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I. Anwendungsgebiet
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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vakuumwalze zum Transport
von Flachmaterialzuschnitten und insbesondere eine Vakuumwalze zur Übernahme
und zum anschließendem
Transport von Flachmaterialzuschnitten, die der Walze in Form einer
Materialbahn zugeführt
und an der Walze anliegend von der Bahn getrennt werden, so dass
die Flachmaterialzuschnitte zeitweise unter Schlupf an der Walze
anliegen.
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II. Technischer Hintergrund
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Zum
Transport von Flachmaterialzuschnitten, beispielsweise Briefhüllenzuschnitten
in einer Briefhüllenherstellungsmaschine,
werden häufig
sog. Vakuumwalzen verwendet. Eine Vakuumwalze weist hierbei in ihrer
Mantelfläche
Bohrungen auf, die sogenannten Sauglöcher, die über axial im Inneren der Walze
verlaufende Saugluftkanäle
mit einem Unterdruck beaufschlagt werden können. Durch die aufgrund des
Unterdrucks vermittelte Saugwirkung können die zu transportierenden
Produkte an der Mantelfläche
der Walze gehalten werden.
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Ein
spezieller Fall der Anwendung einer Vakuumwalze betrifft die Übernahme
und den Transport von Flachmaterialzuschnitten, die der Walze in
Form einer kontinuierlichen Materialbahn zugeführt und erst im bereits in
Anlage an der Walze befindlichen Zustand, beispielsweise mittels
einer der Transportwalze entgegenstehend rotierende Messerwalze
von der Materialbahn getrennt werden. Üblicherweise ist hierbei die
Zufuhrgeschwindigkeit der Materialbahn an die Walze geringer als
die Bahngeschwindigkeit der ggf. im Maschinentakt rotierenden Walze,
so dass die Flachmaterialzuschnitte bis zum Abtrennen von der Materialbahn
unter Schlupf an der Mantelfläche
der Walze anliegen.
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Ein
Beispiel für
eine derartige Anwendung betrifft die Zuführung von Fenstermaterial zum
Einkleben in Briefhüllenzuschnitte
in einer Briefhüllenherstellungsmaschine.
Hierbei wird das Fenstermaterial, bei dem es sich üblicherweise
um ein transparentes oder semi-transparentes Material wie z. B. Pergamin
handelt, in Form einer Materialbahn von einer Rolle an eine Vakuumwalze
(Zufuhrzylinder) geführt.
Der Zufuhrzylinder rotiert hierbei im Maschinentakt, d. h. bei jeder
vollständigen
Rotation wird ein einzuklebender Fensterzuschnitt übernommen
und an die weiteren Bearbeitungsstationen zum Beleimen und Einkleben
transportiert bzw. übergeben.
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Das
Abtrennen des Fensterzuschnitts von der Materialbahn erfolgt hierbei
durch eine Messerwalze, die dem Zufuhrzylinder entgegenstehend rotiert.
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Aufgrund
der Zufuhr in Form einer kontinuierlichen Materialbahn liegt der
zwischen Zufuhrzylinder und Messerwalze zugeführte Fensterzuschnitt mit fortschreitender
Rotation des Zufuhrzylinders in zunehmender Länge an dem Zufuhrzylinder an,
bis ein Abtrennen durch die Messerwalze erfolgt. Im Zeitraum vor
dem Abtrennen rotiert der Zufuhrzylinder unter dem Fensterzuschnitt
durch, d. h. der Fensterzuschnitt liegt unter Schlupf an dem Zufuhrzylinder an.
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Um
zu gewährleisten,
dass der Fensterzuschnitt bereits vor dem Abtrennen sauber an dem
Zufuhrzylinder anliegt, sind auch in dem entsprechenden Abschnitt
der Mantelfläche
die Sauglöcher
bereits mit Saugluft, d. h. Unterdruck beaufschlagt, so das der
Zuschnitt durch die Saugwirkung an der Mantelfläche angelegt wird.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Anwendung treten verschiedene Probleme
auf. So werden aufgrund des unter dem Zuschnitt durchrotierenden Zufuhrzylinders
kontinuierlich mit Saugluft beaufschlagte Sauglöcher freigelegt, so dass erhebliche Mengen
an sog. Fehlluft angesaugt werden. Dies führt zu einer Verringerung des
aufgebauten Unterdrucks, so dass zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen und
konstanten Saugwirkung entsprechend höhere Pumpleistungen des den
Unterdruck bereitstellenden Pumpsystems benötigt werden.
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Dieses
Problem wurde im Stand der Technik weitestgehend gelöst, indem
die Sauglöcher
durch in der Mantelfläche
verlaufende Saugnuten miteinander verbunden werden. Die bei einer
Bedeckung der Mantelfläche
mit einem Fensterzuschnitt unterhalb desselben als Unterdrucktaschen
wirkenden Saugnuten vermitteln die Saugwirkung auch in Bereichen zwischen
den Sauglöchern,
so dass die Anzahl der Sauglöcher
in der Mantelfläche
verringert werden konnte, ohne dass man auf ein flächenmäßiges Ansaugen
verzichten muss.
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Weiterhin
kommt es aufgrund des schleifenden Anliegens des Fensterzuschnitts
vor dem Abtrennen von der Materialbahn an der Mantelfläche der
Vakuumwalze insbesondere auch aufgrund der vorstehend beschriebenen
Saugnuten zu Schleifspuren auf der an der Walze anliegenden Oberfläche des Fensterzuschnitts.
Dies ist insbesondere bei Pergamin oder sonstigen transparenten
bzw. semitransparenten Materialien unerwünscht.
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Um örtlich lokale
Schleifspuren zu vermeiden, wurde daher im Stand der Technik ein
Nutenbild gewählt,
bei dem die Nuten spiralförmig
auf der Mantelfläche
des Zufuhrzylinders angeordnet sind, so dass sich durch die Schleifvorgänge im Ergebnis
ein gleichmäßiges Mattieren
der Oberfläche
der Fensterzuschnitte ergibt.
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Allerdings
ist auch diese Lösung
nur bedingt akzeptabel, da es aufgrund der Tatsache, dass der in Transportrichtung
vordere Abschnitt des Fensterzuschnitts dem Schleifvorgang deutlich
länger
ausgesetzt ist als der hintere Abschnitt, über die Länge des Fensterzuschnitts gesehen
zu einer unterschiedlich starken Mattierung der Oberfläche kommt.
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Die
zuvor beschriebenen Probleme treten natürlich nicht nur im speziellen
Fall einer Fensterzufuhrstation für Briefhüllenzuschnitte auf, sondern
bei jeder Anwendung einer Vakuumwalze zum Transport eines Flachmaterialzuschnitts,
solange dieser Transport, aus welchen Gründen auch immer, mit einem nicht
vernachlässigbaren
Schlupf zwischen Walzenoberfläche
und dem Flachmaterialzuschnitt erfolgt.
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III. Darstellung der Erfindung
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a) Technische Aufgabe
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vakuumwalze
zu schaffen, die bei einem schlupfbehafteten Transport von Flachmaterialzuschnitten
ein Beschädigen
der Oberfläche
der Zuschnitte vermeidet und gleichzeitig eine möglichst optimale Saugluftbeaufschlagung
hinsichtlich Fehlluftansaugung und Saugwirkung auf die Produkte
ermöglicht.
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b) Lösung
der Aufgabe
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Vakuumwalze
zum Transport eines Flachmaterialzuschnitts, weist in ihrer Mantelfläche die üblichen
Sauglöcher
auf, die mittels innerhalb der Walze verlaufender axialer Saugluftkanäle mit Saugluft
beaufschlagbar sind. Weiterhin sind in der Mantelfläche der
Walze mehrere sauglochverbindende Saugnuten vorhanden, die sich
spiralförmig über die
Mantelfläche
der Vakuumwalze erstrecken.
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Unter
sauglochverbindend wird hierbei verstanden, dass die Saugnuten sich
jeweils zwischen wenigstens zwei Sauglöchern erstrecken und diese somit
miteinander verbinden. Die Saugnuten weisen hierbei vorzugsweise
auf der Mantelfläche
eine geradlinige Struktur auf. Denkbar wäre jedoch auch, dass eine Saugnut
mehrere Sauglöcher
miteinander verbindet und in diesem Sinne beispielsweise Sternförmig zwischen
den entsprechenden Sauglöchern verläuft. Auch
gekrümmte
Saugnutverläufe
sind vorliegend möglich.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind sämtliche
Sauglöcher
der Walze durch Saugnuten miteinander verbunden. Sollten die Sauglöcher hierbei
in abwechselnden, zueinander versetzten axialen Reihen über den
Umfang der Mantelfläche
verteilt sein, so könnte
sich dann eine rautenartige Saugnutenstruktur ergeben, wobei an jedem
Eckpunkt einer Raute ein Saugloch angeordnet sein kann.
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Erfindungsgemäß weisen
die spiralförmig auf
der Mantelfläche
der Walze verlaufenden Saugnuten ein Saugnutprofil auf, bei dem
in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen die
seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich
an die Mantelfläche
der Walze mit dieser einen Winkel kleiner 20° bilden. Besonders bevorzugt
ist es hierbei, wenn die seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich
an die Mantelfläche
der Walze mit dieser einen Winkel kleiner 10° bilden. Im Idealfall schließen sich
die seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich an die Mantelfläche der
Walze im Wesentlichen tangential an diese an.
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In
diesem Sinne können
die Saugnutwandungen im Übergangsbereich
an die Mantelfläche geradlinig
verlaufen oder eine geeignete Krümmung aufweisen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die beiden seitlichen Saugnutwandungen in einem
Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen angenähert jeweils
von Viertelkreisen gebildet, die im Übergangsbereich an die Mantelfläche der
Walze im Wesentlichen tangential an diese anschließen.
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Der
Saugnutboden kann hierbei im Wesentlichen geradlinig verlaufen.
Vorzugsweise sind in diesem Fall die Radien der Viertelkreise größer als
die Breite des Saugnutbodens. Gegebenenfalls wäre hierbei auch denkbar, dass
die Saugnuten keinen Saugnutboden als solchen aufweisen, d. h. dass
die seitlichen Saugnutwandungen im Bodenbereich der Nut direkt ineinander übergehen.
Hierbei wäre sowohl
ein Übergang
unter Bildung eines Winkels, als auch ein stetiger Übergang
zwischen den seitlichen Saugnutwandungen möglich.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der Erfindung weisen die Saugnuten ein Saugnutprofil
auf, dessen Querschnittsfläche
senkrecht zur Verlaufsrichtung weniger als 25%, insbesondere weniger
als 20% der Querschnittsfläche
eines Sauglochs beträgt, zwischen
dem sich die Saugnuten erstrecken.
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Auf
diese Weise kann im bedeckten Zustand der Nut eine erhöhte Saugwirkung
erreicht werden, da aufgrund der Querschnittsverhältnisse
eine entsprechend bessere Vermittlung des Unterdrucks in die Bereichen
innerhalb der Saugnuten erfolgt.
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Weiterhin
können
die Saugnuten ein Saugnutprofil aufweisen, dessen Breite in einem
Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen an der
Mantelfläche
der Walze im Wesentlichen dem Durchmesser eines Sauglochs entspricht
oder geringfügig
größer als
dieser ist.
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Durch
die somit im Vergleich zum Saugnutenboden große Breite der Saugnuten an
der Mantelfläche
kann gewährleistet
werden, dass der zu haltende Zuschnitt über einer relativ großen Fläche mit einer
Saugwirkung beaufschlagt wird.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung
der seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich an die Mantelfläche der
Walze gewährleistet,
dass die ggf. schlupfbehaftet an der Mantelfläche der Walze anliegende Oberfläche der
Flachmaterialzuschnitte nicht über
scharfe Kanten gleitet, wodurch ein Verkratzen der Oberfläche minimiert
wird.
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Auch
wird durch den relativ flachen Übergang
der Saugnutwandungen an die Mantelfläche der Vakuumwalze in diesen
Bereichen aufgrund der in den Saugnuten bestehenden Strömungsverhältnisse
nur ein relativ eingeschränkter
Unterdruck aufgebaut, so dass in den für ein Beschädigen der Oberfläche der
Zuschnitte kritischen Übergangsbereichen nur
eine verminderte Saugwirkung erfolgt.
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Erfindungsgemäß werden
die vorstehend beschriebenen Saugnuten erzeugt, indem eine formgebende
Vorrichtung spiralförmig
an der Mantelfläche
der Vakuumwalze entlang geführt
wird, wobei die formgebende Vorrichtung, wenn sie in Umfangrichtung
senkrecht zur Walzenachse über
die Mantelfläche
geführt
wird, ein Saugnutprofil erzeugt, bei dem in einem Schnitt senkrecht
zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen die seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich
an die Mantelfläche
der Walze mit dieser einen Winkel von kleiner 20°, insbesondere einen Winkel
kleiner 10° bilden.
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Als
erfindungsgemäß zum Einsatz
kommende formgebende Vorrichtung können beliebige spanende oder
nichtspanende Vorrichtungen verwendet werden, wobei vorzugsweise
ein Fingerfräser
mit einem entsprechenden Querschnittsprofil verwendet wird. Denkbar
wäre auch
eine Verwendung eines Scheibenfräsers
mit entsprechendem Profil. Auch sonstige zur Herstellung von Nuten
geeignete Verfahren wie Erodieren, Laser-Abtragung etc. können zur
erfindungsgemäßen Herstellung
der Saugnuten mit erfindungsgemäßem Profil
verwendet werden.
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Vorliegend
wird unter einem spiralförmigen Entlangführen einer
formgebenden Vorrichtung an der Mantelfläche der Vakuumwalze lediglich
verstanden, dass eine spiralförmige
Relativbewegung zwischen der formgebenden Vorrichtung und der Mantelfläche der
Walze durchgeführt
wird. In diesem Sinne kann beim Erzeugen der spiralförmig angeordneten
Nuten beispielsweise die formgebende Vorrichtung ortsfest angeordnet
sein, während
die Walze rotierend an der Vorrichtung in axialer Richtung vorbeibewegt
wird. Allerdings kann auch die Walze ortsfest angeordnet sein, während die
formgebende Vorrichtung wird um die Walze rotierend an dieser in
axialer Richtung vorbei geführt
wird. Denkbar wäre
auch eine Kombination der beiden zuvor beschriebenen Bewegungsarten,
d. h. dass weder die formgebende Vorrichtung, noch die Mantelfläche der
Walze beim Erzeugen der Nuten ortsfest angeordnet ist, sondern diese
jeweils Rotations- und/oder Translationsbewegungen ausführen.
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Die
jeweils zum Einsatz kommende Variante des spiralförmigen Entlangführens einer
formgebende Vorrichtung an der Mantelfläche der Vakuumwalze ist ggf.
auch von der konkreten Bauform der formgebenden Vorrichtung abhängig.
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Auch
sollte klar sein, dass die formgebende Vorrichtung zum Erzeugen
der Nuten gegebenenfalls in die Mantelfläche eintauchend an dieser entlang
geführt
wird, wie es beispielsweise bei der Verwendung von Fräswerkzeugen
der Fall ist.
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Besonders
bevorzugt erzeugt die verwendete formgebende Vorrichtung erfindungsgemäß, wenn sie
in Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse über die Mantelfläche geführt wird,
ein Saugnutprofil, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung
der Saugnut gesehen die seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich
an die Mantelfläche
im Wesentlichen tangential an diese anschließen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erzeugt die formgebende Vorrichtung, wenn sie in Umfangrichtung
senkrecht zur Walzenachse über
die Mantelfläche
geführt
wird, ein Saugnutprofil, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur
Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen die beiden seitlichen Saugnutwandungen
jeweils angenähert
von Viertelkreisen gebildet werden, die im Übergangsbereich an die Mantelfläche der
Walze im Wesentlichen tangential an diese anschließen.
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Der
Saugnutboden zwischen den seitlichen Saugnutwandungen kann hierbei
geradlinig und im Wesentlichen parallel zur Mantelfläche verlaufen.
In diesem Fall sind die Radien der Viertelkreise vorzugsweise größer als
die Breite des Saugnutbodens.
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Die
formgebende Vorrichtung kann hierbei, wenn sie in Umfangrichtung
senkrecht zur Walzenachse über
die Mantelfläche
geführt
wird, auch ein Saugnutprofil erzeugen, dessen Querschnittsfläche in einem
Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen weniger
als 25% der Querschnittsfläche
eines Sauglochs beträgt.
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Das
entsprechende, von der formgebenden Vorrichtung bei einer Führung in
Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse erzeugte Saugnutprofil kann
weiterhin eine Breite aufweisen, die in einem Schnitt senkrecht
zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen an der Mantelfläche der
Walze im Wesentlichen dem Durchmesser eines Sauglochs entspricht oder
geringfügig
größer als
dieser ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis der
Querschnittsfläche
eines axialen Saugluftkanals zur Summe der Querschnittsflächen der
mit diesem in Verbindung stehenden Sauglöcher größer als 0,55. Auf diese Weise
kann aufgrund des entsprechend hohen Massentransports in den axialen
Saugluftkanälen
gewährleistet
werden, dass die Sauglöcher
und die mit diesen in Verbindung stehenden erfindungsgemäßen Saugnuten
mit einem hinreichenden Unterdruck beaufschlagt werden können.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
liegt der Steigungswinkel der spiralförmig verlaufenden Saugnuten
zwischen 20° und
50°, insbesondere
zwischen 25° und
40°, wobei
die Saugnuten in zwei Sätzen
von jeweils mehreren parallel verlaufenden Spiralen angeordnet sein
können
und sich die beiden Spiralensätze
mit gleichem Steigungswinkel jedoch gegenläufig über die Mantelfläche der Walze
erstrecken.
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Um
zu gewährleisten,
dass trotz einer geringen Anzahl an Sauglöchern in der Mantelfläche eine flächige Beaufschlagung
der zu transportierenden Produkte erfolgt, kann bei einer bevorzugten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vakuumwalze
in demjenigen Bereich der Mantelfläche der Walze, der Saugnuten
aufweist, das Verhältnis
zwischen dem von den Saugnuten und Sauglöchern eingenommenen Anteil
der Mantelfläche
zur Gesamtmantelfläche zwischen
25 und 40% liegen.
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c) Ausführungsbeispiele
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
axiale Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vakuumwalze;
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2a einen
Querschnitt der in 1 dargestellten Vakuumwalze;
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2b ein
vergrößertes Detail
aus 2a;
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3a ein
vergrößertes Detail
eines axialen Schnitts durch eine Vakuumwalze mit einem Saugloch,
durch das eine in Umfangsrichtung senkrecht zur Walzenachse auf
der Mantelfläche
der Walze erzeugte Saugnut verläuft;
und
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3b einen
Querschnitt bzgl. der Verlaufsrichtung einer in Umfangsrichtung
senkrecht zur Walzenachse auf der Mantelfläche der Walze erzeugten Saugnut.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Vakuumwalze 1 in
Form eines Fensterzu schnittzylinders einer Briefhüllenherstellungsmaschine
in Seitenansicht dargestellt. Die Walze 1 weist hierbei über ihrer
Mantelfläche 2 in
regelmäßiger Anordnung
verteilte Sauglöcher 3 auf.
Insbesondere sind die Sauglöcher 3 in
zwei abwechselnden, zueinander versetzten axialen Reihen auf der
Mantelfläche 2 angeordnet.
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Wie
in 1 schematisch dargestellt ist, sind die Sauglöcher 3 auf
der Mantelfläche 2 der
Walze 1 durch Saugnuten 4 miteinander verbunden.
Hierbei erstrecken sich die Saugnuten 4 in zwei Sätzen jeweils
mehrerer parallel angeordneter Schraubenlinien über die Mantelfläche 2.
Die beiden Schraubenliniensätze
weisen hierbei denselben Steigungswinkel Θ bzgl. der Walze 1 von
ca. 33° auf,
erstrecken sich jedoch gegenläufig über die
Mantelfläche 2.
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Die
Saugnuten 4 bilden somit auf der Mantelfläche 2 der
Walze 1 ein rautenartiges Muster, wobei an jedem Schnittpunkt
der Nuten 4 ein Saugloch 3 angeordnet ist.
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In 2 ist ein Schnitt durch die in 1 dargestellte
Walze 1 gezeigt, wobei 2b einen Detailausschnitt
aus 2a wiedergibt. Aus Gründen der einfacheren Darstellung
sind die durch die Sauglöcher 3 verlaufenden
Saugnuten 4 in den 2a und 2b nicht
dargestellt.
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Wie
in 2a dargestellt, weist die Walze 1 in
der dargestellten Ausführungsform
in ihrem Inneren axial verlaufende Saugluftkanäle 5 auf, die vorliegend
in einem gleichmäßigen Winkelabstand
von 10° unter
der Mantelfläche 2 liegend über den
Umfang der Walze 1 verteilt sind. Folglich hat die Walze 1 im dargestellten
Beispiel insgesamt 36 axiale Saugluftkanäle 5.
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Jeder
der Saugluftkanäle 5 erstreckt
sich axial im wesentlichen über
die gesamte Länge
L der Walze 1 und kann über
eine oder beide Stirnflächen 6 der
Walze 1 mit Saugluft beaufschlagt werden. Mit den axialen
Saugluftkanälen 5 steht
jeweils eine Reihe von Sauglöchern 3 in
Verbindung, die über
den jeweiligen Saugluftkanal 5 mit Saugluft beaufschlagt werden,
um den zu transportierenden Fensterzuschnitt an der Mantelfläche 2 der
Walze 1 zu halten.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
der Durchmesser DA der axialen Saugluftkanäle 5, der Durchmesser
DS der Sauglöcher 3 und
die Anzahl der einem Saugluftkanal 5 zugehörigen Sauglöcher 3 derart
gewählt,
dass das Verhältnis
der Querschnittsfläche
eines axialen Saugluftkanals 5 zur Summe der Querschnittsflächen der
mit diesem in Verbindung stehenden Sauglöcher 3 größer als
0,55 ist. Insbesondere liegt dieses Verhältnis vorliegend im Bereich
von 0,55 bis 0,70. Ein derart gewähltes Verhältnis führt zu einer besonders vorteilhaften Saug luftbeaufschlagung
der Sauglöcher 3 aufgrund der
sich ergebenden Massenstromverteilung.
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Aufgrund
des spiralförmigen
Verlaufs der Saugnuten 4 auf der Mantelfläche 2 der
Walze 1 kann das tatsächlich
bestehende Profil der Saugnut 4 in einem Schnitt quer zur
Verlaufsrichtung der Saugnut 4 nicht ohne weiteres graphisch
dargestellt werden. Auch ist eine exakte Beschreibung der auf der
Mantelfläche 2 vorliegenden
geometrischen Bedingungen einer spiralförmig verlaufenden Saugnut 4 mit Worten
nur unzureichend möglich.
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Aus
diesen Gründen
ist zum besseren Verständnis
und zur Klarheit in den 3a und 3b ein
vereinfachter Fall dargestellt, der als gute Näherung zu den tatsächlich vorliegenden
Verhältnissen angesehen
werden kann. Genauer gesagt stellen die 3a und 3b den
Fall dar, bei dem die formgebende Vorrichtung nicht, wie es zur
Erzeugung der in 1 dargestellten Saugnuten 4 notwendig
ist, spiralförmig
an der Mantelfläche 2 der
Walze 1 entlang geführt
wird, sondern vielmehr senkrecht zur Achse A der Walze 1 in
Umfangsrichtung über
die Mantelfläche 2 der
Walze 1 geführt
wird.
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Diese
Näherung
entspricht dem Fall, bei dem der Durchmesser DW der Walze 1 hinreichend
groß gegenüber der
Breite NB der Saugnuten 4 an der Mantelfläche 2 der
Walze 1 ist, so dass die bei einem spiralförmigen Verlauf
der Saugnuten 4 die Geometrie derselben beeinflussende
Krümmung
der Mantelfläche 2 vernachlässigbar
ist. Da in dem in 1 dargestellten Beispiel dieses
Verhältnis
im Bereich von 1–2%
liegt, sollte der in den 3a und 3b dargestellte
Näherungsfall
die tatsächlich
bestehenden Verhältnisse
hinreichend gut beschreiben.
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Demzufolge
zeigt 3a eine vergrößerte Detaildarstellung
eines axialen Schnitts durch die Walze 1 im Bereich derer
Mantelfläche 2.
Das dargestellte Saugloch 3 steht mit einem der axialen
Saugluftkanäle 5 in
Verbindung.
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Durch
das Saugloch 3 verläuft
eine Saugnut 4, die, wie zuvor erwähnt wurde, in 3a nicht
spiralförmig
unter dem Steigungswinkel Θ,
sondern in Umfangsrich tung senkrecht zur Achse A der Walze 1 auf
der Mantelfläche 2 verläuft. Folglich
ist in 3a das Profil der Saugnut 4 in
einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut 4 zu
sehen, welches in 3b noch einmal detaillierter
dargestellt ist.
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Während die
Saugnut 4 in 3a in einem Kreuzungsbereich
mit einem Saugloch 3 dargestellt ist, zeigt 3b einen
vergrößerten Schnitt
durch die Saugnut 4 senkrecht zur Verlaufsrichtung der
Saugnut 4 in einem von den Sauglöchern 3 beabstandeten Bereich
der Mantelfläche 2 der
Walze 1.
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Wie
in 3b dargestellt ist, ist das Profil der Saugnut 4 im
Querschnitt zur Verlaufsrichtung gesehen symmetrisch ausgebildet
und setzt sich aus mehreren Abschnitten zusammen. Der mittig angeordnete
Saugnutenboden 7 verläuft
hierbei um Wesentlichen geradlinig und parallel zur Mantelfläche 2 der
Walze 1.
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An
den Saugnutenboden 7 schließen sich bei der dargestellten
Ausführungsform
der Erfindung auf beiden Seiten die Seitenwandungen 8 der
Saugnut 4 an. Die Seitenwandungen 8 werden vorliegend durch
im Wesentlichen kreisbogenartige Abschnitte 9 mit einem
Radius R sowie durch sich an die kreisbogenartige Abschnitte 9 anschließende und
im Wesentlichen geradlinige Abschnitte 10 gebildet, wobei die
Abschnitte 10 vorliegend unter einen Winkel Ω von ca.
10° an die
Mantelfläche 2 anschließen.
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Im
vorliegenden Beispiel bilden die kreisbogenartigen Abschnitte 9 keinen
vollständigen
Viertelkreis sondern überdecken
ungefähr
einen Winkelbereich von 75°.
Denkbar ist auch, dass die kreisbogenartigen Abschnitte 9 der
Seitenwandungen 8 der Saugnut 4 sich im Wesentlichen über einen
vollständigen
Viertelkreis erstrecken, wobei die Mantelfläche 2 sich dann idealerweise
tangential an die Abschnitte 9 anschließen würde.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist der Radius R der viertelkreisartigen Abschnitte 9 größer gewählt als
die Breite B des Saugnutenbodens 7, um eine günstige Unterdruckverteilung
in der Saugnut 4 und somit Saugwirkung bei einer Beaufschlagung
mit Saugluft zu erzielen.
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Die
gesamte Breite NB der Saugnut 4 ist hierbei im Wesentlichen
gleich oder geringfügig
größer als
der Durchmesser DS der Sauglöcher 3,
so dass eine hinreichend große
mit Saugwirkung belegte Fläche
gewährleistet
werden kann.
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Durch
die vorliegend gewählten
geometrischen Abmessungen der Saugnut 4 ergibt sich eine Querschnittsfläche der
Saugnut 4 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut 4 gesehen,
die weniger als 25% der Querschnittsfläche der Sauglöcher 3 beträgt.
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Insgesamt
gesehen sind bei dem dargestellten Beispiel die Breite NB der Saugnuten 4,
der Durchmesser DS der Sauglöcher 3 sowie
die Anzahl und Anordnung der Sauglöcher 3 auf der Mantelfläche 2 der
Walze 1 derart gewählt,
dass in demjenigen Bereich der Mantelfläche 2, der Saugnuten 4 aufweist,
das Verhältnis
zwischen dem von den Saugnuten 4 und Sauglöchern 3 eingenommenen
Anteil der Mantelfläche 2 zur
Gesamtmantelfläche
bei ca. 35% liegt.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vakuumwalze 1 wurde
als formgebende Vorrichtung ein Fingerfräser verwendet, dessen Querschnittsprofil
im Wesentlichen dem in 3b dargestellten Profil der
Saugnut 4 entspricht. Hierbei wurde bei der vorliegenden
Ausführungsform die
Walze 1 um ihre Achse A rotierend axial an dem ortsfest
angeordneten Fingerfräser
entlang geführt, d.
h. der Fingerfräser
wurde in diesem Sinne spiralförmig
unter dem Steigungswinkel Θ an
der Mantelfläche 2 der
Walze 1 entlang geführt,
um die beiden gegenläufigen
Sätze mehrerer
paralleler Saugnuten 4 mit der erwünschten erfindungsgemäßen Profilform zu
erhalten.
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- 1
- Vakuumwalze
- 2
- Mantelfläche von 1
- 3
- Sauglöcher
- 4
- Saugnuten
- 5
- Saugluftkanäle
- 6
- Stirnflächen von 1
- 7
- Saugnutenboden
- 8
- Seitenwandungen
von 4
- 9
- Viertelkreisabschnitt
- 10
- Geradlinige
Abschnitte
- A
- Achse
von 1
- DW
- Durchmesser
von 1
- L
- axiale
Länge von 1
- Θ
- Steigungswinkel
der Spirallinien
- DA
- Durchmesser
von 5
- DS
- Durchmesser
von 3
- R
- Radius
von 8
- Ω
- Winkel
der Saugnutwandung im Übergang
zu 2
- NB
- Breite
von 4
- B
- Breite
von 7