DE102013206805B4

DE102013206805B4 - Bandsubstratspannvorrichtung

Info

Publication number: DE102013206805B4
Application number: DE102013206805.0A
Authority: DE
Inventors: Michael Hentschel; Daniel Helbig
Original assignee: Von Ardenne GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2033-04-17
Also published as: DE102013206805A1

Abstract

Bandsubstratspannvorrichtung, umfassend eine ortsfest angeordnete Führungswalze (4) mit einer ersten Drehachse, mindestens eine um die erste Drehachse schwenkbare Tänzerwalze (7, 8) mit einer zweiten Drehachse, wobei die mindestens eine Tänzerwalze (7, 8) mit jedem ihrer beiden Enden in je einem um die erste Drehachse schwenkbaren, senkrecht zur ersten Drehachse angeordneten Joch (61, 62) drehbar gelagert ist, und mindestens ein Stellglied (1), das über die beiden Joche (61, 62) mit der mindestens einen Tänzerwalze (7, 8) zur Erzeugung eines Stellmoments um die erste Drehachse wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Joche (61, 62) durch mindestens ein Verbindungselement (63) starr miteinander verbunden sind und das Stellglied (1) mit dem mittleren Bereich des Verbindungselements (63) wirkverbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bandsubstratspannvorrichtung, umfassend eine ortsfest angeordnete Führungswalze mit einer ersten Drehachse, mindestens eine um die erste Drehachse schwenkbare Tänzerwalze mit einer zweiten Drehachse, wobei die mindestens eine Tänzerwalze mit jedem ihrer beiden Enden in je einem um die erste Drehachse schwenkbaren, senkrecht zur ersten Drehachse angeordneten Joch drehbar gelagert ist, und mindestens ein Stellglied, das über die beiden Joche mit der mindestens eine Tänzerwalze zur Erzeugung eines Stellmoments um die erste Drehachse wirkverbunden ist.
Bandsubstratspannvorrichtungen sind beispielsweise aus US 2 033 558 A , DE 10 2010 046 692 A1 , DE 695 28 224 T2 und WO 2009/107280 A1 bekannt.
Bandsubstratspannvorrichtungen werden überall dort benötigt, wo Bandsubstrate während einer Behandlung mit einer definierten Bandspannung transportiert werden müssen. Ein Beispiel hierfür sind Anlagen zur Vakuumbeschichtung von Folien, Metallbändern und dergleichen. In derartigen Anlagen werden Bandsubstrate auf einer ersten Haspel bereitgestellt, von der ersten Haspel abgewickelt, über eine Umlenkwalze geführt, dabei von Behandlungseinrichtungen, die mit geringem Abstand zur Umlenkwalze angeordnet sind, beschichtet, und anschließend auf eine zweite Haspel aufgewickelt. Je nach der konkreten Anforderung an die Beschichtung können zwischen der ersten Haspel und der zweiten Haspel auch zwei oder mehr Umlenkwalzen mit der entsprechend größeren Anzahl von Behandlungseinrichtungen, zu denen neben Beschichtungsquellen zum Aufbringen dünner Schichten auf das Bandsubstrat auch Ätzeinrichtungen zum Reinigen der Oberfläche des Bandsubstrats, Heizeinrichtungen zum Erwärmen des Bandsubstrats usw. zählen, hintereinander angeordnet sein. Die Umlenkwalzen können dabei auch temperierbar, d.h. als Kühlwalzen oder Heizwalzen ausgeführt sein.
Während des Transports des Bandsubstrats von der ersten Haspel zur zweiten Haspel ist es zur Sicherstellung einer hohen Qualität der Oberflächenbehandlung unabdingbar, dass das Bandsubstrat mit einer definierten konstanten Bandspannung geführt wird. Dazu wird das Bandsubstrat üblicherweise über eine Mehrzahl von Führungswalzen geführt, die üblicherweise entweder ortsfest oder beweglich angeordnet sind.
Bewegliche Führungswalzen dienen dazu, die Bandspannung zu beeinflussen. Dies kann entweder dadurch erreicht werden, dass die beweglichen Führungswalzen quer zu ihrer jeweiligen Drehachse federnd beweglich gelagert sind oder um eine zur Drehachse der Führungswalze beabstandete Schwenkachse schwenkbar angeordnet sind, wobei eine Stellkraft (für translatorisch bewegliche Führungswalzen) bzw. ein Stellmoment (für schwenkbar gelagerte Führungswalzen) beispielsweise durch ein Federelement oder ein anderes Stellglied wie beispielsweise einen Elektromotor, einen Pneumatikzylinder oder dergleichen erzeugt werden kann. Solche schwenkbar gelagerten Führungswalzen nennt man auch Tänzerwalzen. Federelemente sind kostengünstig und sorgen für eine konstante Bahnspannung, deren Wert jedoch nicht weiter beeinflussbar ist. Eine aktive Steuerung der Bahnspannung lässt sich hingegen durch Verwendung eines Elektromotors, eines Pneumatikzylinders usw. erreichen.
Bei bekannten Bandsubstratspannvorrichtungen auf dem Gebiet der Erfindung, d.h. Bandsubstratbehandlungsanlagen der oben beschriebenen Art, sind die Joche durch mindestens ein Verbindungselement starr miteinander verbunden, das außerhalb der ersten Drehachse der ortsfesten Führungswalze angeordnet ist, die zugleich die Schwenkachse der Tänzerwalze ist, so dass ein von einem Stellglied in eines der beiden Joche eingebrachtes, auf die Tänzerwalze wirkendes Stellmoment um die erste Drehachse ausschließlich durch das mindestens eine Verbindungselement auf das andere Joch übertragen wird. Der Grund hierfür ist, dass die erste Drehachse der ortsfesten Führungswalze genau identisch mit der Schwenkachse der Tänzerwalze ist.
Da die ortsfeste Führungswalze aber drehbar sein muss, ist eine Übertragung des Stellmoments zwischen den beiden Jochen auf diesem Pfad bei bekannten Bandsubstratspannvorrichtungen nicht möglich. Das Stellmoment wird bei diesen bekannten Bandsubstratspannvorrichtungen daher von dem dem Stellglied zugewandten Joch auf das dem Stellglied abgewandte Joch durch das oder die Verbindungselemente übertragen, die jedoch aus den oben dargelegten Gründen notwendigerweise jeweils einen Abstand zur ersten Drehachse der ortsfesten Führungswalze und damit zur Schwenkachse der Tänzerwalze aufweisen. Dies wiederum führt dazu, dass der Verbund der beiden Joche mit dem mindestens einen Verbindungselement eine Verdrillung erfährt, die dazu führt, dass eine exakte Positionierung der Tänzerwalze, beispielsweise bezüglich einer Umlenkwalze, nicht möglich ist.
Hier schafft die vorgeschlagene Bandsubstratspannvorrichtung Abhilfe, indem eine gleichmäßige Übertragung des Stellmoments auf beide Jochen ermöglicht wird, so dass unerwünschte Verwindungen der Bandsubstratspannvorrichtung vermieden werden.
Dazu wird bei einer Bandsubstratspannvorrichtung der beschriebenen Art vorgeschlagen, dass die Joche durch mindestens ein Verbindungselement starr miteinander verbunden sind und das Stellglied mit dem mittleren Bereich des Verbindungselements wirkverbunden ist. Durch den mittig zwischen den beiden Jochen liegenden Kraftangriffspunkt ist der Hebel zwischen diesem und dem jeweiligen Joch gleich groß, so dass eine Verwindung der Konstruktion wirksam verhindert wird.
Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die beiden Joche mit je einem Ende einer Übertragungswelle starr verbunden sind und die ortsfeste Führungswalze hohlzylindrisch ausgebildet und auf der Übertragungswelle drehbar gelagert ist. Damit wird eine hochgenaue Positionierung der Tänzerwalze ermöglicht und dennoch sichergestellt, dass die ortsfeste Führungswalze, deren Drehachse genau mit der Schwenkachse der Tänzerwalze zusammenfällt, drehbar ist.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zwischen den beiden Jochen mindestens zwei Tänzerwalzen angeordnet sind und davon mindestens eine Tänzerwalze als Breitstreckwalze ausgeführt ist. Eine Breitstreckwalze ist eine Walze, die nicht streng zylinderförmig ist, sondern beispielsweise tonnenförmig oder gebogen, und die dazu dient, das Bandsubstrat in der Querrichtung glatt und gespannt zu halten.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Drehachse der als Breitstreckwalze ausgeführten Tänzerwalze zur ersten Drehachse einen geringeren Abstand aufweist als die Drehachse der nicht als Breitstreckwalze ausgeführten Tänzerwalze.
In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Stellglied ein Elektromotor ist. Insbesondere moderne Servomotoren sind gut ansteuerbar und erlauben so eine hochgenaue Regelung der Bahnspannung.
In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Joche durch mindestens ein Verbindungselement starr miteinander verbunden sind. Wie bei bekannten Bandsubstratspannvorrichtungen kann hierdurch die Gesamtsteifigkeit der Konstruktion erhöht und damit eine eventuell noch bestehende Verwindungsneigung unterdrückt werden. Dabei kann vorteilhaft das mindestens eine Verbindungselement besonders vorteilhaft als verwindungssteifes Hohlprofil ausgeführt sein.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass zwei Verbindungselemente zueinander so angeordnet sind, dass sie mit den Jochen einen die erste Drehachse umschließenden Rahmen bilden. Die Verbindungselemente sind dabei sozusagen symmetrisch zur Schwenkachse der Tänzerwalze angeordnet und sorgen so für geringstmögliche unsymmetrische Verformungen der Bandsubstratspannvorrichtung.
1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in je einer perspektivischen Ansicht.
Eine Führungswalze 4 ist zwischen einem antriebsseitigen Lager 3 und einem gegenüberliegenden Lager 5 ortsfest angeordnet.
Das Lager 3 der Antriebsseite und das Lager 5 der Gegenseite können mittels integrierter Flansche an geeigneten Trägerstrukturen angebracht werden.
Die Führungswalze 4 ist in einem Rahmen 6 angeordnet, der im Ausführungsbeispiel als Stahlkonstruktion aus Jochen 61, 62 und Verbindungselementen 63 ausgeführt und durch ein antriebsseitiges Joch 61 und ein gegenüberliegendes Joch 62 sowie zwei die beiden Joche verbindende stabförmige Verbindungselemente 63 gebildet.
Ebenfalls zwischen den beiden Jochen 61, 62 sind eine erste, zylindrische Tänzerwalze 7 und eine zweite, als Breitstreckwalze ausgeführte Tänzerwalze 8 angeordnet. Die Breitstreckwalze 8 ist dabei durch zwei Verstelleinrichtungen 9 verformbar, wodurch der gewünschte Breitstreckeffekt erzielt wird.
Antriebsseitig ist zwischen dem Stellglied 1 und dem Rahmen 6 eine Drehdurchführung angeordnet. Sie ermöglicht es, dass das Stellglied außerhalb der Vakuumkammer einer Beschichtungsanlage angeordnet werden kann, wodurch einerseits ein Motor verwendet werden kann, der nicht vakuumfest zu sein braucht, und andererseits der Motor zu Wartungszwecken besser zugänglich ist.
Mit der dargestellten erfindungsgemäßen Lösung wird eine weitestgehend verwindungsfreie Übertragung des Stellmoments vom Stellglied 1 auf beide Joche 61, 62 erreicht, indem das Stellmoment nicht wie bisher über die beiden Verbindungselemente 63 als Kräftepaar, sondern durch mittigen Kraftangriff vom Stellglied 1 über die Antriebswelle 11 und das Hebelgetriebe 12 auf das Verbindungselement 63 und darüber auf das antriebsseitige Joch 61 und auf das Joch 62 der gegenüberliegenden Seite übertragen wird.
Die ortsfeste Führungswalze 4 ist hohlzylindrisch ausgeführt und auf einer integrierten Trägerwelle 41 frei drehbar angeordnet.
Ein wesentlicher Vorteil ist dabei gegenüber den bekannten Lösungen, dass die Stahlkonstruktion 6 keiner Verwindungsbelastung unterliegt. Mit diesen Voraussetzungen ist es nun möglich, eine konstante Bandsubstratspannung über den gesamten Verlauf des Auf- und Abwickelns zu gewährleisten.
Bezugszeichenliste

1: Stellglied (Antriebsmotor)
11: Antriebswelle
12: Hebelgetriebe
2: Drehdurchführung
3: Lager Antriebsseite
4: ortsfeste Führungswalze
41: Trägerwelle
5: Lager Gegenseite
6: Rahmen, Stahlkonstruktion aus Jochen und Verbindungselementen
61: antriebsseitiges Joch
62: gegenüberliegendes Joch
63: Verbindungselement
7: erste Tänzerwalze (zylindrisch)
8: zweite Tänzerwalze (Breitstreckwalze)
9: Verstelleinrichtung

Claims

Bandsubstratspannvorrichtung, umfassend eine ortsfest angeordnete Führungswalze (4) mit einer ersten Drehachse, mindestens eine um die erste Drehachse schwenkbare Tänzerwalze (7, 8) mit einer zweiten Drehachse, wobei die mindestens eine Tänzerwalze (7, 8) mit jedem ihrer beiden Enden in je einem um die erste Drehachse schwenkbaren, senkrecht zur ersten Drehachse angeordneten Joch (61, 62) drehbar gelagert ist, und mindestens ein Stellglied (1), das über die beiden Joche (61, 62) mit der mindestens einen Tänzerwalze (7, 8) zur Erzeugung eines Stellmoments um die erste Drehachse wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Joche (61, 62) durch mindestens ein Verbindungselement (63) starr miteinander verbunden sind und das Stellglied (1) mit dem mittleren Bereich des Verbindungselements (63) wirkverbunden ist.
Bandsubstratspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Joche (61, 62) mit je einem Ende einer Trägerwelle (41) starr verbunden sind und die ortsfeste Führungswalze (4) hohlzylindrisch ausgebildet und auf der Trägerwelle (41) drehbar gelagert ist.
Bandsubstratspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Jochen (61, 62) mindestens zwei Tänzerwalzen (7, 8) angeordnet sind und davon mindestens eine Tänzerwalze (8) als Breitstreckwalze ausgeführt ist.
Bandsubstratspannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse der als Breitstreckwalze ausgeführten Tänzerwalze (8) zur ersten Drehachse einen geringeren Abstand aufweist als die Drehachse der nicht als Breitstreckwalze ausgeführten Tänzerwalze (7).
Bandsubstratspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (1) ein Elektromotor ist.
Bandsubstratspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verbindungselement (63) ein Hohlprofil ist.
Bandsubstratspannvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Verbindungselemente (63) zueinander so angeordnet sind, dass sie mit den Jochen (61, 62) einen die erste Drehachse umschließenden Rahmen (6) bilden.