DE1599060C - Vorrichtung zum Konstanthalten der Bahnspannung einer Matenalbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft, eine Vorrichtung zum Konstanthalten der Bahnspannung einer von einer Wickelrolle mit Längenunterschieden ankommenden Materialbahn, welche mit Hilfe einer weiterverarbeitenden Maschine, z. B. einem Aufwickelsystem, abgezogen und in diese eingeführt wird.

Zu diesem Zweck sind bereits Verfahren und Vorrichtungen in Gebrauch, unter denen besonders solche Verfahren und Vorrichtungen vorherrschen, welche anstreben, die Konstanz der Bahnspannung durch Bremsung herbeizuführen. Die Bremsung läßt man dabei auf die Wickelachse oder auf den Umfang der Wickelrolle einwirken.

Im ersten Fall, bei der sogenannten Kernbremsung, geschieht das am einfachsten durch eine mit der Wikkelachse gekuppelte Bremse. Die unmittelbar auf die Wickelachse wirkende Bremse benötigt aber eine fortwährende Regelung, da der Durchmesser der abgewickelten Rolle beim Abwickeln kleiner wird und dementsprechend auch das Drehmoment abnimmt. Die Regelung erfolgt bei einfachen Vorrichtungen von Hand, bei genauer arbeitenden Vorrichtungen mit Hilfe der Steuerungs- und Regeltechnik auf elektrischem, optischem, pneumatischem, hydraulischem oder mechanischem Wege. Der größte Nachteil der Kernbremsung liegt aber darin, daß es trotz Regelung nicht möglich ist, das Abwickeln von Rollen mit sehr lockerer Wicklung hinreichend genau durchzuführen. Die äußeren Schichten der Rolle werden nämlich in diesen Fällen mitunter von der Verarbeitungsmaschine weitergezogen, wobei es vom Kern her zum Aufbau einer neuen festeren Wicklung kommt, während die Wickelachse langsamer läuft oder sogar stehen bleibt. Oft kommt es dabei außerdem dazu, daß sich zwei benachbarte Schichten von Wickellagen gegeneinander seitlich verschieben.

Die Vorrichtungen mit Bremsung am Umfang der Wickelrolle vermeiden den ebengenannten Nachteil; sie sind aber in anderer Beziehung unzulänglich.

Bei einer bekannten Tänzerwalzen-Vorrichtung dieser Art wird eine konstante Bahnspannung da- ( durch erreicht, daß die Wickelrolle auf zwei parallel zu ihr angeordneten Walzen aufliegt und eine dritte, ebenfalls parallel zu den anderen angeordnete Walze von oben wirkend — und in einer Schwinge beweglich gelagert — den erforderlichen Anpreßdruck herstellt. Diese einfache Vorrichtung kann jedoch bei empfindlichen Materialbahnen, wie dünnen Kunststoffolien, nicht ohne Nachteil benutzt werden, da die Oberfläche der Bahnen, insbesondere infolge des dauernden Durchwalkens durch die Anpreßwalze, leicht beschädigt werden kann.

Bei einer anderen, ebenfalls auf den Umfang der Wickelrolle wirkenden Bremsvorrichtung ist eine drehbare Walze am Ende eines um eine feste Achse schwenkbaren Armes angebracht und ruht mit regelbarem Druck auf der Wickelrolle. Die Walze ist mit einem regelbaren Reibungsbremssystem versehen, dessen Bremswirkung über die Walze auf den Umfang der Wickelrolle übertragen wird. Die von Zugwalzen der nachfolgenden Verarbeitungsmaschine gezogene Materialbahn läuft bei dieser bekannten Abwickel- ( vorrichtung über eine am gleichen Ende des Arms jenseits der gebremsten Walze angebrachte Sekundärwalze, welche die Materialbahn so führt, daß diese die gebremste Walze auf wenigstens der Hälfte ihres Umfangs umschlingt. Diese Bremrvorrichtung hat den Nachteil, daß sich an der Stelle, wo die Bremswalze an den Umfang der Wickelrolle angedrückt wird, ein Stau ausbilden kann. Sehr lockere Wicklungen, die in der Praxis nicht völlig vermeidbar sind, begünstigen diese Staubildung noch dadurch, daß sie ein zu starkes Eindringen der Walze in die oberen· nachgiebigen Wickellagen erlauben. Das Auftreten eines Staues macht sich vor allem bei dünnen Kunststoffolien nachteilig bemerkbar. Außerdem, werden bei unrunden Rollen pendelnde Bewegungen der Haltearme hervorgerufen, die zu Längenänderungen und damit zu Spannungsschwankungen in der Materialbahn führen.

Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die Spannung einerTJahn konstant gehalten wird, welche mit Längenänderungen von der Abwicklung her ankommt und in eine weiterverarbeitende Maschine eingeführt wird, und bei der die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermieden werden.

Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe bei

der vorher erwähnten bekannten Vorrichtung, bei der eine Materialbahn mit Hilfe einer weiterverarbeitenden Maschine von einer Wickelrolle abgezogen und in jene eingeführt wird, wobei die von der Wickelrolle kommende Materialbahn im Gegensinn um zwei Walzen geschlungen ist, die an einem schwenkbaren Hebel gelagert sind, und von denen die eine abbremsbar ist und ihre Bremskraft auf den Umfang der Wickelrolle überträgt, erfindungsgemäß dadurch, daß die beiden umschlungenen Walzen einen Anpreßdruck aufeinander ausüben, wobei die Materialbahn zwischen ihnen geführt ist, und daß die abbremsbare Walze, die in an sich bekannter Weise auch antreibbar, also regelbar ist, die zweite Walze darstellt, von der die Materialbahn zur weiterverarbeitenden Maschine abläuft, wobei der Hebel sich etwa senkrecht zur ablaufenden Materialbahn erstreckt, und die Schwenkachse des Hebels auf der Verlängerung einer Mantellinie der zweiten Walze liegt.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, dabei die als erste umschlungene Walze mit einer eindrückbaren Oberfläche zu versehen. Zu diesem Zweck ist die Walze oder wenigstens der Mantel der Walze aus einem gummielastischen Material. Die Größe der Elastizität dieses Materials hängt von verschiedenen Verfahrensbedingungen ab, insbesondere von der Dicke der Materialbahn, wobei die Walzenoberfläche umso nachgiebiger sein muß, je dünner die Folienbahn ist. Die Walzenoberfläche kann dabei in einem Fall so wenig nachgiebig sein wie der Mantel eines Fahrzeugreifens, und sie kann in einem anderen Fall so weich sein wie ein Schwamm aus Kunststoffschaum. .Walzenoberflächen aus Kunststoffschaum und aus Weichgummi sind meistens in der Praxis angewandt.

Die Größe der Elastizität der Walzenoberfläche hängt auch von der mehr oder weniger großen Unregelmäßigkeit der Wicklungen oder der Materialbahn selber ab, welche sich auf der abzuwickelnden Rolle befindet. Je größer die Unregelmäßigkeiten, z. B. die Wulste, um so weicher muß die Walzenoberfläche sein, und umgekehrt. Ein weiterer Umstand, der die wünschenswerte elastische Eigenschaft der Walze bestimmt, ist die angewendete Abzugsspannung. Je größer diese ist, um so härter muß die Oberfläche der Walze sein, und umgekehrt.

Die mit der gummielastischen Oberfläche versehene erste Walze befindet sich in Berührung mit der Materialbahnrolle. Die erste und die zweite Walze stehen so dicht zusammen, daß sie die Materialbahn zwischen sich einklemmen, doch soll es dabei nur zu einem glatten Anlegen der Materialbahn an die Oberfläche der gebremsten Walze kommen; auf keinen Fall soll die Materialbahn zwischen den beiden Walzen verzerrt oder sonstwie deformiert werden, wie es beispielsweise die Aufgabe eines Quetschwalzenpaares ist.

Die derart mit einem Hebel versehene Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in besonders hohem Maße dazu befähigt, alle Unregelmäßigkeiten der Materialbahnrdlle, d. h. sowohl die in der Materialbahn selber enthaltenden Unregelmäßigkeite'n, wie Foliendicke oder Durchhänge, als auch die beim Aufwickeln der Rolle entstandenen Unregelmäßigkeiten, wie zu niedrige oder schwankende Wickelfestigkeit oder Unrundsein der Spule, beim Abwickeln der Materialbahn auszugleichen. Der Hebel kann zwecks weiterer Verbesserung des Ausgleichsvermögens der Abwickelvorrichtung mit einem Schwingungsdämpfer versehen sein, welcher die Schwingungen des Hebels derart dämpft, daß er den mit jeder Umdrehung der Materialbahnrolle periodisch wiederkehrenden Schwingungen bevorzugt zu folgen vermag, auf die in kürzeren Perioden auftretenden Unregelmäßigkeiten aber praktisch nicht anspricht. Die günstigste Art der in

• einem Hebel gelagerten Walzen ist dabei diejenige, bei welcher die beiden Walzen untereinander angeordnet sind, so daß der Hebel in im wesentlichen senkrechter

ίο Mittellage schwingt, und die zuerst von der Materialbahn umschlungene Walze neben der Materialbahnrolle angeordnet ist. Hierbei kommen die damit erzielbaren Vorteile im höchsten Maße zur Wirkung, wenn die Materialbahn im Scheitelpunkt der gebremsten Walze von dieser waagerecht fortgeführt wird.

Es hat sich weiterhin als sehr vorteilhaft erwiesen, die Walze, welche mit der die Abzugsspannung der Materialbahn regelnden Regeleinrichtung versehen ist, auf ihrer Oberfläche mit Entlüftungsrinnen zu ver-

ao sehen. Sie gewährleisten ein stets gleichmäßig glattes Anliegen der Materialbahn an der Oberfläche der Walze, deren Umdrehungsgeschwindigkeit geregelt wird, und verhindern insbesondere, daß zwischen Materialbahn und Walzenoberfläche ein Luftfilm eingeschlossen wird, welcher ein relatives Gleiten zwischen beiden zulassen und damit die Übertragung der Regelwirkung auf die Materialbahn unzuverlässig machen würde. Die Entlüftungsrinnen verlaufen vorzugsweise im wesentlichen längs der Walze. Sie können beispielsweise durch Anbringen längs verlaufender Vertiefungen in den Walzenmantel oder längs verlaufender Auflagen auf den Walzenmantel gebildet sein.

Die Regeleinrichtung, welche die Umfangsgeschwindigkeit der einen Walze regelt, besteht aus einer Bremsvorrichtung. Doch kann es sich auch um eine Antriebsvorrichtung handeln, nämlich dann, wenn die Kraft, mit welcher die Materialbahn von der Transportvorrichtung zu der weiterverarbeitenden Maschine eingezogen wird, nicht ausreicht, um die Widerstände zu überwinden, welche durch die Reibung der Materialbahnrolle in ihrer Lagerung entstehen. In an sich bekannter Weise besteht der Regler in einer Vorrichtung, welche sowohl als Bremse wie auch als Antrieb wirken kann und je nach den Erfordernissen in der einen oder anderen Weise wirkt. Als Bremsvorrichtung kann jede bekannte verwendet werden, z.B. einstellbare Bremsbacken, hydraulische • oder elektromagnetische Bremsen. Sehr zweckmäßig

sind elektrische Aggregate, die sowohl als Motor als auch als Generator wirken können und in bekannter ' Weise durch ein Relais gesteuert werden.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird im folgenden an Hand einer bevorzugten Ausgestaltung und unter Hinweis auf die F i g. 1 bis 8 näher erläutert. Von den Abbildungen zeigt F i g. 1 in perspektivischer Darstellung eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 zeigt eine vereinfachte schematische Seitenansicht der Vorrichtung und die F i g. 3 bis 8 zeigen in vereinfachter perspektivischer Darstellung einen Teil' der mit Entlüftungsrinnen versehenen Walze in sechs verschiedenen Ausführungsformen.

Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung wird von einer Materialbahn 15 durchlaufen, die von einer Materialbahnrolle 1 abgewickelt und von einer Weiterverarbeitungsmaschine, von der nur eine Einlaufwalze 6 dargestellt ist, gezogen wird. Die Materialbahnrolle 1 befindet sich auf einer Wickelachse 2, die

in bekannter Weise beiderseits gelagert ist. Die von der Rolle ablaufende Materialbahn 15 umschlingt zunächst eine mit elastischer Schicht überzogene Walze 3, wird dann auf eine mit Entlüftungsrinnen versehene Walze 4 übergeben und verläßt schließlich die Walze 4 auf einer Linie, die in der Schwenkachse a eines Paares von Hebeln 5 liegt, in welchen die Walzen 3 und 4 drehbar gelagert sind, dabei läuft die Materialbahn 15 etwa rechtwinklig zu den Hebeln 5 von der Walze 4 ab.

Die Walze 4 erhält von der Materialbahn 15 ein Drehmoment. Über ein an einer Seite der Walze 4 auf deren Achse fest angeordnetes Zahnrad 7 wird das Drehmoment auf ein weiteres, ebenfalls drehbar gelagertes Zahnrad 8 übertragen, das mittels einer durch eine Hohlwelle 9 hindurchgeführten Übertragungswelle mit einem Kettenrad 10 verbunden ist, das seinerseits mittels der Kette 14 das von der Walze 4 abgegebene Drehmoment einer Regeleinrichtung 11 zuleitet. Die Achse des Zahnrades 8 ist zweckmäßigerweise koaxial zur Schwenkachse a angeordnet, ihre Bewegungen sind aber infolge ihrer Lagerung in der Hohlwelle 9 unabhängig von den Bewegungen der Hebel 5. Die Oberfläche der Walze 4 ist in Längsrichtung geradlinig oder spiralförmig oder ringförmig von Rillen, Sicken, Streifen, Rundstäben oder anderen zur Bildung von Entlüftungsrinnen führenden Teilen, die konvex oder konkav ausgeführt sein können, durchzogen bzw. bedeckt. Es genügt auch, wenn die Walze statt rund vieleckig gestaltet ist.

In F i g. 6 ist eine im Querschnitt zwölfeckige Walze als Beispiel dargestellt. In der Praxis verwendet man in der Regel Walzen, deren Querschnitt ein höherzähliges Vieleck ist.

Der Mantel der Walze 3 besteht aus einem elastischen Material. Er gleicht einmal die der jeweiligen Materialbahn eigenen stellenweise auftretenden, in der Längsrichtung verlaufenden, z. B. durch Dickenschwankungen entstandenen Verdehnungen aus und verdrängt zum anderen bei der Anpressung an die Walze 4 den Luftfilm, der zwischen Materialbahn 15 und Walze 4 eingesogen wird.

In dem Hebel 5 können auch außer den Walzen 3 und 4 weitere Walzen angeordnet sein. Diese können wie die Walze 3 eine elastische Oberfläche haben oder wie die Walze 4 mit Rillen versehen und mit einer Regeleinrichtung ausgestattet sein. Im Anschluß an eine mit einer Regeleinrichtung versehenen Rolle 4 können auch eine oder mehrere einfache Umschlingungswalzen folgen. Normalerweise genügt aber die Anordnung einer einzigen Walze 3 und einer einzigen Walze 4 auf dem Hebel 5.

Die regelnd wirkende Einrichtung 11 kann auch direkt an die Stelle des Übertragungsrades 10 eingesetzt werden, wobei dann die in F i g. 1 dargestellte Übertragung 14 entfällt.

Die mit elastischer Oberfläche versehene Walze 3 wird am Umfang der abzuwickelnden Rolle 1 zur Anlage gebracht.

Fig. 1 zeigt die räumliche Anordnung der Walzen 3 und 4, die drehbar in den Hebeln 5 gelagert sind und damit eine schwingende Bewegung um die Schwenkachse α ausführen können. Diese Gestaltung hat folgenden Zweck zu erfüllen: Bei Rollen mit von der Kieisforni abweichendem Querschnitt kommt es naliiigcmiiß nicht zu einem gleichmäßigen Abzug der Folienbahn, woduich mehr oder weniger starke Spnnnimgsschwankungen auftreten, die vielfach zu ei lieblichen Störungen in der weiterverarbeitenden Maschine führen. Die Walze 3 tastet jedoch mitschwingend den Umfang der Wickelrolle ab. Da die Schwenkachse α des Hebels 5 aber mit der tangierenden Linie der von der Walze 4 ablaufenden Bahn zusammenfällt, wird die Spannungsschwankung in der Folienbahn, die ja ursächlich mit einer Verlängerung und Verkürzung der Folienbahn beim Abwickeln von der unrunden Rolle in Verbindung steht, bei etwa senkrechter Stellung des Hebels 5 zur ablaufenden Folienbahn vollständig und bei hiervon infolge Abhebcns der Walze 3 von der Wickelrolle 1 abweichenden Stellungen bis zum Einlaufen in die weiterverarbeitende Maschine weitestgehend aufgehoben.

Die elastische Oberfläche der Walze 3 nimmt kleine Oberflächenfehler, beispielsweise Höcker und/oder Falten in der Rolle 1 puffernd auf und wirkt zum anderen auch an den Stellen der Materialbahn ausgleichend, die sich durch eine möglicherweise ungleiche Materialstärke oder lokale Verdehnung bei der Herstellung als etwas längere oder kürzere Partie — in der Bahnrichtung gesehen — bemerkbar machen. (

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Bahnspannung unabhängig davon, ob die Rolle neu eingesetzt wurde oder fast vollständig abgewickelt ist, mit großer Genauigkeit konstant gehalten. Da sich die Wickelachse der Rolle 1 bei sorgsamer Lagerung ohne Schwierigkeiten mitdrehen kann und beispielsweise nur die Reibung von zwei Kugellagern zu überwinden braucht, besteht nicht die Gefahr einer vom Kern ausgehenden erneuten Aufwicklung und dem damit verbundenen Verschieben der oberen Lagen der Wicklung. Gleichzeitig werden bei größter Schonung der Materialbahn durch den mitschwingenden Hebel 5 die Bahnspannungsschwankungen aufgehoben.

Die Einrichtung läßt sich noch in verschiedener Weise abwandeln, wobei jeweils Rücksicht auf das zu verarbeitende Material genommen wird. So kann die Oberfläche der Walze 4 auf verschiedene Art gestaltet werden, um zu erreichen, daß die Luft zwischen Materialbahn und Walzenoberfläche nach der Seite vollständig entweichen kann. Hierzu können, wie beispielsweise in F i g. 3 gezeigt wird, in die Walze 4 Längsrillen eingefräst werden, die auch bei sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten ein Ausweichen der Luftreste ermöglichen. Ebenso vorteilhaft ist es, die Walze, wie in F i g. 4 dargestellt, mit am Umfang verteilten, hervorstehenden Stäben zu versehen, die die Matcrialbahn nur an den entsprechenden Stellen der herausragenden Stäbe aufliegen lassen, wobei die Luft seitlich sehr gut entweichen kann. Die F i g. 5, 6, 7 und 8 zeigen weitere Beispiele einer Abwandlung der WaI-zenoberflächc. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5 werden dünne Latten am Umfang aufgesetzt, wobei die an sich runde Walzenobcrflächc im wesentlichen erhalten bleibt. Fig. 6 zeigt das schon oben erwähnte Schema einer Ausführungsform, nach der die Walze als ein vicleckiges Prisma ausgebildet ist. Bei dem Beispiel nach F i g. 7 besteht der walzenähnlichc Köiper aus einer Anzahl kreisförmig angeordneter Rundstäbe. Insbesondere hierbei wird eine äußerst günstige Luflvcrdrängung erzielt. Fig. 8 zeigt eine Walze, bei der Rundstäbe zur Hälfte in den Walzenkörper eingelassen sind und zur anderen Hälfte aus diesem herausragen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung bringt /ahl-1 eiche Vorteile mit sich. Beim Abwickeln bleibt die Malerialbahnspsiniuinj· unabhängig von der Durch-

nesseränderung der Wickelrolle konstant und dabei iommt es zu keiner Beschädigung der Materialbahien, selbst wenn diese gegen Krafteinwirkungen sehr jmpfindlich sind, wie beispielsweise sehr dünne· Kunststoffolienbahnen. Ein Aufwickeln der Materialoahnrolle von ihrem Kern her tritt nicht ein und damit .vird zugleich ein axiales Verschieben der äußeren (Vickellagen vermieden. Es wird ferner praktisch kein Stau erzeugt. Die Bremsung läßt sich mit hoher Geiauigkeit steuern. Die Vorrichtung ermöglicht daher •Jie Verarbeitung von Rollen mit lockerer Wicklung, von unrunden Rollen, Rollen mit stellenweise unregelmäßiger, d. h. im Vergleich zum größten Teil der Rolle zu hoher oder zu niedriger Wickelhärte und von

Rollen mit Dickenschwankungen in der Folienbahn. Die Vorrichtung führt damit auch zu einer Qualitätsverbesserung der aus der abgerollten Materialbahn hergestellten Artikel. Die mit der Vorrichtung erzielbaren Verbesserungen beruhen in erster Linie darauf, daß die Materialbahn infolge ihrer außerordentlich gleichmäßigen Spannung sich sehr schnell auf eine Laufrichtung einpendelt, die sie dann unverändert beibehält, so daß beispielsweise beim Aufwickeln nach dem Aufteilen in mehrere schmalere Bahnen an den aufgewickelten Rollen vollkommen plane Stirnseiten entstehen, was mit den bisher bekannten Hilfsmitteln beim Abwickeln von Materialbahnen unerreichbar war.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Vorrichtung zum Konstanthalten der Bahnspannung einer Materialbahn, welche mit Hilfe einer weiterverarbeitenden Maschine von einer Wickelrolle abgezogen und in jene eingeführt wird, wobei die von der Wickelrolle kommende Materialbahn im Gegensinn um zwei Walzen geschlungen ist, die an einem schwenkbaren Hebel gelagert sind, und von denen die eine abbremsbar ist und ihre Bremskraft auf den Umfang der Wikkelrolle überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden umschlungenen Walzen (3,

   4) einen Anpreßdruck aufeinander ausüben, wobei die Materialbahn (15) zwischen ihnen geführt ist, und daß die abbremsbare Walze (4), die in an sich bekannter Weise auch antreibbar, also regelbar ist, die zweite Walze darstellt, von der die Materialbahn (15) zur weiterverarbeitenden Maschine abläuft, wobei der Hebel (5) sich etwa senkrecht zur ablaufenden Materialbahn erstreckt, und die Schwenkachse (α) des Hebels (5) auf der Verlängerung einer Mantellinie der zweiten Walze (4) liegt. ■

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erstumschlungene Walze

   (3) eine eindrückbare, elastische Oberfläche hat.

   3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der zuletzt umschlungenen Walze (4) mit Entlüftungsrinnen versehen ist.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

   3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Walze

   (4) eine formschlüssige Verbindung mit einer koaxial zur Schwenkachse (a) gelagerten Übertragungswelle (8, 10) aufweist, wobei am Ende dieser Welle eine formschlüssige Verbindung (10, 14) mit einer ortsfesten, an sich bekannten, hemmend oder antreibend wirkenden Einrichtung (11) besteht.

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

   4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (5) mit einem Schwingungsdämpfer versehen ist.

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