DE102004032067A1

DE102004032067A1 - Wickelvorrichtung

Info

Publication number: DE102004032067A1
Application number: DE200410032067
Authority: DE
Inventors: Thomas Ludwig
Original assignee: Eltex Elektrostatik GmbH
Current assignee: Eltex Elektrostatik GmbH
Priority date: 2004-07-01
Filing date: 2004-07-01
Publication date: 2006-01-19
Also published as: WO2006006022A1

Abstract

Wickelvorrichtung zum Aufwickeln einer kontinuierlich in Transportrichtung laufenden und über einen Teil des Mantels einer Kontaktwalze geführten Materialbahn, insbesondere einer Kunststoffbahn, auf eine Wickelhülse, mit einer Quertrenneinrichtung zum Trennen der Materialbahn quer zur Transportrichtung im Bereich deren Anlage an der Kontaktwalze und mit einer eine elektrostatische Aufladeeinrichtung aufweisenden Anwickeleinrichtung zum Aufwickeln des in der Transportrichtung vorderen Endes der quergetrennten und zwischen der Kontaktwalze und einer auf einer Wickelwelle angeordneten sowie an die Kontaktwalze bei fast voll bewickelter Wickelhülse anschwenkbaren leeren Wickelhülse geführten Materialbahn ist dadurch gekennzeichnet, dass vor der Quertrenneinrichtung für die Materialbahn eine erste elektrostatische Aufladeeinrichtung zum elektrostatischen Aufladen von zumindest einer der beiden Seiten der Materialbahn mit einer Polarität vorgesehen ist, dass die Oberfläche der Kontaktwalze elektrisch halbleitend oder leitend ausgebildet und zum elektrostatischen Aufladen der Oberfläche mit derselben Polarität wie die aufgeladene Materialbahn an eine zweite elektrostatische Aufladeeinrichtung anschließbar ist und dass die Wickelwelle für die leere Wickelhülse geerdet oder an eine dritte elektrostatische Aufladeeinrichtung mit der anderen Polarität wie die aufgeladene Materialbahn anschließbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine gattungsgemässe Wickelvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs nämlich eine Wickelvorrichtung zum Aufwickeln einer kontinuierlich in Transportrichtung laufenden und über einen Teil des Mantels einer Kontaktwalze geführten Materialbahn, insbesondere einer Kunststoffbahn, auf eine Wickelhülse, mit einer Quertrenneinrichtung zum Trennen der Materialbahn quer zur Transportrichtung im Bereich deren Anlage an der Kontaktwalze und mit einer eine elektrostatische Aufladevorrichtung zum Anwickeln des in der Transportrichtung vorderen Endes der quergetrennten und zwischen der Kontaktwalze und einer auf einer Wickelwelle angeordneten sowie an die Kontaktwalze bei fast voll bewickelter Wickelhülse anschwenkbaren leeren Wickelhülse geführten Materialbahn.
Wickelvorrichtungen sind an sich bekannt (DE-A-100 59 622 und DE-U-201 17 258). Diese arbeiten beim Anwickeln der voreilenden Kante des vorderen Endes der quergetrennten Bahn auf die leere Wickelhülse ausschliesslich mechanisch bzw. mit Blaseinrichtungen und haben sich wegen des komplizierten Anwickelns sowie der daraus resultierenden aufwändigen Arbeitsweise nicht bewährt.
Es sind weiterhin gattungsgemässe Wickelvorrichtung bekannt, bei denen in Transportrichtung hinter der Anwickelstelle die neben einer Blas- auch noch eine elektrostatische Aufladevorrichtung aufweisende Anwickeleinrichtung angeordnet ist (DE-A-101 16 973). Hierbei wird das vordere Ende der Materialbahn elektrostatisch aufgeladen und zugleich unter der Wirkung der Blaseinrichtung in Form eines Luftstroms tangential in Richtung auf die leere Wickelhülse hin bewegt, wo es aufgrund seiner Ladung ohne die Verwendung eines Klebers anhaftet.
Es hat sich aber gezeigt, dass mit der gattungsgemässen Wickelvorrichtung das kleberfreie Anwickeln ohne den Einsatz von Klebstoff zum Ankleben des vorderen Endes der quergetrennten Materialbahn nicht ohne Komplikationen möglich ist. So ergeben sich bei hohen Geschwindigkeiten Umschlagfalten. Solche Umschlagfalten beim Wickelanfang der leeren Wickelhülse führen aber bei kritischen Materialien zu Problemen bei der Weiterverarbeitung und sind daher nicht erwünscht.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemässe Wickelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs so weiterzubilden, dass das umschlag- und kleberfreie Anwickeln der Materialbahn auch bei hohen Geschwindigkeiten derselben möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemässen Wickelvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäss durch dessen kennzeichnenende Merkmale, also dadurch gelöst, dass die elektrostatische Aufladevorrichtung eine erste und eine zweite elektrostatische Aufladeeinrichtung aufweist, dass vor der Quertrenneinrichtung für die Materialbahn die erste elektrostatische Aufladeeinrichtung zum elektrostatischen Aufladen von zumindest einer der beiden Seiten der Materialbahn mit einer Polarität vorgesehen ist, dass die Oberfläche der Kontaktwalze elektrisch halbleitend oder leitend ausgebildet und zum elektrostatischen Aufladen der Oberfläche mit derselben Polarität wie die aufgeladene Materialbahn an die zweite elektrostatische Aufladeeinrichtung anschliessbar ist und dass die Wickelwelle für die leere Wickelhülse geerdet oder an eine dritte elektrostatische Aufladeeinrichtung der elektrostatischen Aufladevorrichtung mit der anderen Polarität wie die aufgeladene Materialbahn anschliessbar ist.
Mit dem erfindungsgemässen Prinzip wird also im Gegensatz zum gattungsgemässen Stand der Technik bereits vor der Quertrenneinrichtung eine erste elektrostatische Aufladeeinrichtung angeordnet, mit welcher zumindest eine der beiden Seiten der Materialbahn mit elektrostatischer Ladung der einen Polarität aufgeladen wird. Ebenso wird die äussere Oberfläche der Kontaktwalze mit derselben Polarität beaufschlagt, so dass das vordere Ende der quergetrennten Materialbahn wegen der zwischen gleichnamigen Ladungen wirkenden elektrostatischen Abstossungskräfte zunächst und im Gegensatz zum gattungsgemässen Stand der Technik alleine aufgrund der elektrostatischen Abstossungskräfte von der Oberfläche der Kontaktwalze abgehoben. Zugleich wird dieser Abstossungskraft eine elektrostatische Anziehungskraft zwischen dem vordere Ende der Materialbahn und der vorzugsweise geerdeten Wickelwelle der leeren Wickelhülse überlagert, so dass diese überlagerten Kräfte das vordere Ende der Materialbahn zuverlässig auf die leere Wickelhülse zu bewegen. Hierbei kommt als weiterer elektrostatischer Effekt hinzu, dass sich infolge der Spitzenwirkung die vordere Kante der Materialbahn mit dem dort sich am stärksten ausbildenden elektrischen Feld sich daher längs dessen Feldlinien mit der grössten resultierenden Kraft in Richtung auf die Wickelwelle gezogen wird und daher diese zuerst erreicht, so dass ein Umschlagen des vorderen Endes der Materialbahn nicht möglich ist. Die Wickelhülse wird also zunächst mit der voreilenden Kante des vorderen Bereichs der Materialbahn erreicht wird, so dass dieser sie berührende Teil haften bleibt und erst danach sich der nachfolgende Bereich des vorderen Bereichs der Materialbahn an die Oberfläche der Wickelhülse, also ohne einen Umschlag, Knick oder dgl. anlegt und in dieser Lage aufgrund der Ladung verbleibt, so dass das Anwickeln problemlos auch ohne Kleber erfolgen kann.
Mit der erfindungsgemässen Wickelvorrichtung wird also sowohl das umschlag- als auch das kleberfreie Anwickeln, selbst bei hohen Geschwindigkeiten ermöglicht.
Hierbei spielt für das erfindungsgemässe Prinzip die Ausbildung der ersten elektrostatischen Aufladeeinrichtung zum elektrostatischen Aufladen von zumindest einer der beiden Seiten der Materialbahn mit einer Polarität keine Rolle. Es kann eine kontaktlose Aufladung der zumindest einen Seite der Materialbahn nur mittels einer Korona-Aufladeelektrode von aussen her (WO98/43905 4) oder durch Abgabe der auf dem Mantel einer die Materialbahn berührenden Walze (WO98/43905 Figur 1-3) befindlichen Ladung an die zumindest einen Seite der Materialbahn erfolgen. Auch eine über einen Schleifkontakt aufgeladene sowie solchermassen ausgebildete Walze kann verwendet werden (US-A-3,625,146). Die an die zweite elektrostatische Aufladeeinrichtung anschliessbare Kontaktwalze kann auch zwei- oder dreischichtig (EP-A-1 285 875) oder wie ein Presseur (WO98/03049) ausgebildet sein und – wie daraus bekannt – aufgeladen werden.
Weitere zweckmässige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In dieser zeigt:
1 eine beispielhafte Ausführungsform der Wickelvorrichtung gemäss der Erfindung, in schematischer Darstellung und
2 eine Einzelheit gemäss 1.
Die kontinuierlich in Transportrichtung T bewegte Materialbahn 9 wird über eine Anlegewelle 6 umgelenkt und liegt dann über einen Teil des Mantels einer Kontaktwalze 1 an und wird letztlich auf einer von einer Welle 41 gedrehten Wickelhülse 4 zu einem Coil aufgewickelt. Wenn das Coil auf der Wickelhülse 4 fast voll bewickelt ist, kann eine auf einer geerdeten Wickelwelle 31 (2) befindliche leere Wickelhülse 3 so in Richtung auf die Kontaktwalze 1 angeschwenkt werden, dass zwischen dieser und der leeren Wickelhülse 3 die Materialbahn 9 verläuft. Im Bereich deren Anlage an der Kontaktwalze 1 und nach der Anlegewelle 6 ist die Wickelvorrichtung mit einer Quertrenneinrichtung 5 zum Trennen der Materialbahn 9 quer zur Transportrichtung T versehen.
In Transportrichtung T vor der Anlegewelle 6 sind als erste elektrostatische Aufladeeinrichtung jeder der beiden Seiten der Materialbahn 9 eine auf diese ausgerichtete, an die eine Polarität der Hochspannungsquelle 81 von 15 kV Gleichspannung angeschlossene Korona-Aufladeelektroden 71, 72 zugeordnet.
Die Kontaktwalze 1 ist beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel dreischichtig mit einer den äusseren Mantel bildenden elektrisch halbleitenden Oberfläche 13, einer innersten elektrischen Isolatorschicht 11 und einer zwischen dieser und der Oberfläche 13 angeordneten elektrisch gut leitenden Leiterschicht 12 versehen, die über eine – innere – Verbindungsleitung 14 mit der Welle 15 der Kontaktwalze 1 verbunden ist. Die Welle 15 ist über einen Schleifringkontakt 2 mit einer als zweite Hochspannungsquelle 82 ausgebildeten, zweiten elektrostatischen Aufladeeinrichtung verbunden ist und zwar mit derselben Polarität wie die erste Hochspannungsquelle 81, so dass über die leitende Schicht 12 auch an der elektrisch halbleitenden Oberfläche 13 Hochspannung derselben Polarität wie jene der ersten Hochspannungsquelle 81 anliegt.
Wenn das Coil auf der Wickelhülse 4 fast voll bewickelt ist, so wird die auf einer geerdeten Wickelwelle 31 befindliche leere Wickelhülse 3 an die Materialbahn 9 angeschwenkt und die Quertrenneinrichtung 5 zum Trennen der Materialbahn 9 quer zur Transportrichtung T betätigt, so wird bei unvermindert schnell laufender Materialbahn 9 die Endkante 92 des hinteren Endes der zuvor quergetrennten noch auf die Wickelhülse 4 vor deren Abnahme aufgewickelten Materialbahn (2) gezogen. Das vordere Ende 91 der zuvor quergetrennten Materialbahn 9 wird dabei wegen der zwischen gleichnamigen Ladungen wirkenden elektrostatischen Abstossungskräfte zunächst und im Gegensatz zum gattungsgemässen Stand der Technik alleine aufgrund dieser elektrostatischen Abstossungskräfte von der Oberfläche 13 der Kontaktwalze 1 abgehoben. Zugleich wird dieser Abstossungskraft eine elektrostatische Anziehungskraft zwischen dem vordere Ende 91 der Materialbahn 9 und der vorzugsweise geerdeten Wickelwelle 31 für die leere Wickelhülse 3 überlagert, so dass diese überlagerten Kräfte das vordere Ende 91 der Materialbahn 9 zuverlässig auf die leere Wickelhülse 3 zu bewegen. Hierbei kommt als weiterer elektrostatischer Effekt hinzu, dass – infolge der Spitzenwirkung – die vordere Kante 91 der Materialbahn 9 mit dem sich dort am stärksten ausbildenden elektrischen Feld daher längs dessen Feldlinien mit der grössten resultierenden Kraft in Richtung auf die Wickelwelle 31 gezogen wird und infolgessen diese zuerst erreicht, so dass ein Umschlagen des vorderen Endes der Materialbahn nicht möglich ist. Die leere Wickelhülse 3 wird also zunächst mit der voreilenden Kante 91 des vorderen Bereichs der Materialbahn 9 erreicht wird, so dass dieser sie berührende Teil haften bleibt und erst danach der nachfolgende Bereich des vorderen Bereichs der Materialbahn an die Oberfäche der Wickelhülse, also ohne einen Umschlag, Knick oder dgl. sich anlegt und in dieser Lage aufgrund der Ladung verbleibt, wodurch das Anwickeln der Materialbahn auf die leere Wickelhülse 3 problemlos auch ohne Kleber erfolgen kann.

Claims

Wickelvorrichtung zum Aufwickeln einer kontinuierlich in Transportrichtung (T) laufenden und über einen Teil des Mantels einer Kontaktwalze (1) geführten Materialbahn (9), insbesondere einer Kunststoffbahn, auf eine Wickelhülse (4), mit einer Quertrenneinrichtung (5) zum Trennen der Materialbahn quer zur Transportrichtung im Bereich deren Anlage an der Kontaktwalze (1) und mit einer eine elektrostatische Aufladevorrichtung zum Anwickeln des in der Transportrichtung (T) vorderen Endes (91) der quergetrennten und zwischen der Kontaktwalze (1) und einer auf einer Wickelwelle (31) angeordneten sowie an die Kontaktwalze (1) bei fast voll bewickelter Wickelhülse (4) anschwenkbaren leeren Wickelhülse (3) geführten Materialbahn (9), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrostatische Aufladevorrichtung eine erste und eine zweite elektrostatische Aufladeeinrichtung aufweist, dass vor der Quertrenneinrichtung (5) für die Materialbahn (9) die erste elektrostatische Aufladeeinrichtung (71, 72; 81) zum elektrostatischen Aufladen von zumindest einer der beiden Seiten der Materialbahn (9) mit einer Polarität vorgesehen ist, dass die Oberfläche (13) der Kontaktwalze (1) elektrisch halbleitend oder leitend ausgebildet und zum elektrostatischen Aufladen der Oberfläche (13) mit derselben Polarität wie die aufgeladene Materialbahn (9) an die zweite elektrostatische Aufladeeinrichtung (82) anschliessbar ist und dass die Wickelwelle (31) für die leere Wickelhülse (3) geerdet oder an eine dritte elektrostatische Aufladeeinrichtung der elektrostatischen Aufladevorrichtung mit der anderen Polarität wie die aufgeladene Materialbahn (9) anschliessbar ist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (71, 72; 81) und/oder die zweite und/oder die dritte elektrostatische Aufladeeinrichtung eine Walze (1) oder ein Paar Walzen aufweist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze oder die Kontaktwalze (1) unter ihrer äusseren Oberfläche (13) eine elektrische Isolatorschicht (11) aufweist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze oder die Kontaktwalze (1) direkt unter ihrer äusseren Oberfläche (13) eine elektrische Isolatorschicht (11) aufweist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze oder die Kontaktwalze (1) zwischen ihrer äusseren halbleitend ausgebildeten Oberfläche (13) und der elektrischen Isolatorschicht (11) eine elektrisch gut leitendenden Leiterschicht (12) aufweist.
Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer Achse oder Welle versehene Walze oder die Kontaktwalze (1) in einem Maschinenrahmen angeordnet ist und dass deren Achse oder welle elektrisch leitend mit der Oberfläche (13) verbunden und von dem Maschinenrahmen (10) elektrisch isoliert ist.
Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Hochspannung über einen Anschluß an die Oberfläche der Walze oder die Kontaktwalze (1) anlegbar ist, der als ein an der Stirnseite der Welle angeordnetes Drucklager ausgebildet ist.
Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch zu der Achse oder Welle der Walze oder der Kontaktwalze (1) neben dieser eine Primärspule bezüglich des Maschinenrahmens fest angeordnet ist, dass konzentrisch zu der Achse oder Welle der Walze oder der Kontaktwalze (1) an deren einer Stirnseite eine Sekundärspule mit dieser umlaufend fest angebracht ist und dass deren einer Anschluss an die Achse oder Welle und deren anderer Anschluss über eine Gleichrichterschaltung an die Oberfläche (13) der Walze oder der Kontaktwalze (1) angeschlossen ist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gleichrichterschaltung und der Oberfläche (13) eine Glättungsschaltung für den pulsierenden Gleichstrom angeordnet ist.
Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (13) über einen an der Leiterschicht (12), der Achse oder der Welle der Walze oder der Kontaktwalze (1) angreifenden Schleifkontakt anschliessbar ist.
Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum ausschliesslichen Aufladen der Oberfläche (13) der Walze oder der Kontaktwalze (1) dieser eine Korona-Aufladeelektrode zugeordnet ist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrostatische Aufladeeinrichtung (71, 72; 81) zumindest eine auf die Oberfläche der eine Seite der Materialbahn (9) gerichtete Korona-Aufladeelektrode (71, 72) aufweist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (71, 72; 81) und/oder die zweite und/oder die dritte elektrostatische Aufladeeinrichtung eine erste, zweite (82) bzw. dritte Hochspannungsquelle aufweist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrostatische Aufladeeinrichtung (71, 72; 81) eine an die zumindest eine Korona-Aufladeelektrode (71, 72) angeschlossene erste Hochspannungsquelle (81) aufweist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (71, 72; 81) und die zweite und/oder die dritte elektrostatische Aufladeeinrichtung eine einzige Hochspannungsquelle aufweist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (71, 72; 81) und die zweite elektrostatische Aufladeeinrichtung nur während eines ersten bzw. zweiten Zeitintervalls kurz vor dem Schneiden bis nach dem Anwickleln angeschaltet und im übrigen Zeitintervall ausgeschaltet ist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte elektrostatische Aufladeeinrichtung nur während eines dritten Zeitintervalls kurz vor dem Schneiden bis nach dem Anwickleln angeschaltet und im übrigen Zeitintervall ausgeschaltet ist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste einerseits, das zweiten und/oder dritte Zeitintervall andererseits unterschiedlich lang bemessen sind.