DE102016005546A1

DE102016005546A1 - Spreizwalze zum seitlichen ausbreiten einer flächigen materialbahn, verfahren zum spreizen einer flächigen materialbahn sowie vorrichtung zum handhaben von flächigen materialbahnen

Info

Publication number: DE102016005546A1
Application number: DE102016005546.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2017-11-09
Also published as: EP3455151A1; WO2017194039A1; DE112017002363A5; DE202017001904U1

Abstract

Um Spreizwalzen zum seitlichen Spreizen einer in Transportrichtung bewegten flächigen Materialbahn zu verbessern, schlägt die Erfindung eine Spreizwalze zum seitlichen Ausbreiten einer flächigen Materialbahn in axiale Spreizrichtungen entlang der Längserstreckung der Spreizwalze umfassend einen um eine Rotationsachse rotierbaren Rotationskörper und umfassend eine Vielzahl an radial nach weiter außen auskragenden Spreizelementen mit einem eine Kontaktfläche ausgestaltenden Kontaktschenkelteil zum Wechselwirken mit der Materialbahn, mit einem Fußteil zum Anordnen an dem Rotationskörper und mit einem das Kontaktschenkelteil und das Fußteil verbindenden Stegteil vor, bei welcher das Kontaktschenkelteil in Wechselwirkung mit der Materialbahn in axialer Spreizrichtung axial verlagerbar ist, und bei welcher ein erstes Kontakschenkelteilende dieses Kontaktschenkelteils in axialer Spreizrichtung zeigend ausgerichtet ist, wobei das Stegteil an der dem Kontaktschenkelteil abgewandten Seite weniger steif ausgestaltet ist als an seiner dem Kontaktschenkelteil zugewandten Seite.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spreizwalze zum seitlichen Ausbreiten einer flächigen Materialbahn in axiale Spreizrichtungen entlang einer Längserstreckung der Spreizwalze umfassend einen um eine Rotationsachse rotierbaren Rotationskörper und umfassend eine Vielzahl an radial nach weiter außen auskragenden Spreizelementen mit einem eine Kontaktfläche ausgestaltenden Kontaktschenkelteil zum Wechselwirken mit der Materialbahn, mit einem Fußschenkelteil zum Anordnen an dem Rotationskörper und mit einem das Kontaktschenkelteil und das Fußschenkelteil verbindenden Stegteil, bei welcher das Kontaktschenkelteil in Wechselwirkung mit der Materialbahn in axialer Spreizrichtung axial verlagerbar ist, und bei welcher ein erstes Kontaktschenkelteilende dieses Kontaktschenkelteils in axialer Spreizrichtung zeigend ausgerichtet ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum seitlichen Spreizen einer flächigen Materialbahn quer zu ihrer Transportrichtung mittels Spreizelemente einer Spreizwalze, bei welchem Bereiche der flächigen Materialbahn mittels Kontaktschenkelteile von mit der flächigen Materialbahn wechselwirkenden Spreizelementen der Spreizwalze seitlich in Richtung der Längserstreckung der Spreizwalze beschleunigt werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Handhaben von flächigen Materialbahnen, insbesondere zum Wickeln von flächigen Materialbahnen, mit einem Wendestangensystem.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Handhaben von flächigen Materialbahnen, insbesondere zum Wickeln von flächigen Materialbahnen, mit einer Aufwickeleinrichtung zum Aufwickeln der flächigen Materialbahnen.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zum Handhaben von flächigen Materialbahnen, insbesondere zum Wickeln von flächigen Materialbahnen, mit einer Umlenkwalze und/oder einer Leitwalze.
Insbesondere gattungsgemäße Spreizwalzen und Verfahren sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
Eine derartige Spreizwalze dient bei der Behandlung bzw. Handhabung von flächigen Materialbahnen dazu, eine Faltenbildung möglichst zur Gänze zu vermeiden bzw. bereits an der flächigen Materialbahn vorhandene Falten seitlich zur Transportrichtung der flächigen Materialbahn herauszuziehen. Solche Falten können beispielsweise durch Dicken-, Spannungs- sowie Temperaturunterschiede an der flächigen Materialbahn entstehen. Aber auch Ausrichtungsfehler von Umlenkwalzen, über welche die flächige Materialbahn geführt ist, können unterschiedliche Beschleunigungseffekte und damit Faltenbildungen an der flächigen Materialbahn begünstigen.
Derartige Falten sind jedoch höchst unerwünscht, da sie je nach auftretender Intensität die Weiterverarbeitung der flächigen Materialbahn negativ beeinflussen können, was zumindest zu einer Qualitätsminderung oder schlimmstenfalls sogar zu irreversiblen Defekten an der flächigen Materialbahn führen kann, wobei im letzteren Fall die flächige Materialbahn zumindest bereichsweise unbrauchbar wird.
Derartige Nachteile können jedoch mit einer Spreizwalze vermieden werden, wobei sich derartige Spreizwalzen dadurch auszeichnen, dass sie quer zur Transportrichtung der flächigen Materialbahn gerichtete Kräfte auf die flächige Materialbahn ausüben, so dass sich diese hierdurch glättet.
Bekannt sind insbesondere Spreizwalzen, deren Umfangsfläche durch Borsten ausgebildet sind, wobei die Borsten derart an der Spreizwalze ausgerichtet sind, dass sie die flächige Materialbahn radial, also zu Seite hin, zu der Transportrichtung der flächigen Materialbahn glättet. Nachteilig bei derartigen mit Borsten besetzten Spreizwalzen ist es jedoch, dass empfindliche, beispielsweise sehr weiche oder dünne, flächige Materialbahnen leichten durch den Borstenkontakt beschädigt werden können, wodurch diese flächigen Materialbahnen dann nicht mehr zu gebrauchen sind. Dagegen können sehr raue und griffige Materialbahnen, wie z. B. Gewebebahnen, durch Borsten in seitliche Richtung ungewollt stark gespannt werden.
Um diese Nachteile hinsichtlich mit Borsten bestückte Spreizwalzen zu vermeiden, werden oftmals auch Spreizwalzen mit einem in Längsrichtung der Spreizwalze gebogenen Gummimantel eingesetzt, welche auch als Bananenwalzen bekannt sind. Durch diesen gebogenen Gummimantel können flächige Materialbahnen auch ausreichend gut gestrafft werden, wobei durch den Bogen von der Mitte ausgehend zum Rand hin unterschiedliche Spannungen in der flächigen Materialbahn hervorgerufen werden können.
Darüber hinaus ist aus der DE 10 2011 107 188 A1 auch noch eine Spreizwalze bekannt, deren Mantel aus einer Gummischicht besteht, wobei die Gummischicht in einzelne Vorsprünge zerlegt ist, die elastisch flexibel beweglich sind. Die Vorsprünge sind derart geformt, dass sie durch eine Berührung mit einer flächigen Materialbahn in Richtung der Rotationsachse der Spreizwalze bewegt werden, so dass die flächige Materialbahn quer zu ihrer Transportrichtung gespreizt wird. Diese Spreizwalze hat den Vorteil, dass die flächige Materialbahn aufgrund der Vielzahl an vorhandenen Vorsprüngen sehr gleichmäßig nach außen bewegt wird, wodurch sich ein besonders schonender Umgang mit der flächigen Materialbahn ergibt. Die Stärke der Spreizwirkung ergibt sich hierbei einerseits durch die Anpresskraft, mittels welcher die Spreizwalze auf der flächigen Materialbahn abrollt, sowie andererseits durch den Querschnitt der einzelnen Vorsprünge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Spreizwalzen insbesondere dahingehend weiterzuentwickeln, dass flächige Materialbahnen mit ihnen noch betriebssicherer und schonender quer zu deren Transportrichtung, also in axialer Richtung der Spreizwalze, gespreizt werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird nach einem ersten Aspekt von einer Spreizwalze zum seitlichen Ausbreiten einer flächigen Materialbahn in axiale Spreizrichtungen entlang der Längserstreckung der Spreizwalze umfassend einen um eine Rotationsachse rotierbaren Rotationskörper und umfassend eine Vielzahl an radial nach weiter außen auskragenden Spreizelementen mit einem eine Kontaktfläche ausgestaltenden Kontaktschenkelteil zum Wechselwirken mit der Materialbahn, mit einem Fußteil zum Anordnen an dem Rotationskörper und mit einem das Kontaktschenkelteil und das Fußteil verbindenden Stegteil gelöst, bei welcher das Kontaktschenkelteil in Wechselwirkung mit der Materialbahn in axialer Spreizrichtung axial verlagerbar ist, und bei welcher ein erstes Kontaktschenkelteilende dieses Kontaktschenkelteils in axialer Spreizrichtung zeigend ausgerichtet ist, wobei das Stegteil an der dem Kontaktschenkelteil abgewandten Seite weniger steif ausgestaltet ist als an seiner dem Kontaktschenkelteil zugewandten Seite.
Dadurch, dass das Stegteil an seiner dem Kontaktschenkelteil abgewandten Seite, also an seiner dem Fußteil zugewandten Seite, weicher ausgestaltet ist, wird der Drehpunkt, um welchen sich das Kontaktschenkelteil bei Belastung durch die flächige Materialbahn dreht, möglichst nah an das Fußteil heran beziehungsweise auch möglichst nah an die Rotationsachse der Spreizwalze herangelegt, wodurch sich besonders gute Federeigenschaften hinsichtlich jedes der Spreizelemente ergeben. Hierdurch können diese einzelnen Spreizelemente auch besonders schonend mit der jeweiligen flächigen Materialbahn wechselwirken.
Der Begriff „Kontaktschenkelteil” des Spreizelements bezeichnet denjenigen Teil des Spreizelements, welcher unmittelbar mit der flächigen Materialbahn wechselwirken kann, zumindest teilweise mit seiner Kontaktfläche.
Die Kontaktfläche bzw. das Kontaktschenkelteil gestaltet jeweils einen Bruchteil der Spreizwalzenoberfläche und insbesondere der Spreizwalzenlänge aus.
Die Kontaktfläche bzw. das Kontaktschenkelteil besitzt vorzugsweise eine Breite von ca. 5 mm bis 10 mm, wobei sich diese Breite quer zu der Längserstreckung der Spreizwalze, also in deren Umfangsrichtung erstreckt.
Der Begriff „Fußteil” beschreibt im Sinne vorliegender Erfindung denjenigen Teil des Spreizelements, mittels welchem das Spreizelement an dem Rotationskörper der Spreizwalze angeordnet ist. Insofern kann das Fußteil auch als Sockel oder Sockelteil bezeichnet werden, wobei die Ausdrücke „Fußteil” und „Sockelteil” im Sinne der Erfindung synonym verwendet werden können.
Bevorzugt ist das Fußteil schenkelförmig ausgebildet, also als ein Fußschenkelteil.
Das Fußteil kann jedoch nahezu beliebiger Gestalt sein, solange das Spreizelement an dem Rotationskörper betriebssicher befestigt werden kann.
Vorliegend ist das Fußteil an dem Spreizelement radial weiter innen angeordnet als das Kontaktschenkelteil, so dass das Spreizelement mittels des Fußteils problemlos an dem Rotationskörper der Spreizwalze angeordnet werden kann.
Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass sowohl das Stegteil als auch das Kontaktschenkelteil radial weiter außen als das Fußteil angeordnet sind.
Der Begriff „Stegteil” beschreibt im Sinne der Erfindung denjenigen Bereich des Spreizelements, mittels welchem der Kontaktschenkelteil und das Fußteil körperlich verbunden sind.
Der Begriff „Rotationskörper” beschreibt vorliegend denjenigen Bereich der Spreizwalze, welcher die einzelnen Spreizelemente trägt. Mit dem Rotationskörper ist die Spreizwalze drehbar in einer geeigneten Halteeinrichtung einer Wickelmaschine zum Aufwickeln von Materialbahnen gelagert, wobei die Spreizwalze bevorzugt antriebslos ist. Das heißt, mit anderen Worten, die Spreizwalze wird lediglich durch die Bewegung der flächigen Materialbahn in Rotation versetzt.
Das im Sinne der Erfindung aufgebaute Spreizelement weist einen elastisch verformbaren, also einen federfähigen, Federkörper auf.
Bevorzugt ist das Spreizelement aus Gummi bzw. aus einem Gummigemisch hergestellt.
Es versteht sich, dass ein Spreizelement auch aus anderen hinreichend im Sinne der Erfindung federfähigen Materialien, wie insbesondere aus der Gruppe der Elastomere, bereitgestellt werden kann.
Die Vielzahl an Spreizelementen gestaltet eine in Richtung der Rotationslängsachse bewegliche Umhüllende der Spreizwalze aus, so dass sich die Spreizwalze besonders gut an die flächige Materialbahn anschmiegen kann.
Die Umhüllende ist vorzugsweise kreiszylindrisch.
Vorzugsweise sind in Bezug auf dem Umfang der Spreizwalze 2000 bis 3000 Spreizelemente pro Meter Spreizwalzenlänge vorgesehen.
Jedenfalls bildet die Vielzahl an Spreizelementen einen individuellen Besatz der Spreizwalze dar.
Die flächige Materialbahn kann aus verschiedensten Materialien hergestellt sein, wie zum Beispiel aus Kunststoff, aus Papier oder dergleichen, und sie kann beispielsweise als Folie, als Gewebe, als Vlies oder ähnlichem realisiert sein.
Die flächige Materialbahn umgibt die Spreizwalze mit einer Teilumschlingung von bis zu 180°.
Die flächige Materialbahn wird unter Zugkraft über die Spreizwalze geführt und mit einer anwenderseitig gewünschten Bahn- bzw. Transportgeschwindigkeit von der Spreizwalze abgezogen.
Bevorzugt wird die Spreizwalze von der flächigen Materialbahn beim Überlauf angetrieben.
Eine Relativgeschwindigkeit zwischen Spreizwalze und flächiger Materialbahn besteht im Wesentlichen nicht.
Die Aufgabe der Erfindung wird nach einem anderen Aspekt auch von einer Spreizwalze zum seitlichen Ausbreiten einer flächigen Materialbahn in axiale Spreizrichtungen entlang der Längserstreckung der Spreizwalze umfassend einen um eine Rotationsachse rotierbaren Rotationskörper und umfassend eine Vielzahl an radial nach weiter außen auskragenden Spreizelementen mit einem eine Kontaktfläche ausgestalteten Kontaktschenkelteil zum Wechselwirken mit der Materialbahn, mit einem Fußteil zum Anordnen an dem Rotationskörper und mit einem das Kontaktschenkelteil und das Fußteil verbindenden Stegteil gelöst, bei welcher das Kontaktschenkelteil in Wechselwirkung mit der Materialbahn in axialer Spreizrichtung axial verlagerbar ist und bei welcher ein erstes Kontaktschenkelteilende dieses Kontaktschenkelteils in axialer Spreizrichtung zeigend ausgerichtet ist, wobei das Spreizelement radial weiter außen des Fußteils L-förmig ausgestaltet ist.
Durch ein L-förmig ausgestaltetes Spreizelement verbessern sich die Fehlereigenschaften an dem jeweiligen Spreizelement ebenfalls erheblich, so dass die einzelnen Spreizelemente wesentlich schonender auf der Materialbahn auftreffen beziehungsweise mit dieser wechselwirken können.
Ferner wird durch die L-Form die Spreizwirkung in axialer Spreizrichtung verbessert.
Insofern ist es vorteilhaft, wenn das Spreizelement ein L-förmig ausgestaltetes Federteil besitzt, welches das Spreizelement radial weiter außen des Fußteils verkörpert.
Im Allgemeinen ist es ferner vorteilhaft, wenn das Federteil zwei unterschiedlich lang ausgestaltete Schenkelteile aufweist, wobei das länger ausgestaltete Schenkelteil das Stegteil, und das kürzer ausgestaltete Schenkelteil das Kontaktschenkelteil des vorliegenden Spreizelements verkörpern.
Das kürzere Schenkelteil ist hinsichtlich seiner Längserstreckung von der Spreizwalzenmitte her in Richtung auf das Spreizwalzenende gerichtet.
Das längere Schenkelteil ist mit einer geringen Neigung von 2° bis 5° gegenüber der Rotationsachse auf das Walzenende gerichtet, wobei der sich hierdurch ergebende Winkel zwischen dem längeren und dem kürzeren Schenkelteil zwischen 92° und 100° beträgt. Hierdurch kann auf konstruktiv einfache Weise erzielt werden, dass das äußere obere Ende des kürzeren Schenkels den höchsten Punkt beziehungsweise die radial am weitesten von der Rotationsachse beabstandete Materialbahnkontaktstelle der Spreizwalze bildet. Insofern weist die Spreizwalze an dieser an dieser höchsten Materialbahnkontaktstelle auch den größten Durchmesser auf.
Vorzugsweise ist das kürzer ausgestaltete Schenkelteil in Längserstreckung der Spreizwalze als Kreisbogensegment eines entsprechend großen Kreises ausgebildet.
Hierbei ist dann der radial am weitesten von der Rotationsachse beabstandete Materialbahnkontaktbereich in einem Bereich des ersten Kontaktschenkelteilendes angeordnet.
Bevorzugt ist das die Spreizung mitbestimmende Stegteil durch geeignete Maßnahmen hinsichtlich seines Querschnitts so veränderbar, dass durch diese Maßnahmen die Spreizwirkung beeinflussbar ist, wie später noch erläutert ist.
Bevorzugt sind die Kontaktschenkelteile in der Art zueinander angeordnet, dass sie sich weder in einem unbelasteten Zustand noch in einem belasteten Zustand gegenseitig berühren, es sei denn dies ist hinsichtlich einer bestimmten Ausführungsvariante erwünscht.
Bevorzugt sind insbesondere die Kontaktflächen derart gestaltet, dass ihre Bewegungsfreiheit bei einer Materialbahnberührung bewusst dadurch eingeschränkt ist, dass sich ihre Wirkflächen gegenüber benachbarten Wirkflächen unter den Materialbahndruck berühren und so die Spreizwirkung eingeschränkt werden kann.
Eine Alternative und sehr vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass durch die Gestaltung insbesondere der Kontaktfläche beziehungsweise des Kontaktschenkelteils und ihrer Zuordnung beziehungsweise Anordnung hinsichtlich einer Position bezüglich der Spreizwalzenmitte zum Spreizwalzenrand hin unter dem Materialbahndruck ihre Bewegungsfreiheit vergrößert wird, wodurch zum Spreizwalzenrand hin eine zunehmende Spreizung entsteht.
Beispielsweise erfolgt dies dadurch, dass die Kontaktflächen beziehungsweise Kontaktschenkelteile im Bereich der Spreizwalzenmitte durch eine geringere Bewegungsfreiheit in Spreizrichtung nach kurzer Bewegung die benachbarten Kontaktschenkelteile berühren, wodurch die Bewegungsfreiheit und die Spreizung eingeschränkt sind.
Es ist vorliegend möglich, dass die näher an dem Spreizwalzenende angeordneten Kontaktschenkelteile eine größere Bewegungsfreiheit aufweisen, so dass mit ihnen das volle Spreizungsvermögen der so angeordneten Spreizelemente erzielbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird nach einem weiteren Aspekt auch von einer Spreizwalze zum seitlichen Ausbreiten einer flächigen Materialbahn in axiale Spreizrichtungen entlang der Längserstreckung der Spreizwalze umfassend einen um eine Rotationsachse rotierbaren Rotationskörper und umfassend eine Vielzahl an radial nach weiter außen auskragenden Spreizelementen mit einem eine Kontaktfläche ausgestaltenden Kontaktschenkelteils zum Wechselwirken mit der Materialbahn, mit einem Fußteil zum Anordnen an dem Rotationskörper und mit einem das Kontaktschenkelteil und das Fußteil verbindenden Stegschenkelteil gelöst, bei welcher das Kontaktschenkelteil in Wechselwirkung mit der Materialbahn in axialer Spreizrichtung axial verlagerbar ist, und bei welcher ein erstes Kontaktschenkelteilende dieses Kontaktschenkelteils in axialer Spreizrichtung zeigend ausgerichtet ist, wobei sich die Spreizwalze dadurch auszeichnet, dass eine in axialer Spreizrichtung gerichtete Auslenkung von Spreizelementen in Abhängigkeit von der Kontaktflächenneigung der Kontaktfläche gegenüber der Rotationsachse begrenzt ist, wobei die Kontaktfläche in einem unbelasteten Zustand des Spreizelements gegenüber der Rotationsachse einen Neigungswinkel von mehr als 2° und von weniger als 10° aufweist.
Dadurch, dass die Auslenkung, insbesondere die Maximalauslenkung, eines Spreizelements in Abhängigkeit von der Kontaktflächenneigung begrenzt ist, ist das Aufbringen von in axialer Spreizrichtung wirkenden Spreizkräften selbst in kritischen Betriebsbedingungen auf die flächige Materialbahn unterbunden, so dass die Gefahr einer Überspreizung der flächigen Materialbahn durch die Spreizwalze ausgeschlossen, aber zumindest signifikant reduziert ist. Auch dadurch ist ein sehr schonender Umgang mit der jeweiligen flächigen Materiabahn garantiert.
Somit wurde überraschend gefunden, dass die Erzeugung von in axialer Spreizrichtung gerichteten Spreizkräften konstruktiv auf einfache Weise begrenzt werden kann, wenn die Kontaktfläche eine maximale Kontaktflächenneigung gegenüber der Rotationsachse der Spreizwalze besitzt, die gleich 10° ist weniger als 10° beträgt.
Eine genügend weitreichende Spreizwirkung kann jedoch immer erzielt werden, wenn die Kontaktflächenneigung der Kontaktfläche gegenüber der Rotationsachse mindestens 2° oder mehr aufweist.
Durch letztere Lösung wird erzielt, dass die Spreizkräfte an vorliegender Spreizwalze hauptsächlich allein durch die Geometrie der Spreizelemente beeinflussbar sind und nicht mehr – wie bisher – durch die zwischen der flächigen Materialbahn und der Spreizwalze wirkenden Anpresskräfte.
Insofern ist hierdurch die Gefahr verringert, dass bei versehentlich falsch gewählter Spreizwalzenanpresskraft die flächige Materialbahn durch eine zu starke Spreizwirkung negativ in Mitleidenschaft gezogen wird.
Ferner können vorliegend auf die flächige Materialbahn maximal wirkende Spreizkräfte konstruktiv einfach definiert vorgegeben bzw. eingeschränkt werden.
Sind alle Parameter gut gewählt und die Spreizwalze mit ihren Spreizelementen gut auf die flächige Materialbahn abgestimmt, verhält es sich oftmals auch so, dass wenn eine Materialbahn seitlich bereits stramm, das heißt faltenfrei, gezogen ist, die Spreizelemente ihre Position innehalten, ohne weiter in axiale Spreizrichtung zu streben.
Im Allgemeinen kann eine Verbesserung der Spreizeigenschaften erzielt werden, wenn die Kontaktflächenneigung gegenüber der Rotationsachse mehr als 4° und weniger als 8° beträgt. Beträgt die Kontaktflächenneigung genau 4° oder mehr und genau 8° oder weniger, kann die Spreizwirkung bzw. sind die maximal auf die flächige Materialbahn wirkenden Spreizkräfte besonders gut vorherbestimmbar bzw. vorhereinstellbar. Insofern sieht eine bevorzugte Ausführungsvariante vor, dass der Neigungswinkel mehr als 4° und weniger als 8° beträgt.
Bevorzugt ist eine radial am weitesten von der Rotationsachse beabstandeten Materialbahnkontaktstelle der Kontaktfläche weniger als 5 mm oder weniger als 2 mm, bevorzugt 1 mm oder weniger, hinter der Kopfseite des ersten Kontaktschenkelteilendes angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine besonders gut definierbare Spreizwirkung in axialer Spreizrichtung entlang der Längserstreckung der Spreizwalze.
Eine vorteilhafte Ausführungsvariante sieht in diesem Zusammenhang auch vor, dass das Kontaktschenkelteil in Längserstreckung der Spreizwalze als ein Bogensegment ausgebildet ist, dessen radial am weitesten von der Rotationsachse beabstandete Erhebung weniger als 5 mm oder weniger als 2 mm, bevorzugt 1 mm oder weniger, hinter der Kopfseite des ersten Kontaktschenkelteilendes angeordnet ist.
Die Richtung, in welcher sich das Spreizelement definiert neigt, kann sehr gezielt vorgegeben werden, wenn die radial am weitesten von der Rotationsachse beabstandete Materialbahnkontaktstelle der Kontaktfläche an dem ersten Kontaktschenkelteil angeordnet ist. Bei der radial am weitesten von der Rotationsachse beabstandeten Materialbahnkontaktstelle handelt es sich um die höchste Stelle des Spreizelements in radialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse der Spreizwalze.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Kontaktflächenverlauf, insbesondere der kürzeste Streckenverlauf, von einer radial am weitesten von der Rotationsachse beabstandeten Mantelbahnkontaktstelle zu einem dem ersten Kontaktschenkelteilende gegenüberliegenden weiteren Kontaktschenkelteilende gerade ausgestaltet ist.
Hierdurch kann erzielt werden, dass das Spreizelement ab einer bestimmten zwischen der Spreizwalze und der flächigen Materialbahn wirkenden Anpresskraft mit seiner in Richtung der Rotationsachse verlaufenden Kontaktfläche vollständig auf der flächigen Materialbahn aufliegt, so dass das Kontaktschenkelteil gegenüber dem Fußteil nicht weiter in axialer Spreizrichtung bewegt werden kann, wodurch die Maximalauslenkung des Spreizelements erreicht ist, selbst wenn die zwischen der Spreizwalze und der flächigen Materialbahn wirkenden Anpresskräfte nochmals beabsichtigt oder unbeabsichtigt erhöht werden sollten.
Eine weitere Ausführungsvariante sieht vor, dass die Kontaktfläche zwischen einer radial am weitesten von der Rotationsachse beabstandeten Materialbahnkontaktstelle und einem dem ersten Kontaktschenkelteilende gegenüberliegenden weiteren Kontaktschenkelteilende in Umfangsrichtung der Spreizwalze gekrümmt, aber in axialer Spreizrichtung auch ungekrümmt bzw. gerade ausgestaltet sein kann.
Hierdurch kann die Spreizwalze eine in Umfangsrichtung gekrümmte Umhüllende erhalten, wobei jedoch die einzelnen Spreizelemente zumindest zwischen der radial äußersten Materialbahnkontaktstelle und dem weiteren Kontaktschenkelteilende gerade ausgestaltet sein können, wodurch die Kontaktfläche des jeweiligen Spreizelements zylinderförmig gekrümmt, aber weniger kugelförmig ausgeformt sein kann.
In einem derartig gelagerten Fall besitzt das Spreizelement an seinem der flächigen Materialbahn zugewandten Seite bevorzugt keine Kugeloberfläche, sondern die Kontaktfläche ist im Wesentlichen lediglich zylinderförmig ausgestaltet, mit einer in Umfangsrichtung der Spreizwalze verlaufenden Krümmung.
Die maximalen gegenüber der flächigen Materialbahn wirkenden Spreizkräfte können auch gut begrenzt werden, wenn eine radial am weitesten von der Rotationsachse beabstandete Materialbahnkontaktstelle der Kontaktfläche bei in axialer Spreizrichtung gerichteter Maximalauslenkung eines Spreizelements in radialer Richtung, also in Richtung des Fußteils, weniger als 0,8 mm, vorzugsweise ca. 0,4 mm, absenkbar ist.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Kopfseite des ersten Kontaktschenkelteilendes bei in axialer Spreizrichtung gerichteter Maximalauslenkung eines Spreizelements in axialer Richtung weniger als 1,5 mm, vorzugsweise ca. 1,2 mm, verlagerbar ist.
Das Federverhalten des Spreizelements kann vorteilhaft beeinflusst werden, wenn das Steigteil von dem Kontaktschenkelteil in Richtung des Fußteils tailliert ausgestaltet ist.
Insofern ist es auch vorteilhaft, wenn das Stegteil an der dem Kontaktschenkelteil abgewandten Seite seine geringste Festigkeit aufweist.
In diesem Zusammenhang sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante vor, dass das Stegschenkelteil einen Sollbiegelinienbereich aufweist, welcher eine in Umfangsrichtung der Spreizwalze verlaufende Materialausnehmung umfasst.
Der Sollbiegelinienbereich zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Stegteil entlang der Längserstreckung dieses Sollbiegelinienbereichs eine Hauptbiegung des Spreizelements definiert unterstützen kann, sobald das Spreizelement mit seinem Kontaktschenkelteil mit der flächigen Materialbahn entsprechend in Wirkkontakt tritt.
Der Sollbiegelinienbereich gestaltet an dem Spreizelement bzw. insbesondere an dem Stegschenkelteil ein Scharnierelement aus. Durch einen derartig ausgebildeten Sollbiegelinienbereich wird ermöglicht, dass sich das Spreizelement besonders definiert in axialer Spreizrichtung verformen kann, wodurch die durch das Spreizelement erzeugten Spreizkräfte besonders zielgerichtet auf die flächige Materialbahn wirken können.
Mittels des Sollbiegelinienbereichs wird darüber hinaus die Gefahr verringert, dass sich das Spreizelement ungewollt in Umfangsrichtung der Spreizwalze neigt, wodurch unerwünschte Nebenkräfte auf die flächige Materialbahn ausgeübt werden könnten, welche im ungünstigsten Fall wiederum eine Faltenbildung an der flächigen Materialbahn begünstigen würden.
Es versteht sich, dass ein solcher Sollbiegelinienbereich bereits mittels unterschiedlicher Festigkeiten hinsichtlich des Materials erzielt werden kann.
Kumulativ oder alternativ kann der Sollbiegelinienbereich aber auch durch eine Querrille oder durch eine quer an dem Spreizelement verlaufende Kerbe realisiert werden.
Insofern ist es vorteilhaft, wenn der Sollbiegelinienbereich sich mit seiner Längserstreckung erstreckend quer zu der Rotationsachse verläuft.
Um eine Neigungsbewegung des Spreizelements in die gewünschte axiale Spreizrichtung zu unterstützen, ist es vorteilhaft, wenn der Sollbiegelinienbereich an einer dem Fußteil zugewandten Seite des Stegteils angeordnet ist.
Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Sollbiegelinienbereich an der Innenseite des Spreizelements angeordnet ist.
Der Sollbiegelinienbereich kann seine Wirkung besonders gut entfalten, wenn der Sollbiegelinienbereich in einem Radius eines Übergangsbereichs zwischen dem Stegteil und dem Fußteil angeordnet ist. Somit wohnt dem Spreizelement ein besonders gutes Ansprechverhalten inne.
Allein durch einen Sollbiegelinienbereich kann eine gattungsgemäße Spreizwalze bereits auch ohne die übrigen Merkmale der Erfindung vorteilhaft weiterentwickelt werden, so dass die diesbezüglichen Merkmalskombinationen bereits für sich gesehen vorteilhaft sind.
Die Federeigenschaften des Spreizelements können signifikant weiter verbessert werden, wenn das Spreizelement einen L-förmig ausgebildeten Federkörper mit einem in etwa gleichmäßigen Querschnitt aufweist, welcher sich mit dem Kontaktschenkelteil von dem ersten Kontaktschenkelteilende parallel zu der Rotationsachse der Spreizwalze in axialer Richtung bis zu dem Stegteil erstreckt, welcher an dem Stegteil in einem Übergangsbereich um etwa 90° nach radial innen abknickt, und welcher sich weiter mit dem Stegteil nach radial weiter innen bis zu dem Fußteil erstreckt.
Alternativ ist es vorteilhaft, wenn das Spreizelement einen Federkörper mit einem in etwa gleichmäßigen Querschnitt aufweist, wobei sich der Federkörper von einem ersten Ende des Fußteils parallel zu der Rotationsachse der Spreizwalze in axialer Richtung bis zu dem Stegteil erstreckt, welcher an dem Stegteil in einem Übergangsbereich um etwa 90° nach radial außen abknickt, welcher sich weiter mit dem Stegteil nach radial außen bis zu dem Kontaktschenkelteil erstreckt, welcher in einem weiteren Übergangsbereich um etwa 90° zur Seite des Fußteils hin abknickt, und welcher sich dann parallel zu der Rotationsachse der Spreizwalze in radialer Richtung bis zu dem ersten Kontaktschenkelteilende erstreckt. Mittels eines derart federnd aufgebauten Spreizelements kann ein besonders schonender Umgang mit der flächigen Materialbahn gewährleistet werden.
Die von einem Spreizelement erzielbare Spreizwirkung kann weiter verbessert werden, wenn das Kontaktschenkelteil und das Fußteil jeweils eine durchschnittliche Dicke aufweisen, welche weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, voneinander verschieden sind.
Dies bedeutet, dass das Kontaktschenkelteil und das Fußteil bis auf produktionsbedingte Abweichungen in etwa gleich dick, bevorzugt gleich dick, ausgestaltet sind.
In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn das Stegteil eine Dicke aufweist, welche weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, von der Dicke des Kontaktschenkelteils und/oder des dazwischenliegenden Übergangbereichs verschieden ist
Zweckmäßig ist es auch, wenn und/oder das Stegteil eine Dicke aufweist, welche weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, von der Dicke des Fußteils und/oder des dazwischenliegenden Übergangsbereichs verschieden ist.
Hierdurch können die Federeigenschaften des Spreizelements präziser vorgegeben, also auch weiter verbessert werden.
Spreizelemente lassen sich in axialer Richtung entlang der Längserstreckung der Spreizwalze bei optimaler Ausnutzung der vorhandenen Kontaktfläche vorteilhaft hintereinander anordnen, wenn das Kontaktschenkelteil und das Fußteil jeweils eine Länge aufweisen, welche weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, voneinander verschieden sind.
Hinsichtlich einer bevorzugten Ausführungsvariante sind das Kontaktschenkelteil und das Fußteil in etwa gleich lang ausgestaltet.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch von einem Verfahren zum seitlichen Spreizen einer flächigen Materialbahn quer zu ihrer Transportrichtung mittels Spreizelemente einer Spreizwalze gelöst, bei welchem Bereiche der flächigen Materialbahn mittels Kontaktschenkelteile von mit der flächigen Materialbahn wechselwirkenden Spreizelementen der Spreizwalze seitlich in Richtung der Längserstreckung der Spreizwalze beschleunigt werden, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass Bereiche der Materialbahn mittels des jeweiligen Spreizelements entlang der axialen Längserstreckung der Spreizwalze in axialer Spreizrichtung nur solange beschleunigt werden, bis das Kontaktschenkelteil an seinem einem freien Ende des Kontaktschenkelteils gegenüberliegenden weiteren Ende mit der Materialbahn wechselwirkt.
Hierdurch wird zielgerichtet verhindert, dass die Materialbahn selbst bei zwischen der Spreizwalze und der Materialbahn wirkenden höheren Druckkräfte kritisch gespreizt bzw. überdehnt wird.
Insofern ist es konstruktiv vorteilhaft, wenn das Spreizelement derartig ausgestaltet ist, dass eine aufgrund einer Wechselwirkung mit der Materialbahn verursachte Beschleunigung des Kontaktschenkelteils in axialer Spreizrichtung durch die sich in Längserstreckung der Spreizwalze erstreckenden Länge der Kontaktfläche begrenzt ist.
Des Weiteren sieht eine auch ohne die übrigen Merkmale der Erfindung besonders vorteilhafte Ausführungsvariante vor, dass die Spreizwalze Begrenzungsmittel zum Begrenzen einer radialen Umfangsaufweitung von Spreizelementen aufweist, um eine Erweiterung des Spreizwalzenumfangs zu begrenzen.
Mitunter rotiert die vorliegende Spreizwalze mit sehr hohen Geschwindigkeiten, so dass sich aufgrund von Fliehkräften das Kontaktschenkelteil des Spreizelements in Bezug auf die Rotationsachse der Spreizwalze weiter nach radial außen bewegen kann als es gewünscht ist, wodurch der Spreizwalzenumfang einen kritischen Durchmesser erlangt. Denn weitet sich der Umfang der Spreizwalze zu weit, also kritisch, auf, können die Kontaktschenkelteile nachteilig auf die flächige Materialbahn aufschlagen, so dass allein hierdurch bereits partielle Überdehnungen in der flächigen Materialbahn auftreten können.
Insofern ist es vorteilhaft, wenn an der Spreizwalze bereits Vorkehrungen getroffen werden, welche eine kritische radiale Umfangsaufweitung verhindern bzw. zumindest reduzieren.
Es versteht sich, dass diesbezügliche Begrenzungsmittel zum Begrenzen einer radialen Umfangsaufweitung vielfältig an der Spreizwalze ausgestaltet sein können.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn ein Spreizelement derart ausgestaltet ist, dass ein Spreizelement von einem unmittelbar benachbarten Spreizelement daran gehindert wird, sich übermäßig nach radial außen zu bewegen.
Insofern kann die Spreizwalze bedenkenlos selbst mit höheren Drehzahlen um ihre Rotationsachse drehen.
Besonders einfach lassen sich derartige Begrenzungsmittel an der Spreizwalze realisieren, wenn ein Spreizelement einen Anschlag zum Anschlagen eines hierzu unmittelbar benachbarten Spreizelements umfasst, wobei der Anschlag in einem Bereich eines dem ersten Kontaktschenkelteilende des Spreizelements gegenüberliegenden weiteren Kontaktschenkelteilendes des unmittelbar benachbarten Spreizelements angeordnet ist.
Zweckmäßigerweise ist der Anschlag an der Rückseite des Stegteils angeordnet, solange die Funktion der unmittelbar benachbarten Spreizelemente nicht nachteilig eingeschränkt ist.
Im Allgemeinen jedoch ist der Anschlag an der Rückseite eines Spreizelements angeordnet.
Der Anschlag kann zur Gänze oder teilweise mittels eines zusätzlichen Bauteils hergestellt sein, welches entsprechend an dem Spreizelement befestigt ist.
Bevorzugt ist der Anschlag eine Auswölbung des jeweiligen Spreizelements, welche an dem weiteren Kontaktschenkelteilende bzw. an der Rückseite des Stegteils angeordnet ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Anschlag als Distanzhalter ausgebildet, wie beispielhaft noch in einigen Figuren spezifiziert.
Die den Anschlag formulierende Auswölbung kann klein gehalten werden, wenn unterhalb des Anschlags eine Nut angeordnet ist, in welche das erste Kontaktschenkelteilende zumindest teilweise anordenbar ist.
Unterhalb bedeutet vorliegend radial weiter innen, so dass sich die Lage des Anschlags in Bezug auf die Nut radial weiter außen befindet, und dementsprechend die Lage der Nut in Bezug auf den korrespondierenden Anschlag radial weiter innen an dem Spreizelement platziert ist.
Gegebenenfalls kann die Nut derart ausgestaltet werden, dass auf einen durch eine zusätzliche Auswölbung ausgestalteten Anschlag auch zur Gänze verzichtet werden könnte.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn ein Spreizelement eine Anschlagsnase zum Anschlagen an dem Anschlag und/oder zum Anordnen in eine Nut des unmittelbar benachbarten Spreizelements umfasst, so dass zwei benachbarte Spreizelemente mittels ihres jeweiligen Anschlags und ihrer jeweiligen Anschlagsnase bzw. mittels ihrer jeweiligen Nut im Sinne der Erfindung miteinander wechselwirken können, um eine kritische Umfangsaufweitung des jeweiligen Spreizelements zu unterbinden.
Da die Merkmale hinsichtlich der Begrenzungsmittel zum Begrenzen einer radialen Umfangsaufweitung eines Spreizelements auch ohne die übrigen Merkmale vorliegender Erfindung eine herkömmliche Spreizwalze zum seitlichen Ausbreiten einer flächigen Materialbahn vorteilhaft weiterentwickeln, kann die Aufgabe der Erfindung auch allein schon von einer Spreizwalze mit derartigen Begrenzungsmitteln zum Begrenzen einer radialen Umfangsaufweitung gelöst werden.
Es ist des Weiteren vorteilhaft, wenn entlang der Längserstreckung der Spreizwalze hintereinander angeordnete Spreizelemente derart zueinander angeordnet sind, dass ein Spreizelement hinsichtlich einer in axialer Spreizrichtung gerichteten Maximalauslenkung mit seinem Kontaktschenkelteil, insbesondere mit seinem ersten Kontaktschenkelteilende, gegen ein unmittelbar benachbartes Spreizelement anliegt. Hierdurch kann kumulativ oder alternativ eine Spreizwirkung der Spreizwalze begrenzt werden.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn entlang der Längserstreckung der Spreizwalze hintereinander angeordnete Spreizelement derart zueinander angeordnet sind, dass das Kontaktschenkelteil, insbesondere das erste Kontaktschenkelteilende, eines Spreizelements gegen ein unmittelbar benachbartes Spreizelement anliegt, wenn der Neigungswinkel der Kontaktfläche gegenüber der Rotationsachse weniger als 2° beträgt und/oder wenn die Kontaktfläche zwischen der radial am weitesten von der Rotationsachse beabstandeten Materialkontaktstelle und dem weiteren Kontaktschenkelende auf der Materialbahn aufliegt.
Ferner sieht eine vorteilhafte Ausführungsvariante vor, dass das dem Stegteil abgewandte erste Kontaktflächenteilende in einem unbelasteten Zustand eines Spreizelements axial hinter dem freien Ende des Fußteils zurückliegt und in einem belasteten Arbeitszustand mit einem Neigungswinkel der Kontaktfläche gegenüber der Rotationsachse von weniger als 2° des Spreizelements über das freie Ende des Fußteils axial übersteht. Hierdurch können die Spreizelemente sehr dicht beieinander entlang der Längserstreckung der Spreizwalze angeordnet werden.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn ein Spreizelement einen Auflagebereich für ein unmittelbar benachbartes Spreizelement aufweist, um eine in axialer Spreizrichtung gerichtete Auslenkung dieses Spreizelements zu begrenzen.
Unmittelbar benachbarte Spreizelemente der Spreizwalze können besonders eng axial hintereinander angeordnet werden, wenn ein Spreizelement zumindest teilweise innerhalb eines unmittelbar benachbarten Spreizelements anordenbar ist.
Eine diesbezügliche vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass der Auflagebereich einen Nutbereich umfasst.
Darüber hinaus wurde gefunden, dass die Spreizwalze mit einer besonders anschmiegsamen und gut federnden Umhüllenden ausgestattet werden können, wenn das Spreizelement C-förmig oder Z-förmig ausgestaltet ist. Hierdurch können dem Spreizelement als Federkörper besonders gute Federeigenschaften innewohnen, was sich wiederum vorteilhaft auf das Spreizvermögen der Spreizwalze im Allgemeinen auswirkt.
Die Herstellung einer Spreizwalze, welche mit im Sinne vorliegender Erfindung ausgestalteten bzw. ausgeformten Spreizelementen ausgerüstet werden kann, ist konstruktiv relativ simpel bereitstellbar, wenn das Fußteil in Umfangsrichtung der Spreizwalze als bevorzugt geschlossenes Ringelement ausgestaltet ist, an welchem mittels einer Vielzahl an Stegteilen eine ebenso hohe Vielzahl an Kontaktschenkelteilen angeordnet ist.
Insofern sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante die einzelnen Spreizelemente als Teil eines Gummiringelements derart ausgestaltet, dass der Spreizelementesockel, also das Fußteil, aus einem Ringelement besteht, welches den Kontakt zu dem Rotationskörper der Spreizwalze herstellt, wobei die einzelnen Spreizelemente über elastisch ausgebildete Stegteile mit dem Gummiringelement und der Kontaktfläche verbunden sind und diese Stege beziehungsweise Stegteile aufgrund ihrer Form und ihrer Anordnung die Verformung aufgrund des Materialbahndrucks ausführen, wobei die Bewegungsrichtung und damit die spreizende Wirkung immer von der Spreizwalzenmitte zum Spreizwalzenende folgen.
Vorteilhafterweise kann das Verformungsvermögen und damit die spreizende Wirkung des Spreizelements über die Ausgestaltung des das Gummiringelement und das Kontaktschenkelteil verbindenden Stegteils beeinflusst werden.
Bevorzugt ist dieses Stegteil ausgehend von dem Gummiringelement bis zu dem Kontaktschenkelteil mit dem Gummiringelement über einen schmaleren Stegbereich mit dem Gummiringelement verbunden, und erst an der Kontaktfläche beziehungsweise an dem Kontaktschenkelteil weist das Stegteil die volle Breite der Kontaktfläche beziehungsweise des Kontaktschenkelteils auf.
Bevorzugt sind die Spreizelemente als auskragende gummielastische Vorsprünge ausgebildet, die durch den Materialbahndruck einer über die Spreizwalze laufenden flächigen Materialbahn derart verformt werden, dass ihre Kontaktflächen eine Bewegung zum jeweiligen Spreizwalzenende ausführen, wobei diese radial weiter nach außen auskragenden Spreizelemente Bestandteile von Gummiringelementen sind, die auf dem rotierbaren Rotationskörper der Spreizwalze von der Spreizwalzenmitte zum Spreizwalzenrand hin derart angeordnet sind, dass ihre spreizende Wirkung jeweils von der Spreizwalzenmitte zum Spreizwalzenrand gerichtet ist, und jedes radial nach weiter außen auskragende Spreizelement durch einen geeigneten Abstand zu seinem axial unmittelbar benachbarten Spreizelement völlig unabhängig von allen übrigen radial nach weiter außen auskragenden Spreizelementen seine spreizende Wirkung auf die flächige Materialbahn ausübt.
Bevorzugt werden zur Spreizung der flächigen Materialbahn somit eine Vielzahl von einzelnen Spreizelementen eingesetzt, welche auf den rotierbaren Rotationskörper der Spreizwalze derart angeordnet sind, dass sie von der Spreizwalzenmitte aus zum jeweiligen Spreizwalzenende hin eine Spreizung der flächigen Materialbahn dadurch bewirken, dass die Kontaktflächen der Spreizelemente in einem axialen Abstand zu dem eine axiale Spreizbewegung einleitenden Stegteil stehen, wobei dieser Abstand zum Spreizwalzenende hin gerichtet ist, so dass die Kontaktfläche beziehungsweise das jeweilige Kontaktschenkelteil unter dem Materialbahndruck eine zum Walzenende hin bewirkte Spreizbewegung ausführt, welche die jeweilige Spreizung darstellt, und die Bewegung der Kontaktflächen an dem einzelnen Spreizelement sehr gering ist, so dass die Vielzahl der kleinen Bewegungen der einzelnen Spreizelemente zu einer deutlichen Spreizung der flächigen Materialbahn nach außen beziehungsweise quer zur Transportrichtung der flächigen Materialbahn führt.
Je nach Anwendungsfall oder Kundenwunsch können die Spreizelemente auch in Gestalt eines Bandteils bereitgestellt sein, welches als „Endlosband” hergestellt und je nach herzustellender Spreizwalze längenmäßig beliebig konfektionierbar ist.
Es versteht sich, dass die vorliegende Spreizwalze in unterschiedlichsten Ausführungsformen und zu unterschiedlichsten Zwecken eingesetzte werden kann.
Insofern kann die vorliegende Spreizwalze an nahezu jeder beliebigen Stelle einer Anlage zum Behandeln, insbesondere zum Führen und Wickeln, einer flächigen Materialbahn eingebaut bzw. verwendet werden. Besonders sinnvoll ist ein Einsatz dort, wo es zu einer Faltenbildung kommen kann bzw. wo es gilt, bereits vorhandene Falten aus der flächigen Materialbahn zu eliminieren. Ein solcher Ort ist beispielsweise im Bereich einer Wendestange oder einer Aufwicklung.
Insofern wird die Aufgabe der Erfindung auch von einer Vorrichtung zum Handhaben, insbesondere zum Führen und Wickeln, von flächigen Materialbahnen, insbesondere zum Wickeln von flächigen Materialbahnen, mit einem Wendestangensystem gelöst, bei welcher dem Wendestangensystem eine Spreizwalze gemäß den vorliegenden Merkmalen zugeordnet ist. Hierbei kann die vorliegende Spreizwalze ein Bestandteil eines entsprechend ausgestalteten Wendestangensystems sein. Es versteht sich, dass hierbei je nach Anwendung eine oder mehrere Spreizwalzen vorgesehen sein können, um die gewünschten Effekte erzielen zu können.
Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung auch von einer Vorrichtung zum Handhaben, insbesondere zum Führen und Wickeln, von flächigen Materialbahnen, insbesondere zum Wickeln von flächigen Materialbahnen, mit einer Aufwickeleinrichtung zum Aufwickeln der flächigen Materialbahnen gelöst, bei welcher der Aufwickeleinrichtung eine Spreizwalze gemäß den vorliegenden Merkmalen zugeordnet ist. Hierbei kann die vorliegende Spreizwalze ein Bestandteil einer entsprechend ausgestalteten Aufwickeleinrichtung sein. Es versteht sich, dass auch hierbei je nach Anwendung eine oder mehrere Spreizwalzen vorgesehen sein können, um die gewünschten Effekte erzielen zu können.
Des Weiteren wird die Aufgabe der Erfindung noch von einer Vorrichtung zum Handhaben, insbesondere zum Führen und Wickeln, von flächigen Materialbahnen, insbesondere zum Wickeln von flächigen Materialbahnen, mit einer Umlenkwalze und/oder einer Leitwalze gelöst, bei welcher die Umlenkwalze und/oder die Leitwalze eine Spreizwalze gemäß den vorliegenden Merkmalen umfasst. Hierbei kann die vorliegende Spreizwalze bei entsprechender Ausgestaltung beispielsweise auch als Umlenkwalze und/oder Leitwalze oder dergleichen realisiert sein. Auch hier können je nach Anwendung eine oder mehrere Spreizwalzen vorgesehen sein, um die gewünschten Effekte zu erzielen.
Zusätzlich sind weitere Merkmale, Effekte und Vorteile vorliegender Erfindung anhand anliegender Zeichnung und nachfolgender Beschreibung erläutert, in welchen beispielhaft mögliche L-förmige Spreizelemente einer Spreizwalze zum seitlichen Ausbreiten bzw. Spreizen einer flächigen Materialbahn dargestellt und beschrieben sind.
Komponenten, welche in den einzelnen Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei die Komponenten nicht in allen Figuren beziffert und erläutert sein müssen, um Wiederholen zu vermeiden.
In der Zeichnung zeigen:
1 schematisch eine Ansicht einer Spreizwalze umfassend eine Vielzahl an in Längserstreckung der Spreizwalze axial hintereinander angeordneten Spreizelementen;
2 schematisch eine Seitenansicht eines Spreizelementering mit einer Vielzahl an konzentrisch um eine Rotationsachse der in der 1 gezeigten Spreizwalze angeordneten Spreizelementen;
3 schematisch eine Vorderansicht eines weiteren Spreizelementerings mit beispielhaft ausgebildeten weiteren Spreizelementen;
4 schematisch eine seitliche Funktionsansicht des in den 1 bis 3 gezeigten Spreizelements in einem unbelasteten Zustand (links) und in einem durch eine Wechselwirkung mit einer flächigen Materialbahn belasteten Arbeitszustand (rechts);
5 schematisch eine Seitenansicht eines weiteren Spreizelements mit einem Soll-Biegebereich in einem Übergang zwischen einem Fußteil und einem Stegteil;
6 schematisch eine Vorderansicht des in der 5 gezeigten weiteren Spreizelements;
7 schematisch eine Seitenansicht von unmittelbar benachbarten Spreizelementen mit jeweils einem an der Rückseite angeordneten Anschlag für ein axial daneben angeordnetes Spreizelement;
8 schematisch eine Seitenansicht von anderen unmittelbar benachbarten Spreizelementen mit jeweils einem an der Rückseite angeordneten Anschlag für ein axial daneben angeordnetes Spreizelement;
9 schematisch eine weitere Seitenansicht der unmittelbar benachbarten Spreizelemente aus der 8 in einem zusätzlich belasteten Arbeitszustand hinsichtlich einer in axialer Spreizrichtung gerichteten Maximalauslenkung (gestrichelte Linien);
10 schematisch eine perspektivische Modellansicht eines weiteren Spreizelements in einem unbelasteten Zustand;
11 schematisch eine weitere perspektivische Modellansicht des in der 10 gezeigten weiteren Spreizelements in einem belasteten Arbeitszustand;
12 schematisch eine allgemeine Seitenansicht des in den 10 bis 12 gezeigten Spreizelements;
13 schematisch eine Seitenansicht eines zusätzlichen Spreizelements mit einer runder ausgeformten Kontaktfläche;
14 schematisch eine Anordnung von Spreizelementen an einem gemeinsamen Axialsockelteil zum Einschieben in eine Axialnut einer Spreizwalze;
15 schematisch eine andere Anordnung von Spreizelementen an einem gemeinsamen Radialsockelteil zum Einschieben in einer spiralförmigen Umfangsnut einer Spreizwalze;
16 schematisch eine perspektivische Ansicht eines anderen Spreizelements mit einem zylinderförmigen Fußteil;
17 schematisch einen Ausschnitt eines anderen Spreizelementerings mit Spreizelementen, deren konische Stegteile gekerbt sind;
18 schematisch eine Querschnittansicht des in der Figur ausschnittsweise gezeigten anderen Spreizelementerings;
19 schematisch eine Vorderansicht des in den 17 und 18 nur ausschnittsweise gezeigten Spreizelementerings;
20 schematisch eine Seitenansicht des in der 19 schematisch gezeigten weiteren Spreizelementerings;
21 schematisch zwei axial hintereinander angeordnete Spreizelementeringe mit zueinander fluchtenden Spreizelementen; und
22 schematisch zwei axial hintereinander und in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnete Spreizelementeringe mit entsprechend zueinander umfangsversetzten Spreizelementen.
Die in der 1 beispielhaft gezeigte Spreizwalze 1 zum seitlichen Ausbreiten einer flächigen Materialbahn 2 in axiale Spreizrichtungen 3 und 4 entlang der Längserstreckung 5 der Spreizwalze 1 weist einen um eine mittlere Rotationsachse 6 rotierbaren Rotationskörper 7 auf.
Der Rotationskörper 7 ist hierbei zylindrischer Form und er kann aus unterschiedlichsten Materialien hergestellt sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Rotationskörper 7 durch ein Hohlrohrsegment (nicht explizit beziffert) hergestellt, durch welches hindurch ein Achsenteil 8 gesteckt ist, wobei die Rotationsachse 6 durch das Achsenteil 8 formuliert ist.
Der Rotationskörper 7 und das Achsenteil 8 sind zueinander durch zwei Kugellager 9 und 10 drehbar zueinander gelagert. Während also der Rotationskörper 7 drehbar an dem Achsenteil 8 gelagert ist, ist das Achsenteil 8 drehfest an einem Maschinengestell (hier nicht gezeigt) zum Aufwickeln von flächigen Materialbahnen gelagert.
Die Spreizwalze 1 im Allgemeinen und der Rotationskörper 7 im Besonderen werden durch die Bewegung der Materialbahn 2 in Rotation versetzt, sobald die Spreizwalze 1 mit der Materialbahn 2 in Wirkkontakt gebracht wird, wenn diese in Transportrichtung 11 bewegt wird.
Dieser Wirkkontakt zwischen der Spreizwalze 1 und der Materialbahn 2 erfolgt über eine Vielzahl an radial nach weiter außen auskragenden Spreizelementen 15 (hier nur exemplarisch beziffert), welche außen am Umfang 17 des Rotationskörpers 7 angeordnet sind. Die Spreizelemente 15 erstrecken kragen also in Radialrichtung 16 über den Rotationskörper 7 hinaus.
Hierbei sind einerseits mehrere Spreizelemente 15 in Längserstreckung 5 der Spreizwalze 1 und dementsprechend auch entlang der Rotationsachse 6 der Spreizwalze 1 hintereinander sowie andererseits in Umfangsrichtung 18 nebeneinander am Umfang 16 des Rotationskörpers 7 derart angeordnet, dass die Vielzahl an radial weiter nach außen auskragenden Spreizelemente 15 die eigentliche Umhüllende 19 der Spreizwalze 1 ausgestalten.
Die Umhüllende 19 formuliert hierbei den eigentlichen Außendurchmesser 20 der Spreizwalze 1, wobei mittels der Vielzahl an radial nach weiter außen auskragenden Spreizelementen 15 eine hochflexible Mantelfläche 21 der Spreizwalze 1 realisiert ist.
Jedes der Spreizelemente 15 weist radial weiter außen, also bezogen auf die Rotationsachse 6 in Radialrichtung 16 gesehen, ein Kontaktschenkelteil 25 auf, welches eine Kontaktfläche 26 ausgestaltet, mittels welchem die Spreizwalze 1 direkt mit der Materialbahn 2 in Wirkkontakt treten kann, wenn die Spreizwalze 1 entsprechend auf die Materialbahn 2 abgesenkt wird.
Des Weiteren weist jedes der Spreizelemente 15 ein Fußschenkelteil 27 auf, mittels welchem das jeweilige Spreizelement 15 an dem Rotationskörper 7 der Spreizwalze 1 befestigt ist.
Stoffschlüssig verbunden sind das Kontaktschenkelteil 25 und das Fußschenkelteil 27 jeweils mittels eines Stegteils 28.
Werden von der Materialbahn 2 Kräfte 29 (nur exemplarisch eingezeichnet) auf die Spreizwalze 1 bzw. auf jedes der Spreizelemente 15 ausgeübt, staucht sich das Spreizelement 15 flexibel in Radialrichtung 16 zur Rotationsachse 6 hin.
Hierbei verformt sich das Spreizelement 15 derart, dass sich das erste, freie Kontaktschenkelteilende 30 entweder in die nach links gerichtete Spreizrichtung 3 oder die nach rechts gerichtete Spreizrichtung 4 (je nachdem wie das Spreizelement 15 an dem Rotationskörper 7 ausgerichtet angeordnet ist) bewegt, mit dem Effekt, dass die flächige Materialbahn 2 ebenfalls in axialer Spreizrichtung 3 oder 4 bzw. in axialer Richtung der Längserstreckung 5 der Spreizwalze 1 nach außen bewegt bzw. gespreizt wird, wodurch eventuelle Falten in der Materialbahn 2 eliminiert werden, so dass die Materialbahn 2 bei ihrem Transport in Transportrichtung 11 insgesamt glatt gehalten werden kann.
Das Kontaktschenkelteil 25, das Fußschenkelteil 27 und das die beiden verbindende Stegteil 28 bilden hierbei den eigentlichen Federkörper 31 des Spreizelements 15 aus.
Damit die Materialbahn 2 möglichst symmetrisch mittels der Spreizwalze 1 in Spreizrichtungen 3 und 4 axial gespreizt werden kann, sind die Spreizelemente 15 unterschiedlich ausgerichtet an dem Rotationskörper 7 angeordnet.
Gemäß der Darstellung nach der 1 ist gut zu erkennen, dass die Spreizwalze 1 hierzu an einer Mittenebene 35 in eine linke Hälfte 36 sowie in eine rechte Hälfte 37 unterteilt ist.
Die Spreizelemente 15 sind hierbei derart angeordnet, dass bei den auf der linken Hälfte 36 angeordneten Spreizelementen das erste, freie Kontaktschenkelteilende 30 in die nach links gerichtete Spreizrichtung 3 zeigend angeordnet sind, während bei den auf der rechten Hälfte 37 angeordneten Spreizelementen 15 das jeweils erste, freie Kontaktschenkelteilende 30 in die nach rechts gerichtete Spreizrichtung 4 zeigend ausgerichtet ist.
Um nun eine Überspreizung der Materialbahn 2 durch die Spreizwalze 1 in die beiden axialen Spreizrichtungen 3 und 4 zu vermeiden, weisen die Spreizelemente 15 jeweils einen speziellen Aufbau auf, nämlich derart, dass eine aufgrund einer Wechselwirkung mit der flächigen Materialbahn 2 verursachte Beschleunigung des jeweiligen Kontaktschenkelteils 25 in axialer Spreizrichtung 3 bzw. 4 durch die sich in Längserstreckung 5 der Spreizwalze 1 erstreckende Länge 38 der Kontaktfläche 26 begrenzt ist.
Dies wird in diesem Ausführungsbeispiel dadurch erzielt, dass eine in axialer Spreizrichtung 3 bzw. 4 gerichtete Auslenkung, insbesondere die Maximalauslenkung, von Spreizelementen 15 in Abhängigkeit von der Kontaktflächenneigung 40 der jeweiligen Kontaktfläche 26 insbesondere gegenüber der Rotationsachse 6 begrenzt ist, wobei die jeweilige Kontaktfläche 26 in einem unbelasteten Zustand des jeweiligen Spreizelements 15 einen Neigungswinkel 41 gegenüber der insbesondere Rotationsachse 6 bzw. der Horizontalen 42 von mehr als 2° und von weniger als 10° aufweist.
Dadurch, dass die Spreizelemente 15 derart ausgebildet sind bzw. derart an dem Rotationskörper 7 angeordnet sind, kann die Maximalauslenkung der Spreizelemente 15 wirksam beschränkt werden, so dass die Gefahr einer Überspreizung der Materialbahn 2 ausgeschlossen oder zumindest signifikant reduziert ist. Hierdurch wird die Qualität der später bereitgestellten Materialbahn 2 wesentlich erhöht.
Somit sind in jedem Fall die von der Spreizwalze 1 auf die Materialbahn 2 wirkenden und in Spreizrichtungen 3 bzw. 4 gerichteten Spreizkräfte eingeschränkt, unabhängig mit welchem Anpressdruck die Spreizwalze 1 auf die Materialbahn 2 wirkt.
Liegt der Neigungswinkel 41 zwischen einschließlich 2° und einschließlich 10° können die von der Spreizwalze 1 auf die Materialbahn 2 wirkenden Beschleunigungskräfte in Spreizrichtungen 3 bzw. 4 sehr gut begrenzt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Kontaktflächenneigung 40 bzw. der diesbezügliche Neigungswinkel 41 in etwa 5°.
Hierbei bewegt sich insbesondere das Kontaktschenkelteil 25 in Spreizrichtung 3 bzw. 4 nur solange, bis die Materialbahn 2 in Längserstreckung 5 der Spreizwalze 1 gesehen vollflächig auf der Kontaktfläche 26 aufliegt.
Es versteht sich, dass die Vielzahl an radial nach weiter außen auskragenden Spreizelementen 15 als Einzelspreizelemente an den Rotationskörper 7 der Spreizwalze 1 angebracht werden kann.
Eine derartige Befestigungsmethode verkompliziert jedoch die Herstellung der Spreizwalze 1 erheblich, insofern ist es besser, wenn zumindest einige der Spreizelemente 15 körperlich zusammengefasst werden und beispielsweise als Bandware oder bevorzugt als Ringware bereitgestellt werden, sodass sich deren Anordnung an dem Rotationskörper 7 wesentlich einfacher gestalten lässt.
Gemäß der Darstellung nach der 2 sind eine Reihe an Spreizelementen 15 ringförmig zu einem Spreizelementering 45 zusammengefasst, welcher einfach auf den Rotationskörper 7 der Spreizwalze 1 aufgeschoben werden kann, sodass die einzelnen Spreizelemente des Spreizelementerings konzentrisch um die Rotationsachse 6 der Spreizwalze 1 herum angeordnet sind.
Am Beispiel des Spreizelementerings 45 ist gut ersichtlich dargestellt, dass die am weitesten radial von der Rotationsachse 6 entfernt angeordnete Materialbahnkontaktstelle 46 des jeweiligen Spreizelements 15 des Spreizelementrings 45 mit einem Abstand 47 von ca. einem Millimeter hinter der Kopfseite 48 des ersten Kontaktschenkelteilendes 30 angeordnet ist.
Hierbei ist der Kontaktflächenverlauf 50 zwischen der besagten Materialbahnkontaktstelle 46 und einem dem ersten Kontaktschenkelteilende 30 gegenüberliegenden weiteren Kontaktschenkelteilende 51 im Wesentlichen gerade ausgestaltet, sodass die Kontaktfläche 26 bei in etwa parallel zu der Materialbahn 2 ausgerichteten Kontaktschenkelteil 25 vollflächig auf der Materialbahn 2 aufliegt.
Hierbei ist der Kontaktflächenverlauf 50 auf die sich in Längserstreckung 5 der Spreizwalze 1 erstreckende Länge 38 der Kontaktfläche 26 bezogen.
Um die von der Spreizwalze 1 auf die Materialbahn 2 maximal wirkenden Spreizkräfte im Sinne der Erfindung weiter begrenzen zu können, kann das Kontaktschenkelteil 27 an seiner Materialbahnkontaktstelle 46 bei in axialer Spreizrichtung gerichteten Maximalauslenkung des Kontaktschenkelteils 27 bzw. des Spreizelements 15 lediglich um ca. 0,4 mm in radialer Richtung 16 hin zu der Rotationsachse 6 abgesenkt werden.
Dementsprechend kann die Kopfseite 48 bei Maximalauslenkung des Kontaktschenkelteils 25 bzw. des Spreizelements 15 insgesamt in axialer Richtung, also in axialer Spreizrichtung 3 bzw. 4, nur ca. 1,2 mm verlagert werden, sodass auch hierdurch die maximal von der Spreizwalze 1 auf die Materialbahn 2 wirkenden Spreizkräfte begrenzt sind.
An dem unteren dargestellten Spreizelement 15 des in der 2 beispielhaft gezeigten Spreizelementering 45 ist nochmals die Kontaktflächenneigung 40 mit dem Neigungswinkel 41 gegenüber der Rotationsachse 6 dargestellt.
Ebenfalls hinsichtlich dieses unteren Spreizelements 15 ist der durch das jeweilige Spreizelement 15 ausgestaltete Federkörper 31 näher beschrieben, wobei sich das jeweilige Spreizelement 15 bzw. der diesbezügliche Federkörper 31 von dem ersten Ende 54 des Fußschenkelteils 27 parallel zu der Rotationsachse 6 der Spreizwalze 1 in axialer Richtung 3 bzw. 4 bis zu dem Stegteil 28 hin erstreckt, wobei das Spreizelement 15 bzw. der Federkörper 31 an dem Stegteil 28 in einem Übergangsbereich 55 um etwa 90° nach radial außen abknickt, wobei sich das Spreizelement 15 bzw. der Federkörper 31 weiter mit dem Stegteil 28 nach radial weiter außen bis zu dem Kontaktschenkelteil 25 erstreckt, wobei das Spreizelement 15 bzw. der Federkörper 31 weiter in einem weiteren Übergangsbereich 56 um etwa 90° zur Seite des Fußschenkelteils 27 hin abknickt, und wobei das Spreizelement 15 bzw. der Federkörper 31 sich dann parallel zu der Rotationsachse 6 der Spreizwalze 1 in axialer Richtung 3 bzw. 4 wieder in Richtung des ersten Kontaktschenkelteilendes 30 hin erstreckt.
Hierbei weisen das Kontaktschenkelteil 25 und das Fußschenkelteil 27 jeweils eine Dicke 57 bzw. 58 auf, welche weniger als 10% voneinander verschieden sind (siehe 1).
Darüber hinaus weisen das Kontaktschenkelteil 25 und das Fußschenkelteil 27 jeweils eine Länge 60 bzw. 61 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel nur ca. 5% voneinander verschieden sind (siehe ebenfalls 1).
Insbesondere die gut aufeinander abgestimmten Dimensionierungen hinsichtlich der Dicken, 57, 58 und 59 und/oder der Längen 60 und 61 verbessern signifikant das Spreizverhalten des jeweiligen Spreizelements 15, sodass die Materialbahn 2 besonders schonend in axiale Spreizrichtungen 3 bzw. 4 durch die Spreizwalze 1 gespreizt werden kann, so dass die Materialbahn 2 mit einer extrem hohen Qualität hergestellt werden kann.
An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass der Spreizelementering 45 einen Innendurchmesser 62 von 75 mm aufweist, wenn der Außendurchmesser (hier nicht explizit beziffert) des Rotationskörpers 7 einen Wert von 80 mm aufweist.
Gemäß der Darstellung nach der 3 erkennt man besonders gut die Ringstruktur des Spreizelementerings 45, wobei die zuvor beschriebenen Spreizelemente 15 nur teilweise an dem in der 3 nur modellhaft gezeigten Spreizelementering 45 dargestellt sind.
Gemäß der schematischen Darstellung nach der 3 erkennt man gut eine keilförmige Gestalt des jeweiligen Stegteils 28, wobei das Stegteil 28 zum Fußschenkelteil 27 hin schmaler ausfällt als zum Kontaktschenkelteil 25 hin, wodurch das Stegteil 28 bzw. auch das Spreizelement 15 insgesamt im Übergangsbereich 55 eine bessere Verformbarkeit erfährt.
Insofern ist das Spreizelement 15 an dem weiteren Übergangsbereich 56 steifer ausgestaltet als im Übergangsbereich 55 zwischen dem Stegteil 28 und dem Fußschenkelteil 27. Dies bedeutet auch, dass das Kontaktschenkelteil 25 gegenüber dem Stegteil 28 weniger stark bzw. kaum abknickt, wenn die Spreizwalze 1 mit der Materialbahn 2 in Wirkkontakt tritt.
Der Neigungswinkel 41 stellt das ausschlaggebende Kriterium für die Spreizwirkung des Spreizelements 15 gegenüber der Materialbahn dar.
Die Stegbreite 63 hingegen stellt das wichtigste Kriterium hinsichtlich der Verformbarkeit des Spreizelements 15 dar.
Je nach Ausgestaltung und je nach den Anforderungen, welche an das Spreizelement 15 konkret gestellt wird, kann die Verformbarkeit des Spreizelements 15 im Bereich des Stegteils 28 kumulativ oder alternativ auch durch andere Keilform-Ausgestaltungen 65 oder durch zusätzliche Materialausnehmungen 66 beeinflusst bzw. eingestellt werden.
Während das bisher beschriebene Stegteil 28 im Wesentlichen noch einen symmetrischen Stegbreitenverlauf (nicht besonders beziffert) aufweist, ist das Stegteil 28A des weiteren Spreizelements 15A im Wesentlichen asymmetrisch ausgestaltet, wodurch das Spreizelement 15A bei Wirkkontakt mit der Materialbahn 2 sich an der keilförmig zulaufenden Stegteilseite 67 ein anderes Verformungsverhalten aufweist als an der gerade ausgestalteten Stegteilseite 68. Hierdurch können gegebenenfalls Dralleffekte von der Spreizwalze 1 auf die Materialbahn 2 ausgeübt werden, sofern dies gewünscht bzw. erforderlich erscheint.
Andere oder ähnliche Effekte hinsichtlich der Verformbarkeit des Spreizelements 15 können durch unterschiedliche Materialausnehmungen 66 erzielt werden, wobei hinsichtlich des weiteren Spreizelements 15B am Stegteil 28B etwa mittig eine Bohrung 69 eingebracht ist.
Hinsichtlich eines weiteren Spreizelements 15C ist eine solche Bohrung 70 eher außermittig an dem Stegteil 28C platziert.
Hinsichtlich des weiteren Spreizelements 15D fällt die Bohrung 71 an dem entsprechend ausgestalteten Stegteil 28D eher oval aus, während die Bohrungen 69 und 70 hinsichtlich der Spreizelemente 15B und 15C noch eher kreisrund ausgestaltet sind.
Jedenfalls bestimmt vorliegend der Neigungswinkel 41 das Spreizungsvermögen des jeweiligen Spreizelements 15.
Der Verformungsquerschnitt macht die Spreizung von der Belastung abhängig.
Der Verformungsquerschnitt ist in Keilform bestimmbar.
Kumulativ oder alternativ wird der Verformungsquerschnitt durch zusätzliche Bohrungen definiert.
Der hier beschriebene bzw. gezeigte Spreizelementering 45 weist eine dreißiger Teilung à 12° auf, woraus sich ein 11,3 mm starkes Intervall ergibt.
Jedenfalls ergibt sich durch die hier beschriebenen Stegteile 28, 28A, 28B, 28C bzw. 28D jeweils ein Verformungspunkt bzw. Verformungsbereich 75 insbesondere in dem Übergangsbereich 55, so dass bei der Druckbelastung durch Wirkkontakt mit der Materialbahn 2 zwischen der radial am weitesten von der Rotationsachse 6 beabstandeten Materialbahnkontaktstelle 46 der Kontaktfläche 26 und diesem Verformungspunkt bzw. Verformungsbereich 75 ein Drehmoment in Richtung des freien, ersten Kontaktschenkelteilendes 30 entsteht.
Das in der 4 nochmals deutlicher gezeigte Spreizelement 15 hat einen einfacher gehaltenen Aufbau.
Wie gemäß der Darstellung nach 4 gut zu erkennen ist, senkt sich hierbei das Kontaktschenkelteil 25 um eine Absenkung 76 von 0,4 mm ab.
Hierdurch findet eine Verschiebung der Materialbahnkontaktstelle 46 in axiale Spreizrichtung 3 bzw. 4 statt, und das jeweilige Spreizelement 15 verformt sich so lange, bis die Materialbahn 2 auf der im Sinne der Erfindung gesamten Kontaktfläche 26 flächig aufliegt, so dass eine seitliche Spreizung der Materialbahn 2 in Längserstreckung 5 der Spreizwalze 1 nicht weiter stattfindet.
Die Materialbahnkontaktstelle 46 bzw. auch das erste, freie Kontaktschenkelteilende 30 wird somit mit einer Auslenkung von 1,2 mm axial ausgelenkt.
Insgesamt ergibt sich hierbei an dem jeweiligen Spreizelement 15 ein Verformungswinkel 78 von ca. 5°.
Insbesondere der hier angesprochene Verformungsbereich 75 im Speziellen als auch die in axiale Spreizrichtungen 3 bzw. 4 gerichtete Auslenkung des Spreizelements 15 kann weiter präzisiert werden, wenn das Stegteil 28 einen zusätzlichen Sollbiegelinienbereich 80 aufweist (siehe insbesondere 5).
Ein derartiger Sollbiegelinienbereich 80 ist gemäß den nach Darstellungen der 5 und 6 gezeigten weiteren Spreizelement 15E besonders deutlich dargestellt, wobei der Sollbiegelinienbereich 80 an dem Stegteil 28, genauer gesagt an dem Übergangsbereich 55 zwischen dem Stegteil 28 und dem Fußschenkelteil 27, angeordnet ist.
Insofern ist in diesem Ausführungsbeispiel auch der Sollbiegelinienbereich 80 im Wesentlichen zwischen diesem Stegteil 28 und dem daran anschließenden Fußschenkelteil 27 angeordnet.
Wie insbesondere hinsichtlich der 5 gut ersichtlich ist, erstreckt sich dieser Sollbiegelinienbereich 80 am unteren schmalen Ende 81 des Stegteils 28 über die gesamte Breite des Stegteils 28.
Insofern verläuft der Sollbiegelinienbereich 80 bei einem ordnungsgemäß an der Spreizwalze 1 montierten bzw. befestigten Spreizelement 115 in Umfangsrichtung 18 des Rotationskörpers 7.
In diesem in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Soll-Biegelinienbereich 80 eine Materialausnehmung 82, welche als Delle 83 an dem Stegteil 28 bzw. an dem Übergangsbereich 55 ausgebildet ist.
Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Sollbiegelinienbereich 80 in einem Radius 84 des Übergangsbereichs 55 zwischen dem Stegteil 28 und dem Fußschenkelteil 27 angeordnet ist.
Damit sich das Kontaktschenkelteil 25 im Sinne der Erfindung in axialer Spreizrichtung 3 bzw. 4 bewegen kann, ist die Materialausnehmung 83 bzw. die diesbezügliche Delle 83 an der Innenseite, d. h. an der dem Fußschenkelteil 27 zugewandten Seite 85 des Stegteils 28 angeordnet.
Insofern ist die Bewegungsrichtung insbesondere des Kontaktschenkelteils 25 noch präziser vorgegeben als bei einer Ausführungsvariante ohne einen derartigen Sollbiegelinienbereich 80.
Im Übrigen treffen insbesondere die hinsichtlich des Spreizelements 15 beschriebenen Merkmale, Effekte und Vorteile auch auf dieses in den 5 und 6 gezeigte weitere Spreizelement 15E zu, wobei auf eine nochmalige Erläuterung verzichtet wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Dementsprechend kann insbesondere auch das Spreizelement 15 mit einem entsprechenden identischen oder ähnlichen Sollbiegelinienbereich 80 ausgerüstet werden, um die hierzu beschriebenen Effekte und Vorteile an dem Spreizelement 15 erzielen zu können.
Das in der 7 gezeigte weitere Spreizelement 15F ist zum einen in einem unbelasteten Zustand (links) und zum anderen in einem durch eine Wechselwirkung mit der Materialbahn 2 belasteten Arbeitszustand (rechts) dargestellt.
Während die Kontaktfläche 26 des Kontaktschenkelteils 25 in dem linken unbelasteten Zustand noch eine Kontaktflächenneigung 40 mit einem Neigungswinkel 41 von 5° gegenüber der Rotationsachse 6 (vergleiche 1 und 2) bzw. der Horizontalen 42 (siehe 2) aufweist, reduziert sich der Neigungswinkel 41 im rechten belasteten Arbeitszustand des Spreizelements 15 bis auf 0°.
Mit anderen Worten: Bei einer in axialer Spreizrichtung 3 bzw. 4 gerichteten Maximalauslenkung des Spreizelements 15 ist die vorherige Kontaktflächenneigung 40 nicht mehr vorhanden.
Ferner liegt die radial am weitesten von der Rotationsachse 6 beabstandete Materialbahnkontaktstelle 46 in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Abstand 47 von ca. 1 mm hinter der Kopfseite 48 des freien, ersten Kontaktschenkelteilendes 30.
Es ist klar, dass das Kontaktschenkelteil 25 mit dieser Materialbahnkontaktstelle 46 zuerst mit der Materialbahn 2 in Wirkkontakt tritt, wenn die Spreizwalze 1 an die Materialbahn herangeführt wird.
Mit zunehmender Annäherung von Spreizwalze 1 und Materialbahn 2 liegt die Materialbahn 2 immer großflächiger auf der Kontaktfläche 26 des Kontaktschenkelteils 25 auf, mit der Folge, dass sich das Spreizelement 15 derart verformt, dass sich das Stegteil 28 in Richtung des Fußschenkelteils 27 bewegt, wobei das Kontaktschenkelteil 25 in Spreizrichtung 3 bzw. 4 bewegt wird, wie vorstehend bereits ausführlich beschrieben.
Im Zuge dieser Bewegung senkt sich das Kontaktschenkelteil 25 um etwa 0,4 mm ab, bis das Kontaktschenkelteil 25 bzw. das Spreizelement 15 im Allgemeinen seine Maximalauslenkung erreicht, bei welcher die Kontaktfläche 26 im Sinne der Erfindung vollflächig auf der Materialbahn 2 aufliegt.
In diesem belasteten Arbeitszustand ist die Kopfseite 48 um ca. 1,2 mm in die entsprechende axiale Spreizrichtung 3 bzw. 4 mit einer entsprechenden Auslenkung 77 verlagert.
Hierbei dreht das Stegteil 28 um den Verformungsbereich 75 in etwa mit einem Verformungswinkel 78 von ca. 5°.
Bei den in der 7 gezeigten unmittelbar benachbarten Spreizelementen 15F (hier nur exemplarisch beziffert) sind Begrenzungsmittel 90 zum Begrenzen einer radialen Umfangsaufweitung der Spreizelemente 15F vorgesehen, sodass eine radial nach außen gerichtete Erweiterung des Spreizwalzenumfangs 91 bzw. des Außendurchmessers 20 der Spreizwalze 1 zu begrenzen.
Konstruktiv einfach sind diese Begrenzungsmittel 90 zum Begrenzen einer radialen Umfangsaufweitung jeweils durch einen Anschlag 92 zum Anschlagen eines hierzu unmittelbar benachbarten Spreizelements 15F ausgebildet.
Der Anschlag 92 ist hierbei in einem Bereich eines dem ersten Kontaktschenkelteilendes 30 eines Spreizelements 15F gegenüberliegenden weiteren Kontaktschenkelteilende 51 des unmittelbar benachbarten Spreizelements 15F angeordnet.
Insofern ist der Anschlag 92 an der Rückseite 94 des Stegteils 28 angeordnet.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Anschlag 92 als eine Auswölbung 95 des jeweiligen Spreizelements 15F konstruiert, welche derart ausgebildet ist, dass ein an der Rückseite 94 eines Spreizelements 15F platziertes weiteres Spreizelement 15F mit seinem ersten Kontaktschenkelteilende 30 zumindest teilweise gegen diese Auswölbung 95 stoßen kann, damit das Kontaktschenkelteil 25 bzw. das Kontaktschenkelteilende 30 nicht über ein gewünschtes Maß nach radial außen gelangen kann.
Die Auswölbung 95 ist hierzu im Bereich des Kontaktschenkelteils 25, genauer gesagt an dem weiteren Kontaktschenkelteilende 51 angeordnet.
Ferner ist unter der Auswölbung 92 zusätzlich noch eine Nut 96 angeordnet, in welche eine Anschlagsnase 97 des an der Rückseite 94 platzierten Spreizelements 15F eintauchen kann, so dass das Kontaktschenkelteil 25 mit seiner an dem ersten Kontaktschenkelteilende 30 angeordneten Anschlagsnase 97 in jeder Betriebssituation ausreichend weit unterhalb der Auswölbung 92 platziert werden kann, um im Bedarfsfall mit der durch die Auswölbung 92 verkörperten Anschlagsnase 97 wechselwirken zu können.
Ferner gelingt es durch die Kombination aus Anschlagsnase 97 und Nut 96, dass zwei unmittelbar benachbarte Spreizelemente 15F trotz der Begrenzungsmittel 90 zum Begrenzen einer radialen Umfangsaufweitung der Spreizwalze 1 eng zueinander angeordnet werden können.
Die Anschlagsnase 97 steht über die eigentliche Kopfseite 48 des Spreizelements 15F hervor.
Es versteht sich, dass die Merkmale hinsichtlich der Begrenzungsmittel 90 zum Begrenzen einer radialen Umfangsaufweitung der Spreizwalze 1 auch in Kombination mit den anderen Ausführungsbeispielen verwirklicht sein können.
Ebenso können an den Spreizelementen 15F auch die übrigen Merkmale der Erfindung einzeln oder kombiniert verwirklicht sein.
Darüber hinaus weist das Spreizelement 15F einen Auflagebereich 100 für das unmittelbar benachbarte Spreizelement 15F auf, welcher ebenfalls an der jeweiligen Rückseite 94 der Spreizelemente 15F angeordnet ist. Durch einen derartigen Auflagebereich 100 ist erstmals ein kontrollierter Kontakt zwischen den zwei unmittelbar benachbarten Spreizelementen 15F möglich, wodurch auch eine Auslenkung des Kontaktschenkelteils 25 in Spreizrichtung 3 bzw. 4 ebenfalls beschränkt werden kann.
Gemäß den Darstellungen nach den 8 und 9 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spreizelements 15G gezeigt, an welchem ebenfalls noch Begrenzungsmittel 90 zum Begrenzen einer radialen Umfangsaufweitung der Spreizwalze 1 beispielhaft gezeigt sind.
Die Begrenzungsmittel 90 sind hierbei lediglich durch eine Nut 96 an der Rückseite 94 der Spreizelemente 15G realisiert, in welche das erste Kontaktschenkelteilende 30 zumindest teilweise derart angeordnet ist, dass das Kontaktschenkelteil 25 an den Nutrand 101 stößt, wenn das Kontaktschenkelteil 25 zu weit nach radial außen drängt, beispielsweise aufgrund zu hoher Fliehkräfte. Hierdurch wird eine unzulässige Aufweitung des Spreizwalzenumfangs 91 (siehe 1) unterbunden.
Aufgrund der Nut 96 kann vermieden werden, dass das Kontaktschenkelteil 25 der unmittelbar benachbarten Spreizelemente 15G zu nah aneinander kommen, so dass eine ungehinderte Funktion der Spreizwalze 1 garantiert ist, beispielsweise wenn die unmittelbar benachbarten Spreizelemente 15G in einem belasteten Arbeitszustand (siehe insbesondere gestrichelte Linien in 9) temporär gegebenenfalls ungleichmäßig in Spreizrichtung 3 bzw. 4 arbeiten.
Jedenfalls kann durch die im Sinne der Erfindung ausgebildeten Nuten 96 ein ausreichendes Spiel auf Höhe von Kontaktschenkelteilen 25 gewährleistet werden, selbst wenn Begrenzungsmittel 90 zum zum Begrenzen einer radialen Umfangsaufweitung der Spreizwalze 1 vorgesehen sind.
Es versteht sich, dass hinsichtlich des in den 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich auch die übrigen Merkmale der Erfindung einzeln oder kombiniert verwirklicht sein können.
Das in den 10 bis 12 noch gezeigte weitere Spreizelement 15H ist radial weiter außen des Fußteils 27 ebenfalls L-förmig ausgestaltet, wobei sein Stegteil 28H gekehrt ausgestaltet ist. Insofern zeichnet sich dieses weitere Spreizelement 15H wieder durch einen Sollbiegelinienbereich 80 aus, wobei sich die diesbezügliche Kerbe 110 in dein Übergangsbereich 55 zwischen dem Fußschenkelteil 27 und dem Stegteil 28H angeordnet befindet.
Das Stegteil 28H kann hierbei V-förmig tailliert ausgebildet sein, wobei es in dem Übergangsbereich 55 schmaler ausgebildet ist als in dem weiteren Übergangsbereich 56 zwischen dem Stegteil 28H und dem daran anschließenden Kontaktschenkelteil 25.
Die Kerbe 110 und damit auch der Sollbiegelinienbereich 80 erstrecken sich hierbei über die komplette Stegteilbreite 63.
Das Kontaktschenkelteil 25 weist eine Kontaktschenkelteilbreite 111 auf, welche wie bei den anderen Ausführungsbeispielen ebenfalls etwa 5 mm bis 10 mm beträgt.
Auch dieses in den 10 bis 12 gezeigte Spreizelement 15H tritt mit der Kontaktfläche 26 an seinem radial am weitesten von der Rotationsachse 6 beabstandeten Materialbahnkontaktbereich 46 mit der flächigen Materialbahn 2 in Wirkkontakt. Dabei wird das Spreizelement 15H in dem Materialbahnkontaktbereich 46 durch Kräfte 29 beaufschlagt. Die Kräfte 29 ergeben sich durch den Kontakt zu einer über die Spreizwalze 1 laufenden flächigen Materialbahn 2, wodurch Druck auf die Kontaktfläche 26 ausgeübt wird, wie bereits beschrieben.
Wie auch die übrigen hier beschriebenen Spreizelemente kommt das in den 10 bis 12 gezeigte Spreizelement 15H in großer Anzahl an der vorliegenden Spreizwalze 1 zum Einsatz.
Das Spreizelement 15H besteht aus einem Elastomer, insbesondere aus einem Gummi- oder aus einem gummiähnlichen Material, von homogener Struktur, so dass es elastisch verformbar ausgestaltet ist.
Dies bedeutet, dass das Fußteil 27, das Stegteil 28H sowie das Kontaktschenkelteil 25 im Allgemeinen aus einem gleichen Material hergestellt sind.
Das Fußteil 27 ist dergestalt, dass es in eine Axialnut 115 (vgl. 14) des rotierbaren Rotationskörpers 7 der Spreizwalze 1 eingeschoben werden kann.
Es versteht sich, dass diese Axialnut 115 als nahezu beliebig ausgestaltete nutenförmige Aufnahme am Umfang 17 ist.
Diese Axialnut 115 erstreckt sich in Längserstreckung 5 der Spreizwalze 1 und das Fußteil 27 ist zumindest von einem Streckwalzenende her in die Axialnut 115 einsteckbar.
Damit die einzelnen Spreizelemente 15H die Umhüllende 19 der Spreizwalzen 1 ausgestalten können, sind in Umfangsrichtung 18 der Spreizwalze 1 beziehungsweise deren Rotationskörper 7 eine Vielzahl solcher Axialnuten 115 nebeneinander entsprechend angeordnet.
Gemäß der schematischen Darstellung nach der 11 ist das Spreizelement 15H bereits durch die Kräfte 29 elastisch verformt, wobei die Kräfte 29 eine Lageveränderung insbesondere der Kontaktfläche 26 bewirken, da sich insbesondere diese Kontaktfläche 26 um den Biegeachsenbereich 116 bzw. den Verformungsbereich 75 (vgl. bspw. 1) dreht, und speziell eine Verschiebung beziehungsweise Bewegung in axiale Spreizrichtung 3 oder 4 ausführt. Hierbei wird insbesondere das Kontaktschenkelteil 25 um die Axialauslenkung 77 in axialer Spreizrichtung 3 beziehungsweise 4 ausgelenkt beziehungsweise allgemein nach außen bewegt. Der Betrag dieser Axialauslenkung 77 ist zwar gering, doch durch die fortlaufende Wiederholung und durch die Vielzahl der vorhandenen Spreizelemente 15H entsteht eine deutliche und starke Spreizwirkung auf die flächige Materialbahn 2. Je nach Ausgestaltung der jeweiligen einzelnen Spreizelemente 15H ist die hierbei auftretende Durchmesserverkleinerung der Spreizwalze 1 sehr gering. Zudem tritt sie bei allen mit den Kräften 29 beaufschlagten Spreizelementen 15H in etwa gleich auf, so dass die Durchmesserverkleinerung der Spreizwalze 1 sich nicht negativ auf die Bewegung beziehungsweise Führung der flächigen Materialbahn 2 auswirkt.
Gemäß der schematischen Darstellung nach der 12 ist nochmals allgemeingütig für die vorliegende Erfindung der Zusammenhang zwischen der Materialbahnkontaktstelle 46 beziehungsweise des Materialbahnkontaktstellenbereichs 46 und des Biegeachsenbereichs 116 beziehungsweise des Verformungsbereichs 75 gezeigt.
Hierbei bestimmt der Abstand 117 zwischen dem Biegeachsenbereich 116 und dem Materialbahnkontaktstellenbereich 46 den Hebelarm 118 des auf das Spreizelement 15H wirkenden Momentes, wodurch insbesondere die Bewegung der Kontaktfläche 26 und damit auch das Spreizungsvermögen des Spreizelements 15H im Allgemeinen bewirkt wird.
Dieser Abstand 117 muss hierbei immer zum Spreizwalzenende ausgerichtet sein, um die Spreizungen in axialer Richtung 3 oder 4 zu erzeugen.
Der sich hierbei ergebende Winkel 119 zwischen dem Hebelarm 118 und einer durch in den Biegeachsenbereich 116 verlaufenden Vertikalebene 120 sollte zwischen 20° und 40° liegen.
Das in der 13 zusätzlich gezeigte Spreizelement 151 weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau auf wie insbesondere das zuvor beschriebene Spreizelement 15H aus den 10 bis 12.
Auch das Spreizelement 15I ist ab dem Fußteil 27 hinsichtlich seines Kontaktschenkelteils 25 und seines Stegteils 28I L-förmig ausgestaltet.
Jedoch ist die Kontaktfläche 26 und damit zumindest teilweise auch das Kontaktschenkelteil 25 etwas runder ausgestaltet als dies bei den bereits zuvor beschriebenen Spreizelementen 15 bis 15H der Fall ist.
Zum weiteren Aufbau und zur weiteren Funktionsweise hinsichtlich des Spreizelements 15I wird insbesondere auf die Beschreibung des Spreizelements 15H (10 bis 12) verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.
Gut lässt sich bei der Darstellung hinsichtlich der 15I nochmals der Federeffekt des L-förmig ausgestalteten Bereichs des Spreizelements 151 erkennen, wenn dieses mit der flächigen Materialbahn 2 wechselwirkt und hierdurch die Spreizwirkung in axialer Spreizrichtung 3 oder 4 gegenüber dieser flächigen Materialbahn 2 entfaltet.
Hierbei verringert sich zumindest bereichsweise der Außendurchmesser 20 (siehe 1) der Spreizwalze 1 um den entsprechenden Betrag der erzielten Absenkung 76.
Gemäß dem in der 14 gezeigten Ausführungsbeispiel sind eine Vielzahl an Spreizelementen 15J hintereinander an einem länglichen Sockelteil 125 angeordnet, wobei dieses längliche Sockelteil 125 die Funktion eines Fußteils 27 des Spreizelements 15J übernimmt, welches derart ausgestaltet ist, dass es in die Axialnut 115 axial eingeschoben werden kann.
Mit anderen Worten weist der rotierbare Rotationskörper 7 in einem derart gelagerten Ausführungsbeispiel mehrere an seinem Umfang 17 in Längserstreckung 5 der Spreizwalze 1 ausgerichtete Axialnuten 115 auf. Hierbei ist die Ausrichtung der einzelnen Spreizelemente 15J so erfolgt, dass die Spreizwirkung der einzelnen Spreizelemente 15J stets in axialer Spreizrichtung 3 oder 4 und somit auf das jeweilige Spreizwalzenende ausgerichtet ist.
Gemäß der Darstellung nach der 15 ist ein ähnlich gestaltetes Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei jedoch die einzelnen Spreizelemente 15J um 90° um ihre Hochachse gedreht an dem Sockelteil 125 angeordnet sind. Mit einer solchen Lösung kann eine gewindeförmige Nut 115 auf einer entsprechend ausgestalteten Spreizwalze 1 bestückt werden, so dass auch hier die Spreizwirkung der einzelnen Spreizelemente 15J axial wirkt.
Bei dem weiter in der 16 beispielhaft gezeigten Spreizelement 15K ist das Fußteil 27 als zylinderförmiges Sockelteil 127 ausgebildet, wobei dieses zylinderförmige Sockelteil 127 dann in Aufnahmebohrungen (hier nicht gezeigt) einer entsprechend bearbeiteten Spreizwalze 1 eingesteckt sind. Oberhalb dieses zylinderförmig ausgestalteten Fußteils 27 ist das Spreizelement 15K ebenfalls wieder L-förmig gebogen, so dass hinsichtlich weiterer Spezifikationen und Funktionen dieses Spreizelements 15K auf die vorstehenden Beschreibungen verwiesen wird.
Gemäß den schematischen Darstellungen nach den 17 bis 20 ist ein weiterer Spreizelementering 130 mit einer Vielzahl an gekerbten Spreizelementen 15L gezeigt, wodurch auch diese Spreizelemente 15L einen entsprechenden Sollbiegelinienbereich 80 aufweisen.
Auch sind diese weiteren Spreizelemente 15L oberhalb des Fußteils 27, also radial weiter außen des Fußteils 27, L-förmig ausgestaltet.
Auch dieser weitere Spreizelementering 130 ist in diesem Ausführungsbeispiel in einem Spritzgussverfahren hergestellt und besteht aus einem elastischen gummiähnlichen Material. Insofern bestehen alle Teile beziehungsweise Bereiche dieses weiteren Spreizelementerings 130 aus einem homogenen Materialverbund.
Der Vorteil dieser allgemeinen Spreizelementeringlösung besteht insbesondere darin, dass der Montageaufwand derartiger Spreizelementeringe 45 bzw. 130 relativ gering ist, da derart funktionsfertige Spreizelementeringe 45 bzw. 130 nur noch auf eine entsprechend dimensionierte Spreizwalze 1 beziehungsweise auf deren Rotationskörper 7 aufgeschoben werden müssen, wobei bei der Montage darauf geachtet werden sollte beziehungsweise muss, dass die freien, ersten Kontaktschenkelteilenden 30 von der Spreizwalzenmitte aus in axiale Spreizrichtungen 3 beziehungsweise 4 jeweils nach außen zu dem entsprechenden Spreizwalzenende hin gerichtet sind.
Um diese Art von Spreizelementeringen 45 bzw. 130 auf dem Rotationskörper 7 betriebssicher fixieren zu können, sind die Spreizelementeringe 45 bzw. 130 im Durchmesser etwas kleiner gewählt als der Rotationskörper 7, so dass sie mehr oder weniger stark auf diesem Rotationskörper 7 aufgespannt werden.
Um des Weiteren verschiedene Axialabstände zwischen den einzelnen Spreizelementen herstellen zu können, können Lösungen mit modifizierten Spreizelementen 15M eingesetzt werden, wie diese beispielsweise hinsichtlich der schematischen Darstellungen nach den 21 und 22 noch dargestellt sind.
Der in den 21 und 22 gezeigte Sockelteil 131 ist als Ring ausgeführt und besitzt eine Breite (nicht explizit beziffert), welche allgemeinen der axialen Ausdehnung des Spreizelementes 15M entspricht.
Die Spreizelemente 15M verfügen jeweils über einen Distanzhalter 132, welche an der jeweiligen Rückseite 94 platziert ist.
Dieser Distanzhalter 132 erstreckt sich jedoch nicht über die Gesamtbreite 133 des jeweiligen Spreizelements 15M, wie beispielsweise der Anschlag 92 (vgl. bspw. 7), sondern nur über eine Teilstrecke 134 dieser Gesamtbreite 133, wobei der Distanzhalter 132 noch zusätzlich eine Schräge 135 aufweist, welche mit einer komplementär ausgestalteten Gegenschräge 136 an der Kopfseite 48 des freien, ersten Kontaktschenkelteilendes 30 wechselwirken kann, wenn das jeweilige Spreizelement 15M entsprechend durch den Kontakt mit einer flächigen Materialbahn 2 belastet wird.
Gemäß der Darstellung nach der 21 ist ein Montagezustand dargestellt, bei welchem die entsprechenden Spreizelementeringe 140 derart axial entlang der Längserstreckung 5 der Spreizwalze 1 hintereinander angeordnet sind, dass die einzelnen Spreizelemente 15M der axial hintereinander angeordneten Spreizelementeringe 140 fluchtend axial hintereinander angeordnet sind, wodurch sich ein maximaler Spreizweg 141 an der diesbezüglich ausgerüsteten Spreizwalze 1 ergibt.
Werden die einzelnen Spreizelementeringe 140 auf dem Rotationskörper 7 der Spreizwalze 1 jedoch in Umfangsrichtung 18 etwas versetzt beziehungsweise verdreht zueinander angeordnet, verkürzt sich der Abstand zwischen der Kopfseite 48 und dem axial gegenüberliegenden Distanzhalter 132, so dass sich hierdurch ein reduzierter Spreizweg 142 an der Spreizwalze 1 ergibt.
Durch diese Einschränkung der Bewegungsfreiheit in axialer Spreizrichtung 3 beziehungsweise 4 der Spreizelemente 16M ergibt sich ein reduzierter Bewegungsspielraum, wodurch die Spreizwirkung an der Spreizwalze 1 sehr gut variiert werden kann.
Durch ein entsprechendes Verdrehen der einzelnen Spreizelementeringe 140 kann somit die Spreizwirkung nahezu stufenlos an der entsprechenden Spreizwalze 1 eingestellt werden.
Je nachdem wie stark bzw. in welchem Maße zwei unmittelbar benachbarte Spreizelementeringe 140 zueinander verdreht sind, können entlang der Längserstreckung 5 der Spreizwalze 1 auch unterschiedliche Spreizwege 141 beziehungsweise 142 an der Spreizwalze 1 ausgebildet werden, so dass das Spreizvermögen der Spreizwalze 1 entlang der Längserstreckung 5 variiert werden kann.
Im Allgemeinen bedeutet dies, dass die durch das Spreizelement 15M zurücklegbaren axialen Spreizwege 141 beziehungsweise 142 in Abhängigkeit von einer Verdrehposition zweier unmittelbar zueinander angeordneter Spreizelementeringe 140 einstellbar sind.
Die Merkmale hinsichtlich des in den 21 und 22 beschriebenen Ausführungsbeispiels sind auch unabhängig von den übrigen beschriebenen Merkmalen der Erfindung vorteilhaft, da bereits sie allein Spreizwalzen vorteilhaft weiterentwickeln.
An dieser Stelle sei noch darauf hingewiesen, dass die hier erzielbaren Eigenschaften der Spreizwalze 1 nicht nur in Funktion einer Umlenkwalze an kritischen Stellen in Anlagen eingesetzt werden können, sondern sie sind auch für Spezialanwendungen in Flachlegungen in Form von Leitwalzen oder dergleichen, in kritischen Bereichen an Wendestangensystemen, in denen die Faltenbildung nahezu immer ein Problem darstellt, oder ähnlichem mit großem Erfolg einsetzbar. Ebenso wie in einem Aufwickelbereich, an welchem ebenfalls die Faltenfreiheit einer flächigen Materialbahn 2 sehr wichtig ist.
Zusätzlich sei an dieser Stelle explizit darauf hingewiesen, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen und/oder Figuren beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die erläuterten Merkmale, Effekte und Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen bzw. erzielen zu können.
Es versteht sich, dass es sich bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen lediglich um erste Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Spreizwalze handelt. Insofern beschränkt sich die Ausgestaltung der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

1: Spreizwalze
2: Materialbahn
3: nach links gerichtete Spreizrichtung
4: nach rechts gerichtete Spreizrichtung
5: Längserstreckung
6: Rotationsachse
7: Rotationskörper
8: Achsenteil
9: linkes Kugellager
10: rechtes Kugellager
11: Transportrichtung
15: Spreizelemente
15A: weitere Spreizelemente
15B: weitere Spreizelemente
15C: weitere Spreizelemente
15D: weitere Spreizelemente
15E: weitere Spreizelemente
15F: weitere Spreizelemente
15G: weitere Spreizelemente
15H: weitere Spreizelemente
15I: weitere Spreizelemente
15J: weitere Spreizelemente
15K: weitere Spreizelemente
15L: weitere Spreizelemente
15M: weitere Spreizelemente
16: Radialrichtung
17: Umfang
18: Umfangsrichtung
19: Umhüllende
20: Außendurchmesser
21: Mantelfläche
25: Kontaktschenkelteil
26: Kontaktfläche
27: Fußschenkelteil
28: Stegteil
28A: Stegteil
28B: Stegteil
28C: Stegteil
28D: Stegteil
28H: Stegteil
28I: Stegteil
29: Kräfte
30: freies, erstes Kontaktschenkelteilende
31: Federkörper
35: Mittenebene
36: linke Hälfte
37: rechte Hälfte
38: Länge
40: Kontaktflächenneigung
41: Neigungswinkel
42: Horizontale
45: Spreizelementering
46: Materialbahnkontaktstelle bzw. -bereich
47: Abstand
48: Kopfseite
50: Kontaktflächenverlauf
51: weiteres Kontaktschenkelteilende
54: erstes Ende des Fußschenkelteils
55: Übergangsbereich
56: weiterer Übergangsbereich
57: Kontaktschenkelteildicke
58: Fußschenkelteildicke
59: Stegteildicke
60: Kontaktschenkelteillänge
61: Fußschenkelteillänge
62: Innendurchmesser
63: reduzierte Stegteilbreite
65: andere Keilform-Ausgestaltungen
66: Materialausnehmungen
67: keilförmig ausgestaltete Stegteilseite
68: gerade ausgeformte Stegteilseite
69: mittige Bohrung
70: außermittige Bohrung
71: ovale Bohrung
75: Verformungsbereich
76: Absenkung
77: Axialauslenkung
78: Verformungswinkel
80: Sollbiegelinienbereich
81: unteres schmales Ende
82: Materialausnehmung
83: Delle
84: Radius
85: zugewandte Seite
90: Mittel zum Begrenzen
91: Spreizwalzenumfang
92: Anschlag
93: Bereich
94: Rückseite
95: Auswölbung
96: Nut
97: Anschlagsnase
100: Auflagebereich
101: Nutrand
110: Kerbe
111: Kontaktschenkelteilbreite
115: Axialnut
116: Biegeachsenbereich
117: Abstand
118: Hebelarm
119: Winkel
120: Vertikalebene
125: Sockelteil
126: gewindeartige Umfangsnut
127: zylinderförmiges Sockelteil
130: weiterer Spreizelementering
131: Sockelteil
132: Distanzhalter
133: Gesamtbreite
134: Teilstrecke
135: Schräge
136: Gegenschräge
141: maximal möglicher Spreizweg
142: reduzierter Spreizweg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011107188 A1 [0012]

Claims

Spreizwalze (1) zum seitlichen Ausbreiten einer flächigen Materialbahn (2) in axiale Spreizrichtungen (3, 4) entlang der Längserstreckung (5) der Spreizwalze (1) umfassend einen um eine Rotationsachse (6) rotierbaren Rotationskörper (7) und umfassend eine Vielzahl an radial nach weiter außen auskragenden Spreizelementen (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) mit einem eine Kontaktfläche (26) ausgestaltenden Kontaktschenkelteil (25) zum Wechselwirken mit der Materialbahn (2), mit einem Fußteil (27) zum Anordnen an dem Rotationskörper (7) und mit einem das Kontaktschenkelteil (25) und das Fußteil (27) verbindenden Stegteil (28; 28A; 28B; 28C; 28D; 28H; 28I), bei welcher das Kontaktschenkelteil (25) in Wechselwirkung mit der Materialbahn (2) in axialer Spreizrichtung (3, 4) axial verlagerbar ist, und bei welcher ein erstes Kontakschenkelteilende (30) dieses Kontaktschenkelteils (25) in axialer Spreizrichtung (3, 4) zeigend ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stegteil (28; 28A; 28B; 28C; 28D; 28H; 28I) an der dem Kontaktschenkelteil (25) abgewandten Seite weniger steif ausgestaltet ist als an seiner dem Kontaktschenkelteil (25) zugewandten Seite.
Spreizwalze (1) zum seitlichen Ausbreiten einer flächigen Materialbahn (2) in axiale Spreizrichtungen (3, 4) entlang der Längserstreckung (5) der Spreizwalze (1) umfassend einen um eine Rotationsachse (6) rotierbaren Rotationskörper (7) und umfassend eine Vielzahl an radial nach weiter außen auskragenden Spreizelementen (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) mit einem eine Kontaktfläche (26) ausgestaltenden Kontaktschenkelteil (25) zum Wechselwirken mit der Materialbahn (2), mit einem Fußteil (27) zum Anordnen an dem Rotationskörper (7) und mit einem das Kontaktschenkelteil (25) und das Fußteil (27) verbindenden Stegteil (28; 28A; 28B; 28C; 28D; 28H; 28I), bei welcher das Kontaktschenkelteil (25) in Wechselwirkung mit der Materialbahn (2) in axialer Spreizrichtung (3, 4) axial verlagerbar ist, und bei welcher ein erstes Kontakschenkelteilende (30) dieses Kontaktschenkelteils (25) in axialer Spreizrichtung (3, 4) zeigend ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizelement (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) radial weiter außen des Fußteils (27) L-förmig ausgestaltet ist.
Spreizwalze (1) zum seitlichen Ausbreiten einer flächigen Materialbahn (2) in axiale Spreizrichtungen (3, 4) entlang der Längserstreckung (5) der Spreizwalze (1) umfassend einen um eine Rotationsachse (6) rotierbaren Rotationskörper (7) und umfassend eine Vielzahl an radial nach weiter außen auskragenden Spreizelementen (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) mit einem eine Kontaktfläche (26) ausgestaltenden Kontaktschenkelteil (25) zum Wechselwirken mit der Materialbahn (2), mit einem Fußteil (27) zum Anordnen an dem Rotationskörper (7) und mit einem das Kontaktschenkelteil (25) und das Fußteil (27) verbindenden Stegteil (28; 28A; 28B; 28C; 28D; 28H; 28I), bei welcher das Kontaktschenkelteil (25) in Wechselwirkung mit der Materialbahn (2) in axialer Spreizrichtung (3, 4) axial verlagerbar ist, und bei welcher ein erstes Kontakschenkelteilende (30) dieses Kontaktschenkelteils (25) in axialer Spreizrichtung (3, 4) zeigend ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine in axialer Spreizrichtung (3, 4) gerichtete Auslenkung von Spreizelementen (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) in Abhängigkeit von der Kontaktflächenneigung (40) der Kontaktfläche (26) gegenüber der Rotationsachse (6) begrenzt ist, wobei die Kontaktfläche (26) in einem unbelasteten Zustand des Spreizelements (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) gegenüber der Rotationsachse (6) einen Neigungswinkel (41) von mehr als 2° und von weniger als 10° aufweist.
Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine radial am weitesten von der Rotationsachse (6) beabstandete Materialbahnkontaktstelle (46) der Kontaktfläche (26) weniger als 5 mm oder weniger als 2 mm, bevorzugt 1 mm oder weniger, hinter der Kopfseite (48) des ersten Kontaktschenkelteilendes (30) angeordnet ist.
Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktschenkelteil (25) in Längserstreckung (5) der Spreizwalze (1) als ein Bogensegment ausgebildet ist, dessen radial am weitesten von der Rotationsachse (6) beabstandete Erhebung weniger als 5 mm oder weniger als 2 mm, bevorzugt 1 mm oder weniger, hinter der Kopfseite (48) des ersten Kontaktschenkelteilendes (30) angeordnet ist.
Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigteil (28; 28A; 28B; 28C; 28D; 28H; 28I) von dem Kontaktschenkelteil (25) in Richtung des Fußteils (27) tailliert ausgestaltet ist.
Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stegteil (28; 28A; 28B; 28C; 28D; 28H; 28I) an der dem Kontaktschenkelteil (25) abgewandten Seite seine geringste Festigkeit aufweist.
Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stegteil (28; 28A; 28B; 28C; 28D; 28H; 28I) einen Sollbiegelinienbereich (80) aufweist, welcher eine in Umfangsrichtung (18) der Spreizwalze (1) verlaufende Materialausnehmung (82) umfasst.
Spreizwalze (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollbiegelinienbereich (80) an einer dem Fußteil (27) zugewandten Seite (85) des Stegteils (28; 28A; 28B; 28C; 28D; 28H; 28I) angeordnet ist.
Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Spreizelement (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) einen L-förmig ausgebildeten Federkörper (31) mit einem in etwa gleichmäßigen Querschnitt aufweist, welcher sich mit dem Kontaktschenkelteil (25) von dem ersten Kontaktschenkelteilende (30) parallel zu der Rotationsachse (6) der Spreizwalze (1) in axialer Richtung (3, 4) bis zu dem Stegteil (28, 28A, 28B, 28C, 28D; 28H; 28I) erstreckt, welcher an dem Stegteil (28; 28A; 28B; 28C; 28D; 28H; 28I) in einem Übergangsbereich (56) um etwa 90° nach radial innen abknickt, und welcher sich weiter mit dem Stegteil (28; 28A; 28B; 28C; 28D; 28H; 28I) nach radial weiter innen bis zu dem Fußteil (27) erstreckt.
Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Stegteil (28; 28A; 28B; 28C; 28D; 28H; 28I) eine Dicke (59) aufweist, welche weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, von der Dicke (57) des Kontaktschenkelteils (25) und/oder des dazwischenliegenden Übergangbereichs (55) verschieden ist.
Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Stegteil (28; 28A; 28B; 28C; 28D; 28H; 28I) eine Dicke (59) aufweist, welche weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, von der Dicke (58) des Fußteils (27) und/oder des dazwischenliegenden Übergangsbereichs (55) verschieden ist.
Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktschenkelteil (25) und das Fußteil (27) jeweils eine durchschnittliche Dicke (57, 58) aufweisen, welche weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, voneinander verschieden sind.
Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktschenkelteil (25) und das Fußteil (27) jeweils eine Länge (60, 61) aufweisen, welche weniger als 15%, vorzugsweise weniger als 10%, voneinander verschieden sind.
Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizwalze (1) Begrenzungsmittel (90) zum Begrenzen einer radialen Umfangsaufweitung von Spreizelementen (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) aufweist, um eine Erweiterung des Spreizwalzenumfangs (91) zu begrenzen.
Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spreizelement (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) einen Anschlag (92; 132) zum Anschlagen eines hierzu unmittelbar benachbarten Spreizelements (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) umfasst, wobei der Anschlag (92; 132) in einem Bereich (93) eines dem ersten Kontaktschenkelteilende (30) des Spreizelements (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) gegenüberliegenden weiteren Kontaktschenkelteilendes (51) des unmittelbar benachbarten Spreizelements (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) angeordnet ist.
Vorrichtung zum Handhaben, insbesondere zum Führen und Wickeln, von flächigen Materialbahnen (2), insbesondere zum Wickeln von flächigen Materialbahnen (2), mit einem Wendestangensystem, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wendestangensystem eine Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zugeordnet ist.
Vorrichtung zum Handhaben, insbesondere zum Führen und Wickeln, von flächigen Materialbahnen (2), insbesondere zum Wickeln von flächigen Materialbahnen (2), mit einer Aufwickeleinrichtung zum Aufwickeln der flächigen Materialbahnen (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Aufwickeleinrichtung eine Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zugeordnet ist.
Vorrichtung zum Handhaben, insbesondere zum Führen und Wickeln, von flächigen Materialbahnen (2), insbesondere zum Wickeln von flächigen Materialbahnen (2), mit einer Umlenkwalze und/oder einer Leitwalze, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkwalze und/oder die Leitwalze eine Spreizwalze (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 umfasst.
Verfahren zum seitlichen Spreizen einer flächigen Materialbahn (2) quer zu ihrer Transportrichtung mittels Spreizelemente (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 15I; 15J; 15K; 15L; 15M) einer Spreizwalze (1), bei welchem Bereiche der flächigen Materialbahn (2) mittels Kontaktschenkelteile (25) von mit der flächigen Materialbahn (2) wechselwirkenden Spreizelementen (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 151; 15J; 15K; 15L; 15M) der Spreizwalze (1) seitlich in Richtung der axialen Längserstreckung (5) der Spreizwalze (1) beschleunigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche der Materialbahn (2) mittels des jeweiligen Spreizelements (15; 15A; 15B; 15C; 15D; 15E; 15F; 15G; 15H; 151; 15J; 15K; 15L; 15M) entlang der axialen Längserstreckung (5) der Spreizwalze (1) in axialer Spreizrichtung (3, 4) nur solange beschleunigt werden, bis das Kontaktschenkelteil (25) mit seinem einem freien Ende (30) des Kontaktschenkelteils (25) gegenüberliegenden weiteren Ende (51) mit der Materialbahn (2) wechselwirkt.