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STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Umhüllung von Gegenständen und betrifft Verfahren und Vorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
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Im Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren beispielsweise zur Ummantelung von Kabeln bekannt. Hier liegt ein Kabel aufgerollt einschließlich seiner Kunststoffisolierung in aufgerollter Form vor. Im Stand der Technik wird auf das Kabel ein Schrumpfschlauch aufgezogen, der aus einer Folie mit je nach Anwendungszweck gewünschten Materialeigenschaften besteht. Beispielsweise können so einzelne Kabelstränge gegen Feuchtigkeit geschützt oder elektromagnetisch abgeschirmt werden. Die zu ummantelnden Gegenstände liegen jedoch häufig in unterschiedlichen Durchmessern vor. Die Herstellung des Schrumpfschlauchs in jeweils passendem Durchmesser ist nachteilhafterweise mit hohem technischen Aufwand verbunden, denn der Durchmesser des Schrumpfschlauches muss immer zur Größe des Durchmessers des zu ummantelnden Kabels oder Kabelstranges passen.
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Darüber hinaus ist es bekannt, größere, oder schwerere längliche Gegenstände wie Rohre, Rohrbündel, oder aufgerollte flächenartige Gegenstände wie zum Beispiel Teppichrollen mit einer Schutzfolie zum Umhüllen. Dies wird meist durch rechteckige Hüllfolien bewirkt, die entlang des Gegenstandes gelegt werden, und um den Gegenstand herumgeschlagen werden. Dies wird im Stand der Technik auch für kleinere und handlichere Gegenstände wie etwa zur Bündelung von Kabeln vorgeschlagen, siehe etwa die Webseite der Fa. Techflex, D-51429 Bergisch Gladbach:
http://www.techflex.org/index.php?page=categorie&cat=66.
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Diese Randbedingung sowie das relativ umständliche und daher technisch aufwändige Bearbeitungsverfahren beim Aufziehen des Schrumpfschlauchs auf den zu ummantelnden Gegenstand verhindern, dass Kabel oder andere längliche Gegenstände mit relativ wenig technischem Aufwand individuell nach Bedarf ummantelt werden können. Dabei gäbe es einen relativ großen Bedarf zur individuellen äußeren Gestaltung von Kabeln. Denn im Stand der Technik sind fabrikmäßig hergestellte Kabel, Rohre oder Leisten immer in Standardfarben angeboten, oft grau. Dies macht es unmöglich, auf Putz verlegte Kabel, Rohre oder Leisten individuell farbig zu gestalten, ohne sie mit Farbe anstreichen zu müssen. Ein Farbanstrich hingegen bedeutet bei einem bereits verlegten Kabel einen sehr hohen Abklebeaufwand sowie meistens einen sehr hohen Aufwand, den Maler an den Ort des verlegten Kabels zu bringen (Gerüst notwendig), und bei unverlegten Kabeln ein sehr großes Problem, denn es ist sehr schwierig, ein Kabel so zu lagern, dass man es auf seiner gesamten Länge entlang seiner gesamten Umfangsfläche streichen und in Ruhe trocknen lassen kann.
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Umgekehrt ist es ebenso wünschenswert, ein auf Putz verlegtes Kabel, Rohr, etc., optisch unauffällig zu gestalten, indem man den Gegenstand in derselben Farbe vorliegen hat, wie die Hintergrundfarbe der Decke, Wand etc., wo der Gegenstand verlegt ist.
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Es wäre also wünschenswert, bei der Ummantelung von solch länglichen Gegenständen, wie Kabeln, Rohren und auch Leisten jeglicher Art eine vergrößerte gestalterische Freiheit zu haben, und eine entsprechende individuelle Farbgestaltung dieser Gegenstände mit einem vertretbaren technischen Aufwand durchführen zu können.
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AUFGABE
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine für den Hausgebrauch oder für einen Kleintransporter transportable oder im Baumarkt aufstellbare Vorrichtung zu schaffen, mit Hilfe derer es möglich ist, längliche Gegenstände kostengünstig farblich zu gestalten, sowie ein entsprechendes Verfahren hierfür zu schaffen.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Maßnahmen und Merkmale, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen bezeichnet sind.
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Die vorliegende Erfindung offenbart einem wesentlichen Aspekt folgend eine Folienummantelungsvorrichtung zum Ummanteln von länglichen Gegenständen mit einer Farbfolie bzw. mit einer sogenannten Folienfarbe, enthaltend
- wenigstens eine Auflageeinheit zur Auflage des zu ummantelnden Gegenstandes,
- eine Transporteinheit für den zu ummantelnden Gegenstand zu dessen Transport durch die Vorrichtung hindurch, in Richtung der Längsachse des zu umwickelnden Gegenstandes, wobei sie dadurch gekennzeichnet ist, dass
a) eine Folienaufspendeeinheit mit einer Aufnahme für eine Folienrolle mit einem aufgewickelten Folienstreifen vorgesehen ist,
b) ein Mechanismus zum Abwickeln des Folienstreifens von der Folienrolle und zum gesteuerten Aufbringen des abgewickelten Folienstreifens auf den zu ummantelnden Gegenstand vorgesehen ist,
c) eine Vorrichtung, die eine Rotation der Folienaufspendeeinheit um die Längsachse des zu umwickelnden Gegenstandes herum, oder/und eine Vorrichtung, die eine Rotation des zu umwickelnden Gegenstandes um seine Längsachse herum vorgesehen ist,
d) eine Steuerung vorgesehen ist, die die Tranportgeschwindigkeit für den zu ummantelnden Gegenstand und die Abwickelgeschwindigkeit des Folienstreifens sowie einen Aufspendewinkel zwischen Wickelrichtung und Transportrichtung synchronisiert, so dass der zu ummantelnde Gegenstand nach einem vorgegebenem Schema mit dem Folienstreifen umwickelt wird.
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In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
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Aufgrund der Merkmale der Nebenansprüche ist es möglich, dass die eingangs genannten länglichen Gegenstände wie Kabel, Rohre, Leisten, etc. beispielsweise beim Kauf in einem Baumarkt durch den Endverbraucher kostengünstig nach seinen subjektiven Vorstellungen farblich gestaltet werden können, indem die Oberfläche der vorgenannten Gegenstände gleich vor dem Kauf im Baumarkt mit einer erfindungsgemäßen Umwicklungsvorrichtung mit einer Folie seiner Wahl umwickelt wird.
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Wenn die Folie selbstklebend gestaltet ist, ergibt sich hierbei eine dauerhafte Gestaltungsfähigkeit für die Oberfläche dieser Gegenstände. Dies stellt einen erheblichen gestalterischen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik dar.
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Ähnliche Vorteile ergeben sich für Handwerksbetriebe, die eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung als Vorrichtung in ihrer Werkstatt stehen haben können oder gar auf die Baustelle mitnehmen können. Somit erübrigt sich für den Handwerker oder den Baumarkt, bzw. den Großhandel, Rohre, Kabel oder Leisten diverser Art in verschiedenen Farben, Formen und Grölten bevorraten zu müssen. Stattdessen kann er Gegenstände mit einer einheitlichen Farbe bevorraten, die dann auf Kundenwunsch farblich gestaltet werden.
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Einem speziellen Vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung folgend können für die Anwendung bei der vorliegenden Erfindung spezielle Folienstreifen hergestellt werden, die ganz oder abschnittweise spezielle Folienstücken aufweisen, die entsprechend spezielle Funktionen ausüben können. Beispielhaft genannt sind hier sogenannte thermosensitive Folien, die sich bei Temperaturänderung entsprechend verfärben. Ist diese Farbänderung irreversibel, so erhält man als Betrachter den Hinweis auf die in der Vergangenheit vorliegende maximale bzw. minimale Temperatur des Gegenstandes. Dies kann für die Verlegung von Elektrokabeln sehr nützlich sein, um zu erkennen, ob partiell eine Überhitzung des Stromkabels vorhanden ist.
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Eine Folienummantelungsvorrichtung gemäß der Erfindung enthält in vorteilhafter Weise einen Rahmen bzw. ein Gestell, das als Träger funktioniert. Auf diesem Gestell sind die genannten Einheiten mit ihren entsprechenden Lagerungen montiert. Die Transporteinheit kann durch ein Transportband, durch bewegte Rollen oder Walzen oder durch andere Antriebsmittel, wie sie im Stand der Technik vorhanden sind, gestaltet sein. Sie kann auch mit der genannten Auflageeinheit integriert vorgesehen sein, wie das beispielsweise angetriebenen Transportrollen der Fall ist.
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Das Gestell trägt die genannte Folienaufspendeeinheit. Diese wiederum ist mit einer Aufnahme für eine Folienrolle versehen, auf der ein Folienstreifen aufgewickelt vorhanden ist, etwa wie bei einer Rolle Tesafilm. In der Aufnahme ist die Folienrolle drehbar gelagert, so dass ein freies Ende des Folienstreifens erzeugt und an diesem ziehend der Folienstreifen langsam und kontinuierlich von der Folienrolle abgewickelt werden kann und gleichzeitig auf den zu ummantelnden Gegenstand aufgebracht werden kann, nachdem er an vorgegebener Stelle am Gegenstand und in einem vorgegebenen Aufspendewinkel an diesem Gegenstand befestigt ist.
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Mit Bezug zu den oben genannten Vorrichtungen, die eine Rotation relativ zwischen Folienaufspendeeinheit und dem, zu umwickelnden Gegenstand bewirken, kommen prinzipiell verschiedene Möglichkeiten in Frage, die sich aus kinematischer Umkehr ergeben und zum Teil auch sinnvoll kombinierbar sind:
- 1. Der zu umwickelnde Gegenstand wird durch Rollenfixiert, in Längsrichtung bewegt und um seine eigene Längsachse rotiert, bei fest stehender, Folienaufspendeeinheit;
- 2. Der zu umwickelnde Gegenstand wird in Längsrichtung fixiert, aber um seine eigene Längsachse rotiert, wobei die Folienaufspendeeinheit entlang der Längsachse des Gegenstandes bewegt wird;
- 3. Der zu umwickelnde Gegenstand wird in Längsrichtung bewegt, aber nicht um seine eigene Längsachse rotiert, wobei die Folienaufspendeeinheit um die Längsachse des Gegenstandes herum rotiert wird;
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Die erfindungsgemäße Folienummantelungsvorrichtung enthält eine Steuerung, die die Transportgeschwindigkeit für den Gegenstand, die Abwickelgeschwindigkeit des Folienstreifens von der Folienrolle zusammen mit dem Aufspendewinkel so synchronisiert, dass der zu ummantelnde Gegenstand frei nach den Anforderungen des jeweiligen Anwendungsfalls umwickelt wird. Daher kann eine den Gegenstand vollständig bedeckende, teilüberlappende Umwicklung erstellt werden oder aber eine nahezu nicht-überlappende Umwicklung oder aber eine Umwicklung mit bestimmten vorgegebenen, nicht umwickelten Abschnitten des Gegenstandes erzeugt werden.
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In vorteilhafter Weise enthält die Folienaufspendeeinheit nicht nur eine, sondern eine Mehrzahl von Aufnahmen für eine entsprechende Mehrzahl von Folienrollen. Dies hat den Vorteil, dass, wenn die Vorrichtung beispielsweise in einem Baumarkt stehen sollte, bereits viel verlangte Farbfolien auf der Aufspendeeinheit vormontiert sind, so dass die Bedienung der Vorrichtung vereinfacht wird, oder mehrere gleichfarbige Folien vorhanden sind, um die Umwicklungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Soll eine andere als die zuletzt verwendete Folienrolle verwendet werden, so wird einfach die Folienaufspendeeinheit derart verschwenkt, dass die neue Folienrolle in Eingriff mit dem Gegenstand gebracht werden kann. Für diesen Fall ist die Aufspendeeinheit schwenkbar um einen Kern herum gelagert, wobei sie in einer jeweiligen Eingriffslage für die passende Folie fixierbar ist. Die Spendeeinheit kann in vorteilhafter Weise hierfür einen nicht rotierbaren Kern aufweisen und um den Kern herum rotierbar gelagerten Tragring für die einzelnen Aufnahmen der Folienrollen aufweisen. Die Rotationsbewegung kann durch Einstecken oder Herausnehmen eines Bolzens in zueinander passenden Bohrungen von Kern- bzw. Tragring vorgesehen sein.
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In vorteilhafter Weise ist ein motorgetriebener Mechanismus zum Abwickeln des Folienstreifens von der Folienrolle und zum gesteuerten Aufbringen des abgewickelten Folienstreifens auf den zu ummantelnden Gegenstand vorgesehen, beispielsweise dadurch, dass der zu umwickelnde Gegenstand auf seiner Transporteinheit langsam in Längsrichtung bewegt und gleichzeitig in Längsrichtung translatorisch voran bewegt wird. Wenn die Folie eine Klebefolie ist, dann wird durch diese Bewegung des Gegenstandes von der Aufspendeeinheit weg bereits ein gewisser Zug auf den Folienstreifen ausgeübt, der dazu führt, dass sich der Folienstreifen entsprechend dieser Bewegung des Gegenstandes bzw. entsprechend des Zuges von der Folienrolle abwickeln kann.
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In vorteilhafter Weise ist dabei eine Steuerung über Elektromotoren vorgesehen, so dass die Transportgeschwindigkeit in translatorischer Richtung des Gegenstandes und die Abwickelgeschwindigkeit des Folienstreifens zusammen mit dem Aufspendewinkel so zueinander passen, dass ein Wickelschema auf dem Gegenstand realisiert werden kann, das der Kunde gezielt einstellen kann. So ergeben sich beispielsweise eng überlappende oder weit überlappende bzw. nicht überlappende Wicklungen mit dem jeweiligen Farbeffekt nach den Wünschen des Kunden, oder bei z. B. bei einer 50%igen Überlappung eine Verdopplung der Farb/Foliendicke, um beispielsweise eine graduell einstellbare mechanische Schutzfunktion zu ermöglichen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann auch der zum umwickelnde Gegenstand selbst um seine eigene Längsachse gedreht werden und dafür die Folienaufspendeeinheit fest in der Vorrichtung gelagert sein. Dies bietet sich besonders für längliche Gegenstände an, die nicht aufrollbar sind, wie Leisten, Stangen, etc. Der zu umwickelnde Gegenstand während des Umwicklungsvorgangs einerseits linear zu seiner Längsachse über die oben genannte Transporteinheit verschoben und andererseits gleichzeitig um seine eigene Längsachse gedreht. Beide Bewegungen werden miteinander synchronisiert, so dass ein vorgegebenes Umwicklungsschema, wie oben beschrieben, vollzogen werden kann.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird beim erfindungsgemäßen Umwicklungsverfahren die Folienaufspendeeinheit ringförmig in der Vorrichtung gelagert, so dass sie während des Umwicklungsvorgangs mehrfach um den zu umwickelnden Gegenstand herumrotieren kann und dabei gleichzeitig der Folienstreifen von der Folienrolle abgewickelt und auf den Gegenstand aufgebracht werden kann. Der Gegenstand wird dabei mit einer vorab eingestellten Geschwindigkeit translatorisch parallel seiner Längsachse bewegt. Diese Vorrichtungsart bzw. Verfahrensart eignet sich besonders für solche Fälle, wo es umständlich ist, den zu umwickelnden Gegenstand zu bewegen. Dies ist beispielsweise bei Gegenständen der Fall, die auf großen, schweren Spindeln aufgerollt vorliegen und die beim Umwicklungsvorgang von ihrer Spindel (ersten Spindel genannt) auf eine zweite Leerspindel aufgerollt werden. Das von der Vorratsspindel weggerichtete Ende des Folienstreifens ist hierbei während des Umwicklungsvorgangs direkt zum Gegenstand hin gerichtet. Die Spendeeinheit ist auf einer Ringkonstruktion, beispielsweise innerhalb von Führungsschienen gelagert, und wird motorisch auf dieser Ringbahn um den Gegenstand herum bewegt.
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Alternativ zu dieser Form kann auch die Spendeeinheit fest mit dem Ring verbunden und der Ring entsprechend um den Gegenstand herum als Ganzes bewegt werden. Die Kinematik wird dabei also umgekehrt. Der Gegenstand wird hierbei bevorzugt durch eine Zugspannung gerade gestreckt gehalten, die zwischen den beiden Spindeln – die eine angetrieben, die andere gebremst – hergestellt wird.
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Die beiden Spindeln sind jeweils speziell hierfür mit den zwei Endabschnitten ihrer Spindelachsen in jeweiligen Aufnahmen eines um die Längsachse des Gegenstands rotierbaren Spindelträgers gelagert.
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Oder alternativ sind die beiden Spindeln jeweils speziell hierfür an zwei gegenüberliegenden Punkten ihrer Außenkontur in je zwei Führungsbacken eines um die Längsachse des Gegenstands rotierbaren Spindelträgers rotatorisch gelagert. Somit können die beiden Spindeln sich synchronisiert zueinander um die jeweiligen Spindelachsen drehen, während sie gleichzeitig um die Längsachse des sich zwischen den Spindeln erstreckende geraden Stücks des zu umwickelnden Gegenstands rotieren. Es findet also eine gesteuerte Rotation um die beiden Spindelachsen und eine um die Längsachse des Stücks des zu umwickelnden Gegenstands statt.
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Als Vorschubeinheit können angetriebene Rollen oder ein Transportband dienen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der zu umwickelnde Gegenstand während seiner Transportbewegung in Längsrichtung in allen Richtungen geführt ist, damit die durch das Bekleben mit dem Wickelband auf ihn einwirkenden Kräfte nicht aus seiner Sollposition heraus bewegen. Diese zusätzlichen Führungen können beispielsweise durch passive Rollen rechts und links seitlich in Vorschubrichtung sowie oben an mindestens zwei Punkten des Gegenstandes realisiert werden.
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Des Weiteren ist in vorteilhafter Weise eine sog. Aufklebeanfangs-Einheit vorgesehen, die den Anfangsabschnitt, also das offene Ende des Folienstreifens, der aufgebracht werden soll, mit dem zu ummantelnden Gegenstand in einem bestimmten, vorbestimmten Aufspendewinkel in Kontakt bringt. Diese Aufklebeanfangseinheit kann ein manuell bewegbarer Arm sein, an dessen Ende die eigentliche Folienaufspendeeinheit montiert ist. Dieser Arm kann nun vom Bediener der erfindungsgemäßen Vorrichtung manuell zum Anfangsstück des zu ummantelnden Gegenstandes gebracht werden und ist dort fixierbar. Auch eine automatische, mechanische Zuführung des Anfangsstückes ist möglich. Der Arm kann für diese Zwecke ein variabel arretierbarer Teleskoparm sein, der in einer separaten, am Drahtgestell der Vorrichtung befestigten Schiene geführt bewegbar ist. Der eigentliche Aufspendewinkel zwischen Wickelrichtung und Längsachse des zu umwickelnden Gegenstandes kann dann durch ein arretierbares Schwenkgelenk eingestellt werden.
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In vorteilhafter Weise sind die für gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgegebene Rastungen vorgesehen, die zu bestimmten Transportgeschwindigkeiten des länglichen Gegenstandes durch die Anlage hindurch passend voreingestellt sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise mit entsprechenden Maschinen mit sehr geringer Baugröße durchgeführt werden, weil die einzelnen Komponenten der Maschinen eine relativ geringe Baugröße besitzen. Die Schritte von Ziffer b), c) und d) des verfahrensbezogenen Nebenanspruchs sowie der Schritt von Ziffer a) bezüglich Lagerung des Gegenstandes finden gleichzeitig statt.
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Der zusätzliche Schritt, den Folienstreifen mit einem Kleber aufzukleben, der dann per Einwirkung von beispielsweise UV-Licht, Wärme, Druck oder einem speziellen anderen, im Stand der Technik bekannten Hilfsmittel oder einem Katalysator schnell aushärtet, ermöglicht es, eine sehr stabile Klebeverbindung in kurzer Zeit herzustellen. Damit kann die Klientel sehr gut bedient werden, die im Baumarkt im Wege eines spontanen Kaufs und Bearbeitungsschrittes sich die Ware umwickeln lässt und dabei gleich auf die fertige Ware wartet, um sie sofort mitnehmen zu können. Dies ermöglicht es, das erfindungsgemäße Verfahren für eine breite Masse von Publikum auch für Alltagsgegenstände einzusetzen, die beispielsweise in Eigenregie im Haushalt angebracht werden, wie beispielsweise Fußleisten.
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Kabel, Schnüre, Seile oder Schläuche, die auf einer Spindel aufgerollt vorliegen und mit einer Folie beklebt werden sollen, können gemäß einer speziellen Variante des Verfahrens, wie es oben beschrieben worden ist, ebenfalls beklebt werden, ohne darauf verzichten zu müssen, den beklebten Abschnitt auch gleich auf einer Spindel aufgerollt vorliegen zu haben. Damit ist die praktische Handhabbarkeit von langen, flexiblen Gegenständen, wie den oben genannten, gewährleistet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Spindel, auf die der Gegenstand aufgerollt werden soll, angetrieben wird und sich die Schnur, das Seil, Kabel etc. selbst heranzieht. Somit kann für solche Gegenstände auf eigens angetriebene Transportrollen verzichtet werden. Die Drehgeschwindigkeit dieser Aufrollspindel ist in vorteilhafter Weise in die Steuerung der Aufspendegeschwindigkeit für den Folienstreifen integriert ausgebildet.
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Die Steuerung kann wie bei solchen Anlagensteuerungen üblich durch einfache Programmierung und entsprechende Logikbausteine, beispielsweise in Form von ASICs oder ähnlichen integrierten Steuerungen unter Hinzufügung von nur wenigen Bedienelementen erfolgen, um die Anlage für Fachpersonal mit nur geringem Einarbeitungsaufwand betreibbar zu machen.
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ZEICHNUNGEN
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichengleiche oder funktionsgleiche Komponenten.
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1 zeigt in einer schematischen Ansichtsdarstellung von der Seite ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Folienummantelungsvorrichtung, wobei der zu ummantelnde Gegenstand waagerecht ausgerichtet in der Mitte skizziert ist und während des erfindungsgemäßen Fahrens von rechts nach links durch die gezeigte Vorrichtung transportiert wird.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung das Folienkarussell und in dessen Mittelpunkt den zu umwickelnden Gegenstand.
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3 zeigt das Folienkarussell aus 2 mit einer außen liegenden, dreifachen Lagerung.
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4 zeigt den Gegenstand aus 3 ebenfalls schematisch von der Seite (Drehachse des Karussells waagerecht von rechts nach links).
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5 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der zu umwickelnde Gegenstand auf einer ersten Spindel aufgerollt vorliegt und dann auf eine zweite Spindel aufrollbar ist, wobei beide Spindeln in einem gemeinsamen Spindelträger 52 gelagert sind, der seinerseits um die Längsachse des zu umwickelnden Gegenstandes drehbar gelagert ist und in dieser Drehbewegung antreibbar, ist, und wobei die Folienaufspendeeinheit im Wesentlichen fest montiert ist.
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6 zeigt einen schematischen Querschnitt des Folienkarussels – im Verhältnis zu 5 um 90° herausgeklappt und nach links gedreht – im Rahmen eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem eine sogenannte Folienfarbe und ein Thermotransfer-Druckkopf zusammen mit einer Andruckrolle für den Farbauftrag auf den zu umwickelnden Gegenstand verwendet wird.
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7 zeigt eine Detailansicht mit dem Gegenstand, der Andruckrolle aus 6 und zwei Transportrollen für die die Folienfarbe tragende Trägerfolie.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 zeigt in einer schematischen Ansichtsdarstellung von der Seite ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Folienummantelungsvorrichtung 10, wobei der zu ummantelnde Gegenstand 12 waagerecht ausgerichtet in der Mitte skizziert ist und während des erfindungsgemäßen Umwicklungsverfahrens von rechts nach links durch die gezeigte Vorrichtung transportiert wird, siehe Pfeil am rechten Rand der Figur.
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Die in 1 gezeigte Vorrichtung 10 hat auf der rechts dargestellten Seite einen Eingang 11 zur Einführung eines länglichen, zu umwickelnden Gegenstandes 12, etwa eines Kabels, Rohrs oder einer Leiste. Von rechts weiter nach innen betrachtet schließen sich zwei Paare von Transportrollen 20 an, die den länglichen Gegenstand zwischen sich aufnehmen und führen. Er kann damit nicht mehr nach oben oder unten ausweichen. Eine der gezeigten Transportrollen 20 ist angetrieben, so dass die zwischen der angetriebenen Rolle und dem Gegenstand 12 vorhandene Reibung dafür sorgt, dass der Gegenstand von rechts nach links durch die gezeigte Vorrichtung hindurch transportiert wird. Der hierfür notwendige Mechanismus zum Andrücken der Transportrollen und der Antriebsrolle an den Gegenstand kann beispielsweise eine vorgespannte Druckfeder sein. In entsprechender Weise ist an der Vorrichtung eine weitere Führungseinheit vorgesehen, die den länglichen Gegenstand während seiner Bewegung durch die Vorrichtung nicht nach rechts und links (in Transportrichtung gesehen) ausweichen lässt. Diese ist, durch zwei mit dem Gestell der Maschine verbundene und auf dem Gestell verschiebbare, seitliche Führungsbacken realisiert, aber in der Zeichnung weggelassen, um deren Klarheit zu erhöhen.
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Des Weiteren ist ein Stopper 13 vorgesehen, der beim Einschieben des Gegenstandes dessen Anfangsabschnitt ebenfalls führt, so dass er zwischen der Unterseite des Stoppers 13 und einer geeigneten Unterlage 15 positioniert ist und von dort aus nur noch in Längsrichtung entlang seiner eigenen Längsachse bewegbar ist. Dies ist vorteilhaft, um die Folie zu Beginn des Umwickelvorganges zu fixieren.
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Des Weiteren ist eine in den Figuren schematisch dargestellte Folienaufspendeeinheit 22 vorgesehen, die eine Vielzahl von Aufnahmeeinrichtungen 30 für mehrere Folienrollen 31 aufweist, die jeweils mit einem darauf aufgewickelten Folienstreifen versehen sind. Diese Folienaufspendeeinheit wird im Folgenden auch mit „Folienkarussell” bezeichnet. Dieses Folienkarussell ist in 2 ergänzend dargestellt und wird dort näher beschrieben.
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Des Weiteren ist an der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Mechanismus vorgesehen zum Abwickeln eines Folienstreifens 16 von einer der Folienrollen 30 und zum gesteuerten Aufbringen des abgewickelten Folienstreifens auf den zu ummantelnden Gegenstand. Einzelheiten werden hierzu im Zusammenhang mit den 3 und 4 beschrieben. Links benachbart zu diesem Folienkarussell dargestellt ist eine weitere Transport- und Führungseinheit 20, ebenfalls in Form von vier Transportrollen dargestellt. Optional kann ebenfalls eine oder zwei dieser vier Rollen angetrieben sein, um die Bewegung des Gegenstandes in Längsrichtung seiner eigenen Längsachse zu gewährleisten.
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Des Weiteren ist links benachbart zur letztgenannten Transporteinheit eine Kleberhärtungseinheit 46 vorgesehen, die z. B. ultraviolettes Licht oder Wärme aussendet und jeglichen Kleber schnell härten kann, der unter Einfluss von UV-Licht, Kälte, Wärme oder irgendeiner anderen technischen Möglichkeit aushärtet.
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Weiter ist optional noch eine weitere Unterlage 15 vorgesehen, um den Gegenstand 12 zu unterstützen.
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Schließlich ist eine Ausgangsöffnung 17 am Gestell der Vorrichtung vorgesehen, durch die der fertig umwickelte Gegenstand aus der Vorrichtung heraus bewegt wird.
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Sämtliche der genannten Funktionseinheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in bevorzugter Weise auf einem einzigen Gestell montiert. Mit der gezeigten Vorrichtung lassen sich nicht-flexible Gegenstände, wie etwa Rohre oder Leisten, mit einem entsprechenden Folienstreifen umwickeln.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung das Folienkarussell 22 und in dessen Mittelpunkt den zu umwickelnden Gegenstand 12.
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Das Folienkarussell 22 gemäß 2 enthält eine Anzahl von zwölf Rollen 30, auf die jeweils ein Folienstreifen 16 einer bestimmten Folienart mit einer bestimmten Farbe aufgewickelt ist. Der Anfangsabschnitt des Folienstreifens 16 ist für die unterste Rolle 30 ein Stück weit abgerollt dargestellt und zunächst mit einer Stecknadel oder dergleichen auf dieser Rolle fixiert. Während des Betriebs der Vorrichtung kommt in der Regel nur eine der Folienrollen 30 zum Einsatz. Es können aber auch mehrere Folienrollen gleichzeitig abgerollt werden.
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Hierzu wird der Anfang des Folienstreifens über eine Führung – die vorgenannte Aufklebeanfangs-Einheit – (nicht dargestellt) auf den zu umwickelnden Gegenstand aufgebracht, bevorzugt manuell, und leicht angedrückt, und zwar nach Möglichkeit gleich im richtigen Aufspendewinkel. Dies geschieht nach Möglichkeit am Anfangsabschnitt des zu umwickelnden Gegenstandes. Dann werden die Steuerparameter für den Umwicklungsvorgang an der Maschine eingegeben. Hierzu kann beispielsweise eine vorprogrammierte Benutzeroberfläche mit einem Touchscreen-Bildschirm verwendet werden, die benutzerfreundlich ausgebildet ist. Optional kann hierüber auch gleich die richtige der eingesetzten Folienrollen in die Anfangsposition positioniert werden.
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Folgende Parameter sind für den Umwicklungsvorgang wesentlich und können je nach Ausführung der Umwicklungsmaschine mehr oder weniger unabhängig voneinander vorgegeben werden:
- 1. Die Vorschubgeschwindigkeit des länglichen, zu umwickelnden Gegenstandes 12 durch die Vorrichtung, längs seiner eigenen Längsachse, gesteuert durch die Drehgeschwindigkeit der einen oder zwei Antriebsrollen der Transporteinheit 20.
- 2. Die Abrollgeschwindigkeit des Folienstreifens von der Folienrolle, steuerbar durch elektromotorisch getriebene Spindeln.
- 3. Der Aufspendewinkel, mit dem der Folienstreifen 16 relativ zur Längsachse des zu umwickelnden Gegenstandes aufgebracht wird, über ein geeignetes rastbares Gelenk 35 an der Aufnahme für eine jeweilige Rolle 30, siehe auch 4.
- 4. Die Identifizierung der Folienrolle, die zum Aufspenden verwendet wird.
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Die programmierte Steuerung verarbeitet ebenfalls den Durchmesser des zu umwickelnden Gegenstandes. Da die vorgenannten Steuerparameter das System überbestimmen, eliminiert die Steuerung solche Eingabeparameter, die nicht zueinander passen. Beispielsweise ist es physikalisch unmöglich, dass die Abrollgeschwindigkeit des Folienstreifens niedriger ist als die Vorschubgeschwindigkeit des Gegenstandes, sofern man eine Dehnbarkeit des Folienstreifens einmal ausschließt.
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Eine bevorzugte Art der Steuerung der Vorrichtung wird erzielt, wenn der Anwender einen bestimmten Überlappungsgrad des Folienstreifens im aufgewickelten Zustand sowie die Folienrolle bestimmen kann, die für die Abwicklung verwendet werden soll. Dann stellt die vorprogrammierte Steuerung automatisch die restlichen Parameter ein. Dabei sollte der physikalisch kritischste Steuerparameter die wichtigste Rolle spielen. Dies ist zumindest in solchen Fällen, in denen der Folienstreifen mit einem Klebstoff versehen ist, sicherlich abhängig vom Folienmaterial die Abrollgeschwindigkeit des Felienstreifens von der Folienrolle.
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Wenn sämtliche Parameter eingestellt sind, so drückt der Anwender einen START-Knopf, worauf des Umwicklungsverfahren beginnt. Nun dreht sich das Folienkarussell 22, wodurch der Folienstreifen zum Aufkleben auf den Gegenstand kontinuierlich freigegeben wird, und gleichzeitig bewegt sich der zu umwickelnde Gegenstand entlang seiner Längsrichtung. Dadurch wird der Gegenstand 12 gezielt und gesteuert umwickelt und bewegt sich in Längsrichtung durch die Maschine hindurch. Bevor es aus dem Ausgang der Maschine herauskommt, wird die Folie noch mit UV-Licht bestrahlt, sofern ein UV-härtender Kleber verwendet wird. Dann verlässt der Gegenstand langsam und kontinuierlich die erfindungsgemäße Vorrichtung und kann von einem Bedienpersonal ggf. gestützt herausgenommen/abgenommen werden.
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Gemäß einer speziellen Variante dieses Umwicklungsverfahrens können auch zwei unterschiedliche Folienstreifen verwendet werden, die beide auf dem Folienkarussell 22 vorhanden sind. Voraussetzung ist, dass sie einen gewissen Winkelabstand von ca. 60° im Karussell aufweisen, damit sich die beiden Streifen nicht berühren, bevor sie aufgewickelt sind.
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Durch diese Möglichkeit kann zum Beispiel auch die Umwickelgeschwindigkeit erheblich gesteigert werden.
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Wenn der Anstellwinkel der Folienrolle auf dem Karussell 22 geändert werden kann, kann beispielsweise auch von vier gleichfarbigen Folienrollen im Winkel von beispielsweise 90° abgewickelt werden, was die 4-fache Geschwindigkeit bedeutet. Auch ist es möglich, durch beispielsweise zwei verschiedene Farben eine Art Schraffierung als farbiges Muster auf den Gegenstand aufzubringen. Hierzu werden die beiden Folienstreifen an ihren Anfangsabschnitten beide manuell nebeneinander auf dem Gegenstand angedrückt.
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3 zeigt das Folienkarussell 22 aus 2 mit einer außen liegenden, dreifachen Lagerung.
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Die 3 zeigt das Folienkarussell um 90° aus der Anlage herausgeklappt. Es sind zwölf Folientrommeln vorgesehen, die kreisförmig angeordnet sind. Das Folienkarussell wird durch drei außenliegende Lagerrollen 33 gelagert, die auch gleichzeitig für die Drehbewegung motorisch angetrieben werden. Zwischen den Rollen 33 und der daran anliegenden Außenfläche des Karussells kann ein Reibschluss sein, oder alternativ auch ein andere mechanische Wirkverbindung, beispielsweise Eingriff nach dem Zahnrad/Zahnschiene-Prinzip. Das zu umwickelnde Teil 12 befindet sich in der Mitte des Karussells.
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4 zeigt den Gegenstand aus 3 ebenfalls schematisch von der Seite (Drehachse des Karussells waagerecht von rechts nach links).
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4 zeigt das Karussell 22 von der Seite, wie es sich auch axial in der Anlage befindet, Drehachse horizontal, mittig. Zur besseren Darstellung sind nur drei der insgesamt zwölf Folienrollenaufnahmen 30 zu sehen. Die mittlere Folienrollenaufnahme ist nicht achssymmetrisch, sondern leicht geknickt. Der jeweilige Winkel wird entweder mechanisch oder elektrisch über die Steuerung analog zur Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks in der Anlage ausgerichtet. Die Winkeleinstellung der Folienaufnahme erfolgt bei allen Folienaufnahmen auf dem Karussell.
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Um die Übersicht zu verbessern wurde hier nur eine Folienaufnahme mit dem Winkel versehen.
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Sollen beispielsweise zwei gleichfarbige Folien umwickelt werden, werden der Winkel der Folienaufnahmen und die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend eingestellt.
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5 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der zu umwickelnde Gegenstand 12 auf einer ersten Spindel 36 aufgerollt vorliegt und dann auf eine zweite Spindel 38 aufrollbar ist, wobei beide Spindeln in einem gemeinsamen Spindelträger 52 gelagert sind.
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Das Gestell der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der Variante in 5 ist aus Gründen verbesserter Klarheit nur zum Teil und schematisch dargestellt. Es enthält zwei außenseitig angeordnete Träger 52 für zwei Spindeln, die Abrollspindel 36 und die Aufrollspindel 38. Dieser Träger lagert überdies eine Motorachse 59, deren Drehbewegung auf die Spindeln 36 und 38 überragen wird.
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Im Einzelnen hat der Spindelträger 52 rechts und links außen in 5 eingezeichnet jeweilige Lagerungen für eine vorzugsweise aus Stahl hergestellte Antriebsachse 55, die an einem jeweiligen Spindelkäfig 56 fixiert ansetzt, der seinerseits um die Längsachse des zu umwickelnden Gegenstandes 12 drehbar gelagert ist und in dieser Drehbewegung mittels eines Elektromotors 57 und zweier synchron miteinander getriebenen Zahnriemenantriebe 58 antreibbar ist.
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Der Spindelträger 52 trägt also die Abrollspindel 36 und die Aufrollspindel 38, die jeweils Drehachsen aufweisen, deren zwei entgegengesetzten Endabschnitte jeweils in dafür vorgesehene Aufnahmen im Spindelträger 52 drehbar gelagert sind. Dadurch ist sichergestellt, dass sich die Spindeln um ihre eigene Achse (in der Zeichnung jeweils vertikal dargestellt) drehen können, während die gesamte Vorrichtung der Spindelkäfige 56 samt Spindeln 36, 38 um die in der Zeichnung waagerecht dargestellte Längsachse 50 drehbar gelagert ist.
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Der zu umwickelnde Gegenstand 12 ist in diesem Beispiel ein auf der Abrollspindel 36 aufgerollter Gegenstand, wie beispielsweise ein Kabel oder ein Kabelbaum etc. Die Aufrollspindel 38 soll das Kabel 12, nachdem es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung umwickelt worden ist, aufnehmen, ebenfalls in aufgerollter Form. Die Folienstreifenaufspendeeinheit 22 ist in diesem Fall fest auf dem Gestell (nicht gezeichnet) der Vorrichtung montiert. Auch der Spindelträger 52 kann auf dem Gestellt montiert sein.
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Die Folien-aufspendeeinheit 22 ist fest montiert, da während des Umwicklungsvorgangs beide Spindeln 36 und 38 und damit der zwischen ihnen aufgespannte zu umwickelnde Gegenstand um seine eigene Längsachse rotiert wird.
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Soll nun der Umwicklungsvorgang in Gang gesetzt werden, so wird ein Stück des zu umwickelnden Kabels 12 von der Abrollspindel abgerollt, durch eine erste Führungseinheit 20 hindurch gesteckt, an der Folienaufspendeinheit 22 vorbeigeführt, durch eine zweite Führungseinheit 20 hindurch gesteckt, durch die Aushärteeinheit 46 hindurchgeführt, durch eine dritte Führungseinheit 20 hindurch gesteckt und schließlich am Kern der Aufrollspindel 38 befestigt, so dass zumindest der Anfangsabschnitt fest mit dem Spulenkern der Aufrollspindel 38 verbunden ist.
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Das zu umwickelnde Kabel findet sich nun genau in der Längsachse 50 des Spindelträgers 52. Die Aufrollspindel ist motorisch drehbar, und die Abrollspindel verfügt über eine gezielt einstellbare Bremse für die Drehbewegung, so dass das Kabel unter einer gewissen Zugspannung steht, wenn der Motor für die angetriebene Spindel ein gewisses Drehmoment ausübt und die Bremse für die Abrollspindel aktiv ist. Diese Zugspannung sorgt dafür, dass das zu umwickelnde Kabel im Wesentlichen immer in gestreckter Form im Bereich der Folienaufspendeeinheit 22 vorliegt und sich dort, bedingt durch die Drehbewegung des Spindelträgers um seine eigene Längsachse, dreht.
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Um das Umwicklungsverfahren in Gang zu setzen, wird in einem ersten Vorbereitungsschritt das Anfangsdrehmoment an der Aufrollspindel erzeugt und die Bremse der Abrollspindel in Gang gesetzt, so dass das Kabel in gestreckter Form an der Aufspendeeinheit für die Folienstreifen vorliegt, sich jedoch noch nicht in Längsrichtung translatorisch oder rotatorisch bewegt. Dann wird in diesem Vorbereitungsschritt der Anfangsabschnitt des Folienstreifens auf das Kabel manuell aufgebracht, indem es in etwa im richtigen Winkel auf das Kabel aufgedrückt wird.
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Dieser Winkel sollte nach Möglichkeit in etwa gleich zum voraussichtlichen Aufspendewinkel passen, wie er sich dann während des eigentlichen Umwicklungsvorgangs ergeben soll. Dann wird der eigentliche Start des Verfahrens durchgeführt, wobei der Spindelträger seiner Rotation um die Längsachse des Systems beginnt und die Aufrollspindel ebenfalls ihre Aufrollrotation beginnt. Breite Rotationsbewegungen werden synchronisiert zueinander langsam bis zur Soll-Endgeschwindigkeit beschleunigt, um eine zu große Dehnbeanspruchung des Folienstreifens einerseits oder ein Durchhängen des Folienstreifens andererseits zu vermeiden. Dabei kann die Folienrolle ebenfalls auf einer angetriebenen Achse stecken. Allerdings sollte der Antrieb für die Abrollung der Folie nicht zu stark sein, damit der Folienstreifen vor seiner Aufwicklung auf den länglichen Gegenstand immer unter einer gewissen Maximalspannung, aber immer über einer gewissen Minimalspannung liegt.
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6 zeigt einen schematischen Querschnitt des Folienkarussells 48 – im Verhältnis zu 5 um 90° herausgeklappt und nach links gedreht – im Rahmen eines weiteren Ausführungsbeispiels, bei dem eine mit einer sogenannten Folienfarbe beschichtete Trägerfolie und ein dazu passender Thermotransfer-Druckkopf auf einer Andruckrolle 62 für den Farbauftrag auf den zu umwickelnden Gegenstand verwendet wird.
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Während des Andruckvorgangs wird die Folienfarbe von der Trägerfolie abgelöst und auf den zu umwickelnden Gegenstand übertragen, so dass die Farbe dort haften bleibt. Für Details zum eigentlichen Farbübergang wird hierbei auf einschlägigen Stand der Technik für das Thermotransferdruckverfahren verwiesen.
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7 zeigt eine Detailansicht mit dem mit der Folienfarbe zu umwickelnden Gegenstand 12, der Andruckrolle 62 aus 6 und zwei Transportrollen 64, 66 für die die Folienfarbe tragende Trägerfolie.
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Die beiden Transportwalzen 64, 66 sind motorisch angetrieben, drehen sich gegensinnig und pressen den Farbe tragenden Folienstreifen zwischen sich, so dass dabei der Folienstreifen von seiner Spule am Karussell abgewickelt wird, siehe 6 und 7.
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Danach erstreckt sich der noch farbbehaftete Folienstreifen nach unten und kommt zwischen die oben genannte Andruckrolle und den zu umwickelnden Gegenstand. Die Andruckrolle 62 ist im Betrieb auf eine bestimmte, zu den Folienfarben passende Temperatur aufgeheizt. Durch den pressenden Rollkontakt mit zwischen liegender Rollreibung zwischen dem zu umwickelnden Gegenstand und der farbtragenden Folie wird die Folienfarbe auf den Gegenstand übertragen. Das nicht mehr benötigte Ende der Trägerfolie kann auf eine separat vorgesehene, hier nicht abgebildete Aufwickelspindel wieder aufgewickelt werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Die Anordnung der erfindungsgemäßen Anlage zur Folienummantelung kann zum Beispiel auch vertikal statt wie in den Zeichnungen gezeigt horizontal erfolgen.
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Die kinematischen Verhältnisse der gezeigten Ausführungsbeispiele können jeweils verschieden kombiniert miteinander verwendet werden.
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Schließlich können die Merkmale der Unteransprüche im wesentlichen frei miteinander und nicht durch die in den Ansprüchen vorliegende Reihenfolge miteinander kombiniert werden, sofern sie unabhängig voneinander sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Folienummantelungsvorrichtung
- 11
- Eingangsöffnung
- 12
- länglichen Gegenständen
- 13
- Stopper
- 14
- Folie
- 15
- Unterlage
- 16
- Folienstreifen
- 17
- Ausgangsöffnung
- 18
- Auflageeinheit
- 20
- Transporteinheit
- 22
- Folienaufspendeeinheit
- 26
- Steuerung
- 28
- Transportrichtung
- 30
- Mehrzahl von Aufnahmen für eine entsprechende Mehrzahl an Folien
- 33
- außenliegende Rollen
- 34
- Gegenstands-Dreheinheit
- 36
- Abrollspindel
- 38
- Aufrollspindel
- 42
- Vorschubeinheit
- 46
- Kleberhärtungseinheit
- 48
- Karussell für Folienstreifenrolle
- 50
- Längsachse von 12
- 52
- Spindelträger
- 55
- Antriebsachse
- 56
- Käfig für Spindel
- 57
- Motor Für Rotation der Spindeln um Achse 50
- 58
- Zahnriemenantrieb für 56
- 59
- Motorachse
- 60
- Folienfarbe
- 62
- Druckkopf auf Andruckrolle
- 64, 66
- Transportrollen, motorisch angetrieben
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://www.techflex.org/index.php?page=categorie&cat=66 [0003]