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Die Erfindung betrifft eine Folienbeschichtungsanlage mit einer Vakuumkammer, innerhalb derer eine Folie von einer Abwickelwalze über eine Mehrzahl von Umlenkwalzen zu einer Beschichtungswalze geführt wird, auf der sie über einen Verdampfer geführt wird und nachfolgend über eine Mehrzahl von Umlenkwalzen zu einer Aufwickelwalze geführt wird, wobei eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Abstandes zwischen einer der Aufwickelwalze benachbarten Umlenkwalze und einer Oberfläche der auf der Aufwickelwalze aufgewickelten Folie vorgesehen ist und eine Stelleinrichtung zur Veränderung des Abstands vorgesehen ist.
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Derartige Folienbeschichtungsanlagen sind seit langem im Stand der Technik bekannt. Solche Folienbeschichtungsanlagen sind gebräuchlich, um etwa Folienverpackungen zur Verpackung von Chips, Erdnüssen und dergleichen beispielsweise mit einer dünnen Aluminiumschicht zu beschichten. Die Beschichtung dient als Gasbarriere und UV-Barriere, wodurch die hiermit verpackten Waren über einen längeren Zeitraum sehr frisch gehalten werden können. In einer Folienbeschichtungsanlage wird die zu beschichtende Folie von einer Abwickelwalze über eine Mehrzahl von Umlenkwalzen über eine Beschichtungswalze geführt, und von dort wieder über eine Mehrzahl von Umlenkwalzen zu einer Aufwickelwalze. An der Beschichtungswalze erfolgt die gewünschte Metallisierung, indem die Folie im Hochvakuum über den Verdampfer geführt wird, in dem sich ein Metallbad, etwa ein Aluminiumbad, befindet. Die Beschichtung erfolgt mit einer hohen Geschwindigkeit von zum Beispiel etwa 15 m/s.
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Um eine saubere Aufwicklung auf der Aufwickelwalze zu gewährleisten und um ein Flattern der Folie zu vermeiden, muss der Abstand zwischen der benachbarten Umlenkwalze und der Oberfläche der auf der Aufwickelwalze aufgewickelten Folie in einem gewissen Bereich gehalten werden. Hierzu ist im Stand der Technik eine Lichtschranke vorgesehen, die bei einem zu geringen Abstand anspricht. Die Umlenkwalze wird dann um einen bestimmten Betrag (z. B. 10 mm) von der Aufwickelwalze weg bewegt und der Abstand zur Aufwickelwalze mittels der Lichtschranke weiter überwacht. Spricht die Lichtschranke abermals an, so wird die Umlenkwalze wieder um den vorgegebenen Betrag von der Aufwickelwalze weg bewegt.
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Eine derartige Anordnung stellt zwar sicher, dass der Abstand zwischen Umlenkwalze und Aufwickelwalze während des Betriebs nicht zu klein wird, jedoch hat die bekannte Anordnung den Nachteil, dass sich durch die plötzliche Bewegung der Umlenkwalze bei Ansprechen der Lichtschranke deutliche Spannungsveränderungen auf der Folie ergeben und dass Vibrationen an der Folie auftreten können, was die Qualität der aufgewickelten Folie nachteilig beeinflussen kann.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und eine möglichst gleichmäßige Aufwicklung der Folie auf der Aufwickelwalze zu gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Folienbeschichtungsanlage gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Stelleinrichtung zur Veränderung des Abstands eine steuerbare Stellgeschwindigkeit aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
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Erfindungsgemäß kann nämlich die Stellgeschwindigkeit der Stelleinrichtung in geeigneter Weise angepasst werden, um eine möglichst gleichmäßige Bewegung zu erreichen und um ruckartige Stellbewegungen zu vermeiden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Stellgeschwindigkeit zumindest in Abhängigkeit von einem Parameter steuerbar, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus der Bandlaufgeschwindigkeit, der Foliendicke und dem Durchmesser der Aufwickelwalze besteht.
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Vorzugsweise wird hierbei ein Algorithmus verwendet, der die bekannten Parameter nutzt, wozu insbesondere die Bandlaufgeschwindigkeit, die Foliendicke und der Durchmesser der Aufwickelwalze gehören, um möglichst unabhängig von der Überwachungseinrichtung eine automatische Stellbewegung der Stelleinrichtung zu erzeugen, so dass möglichst gar nicht auf ein Ansprechen der Überwachungseinrichtung gewartet werden muss.
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Die Überwachungseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Lichtschranke.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die der Aufwickelwalze benachbarte Umlenkwalze an einem Schwenkarm gelagert, der gegenüber der Aufwickelwalze verschwenkbar ist.
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Weiter bevorzugt ist bei dieser Ausführung der Schwenkarm mit einem Drehantrieb gekoppelt.
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Auf diese Weise lässt sich die Stellbewegung der Umlenkwalze auf besonders einfache Weise realisieren.
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In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Drehantrieb über einen Frequenzwandler steuerbar.
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Ein derartiger Drehantrieb lässt sich auf besonders einfache und zuverlässige Weise in seiner Winkelgeschwindigkeit steuern.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind mehrere benachbarte Umlenkrollen auf dem Schwenkarm gelagert und gemeinsam damit verschwenkbar.
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Auf diese Weise ergibt sich eine besonders einfache und zuverlässige Stellmöglichkeit für den Abstand zwischen Umlenkwalze und Aufwickelwalze.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gibt die Überwachungseinrichtung bei Unterschreiten eines bestimmten Mindestabstands zwischen der der Aufwickelwalze benachbarten Umlenkwalze und der Oberfläche der auf der Aufwickelwalze aufgewickelten Folie ein Signal ab, das der Stelleinrichtung zur Anpassung der Stellgeschwindigkeit zuführbar ist.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Stelleinrichtung mit der Überwachungseinrichtung gekoppelt, um den Abstand zwischen der Oberfläche der auf der Aufwickelwalze aufgewickelten Folie und der benachbarten Umlenkwalze auf einen Betrag von 8 bis 12 mm, vorzugsweise von 9 bis 11 mm, besonders bevorzugt von etwa 10 mm zu halten.
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Wird ein derartiger Abstand eingehalten, so ergibt sich eine besonders gleichmäßige Aufwicklung der Folie auf der Aufwickelwalze, und Vibrationen auf der Folie können sicher vermieden werden.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung der Erfindung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
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1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Folienbeschichtungsanlage und
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2 eine vergrößerte Darstellung des Schwenkarms gemäß 1, an dem vier Umlenkrollen verschwenkbar aufgenommen sind, in Verbindung mit der zugeordneten Aufwickelwalze.
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In 1 ist eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Folienbeschichtungsanlage gezeigt, die insgesamt mit 10 bezeichnet ist.
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Die Folienbeschichtungsanlage 10 weist eine Vakuumkammer 12 auf, innerhalb derer über eine Trennwand 15 abgetrennt eine Hochvakuumkammer 13 angeordnet ist. Die Vakuumkammer 12 kann über einen Pumpenanschluss 40 mittels nachgeordneter Pumpen evakuiert werden, zum Beispiel auf ein Druckniveau im Bereich von etwa 10–2 mbar.
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Die Hochvakuumkammer 13 kann über einen Pumpenanschluss 38 mittels nachgeordneter Pumpen (in der Regel Diffusionspumpen) weiter bis auf ein Hochvakuum evakuiert werden, zum Beispiel auf etwa 10–4 mbar.
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In der Vakuumkammer ist eine Abwickelwalze 14 vorgesehen, auf der sich die zu beschichtende Folie 24 befindet. Von der Abwickelwalze 14 gelangt die Folie 24 über eine Mehrzahl von Umlenkwalzen, von denen eine beispielhaft mit 26 bezeichnet ist, zu einer Beschichtungswalze 18. Die Folie 24 wird nun auf der Oberfläche der Beschichtungswalze 18 herumgeführt und gelangt dann über nachgeordnete Umlenkwalzen zu einer Aufwickelwalze 16, auf der sie aufgewickelt wird. Die erste der Beschichtungswalze 18 nachgeordnete Umlenkwalze ist beispielhaft mit 27, und die letzten vier Umlenkwalzen vor der Aufwickelwalze 16 sind beispielhaft mit 28, 29, 30, 31 bezeichnet.
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Innerhalb der Hochvakuumkammer 13 ist ein Verdampfer 22 angeordnet, in dem ein Metallbad 23, zum Beispiel ein Aluminiummetallbad 23, vorgesehen ist. Das Metallbad 23 wird von einem Aluminiumdraht 34 gespeist, der von einer Aluminiumspule 36 in das Metallbad 23 zugeführt wird. Das Metallbad befindet sich während des Betriebs zum Beispiel auf einer Badtemperatur von etwa 1500°C.
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Der Bereich oberhalb des Metallbades 23 ist von einem Beschichtungsfenster 20 abgedeckt, in dem eine sich in Längsrichtung der Beschichtungswalze 18 und in Umfangsrichtung der Beschichtungswalze 18 erstreckende Öffnung vorgesehen ist, durch die die aus dem Metallbad 23 aufsteigenden Metalldämpfe auf einen definierten Bereich der darüber auf der Beschichtungswalze 18 geführten Folie 24 konzentriert werden.
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Da sich die Folie 24 im Laufe der Beschichtung nach und nach von der Abwickelwalze 14 abwickelt und in entsprechender Weise auf der Aufwickelwalze 16 wieder aufgewickelt wird, müssen die zugeordneten Umlenkwalzen, durch die eine Führung der Folie 24 bedingt ist, im Abstand zur Aufwickelwalze 16 nachgeführt werden, was insbesondere für die benachbarte Umlenkwalze 28 gilt.
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Hierzu sind die letzten vier Umlenkwalzen 28 bis 31 vor der Aufwickelwalze 16 an einem gemeinsamen Schwenkarm 32 gelagert, der um die Achse der Umlenkwalze 31 verschwenkt werden kann, wie durch einen Doppelpfeil 35 angedeutet ist.
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Zur Überwachung des Abstands zwischen der Aufwickelwalze 16 und der benachbarten Umlenkwalze 28 ist eine Überwachungseinrichtung 33 in Form einer Lichtschranke vorgesehen. Die Lichtschranke überwacht den Abstand zwischen der Oberfläche der auf der Aufwickelwalze 16 aufgewickelten Folie 24 und der benachbarten Umlenkwalze 28.
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Zur Verschwenkung des Schwenkarms 32 zur Nachführung der Umlenkwalze 28 ist ein Drehantrieb 42 vorgesehen, mittels dem der Schwenkarm 32 um die Längsachse der Umlenkwalze 31 verschwenkt werden kann, wie in 2 durch den Doppelpfeil 35 angedeutet ist. Bei dem Drehantrieb 42 handelt es sich um einen Antrieb mit einem Frequenzwandler, der somit eine gesteuerte Verschwenkung des Schwenkarms 32 ermöglicht. Der Antriebsmotor 42 wird vorzugsweise mit einem Untersetzungsgetriebe betrieben.
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Die Überwachungseinrichtung 33 und der Drehantrieb 42 sind mit einer Steuerung 44 gekoppelt, wie beispielhaft durch die Steuerleitungen 46, 48 dargestellt ist. Es handelt sich hierbei vorzugsweise um eine Mikroprozessorsteuerung.
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Die Winkelgeschwindigkeit, mit der der Schwenkarm 32 während des Betriebs der Folienbeschichtungsanlage verschwenkt werden muss, um einen möglichst konstanten Abstand zwischen der Folienoberfläche auf der Aufwickelwalze 16 und der benachbarten Umlenkwalze 28 zu bewirken, wird anhand der wesentlichen Einflussparameter, wozu die Bandlaufgeschwindigkeit, die Foliendicke und der momentane Durchmesser der Aufwickelwalze 16 (einschließlich der darauf aufgewickelten Folie 24) gehören, wird benutzt, um eine Winkelgeschwindigkeit zu berechnen, mit der der Schwenkarm 32 kontinuierlich nach außen geschwenkt werden muss, um so den Abstand möglichst konstant zu halten.
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Bevorzugt wird ein Abstand zwischen etwa 9 und 11 mm, vorzugsweise etwa 10 mm eingehalten. Sollte der Abstand zu gering werden, so wird dies über ein Ansprechen der Lichtschranke 33 erfasst. Anschließend wird die Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkarms 32 zunächst etwas vergrößert, so dass sich wieder ein ausreichender Abstand ergibt. Danach wird die Schwenkgeschwindigkeit wieder mittels des Programms der Steuerung 44 nachgeführt, wobei die Veränderung des Durchmessers im Bereich der Aufwickelwalze 16 kontinuierlich berücksichtigt wird.
