrolle (2);

iii) das Näherbringen der ersten, zweiten und dritten Rollen (3, 4, 5) und der Aufwickelrolle (2), bis diese die nominale Aufwickelposition einnehmen.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (iii) zwei Unterschritte aufweist, die aus folgendem bestehen:

a) das Näherbringen der ersten, zweiten und dritten Rollen (3, 4, 5), bis zu einer vorbestimmten Konfiguration, in der die dritte Rolle (5) mit der ersten Rolle (3) und der zweiten Rolle (4) in Kontakt ist, wobei die dritte Rolle (5) mit der Aufwickelrolle (2) nicht in Kontakt ist;

b) das Näherbringen der Aufwickelrolle (2) und der durch die erste, zweite und dritte Rolle (3, 4, 5) gebildete Einheit, bis die dritte Rolle (5) mit der Aufwickelrolle (2) in Kontakt steht.
Verfahren zum Aufwickeln von wenigstens einer Bahn (1) auf eine Aufwickelrolle (2), unter Verwendung eines Gerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Bahn (1) in der nominalen Aufwickelposition zwischen der ersten Rolle (3) und der dritten Rolle (5) hindurch geht und anschließend zwischen der dritten Rolle (5) und der Aufwickelrolle (2), nicht jedoch zwischen der zweiten Rolle (4) und der dritten Rolle (5), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

i) Das Bereitstellen eines Kerns (2'), der in einem Revolverkopf mit der Aufwickelrolle (2) verbunden ist und die Bahn auf den Kern (2') aufwickelt, während die Bahn zwischen der ersten Rolle (3) und der dritten Rolle (5), die voneinander beabstandet sind, hindurchgeht, wobei die erste Rolle (3) in einer zurückgezogenen Position und mit der Bahn in Kontakt ist, wobei die zweite, die dritte und die Aufwickelrolle (4, 5, 2) mit der Bahn (1) nicht in Kontakt stehen;

ii) Das Zusammenbringen der Aufwickelrolle (2) und der Einheit, die aus der ersten, zweiten und dritten Rolle (3, 4, 5) gebildet wird, so dass die zweite, dritte und die Aufwickelrolle (4, 5, 2) in Kontakt gelangen;

iii) Beschleunigen der zweiten, dritten und vierten Rolle (4, 5, 2) auf Bahn (1) Geschwindigkeit, während Kräfte auf die Enden der dritten Rolle (5) aufgebracht werden, um sie mit der zweiten und der Aufwickelrolle (4, 2) in Kontakt zu halten;

iv) das Inkontaktbringen der ersten Rolle (3) mit der dritten Rolle (5);

v) das Trennen der Einheit, die aus der ersten, zweiten und dritten Rolle (3, 4, 5) gebildet ist, von der Aufwickelrolle (2), während Kräfte und Biegemomente auf die Enden der dritten Rolle (5) aufgebracht werden, um sie mit der ersten und der zweiten Rolle (3, 4) in Kontakt zu halten;

vi) Drehen des Revolverkopfes um 360°, um die Bahn (1) dazu zu bringen, die Aufwickelrolle und die dritte Rolle (2, 5) einzuwickeln;

vii) das erneute Zusammenbringen der Aufwickelrolle (2) und der Einheit, die aus der ersten, zweiten und dritten Rolle (3, 4, 5) gebildet wird, so dass die Aufwickelrolle und die dritte Rolle (5, 2) in Kontakt gelangen;

viii) das Querschneiden der Bahn (1) zwischen der Aufwickelrolle (2) und dem Kern (2'), was dazu führt, dass die Bahn um die Aufwickelrolle (2) gewickelt wird.






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