DE102004049329A1

DE102004049329A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Transport von Materialbahnen und zum Festlegen derselben auf einer Gegenlage

Info

Publication number: DE102004049329A1
Application number: DE102004049329A
Authority: DE
Inventors: Holger Frische; Gerd Ratz
Original assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Current assignee: Windmoeller and Hoelscher KG
Priority date: 2004-10-09
Filing date: 2004-10-09
Publication date: 2006-04-20
Also published as: EP1807333A1; ATE416139T1; CA2577825A1; WO2006039985A1; US20110133017A1; DE502005006169D1; EP1807333B1; US20090008493A1

Abstract

Durch die Erfindung werden Vorrichtungen (3) zum Transport von Materialbahnen (1) und zum Festlegen derselben (1) auf einer Gegenlage (4) verbessert. Diese Vorrichtungen (3) enthalten folgende Merkmale: DOLLAR A - zumindest eine Transportwalze (2, 2a, 2b) zum Transport der Materialbahnen (1) DOLLAR A sowie DOLLAR A - Mittel zum Beaufschlagen zumindest von Teilen (8) der Materialbahn (1) mit einer elektrostatischen Ladung (q), deren (q) elektrostatische Kräfte zum Fixieren dieser Teile auf einer Gegenlage beitragen. DOLLAR A Als neu und erfinderisch wird angesehen, dass zumindest eine Transportwalze (2, 2a, 2b) Mittel zum Beaufschlagen zumindest von Teilen (8) der Materialbahn (1) mit einer elektrostatischen Ladung (q) umfasst. Es wird auch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung beansprucht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Transport von Materialbahnen und zum Festlegen derselben auf einer Gegenlage.

Vorrichtungen mit diesen Funktionen sind druckschriftlich bekannt. So zeigen die US 4852820 A und die DE 10202462 A1 Bahnwickelvorrichtungen. Bei diesen Bahnwickelvorrichtungen werden Materialbahnen oder Schläuche in der Regel von einer Mehrzahl von Transportrollen zu einer Wickelhülse, an der die Materialbahn aufgewickelt wird, transportiert. Wenn die Wickelhülse gewechselt werden muss, wird die Materialbahn durchtrennt, auf einer neuen Wickelhülse festgelegt und dort weiter angewickelt. Die beiden vorgenannten Druckschriften beschreiben moderne, stark automatisiert arbeitende Wickelvorrichtungen, kurz Wickler, bei denen das beschriebene Festlegen des Bahnanfangs auf der neuen Wickelhülse zumindest weitgehend ohne Klebstoff erfolgt. Die beschriebenen Vorrichtungen machen sich dabei die elektrostatische Anziehungskraft zunutze, die zwischen dem Anfang der Materialbahn und der Anwickelhülse auftritt, wenn der Anfang der Materialbahn elektrostatisch aufgeladen wird. Die Aufladung des Bahnanfangs wird hierbei von einer Elektrode vorgenommen, die sich in der Nähe der letzten Transportwalze des Wicklers befindet, über die die Materialbahn läuft, bevor sie die Wickelhülse erreicht.

Die noch unveröffentlichte deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 103 21 599 zeigt eine andere Wickelvorrichtung, bei der mehrere übereinanderliegende Materialbahnen oder Materialschläuche schon vor Erreichen der letzten Transportwalze des Wicklers mit einer elektrostatischen Ladung versehen werden. Ziel dieser Maßnahme ist die Herbeiführung eines Anhaftverhaltens zwischen diesen Materialbahnen beziehungsweise zwischen der Ober- und der Unterseite des Folienschlauches, welches verhindert, dass die Materialbahnen bei ihrem Transport durch ihren Luftwiderstand voneinander abgehoben werden. Dieses Verfahren ist in allen Arten von Vorrichtungen, in welchen Materialbahnen oder Folienschläuche transportiert werden, vorteilhaft einsetzbar. So werden beispielsweise in Schlauchfolienextrusionsanlagen Folienschläuche über längere Strecken transportiert, wobei ein Abheben der Oberseite von der Unterseite des Schlauches unerwünscht ist.

Wenn man das Wort ,Materialbahnen' auch als Oberbegriff zu Folienschläuchen ansieht und unter dem Begriff ,Gegenlage' alle Arten von Auflagemöglichkeiten für Materialbahnen, wie zum Beispiel andere Folienschläuche andere Materialbahnen und Wickelhülsen, zusammenfasst, lassen sich die in den drei Druckschriften dargestellten Maschinen folgendermaßen charakterisieren: Es handelt sich um Vorrichtungen zum Transport von Materialbahnen und zum Festlegen derselben auf einer Gegenlage, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:

– zumindest eine Transportwalze zum Transport der Materialbahnen und
– Mittel zum Beaufschlagen zumindest von Teilen der Materialbahn mit einer elektrostatischen Ladung, deren elektrostatische Kräfte zum Fixieren dieser Teile auf einer Gegenlage beitragen.

Alle diese Vorrichtungen lassen Wünsche bezüglich der Zuverlässigkeit des Anhaftverhaltens der Materialbahn auf ihrer Gegenlage offen.

Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit der sich das Anhaften der Materialbahn auf ihrer Gegenlage noch zuverlässiger herbeiführen lässt als bisher.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest eine Transportwalze Mittel zum Beaufschlagen zumindest von Teilen der Materialbahn mit einer elektrostatischen Ladung umfasst.

Der Umfang der Verbesserung des Anhaftverhaltens durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist überraschend. Offenbar ist der geringere Abstand, den die Materialbahnen zu den Transportwalzen haben, sowie der Umstand, dass sie eben direkten Kontakt zu diesen haben und je nach Umschlingungswinkel und Bahngeschwindigkeit den Kontakt auch eine gewisse Zeit halten können, für diesen Umstand hauptverantwortlich. Bevorzugte Einsatzorte der Erfindung sind Wickelvorrichtungen für Folienmaterial, wobei auch Papierwickler in Frage kommen. Wie erwähnt kann die Erfindung auch in anderen Maschinen, in denen Materialbahnen transportiert werden, eingesetzt werden.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der gegenständlichen Beschreibung und der Patentansprüche deutlich.
Die einzelnen Figuren zeigen:
1a Eine Prinzipskizze der Anwickelvorrichtung eines Kontaktwicklers
1b Eine Prinzipskizze der Anwickelvorrichtung desselben Kontaktwicklers wie in 1b
2a Eine Prinzipskizze der Anwickelvorrichtung eines Wendewicklers
2b Eine Prinzipskizze der Anwickelvorrichtung desselben Wendewicklers wie in 1b
3a einen Schnitt durch eine Transportwalze mit einem Beispiel für Mittel zum Beaufschlagen einer Materialbahn mit einer Ladung
3b einen vergrößerten Ausschnitt der 3a
4a einen Schnitt durch eine Transportwalze mit einem anderen Beispiel für Mittel zum Beaufschlagen einer Materialbahn mit einer Ladung
4b einen vergrößerten Ausschnitt der 4a
1 zeigt einen Wickler mit einer Vakuumschneidkontaktwalze mit Drehrichtungsumkehr. Bei dieser Wickelvorrichtung läuft die Materialbahn 1 zunächst über eine Transportwalze 2, um dann zu der Vakuumschneidwalze 2a zu kommen. Diese Walze dreht sich im Uhrzeigersinn, was durch den Pfeil 21 dargestellt wird. Sie enthält unter anderem ein Messer 6, welches in dem Messerkasten 20 innerhalb der Walze geführt wird. Wenn die Materialbahn 1 geschnitten werden muss, greift das Messer 6 über den Außenumfang der Vakuumschneidwalze 2a hinaus. Die Vakuumschneidwalze 2a umfasst eine Elektrode 5, die in der erfindungsgemäßen Weise in die Umfangsfläche der Walze eingebracht ist. Die Materialbahn 1 läuft über die Vakuumschneidwalze 2a zu dem alten Wickel 7. Jedoch wird in 1a auch gezeigt, dass die neue Wickelwelle 4 bereits in ihrer Anwickelposition an der Vakuumschneidwalze 2a angekommen ist. Ein Wickelwellenwechsel, bei dem der alte Wickel 7 gegen die neue Wickelwelle 4 ausgetauscht wird, steht bevor. Im oberen Bereich der 1a ist die Haltevorrichtung 22 zu sehen, welche unter anderem die neue Wickelwelle 4 abstützt. 1 b zeigt dieselbe Wickelvorrichtung, wobei die Drehrichtung der Vakuumschneidwalze umgekehrt ist, wie durch den Pfeil 22 angezeigt wird. Aus diesem Grund wird auch die Materialbahn 1 auf der anderen Seite der Transportwalze 2 der Vakuumschneidwalze 2b zugeführt. Die 2a und 2b zeigen einen Wendewickler, wobei auch hier eine Drehrichtungsumkehr der Unterschied zwischen den zwei Figuren ist. Der Vollständigkeit halber wurde ein Wendewickler nach dem Stand der Technik gezeigt, bei dem die Beaufschlagung der Folie mit elektrostatischer Ladung durch die nicht in einer Walze integrierte Elektrode 5 vorgenommen wird. Die Materialbahn 1 läuft an der Transportwalze 2 über die Kontaktwalze 2b durch den Walzenspalt zwischen der Kontaktwalze 2b und dem neuen Wickel 4 auf die Transportwalze 2 und von da zu dem alten Wickel 7. Auch bei dieser Wickelvorrichtung steht der Schneidprozess unmittelbar bevor. Die neue Wickelwelle ist, wie erwähnt, bereits an die Kontaktwalze angestellt, das Messer 24 hat bereits eine Position, in der es durch eine Bewegung in die Zeichenebene hinein die Materialbahn 1 durchtrennen kann. Ist die Materialbahn 1 durchtrennt, so beaufschlagt die Elektrode 5 diese mit einer Ladung, welche durch die „Feldlinien 25" dargestellt ist. Daraufhin wird das freie Ende der Materialbahn 1 auf der neuen Wickelhülse 4 festgelegt. Das Messer 24 und die Elektrode 5 sind gemeinsam an dem Hebel 23 an dem nicht dargestellten Maschinengestell angelenkt. Wie bereits erwähnt stellt 2b dieselbe Wickelvorrichtung dar, wobei die Drehrichtung der Kontaktwalze umgekehrt ist wie bei 2a. Dementsprechend wird der Schneidvorgang und der Aufladevorgang von dem Messer 24b der Elektrode 5b vorgenommen.
3a zeigt eine erfindungsgemäße Vakuumschneidwalze in detaillierterer Form. Es ist hierbei nicht von Interesse, ob eine solche Walze in einem Kontaktwickler, einem Wendewickler oder in einer anderen Transportvorrichtung für Materialbahnen eingesetzt wird, sondern es kommt für die Zwecke dieser Erfindung auch darauf an, dass die Elektrode in der Umfangsfläche der Walze integriert ist. Auch die Schneidvorrichtung, die in 3a in Gestalt des Messers 6 und des Messerkastens 20 verkörpert ist, ist kein zwingender Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Dargestellt ist wieder eine Materialbahn 1, die über eine Transportwalze 2 auf die Vakuumschneidwalze 2a läuft und von dieser bis zur Wickelwelle 4 gebracht wird. Dargestellt ist hier der Zeitpunkt direkt nach dem Durchtrennen der Materialbahn 1, zu dem das freie Ende 8 der Materialbahn 1 auf der neuen Wickelwelle 4 festgelegt wird. Interessant ist hier, dass die Übertragung der elektrostatischen Ladung, die zum Festlegen des freien Endes 8 auf der Wickelwelle 4 führt, von einer elektrisch leitfähigen oder zumindest halbleiterartigen Beschichtung innerhalb der Umfangsfläche der Walze 2a vorgenommen wird. Eine solche Beschichtung kann eine Kunststoffbeschichtung sein, welche durch Dotierung mit leitfähigem Material wie Metallstaub oder Russ leitfähig gemacht wird. Es gibt verschiedene Kunststoffmaterialien, die sich für solche halbleitfähigen Materialien eignen. Zu ihnen zählt Polyurethan. Erwähnenswert sind noch die Luftlöcher 26 in der Umfangsfläche der Walze, durch die wahlweise Luft angesaugt oder Luft ausgestoßen werden kann, so dass der Halte- und Anwickelvorgang der Folie auf der Walze in gewünschter Weise beeinflusst werden kann. In der in 3a dargestellten Situation wird gerade Luft zumindest durch das Luftloch 26a ausgestoßen, um das Abheben der Materialbahn 1 von der Umfangsfläche der Walze 2a zu unterstützen. Bei 3b handelt es sich um eine Detailskizze eines Ausschnitts der 3a. Anhand dieser Detailskizze wird noch einmal klar, dass es sich bei der Walze um eine Walze handelt, die einen Stahlkern 30 aufweist, der von einem isolierenden Material, vorzugsweise einem gummiartigen Kunststoffmaterial 28 umgeben ist, und dass in dieses Material die halbleitfähige oder leitfähige Beschichtung 27 eingebettet ist. Auf diese Weise ist diese Beschichtung 27 von dem Stahlkern 30 elektrisch getrennt. Kurzschlüsse werden vermieden. Die Aufladung dieser Schicht wird jedoch durch Kupferleiter 31 vorgenommen, die in elektrischem Kontakt zu der leitfähigen oder halbleitfähigen Beschichtung 27 stehen, und ebenfalls gegenüber dem Stahlkern der Walze 3b isoliert sind. Des weiteren wird verdeutlicht, dass die Vakuum- oder Druckluftbeaufschlagung der Saugblasbohrungen 26 mit Hilfe der Saugblaskammer 29 im Inneren der Walze vorgenommen werden kann. Der Pfeil 9 deutet an, dass sich bereits ein Luftspalt zwischen der Umfangsfläche der Walze 2a und dem freien Ende der Folie 8 gebildet hat. In 4b wird eine ähnliche Walze gezeigt wie in 3a. Diese Walze 2b ist jedoch mit etwas anders gestalteten Mitteln zum Beaufschlagen von Teilen der Materialbahn 1 mit einer elektrostatischen Ladung q ausgestattet. Genaueres ist der Zeichnung 4b zu entnehmen, bei der es sich auch wieder um eine Ausschnittszeichnung aus 4a handelt. Bei dem Zylinder 2a handelt es sich auch wieder um einen Zylinder mit einem Stahlzylinderkern 30, welcher von einer Isolatorschicht 28 umgeben ist. In diese Isolierung 28 sind sog. Nadelleisten 34 eingebracht, welche von Kupferleitern 31 durchzogen werden. Diese Nadelleisten umfassen auch nadelförmige – bevorzugt aus Metall gefertigte – Elektroden mit Elektrodenspitzen 32. Die Nadelleisten 34 und die Kupferleiter 31 besitzen in der axialen Richtung der Walze z, das heißt, in die Zeichnungsebene hinein, eine Erstreckung. Sie erstrecken sich im wesentlichen über die axiale Länge der Walze 2a. Die Elektrode befindet sich in einer Bohrung 35, welche die Elektrodenspitze mit der Umfangsfläche der Walze verbindet. In Funktion wird der Kupferleiter 31 von Strom durchflossen, und die Nadelleiste ist aus einem Material geringer Leitfähigkeit, welches quasi als Vorwiderstand für die Elektrode 32 dient.
Zur Bereitstellung einer solchen Schicht kommen vor allem sogenannte elektrisch leitfähige Kunststoffe in Betracht, die in der Regel aus Makromolekülen bestehen, die eine Vielzahl delokalisierbarer Elektronen aufweisen. Diese Elektronen entstammen oft Mehrfachbindungen zwischen den Atomen der Moleküle. Darüber hinaus werden solche Kunststoffe durch die Zugabe (Dotierung) leitfähiger Stoffe wie Metallen oder Graphit leitfähiger gemacht.
Die elektrische Leitfähigkeit dieser Kunststoffe ist auch nach all diesen Maßnahmen in der Regel noch immer um Größenordnungen niedriger als die von Metallen wie Kupfer, aber sehr viel besser als die gewöhnlicher Kunststoffe. Daher ist einer solchen Materialschicht 34 auch die Funktion als Vorwiderstand übertragbar.
Wenn die Bohrung 35, wie im vorliegenden Fall dargestellt, die Elektrodenspitze 32 mit der Atmosphäre verbindet, kann von der Elektrodenspitze eine Stoßionisation ausgehen. Eine solche Stoßionisation wird durch die „Feldlinien 25" dargestellt. Auch im Rahmen dieser Stoßionisation wird Ladung auf die Folie 1 übertragen, so dass der Festlegevorgang auf der neuen Wickelhülse 4 begünstigt wird.

Claims

Vorrichtung zum Transport von Materialbahnen (1) und zum Festlegen derselben (1) auf einer Gegenlage (4), wobei die Vorrichtung (3) folgende Merkmale aufweist: – zumindest eine Transportwalze (2, 2a, 2b) zum Transport der Materialbahnen (1), – Mittel zum Beaufschlagen zumindest von Teilen (8) der Materialbahn (1) mit einer elektrostatischen Ladung (25), deren (25) elektrostatische Kräfte zum Fixieren dieser Teile auf einer Gegenlage beitragen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Transportwalze (2, 2a, 2b) Mittel zum Beaufschlagen zumindest von Teilen (8) der Materialbahn (1) mit einer elektrostatischen Ladung (25) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass die Vorrichtung eine Aufwickelvorrichtung (3) umfasst, mit welcher die Materialbahn (1) auf einer Wickelhülse (4) festgelegt und aufgewickelt werden kann, und – dass die zumindest eine Transportwalze (2, 2a, 2b), welche Mittel zum Beaufschlagen zumindest von Teilen der Materialbahn (1) mit einer elektro statischen Ladung (25) umfasst, in der Transportrichtung (z) der Materialbahn (1) die letzte Walze (2, 2a, 2b) vor der Wickelhülse (4) ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Beaufschlagen zumindest von Teilen (8) der Materialbahn (1) mit einer elektrostatischen Ladung (25) innerhalb oder auf der Umfangsfläche der Transportwalze (2, 2a, 2b) enthalten sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Beaufschlagen zumindest von Teilen (8) der Materialbahn (1) mit einer elektrostatischen Ladung (25) elektrisch leitfähiges Kunststoffmaterial (27) umfassen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Transportwalze (2, 2a, 2b), welche Mittel zum Beaufschlagen zumindest von Teilen der Materialbahn (1) mit einer elektrostatischen Ladung (25) umfasst, im Bereich ihrer Umfangsfläche eine Mehrzahl von Elektroden (15, 27, 31) aufweist.
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Elektroden (15, 27, 31) nadelartig geformt ist, wobei die Nadelspitze in radialer Richtung (r) von der Rotationsachse der Transportwalze (2, 2a, 2b) weg weist.
Vorrichtung nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Elektroden (15, 27, 31) in der radialen Richtung (r) der Transportwalze (2, 2a, 2b) innerhalb der äußeren Umfangsfläche derselben (2, 2a, 2b) liegt.
Vorrichtung nach einem der drei vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Elektroden (15, 27, 31) von einer gemeinsamen Leitung (31) mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt wird.
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Leitung (31) von einer Metallfolie oder einem Metalldraht, vorzugsweise aus Kupfer, gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Elektroden (15, 27, 31) über einen Widerstand (27) mit ihrer Spannungsquelle (34) verbunden ist.
Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Widerstände (27) aus einem leitfähigen Kunststoffmaterial (14) bestehen.
Vorrichtung nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (15, 27, 31) zumindest teilweise in dem leitfähigen Kunststoffmaterial (14) eingebettet sind.
Verfahren zum Transport von Materialbahnen (1) und zum Festlegen derselben (1) auf einer Gegenlage (4), – bei dem die Materialbahnen (1) von zumindest einer Transportwalze (2, 2a, 2b) gefördert werden, und – bei dem zumindest ein Teil der Materialbahn mit einer elektrostatischen Ladung (25) beaufschlagt wird, – wobei die von dieser Ladung (25) ausgehenden elektrostatischen Kräfte zum Fixieren dieser Teile auf der Gegenlage (4) beitragen, dadurch gekennzeichnet, dass das Beaufschlagen zumindest von Teilen der Materialbahn (1) mit der elektrostatischen Ladung (25) mit Hilfe von in zumindest einer Transportwalze (2, 2a, 2b) integrierten Einrichtungen (14, 15, 27, 31) vorgenommen wird.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Materialbahnen (1) oder Materialschläuche übereinander transportiert werden, und dass die von der Transportwalze (2,2a,2b) auf die Materialbahn (1) übertragene Ladung zum Festlegen verschiedener Materialbahnen aufeinander oder zum Festlegen der Ober- auf der Unterseite von Schläuchen beiträgt.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, – dass elektrostatische Ladung (25) von Teilen zumindest zweier Transportwalzen (2,2a,2b) auf die Materialbahnen (1) oder Materialschläuche übertragen wird, und – dass elektrostatische Ladung (25) von Teilen zumindest einer ersten Transportwalze (2, 2a, 2b) auf die obere Materialbahn oder die obere Seite des Materialschlauches und – dass elektrostatische Ladung (25) von Teilen zumindest einer zweiten Transportwalze (2,2a,2b) auf die untere Materialbahn oder die untere Seite des Folienschlauches übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von Teilen zumindest einer Transportwalze (2,2a,2b) übertragene Ladung zum Festlegen eines Endes (8) der Materialbahn (1) auf einer Wickelhülse (4) beiträgt, und dass bei dem Festlegen der Materialbahn (1) auf der Wickelhülse (4) die Position der Wickelhülse (4) und der Transportwalze (2,2a,2b) so zueinander eingestellt wird, dass ein Luftspalt (9) zwischen der Wickelhülse (2) und dieser Transportwalze (2,2a,2b) besteht.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Luftspalts (9) auf zumindest 1 Millimeter eingestellt wird.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Luftspalts (9) auf zumindest 2 Millimeter eingestellt wird.