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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer kontinuierlich
laufenden Materialbahn auf eine Folge von Wickelhülsen nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Für einen
kontinuierlichen Betrieb ist es erforderlich, daß das Auswechseln der fertig
gewickelten Hülsen
durch frische Hülsen
ohne Unterbrechung des Vorlaufs der oft mit hohen Geschwindigkeiten von
einigen hundert Metern pro Minute laufenden Materialbahn erfolgt.
Solche Materialbahnen werden z. B. von kontinuierlich arbeitenden
Folienherstellungs- oder/und Folienbeschichtungsmaschinen ausgestoßen und
müssen
dementsprechend kontinuierlich auf eine Folge von Folienwickeln
gewickelt werden. Hierzu sind verschiedene Systeme bekannt, siehe
z. B.
EP 0 017 277
A1 (
US 4 191
341 A ),
US
4 693 157 A und
EP
0 394 197 A2 (
US
4 852 820 A ).
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Das
Anwickeln der leeren Hülsen
erfordert eine sichere Verbindung der Hülse mit dem vorderen Ende eines
neuen Abschnitts der Materialbahn, das sich bei Quertrennung der
Bahn zusammen mit dem auf den vollen Wickel auflaufenden hinteren
Endes des vorangehenden Bahnabschnitts bildet. Dies ist keine triviale
Aufgabe und verursacht Probleme, weil der Vorgang sehr rasch und
mit großer
Sicherheit erfolgen muß.
Hierzu sind verschiedene Methoden bekannt, z. B. das Anlegen und Ankleben
der Folienbahn an Klebstoffbereichen auf der Wickelhülse, das klebfreie
elektrostatische Anlegen und das klebfreie Anlegen mit Hilfe eines
Druckluftstromes.
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Vom
Erfinder wurde hierzu in WO 9906313 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung
beschrieben, bei der das Anwickeln mit einer schlitzförmig sich über die
Bahnbreite erstreckenden Öffnung
mit einem bogenförmigen
Saugluftstrom erzielt wird, der den erforderlichen Kontakt des vorderen
Endes des neuen Bahnabschnitts mit der frischen Wickelhülse bewirkt
und eine klebfreie Verbindung der Folienbahn mit der Wickelhülse ermöglicht.
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Diese
bekannte Vorrichtung kann aber nicht ohne weiteres für Wickler
verwendet werden, bei denen eine gegebene Materialbahn wahlweise
im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn, d. h. „bi-direktional", auf die Wickelwalze
geführt
werden kann. Ein Wickler, der ein solches bi-direktionales Wickeln
ermöglicht,
wird insbesondere für
das Wickeln von Folienbahnen benötigt,
die auf ihren beiden Seiten eine unterschiedliche Beschaffenheit
haben, z. B. nur einseitig oder auf beiden Seiten unterschiedlich beschichtet
sind. Je nach Art der Verwendung und/oder Weiterverarbeitung wünschen die
Abnehmer, daß bei
den Folienwickel jeweils die eine oder die andere Seite an der Außenseite
der Folienwickel liegt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen
Art zu schaffen, die das Anwickeln ebenfalls mit der grundsätzlich aus WO
9906313 A1 bekannten Saugluftstrommethode ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei
Betätigung
der Trennvorrichtung wird das durch diese gebildete vordere Ende
der laufenden Materialbahn durch einen Saugluftstrom an der Wickelhülse angewickelt.
Zum erfindungsgemäßen Betrieb
der Wickelvorrichtung als bi-direktionaler Wickler wird für das Anwickeln
jeder Wickelhülse eine
diese Wickelhülse
umfassende Glocke verwendet, die von zwei länglichen Schalen gebildet wird, die
zum Schließen
und Öffnen
der Glocke beweglich miteinander verbunden sind. Jede der Schalen
besitzt nahe ihrem beweglichen Ende einen sich mindestens annähernd über die
Länge der
Wickelhülse erstreckenden
Saugschlitz, und es wird jeweils nur einer der beiden Saugschlitze,
vorzugsweise der in Drehrichtung der Wickelwalze stromabwärts liegende
Saugschlitz, zum Anwickeln betätigt.
Die mindestens eine Trennvorrichtung ist im Inneren der Wickelwalze
angeordnet.
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Eine
solche, im Inneren einer Wickelwalze angeordnete Trennvorrichtung,
die eine glatte und sichere Bahntrennung auch bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten
von einigen hundert Metern pro Minute, typisch im Bereich bis etwa
10 m/sec, ermöglicht,
ist nach Wissen des Erfinders bisher nicht bekannt.
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Die
Trenneinrichtung kann im Inneren der Wickelwalze an einem über die
Arbeitsbreite sich erstreckenden Schlitz des Mantels der Wickelwalze
angeordnet sein und eine Mehrzahl von miteinander in Bewegungsverbindung
stehenden spitzen Trennelementen besitzen, die zum Bewirken des
Trennvorgangs durch den Mantel der Wickelwalze in axialer Richtung
beweglich ausgebildet sind, wobei die Länge der Bewegung jedes Trennelementes
in axialer Richtung so gewählt
ist, daß die
Materialbahn durchgehend quer zertrennt wird. Mit einer solchen
Trennvorrichtung ist eine glatte und sichere Quertrennung der Bahn
auch bei Bahnlaufgeschwindigkeiten von bis etwa 10 m/sec oder unter
Umständen
sogar mehr möglich.
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Bahntrennvorrichtungen
mit einer Mehrzahl von spitzen Trennelementen sind an sich bekannt,
z. B. aus der oben genannten Patentschrift
US 4 852 820 A , bewirken
den Trennvorgang aber nicht durch eine zweidimensionale Bewegung
sondern nur durch eine radiale Bewegung. Die dort beschriebene Ausbildung
der Spitzen und Schneiden bevorzugter Trennelemente ist jedoch auch
für die
vorliegende Erfindung geeignet, weshalb diesbezüglich auf die eben genannte
Schrift verwiesen wird.
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Die
erfindungsgemäß für bi-direktionalen
Betrieb geeignete Wickelvorrichtung besitzt eine die jeweils anzuwickelnde
Wickelhülse
umfassende und von zwei länglichen
Schalen gebildete Glocke, wobei jede der Schalen nahe ihrem freien,
d. h. nicht mit der anderen Schale verbundenen Ende, einen sich
mindestens annähernd über die
Länge der
Wickelhülse erstreckenden
Saugschlitz hat; die Glocke besitzt ferner Einrichtungen, um einen
der beiden Saugschlitze, vorzugsweise den jeweils in Drehrichtung
der Wickelwalze stromabwärts
liegenden Saugschlitz, zum Anwickeln zu betätigen und die Trennvorrichtung liegt
im Inneren der Wickelwalze.
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Die
Erfindung ist grundsätzlich
für das
kontinuierliche Wickeln von Bahnen aus unterschiedlichen Werkstoffen,
wie Papier Textilmaterial und Metallfolien, geeignet, wird aber
insbesondere im Zuge der Herstellung und/oder Verarbeitung von endlosen Folien
oder Bändern
auf Grundlage von synthetischen oder halbsynthetischen Polymeren
verwendet, wie den bekannten endlosen Folienbahnen auf Basis von
Cellulose und Cellulosederivaten, Polyalkylenen, Polyestern, Polyäthern, Polyurethanen,
Polyamiden und dergleichen, insbesondere wenn diese Folien auf ihren
beiden Seiten eine unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit haben.
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Die
Materialbahn kann durch einen im Inneren der Wickelwalze anliegenden
Unterdruck in Kontakt mit der Wickelwalze gehalten werden, deren Mantel
in an sich bekannter Weise mit Durchbrechungen versehen ist, eine
relativ rutschfeste Oberfläche
hat und z. B. einen Gummibelag tragen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren
kann mit Bahnlaufgeschwindigkeiten in einem typischen Bereich von
etwa 30–400
Meter pro Minute oder mehr betrieben werden. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn die Geschwindigkeit des Luftstroms am jeweils betätigten Saugschlitz
mindestens zweimal und vorzugsweise mindestens dreimal höher ist,
als die Laufgeschwindigkeit der Materialbahn. Vorzugsweise wird
der Saugluftstrom dabei so gelenkt, dass er mindestens etwa 3/4
des Umfangs der Wickelhülse
(d. h. mindestens 270°)
umströmt.
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Ferner
ist es möglich,
dass die Materialbahn bei Bestätigung
der Trenneinrichtung an mindestens etwa über die Hälfte des Umfangs der Wickelwalze an
dieser anliegt, d. h. mindestens annähernd 180° der Wickelwalze umfasst. Gegebenenfalls kann
die innen in der Wickelwalze liegende Trenneinrichtung in einer
Kammer liegen, die gegen das Innere der Wickelwalze abgeschlossen
ist, praktisch nur über
einen entsprechenden Schlitz und bei Bedarf geeignete Durchbrechungen
in der Wand der Wickelwalze mit der Umgebungsluft in Verbindung
stehen kann. Bei Einleitung eines Bahntrennvorgangs kann die Kammer
mit Druckluft versorgt werden, um die Haftung der Bahn an der Wickelwalze
mindestens aufzuheben bzw. die beim Trennvorgang gebildeten Bahnenden
in radialer Richtung nach außen
zu beschleunigen.
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Die
Versorgung der Wickelvorrichtung mit frischen Wickelhülsen aus
einem Magazin ist Stand der Technik, ebenso die Anordnung der Hülsen auf
einem Wickelkern und die Überführung der
Hülsen
und Kerne aus dem Magazin in die Positionen für das Anwickeln und Fertigwickeln.
Zweckmäßigerweise
wird die jeweils an der Wickelwalze anliegende Wickelhülse bzw.
der sie tragende Kern in an sich bekannter Weise und mit an sich
bekannten Mitteln zentral in einer Richtung angetrieben, die der
Arbeitsrichtung der Wickelwalze entgegengesetzt ist.
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Die
Glocke ist mit einer Quelle für
Unterdruck, auch „Vakuumquelle" genannt, und mit
Bewegungsmitteln zum Öffnen
und Schließen
verbunden. Geeignete Vakuumquellen, z. B. Vakuumpumpen, gehören hier
ebenso zum Stand der Technik, wie die erforderlichen Bewegungsmittel
und bedürfen
hier keiner eingehenderen Beschreibung. Der anliegende Unterdruck
liegt typisch im Bereich von etwa minus 250 bis etwa minus 900 mBar.
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Der
unter der Wirkung dieses Unterdrucks im Inneren der Glocke erzeugte
Saugluftstrom kann ferner durch seitliche Zuströme von Umgebungsluft unterstützt werden.
Die Form der die Glocke bildenden Schalen ist erfindungsgemäß generell
so ausgebildet, dass zwischen den Innenwänden der Schalen und der frischen
Wickelhülse
ein ringförmiger
Spalt für
den Durchgang des Saugluftstromes entsteht. Allgemein hat der Saugluftstrom
in diesem Spalt beim jeweils anliegenden Unterdruck eine Strömungsgeschwindigkeit,
die im typischen Fall mindestens etwa doppelt so groß ist, wie
die Laufgeschwindigkeit der Folienbahn. Bei Anordnung der Saugschlitze
am Ende dieses ringförmigen
Saugluftkanals kann das bei Bahntrennung entstehende vordere Ende
von dem Saugluftstrom um nahezu den gesamten Umfang der Wickelhülse geführt werden,
vorzugsweise um mindestens etwa 270° dieses Umfangs.
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Es
ist an sich möglich,
mit mehr als nur einer Glocke für
das Anwickeln zu arbeiten, doch wird in der Regel aus Gründen der
konstruktiven Einfachheit die Verwendung einer einzigen Glocke bevorzugt. Die
Glocke bzw. jede Glocke ist dabei normalerweise zwischen einer Ruhestellung
und einer Arbeitsstellung beweglich, was mit hierzu an sich bekannten Mitteln
bewerkstelligt werden kann. Ferner können die zur Durchführung des
erfindungsgemässen
Verfahrens bzw. die zum Betrieb der Vorrichtung erforderlichen Bewegungsabläufe in an
sich bekannter Weise mit üblichen
pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigten Bewegungsmitteln durchgeführt werden.
Dies liegt im Bereich des Fachmännischen und
bedarf hier keiner besonderen Erläuterung.
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Die
Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen anhand von
nicht beschränkenden Beispielen
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Wickelverfahrens mit einer
erfindungsgemässen
Wickelvorrichtung in einer ersten Wickelrichtung, wobei sich die
Anwickelglocke in Ruhestellung befindet und geöffnet ist;
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2 eine ähnliche
Darstellung wie in 1. jedoch bei Betrieb in einer
zweiten Wickelrichtung, wobei sich die Anwickelglocke in Arbeitsstellung
befindet und die Schalen um eine frische Wickelhülse geschlossen sind;
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3A die
Anwickelglocke in schematischer Darstellung mit geöffneten
Schalen;
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3B die
Anwickelglocke von 3A mit einer von den Schalen
umschlossenen und an der Wickelwalze anliegenden frischen Wickehülse; und
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4 die
halbschematische Darstellung eines Beispiels einer erfindungsgemässen Bahntrenntrenneinrichtung.
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Vorausschickend
ist zu den 1 und 2 zu betonen,
dass das darin dargestellte Schema des Anwickelns und Fertigwickelns
für die
Erfindung insofern nicht kritisch ist, als es sich um die Zuführung der Wickelhülsen und
deren Überführung aus
einem ersten in ein zweites Wickelstadium handelt. Wesentlich für die Erfindung
sind hingegen das Anwickeln mit Hilfe von Unterdruck bei bi-direktionalem
Betrieb und die Bahntrennung.
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Gemäss dem in 1 dargestellten
Schema läuft
die Bahn B, die z.B. eine endlose Kunststoff Folie ist, in Richtung
auf und um die Umlenkwalze 14, die in an sich bekannter
Art zur Regelung des Bahnzuges in Richtung des gestrichelten Doppelpfeils
horizontal verschiebbar ist. Dann läuft die Bahn auf und um eine
zweite Umlenkwalze 15 und von dort auf die Wickelwalze 12,
die von einem nicht dargestellten Antrieb in Richtung des Pfeils
R, d.h. entgegen dem Uhrzeigersinn, mit der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit
rotierend angetrieben wird. Im Inneren der Wickelwalze 12 sind
zwei Trenneinrichtungen 16, 16a angeordnet. Die
Verwendung von zwei Trenneinrichtungen einander peripher gegenüberliegenden Trenneinrichtungen
ist jedoch nicht kritisch. Vielmehr kann auch mit einer einzigen
Trenneinrichtung oder mit mehreren, um den Umfang der Wickelwalze gleichmässig verteilten
Wickelwalzen gearbeitet werden, was nicht zuletzt auch vom Umfang
der Wickelwalze und deren Arbeitsgeschwindigkeit abhängt.
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Zur
Einleitung des Anwickelns nimmt der erste Schwenkarm 15 eine
frische Wickelhülse 11 auf, die
in an sich bekannter Weise einen Wickelkern besitzt und aus einem
(nicht dargestellten) Magazin mit einer (nicht dargestellten) Fördereinrichtung
in das Ende des Schwenkarmes 15 eingelegt wird. Die Wickelhülse kommt
dabei in Kontakt mit der Wickelwalze 12 oder sehr nahe
an diese und wird von dieser und/oder einem eigenen (nicht dargestellten)
Zentralantrieb der Hülse
bzw. deren Kern in 1 gegenläufig zur Wickelwalze, d.h.
im Uhrzeigersinn, in Drehung versetzt. Dies wird als "erste Wickelstation
oder -phase" bezeichnet.
Die Glocke 19 befindet sich bei der Darstellung von 1 noch
im Ruhezustand, d.h. sie ist von der Wickelwalze 12 entfernt
und ihre Schalen sind geöffnet.
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Da
in dem in 1 dargestellten Stadium des
Hülsenwechsels
noch keine der Trenneinrichtungen 16, 16a betätigt worden
ist, läuft
die Bahn B von der Wickelwalze 12 auf den nahezu vollen
Folienwickel 13 in der "zweiten
Wickelstation oder -phase". Der
Folienwickel 13 ist ebenfalls mit einem (nicht dargestellten)
Zentralantrieb verbunden und rotiert in Richtung des Pfeils R, d.h.
im Uhrzeigersinn.
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Es
ist zu betonen, dass die zweite Wickelstation in den 1 und 2 zwar
durch einen Schwenkarm 17, 27 dargestellt ist,
um das dort ablaufende Fertigwickeln sowie die Abgabe des vollen Folienwickels
in einfacher Weise verständlich
zu machen, dass der Arm 17, 27 aber natürlich auch
durch einen an sich bekannten Schlitten ersetzt werden kann, der
die Halterung für
den Folienwickel 13, 23 mittels einer Bewegungseinrichtung
in die jeweils erforderliche Position bringt, die für die Übernahme
der angewickelten Wickelhülse 11, 21 sowie
für den
vorzugsweise einstellbaren Anpressdruck beim Fertigwickeln des Folienwickels
an der Wickelwalze und schließlich
für das
Austragen des fertigen Folienwickels erforderlich ist.
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Ebenso
ist es bei der Durchführung
der vorliegenden Erfindung möglich,
die Wickelwalze auf einem Schlitten zu führen und den Folienwickel in
der zweiten Wickelstation stationär zu halten.
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2 zeigt
wiederum eine Bahn B, die auf und um die erste Umlenkwalze 24,
aber nicht auf und um die durchbrochen gezeichnete und hier nicht
in Betrieb befindliche Umlenkwalze 25, sondern direkt auf
die in Richtung des durchgezogenen Teils des Pfeils R, d. h. hier
im Uhrzeigersinn, rotierende Wickelwalze 22 läuft, in
deren Innerem ebenfalls zwei einander peripher gegenüberliegende
Trenneinrichtungen 26, 26a angeordnet sind. Die
Wickelrichtung ist mit anderen Worten auch dann umkehrbar, wenn die
Bahn B stets in gleicher Richtung in den Folienwickler einläuft, d.
h. in den 1 und 2 gleichermaßen „von links
unten". Der Schwenkarm 25 befindet
sich nunmehr in einer Stellung zwischen 1 Uhr und 2 Uhr und die
von ihm geführte
Wickelhülse wird
von der in Arbeitsstellung befindlichen Glocke 29 umschlossen.
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Wie
weiter unten noch eingehender erläutert, wird nun durch Betätigung der
einen Trenneinrichtung 26 bzw. 26a der nach auf
den Folienwickel 23 auflaufende Bahnabschnitt abgetrennt
und das dabei entstehende vordere Ende des nachfolgenden Bahnabschnitts
in der Glocke 29 an der frischen Wickelhülse 11 im
Inneren der Glocke 29 angewickelt.
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Nunmehr
kann der fertige Folienwickel 23 durch Betätigung des
Schwenkarmes 27 in die durchbrochen gezeichnete Position 27b,
d.h. in die Entladeposition 23a, gebracht und abtransportiert
werden. Der Schwenkarm 27 bewegt sich dann aus der durchbrochen
eingezeichneten Position 27b in die ebenfalls durchbrochen
gezeichnete Position 27a und ist nun zur Übernahme
der in der Glocke 29 angewickelten Wickelhülse bereit.
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Zur
Einleitung der Überführung der
angewickelten Wickelhülse
aus der ersten in die zweite Wickelphase muss die Glocke 29 geöffnet und
der Schwenkarm 25 in die durchbrochen gezeichnete Position 25a gebracht
werden. Nach der Abgabe der angewickelten Folienhülse kehrt
der Schwenkarm 25 wieder in die senkrechte Position gemäss 1 zurück, bevor
er die nächste
frische Wickelhülse
aufnimmt.
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3 zeigt das Schema der bereits in 1 angedeuteten
Anwickelglocke 19 in geöffnetem
Zustand. Ihre beiden Schalen 31, 32 sind z.B.
mit Scharnieren 331, 332 am Träger 33 angelenkt.
Jede Schale hat einen im wesentlichen geschlossenen Innenraum 310, 320,
der von einer Aussenwand 311, 321, einer Innwand 312, 322,
einer der Form der Wickelwalze angepassten, d.h. entsprechend gewölbten Verbindungswand 313, 323 und
zwei Seitenwänden
umschlossen ist. Die Seitenwände
(von denen nur die vom Betrachter aus gesehen hinten liegende Wände 318, 328 dargestellt
sind) haben jeweils eine Wandfortsetzung mit einer etwa halbkreisförmigen Ausnehmung,
die der Form der Wickelhülse
entspricht und diese so umschliesst, dass bei einem im jeweils mit
der Vakuumquelle verbundenen Innenraum 310, 320 und
dem dann darin herrschenden Unterdruck ein seitliches Einströmen von
Luft zu minimieren.
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Nahe
den freien unteren Enden E1, E2 der Schalen 31, 32 sind
die Saugschlitze 319, 329 angeordnet, und jeder
Hohlraum 310, 320 hat am oberen Ende einen Durchgang 324, 325 zur Verbindung
mit dem Innenraum 330 des Trägerrohres 33. Es versteht
sich, dass der Träger
für die
Glocke nicht notwendigerweise auch als Verbindung mit der Vakuumquelle
dienen muss. Diese Verbindung kann auch durch eine separate und
beispielsweise flexible Leitung bewerkstelligt werden, die gegebenenfalls
mit den (zur Vereinfachung der Darstellung in den Figuren weggelassenen)
Mitteln zur Bewegung der Glocke von Arbeitstellung in Ruhestellung
und zum Öffnen
und Schliessen der Schalen verbunden ist. Die Einrichtungen für die Bewegung
der Glocke von einer "Ruhestellung" in eine Arbeitsteilung
ist für
die Erfindung bevorzugt aber nicht kritisch. Hingegen ist die Fähigkeit
der Schalen zum Öffnen
und Schliessen der Glocke wesentlich, weil dies die Einführung der frischen
Wickelhülse
in die erste Wickelstation (oder "Anwickelstation") und die Überführung der angewickelten Wickelhülse aus
der ersten in die zweite Wickelstation (oder "Fertigwickelstation") erforderlich ist.
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Als "Saugschlitze" werden hier sowohl
kontinuierliche als auch diskontiunierliche Durchbrechungen verstanden,
d.h. der "Saugschlitz" kann auch eine gleichwirkende
Lochreihe sein.
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Zur
Steuerung des Saugluftstromes ist im vorliegenden Beispiel im Träger 33 ein
Schieber 334 angeordnet, um die Verbindung mit der Vakuumquelle
entweder für
beide Schalen 31, 32 zu sperren (wenn sich die
Glocke in Ruhestellung oder auf dem Weg von oder zu ihrer Arbeitsstellung
befindet), oder (in Arbeitsstellung gemäss 3A) die
Verbindung der Vakuumquelle mit nur einer der beiden Hohlräume 310, 320 herzustellen.
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3B zeigt
die Glacke 29 von 3A nunmehr
in Arbeitsstellung an der Wickelwalze. Es versteht sich, dass sich
die Glocke erst dann schliesst, wenn die frische Wickelhülse 21 mit
ihrem Kern 21a von einem Schwenkarm gemäss 1 oder einem gleichwirkenden
Mechanismus aus dem Magazin in die Anwickelposition gemäss 3B überführt worden
ist und in dieser Position gehalten wird.
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Von
der Wickelwalze ist in 3B zur einfacheren Darstellung
nur ein Teil des Mantels der Wickelwalze 34 dargestellt,
der mit einer Mehrzahl von vorzugsweise etwa gleichmässig auf
dem Mantel der Wickelwalze verteilten Durchbrechungen 341 versehen
ist, um die Folienbahn B in an sich bekannter Weise unter der Wirkung
des im Inneren der Wickelwalze herrschenden Unterdrucks fest an
der Wickelwalze zu halten.
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Bei
Betätigung
der Schneideinrichtung 36 wird in einer unten noch genauer
erläuterten
Weise die Folienbahn B durch einen quer zur Bewegungsrichtung (entgegen
dem Uhrzeigersinn, Pfeil R) verlaufenden zusammenhängenden
Schnitt getrennt. Hierzu ist eine Mehrzahl von Trennelementen 364 gemeinsam
in Richtung des Doppelpfeils in und durch den Schlitz 360 beweglich
angeordnet. Zur Erzeugung des zusammenhängenden und quer über die
Bahn verlaufenden Schnittes werden die Trennelemente zum Bewirken
der Bahntrennung sowohl radial (d.h. in Richtung des Doppelpfeils)
nach aussen als auch axial (d.h. in Richtung senkrecht zur Zeichenebene)
bewegt. Die Bewegungslänge
in axialer Richtung ist so bemessen, dass jedes Trennelement mindestens
den Abstand zum benachbarten Trennelement durchwandert.
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Die
Kombination einer Bewegung in radialer und axialer Richtung ist
für eine
glatte Bahntrennung bei der Verarbeitung von Folienbahnen wesentlich, weil
diese in der Regel eine gewisse Dehnbarkeit besitzen und eine Tendenz
haben, von einer auf sie ohne Abstützung der Folie einwirkenden
Klinge auszuweichen. Gegenüber
spitzen Trennelementen ist diese Neigung weniger ausgeprägt, d.h.
eine Perforation ist problemloser, für eine rasche und glatte Bahntrennung
aber noch nicht ausreichend. Die erforderliche zusätzliche
Trennwirkung wird durch die axiale Bewegung der vorzugsweise mit
scharfen Seitenkanten versehenen spitzen Trennelemente bewirkt,
wie weiter unten noch eingehender erläutert.
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Durch
denn Trennschnitt wird das hinteres Ende des vorangehenden Folienabschnitts
gebildet, das an der Anwickelglocke 29 vorbeigezogen wird und
auf den (hier nicht dargestellten) fertigen Folienwickel aufläuft. Gleichzeitig
entsteht durch den Schnitt das vordere Ende des nachfolgenden Bahnabschnitts,
der auf der Wickelhülse 21 angewickelt werden
soll.
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Es
liegt im Rahmen der Erfindung, in einer die Schneideinrichtung 36 umgebenden
Kammer 361 einen Überdruck
zu erzeugen, um das vordere Ende der nachfolgenden Material bahn
in radialer Richtung nach aussen zu beschleunigen um die Haftung
an der Wickelwalze mindestens zu verringern. Kritisch ist diese
Massnahme jedoch nicht.
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Wesentlich
ist, dass das bei der Bahntrennung gebildete vordere Ende der nachfolgenden
Materialbahn B im Bereich der Glocke 29 durch lokalen Unterdruck
zwischen Wickelhülse 21 und
dem vorderen Ende der Bahn B an der Wickelhülse angelegt und angewickelt
wird, und zwar erfindungsgemäss auch
bei bi-direktionalem Betreib der Wickelvorrichtung.
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Im
allgemeinen wird hierzu die jeweils "abstromseitige" d.h. in 3B die
in der Bewegungsrichtung R der Bahn B "hinten" liegende Schale 31 und nicht
die in Bewegungsrichtung "aufstromseitig" oder mehr "vorne" liegende Schale 32 betätigt. Diese Betätigung erfolgt
dadurch, dass der jeweilige Innenraum der entsprechenden Kammer
mit der Vakuumquellen verbunden wird, hier z.B. durch Betätigung des
Schiebers 334 übereinstimmt
sodass die Öffnung 335 im
Schieber mit der Öffnung 325 am
oberen Ende der Schale 31 übereinstmmt und dadurch der
Innraum 310 der Schale 31 über den Innenraum 330 des
Trägers 33 mit
der Vakuumquelle verbunden wird.
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Als
Folge des so im Innenraum 330 der Schale 31 erzeugten
Unterdrucks wird Umgebungsluft durch die Spalte 351, 352 zwischen
der Bahn B auf der Wickelwalze 34 angesogen und erzeugt
in den Kanälen 36, 37 einen
durch den Saugschlitz 319 der Schale 31 gehenden
Sauglftstrom. Bei einer Luftströmungsgeschwindigkeit,
die wie bereits angedeutet vorzugsweise mindestens doppelt so gross
ist, wie die Laufgeschwindigkeit der Bahn, wird das abgetrennte
vordere Ende des nachfolgenden Bahnabschnitts in den Kanal 36 und
durch den Kanal 37 gezogen und legt sich bei fortlaufender
Drehung der Wickelhülse 21 an
diese. Allgemein ist die gemeinsame Länge der Kanäle 36, 37 so
bemessen, dass sie mindestens 270° des
Umfangs der Wickelhülse
umfassen. Durch Anordnung des Saugspalts 319 der Schale 31 nahe
an deren unterem Ende E1 (3A)
umgibt der bei Betätigung
der Schale 31 durch die Kanäle 36, 37 geführte Saugluftstrom
die Wickelhülse
in nahezu gleichem Masse.
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Durch
die fortgesetzte Drehung der Wickelhülse 21 fixiert jede
nachfolgende Lage der Folienbahn B, die auf die Wickelhülse 21 aufläuft, die
bereits darauf befindlichen Lagen, so dass eine zugfeste Verbindung
zwischen der Folienbahn B und der Wickelhülse 21 zustande kommt,
d.h. der kritische Teil des Anwickelvorgangs abgeschlossen ist und
die mit mehreren Lagen der Foliebahn angewickelte Hülse 21 wie
oben erläutert
aus der ersten in die zweite Wickelstation überführt werden kann.
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Bei
umgekehrter Drehrichtung der Wickelwalze 34 (d.h. im Uhrzeigersinn
und entgegen der Richtung R) verläuft der Anwickelvorgang in
analoger Weise, d.h. das vordere Ende der Bahn B wird mit Hilfe
des Saugluftstromes angewickelt, der wiederum durch die Spalte 351, 352 angesogen
wird, diesmal aber durch Betätigung
der Schale 32, indem der zugehörige Innenraum 320 über den
zur Freigabe der 324 umgestellten Schieber 334 mit
der Vakuumquelle verbunden wird und der dadurch entstehende Saugluftstrom
zuerst in den Kanal 37, dann den Kanal 36 und
schliesslich durch den Saugspalt 329 am freien unteren
Ende E2 der Schale 32 verläuft. Der
Trennvorgang wird dabei von der Trenneinrichtung bewirkt, die als
nächste
auf den Spalt 352 zuläuft.
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4 erläutert das
Prinzip einer bevorzugten Bahntrennvorrichtung 40 gemäss der Erfindung, die
nicht nur für
das hier beschriebene Bahnwickelverfahren bzw. die hier beschriebene
neue Bahnwickelvorrichtung sondern auch für andere Zwecke verwendbar
ist, die ein rasches, sicheres und glattes Trennen einer Materialbahn,
insbesondere Polymerfolienbahn, erfordern.
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Die
Wirkung einer erfindungsgemässen Bahntrennvorrichtung 40 beruht
im wesentlichen darauf, dass mehrere, z.B. über einen Schieber 42 bewegungsverbundene
spitze Trennelemente 41 in radialer Richtung (d.h. die
Richtungen des Doppelpfeils MR) durch den
(in 4 nicht dargestellten Schlitz im Mantel der Wickeltrommel
nach aussen geführt
werden und die Bahn B dabei entsprechend perforieren, und ausserdem
in axialer Richtung (d.h. in Richtung des Doppelpfeils MA) mindestens soweit bewegt werden, dass
jedes der Elemente 41 mindestens einen Weg der Länge L entsprechend
dem Abstand zwischen zwei benachbarten Elementen 41 zurücklegt. Dadurch
wird die anfängliche
Perforation der Bahn B mit Hilfe der scharfen Seitenkanten 411, 412 in
einen durchgehenden Schnitt verwandelt. Diese Trenntechnik ist wie
bereits angedeutet für
die Bahntrennung der in der Regel dehnbaren Polymerfolien vorteilhaft.
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Dies
kann in einer konstruktiv einfachen und deswegen bevorzugten Weise
dadurch erreicht werden, dass die Trennelemente 41 auf
dem als Führungskulisse
ausgebildeten Schieber 42 angeordnet sind, der in (nicht
dargestellter Weise) so geführt
ist, dass er von den Ausnehmungen 43 und den festen Führungsbolzen 44 bei
jeder Betätigung
des Antriebs 48 in Richtung des Doppelpfeils MA zunächst in
radialer Richtung nach aussen zum Kontakt aller spitzen Trennelemente 41 mit
der Folienbahn gebracht, dann in axialer Richtung seitlich und schliesslich
wieder in radialer Richtung nach innen bewegt wird. Die spitzen
Trennelemente 41 bewirken hierbei zunächst eine Perforierung und
unmittelbar anschliessen dank der axialen Bewegung mittels der Schneidkanten 411, 412 eine
Durchschneiden der Folienbahn. Durch die weitere Bewegung des Kulissenschiebers 42 bis
zum Anschlag des Stiftes 44 am entgegengesetzten Ende der
Ausnehmung 43 werden die Schneidelemente 41 schliesslich
wieder soweit zurückgezogen,
dass die Folienbahn B mit den Trennelementen 41 nicht in
Berührung
kommt.
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Wie
aus 4 zu ersehen, kann die durch die Öffnungen 43 definierte
Begrenzung der Bewegung in axialer Richtung durchaus grösser sein,
als der Abstand zwischen zwei benachbarten Trennelementen 41,
insbesondere, wenn dadurch die Sicherheit und Vollständigkeit
der Bahntrennung gewährleistet
wird. Ausserdem muss die Bewegung der Trennelemente in axialer Richtung
nicht notwendigerweise linear sein sondern kann z.B. wellen- der zickzackförmig verlaufen,
unter entsprechender Anpassung der Durchtrittsöffnungen für die Trennelemente im Mantel
der Wickelwalze.
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Es
versteht sich, dass der Antrieb 48 vorzugsweise eine schlagartige
Bewegung erzeugt, die in Sekundenbruchteilen, typisch weniger als
0,1 sec, abgeschlossen ist. Dies bestimmt die Dauer des Trennvorgangs,
der wiederum der Bahnlaufgeschwindigkeit angepasst werden kann.