DE1574379C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Speichern einer laufenden Bahn aus dünnem Werkstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Speichern einer laufenden Bahn aus dünnem Werkstoff wie z. B. einer solchen aus Cellulose- oder Kunststoffolie, in Form eines polygonen Wickels, wobei die Bahn auf einen drehbaren Wickelträger mit wenigstens drei die Polygonkanten bildenden eindrückbaren Auflagestellen aufgebracht wird. In der Regel werden Bahnen aller Art auf einen Kern, eine Spule, eine Trommel od. dgl. kreisförmig aufgewickelt. Soweit es sich um Materialien wie Papier oder Gewebe handelt, bereitet die kreisförmige Wikkelart wenig Schwierigkeiten, weil diese Bahnen fest gewickelt werden können und dabei keinen Schaden

ίο erleiden. Völlig verändert zeigt sich dagegen die Situation beim Wickeln empfindlicher dünner Bahnen, wie sie z. B. in der Form von wenigen μπι starken Kunststoffolien vorliegen. Hier kann ein fester, tragfähiger und haltbarer Wickelaufbau nicht ohne weiteres hergestellt werden.

Störende Einflüsse sind bereits vorhanden, wenn in dem Bahnabschnitt einer einzelnen Bahnlage nur geringfügige Dickenunterschiede im Querschnitt auftreten, weil diese in der mehrtausendfachen Addition auf der Rolle bei fester Wicklung zu Längsverdehnungen führen. Wird dagegen weich gewickelt, so besteht die Gefahr der Längs- oder Querfaltenbildung, weiche sich besonders in den unteren Lagen sehr nachteilig bemerkbar macht. Weitere Einflüsse gehen aus von der Wickelspannung, der Wickelgeschwindigkeit, der Luftverdrängung beim Auftreffen der Bahn auf die Rolle, dem Schlupf der Bahnoberfläche, der Aufwikkeltemperatur und dem elastischen Verhalten der Bahn, welche insgesamt nur unter großen Anstrengungen, meist aber nur unvollständig, unter Kontrolle zu halten sind.

Man hat bereits versucht, diese Schwierigkeiten durch eine weiche Auflage auf dem Wickelkern, z. B. durch Verwendung von Moosgummi, zu beseitigen.

Des weiteren ist ein Wickelkern aus Kunststoff bekannt, bei dem parallel zur Mittellängsachse verlaufende Querrippen zum Tragen des Wickels vorgesehen sind. Diese Querrippen sind in Umfangsrichtung elastisch nachgiebig. Sie liegen auf Grund ihrer eigenen Elastizität federnd gegen das Innere des Wickels an, wodurch das Teleskopieren der Bahnlagen vermieden werden soll. Aber auch diese Maßnahmen ergeben bei einem Rundwickel keinen oder bestenfalls einen nur geringen Spielraum selbst für nur kleinste Ausweich- oder Ausgleichbewegungen zwischen den Lagen.

Werden im Falle einer weichen Wicklung die äußeren Lagen auch nur um einen geringen Betrag fester angezogen, als die innen liegenden zu tragen vermögen, so kommt es zu einer beinahe unkontrollierbar großen zusätzlichen Pressung in den unteren Lagen der Wicklung durch den Nachspanneffekt und zur bekannten Sternbildung, was eingepreßte Längsrillen in den Lagen zur Folge hat.

Auch bei sorgfältiger Überwachung der eingestellten Werte ist eine eindeutige Reproduzierbarkeit sehr fraglich, weil die für die Folienherstellung typischen, nicht ganz vermeidbaren Stärketoleranzen in der Materialbahn, die in der Positiv-Form an dem tragenden Aufbau der Wicklung geometrisch zwangläufig beteiligt sind, beinahe in jeder Rolle eine andere Position einnehmen und in der Anzahl ebenfalls unterschiedlich auftreten.

Es ist hierdurch verständlich, daß die genannten Verdehnungen und Falten bei kreisförmigem Wickeln extrem dünner Bahnen bisher nicht vermeidbar waren.

Bei dem Verfahren der eingangs bezeichneten Art

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wird das Wickelgut auf eine Haspel in Form eines polygoncn Wickels aufgewickelt. Die Haspel weist mehrere im Abstand voneinander angeordnete Auflagestellen auf, die in radialer Richtung federnd nachgiebig sind und mit wachsender Dicke des Wickels infolge der mit steigendem Wickeldurchmesser höheren Zugspannung umlaufend eine nach der anderen eingedrückt werden. Dadurch bleibt der äußere Umfang des Wickels stets gleich, so daß Formatpakete mit längengleichen Bahnlagcn erhalten werden. Die Bahnabschnitte zwischen den Auflagestellen liegen dabei - wie erwünscht - drucklos übereinander, indessen wechselt beim schrittweise aufeinanderfolgenden Eindrücken der Auflagestellen die Zugspannung der Bahn. Dieses Verfahren ist für dünne Bahnen nicht geeignet, weil sich durch die wechselnde Zugspannung zwangläufig Verdehnungen und Verprägungen der Bahnen ergeben würden. Eine gewisse Erschwerung des aufgezeigten Problemkreises ist außerdem dadurch gegeben, daß der Verarbeitungsvorgang größtenteils erst nach wochenlanger Lagerung folgt, wobei erst dann eine sichere Beurteilung der Wickelrolle möglich ist und so die Konsequenzen hinsichtlich der Einstellwerte beim Aufwickeln stets mit einer zu großen Zeitverschiebung wirksam werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine drehmomentstabile tragfühige Speicherung von empfindlichen dünnen Bahnen zu entwickeln, welche keinerlei Schaden wie Fallen, Rillen, Verdehnungen od. dgl. hervorrufen darf, und darüber hinaus einen übersichtlichen Arbeitsvorgang einzuführen, der bei einfachen Maßnahmen und zuverlässigem Ergebnis auch von dem zeitweilig unter großem Zeitdruck arbeitenden Personal leicht beherrscht werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Speichern einer laufenden Bahn aus dünnem Werkstoff, z. B. Cellulose- oder Kunststoffolie, in Form eines polygonen Wickels, wobei die Bahn auf einen drehbaren Wickelträger mit wenigstens drei die Polygonkanten bildenden eindrückbaren Auflagestellen aufgebracht wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bahn anfangs mit so geringer Zugspannung auf die eindrückbaren Auflagestellen aufgebracht wird, daß deren Eindrückgrenze nicht erreicht wird, und daraufhin mit verminderter Zugspannung aufgelegt wird, wobei infolge der Polygonform des Wickels auftretende Abweichungen der Zulaufgeschwindigkeit der Bahn von einem Bezugswert in an sich bekannter Weise ausgeglichen werden, und daß beim Nachgeben der eindrückbaren Auflagestellen deren Oberflächen im Bereich der gesamten Bahnbreite in axialer Richtung des Wickelträgers geradlinig gehalten werden.

Zur Speicherung nach dem Verfahren gemäß der Erfindung kommen als Bahnen empfindliche dünne Flächengebilde z. B. aus Cellulose oder Kunststoff in Frage, welche gegebenenfalls oberflächenvorbehandelt oder beschichtet sein können. Dabei werden empfindliche Bahnen solcher Dicken gespeichert, die normalerweise bei der Aufwicklung auf runde Wikkelrollen in höchstem Maße einer Verdehnung, Faltenbildung od. dgl. ausgesetzt sind.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Speicherhöhe des Wickels nicht größer ist als die Breite der Bahn sowie nicht größer ist als der Abstand zwischen benachbarten Auflagestellen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Bahn über ihre ganze Breite zur Auflage gebracht, weil sonst Falten, Knickstellen oder ein Einbrechen der Bahn unvermeidbar sind. Die Zugspannung muß so eingestellt werden, daß die Auflagestellen nur wenige Millimeter nachgeben. Sie muß den Werkstoffeigenschaften der zu speichernden Bahn angepaßt sein und weist mit größer werdender Speicherhöhe nachlassende Werte auf. Durch die vorgegebene, der

ίο Empfindlichkeit der Bahn angemessene Nachgiebigkeit der Auflagestellen ist bei dem durch die Erfindung erzielten in sich geschlossenen Aufbau des Wikkeis die Belastung der einzelnen Lagen über den Auflagestellen in genau gewünschtem Ausmaß begrenzt, was durch die Beziehung Auflagedruck = Gegendruck angedeutet sein mag. Dies bedeutet, daß, wenn der Gegendruck ausgehend von den Auflagestellen auf die unteren Lagen in Richtung Wickeloberfläche eine bestimmte Größe hat, der Auflagedruck an keiner Stelle im Wickel größer sein kann. Hierdurch braucht die Bahn nicht unter Deformationen und unter Zwang nach innen nachzugeben.

Beim Speichern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren treten infolge der Polygonform des Wickels notwendigerweise Geschwindigkeitsänderungen auf. Dabei ist es wichtig, diese Schwankungen vor dem Auftreffen der Bahn auf den Wickelträger abzufangen oder auszugleichen. Dies wird dadurch erreicht, daß man einer mitbeweglichen Unterlage vor der Speicherung die Ausgleichsfunktion durch Mitbewegen im Sinne der Verkiirzungsphase der Bahn überträgt.

Hiermit werden auch Spannungsunterschiede in der zu speichernden Bahn weitgehend vermieden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem in einer Drehvorrichtung gehalterten und angetriebenen Wickelträger mit einem zylindrischen Kern mit mehreren radial eindrückbaren Auflagestellen und ist dadurch gekennzeichnet, daß am Mantel des Kerns des aus der Drehvorrichtung entnehmbaren Wickelträgers mindestens drei achsparallel verlaufende Auflagekörper angeordnet sind, deren Höhe kleiner ist als der Durchmesser des Kernes, und daß eine Einrichtung zur Einstellung der Zugspannung und eine an sich bekannte Einrichtung zum Ausgleichen von Abweichungen der Zulaufgeschwindigkeit der Bahn von einem Bezugswert vorgeschaltet sind.

Es sind mindestens drei Auflagekörper vorgesehen, so daß — stirnseitig gesehen — die Bahn dreieckförmig gespeichert wird. Die Speicherung der Bahn kann jedoch auch in jeder anderen polygonalen Form erfolgen. Die Anzahl der Auflagekörper hängt im wesentlichen ab vom Kerndurchmesser und wird nur dadurch beschränkt, daß auch nach Beendigung des Verfahrens - stirnseitig gesehen - die Polygonform erhalten bleiben soll. Ein Übergang in die Kreisform muß vermieden werden, weil dann nämlich wieder alle Nachteile der kreisförmigen Wicklung in Erscheinung treten. Ein Speichern auf einem Wickelträger mit vier bis zwölf Auflagekörpern ist besonders geeignet. Beispielsweise werden bei einem Kerndurchmesser von 200 mm sechs Auflagekörper benutzt. Die Anzahl der Auflagekörper ist aber auch abhängig von der Speicherhöhe, welche in oberer Grenze dem Maß der Teilung entsprechen soll, um den Übergang in die Kreisform zu vermeiden. .

Die Auflagekörper sind elastisch gearbeitet und können auf dem Kern befestigt sein oder direkt ein

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Teil des Kerns bilden bei einer entsprechenden Profilgeometrie. Die Auflagekörper bilden allein die Auflagelinien für die Wickellagen. Für die Auflagekörper kann jeder Werkstoff eingesetzt werden, der ein elastisches Gefüge besitzt. Beispielsweise kommen dafür Moosgummi, Weichgummi, elastische Hohlprofile oder von Luftzellen durchsetzte Gefüge in Frage. Es kann aber auch ein Werkstück verwendet werden, das mit einer federnden Oberfläche versehen ist. Hierzu gehört geprägtes oder gebogenes oder tiefgezogenes Metall- oder Kunststoffprofil.

In bevorzugter Ausführungsform sind die aus einem eindrückbaren Gefüge bestehenden Auflagekörpcr im Kontaktbereich mit der Bahn mit einer formstabilen Oberfläche, beispielsweise aus Metall oder Kunststoff, versehen. Hierbei ist zu beachten, daß ein ausreichender Abstand der formstabilen Oberfläche zum Kern besteht, damit die elastische Eindrückbarkeit der Auflagekörper nicht behindert wird. Hierdurch vermeidet man, daß eventuell beim Aufbringen des Anfangs der Bahn durch ungleiches Anziehen konzentrierte Eindrückstellen in den Auflagestellen entstehen.

Die Auflagekörper können in beliebiger Querschnittsform auf den Kern aufgebracht werden. So sind runde, halbrunde, eckige, ovale Querschnittsformen möglich. Es ist auch möglich, die Auflagekörper als Hohlprofile oder als Hohlprofile mit einstellbarem pneumatischen Innendruck auszuführen. Der Kern kann im Querschnitt in jeder beliebigen Grundform ausgeführt sein. Er hat aber bevorzugt einen kreisförmigen Querschnitt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß im weit überwiegenden Teil des Wickels die Bahn in einzelnen Lagen, vom Eigengewicht abgesehen, drucklos aufeinandergeschichtet ist und dabei praktisch keinerlei Schaden nehmen kann und daß im Bereich der Auflagestellen der Druck zwischen den einzelnen Lagen nur wenig mehr als das Eigengewicht beträgt. Auch hierbei entsteht erfahrungsgemäß kein Schaden in der Bahn. Selbst bei eventueller fehlerhafter Durchführung des Verfahrens durch zu große Zugspannung bei der Aufschichtung der oberen Lagen des Wickels können die unleren Lagen zwanglos zwischen den einzelnen Auflagestellen nach unten ausweichen; dabei erreicht der Druck im Auflagebereich jedoch keinen größeren Wert als den durch die Elastizität der Auflagcstellen vorbestimmten.

Weitere wesentliche Vorteile sind darin zu sehen, daß die bei der Speicherung zunächst miterfaßte Luftschicht sich sogleich zu der drucklosen Zone im Wickel verschiebt und von dort aus langsam nach außen zur Stirnseite austreten kann, während sich in dem tragenden Bereich über den Auflagestellcn eine weitgehend direkte Berührung zwischen den einzelnen Lagen ergibt. Durch die damit hergestellte gute Flächenhaftung ist die Möglichkeit einer relativen Verschiebung der Lagen zueinander, welche an sich von der fortlaufenden Übertragung der Zugspannung ausgelöst werden kann, sehr stark eingeschränkt, und so entsteht die Voraussetzung dafür, daß mit wesentlich geringerer Zugspannung als bei einer zum Stand der Technik beschriebenen Wicklung gearbeitet werden kann, ohne daß sich die Lagen seitlich verschieben oder durch eine Schlaufenbildung der oberen Lagen die unteren Lagen zusätzlich nach unten weggedrückt werden, wobei trotzdem ein transport- und lagerfähiger Wickel gebildet wird und empfindliche dünne Bahnen in besonders hohem Maße geschont werden. Andererseits werden Seitenscheiben oder seitliche Abstützungen, wie sie von Haspeln her bekannt sind,

S vorteilhaft vermieden, die ohnehin in den meisten Fällen bei folgenden Weiterverarbeitungsvorgängen des Wickels nur hinderlich sein würden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Figuren Bezug genommen. Von diesen zeigt

ίο Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung,

F i g. 2 bis 5 Ausführungsbeispiele des festen Kerns mit den Auflagekörpern.

Nach Fi g. 1 wird eine Bahn 5 über eine Walze 10

»5 dem Wickelträger mit einem Kern 1 und Auflagekörpern 4 zugeführt und dort zu einem Wickel 2 gespeichert. Durch das Führen der Bahn 5 über die Auflagekörper 4 und die weiterlaufenden Lagen auf dem Wickel 2 ergeben sich in bezug zur Drehachse 11 des Wickelträgers unterschiedliche Entfernungen, die entsprechende Geschwindigkeitsdifferenzen hervorrufen. Diese werden durch eine in Pendelarmen 8 bewegliche Pendelwalze 6 ausgeglichen. Hiermit wird ( eine wesentliche Voraussetzung für die einwandfreie Schichtung der einzelnen Lagen auf dem Wickelträger geschaffen. Die Wirkungsweise dieser Pendelwalze kann so beschrieben werden, daß sich in ihrer angenommenen Ruhelage und ohne Einwirkung der dem jeweiligen Bahnwerkstoff zugeordneten mittleren Bahnspannung die Pendelarme 8 als Verbindung zwischen dem Aufhängepunkt 9 und dem Walzenmittelpunkt 12 infolge des Einflusses der Schwerkraft senkrecht stellen würden. Bei dem einsetzenden Speichervorgang wird bereits eine geringfügige Bahnspannung in Richtung und Größe der Mittelkraft, welche aus den Seitenkräften in der Bahn 5 entsteht, die Pendelwalzc 6 aus ihrer senkrechten Aufhängung ablenken und in einem Bereich pendeln lassen, der sich aus den Geschwindigkeitsänderungen der Bahn ergibt.

Gleichzeitig werden damit auch die Spannungsunterschiede in der Bahn 5 ausgeglichen oder zumindest so weit unterdrückt, daß die Wickclbildung nicht von Spannungsspitzen in der Bahn nachteilig beeinflußt werden kann. Das Gewicht der Pendelwalze 6 wird zweckmäßig so bemessen, daß die zur Ablenkung vorhandenen Kräfte ausreichen, die infolge der Massenträgheit der Walzenbcwegung entgegengerichteten Beschlcunigungs- und Verzögerungskräfte zu überwinden.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, einen auf wenige Zentimeter begrenzten senkrechten Abstand zwischen der Pendclwalze 6 und dem polygonen Wikkcl 2 einzustellen und diesen weitgehend konstant zu halten. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß die Verhältnissc beim Speichern, insbesondere die Strecke der freien Bahn 5, gleich bleiben. Eine direkte Berührung des Wickels 2 mit der Pendclwalze 6 wäre wegen der schlagartigen mechanischen Beeinflussung des Wickels von Nachteil. Der auf wenige Zentimeter begrenzte senkrechte Abstand zwischen der Pendelwalzc 6 und dem Wickel 2 kann durch Weiterrücken des Trägergestcllcs 13 weitgehend konstant gehalten werden. Das Weiterrücken wird manuell oder durch bekannte Abtasteinrichtungen, welche hier nicht gczeigt sind, automatisch durchgeführt. Es ist auch möglich, die Abrückbewegung am Aufhängepunkt 9 der Pendclwalze 6 auszuführen. Bei nicht sehr großer Speicherstärke oder bei einer geeigneten Bahn ist es

uch denkbar, auf die Abrückbewegung ganz zu verachten und von vornherein einen ausreichenden Abtand einzustellen.

Die tragfähige Abstützung des Wickels 2 wird im wesentlichen indirekt durch den Wickelträger übcrlommen, der hier sechs halbrunde Auflagekörper 4 luf weist, die quer zur Speicherrichtung über die ganze ireite der Bahn 5 ausgelegt sind. Die Auflagekör- :>er 4 bestehen aus einem elastischen Gefüge oder be-,itzen eine elastisch eindrückbare Oberfläche.

Die Auflagekörper 4 sind auf dem Kern 1 befestigt. Sie können auch direkt einen Teil des Kerns 1 darstellen bei entsprechender Profilgeometrie.

Die Fig. 2, 3, 4 und 5 zeigen einige Ausführungsl'ormen der Auflagekörper 4, die beispielsweise auf einem runden Kern 1 angeordnet sind.

In Fig. 2 sind auf dem in sich elastischen Gefüge der Auflagekörper 4 jeweils formstabile, den Oberflächen angepaßte Schichten 7 aus Metall oder Kunststoff angebracht, und zwar so weit, wie die zu speichernde Bahn 5 mit den Auflagekörpern in Berührung kommt und außerdem ein ausreichender Abstand der formstabilen Schicht 7 zu dem Kern 1 besteht, damit die elastische Eindrückbarkeit der Auflagekörper nicht behindert wird.

F i g. 3 zeigt Auflagekörper 4 aus einem elastischen Gefüge mit Vollprofil, das z. B. aus Moosgummi bestehen kann, auf dem Kern 1 angeordnet. Fig. 4 zeigt ein ovales, Fig. 5 ein rundes elastisches Hohlprofil. Beide Profilausführungsarten sind in der Weise zu erganzen, daß sie mit Druckluft aufgefüllt werden und damit noch besser dem jeweiligen Verwendungszweck anzupassen sind unter der Voraussetzung, daß die Stirnseiten entsprechend abgedichtet werden.

Wesentlich ist, daß um einen an sich starren Kern. 1 eine Anzahl von eindrückbaren Auflagekörpern 4 angeordnet sind, die beim Speichern einer Bahn genau definierte Druckverhältnisse an den Auflagestellen entstehen lassen. Der Grad der Eindrückbarkeit kann im entsprechenden Bedarfsfall mit dem oberen Grenzwert bis dicht an ein nichteindrückbares Gefüge heranreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Speichern einer laufenden Bahn aus dünnem Werkstoff, z. B. Cellulose- oder Kunststoffolie, in Form eines polygonen Wickels, wobei die Bahn auf einen drehbaren Wickelträger mit wenigstens drei die Polygonkanten bildenden eindrückbaren Auflagestellen aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn anfangs mit so geringer Zugspannung auf die eindrückbaren-Auflagestellen aufgebracht wird, daß deren Eindrückgrenze nicht erreicht wird, wobei infolge der Polygonform des Wickels auftretende Abweichungen der Zulaufgeschwindigkeit der Bahn von einem Bezugswert in an sich bekannter Weise ausgeglichen werden, und daß beim Nachgeben der eindrückbaren Auflagestellen deren Oberflächen im Bereich der gesamten Bahnbreite in axialer Richtung des Wickelträgers geradlinig gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherhöhe des Wickels nicht größer ist als die Breite der Bahn sowie nicht firöRer ist als der A_bstand zwischen benachbarten Auflagestellen.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem in einer Drehvorrichtung gehalterten und angetriebenen Wickelträger mit einem zylindrischen Kern mit mehreren radial eindrückbaren Auflagestellen, dadurch gekennzeichnet, daß am Mantel des Kerns (1) des aus der Drehvorrichtung entnehmbaren Wickelträgers mindestens drei achsparallel verlaufende Auflagekörper (4) angeordnet sind, deren Höhe kleiner ist als der Durchmesser des Kerns (1), und daß eine Einrichtung zur Einstellung der Zugspannung und eine an sich bekannte Einrichtung zum Ausgleichen von Abweichungen der Zulaufgeschwindigkeit der Bahn vom Sollwert vorgeschaltet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe der Auflagekörper (4) zum Durchmesser des Kerns (1) < 5 zu 10, insbesondere < 2 zu 10 beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagekörper (4) des Wickelträgers aus in sich elastischem Werkstoff bestehen und im Bereich der mit der Bahn in Kontakt kommenden Oberfläche mit einer fonnstabilen Schicht (J) belegt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastisch eindrückbaren Auflagekörper (4) des Wickelträgers als Hohlprofil ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlprofil ausgebildeten Auflagekörper (4) pneumatisch auf einen bestimmten Innendruck einstellbar sind.