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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung von Teilbahnen
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, welche
mindestens eine erste, gebogene Walze, die auf der einen Seite der
Bahn angeordnet ist, und eine zweite, gebogene Walze, die auf der
anderen Seite der Bahn angeordnet ist, sowie einen Mechanismus umfasst,
der so angeordnet ist, dass er auf die Walzen einwirkt, um die Umschlingungswinkel
der Teilbahnen zu verändern und um auf diese Weise die
gewünschte Trennung der Teilbahnen herbeizuführen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Trennung von Teilbahnen
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7, in
welchem die längs geschnittenen Teilbahnen über
die erste und zweite gebogene Walze derart geführt werden,
dass zwei aufeinanderfolgende Änderungen in der Laufrichtung
der Bahn entsprechend den Umschlingungswinkeln gebildet werden,
die von den Positionen der Walzen bestimmt werden, in welchem Verfahren
die Umschlingungswinkel zur Änderung der Trennung der Teilbahnen
verändert werden.
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Im
Zusammenhang mit der Fertigung und Bearbeitung einer Papierbahn
wird mit der Spreizung der Bahn im Allgemeinen sowohl die Spreizung
der Bahn über ihre gesamte Breite vor dem Längsschneider
als auch die nach dem Längsschneiden stattfindende Spreizung
bezeichnet, die den Zweck hat, die in Längsrichtung geschnittenen,
schmalen Teilbahnen vor der Bildung von Teilbahnrollen voneinander zu
trennen.
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Die
Druckkräfte, die in Querrichtung auf die Papierbahn wirken,
können aufgrund der elastischen Struktur der Bahn eine
Knick- oder Faltenbildung in der Bahn verursachen. Das Knicken der
Bahn und die Entstehung von Falten sollen mit Breitstreckvorrichtungen
der Bahn verhindert werden. Die Spreizung der Bahn ist bei der Fertigung
und/oder Bearbeitung einer Faserbahn in mehreren verschiedenen Zusammenhängen
notwendig. Zum Beispiel ist es bei einem Längsschneider
wichtig, die begradigte und ausreichend gespannte Bahn so zwischen
die Klingen des Längsschneiders zu führen, dass
eine saubere und gerade Schnittmarkierung entsteht. Zu diesem Zweck
ist bei bestimmten Papier qualitäten zwischen der abzurollenden
Maschinenrolle und den Klingen des Längsschneiders mindestens
eine Breitstreckvorrichtung angeordnet.
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In
der Publikation
US3765616 ist
eine Trennvorrichtung für längs geschnittene Teilbahnen
offenbart, in welcher die relative Position der Breitstreckwalzen
in der ankommenden und abgehenden Richtung der Bahn beim Ändern
des Grades der Spreizung erhalten bleibt. Die dargestellten Konstruktionsalternativen
erfordern in der Praxis jedoch sehr viel Raum und sind in ihrer
Gesamtheit relativ kompliziert.
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Durch
die Trennung der Teilbahnen sollen die zum Beispiel mit einem Längsschneider
geschnittenen, verschiedenen Teilbahnen der Bahn in der Querrichtung
weit genug getrennt werden, um sicherzustellen, dass die Rollen
voneinander getrennt verbleiben. Bei der Trennung der Teilbahnen
könnte es im Zusammenhang mit bestimmten Anwendungen vorteilhaft
sein, die Seitwärtsverschiebung der Bahn so durchzuführen,
dass ein seitliches Verrutschen der Bahn in der Breitstreckvorrichtung
vermieden wird. Dies wird durch Steuern der Teilbahnen in einer ersten
Breitstreckvorrichtung unter seitlichem Biegen und mit einer zweiten
unter Wiederherstellung der Laufrichtung erreicht. Als Breitstreckvorrichtungen werden
nach dem Stand der Technik zum Beispiel Stangen, Balken oder an
einer gebogenen Achse gekrümmt gelagerte, rotierende Walzenmäntel
ver wendet. Der rotierende Walzenmantel kann zum Beispiel aus starren
Mantelelementen zusammengesetzt oder durchgehend und elastisch sein.
Die Mantelelemente können auch separat angeordnet sein.
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Die
häufigste Art und Weise, die Größe des Spaltes,
der bei der Trennung der Teilbahnen entsteht, zu regulieren, besteht
darin, dies durch Justieren des Umschlingungswinkels der Bahn in
der Breitstreckvorrichtung durchzuführen. In einem solchen Fall
läuft die Bahn entweder in einem spitzeren oder einem stumpferen
Winkel über die Breitstreckvorrichtungen, wobei sich der
Abstand zwischen den Teilbahnen je nach Umschlingungswinkel verändert. Werden
die Umschlingungswinkel der Bahn auf den Breitstreckvorrichtungen
verändert, ändern sich die Richtungswinkel der
Krümmung der Breitstreckvorrichtungen hinsichtlich der
Bahn ebenfalls. Eine Änderung im Richtungswinkel der Krümmung
hinsichtlich der Bahn verursacht in der Bahn einen Wälzkomponenten
seitwärts, was Probleme verursacht, da dann eine Reibungskraft
entsteht, die die Teilbahnen weg von der gewünschten Strecke
zu verschieben versucht.
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In
der Publikation
EP0431275A2 ist
eine Vorrichtung zur Trennung von Teilbahnen offenbart, in welcher
die Korrektur des Richtungswinkels der gebogenen Walzen mechanisch
derart zwangläufig ist, dass in der Vorrichtung ein Regelmechanismus
vorgesehen ist, der so angeordnet ist, dass er den Richtungswinkel
zwischen den Walzen und der Bahn auf den gewünschten Wert
bei allen Werten des Umschlingungswinkels so korrigiert, dass der
Regelmechanismus so angeordnet ist, dass er die Walzen in eine verglichen
mit der Schwenkbewegung, die durch den Kippmechanismus erzeugt wird,
entgegengesetzte Richtung in einem geometrischen Verhältnis,
das von dem Regelmechanismus bestimmt wird, umlenkt.
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Obwohl
die in
EP0431275A2 vorgestellte
Lösung an sich funktioniert, ist in letzter Zeit ein Bedarf entstanden,
eine bessere Regulierbarkeit der Spreizung zu realisieren. Somit
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung insbesondere, den in der
Branche vorherrschenden Stand der Technik durch Bereitstellung solch
einer Vorrichtung zur Trennung von Teilbahnen zu erhöhen,
dass die vielfältigsten Anwendungsmöglichkeiten
der Vorrichtung realisiert werden können.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung zur Trennung von
Teilbahnen umfasst bei Betrieb der Vorrichtung eine erste gebogene
Walze, die auf der einen Seite der Bahn angeordnet ist, und eine
zweite gebogene Walze, die auf der anderen Seite der Bahn angeordnet
ist, sowie einen Mechanismus, der so angeordnet ist, dass er auf
die besagten Walzen einwirkt, um die Umschlingungswinkel der Teilbahnen
zu verändern und um auf diese Weise die gewünschte Trennung
der Teilbahnen herbeizuführen.
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Die
Vorrichtung umfasst eine Regelanordnung, die so angeordnet ist,
dass sie den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Walze verändert,
und zwar abhängig von dem jeweiligen Umschlingungswinkel
der Teilbahnen. Die Erfindung zeichnet sich hauptsächlich
dadurch aus, dass der Mechanismus ein Kippmechanismus ist, der drehbar am
Drehpunkt des Kippmechanismus gestützt ist, und dass die
Stützkonstruktion der ersten Walze drehbar am ersten Drehpunkt
des Kippmechanismus gestützt ist, und dass die Stützkonstruktion
der zweiten Walze drehbar am zweiten Drehpunkt des Kippmechanismus
gestützt ist, und dass der erste Drehpunkt in einem Abstand
von der Rotationsachse der ersten Walze und der zweite Drehpunkt
in einem Abstand von der Rotationsachse der zweiten Walze angeordnet
ist.
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Die
Regelanordnung ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie den Abstand
zwischen der ersten und der zweiten Walze zur gleichen Zeit vergrößert, wenn
die Umschlingungswinkel der Teilbahnen vergrößert
werden. Auf diese Weise wird der Vorteil erreicht, dass auch mit
einem kleinen Grad an Spreizung eine ausreichende Überdeckung
der Bahn auf der Walze erreicht werden kann, wobei eine ausreichende
Reibung erzielt wird, so dass kein Rutschen auftritt und die Oberfläche
der Bahn nicht beschädigt wird.
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Die
Erfindung kann in einem Verfahren angewendet werden, in welchem
die längs geschnittenen Teilbahnen über eine erste
und eine zweite gebogene Walze derart geführt werden, dass
zwei aufeinanderfolgende Änderungen der Laufrichtung der
Bahn entsprechend den Umschlingungswinkeln, die von den Positionen
der Walzen bestimmt werden, gebildet werden. Bei dem Verfahren werden
die Umschlingungswinkel zur Änderung der Trennung der Teilbahnen
verändert und mit der Änderung der Umschlingungswinkel
wird gleichzeitig der Abstand zwischen den Walzen verändert.
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Vorzugsweise
wird der Abstand zwischen den Walzen beim Vergrößern
der Umschlingungswinkel vergrößert und beim Verkleinern
der Umschlingungswinkel verkleinert.
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Die
Walze kann eine aus mehreren kurzen aufeinanderfolgenden Walzensegmenten
gebildete Gesamtheit oder eine durchgehende, mit einem biegsamen
Mantel versehene Walze sein.
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Die
sonstigen charakteristischen Merkmale der Erfindung gehen aus den
beigefügten Patentansprüchen hervor.
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Mithilfe
der Erfindung werden zahlreiche Vorteile erzielt. Sie minimiert
oder eliminiert unter anderem den Bedarf des Walzenbetriebes, da
auch mit einem kleinen Grad an Spreizung die Kontaktoberfläche
zwischen der Walze und der Bahn zur zuverlässigen Rotati on,
gezogen oder unterstützt von der Bahn, ausreicht. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung erfordert im Betrieb deutlich weniger Raum als Lösungen
nach dem Stand der Technik.
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Die
Erfindung und ihre Funktion werden im Folgenden unter Bezugnahme
auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher
erläutert, worin
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1 eine
schematische Darstellung des an sich bekannten Prinzips der Spreizvorrichtung
durch Umschlingen von unten gesehen zeigt,
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2 eine
schematische Darstellung des an sich bekannten Prinzips der Spreizung
durch Umschlingen und ihrer Kontrollgrößen zeigt,
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3 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt, und
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4 die
Vorrichtung gemäß 3 in verschiedenen
Betriebspositionen zeigt.
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In 1 ist
schematisch dargestellt, wie die geschnittenen Teilbahnen W1, W2...Wn-1, Wn an der ersten
Breitstreckwalze 10 in einer Richtung ankommen, in welcher
der Mantel der Walze 10 direkt in die Laufrichtung P der
Bahn W rotiert. Die Teilbahnen W1...Wn drehen sich um den Mittelpunkt r1c der Krümmung 10' (2)
der Längsachse der Walze 10 in der Rotationsrichtung
der ersten Walze 10, wobei gleichzeitig jede Teilbahn W1...Wn in ihrer eigenen Richtung
P1, P2...Pn nach außen gebogen wird, die von
dem Krümmungsradius r1 der Walze 10 und
von dem Umschlingungs- Winkel b1 der Bahn
bestimmt wird. Auf diese Weise öffnen sich Spalten zwischen den
Teilbahnen W1...Wn und
schaffen dabei die Trennung C der Teilbahnen. Jede Teilbahn W1...Wn erreicht die
zweite Walze 11 in der Rotationsrichtung des Mantels derselben
und wird dabei mit dem Mantel in die neue gerade Laufrichtung P
gelenkt. Die Teilbahnen W1...Wn verlassen
die zweite Breitstreckwalze 11, wobei zwischen den Teilbahnen
W1...Wn die erforderliche
Trennung C entsteht.
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2 ist
eine schematische Darstellung der Größen, die
angepasst an den Längsschneider mit Tragwalzen 20 auf
die Spreizung durch Umschlingen einwirken. In der Figur wird die
Bahn mit dem Bezugszeichen W gekennzeichnet, jede Bahn läuft
unter der ersten Breitstreckwalze 10, die durch ihre Krümmung 10' die
Bahn zu Teilbahnen W1...Wn streckt.
Die Teilbahnen W1...Wn laufen
danach über die zweite Breitstreckwalze 11, deren
Krümmung 11' die Teilbahnen W1...Wn in ihre neue Laufrichtung P umlenkt (1).
In 2 sind die Radien der Spreizkrümmungen 10', 11' mit
den Bezugszeichen r1, r2 und
die Mittelpunkte der Krümmungsradien mit den Bezugszeichen
r1c, r2c gekennzeichnet.
Der Abstand zwischen den Breitstreckwalzen 10, 11 ist
mit dem Bezugszeichen L gekennzeichnet. Die Umschlingungswinkel
der Bahn W um die Walzen 10, 11 ist mit den Bezugszeichen
b1, b2 und die Richtungswinkel der
Spreizkrümmungen 10', 11' hinsichtlich
der Bahn W sind mit g1 und g2 gekennzeichnet.
Die Walzen 10 und 11 sind so angeordnet, dass
die Bahn unter der ersten Breitstreckwalze 10, das heißt
auf der Seite des Mittelpunktes r1c des
Krümmungsradius der Walze, und über der zweiten
Breitstreckwalze 11, das heißt auf der gegenüberliegenden
Seite des Mittelpunktes 2c des Krümmungsradius
der Walze, gebogen wird.
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In 3 ist
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.
Die in 3 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung
zur Trennung der Teilbahnen W1, W2....Wn-1, Wn umfasst eine erste Walze 10 und
eine zweite Walze 11. Die Walzen bzw. die Walzenmäntel
sind gebogen, was in den 1 und 2 dargestellt
ist. Die Vorrichtung umfasst einen Mechanismus 15, 16,
der so angeordnet ist, dass er auf die besagten Walzen 10, 11 einwirkt,
um die Umschlingungswinkel b1, b2 der Teilbahnen W1, W2....Wn-1, Wn zu verändern und um auf diese
Weise die gewünschte Trennung C der Teilbahnen W1, W2....Wn-1, Wn herbeizuführen.
Der Mechanismus umfasst einen Kippmechanismus, der vorzugsweise aus
Hebeln (Gelenkhebeln) besteht, die miteinander durch Gelenke verbunden
sind. An den Kippmechanismus ist ein Stromgerät 17 angeschlossen,
um den Kippmechanismus in Bewegung zu setzen. Der Kippmechanismus
ist drehbar an seinem Drehpunkt 16 zum Beispiel am Rahmen
der Vorrichtung befestigt (nicht dargestellt).
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Die
erste Walze 10 ist an der Stützkonstruktion 10.1 der
ersten Walze und die zweite Walze 11 an der Stützkonstruktion 11.1 der
zweiten Walze angeordnet und die Stützkonstruktionen 10.1, 11.1 sind an
dem Gelenkhebel 15 des Kippmechanismus 15, 16 drehbar
gestützt. Die Stützkonstruktion 10.1 der ersten
Walze 10 ist drehbar an dem Gliederhebel 15 des
Kippmechanismus am ersten Drehpunkt 15.1 gestützt,
und die Stützkonstruktion der zweiten Walze 11 ist
drehbar am Kippmechanismus an dem zweiten Drehpunkt 15.2 gestützt.
Der erste und der zweite Drehpunkt liegen an dem Gelenkhebel auf
den gegenüberliegenden Seiten des Drehpunktes 16 des Gelenkhebels.
Wie aus 3 ersichtlich, ist der erste Drehpunkt 15.1 in
einem Abstand von der Rotationsachse 10.2 der ersten Walze
und der zweite Drehpunkt 15.2 in einem Abstand von der
Rotationsachse 11.2 der zweiten Walze angeordnet. Dabei
weicht während der Bewegung des Kippmechanismus die Umlaufbahn
der Drehpunkte 15.1, 15.2 an den Stützkonstruktionen 10.1, 11.1 der
Walzen von den Umlaufbahnen der Rotationsachsen 10.2, 11.2 der
Walzen ab. Auf die oben beschriebene Art bildet die erfindungsgemäße
Vorrichtung eine Regelanordnung, die so angeordnet ist, dass sie
den Abstand L zwischen der ersten 10 und der zweiten Walze 11 in
Abhängigkeit von dem jeweiligen Umschlingungswinkel b1,
b2 der Teilbahnen verändert. Die Stützkonstruktionen 10.1, 11.1 der
Walzen 10, 11 sind außer mit dem Gelenkhebel 15 der
Kippkonstruktion auch mit einem zweiten Gelenkhebel 18 miteinander
verbun den, welche Gelenkpunkte 18.1, 18.2 sich
in einem Abstand von den Drehpunkten 15.1, 15.2 des
ersten Gelenkhebels 15 befinden.
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Die
Vorrichtung umfasst außerdem einen dritten Gelenkhebel 20,
der an seinem einen Ende drehbar zum Beispiel an den Rahmen der
Vorrichtung und an seinem anderen Ende zum Beispiel an die Stützkonstruktion 11.1 der
zweiten Walze gestützt ist. Der zweite Gelenkhebel bestimmt
die Positionen der Vorrichtungsteile während der Bewegung
des Kippmechanismus. Insbesondere aufgrund der Einwirkung des dritten
Gelenkhebels 20 können die Stützkonstruktionen 10.1, 11.1 der
Walzen sich hinsichtlich des Gelenkhebels 15 des Kippmechanismus drehen
und wenn der erste Drehpunkt 15.1 in einem Abstand von
der Rotationsachse 10.2 der ersten Walze 10 und
der zweite Drehpunkt 15.2 in einem Abstand von der Rotationsachse 11.2 der
zweiten Walze 11 angeordnet ist, wird ein Vergrößern
des Abstandes L zwischen der ersten 10 und der zweiten 11 Walze
zur gleichen Zeit, wenn die Umschlingungswinkel b1, b2 vergrößert
werden, erzielt.
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In
der Praxis umfassen die Stützkonstruktionen der Walzen
einen Balken, der sich, in Bezug auf die Laufrichtung der Bahn,
in Querrichtung über die gesamte Breite der Bahn erstreckt,
und der Kippmechanismus ist an den Enden des Balkens befestigt. Die
erfin dungsgemäße Vorrichtung erfordert im Betrieb
wenig Raum insbesondere in der Laufrichtung der Bahn.
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4 zeigt
die Vorrichtung von 3 in zwei unterschiedlichen
Positionen, A (durchgezogene Linie) und B (gestrichelte Linie).
In der Darstellung der Figur gehen die Bahnen in den unterschiedlichen
Positionen A und B vom gleichen Punkt aus und laufen zum gleichen
Punkt hin, wie beispielsweise an die Tangente der Walze. In Position
A sind die Umschlingungswinkel der Walze, b1A und
b2A, kleiner als die Umschlingungswinkel
b1B und b2B in Position
B. Entsprechend ist der Abstand zwischen den Walzen 10 und 11 voneinander
LA in Position A kürzer als der Abstand
der Walzen voneinander LB in Position B. Damit
wird erreicht, dass auch bei einem geringen Grad an Spreizung die
Deckung der Bahn auf den Walzen 10, 11 derart
geschaffen ist, dass ein eventuelles Rutschen zwischen der Oberfläche
der Bahn und der Walze minimiert wird.
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Bei
Betrieb der Vorrichtung findet das Trennen der Teilbahnen so statt,
dass die längs geschnittenen Teilbahnen um die erste 10 und
die zweite gebogene Walze 11 derart geführt werden,
dass zwei aufeinanderfolgende Änderungen in der Laufrichtung der
Bahn entsprechend den Umschlingungswinkeln b1,
b2 gebildet werden, die von den Positionen
der Walzen bestimmt werden. Werden die Umschlingungswinkel (b1A → b1B;
b2A → b2B)
verändert, um die Trennung C der Teilbahnen zu verändern,
wird gleichzeitig mit der Änderung der Umschlingungswinkel
der Abstand (LA → LB)
zwischen den Walzen 10, 11 verändert.
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Die
Korrelation der Änderung der Umschlingungswinkel und der
Abstände der Walzen ist so beschaffen, dass der Abstand
zwischen den Walzen bei Vergrößern der Umschlingungswinkel
vergrößert und bei Verkleinern der Umschlingungswinkel
verkleinert wird.
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Die
Längen und Drehpunkte der Gelenkhebel werden so gewählt,
dass der Krümmungsradius r1 der
ersten Walze im Wesentlichen in einem geraden Winkel zur ankommenden
Bahn und der Krümmungsradius r2 der
zweiten Walze im Wesentlichen in einem geraden Winkel zur abgehenden
Bahn in den Betriebspositionen der Vorrichtung liegen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Verwendung
bei der Spreizung von Bahnen aus verschiedenen Bahnmaterialien und
bei der Trennung von Teilbahnen. Das Bahnmaterial kann Kunststofffolie,
Stoff, Papier, Blech, Karton oder ein sonstiges, entsprechendes
Material sein.
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Es
ist zu beachten, dass oben lediglich einige bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt sind. Es liegt somit auf der Hand, dass
die Erfindung nicht auf die oben dargestellten Ausführungsformen
be schränkt ist, sondern auf verschiedene Art und Weise
im durch die beigefügten Patentansprüche definierten
Rahmen der Erfindung angewendet werden kann. Bei den verschiedenen
Ausführungsformen können die dargestellten charakteristischen
Merkmale im Rahmen des Grundgedankens der Erfindung gleichfalls
im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen verwendet
und/oder aus den dargestellten charakteristischen Merkmalen verschiedene
Gesamtheiten kombiniert werden, falls dies gewünscht wird
und die technischen Möglichkeiten hierzu gegeben sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 3765616 [0004]
- - EP 0431275 A2 [0007, 0008]