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Die Erfindung betrifft eine Spreizwalze als Bürstenwalze zum seitlichen Ausbreiten einer Warenbahn, die in voller Breite oder als Mehrfachnutzen über die Spreizwalze läuft und bei ungeteilter Breite für Faltenfreiheit sorgt, bei Aufteilung der Warenbahn in Mehrfachnutzenschnitte dafür sorgt, dass zwischen den einzelnen Nutzenschnitten ein ausreichender Spalt für das problemlose Handling entsteht. Für beide Aufgaben ist es vorteilhaft, die Spreizkraft zum Walzenende hin kontinuierlich zu erhöhen.
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Stand der Technik
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Bekannte Breitstreckwalzen sind sogenannte Bananenwalzen, deren Gummimantel gebogen ist und durch den Bogen eine Außenkomponente hervorrufen. Durch den Bogen erzeugen sie von der Mitte zum Rand unterschiedliche und somit nachteilige 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. Da sie von der Mitte zum Rand hin mit gleicher Spreizkraft arbeiten, können sie bei Mehrfachnutzen nicht eingesetzt werden, da sich ein Spalt zwischen den einzelnen Nutzenbahnen nicht zuverlässig einstellt. Schließlich sind noch Gummibreitstreckwalzen bekannt, die durch Einschnitte in den Mantelflächen verformbare Gummiringe erzeugen, die bei Berührung mit der Bahn eine leichte Verformung erzeugen, durch die die Warenbahn geringfügig nach außen bewegt werden kann. Durch die ringförmige Ausführung erfolgt die Verformung immer auf einem relativ großen Rindsegment, dadurch ist ihre Verformbarkeit und Wirksamkeit eingeschränkt. Anstelle der erzeugten Gummiringe können auch schraubenförmige Anordnungen eingesetzt werden. Auch sie sind für die Anwendung bei Mehrfachnutzen nicht oder nur eingeschränkt nutzbar.
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Noch andere Bürstenwalzen erzeugen eine zunehmende Spreizung nach außen dadurch, dass die Wirksamkeit der Borsten durch andere Winkelstellungen nach außen hin erhöht wird. Hierzu ist es aber erforderlich, eine Vielzahl unterschiedlicher Bürstenelemente abhängig von der Walzenbreite herzustellen und zu einer Walze zu montieren. Hier sind Standardisierung und Bevorratung sehr schwierig.
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Allen beschriebenen Walzen ist zu eigen, dass sie bei Nutzenschnittanwendung nur in einer Drehrichtung zufriedenstellend eingesetzt werden können.
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Aufgabenstellung
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine universell einsetzbare Spreizwalze mit Borstenbesatz herzustellen, die sowohl bei normalen Warenbahnen Faltenbildung vermeidet und bei Mehrfachnutzenschnitt zwischen jedem Nutzenschnitt einen sicheren Spalt erzeugt. Ferner soll diese Walze aus nur wenigen Elementen bestehen, die einfach herzustellen sind und einfach bevorratet werden können. Ferner soll diese Walze in beiden Drehrichtungen eingesetzt werden können. Die schräg nach außen stehenden Borsten erzeugen die Spreizkraft. Da die Spreizkraft nach außen- das heißt zum Walzenende nach jeder Seite- aber zunehmen soll, muss die Spreizkraft von der Mitte nach außen durch unterschiedliche Spreizelemente zunehmen. Deshalb besteht jedes Spreizelement aus einem neutralen, spreizkraftfreiem Teil und einem Spreizkraftteil. Von der Mitte nach außen wird der spreizkraftfreie Teil kleiner und geht schließlich gegen null, während die Spreizkraft im gleichen Maße zunimmt. Da durch den Überlauf durch die Warenbahn eine leichte Verformung der Borsten eintritt, ändert sich der umhüllende Durchmesser geringfügig. Da diese Durchmesseränderung für die gesamte Walzenlänge gleich sein muss, sind alle Borsten mit dem gleichen Schrägwinkel auszustatten, das heißt, die Borsten müssen bei gleichem Verformungswinkel so in einen Grundkörper eingesetzt werden, dass sie einmal eine Spreizkraft erzeugen und einmal nicht, die Wirkungsrichtung ist unterschiedlich. Anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung erklärt werden. Es zeigen
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1 Bürstenelement mit neutralem und spreizendem Teil
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2 Bürstenelement mit neutralem und spreizendem Teil mit anderer Aufteilung
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3 Bürstenelement mit spreizendem Teil
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4 Bürstenelement ohne Spreizwirkung
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5 Schematische Zusammensetzung einer erfindungsgemäßen Walze
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1 zeigt ein Bürstenelement mit einem neutralen Teil 4.1 und einem spreizenden Teil 5.1.
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Die Borsten 2.1 und 3.1 sind im Grundkörper 1 eingebaut. Die spreizenden Borsten 2.1. sind unter einem Winkel von 15–30° im Grundkörper 1 eingelassen. Da sie nach rechts gerichtet sind, erzeugen sie eine Spreizkraft nach rechts. Dies wird auch durch die Anordnung 7.1. und 10.1 erklärt.
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Die neutralisierenden Borsten 3.1 sind kreuzweise in und entgegen der Spreizrichtung angeordnet, sodass sich ihre Wirkung aufhebt. Dies unterstreicht auch die Darstellung 6.1 und 8.1. sowie die Pfeildarstellung 9.1. Die Linie 11.1 trennt den spreizenden Teil von dem neutralen Teil. Wie ferner aus der 1 hervorgeht, sind die Borsten alle mit der gleichen Neigung versehen, sowohl 6.1, 7.1 und 8.1. Dadurch findet beim Überlauf der Warenbahn und dem dadurch erzeugten Druck auf die Borsten bei jedem Borstenbündel die gleiche Verformung statt, und zwar unabhängig von der Spreizwirkung. Dadurch ist gewährleistet, dass sich alle Borstenbündel um den gleichen Betrag verformen, und so der gleiche umhüllende Durchmesser erzielt wird, was für den gleichmäßigen Lauf der Warenbahn sehr wichtig ist.
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Ein solches Walzenelement 18 gemäß 1 kann z. B. ca. 100 mm lang sein und entsprechend den Bedürfnissen beborstet sein, oder es besteht aus 2 Elementen mit zusammen 100 mm Länge, bei dem die beiden Elemente einmal aus Borsten mit gleicher Neigungsrichtung 2.1. bestehen (= spreizen) und einmal mit entgegen gesetzten Neigungsrichtungen 3.1, bei denen sich die Spreizwirkung aufhebt und sie sich somit neutral verhalten. Durch die gleiche Schrägstellung aller Borsten ist die gleiche Verformung und damit der gleiche Durchmesser beim Warenbahnkontakt gewährleistet.
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Eine komplette Spreizwalze gemäß dieser Erfindung besteht aus einer Vielzahl von Walzenelementen 18 und wird – symmetrische von der Walzenmitte aus – auf einen gemeinsamen Walzenkern aufgeschoben.
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2. zeigt ein anderes Element mit dem gleichen Grundaufbau wie 1, in diesem Fall ist aber der spreizende Teil 2.2 bezw. 7.2 und 10.2 länger, sodass auch die Spreizkraft größer wird, die sich annähernd proportional zur Wirklänge der spreizenden Borsten verhält. Der neutrale Teil mit den sich aufhebenden Kräften ist kürzer als in 1, siehe 4.2. Die entgegen gesetzt eingelassenen Borsten 6.2 und 8.2. stellen den neutralen Teil dar, ihre Wirkung hebt sich wieder auf, Pfeildarstellung 9.2. Auch hierbei kann das Walzenelement 18 aus einem Teil mit unterschiedlicher Beborstung sein, 2.2 und 3.2 oder aus 2 Teilen mit der Trennungslinie bei 11.2 bestehen. Gegenüber dem Element in 1 besitzt das Element in 2 eine größere Spreizkraft nach rechts.
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3 zeigt ein Element, bei dem alle Borsten im Grundkörper 1 unter dem gleichen Winkel nach rechts geneigt sind 2.3 und 7.3. Dieses Element erzeugt 100% der Spreizkraft, dargestellt in der Pfeilanordnung 10.3.
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Entgegen den Elementen in 1, 2 und 3, bei denen die Spreizwirkung und deren Neutralisierung durch axial angeordnete Borstenreihen bestehen, zeigt 4 eine andere Anordnung speziell des neutralen Teils eines Elementes. In diesem Fall wird die neutralisierende Wirkung zwar auch dadurch hergestellt, dass sich die Spreizkräfte aufheben, aber die einzelnen Borstenreihen mit gleichem Neigungswinkel sind radial als Borstenringe 12 und 13 im Grundkörper 14 angeordnet. Durch die entgegen gesetzte Neigung hebt sich ihre Wirkung auf, wie die Pfeildarstellung 12.1 und 13.1 zeigt. Auch hier entsteht bei Warenbahnüberlauf der umhüllende Durchmesser 15, der dem Durchmesser mit der spreizenden Wirkung entspricht. In diesem Fall besteht ein Element aus dem Teil gemäß 4 und einem Teil gemäß 3 mit geänderter und angepasster Länge.
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5 zeigt schematisch den Aufbau einer Spreizwalze mit von der Mitte nach außen zunehmende Spreizkraft. Eine solche Spreizwalze ist immer von der Mitte nach außen symmetrisch aufgebaut und besteht nach außen hin aus Walzenelementen 18 mit sich steigender Spreizkraft, dargestellt an den Segmenten 16.1, 16.2 und 16.3, bei denen die Länge der Neutralisierung nach außen geringer wird, im Gegensatz dazu wird die spreizende Länge 17.1, 17.2 und 17.3 nach außen größer und somit auch die Spreizkraft.
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Bei speziellen Anforderungen kann es zweckmäßig sein, den neutralen Teil gegenüber dem Spreizteil mit einer weicheren Borstenart auszustatten.
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Für die Auslegung der Spreizwalzen können die einzelnen Elemente ihre neutrale und spreizende Wirkung sowohl stufenweise als auch nahezu stufenlos ausüben, wobei die stufenlose Lösung naturgemäß aufwendiger ist.
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Da der Aufbau der Spreizwalze in jedem Fall drehrichtungsneutral ist, besteht der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Spreizwalze darin, dass sie in beiden Drehrichtungen ohne Umbau eingesetzt werden kann. Dieser Vorteil besteht bei anderen Breitstreckwalzen nicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundkörper
- 2
- Spreizende Borsten (nach rechts)
- 3
- Neutrale Borsten (nach rechts und links)
- 4.1 ..2..3
- neutraler Bereich
- 5.1 ..2..3
- spreizender Bereich nach rechts
- 6.1 ..2..3
- neutraler Bereich (Borsten nach rechts)
- 7.1 ..2..3
- spreizender Bereich nach rechts
- 8.1 ..2..3
- neutraler Bereich (Borsten nach links)
- 9.1 ..2..3
- Pfeildarstellung neutral
- 10.1 .2..3
- Pfeildarstellung Spreizung nach rechts
- 11.1 ..2
- Trennlinie neutral/spreizen
- 12
- Radiale Borsten nach vorne geneigt
- 13
- Radiale Borsten nach hinten geneigt
- 14
- Grundkörper
- 15
- Borstenumhüllende
- 16.1 .2..3
- neutraler Bereich
- 17.1 .2..3
- spreizender Bereich
- 18
- Walzenelement
- 19
- Walzenkern
