DE102010053397A1

DE102010053397A1 - Zylindrische Spreizwalze zur Vermeidung von Faltenbildung an Warenbahnen

Info

Publication number: DE102010053397A1
Application number: DE102010053397A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2030-12-04
Also published as: DE202010016554U1; DE102010053397B4

Abstract

Zylindrische Spreizwalze, die wie eine Umlenkwalze in Anlagen eingebaut werden kann, die sich aber dadurch auszeichnet, dass sie beim Überlauf einer Warenbahn in den äußeren Bereichen der Walze Querkräfte erzeugt, die Faltenbildung verhindert, die aber im Mittelbereich keiner Querkräfte hervorruft, da sich im Mittelbereich, der max. 20% der Walzengesamtlänge beträgt, die Querkräfte gegenseitig aufheben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorrichtung zum Transportieren von Warenbahnen ohne Faltenbildung. Diese Faltenbildung entsteht in der Regel durch Spannungsänderungen in der Warenbahn wie Ausrichtefehler, Dickenschwankungen oder Temperaturunterschiede. Diese Faltenbildung führt zu Verarbeitungsproblemen und Qualitätseinbußen. Ihre Vermeidung ist deshalb sehr wichtig und kann durch das Aufbringen von Querkräften auf die laufende Warenbahn beseitigt werden, wobei die dafür notwendigen Querkräfte gering sind. Es ist bekannt, eine laufende Bahn, z. B. Papierbahn, Gewebebahn, Folienbahn dadurch faltenfrei zu fördern, dass senkrecht zur Laufrichtung Querkräfte ausgeübt werden. Hierzu sind z. B. für Folien aus thermoplastischem Material so genannte Breitstreckwalzen bekannt.
Stand der Technik
Eine bekannte für thermoplastische Folien anwendbare Lösung ist die leicht gekrümmte Gummiwalze, die sog. Bananenwalze. Diese Walzen sind etwas schwergängig, da der umgebende Gummimantel ständig verformt wird. Eine andere Form der Breitstreckwalze ist der sog. Rundschnurbreithalter, bei dem die Folie mit Rundschnüren in Kontakt kommt, die während der Berührung durch einen Mechanismus von außen gedehnt werden und dadurch eine Querkraft erzeugen. Diese Walzen sind teuer, hinterlassen u. U. Markierungen auf der Folie und benötigen einen zusätzlichen Antrieb. Noch andere Breitstreckwalzen bestehen aus vielen Einzelelementen, die während der Kontaktzeit mit der Folie mechanisch nach außen gezogen werden und dadurch die Querkraft erzeugen. Diese Breitstreckwalzen sind nur für sehr geringe Geschwindigkeiten geeignet.
Aufgabenstellung
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zylindrische Spreizwalze mit Querkraft zu entwickeln, die die verschiedenen oben erwähnten Nachteile nicht besitzt, die im wesentlichen wartungs- und verschleißfrei arbeitet und die wie eine normale Umlenkwalze eingesetzt werden kann.
Zwar ist eine Bürstenwalze bereits durch die DE 3640 365 C2 bekannt. Diese Bürstenwalze dient beim Abziehen und Flachlegen von Schlauchfolien zur Führung und zur besseren Abführung der Kühlluft am extrudierten Blasfolienschlauch.
Andere Bürstenwalzen dienen dazu, bei Stoffbahnen das Einspringen der Bahn (Schlupfen) zu verhindern. ( DE 3233214 A1 ) Diese Bürstenwalzen arbeiten zwar mit schräg nach außen stehenden Borsten, die Borsten sind aber relativ lang, schraubenförmig angeordnet und werden laut Beschreibung am wirkungsvollsten eingesetzt, wenn sie sich entgegen der Laufrichtung der Stoffbahn drehen. Sie führen demnach eher eine Wischbewegung mit großer Relativbewegung aus. Ein solcher Einsatz wäre bei Kunststofffolien z. B. wegen der Beschädigung der Oberfläche weder denkbar noch möglich. Da sich die nach außen gerichteten Borsten beim sog. Breitstrecken um ihren Befestigungspunkt nach innen drehen, tritt in Wirklichkeit keine Breitstreckwirkung auf.
Eine weitere Bürstenwalze ( DE 245093 A ), die ebenfalls bei Stoffbahnen das Einspringen verhindern soll, arbeitet mit Bürsten, die in der Mitte der Walze ein Bremsen der Stoffbahn durch Schrägstellung der ebenfalls langen Borsten entgegen der Laufrichtung bewirken, wohingegen sie im Außenbereich der Walze eine Beschleunigung durch Schrägstellung der Borsten in Laufrichtung anstreben. Sie sind in Kontakt mit einer Trockenwalze und werden von dieser angetrieben. Weshalb hier nach außen stehende Borsten eingesetzt werden, ist nicht erwähnt. Außerdem sind diese Walzen konisch ausgebildet mit größerem Durchmesser zum Rand, was bei den hier relevanten Warenbahnen nicht möglich ist.
Die Erfindung beruht dem gegenüber auf der Erkenntnis, dass die schwierige Aufbringung von Querkräften in laufenden Bahnen in sehr einfacher Weise durch eine zylindrische Spreizwalze mit den erfindungsgemäßen Modifikationen durchgeführt werden kann. Da die Spreizwalze zylindrisch ausgebildet ist, werden Spannungsunterschiede durch gebogenen Elemente (Bananenwalze) gänzlich vermieden.
Diese speziellen zylindrische Spreizwalzen werden wie normale Umlenkwalzen gehandhabt und können in beiden Drehrichtungen eingesetzt werden, sie können an nahezu jeder Stelle einer Anlage, an der eine flache Warenbahn läuft, ohne großen Aufwand montiert werden und benötigen keine aufwendige Justage und Anpassung und werden von der Warenbahn angetrieben, ohne eine Relativbewegung zwischen Warenbahn und den Borstenspitzen zu erzeugen.
Im Gegensatz zu den oben erwähnten Verfahren wird die Querkraft bei der vorliegenden Erfindung von Borstenbündeln aufgebracht, die unter einem Neigungswinkel in einem Körper eingebracht sind und durch geringe Verformung in Neigungsrichtung eine Kraft erzeugen. Sofern die Borstenbündel mit ihrer Neigung auf der Unlenkwalze nur nach außen gerichtet sind, entsteht durch die geringe Verformung durch den Überlauf der Warenbahn eine Querkraft nach außen. Zur sicheren Vermeidung von Längsfalten ist es von Vorteil, die Walzen in der Walzenmitte querkraftfrei und nach außen mit einer Querkraft zu versehen. Dadurch können auch die Kerben in Walzenmitte, die durch die entgegen gesetzten Neigungen der Borstenbündel entstehen, vermieden werden. Bei Mittenschnitten neigen die Mittenränder dazu, in diese Kerben zu gelangen und so Umschlagfalten entstehen zulassen, die die Warenbahn unbrauchbar machen. Der Wegfall der Mittelkerbe erleichtert ebenso das Anfahren einer Anlage, wobei eine Anfahrschnur entsprechend dem geplanten Bahnverlauf eingelegt wird und der Anfang der Warenbahn an der Schnur befestigt und durch die Anlage gezogen wird. Auch kann es passieren, dass die Anfahrschnur durch die mittige Borstenneigung unkontrolliert nach außen gezogen wird und Störungen hervorruft, wenn die neutrale Mittelzone fehlt.
Anhand des in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung erklärt. Es zeigt
1 eine erfindungsgemäße Walze
2 einen Ausschnitt der Walze
3 eine erfindungsgemäße Walze mit Bürstenleisten
4 die Aufteilung der wirkenden Kräfte
1 zeigt eine erfindungsgemäße zylindrische Spreizwalze 1. Auf der Welle 6 sind die Bürstenelemente mit ihren Borstenaufnahmen 5 und den Borsten 2, 3 und 4 montiert. Alle eingesetzten Borstenbündel sind mit dem gleichen Neigungswinkel in die Borstenaufnahme 5 eingelassen. Somit ist sicher gestellt, dass die Verformung durch den Druck der darüber laufenden Warenbahn an allen Borstenbündeln gleich ist und damit auch der Walzendurchmesser in allen Berührungspunkten gleich groß ist. Die in Walzenmitte angeordneten Bürstenelemente 3 erzeugen keine Querkräfte, da ihre Wirkungswinkel in axialer Richtung entgegen gesetzt verlaufen und sich ihre Wirkung dadurch aufhebt. Da die Spreizwalze aber exakt zylindrisch sein muss, um nicht neue Falten zu erzeugen, muss dafür gesorgt werden, dass unter allen Bedingungen die Verformung der Borstenbündel über die gesamte aktive Walzenlänge gleich ist. In der Mitte sind die Borstenbündel deshalb so ausgerichtet, dass ihre Wirkungswinkel entgegen gesetzt verlaufen. Somit erzeugen sie keine Querkomponente, sie erleichtern das Anfahren und weisen auch unter Betriebsbedingungen keine störende Mittelkerbe auf. Neben dem Mittelbereich 3 und 8 sind die weiteren Borstenbündel 2 mit dem Neigungswinkel nach außen rechts gerichtet und erzeugen bei Berührung mit der Warenbahn durch leichten Druck und entsprechende Borstenverformung nach außen die notwendige geringe Querkraft zur Faltenvermeidung, bei den Borstenbündeln 4 und 10 erfolgt die entsprechender Querkraft nach links.
Die zylindrische Spreizwalze 1 ist mit ihrer Welle 6 im Außenbereich in Kugellagern 7 aufgenommen, die in einer Halterung 11 montiert sind. Aufgrund ihrer Ausführung sind die zylindrische Spreizwalzen in beiden Laufrichtungen ohne Einschränkungen einsetzbar, sie werden nur von der Warenbahn angetrieben, benötigen deshalb keinen Fremdantrieb und sind wie normale Umlenkwalzen an nahezu allen Positionen einer Anlage mit Flachbahnen montierbar. Zur Verdeutlichung des Kraftverlaufes sind die entsprechenden Kräfte in 1 durch die Pfeile 8 ohne Querkraft, die Pfeile 9 mit Querkraft nach rechts und Pfeile 10 mit Querkraft nach links dargestellt. 2 zeigt zur Verdeutlichung die Anordnung der Borsten schematisch an einer Walze bis zur Walzenmitte. Die Walzenmitte ist durch die Mittellinie 12 dargestellt. Im Mittenbereich 18 sind die Borstenbündel 13 und 14 angebracht. Die Borstenbündel 13 wirken nach links, die Borstenbündel 14 nach rechts, d. h. ihre Wirkung hebt sich gegenseitig auf, wie dies auch im Feld 16 dargestellt ist. Trotzdem werden sie leicht verformt und sichern so die gleiche Verformung wie die Borsten 15, die nach rechts wirken und die gleiche Verformung durch die Warenbahn vollziehen, d. h. der Walzendurchmesser ist im Kontaktbereich genau gleich. Feld 17 zeigt die erzeugten Querkräfte.
3 zeigt eine andere zylindrische Spreizwalze in Form eines Alu-Profils 25, an dessen Umfang sich Nuten befinden, in die Bürstenleisten 20 eingearbeitet sind. Der Abstand der Bürstenleisten ist bestimmt durch den Steg 21. Da die Borstenbündel nur wenige mm über den Profildurchmesser hervorstehen, sind die Bürstenleisten im wesentlichen gegen Beschädigungen geschützt. Da die Durchmesserreduzierung unter der Bahnspannung nur gering ist, reicht der geringe Überstand 22 für eine einwandfreie Funktion völlig aus. Die Bürstenleisten bestehen aus der Borstenaufnahme 23 und den Borstenbündeln 24. Um die Borstenmitte querkraftfrei zu gestalten, werden im mittleren Bereich benachbarte Bürstenleisten mit entgegen gesetzter Orientierung eingebaut. Es hat sich gezeigt, dass zur Erzielung des gewünschten Effektes wie Vermeidung von Querkräften und eine Walzenmitte ohne Kerbe der neutrale Bereich in der Mitte mit bis zu 20% der Gesamtlänge in der Regel ausreichend dimensioniert ist.
4 zeigt einen Teil der Abwicklung einer solchen zylindrische Spreizwalze mit den symbolisch dargestellten Bürstenleisten. Die Bürstenleisten 20 sind dargestellt als Pfeile mit der Richtung ihrer Wirkung durch die Neigung der Borstenbündel. In Zone 25 wechseln sich die Borstenleisten mit ihrer Wirkungsrichtung von Leiste zu Leiste ab, d. h. ihre Wirkung hebt sich auf Grund ihrer abwechselnden Richtung auf, die Zone 25 erzeugt demzufolge keine Querwirkung, wie in der Darstellung 31 am Symbol 28 gezeigt. Die Zonen 26 und 27 wirken in Richtung Walzenende. Die Forderung nach konstanten Walzendurchmesser wird hier dadurch erfüllt, dass nur eine Sorte Borstenbüschel eingesetzt wird. Auch hier bleibt die Einsatzmöglichkeit in beide Drehrichtungen erhalten.
Die erfindungsgemäße zylindrische Spreizwalze hat wegen der geringen notwendigen Flächenpressung und dem Fehlen jeglicher Relativbewegung zwischen Warenbahn und den Borstenbündeln keine negativen Auswirkungen auf die optischen oder mechanischen Eigenschaften der Warenbahn. Die aufgebrachte Querkraft durch die geringe Verformung der Borstenbündel dient unter Produktionsbedingungen lediglich dazu, die notwendige, aber sehr geringe Querkraft aufzubringen, die die Faltenbildung verhindert. Die zylindrische Spreizwalzen können deshalb an jeder Stelle einer Flachbahnführung eingesetzt werden und benötigen keine zusätzlichen Maßnahmen für die Erfüllung ihrer Aufgabe.
Bezugszeichenliste

1: Zylindrische Spreizwalze
2: nach rechts gerichtete Borsten
3: Borsten mit abwechselnder Neigung nach rechts und links
4: Borsten mit Neigung nach links
5: Borstenaufnahme
6: Welle
7: Lager
8: Zone ohne Querkraft
9: Zone mit Querkraft nach rechts
10: Zone mit Querkraft nach links
11: Halterung
12: Walzenmittellinie
13: Borsten in Walzenmitte nach links wirkend
14: Borsten in Walzenmitte nach rechts wirkend
15: Borsten auf rechter Seite nach rechts wirkend
16: Walzenmitte ohne Querkraft
17: Rechte Walzenseite Borsten nach rechts wirkend
18: Mittenbereich
19: Außenbereich
20: Borstenleiste
21: Steg
22: Überstand
23: Borstenaufnahme
24: Borstenbündel
25: Mittlere Zone
26: Außenzone rechts
27: Außenzone links
28: Resultierende mitte
29: Resultierende rechts
30: Resultierende links
31: Pfeildarstellung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3640365 C2 [0004]
DE 3233214 A1 [0005]
DE 245093 A [0006]

Claims

Zylindrische Spreizwalze mit gleichmäßig besetzten Borstenbündeln, deren Abstände zueinander nahezu gleich und somit ohne erkennbare Struktur angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass alle Borstenbündel die gleiche Neigung aufweisen, um unter Warenbahndruck die gleiche Verformung und damit den gleichen Durchmesser zu erzielen, dass aber die Richtung der Neigung über der Walzenlänge unterschiedlich ist und in Walzenmitte die Neigung der Borsten auf maximal 20% der Walzenlänge so angelegt ist, dass keine Querkräfte durch die Neigungsänderung entstehen, während in den äußeren Walzenbereichen die Borsten eine Neigung nach außen aufweisen, die bei Warenbahnüberlauf zu einer Querkrafterzeugung nach außen führen und so Faltenbildung in der Warenbahn beseitigen bzw. verhindern.
Zylindrischen Spreizwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittelbereich der Walze eine Querkraft dadurch vermieden wird, dass die Borsten tangential ringförmig angeordnet sind und benachbarte Ringe Borsten mit entgegen gesetzten Neigungsrichtungen aufweisen, so dass sich bei Neigungsänderung durch die überlaufende Warenbahn die erzeugten Kräfte aufheben und somit neutralisieren.
Zylindrische Spreizwalze nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im Mittelbereich der Walze eine Querkraft dadurch vermieden wird, dass die Borsten axial angeordnet sind wobei die Neigungsrichtungen von benachbarten Borstenreihen entgegen gesetzt angeordnet sind, so dass die erzeugten Querkräfte sich aufheben und somit neutralisieren.
Zylindrische Spreizwalze nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Borstenneigung außerhalb des Mittenbereiches jeweils nach außen gerichtet ist und die Neigung nahezu konstant ist.
Zylindrische Spreizwalze nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von der Walzenmitte aus betrachtet, beide Walzenhälften die gleiche Beborstungsanordnung aufweisen.
Zylindrische Spreizwalze nach Anspruch 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beborstung in Form von Bürstenleisten durchgeführt wird, die in am Umfang vorgesehene Nuten eingelassen werden.
Zylindrische Spreizwalze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittelbereich benachbarte Bürstenleisten mit entgegen gesetzter Neigungsrichtung montiert werden.
Zylindrische Spreizwalze nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur von den Borstenspitzen die Querkraftwirkung ausgeht und dafür keine Relativbewegung zwischen Borstenenden und Warenbahn notwendig ist und auch nicht stattfindet.
Zylindrische Spreizwalze nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung der Borsten nur in Form einer leichten Neigungsänderung stattfindet und die Winkeländerung unter Produktionsbedingungen weniger als 3° beträgt und somit die Durchmesseränderung sehr klein ausfällt.
Zylindrische Spreizwalze nach Anspruch 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Walze wie eine normale Umlenkwalze in beiden Drehrichtungen eingesetzt werden kann, und keine weiteren Betriebsanpassungen notwendig sind.