DE102011107188A1

DE102011107188A1 - Spreizwalze zum seitlichen Ausbreiten von Flachbahnen

Info

Publication number: DE102011107188A1
Application number: DE102011107188A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2031-07-15
Also published as: DE102011107188B4

Abstract

Zur Vermeidung von Faltenbildung wird eine Breitstreckwalze vorgeschlagen, die aus einer Gummiwalze oder Kunststoffwalze mit Metallkern besteht, bei der durch Einschnitte in Form von Spalten in radialer und axialer Richtung Einzelvorsprünge entstehen, die in ihrem Wirkungsbereich von den anderen Einzelvorsprüngen völlig unabhängig sind. Diese Vorsprünge werden von einer Warenbahn durch leichten Überlaufdruck geringförmig nach außen geneigt und erzeugen so auf die Warenbahn eine Querkraft jeweils von der Mitte nach außen, durch die die Faltenbildung vermieden wird. Durch die Einzelvorsprünge kann die Wirkung der Breitstreckwalze gegenüber durchgängigen Ringen deutlich verbessert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spreizwalze zum seitlichen Ausbreiten einer Flachbahn, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine ähnliche Spreizwalze ist bekannt durch DE 10 2004 018 981 A1 . Sie dient zum Faltenfreiziehen und Vermeiden von Faltenbildung an Warenbahnen. Diese Falten können durch Dickenunterschiede, Spannungsunterschiede sowie Temperaturunterschiede und Fehler beim Ausrichten von Umlenkwalzen entstehen. Je nach auftretender Intensität können Falten die Weiterverarbeitung negativ beeinflussen und Qualitätsminderung oder Abfall hervorrufen. Das Vermeiden von Falten ist deshalb bei Flachbahnen sehr wichtig und kann durch Walzen mit spreizender Wirkung nach außen vermieden werden. Die Besonderheit der bekannten Spreizwalze ist ihre dem Stand der Technik überlegene Wirksamkeit bei einfachstem Aufbau. Sie hat den Nachteil, dass empfindliche, d. h. weiche oder dünne Flachbahnen durch die Borsten beschädigt werden können und dass sehr rauhe und griffige Flachbahnen wie z. B. Gewebebahnen in seitlicher Richtung ungewollt stark gespannt werden können. Es muss auch in Rechnung gestellt werden, dass die zur Verwendung kommenden Borsten durch Erwärmung und/oder Feuchtigkeit ihre Wirkung verändern. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spreizwalze mit ähnlich einfachem Aufbau bereitzustellen, die zur schonenden Behandlung auch empfindlicher oder rauher Flachbahnen geeignet ist und durch unterschiedliche konstruktive Gestaltung an die Anforderungen der zu verarbeitenden Flachbahnen angepasst werden kann, die zudem auch im wesentlichen unveränderliche Spreizeigenschaften hat. Die Lösung ergibt sich aus Anspruch 1. Zwar sind Breitstreckwalzen bekannt, sogenannte Bananenwalzen, deren Gummimantel gebogen ist und durch den Bogen eine Außenkomponente hervorrufen. Durch den Bogen erzeugen sie von der Mitte zum Rand unterschiedliche Spannungen in der Warenbahn. Eine andere Variante sind Rundschnurbreithalter, bei denen die Bahn über Rundschnüre läuft, die während des Kontaktes von einem Mechanismus nach außen gezogen werden und so die Warenbahn spreizen. Nachteilig sind Schwergängigkeit und der dadurch notwendige Antrieb. Wieder andere Breitstreckwalzen benutzen schräg nach außen stehende Bürsten, die beim Bahnüberlauf eine leichte Neigung nach außen ausführen und so eine spreizende Wirkung ausüben. Sie benötigen keinen Antrieb, arbeiten zuverlässig und sind preiswert. Nachteilig können evtl. Markierungen an empfindlichen Folien sein. Schließlich sind noch Gummibreitstreckwalzen bekannt, die durch Einschnitte in der Mantelflächen verformbare Gummiringe erzeugen, die bei Berührung mit der Bahn jedoch keine in der Praxis ausreichende Verformung und Spreizung zu den Seiten der Flachbahn erzeugen. Spreizwalzen, die anstelle der Gummiringe mit schraubenförmigen Gummistegen besetzt sind, können eine Spreizwirkung nur dann erzeugen, wenn sie durch einen Eigenantrieb angetrieben oder aber eine Bremse gebremst sind und dadurch eine Relativgeschwindigkeit zu der Flachbahn haben. Die Besonderheit der vorliegenden Erfindung ist es, dass jeder Vorsprung eine Verformung ausführt, die auf die anderen Elemente keinen Einfluss hat, d. h. jeder Vorsprung ändert bei Berührung mit einer Warenbahn unabhängig von allen anderen seine Lage dadurch, dass er eine geringe Verformung durch Kontakt mit der Warenbahn nach außen ausübt, die zu einer Spreizung der Warenbahn führt. Obwohl der Anteil eines Vorsprunges (Einzelspreizelementes) sehr klein ist, führt die häufige Wiederholung durch die Drehung zu einer wesentlich besseren Spreizwirkung als dies bei den oben erwähnten Walzen der Fall ist.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch die Gestaltung des die Verfombarkeit bestimmenden Querschnitts der Vorsprünge und/oder der Größe und/oder Neigung der Kontaktflächen eine weitgehende Anpassung an die besonderen Eigenschaften der Flachbahn möglich ist. Bei einer anderen Variante der Erfindung werden Spritzgussteile eingesetzt, die aus einem hoch elastischen Material wie Spezialkunststoff oder Gummi bestehen und auch mit einzeln arbeitenden Vorsprüngen ausgestattet sind. In diesem Fall werden die einzeln gefertigten Ringe auf eine Trägerwalze zusammen montiert zu einer Walze mit Querkraft nach außen. Diese Walzen können aufgrund ihres symmetrischen Aufbaus wie normale Umlenkwalzen eingesetzt werden. Anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen soll der Erfindung erklärt werden. Es zeigen
1 eine erfindungsgemäße Breitstreckwalze
2 Ansicht einer erfindungsgemäßen Walze
3 Ansicht einer erfindungsgemäßen Walze
4 Walze mit schräger Vorsprunganordnung
5 Vorsprung ohne und mit Verformung
6 Kraftangriff bei Vorsprung
7 Vorsprung
8 Vorsprung mit kleinem Verformungsquerschnitt
9 Vorsprung mit anderem Verformungsmaterial
10 Vorsprung mit anderer Kontaktfläche
11 Vorsprung mit Warenbahn
12 Fertigung des Vorsprünge
13 Anordnung der Vorsprünge
14 Anordnung mit schrägem Radialspalt
15 Anordnung mit schrägem Axialspalt
16 Vorsprungring nach dem Spritzgußverfahren
17 Breitstreckwalze mit Vorsprungringen
1 zeigt eine erfindungsgemäße Breitstreckwalze 1. Sie besteht aus einer Gummiwalze, bei der die einzelnen Vorsprünge (Spreizelemente) 2 und 4 durch die Einarbeitung von radialen Ausdrehungen 28 zu profilierten Ringen und durch die Einarbeitung von axialen Ausarbeitungen 6 zu einzelnen Vorsprüngen 2 und 4 heraus gearbeitet werden. Der Gummimantel 5 ist fest mit dem Innenrohr 3 verbunden. Die Vorsprünge 2 neigen sich bei Berührung mit der Warenbahn durch geringe Verformung nach rechts, die Vorsprünge 4 bei Berührung nach links. Jeder Vorsprung verformt sich völlig unabhängig von den anderen und hat auf deren Verformung keinen Einfluss. Dadurch entsteht eine hohe Verformungsmöglichkeit, die bei durchgehenden Gummiringen aufgrund der Beeinflussung auf die benachbarten Gebiete, ganz gleich wie sie geformt sind, nicht entsteht und diese Verformungsmöglichkeit macht den besonderen Vorteil der Erfindung aus. Die Umhüllende der erfindungsgemäßen Walze ist kreiszylindrisch und kann deshalb wie eine normale zylindrische Umlenkwalze eingesetzt werden. Zwischen Walzenoberfläche und Warenbahn besteht keine Relativgeschwindigkeit und somit auch kein Schlupf, da die Walze von der Warenbahn angetrieben wird oder diese von einem Fremdantrieb mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Warenbahn angetrieben wird.
2 zeigt die Ansicht einer erfindungsgemäßen Breitstreckwalze mit den Vorsprüngen 2 und 4 sowie den Axialspalten 6 und den Radialspalten 28. Die hier dargestellte Anordnung der Vorsprünge mit senkrechten Spalten 6 und 28 kann bei anderen Ausführungen auch anders sein.
3 zeigt schematisch die in 2 dargestellte Anordnung mit einer radialen Anordnung.
4 zeigt schematisch eine Anordnung der Vorsprünge in schraubenförmiger Anordnung 8. Die axialen Spalte 6 sind nicht dargestellt.
5 zeigt einen Vorsprung 2 in seiner normalen Lage. Er besteht aus der Kontaktfläche 32, der Verjüngung 33 und dem Verformungsquerschnitt 15. Der Verformungsquerschnitt 15 setzt sich zusammen aus der Umfangsbreite, der axialen Tiefe und der radialen Höhe. Alle 3 Faktoren bestimmen die Elastizität des Vorsprunges 2. Durch Veränderung der Höhe kann die Elastizität von der Mitte nach außen verändert werden, indem der Axialspalt 6 nach außen hin tiefer wird. Der Winkel „alpha” bezeichnet den Winkel zwischen der Senkrechten durch den Verformungsquerschnitt 15 und dem Winkel, den der Kraftangriffspunkt zum Drehpunkt (Verformungsquerschnitt 15) einnimmt. Der Winkel „alpha” sollte zwischen 20 und 40° liegen, bevorzugt um 30°. Bei dem Krafteingriff durch die Warenbahn entsteht eine Kraft 10, die einen Spalt 11 erzeugt und den Vorsprung 2 in eine neue Lage als geneigter Vorsprung 9 versetzt. Ein Kennzeichen dieser Erfindung liegt darin, dass die Kontaktfläche 32 vorzugsweise so gewölbt ist, dass bei Berührung mit der Warenbahn der Berührungspunkt auf der Kontaktfläche 32 immer gegenüber dem Verformungsquerschnitt 15 axial nach außen zum nächst gelegenen Walzenende hin versetzt ist, so dass immer eine Bewegung der Kontaktfläche 32 durch das erzeugte Drehmoment nach außen stattfindet. Durch diese neue Lage entsteht an dem Vorsprung 2 und 4 eine geringe Verformung nach außen, die sich auf die Warenbahn überträgt und so eine geringe Bewegung der Warenbahn nach außen bewirkt. Durch die Drehung der Walze wird dieser Vorgang kontinuierlich wiederholt und führt durch die Vielzahl der geringen Bewegungen nach außen zu einer deutlichen Spreizung oder Vermeidung von Faltenbildung in der Warenbahn.
Jeder Vorsprung verformt sich bei Berührung mit der Warenbahn völlig unabhängig von allen anderen Vorsprüngen und bewahrt seine individuelle Verformbarkeit, so dass je nach Spreiznotwendigkeit auch unterschiedliche Verformungen entstehen können. Dadurch entsteht die wesentlich verbesserte Spreizwirkung gegenüber Walzen, die ihre Verformung auf einen größeren Querschnittsbereich übertragen und so die Verformbarkeit deutlich reduzieren und somit auch die Spreizwirkung.
6 zeigt, wie durch den Kraftangriff 14 ein Drehmoment entsteht mit dem Hebelarm 13.
7 zeigt einen Vorsprung 2 im Schnitt mit dem Verformungsquerschnitt 15 und der Kontaktfläche 18. Der Verformungsquerschnitt 15 bestimmt die Verformbarkeit jedes Vorsprunges 2 und kann durch Querschnittsänderung an die notwendige Auslegung angepasst werden.
8 zeigt ein Vorsprung 2 mit einem reduzierten Verformungsquerschnitt 16.
9 zeigt ein Vorsprung 2 mit einem anderen Material des Gummizylinders 5 und dem Verformungsquerschnitt 17, der aus einem anderen Material besteht als der obere Teil des Vorsprunges 2, dadurch kann die Flexibilität den Bedürfnissen angepasst werden.
10 zeigt eine etwas flachere Kontaktfläche 19, die aber auch den Kraftangriffspunkt 14 immer gegenüber den Verformungsquerschnitt axial nach außen versetzt aufweist.
11 zeigt die Warenbahn 12. Der geneigte Vorsprung 9 hat auch nach der Berührung mit der Warenbahn am linken Ende vorzugsweise noch Freiraum 29 zur Warenbahn, so dass die Beweglichkeit des Vorsprunges durch die Warenbahn 12 nicht durch Druck von der Warenbahn eingeschränkt wird. Wäre an der Stelle 29 Kontakt mit der Warenbahn 12, würde die Bewegung des Vorsprunges durch die Warenbahn behindert und der Spreizeffekt reduziert. Dies würde bei zylindrischer Kontaktoberfläche durch den Gegendruck durch die Warenbahn auftreten.
12 zeigt die Bearbeitung des radialen Spaltes 28 durch die Maschinenbearbeitung in Richtung der Drehstähle 20 und 21. Der entstehende Zwickel 22 kann bleiben, er stört nicht.
13 zeigt die Einzelheit A aus 3. Hier erfolgt die Anordnung entsprechend der 2 mit senkrecht zueinander stehenden Spalten 6 und 28 und den nach links spreizenden Vorsprüngen 4
14 zeigt die Einzelheit B aus 4 in einer ähnlichen Anordnung, diesmal mit schräg angeordnetem Radialspalt 30 und den nach rechts wirkenden Vorsprüngen 23
15 zeigt dementsprechend einen schräg angeordneten gewindeförmigen Axialspalt 31 und den nach rechts wirkenden Vorsprüngen 24.
Der Vorteil der in 14 und 15 dargestellten Anordnung liegt in dem weicheren und leisen Auflauf der Warenbahn auf die Spreizwalze, da sich der Auflaufpunkt kontinuierlich verändert.
Neben der Herstellung der erfindungsgemäßen Spreizwalze aus einer Gummiwalze kann man eine solche Spreizwalze auch aus einzelnen Vorsprungsringen 25 zusammensetzen, die in 16 dargestellt sind. Sie können z. B. nach dem Spritzgußverfahren aus einem elastischen Material wie einem geeignetem Kunststoff oder Spezialgummi hergestellt werden. Die Vorsprünge 27 und der Axialspalt 26 können in die Form eingearbeitet werden, sodass nahezu keine Nacharbeit anfällt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nur ein Ringelement 25 für die Montage einer kompletten Spreizwalze benötigt wird, da die Elemente entsprechend ihrer Spreizrichtung montiert werden können, wie in 17 dargestellt ist. Auch bei diesen Ringelementen 25 bestimmt der Verformungsquerschnitt 34 die Effektivität der Spreizwirkung. In Sonderfällen kann die Spreizwirkung in der Mitte der Walze auch neutralisiert werden, wenn z. B. beim Anfahren einer Blasfolienanlage die Anfahrkordel zu stark von der Spreizwalze nach außen geführt wird. Dann ist es zweckmäßig, die Ringelemente 25 in Walzenmitte abwechselnd entsprechend ihrer Wirkrichtung zu montieren, so dass sich ihre Spreizwirkung in diesem Bereich durch die entgegen gesetzte Spreizwirkung aufhebt. Dieser Bereich der Spreizwirkungsneutralisierung sollte dabei 20% der Gesamtwalzenlänge nicht überschreiten.
Die beschriebene Spreizwalze, deren Umhüllende kreiszylindrisch ist, bietet insgesamt eine sehr schonende und wirkungsvolle Spreizung für nahezu alle Warenbahnen. Sie benötigt keinen Fremdantrieb, da sie von der Warenbahn angetrieben wird. Da die Spreizwirkung unmittelbar nach dem Warenbahnkontakt einsetzt, sind auch die notwendigen Umschlingungswinkel gering, sie können zwischen 2 und 180° liegen. Ebenso entfallen komplizierte Einstellarbeiten, die Walze arbeitet wie eine normale Umlenkwalze und kann an fast allen Stellen innerhalb einer Flachbahnführung eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Breitstreckwalze
2: Vorsprung rechts (Spreizelement nach rechts)
3: Innenrohr
4: Vorsprung links (Spreizelement nach links)
5: Gummimantel
6: Axialspalt (Axiale Ausarbeitungen)
7: Tangentiale Anordnung
8: Schraubenförmige Anordnung
9: Geneigtes Spreizelement
10: Kraft auf Spreizelement
11: Spalt (Verformung) nach außen
12: Warenbahn
13: Hebelarm
14: Kraft durch Warenbahn
15: Verformungsquerschnitt groß
16: Verformungsquerschnitt klein
17: Verformungsquerschnitt aus anderem Material
18: Kontaktfläche stark gebogen
19: Kontaktfläche wenig gebogen
20: Drehstahlbewegung radial
21: Drehstahlbewegung schräg
22: Zwickel
23: Spreizelement nach rechts mit schrägen Tangentialspalt
24: Spreizelement nach rechts mit schrägem Axialspalt
25: Ringelement
26: Axialspalt im Vorsprungsring
27: Vorsprünge (Spreizelement aus elastischem Kunststoff)
28: Radialspalten (radiale Ausdrehung)
29: Freiraum
30: Schräger Radialspalt
31: Schräger Axialspalt
32: Kontaktfläche
33: Verjüngung
34: Verformungsquerschnitt bei Ringelement

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 102004018981 A1 [0001]

Claims

Spreizwalze zum seitlichen Ausbreiten einer Flachbahn aus Kunststoff-Folien, Papier, Gewebe oder Vlies, welche frei drehbar gelagert und auf ihrem Umfang flächendeckend mit einer Vielzahl von radial auskragenden flexiblen Vorsprüngen, sog. Spreizelementen, besetzt ist, von denen jeder mit der Walze fest verbunden ist und mit seinen radial äußersten Kontaktenden eine kreiszylindrische Umhüllende bildet, über die die Flachbahn mit einer Teilumschlingung von bis zu 180° unter Zugkraft geführt wird, wobei die Flachbahn die Spreizwalze drehend antreibt oder diese so angetrieben wird, dass die Umhüllende die gleiche Geschwindigkeit besitzt wie die Warenbahn, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel der Spreizwalze aus einer Gummischicht besteht, welche durch die Einhüllende begrenzt und welche durch die Einarbeitung von radial nach innen gerichteten sich kreuzenden Spalten (Radialspalten) in die einzelnen Vorsprünge zerlegt ist, wobei jeder der Vorsprünge radial nach außen gerichtet ist und gegenüber dem stehen gebliebenen Grundkörper der Gummischicht in seinem geringsten, die Verformbarkeit bestimmenden Querschnitt elastisch flexibel beweglich ist und das nach außen gerichtete Kontaktende des Vorsprungs auf der Umhüllenden eine zur Umhüllenden geneigte Kontaktfläche bildet, deren radial äußerster Berührpunkt mit der Flachbahn gegenüber der Lage des geringsten Querschnittes zu dem nächst gelegenen Walzenende hin axial versetzt ist.
Spreizwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche jedes Vorsprungs in axialer Richtung lang gestreckt und gegenüber der Mantellinie der Einhüllenden derart geneigt und dabei vorzugsweise in axialer Richtung derart gewölbt ist, dass der radial äußerste Kontaktpunkt gegenüber dem geringsten Querschnitt zu dem nächst gelegenen Walzenende hin axial versetzt ist.
Spreizwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche jedes Vorsprungs in axialer Richtung derart geformt ist, dass radial oberhalb des engsten Querschnitts auch dann vorzugsweise keine Berührung mit der Flachbahn stattfindet, wenn der Vorsprung seine stärkste Auslenkung zu dem nächst gelegenen Walzenende hin hat.
Spreizwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von den sich kreuzenden Radialspalten die eine Schar achsparallel oder mit einer achsparallelen Komponente und die andere Schar mit einer Komponente in Umfangsrichtung gerichtet, vorzugsweise gewindeförmig angelegt ist.
Spreizwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich kreuzenden Radialspalte gewindeförmig, jedoch mit unterschiedlicher Steigung angelegt sind.
Spreizwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel aus zwei Schichten unterschiedlicher Materialien besteht, die einerseits nach ihrer Eignung als Verformungsquerschnitt und andererseits nach ihrer Eignung als Kontaktbereich ausgewählt sind und dadurch der flexible, die Verformbarkeit des Vorsprungs bestimmende Querschnitt aus einem anderen Material besteht als der Kontaktbereich des Vorsprungs.
Spreizwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gummischicht in einzelne Ringelemente zerlegt ist, wobei die Einarbeitung der Radialspalten bei der Herstellung der Ringelemente, vorzugsweise nach dem Spritzgußverfahren erfolgt.
Spreizwalze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schar der Radialspalten in Umfangsrichtung eingebracht sind, wobei im axialen Mittenbereich axial benachbarte Radialspalten aus der Radialebene abwechselnd zu dem einen und dem anderen Walzenende geneigt sind, wobei vorzugsweise dieser Mittenbereich max. 20% der Gesamtlänge beträgt und in diesem Bereich sich die Spreizwirkung durch die Anordnung aufhebt.
Verfahren zur Herstellung einer Spreizwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich über den Umfang erstreckenden Radialspalte in zwei Herstellungsgängen hergestellt werden, erstens durch Drehen mit einem zur Radialebene geneigten Vorschub und zweitens von derselben Radialebene ausgehend durch Drehen oder Fräsen mit radialem Vorschub.