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Die
Erfindung betrifft eine Wickelhülse,
auf der ein bahnförmiges
Halb – oder
Fertig – Fabrikat aufnehmbar
ist und die einen zylinderförmig
langgestreckten Hülsenkörper mit
einer inneren Wandung umfasst, an der ein berührungslos lesbarer Datenträger angeordnet
ist, der Daten des bahnförmigen
Halb – oder
Fertig – Fabrikats
und/oder andere Daten enthält.
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Bahnförmige Halb – oder Fertig – Fabrikate mit
Bahnbreiten bis zu mehreren Metern sind im Rahmen industrieller
Herstellungsprozesse in vielfältiger Form
allgemein bekannt und werden vorzugsweise in Wickeln mit Durchmessern
wiederum bis zu mehreren Metern zur Verarbeitung bereit gestellt.
Im Wesentlichen flexible Halb – oder
Fertig – Fabrikate
werden hierbei auf Wickelhülsen
gewickelt, die auch bei nur wenigen Lagen des Halb – oder Fertig – Fabrikats einerseits
zu Beginn des Aufwickelns, andererseits gegen Ende des Abwickelns
dein Wickel die für
die industrielle Verarbeitung erforderliche Stabilität verleihen.
Beispielsweise werden Papiere zum industriellen Zeitungs- und Buchdruck,
Zellstoffbahnen zur Herstellung von Hygiene- und Reinigungstüchern ebenso
wie die unüberschaubare
Vielfalt von Folien, textilen Geweben und Gewirken als bahnförmige Halb – oder Fertig – Fabrikate
auf solchen Wickelhülsen
zur weiteren Verarbeitung bereit gestellt.
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Die
Vielfalt derartiger bahnförmiger
Halb – oder
Fertig – Fabrikate,
deren Unterschiede im Rahmen eines Herstellungsprozesses häufig nur
im Bereich von Nuancen liegen, erschwert eine sichere Identifizierung
eines speziellen bahnförmigen
Halb – oder
Fertig – Fabrikats.
Beispielsweise können
für den
Buchdruck in derselben Vorrichtung nicht nur Papiere unterschiedlicher
Grammaturen, sondern auch mit verschiedenen Oberflächenqualitäten, Farbschattierungen
oder Zuschlagstoffen zum Einsatz kommen. Darüber hinaus soll auch die Verarbeitung unterschiedlicher
Chargen desselben Papiers in einem Produkt in der Regel vermieden
werden.
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Die
DE 202 05 555 U1 schlägt zur Lösung dieses
Problems im Rahmen der Herstellung von Zigaretten- und Filterpapieren
vor, in der Wandung der Wickelhülse
einen Datenträger
zu integrieren, der Daten der Wickelhülse beziehungsweise des bahnförmigen Halb – oder Fertig – Fabrikats
enthält,
wobei diese Daten berührungslos
aus dem Chip lesbar sein sollen. Derartige Datenträger und
die Verfahren zum Lesen und Beschreiben sind in Form von Radiofrequenz-Transponderelementen
(sogenannten RF-Tags) allgemein bekannt. Diese Wickelhülsen mit Datenträger weisen
eine Reihe von Nachteilen auf:
Die bekannten Wickelhülsen werden
beim Auf- und Abwickeln des bahnförmigen Halb – oder Fertig – Fabrikats
mechanisch sehr stark belastet und unterliegen daher einem vergleichsweise
hohen Verschleiß. Der
unmittelbar in die Wickelhülse
integrierte Datenträger
ist einerseits selbst von einer verschlissenen Wickelhülse mit
wirtschaftlich vertretbarem Aufwand nicht mehr zwecks Weiterverwendung
zu trennen, andererseits behindert er auch das Recycling der Wickelhülse selbst.
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Der
in die bekannten Wickelhülsen
integrierte Datenträger
ist im Wesentlichen denselben mechanischen Verformungen ausgesetzt,
wie der angrenzende Hülsenkörper. Sowohl
eine radiale Stauchung des Hülsenkörpers durch
das aufgewickelte bahnförmige
Halb – oder
Fertig – Fabrikat,
als auch die dynamisch schwingende Verformung der Wickelhülse insbesondere
gegen Ende des Abwickelns werden unmittelbar auf den Datenträger übertragen. Diese
Belastung führt
bei den bekannten Wickelhülsen
zu einer hohen mechanischen Belastung der Datenträger und
der in ihnen enthaltenen elektronischen Bauteile und so zu einer
hohen Ausfallquote der Datenträger.
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Die
zur Herstellung der bekannten Wickelhülsen mit Datenträgern eingesetzten
Verfahren bieten keine Möglichkeit,
vorhandene Wickelhülsen nachzurüsten, der
Wickelhülse
einen Datenträger
zu entnehmen oder einen Datenträger
gegen einen anderen auszutauschen. Die Vielfalt der möglichen
Anforderungen an Wickelhülsen
und Datenträger
für verschiedene
Anwendungen oder in verschiedenen Verfahrensschritten erfordert
daher prinzipiell einen für
alle denkbaren Anwendungsfälle
nutzbaren und damit sehr hochwertigen Datenträger. Insbesondere wenn Datenträger erwünscht und,
die aus einer größeren Entfernung
lesbar und/oder beschreibbar sein sollen, sind solche mit aktiven
Sendeeinrichtungen erforderlich, die in der Regel über eine
eigene Energieversorgung vefügen.
In diesem Fall sind der erforderliche Bauraum und die Kosten recht
hoch, so dass ein Recycling der Datenträger sinnvoll ist.
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In
den bekannten Wickelhülsen
werden die Datenträger
in einen an ihre Form angepassten Hohlraum eingelegt. Dieser Hohlraum
stellt eine mechanische Schwachstelle der geteilten Wickelhülse und insbesondere
bei hoher Schwingungsbelastung der Wickelhülse eine bevorzugte Bruchstelle
dar. Um ein Materialversagen zu vermeiden, müssen die bekannten mit Datenträgern versehenen
Wickelhülsen
aus vergleichsweise hochwertigen Materialien oder mit vergleichsweise
höheren
Wandstärken
gefertigt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickelhülse mit
Datenträger
vorzuschlagen, die sowohl preisgünstig
herzustellen als auch variabel einsetzbar ist, hierbei gute Betriebs- und Recyclingeigenschaften
aufweist und so die beschriebenen Nachteile des bekannten Standes
der Technik zu vermeidet.
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Lösung
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Ausgehend
von den bekannten Wickelhülsen
wird nach der Erfindung ein hülsenförmiges Halteelement
vorgeschlagen, mittels dessen der Datenträger in dem Hülsenkörper gehaltert
ist. Durch die Halterung mittels eines separaten Halteelements wird
der Datenträger
in Herstellung und Einsatz von der erfindungsgemäßen Wickelhülse insofern entkoppelt, als
eine zerstörungsfreie
Demontage auch volumenmäßig größerer Datenträger möglich wird.
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So
werden die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik wirksam
behoben: Mechanische Belastungen des Hülsenkörpers wirken nicht unmittelbar
auch auf den Datenträger
und die Anbringung des Datenträgers
bedingt keine Materialschwächung
des Hülsenkörpers. Je
nach Anforderung kann im laufenden Einsatz ein speziell angepasster
Datenträger
in eine vorhandene Wickelhülse
eingesetzt werden und zum Ende der Nutzungsdauer können der
Hülsenkörper und
das Halteelement unabhängig von
einander verwertet oder weiter verwendet werden.
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Bevorzugt
weist die erfindungsgemäße Wickelhülse einen
zylinderförmigen
Adapter aus Kunststoff auf, der endseitig in dem Hülsenkörper aufgenommen
ist und mittels dessen die Wickelhülse bezüglich einer Rotation um eine
Längsachse
des Hülsenkörpers fest
an einer Wickelvorrichtung halterbar ist, wobei das Halteelement
mit dem Adapter verbunden ist. Die Integration des Halteelements
in den Adapter reduziert die Anzahl der Bauteile und vereinfacht
so die Handhabung der erfindungsgemäßen Wickelhülse.
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In
der erfindungsgemäßen Wickelhülse kommt
vorzugsweise als Datenträger
ein Radiofrequenz-Transponderelement, ein sogenanntes „RF-Tag" zum Einsatz. Diese
allgemein bekannten Datenträger
sind in vielfältigen
Ausführungen
für die unterschiedlichsten
Anforderungen als preiswertes Massenprodukt am Markt verfügbar. Da
diese Datenträger
keine eigene Spannungsversorgung benötigen, kann außerdem die
Baugröße des Halteelements
minimiert werden.
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Alternativ
können
in einer erfindungsgemäßen Wickelhülse auch
andere Datenträger,
beispielsweise aktiv sendende Module zum Einsatz kommen. Eine solche
Ausführung
kann insbesondere zum Einsatz kommen, wenn im Einsatz der erfindungsgemäßen Wickelhülse eine
Vorrichtung zum Auslesen oder Beschreiben des Datenträgers beispielsweise aus
Platzgründen
nicht – wie
zur Verwendung eines RF-Tags erforderlich – bis auf wenige Zentimeter
an den Datenträger
heran geführt
werden kann oder soll.
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Bevorzugt
ist in einer erfindungsgemäßen Wickelhülse der
Datenträger
mit dem Halteelement verbunden. Beispielsweise kann der Datenträger mittels
eines Klebestreifens oder mittels eines Schrumpfschlauches auf einer äußeren Mantelfläche des
Halteelements fixiert werden. Wenn das Halteelement im Spritzgussverfahren
hergestellt wird, kann der Datenträger auch mit dem Kunststoff
umspritzt werden.
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Durch
die Integration des Datenträgers
mit dem Halteelement wird wiederum die Anzahl der einzelnen Bauteile
verringert und die Handhabung der erfindungsgemäßen Wickelhülse vereinfacht. Außerdem ist
an dem Halteelement dann kein speziell an den Datenträger angepasstes
Aufnahmeelement erforderlich.
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Alternativ
kann der Datenträger
in einer erfindungsgemäßen Wickelhülse auch
in eine angepasste Mulde in der äußeren Mantelfläche des
Halteelements eingesetzt werden. Das Halteelement kann dann unter
minimalem Aufwand mit verschiedenen (in die Mulde passenden) Datenträgern eingesetzt werden.
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Vorzugsweise
weist an einer erfindungsgemäßen Wickelhülse der
Datenträger
von der inneren Wandung des Hülsenkörpers einen
Abstand auf. Der Datenträger
ist dann mechanisch von dem Hülsenkörper und
dessen Verformung im Betrieb bestmöglich entkoppelt. Um die Einhaltung
dieses Abstands sicher zu stellen, kann eine Zwischenlage beispielsweise
aus einem Schaumstoff zwischen den Datenträger und die Wandung des Hülsenkörpers eingebracht
werden. Ist der Datenträger
mit dem Hülsenkörper verklebt,
so ist keine Zwischenlage erforderlich.
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Besonders
bevorzugt sind auf dem Datenträger
einer erfindungsgemäßen Wickelhülse enthaltene
Daten berührungslos
veränderbar.
So können
insbesondere Daten gespeichert werden, die den jeweils zu einem
Zeitpunkt aktuellen Zustand des bahnförmigen Guts beschreiben oder
Informationen über
den aktuellen Stand einer Bearbeitung, beispielsweise die aktuell
auf einem Wickel vorhandene Länge
des bahnförmigen
Halb – oder
Fertig – Fabrikats
enthalten. Auch die Speicherung der Codes der nacheinander zur Verarbeitung
des Wickels eingesetzten Maschinen, der Beginn- und Endzeiten der jeweiligen
Bearbeitung sowie der verwendeten Lagerplätze zur Prozessdokumentation
und Qualitätssicherung
ist denkbar. Alternativ können
auch Datenträger
zum Einsatz kommen, deren Daten – beispielsweise die Produktcharge
des bahnförmigen Guts – im Betrieb
lediglich ausgelesen werden können.
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Die
Aufgabe wird auch erfindungsgemäß gelöst durch
ein hülsenförmiges Halteelement,
mittels dessen in einer erfindungsgemäßen Wickelhülse der Datenträger halterbar
ist.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert. Es
zeigen
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1 eine perspektivische Schnittdarstellung
eines ersten erfindungsgemäßen Halteelements,
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2a eine Seitenansicht einer
ersten erfindungsgemäßen Wickelhülse mit
dem ersten Halteelement,
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2b einen Längsschnitt
der ersten Wickelhülse,
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2c eine Stirnansicht der
ersten Wickelhülse,
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3 eine perspektivische Schnittdarstellung
eines Adapters mit einem zweiten erfindungsgemäßen Halteelement,
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4a eine Seitenansicht einer
zweiten erfindungsgemäßen Wickelhülse mit
dem zweiten Halteelement,
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4b einen Längsschnitt
der zweiten Wickelhülse,
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4c eine Stirnansicht der
zweiten Wickelhülse,
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5a einen Teillängsschnitt
durch eine weitere Wickelhülse
und
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5b eine Stirnansicht der
Wickelhülse nach 5a.
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1 zeigt ein aus Kunststoff
im Spritzgussverfahren hergestelltes hülsenförmiges Halteelement 1.
Das Halteelement 1 besteht aus einer zylinderförmig langgestreckten
Steckhülse 2,
die an beiden Enden 3 jeweils einen radial vorstehenden
Bund 4 aufweist. Auf der äußeren Mantelfläche 5 des
Halteelements 1 ist ein Steg 6 angebracht, der
dieselbe Höhe 7 wie
der Bund 4 aufweist und eine schaufelförmige Mulde 8 vollständig umschließt. Alternativ
kann der Bund 4 auch mit einer Mehrzahl von radial verlaufenden
Schlitzen versehen sein, die die Elastizität vergrößern und eine sichere Fixierung
bzw. Klemmung auch bei gewissen Maß- und/oder Formabweichungen des Hülseninnendurchmessers
sicherstellt. Außerdem
ist es möglich,
dass die in den 2a bis 2c gezeigte Wickelhülse 9 neben
dem mittig angeordneten Halteelement noch mit zwei jeweils endseitig
angeordneten Adaptern versehen ist, die zerstörungsfrei von dem Hülsenkörper 10 entfernbar
sind. Der Adapter kann zum einen dazu dienen, einen aus qualitativ
minderwertigeren und daher kostengünstigeren Material hergestellte
Hülsenkörper 10 mit
hoch belastbare und aus hochwertigem Kunststoff gefertigten Adaptern
zu versehen. Zum anderen lassen sich mit Hilfe von Adaptern die
genormte Maße
für Innen- und – Außendurchmesser
der Wickelhülse
einhalten und gleichzeitig kann der Wickelkörper einen reduzierten Innendurchmesser
aufweisen, wodurch dessen Herstellung aus Kunststoff sehr viel wirtschaftlicher
wird.
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Die 2a, 2b und 2c zeigen
drei Ansichten einer Wickelhülse 9 mit
einem zylinderförmig
langgestreckten Hülsenkörper 10,
in dem mittels des Halteelements 1 gemäß 1 ein nicht dargestellter Datenträger gehaltert
ist. Der Datenträger
ist ein Radiofrequenz-Transponderelement
(RF-Tag), der in die Mulde 8 mit Heißkleber oder einem Gießharz eingeklebt
ist. Das Halteelement 1 liegt mit den beiden Bünden 4 und
mit dem Steg 6 stramm an der inneren Wandung 11 des
Hülsenkörpers 10 an,
der Datenträger
steht nicht in Kontakt mit dem Hülsenkörper 10.
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3 zeigt einen aus Kunststoff
im Spritzgussverfahren hergestellten Adapter 12. Der Adapter 12 weist
eine zylinderförmig
langgestreckte Steckhülse 13 auf,
in deren äußere Mantelfläche 14 eine schaufelförmige Mulde 15 eingelassen
ist. Die Steckhülse 13 mit
der Mulde 15 bildet ein erfindungsgemäßes Halteelement 16.
An die Steckhülse 13 schließt sich
eine gleichfalls zylinderförmig
langgestreckte Spannhülse 17 an,
deren Durchmesser 18 gegenüber der Steckhülse 13 vergrößert ist.
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Die 4a, 4b und 4c zeigen
drei Ansichten einer zweiten Wickelhülse 19 mit einem gleichfalls zylinderförmig langgestreckten,
in der Darstellung abgebrochen gezeigten Hülsenkörper 20, in dem mittels
des an dem Adapter 12 gemäß 3 ausgebildeten Halteelement 16 ein
wiederum nicht dargestellter Datenträger gehaltert ist. Der Adapter 12 ist
endseitig in dem Hülsenkörper 20 aufgenommen
und liegt mit der Mantelfläche 14 des
Halteelements 16 stramm an der inneren Wandung 21 des
Hülsenkörpers 20 an.
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Bei
der in 5a in einem Längsschnitt
dargestellten Wickelhülse 29 steht
das Halteelement 26 stirnseitig lediglich mit einem kurzen
Uberstand 31 über
die äußere Mantelfläche 32 des
Hülsenkörpers 30 vor.
Das Halteelement 26 übernimmt
dabei neben der Funktion der Halterung und Fixierung des nicht dargestellten
Datenträgers
auch die Funktion eines Spannadapters, wie er beispielsweise in
der internationalen Patentanmeldung WO 03/031305 A1 beschrieben
ist.
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Das
Halteelement 26 weist auf seiner der Stirnseite 33 abgewandten
Seite einen Haltebereich 34 auf, in dem der Innenradius 35 reduziert
ist. Zwischen der inneren Mantelfläche 36 des Wickelkörpers 30 und
der äußeren Mantelfläche 37 des
Halteelements 26 im Haltebereich 34 befindet sich
eine Aufnahmekammer 38 für den Datenträger. Wie
sich beispielsweise aus der Stirnansicht gemäß 5b ergibt, erstreckt sich die Aufnahmekammer 38 die
als Mulde in dem Haltebereich 34 ausgebildet ist, über einen
Winkelbereich von ca. 70°,
wobei die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Kammer 38 an die
Größe des Datenträgers anzupassen
ist.
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Des
Weiteren weist das Halteelement 26 noch einen Spannbereich 39 auf,
der – wie
im Ausführungsbeispiel
der WO 03/031305 A1 gezeigt – an seiner
inneren Mantelfläche 40 mit
beispielsweise drei jeweils um 120° gegeneinander versetzten, in axiale
Richtung verlaufenden trapezförmigen
Nocken versehen sein kann. Die Nocken bilden eine formschlüssige, d.h.
drehmomentfeste Verbindung zwischen den Spannbacken einer Wickelvorrichtung und
der Wickelhülse 29.
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Ferner
weist das Halteelement 26 noch einen Verbindungsbereich 41 auf,
in dem es drehmomentfest mit dem Hülsenkörper 30 gekoppelt
ist. Diese Kopplung erfolgt mit Hilfe korrespondierender Verzahnungen
an der inneren Mantelfläche 36 des
Hülsenkörpers 30 und
der äußeren Mantelfläche 42 des Halteelementes 26 im
Verbindungsbereich 41. Auf diese Weise wird eine sichere
Drehmomentübertragung
von der Wickelvorrichtung in die Wickelhülse 29 und von dort über den
Reibschluss auch auf das bahnförmige
Wickelgut gewährleistet.
Die Aufnahmekammer 38 wird endseitig jeweils von einem
stegförmig
umlaufenden Bund 43 begrenzt. Die Aufnahmekammer 38 besitzt
in axiale Richtung eine Länge von
ca. 100mm, in Umfangsrichtung gemessen eine Breite von ca. 25mm
und eine in radiale Richtung gemessene Tiefe von ca. 5mm. Der Hülsenkörper 30 kann
unterschiedliche Längen
besitzen und ist an beiden Enden mit jeweils einem Halteelement 26 versehen.