DE2239778A1

DE2239778A1 - Wickelvorrichtung mit luftkissen

Info

Publication number: DE2239778A1
Application number: DE2239778A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Brueck; Kurt Meister
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1972-08-12
Filing date: 1972-08-12
Publication date: 1974-02-28
Also published as: CH557288A; IT990216B; GB1445576A; FR2195970A5; JPS4946057A; BE803125A; US3912186A

Description

PATENTABTEILUNG

LEVERKUSEN

Ki/de 1 1. Aüö. 1972

Wickelvorrichtung mit Luftkissen

Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung für bahnförmiges Material. Wickelvorrichtungen dienen zum Aufwickeln von beschichteten oder unbeschichteten Folien oder Papierbahnen. Die Erfindung eignet sich besonders gut zum Aufwickeln von Folien sehr geringer Dicke und großer Breite bei hohen Wickelgeschwindigkeiten.

In der Praxis ist stets damit zu rechnen, daß die zu wickelnden Folienbahnen bei hohen Geschwindigkeiten und niedrigen Bahnspannungen durch Lüfteinschlüsse seitlich verlaufen. Es ist somit schwierig, völlig kantengleiche und faltenfreie Wickel herzustellen.

Man kann zwar durch erhöhte Bahnspannung die Luft aum größten Teil verdrängen und dadurch Kantenparallelität erzwingen. Bei sehr dünnen Folien (Dicke kleiner 0,02 mm) führt eine Erhöhung der Bahnspannung jedoch leicht zu irreversibelen Verformungen der Folien.

Bekannt sind Kontaktwalzen, die auf dem Wickel aufliegen und für einen gleichmäßigen Andruck der auflaufenden Bahn auf 'dem Wickel sorgen sollen. Es ist verständlich , daß dabei hohe Anforderungen an die Präzision im Rundlauf des Wickelkörpers

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und an die Parallelstellung der Kontaktwalze zum Wickelkörper gestellt werden müssen. Diese Anforderungen sind im allgemeinen nicht zu erfüllen. Die in der Praxis verwendeten Papphülsen sind nämlich unrund. Ferner läßt sich ein exzentrisches Einspannen der Hülse auf der Wickelwelle in der Regel nicht vermeiden. Hinzu kommen noch geringe Dickenunterschiede des Bahnmaterials, sodaß der Wickel stellenweise wulstförmig 1st. Besonders bei dünnen und breiten Folien mit geringer Quersteifigkeit wirkt sich der exzentrische Lauf des Wickelkörpers und die dadurch hervorgerufene ungleichmäßige Berührung der Kontaktwalze ungünstig auf die Wickeleigenschaften aus. Die Qualität der fertigen Wickel ist häufig unzureichend.

Es ist auch bekannt, den Anfang einer Bahn auf den Wickelkern sauber und sicher anzuwickeln, indem ein Luftstrom um den Wikkelkern geleitet wird, der die Bahn mitnimmt und mitführt. Diese Vorrichtung gestattet jedoch nur das Anwickeln an den Kern und nicht das Aufwickeln der ganzen Bahnlänge. Ee wird dabei kein höherer Flächendruck auf die Folie erzeugt. Bei dünnen Folien können insbesondere bei hohen Wickelgeschwindigkeiten Lufteinschlusse und Falten nicht vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Wickelvorrichtung zu schaffen, die ein sauberes Aufwickeln von sehr dünnen und breiten Folien mit hoher Wickelgeschwindigkeit gestattet. Dabei sollen die erwähnten Feierquellen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß über den Wickel ein näherungsweise in radialer Richtung verschiebbarer, kastenförmiger, sich über die gesamte Bahnbreite erstreckender Körper angeordnet ist, der an seiner Unterseite mit einer oder mehreren öffnungen versehen ist, durch die ein auf die Wickeloberfläche gerichteter Luftstrom austritt, der die Schwerkraft des Körpers gerade kompensiert und ihn nach Art eines Luftkissens in der Schwebe hält.

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Die Schwerkraft kann auch durch eine andere elastische Gegenkraft ersetzt werden. Ferner iat vorgesehen, daß zusätzlich zur Schwerkraft eine elastische Kraft auf den Körper wirkt. Die elastische Kraft wird am einfachsten mittels Federn erzeugt, die die Bewegung des Körpers in radialer Richtung begrenzen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die elastische Kraft mittels eines pneumatischen Kolbens erzeugt wird.

Vorteilhaft ist der Körper in Führungsschienen gelagert. Eine alternative Ausführung sieht vor, daß der Körper an einem Hebel gelagert ist, dessen Drehpunkt in Höhe der letzten Bahnführungswalze vor der Aufwicklung liegt.

Zweckmäßig wird der Körper so ausgebildet, daß er mehrere Luftkammern enthält, die mit getrennten Zuluftleitungen verbunden sind. Vorzugsweise ist in dem Körper vor den Luftaustritt söffnungen ein Schlitz oder Siebboden angebracht, der für eine gleichmäßige Verteilung der Luft sorgt.

Es ist zweckmäßig den Körper auf seiner Unterseite mit einem elastischen Material zu belegen, um ein Verkratzen der Folien zu vermeiden, wenn z.B. der Luftstrom ausfällt und der Körper auf der Folie aufliegt. Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ist der Körper um eine zur Wickelachse parallele Achse drehbar. Dieses Merkmal ist jedoch nur sinnvoll, wenn der Körper, wie oben beschrieben, an einem drehbaren Hebel gelagert ist.

Die Erfindung beruht auf dem Luftkissenprinzip. Die aus dem kastenförmigen Körper austretende Luft hält ihn in der Schwebe. Der Flächendruck auf die Bahnoberfläche ist nicht von der eingeblasenen Luftmenge abhängig, sondern ergibt sich aus dem Gewicht des Körpers dividiert durch den gesamten Öffnungsquerschnitt für die austretende Luft. Der Flächendruck kann durch Auflegen von zusätzlichen Gewichten auf den Körper vergrößert werden.

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Es 1st einleuchtend, daß die Schwerkraft des Körper· duroh eine elastische Gegenkraft ersetzt werden kann. Die elastische Gegenkraft wird am besten durch Druckfedern oder auf pneumatischem Wege erzeugt. Unter der Wirkung des auttretenden Luftstromes hebt sich der Körper von der Bahnoberfläche ab und drückt gegen die Federn bzw. gegen den hydraulischen Kolben. In beiden Fällen ist die Deformation ein Naß für den Andruck des Luftkissens.

Bei hoher Wiekelgeschwindigkeit sind höhere FlächendrUoke erforderlich als bei langsamen Geschwindigkeiten. Der für ein bestimmtes Material bei einer bestimmten Wlckelgeschwindigkelt optimale Flächendruck 1st unabhängig vom Wiokeldurchmesser und kann während des ganzen Arbeitsvorganges konstant gehalten werden. Der erforderliche Luftdurchsatz richtet sich nach dem gewünschten Sicherheitsabstand des Körpers von der Wlokeloberflache.

Beim Rollenwechsel wird der Körper abgehoben, vorübergehend arretiert und auf die neue Rolle wieder aufgesetzt. Om hierbei Beschädigungen zu vermelden ist die Unterseite des Körpers mit einem elastischen Material, z.B. Schaumgummi belegt und zusätzlich mit einem trookenen Gleitmittel bestrichen.

Mit der Erfindung werden folgende wesentliche Tortelle erzielt. Das luftkissen gewährleistet einen gleichmäßigen Andruck der auflaufenden Bahn über die gesamte Bahnbreite· Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Andruckrollen spielen Ungleichmäßigkeiten der Wickelhülsen und Wülste in den beschichteten Bahnen keine Rolle. Die Bahnen werden auch dann noch mit konstanten Andruck aufgewickelt. Da der Andruck berührungslos erfolgt, wird die Bahnoberfläche sehr geschont, während sie beim Andruok mittels Kontaktwalzen an dickeren Stellen besonders stark beansprucht wird.

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Die Bewegung das Wickelkörpers parallel zu seiner Aohse wird durch das Luftkissen nicht behindert. Man kann daher im Oe- ■ ' gensatz zu Andruckrollen eine Bahnkantenregelung vorsehen« die einem seitlichen Changieren der Bahn entgegenwirkt«Die neue Andruckvorrichtung besitzt praktisch keine Verschleißteile. Daher 1st der Wartungsaufwand gering und die Betriebaioherheit hoch.

Bei der abgewandelten Ausführung der Erfindung wird die Schwerkraft durch eine andere elastische Segenkraft ersetzt. Das hat den Vorteil, daß der Körper nicht vertikal über der Aufwicklung angeordnet werden muß, sondern an einem beliebigen Ort auf einem zum Wickel konzentrischen Kreis angebracht wer den kann« Der beste Ort für die Anbringung ist jedoch der Auflaufpunkt der ankommenden Bahn d.h. die Stelle, wo die ankommende Bahn auf den Wickelkörper aufläuft.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an-· hand von Zeichnungen näher erläutert· Ss zeigen

Figur 1: das Luftkisaenprinzlp mit Sohwerkraft Figur 2: das Luftkissenprinzip mit Schwerkraft und zusätzlicher Federkraft,

Figur 3t das Luftkissenprinzip mit zusätzlicher hydraulischer Kraft

Figur 4: den Aufbau des Andruckkörpers in Schnittansicht Figur 5: die bewegliche Lagerung des Andruckkörpers mittels seitlicher Schwenkarme und

Figur 6, 7: eine senkrechte Schnittansicht bzw. Vorderansicht von Rolle und Andruckkörper

Gemäß Figur 1 wird die Bahn 1 auf die Rolle 2 aufgewickelt. Die Rolle 2 ist auf einer angetriebenen Wickelwelle befestigt. Der Andruckkörper 3 ist über die Rolle 2 vertikal verschiebbar %n Führungsschienen 4 gelagert, Durch die Öffnungen am Boden 5 des Andruckkörpers 3 wird ein so starker Luftstrom auf die Bahn 1 geblasen, daß sich der Andruckkörper 3 abhebt. Der Andruckkörper 3 überträgt dann sein Eigengewicht berührungslos auf die auflaufende Bahn.

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Gemäß figur 2 wird die Andruokkraft daa Korpora 3 durch «Ina zusätzliche Feder 6 verstärkt. In diesem Fall tat die Andruckkraft nicht mehr unabhängig vom Abatand dee Andruokkörpera 3 von der Bahn 1, sondern nimmt mit zunehmenden Abatand entsprechend der Federkennlinie zu (elastisches Luftkissen).

Die Figur 3 zeigt ebenfalls ein "elastisches Luftkissen". Die Gegenkraft wird hier aber nicht mit einer Feder, sondern mittels dea hydraulischen Kolbens 7 erzeugt. Diese Ausführung ist vorteilhaft, wenn es darauf ankommt die Gegenkraft während des Betriebes zu verändern.

Aue Figur 4 ist der Aufbau dea Andruckkörpers 3 ersichtlich. Er iat in mehrere Kammern 8 unterteilt, die mit getrennten Zuluftleitungen 9 in Verbindung stehen. Über der Luftaustrittskammer 10 befindet sich ein Schlitzboden 11. Auf diese Weise wird ein besondere gleichmäßiger Luftaustritt erzielt. Die Unterseite der Luftauetrittakammer 10 ist mit einer Schaumstoff schicht 12 versehen. Der für die Abhebung dea Andruckkörpers 3 erforderliche Luftdruck wird von einem Gebläse erzeugt, das an die Zuluftleitungen 9 angeschlossen let.

Gemäß Figur 5 ist der Andruckkörper 3 beweglich an Schwenkarmen 13 gelagert. Der Drehpunkt 14 für die Schwenkarme 13 befindet sich weit außerhalb in Höhe der letzten Bahnführungewalze 15 vor der Aufwicklung 2. Der Drehpunkt 14 kann auch mit der Achse der Bahnführungswalze 15 zusammenfallen (gestrichelte Ausführung).

Die Figur 6 zeigt noch einmal die Kammeraufteilung 8 des Andruckkörpers. Außerdem ist gezeigt, wie man durch Zuaatzgewichte 16 die Andruckkraft erhöhen kann. Die Andruckkörper 3 ist drehbar um die Achse 17 an den Schwenkarmen 13 aufgehängt.

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Wlckelbelsplele Beispiel 1

Mit der Vorrichtung gemäß Figur 1 und Figur 2 sollte eine Folie von 1 120 mm Breite und 0,025 mm Stärke aufgewickelt werden. Die Auflagefläche des Andruckkörpers 3 betrug

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3 x 100 cm = 300 cm . Die Gesamtkraft des Andruckkörpere, die sich aus dem Eigengewicht und dem Zusatzgewicht zusammensetzt, betrug 9 000 p, so daß ein Flächendruck von 30 p/cm auf den Wickelkörper ausgeübt wurde. Der im Inneren des Körpers sich aufbauende Luftdruck (statische Druck) betrug ebenfalls 30 p/cm .

Die Folie wurde mit einer Spannung von 10 kp und einer Geschwindigkeit von 80 m/mln. aufgewickelt. Das Ergebnis war ein sehr glatter, gleichmäßiger und kantengerader Wickel. Faltenbildung und Verformungen der Folie wurden auch nach längerer Lagerzeit nicht festgestellt.

Würde man ohne Verwendung des Luftkissens denselben Flächen- ; druck von zusätzlich 30p/cm durch erhöhte Wickelspannung erzielen, so müßte die Foilenspannung von 10 kp auf 43,6 kp erhöht werden. Dabei würde sich die Folie sehr stark verziehen.

Zum Vergleich wurde die selbe Folie bei vergleichbaren Bedingungen in der üblichen Weise mit Hilfe einer Eontaktwalze aufgewickelt. Dabei traten immer wieder Falten im Wickel auf. Außerdem war die Wickelhärte (über den Umfang) ungleichmäßig.

Beispiel 2

Es wurde die gleiche Vorrichtung wie in Beispiel 1 benutzt. Der Auflagedruck des Andruckkörpers betrug diesmal jedoch 1 100 g. Die aufzuwickelnde Folie war dünner als in Beispiel Ihre Stärke betrug nur 0,015 mm. Es wurde mit einer Folienspannung von 6 kp und einer Wickelgeschwindigkeit von 100 m/min, gearbeitet. '

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Auch hier wurden einwandfreie Wickel erzielt, obwohl die Bedingungen wesentlich kritischer waren und insgesamt 3 000m Folie auf einem Kern aufgewickelt wurden.

Es hat sich herausgestellt, daß der optimale Auflagedruck des Andruckkörpers für Jede Folienqualität in Abhängigkeit ▼on den Wickelbedingungen ermittelt werden muß. Der Optimalwert ist aber nicht kritisch. Auch bei Abweichungen von + werden noch gute Wickel erzielt. Die empirische Bestimmung des Auflagedruckes ist daher leicht durchzuführen.

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Claims

Patentansprüche

1./Wickelvorrichtung für bandförmiges Material, dadurch ge- ^-Kennzeichnet, daß über der Wickelrolle (2) ein näherungsweise in radialer Richtung verschiebbarer, kastenförmiger, sich über die gesamte Bahnbreite erstreckender Körper (3) angeordnet ist, der an seiner Unterseite mit einer oder mehreren öffnungen.(10) versehen ist, durch die ein auf die Wickeloberfläche gerichteter luftstrom austritt, der die Schwerkraft des Körpers (3) gerade kompensiert und ihn nach Art eines Luftkissens in der Schwebe hält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 _f dadurch gekennzeichnet, daß anstelle, oder zusätzlich zur Schwerkraft eine von außen her auf den Körper wirkende elastische Kraft tritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Kraft durch Federn (6) erzeugt wird, die die Bewegung des Körpers (3) in radialer Richtung begrenzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Kraft mittels eines pneumatischen Kolbens (7) erzeugt wird, der mit dem Körper (3) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper in Führungsschienen (4) gelagert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, daduroh gekennzeichnet, daß der Körper (3) an Schwenkarmen (13) gelagert ist, deren
Drehpunkt (14) in Höhe der letzten Bahnführungswalze (15) vor der Wickelrolle (2) liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1-6, daduroh gekenn«elehnet_t daß der Körper (3) mehrere Luftkammern (8) enthält, die mit getrennten Zuluftleitungen (9) verbunden sind.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß im Körper (3) vor den Luftaustritteöffnungen ein Schlitzhoden oder Siehhoden (11) angebracht ist, der für eine gleichmäßige Luftverteilung sorgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (3) auf seiner Unterseite mit einem, die Öffnungen freilassenden, elastischen Material (12) belegt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 -9, dadurch gekennzeichnet; daß der Körper (3) um eine zur Wickelachse parallele Achse (17) drehbar ist.

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