DE1084568B - Geraet zum Aufwickeln von bandfoermigem Material, insbesondere von Fotofilmen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Auf- und Abspulen von bandförmigem Material mit beträchtlicher Elastizität, z. B. Filmen oder ähnlichen Bändern aus Kunstharz oder plastischem Werkstoff, und zwar insbesondere zum Regeln der Wickelspannung, wenn der Aufwickelspulendurchmesser beim Aufspulen zunehmend größer wird.

Bei der Herstellung und Weiterbehandlung von Werkstoffen, wie Fotofilmen, Papier, Stoff, Kunstharz u. dgl., ist es üblich, das Werkstoffband auf eine Welle oder einen Kern aufzuspulen. Bei Beginn des Wickeins kann der Kerndurchmesser einige Zentimeter oder Zoll betragen, während gegen Ende des Spulvorganges der Durchmesser der jeweils im Einzelfall gewünschten Spule ein Vielfaches des Kerndurchmessers sein kann. Bei Filmspulen besitzt der endgültige Außendurchmesser gewöhnlich die Größenordnung des Drei- bis Sechsfachen des Kerndurchmessers. Diese Unterschiede im Spulendurchmesser vom Beginn bis zum Ende des Spulens bringen eine Schwierigkeit hinsiehtlieh der Regelung der Wickelspannung mit sich. Im Falle von Filmvorratsrollen oder Filmschichtträger-Vorratsrollen u. dgl., die gegen Druck und Verformung empfindlich sind, sind verhältnismäßig enge Grenzen für, die zulässige Spannung gegeben.

Zum Aufspulen von breitem bandförmigem Material, wie durch Gießen oder Überziehen beschichteten Filmen, sind zwei Antriebsarten für die Regelung der Wickelspannung gebräuchlich. Bei der einen Art wird eine gleichbleibende, gleichförmige Spannung vom Beginn bis zum Ende des Wickelns hervorgerufen, bei der anderen Art wird ein gleichbleibendes Antriebsdrehmoment erzeugt. Das letztgenannte System läßt sich verhältnismäßig leicht durch Anwendung eines Elektromotors zur Aufbringung des Drehmomentes verwirklichen, das unmittelbar mit der Spulenwelle verbunden ist, wobei jedoch die Spannungsänderung an der Spule ihrem Durchmesser annähernd umgekehrt proportional ist. Hieraus ergibt sich, daß die Spannung am Ende der Spule um ein Vielfaches geringer als bei Beginn des Aufwickeins ist. Ist ein Verhältnis der Durchmesser von 1:4 bei Beginn und bei Beendigung des Aufwickeins gegeben, so hat die Spannung am Ende die Größenordnung von einem Viertel derjenigen bei Beginn.

Bei dem mit gleichbleibender Spannung arbeitenden System ist die Zugkraft bei Beginn die gleiche wie am Ende, nimmt aber das Drehmoment bis zum Ende auf das Vierfache des Anfangsdrehmomentes zu, wenn der Durchmesser auf das Vierfache zunimmt. Durch das Auftreten des höheren Drehmomentes am Ende wird die effektive Spannung der Windungen mit den kleineren Durchmessern, durch die hindurch die Zunahme des Drehmomentes übertragen werden muß, erhöht.

Gerät zum Aufwickeln
von bandförmigem Material,
insbesondere von Fotofilmen

Anmelder:

General Aniline & Film Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. Juli 1954

Wilbur Garrison Hill, Binghampton, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Unter diesen Umständen gleiten oder schleifen die inneren Windungen oder Lagen des Bandes unter der Einwirkung des erhöhten Drehmomentes, wenn bei Beginn des Spulens die Spannung und Reibung zwischen den Schichten nicht genügend hoch sind, wodurch das sogenannte teleskopartige Auseinanderschieben der Spule und andere unerwünschte Wirkungen verursacht werden.

Bei einigen Arten von Filmen ist es erwünscht, mehr als 1000 m oder einige tausend Fuß Filmvorrat auf einen Kern aufzuspulen und ein Durchmesser verhältnis von 1 : 4 sogar zu überschreiten. In solchen Fällen ist die Neigung der Spule, sich teleskopartig auseinanderzuschieben, noch größer. Zum Beispiel mag die Spannung richtig gewählt sein, um auf einen Kern von 7,6 cm Durchmesser eine Spule von 38 cm Durchmesser aufzuwickeln; wird die gleiche Zugspannung gleichbleibend auf das Band ausgeübt, wenn die Spule weiter bis z. B. etwa 61 cm Durchmesser aufgespult wird, so erhöht sich das Drehmoment, das durch die dem Kern nahe liegenden Schichten übertragen werden muß, um 60%. In diesem Falle ist das Drehmoment am Ends des Aufwickeins der Spule 8mal so groß wie am Anfang. Dieses hohe Drehmoment muß durch die

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dem Kern nahe liegenden Schichten übertragen werden, die mit viel geringerem Drehmoment aufgewickelt wurden. Das durch das höhere Drehmoment hervorgerufene Festziehen der Anfangsschichten ist bestrebt, die Schichten gegeneinander zu verschieben und das teleskopartige Auseinanderschieben hervorzurufen.

In der Praxis hat es. sich herausgestellt, daß weder das mit konstanter Spannung arbeitende Spulsystem noch das mit konstantem Drehmoment arbeitende Spulsystem die besten Ergebnisse mit sich bringt; vielmehr erscheint eine Spannungskurve, die zwischen diesen beiden Arbeitsweisen liegt, für, die eingangs erwähnten Werkstoffe am erwünschtesten. Ein solcher Spannungskurvenverlauf ist besonders vorteilhaft, wenn die Maschine mit gleichbleibender Bandgeschwindigkeit läuft und die Spannung so geregelt wird, daß sich eine abgestufte Veränderung bzw. Abnahme von Anfang bis Ende des Spulvorganges ergibt.

Die Erfindung geht demgemäß von einem bekannten Gerät aus, bei dem das aufzuwickelnde bandförmige Material mit praktisch konstanter Geschwindigkeit über ein Rollensystem zugeführt wird, das eine als sogenannte Tänzerwalze bezeichnete Baumelrolle enthält, die in einer von dem bandförmigen Material gebildeten Schlaufe getragen wird und deren Gewicht teilweise durch ein auf die gewünschte Anfangsbandspannung einstellbares, wesentlich geringeres Gegengewicht mit Hebelwirkung ausgeglichen ist und die die Drehzahl des die Aufwickelspule antreibenden Elektromotors auf die praktisch gleichbleibende Zufahrgeschwindigkeit regelt. Auch hierbei soll die Bandspannung auf die Anfangsbandspannung gleichbleibend eingestellt werden. Die erfindungsgemäß angestrebte fortlaufende Regelung der Bandspannung von Anfang bis Ende des Spuilvorganges ist bei dem bekannten Gerät nicht vorgesehen.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß an dem Ausgleichshebelsystem ein nach Maßgabe der sich beim Aufwickeln ändernden Lage der Baumelrolle bzw. der Schleifenlänge lageveränderliches und schwerkraftgesteuertes Organ vorgesehen ist, dessen Lageänderung die durch das Gegengewicht nicht ausgeglichene wirksame Gewichtsbelastung der Baumelrolle und damit die Bandspannung über das Hebelsystem fortlaufend selbstätig verringert.

Bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung kann das schwerkraftgesteuerte Organ bei Beginn des Aufwickeins in eine Lage einstellbar und so bemessen sein, daß es die wirksame Gewichtsbelastung der Baumelroille erhöht und beim Aufwickeln allmählich in eine diese Belastung vermindernde Lage übergeht, wobei diese selbsttätige Verminderung dieser Belastung zweckmäßig proportional zur Zunahme des Durchmessers der Aufnaümespule ist und die Bandspannung dabei von Beginn bis Ende des Wickelvorganges in der Größenordnung von 2 : 1 verringert werden kann. Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Ausgleichshebelsystem zweckmäßig einen lenkbar an einem Schwenklager gehaltenen Hebel auf, der in der Nähe eines seiner Enden von der eine Schleife des Bandes führenden Baumelrolle wirksam belastet wird, während das andere Ende des Hebels verschiebbar das Gegenwicht zum teilweisen Ausgleich des Gewichtes der Baumelrolle bei Beginn des Wickeins trägt.

Das schwerkraftgesteuerte Organ kann dann aus einem länglichen, mit dem Hebel verbundenen Behälter bestehen, in dem ein strömendes Mittel bei einer Änderung der Winkellage des Hebels unter Schwerkrafteinfluß seine Lage verändert.

Ein Ausfübrungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist schematisch in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines Teiles eines B andsp ulger ätes,

Fig. 2 die Vorrichtung zum Regeln der Spannung nach der Erfindung, wobei der Spannungsregelhebel in der Nähe seiner Mittelstellung dargestellt ist,

Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 2, wobei der Spannungsregelhebel in der Anfangsstellung dargestellt ist,

Fig. 4 die Vorrichtung nach Fig. 2, wobei der Spannungsregelhebel in der Nähe der Endstellung dargestellt ist,

Fig. 5 eine abgeänderte Ausführungsform des mit dem Spannungsregelhebel fest verbundenen Behälters zur Aufnahme eines strömenden Mittels, wobei der Hebel nahe der Mittelstellung, d. h. für einen mittleren Punkt des Spulvorganges, dargestellt ist,

Fig. 6 die Vorrichtung nach Fig. 5, wobei der Spannungsregelhebel für eine Stellung dargestellt ist, die einer Stellung nahe dem Ende des Spulvorganges entspricht, und

Fig. 7 schaubildlich eine abgeänderte Ausführungsform des bei den Vorrichtungen nach Fig. 1, 2, 3 und 4 verwendeten Behälters für ein strömendes Mittel.

Das Gerät gemäß Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die für eine Wickeleinrichtung im ganzen wesentlichen Teile bei einer Bandspulmaschine in einer zur Darstellung des Erfindungsgegenstandes vereinfachten Weise. Die besondere Bauweise der Spulmaschine als solche ist für die Erfindung nicht wesentlich; wesentliche Bedingung ist nur, daß sie eine Bauart besitzt, bei der eine oft als tanzende Rolle bezeichnete, sogenannte Baumelrolle 10 vorgesehen ist, deren tatsächliches· Gewicht die Spannung der Spule 11 bestimmt und deren Lage die Geschwindigkeit dieser Spule regelt. Der bandförmige Werkstoff 12 wird von einem Rollensatz gefördert, der aus Rollen 14, 15, 16 und 17 besteht, und zwar mittels einer Treibwalze 18, deren Welle mit einem Motor 19 verbunden ist, der die Walze 18 mit gleichbleibender Geschwindigkeit antreibt.

Die Rolle 10 wird an den Enden, von Haltearmen 21 und 22 gehalten, die an einer Welle 23 befestigt sind. Der Haltearm 22 erstreckt sich über die Welle 23 hinaus und bildet auf diese Weise einen Hebelarm, der mittels Lenkern 25 und 26 in eine Welle 27 einer elektrischen Geschwindigkeitsreglereinheit 28 angeschlossen ist, die einen Antriebsmotor 29 regelt. Die Welle 30 dieses Motors ist mit einer Welle 31 der Spule 11 gekuppelt.

Der Maschinenrahmen und andere für den Erfindungsgegenstand unwesentliche Teile sind in Fig. 1 zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen. Selbstverständlich sind die Rollen und auch die Welle 23 in geeigneten Lagern gelagert, die vom Maschinenrahmen getragen werden. Ständer 33 und 34 des Motors 19 bzw. 29 bilden einen Teil des Maschinenrahmens, dessen Traverse 35 abgebrochen dargestellt ist, um die erfindungsgemäße Spannungsregelvorrichtung zu zeigen. Die Vorrichtung weist einen Hebel 37 auf, der auf dem Ende der Welle 23 sitzt, welche somit den Schwenkpunkt des doppelarmigen Hebels bildet. Ein Gegengewicht 38 sitzt einstellbar auf einem Ende des Hebels 37; ferner ist ein länglicher Behälter 39 parallel zu dem Hebel 37 an diesem mittels Bügeln 40 und 41 befestigt. Der Behälter 39 ist teilweise mit einem geeigneten flüssigen Mittel 42 gefüllt, auf das nachstehend im einzelnen eingegangen wird.

Zur Darstellung der Wirkungsweise der Spannungsregelvorrichtung sind neben Fig. 1 auch die Fig. 2, 3 und 4 zu beachten, die in vereinfachter Darstellung unterschiedliche Arbeitslagen vom Beginn bis Ende des Aufwickeins des Werkstoffbandes darstellen.

Fig. 2 zeigt die Lage des Hebels 37 ungefähr für die Mitte des Wickelvorganges. Der Verdeutlichung halber ist die Baumelrolle 10 als am einen Ende des Hebels befestigt dargestellt. In der Praxis fet es zwar vorteilhafter, die in Fig. 1 gezeigte Bauweise anzuwenden, jedoch ist die dabei auf die Stange 37 durch die Baumelrolle 10 ausgeübte Kraft die gleiche, als wenn sie selbst unmittelbar an der Stange 37 befestigt wäre. Wie ersichtlich, kann die Winkellage der Stange 37 am Schwenklagerpunkt durch einen Zeiger 43 angezeigt werden, der mit einer Skala 44 zusammenarbeitet, welche fest mit einem ruhenden Teil des Gerätes verbunden ist.

Es sei zuerst der Beginn des Wi ekel vor ganges betrachtet, wenn die aufspulende Rolle 11 nur eine einzige Windung des Bandmaterials aufweist. Die um die Baumelrolle 10 herum führende Bandschleife wird dann durch Verschieben des Gewichtes 38 auf eine bestimmte gewünschte Spannung eingestellt, wodurch die durch die Baumelrolle auf das Band ausgeübte Kraft festgelegt wird. Die Stange 37 besitzt dann eine Neigung nach links, die durch den Zeiger 43 an der Skala 44 angezeigt wird. Diese Neigung ist ausreichend, um einen größeren Teil des in dem Behälter 39 befindlichen flüssigen Mittels nach der linken Behälterhälfte hin zu bringen, so daß sich das Gewicht dieser Flüssigkeit zu dem tatsächlichen Gewicht der BaumelroUe 10 addiert und somit die Flüssigkeit zu einem Teil des die Spannung bestimmenden Organs wird.

Sahreitet nun der Wickel Vorgang fort und nimmt der Durchmesser der Spule 11 durch das aufgewickelte Bandmaterial zu, so verkürzt sich die Schleife, wobei die Baumelrolle 10 angehoben wird. Diese bewegt dann ihrerseits, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, den elekirischen Regler 28 derart, daß die Geschwindigkeit des Motors 29 verringert und das Bandmaterial mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit aufgewikkelt wiird, mit der es durch die Walze 18 zugeführt wird. Wie vorerwähnt, ist es bei solchen Arbeits- oder Wickel vorgängen erwünscht, die Spannung proportional zu verringern. Dies wird durch die allmähliche Änderung der Lage des strömenden Mittels, ausgehend vom linken Behälterende zum rechten Ende hin, erreicht. Die Baumelrolle wird vom Gewicht des Mittels langsam entlastet, und dieses verschiebt sich auf die Gegengewichtsseite, so daß am Ende des Wickelvorganges, wie es Fig. 4 zeigt, die Schwerkraft durch A'erschwenkung der Stange 37 das flüssige Mittel 42 praktisch ganz auf die rechte Seite des Behälters 39 gebracht hat, wobei' sich ihr Gewicht zu demjenigen des Gegengewichtes 38 addiert.

Wäre das strömende Mittel nicht vorhanden, das die selbsttätige Änderung des wirksamen Gewichtes der Baumelrolle verändert, so würde die Aufspulspannung vom Beginn bis zum Ende gleichbleiben und aus den oben geschilderten Gründen ein unerwünschtes Arbeiten mit sich bringen. Es ist leicht ersichtlich, daß durch geeignete Wahl des Fassungsvermögens des Behälters oder der Art des flüssigen Mittels unterschiedliche Augleichwirkungen für das wirksame Gewicht der Baumelrolle während des Aufwickelvorganges herbeigeführt werden können, so daß man das gewünschte Verhältnis der Änderung der Spannung von Beginn bis Ende erreicht. Bei durch Gießen beschichteten FiI-men ζ. B. hat sich ein Verhältnis von 2 : 1 als befriedigend herausgestellt. Bei einer praktischen Ausführung der Bestandteile des Spannungsregelsystems wurden folgende Größen vorgesehen:

Länge des Hebels 37 127 cm

Gewicht der Baumelrolle 10 13,6 kg

Gewidit des Gegengewichtes 38 .... 4,5 kg

Der Behälter 39 hatte ein Fassungsvermögen von etwa 5 1. Er war zylindrisch und besaß eine Länge von 112 cm und einen Durchmesser von 7,6 cm. Er wurde teilweise mit Wasser gefüllt, das zur Verhinderung jeglichen Bakterien Wachstums behandelt worden war.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Strömen des flüssigen Mittels zu dämpfen und Wellenbildung zu vermeiden, die eintreten kann, wenn die Spannungsänderung bei der Regelung der Geschwindigkeit des Aufwickelmoitorts stattfindet. Dies wird durch Prallwände 45, 46 und 47 erreicht, die in dem Behälter 39 gemäß Fig. 7 angeordnet sind. Die Prallwände oder Prallbleche können kleine Öffnungen aufweisen, durch die die Flüssigkeit hindurchtreten kann. Die Anzahl und Größe dieser Prallwände kann unterschiedlich nach Maßgabe der Größe und der Form des Behälters und der Art des verwendeten flüssigen Mittels gewählt werden.

Eine abgeänderte Ausführung des Behälters ist in Fig. 5 und 6 dargestellt. Hier-wird an Stelle, eines einzigen Behälters von kommunizierenden Behältern Gebrauch gemacht. Der Hebel 37 trägt an einem Ende einen becherförmigen Behälter 50 und am anderen Ende einen Behälter 51., die so aufgehängt sind, daß die Bewegung der Stange die Winkellage der Becher nicht verändert. Ein Verbindungsrohr 52, das aus einer biegsamen Leitung besteben kann, verbindet die Behälter 50 und 51. Beim Fortschreiten des. Wickelvorganges senkt sich der Behälter 51, und die Flüssigkeit wird allmählich vom Behälter 50 in den Behälter 51 übergeführt, wodurch das Gewicht der Flüssigkeit in der oben bei Fig. 2, 3 und 4 beschriebenen Weise verlagert wird.

Es ist auch durchführbar, den Hebel 37 als Hohlstange auszuführen, die im Innern die Flüssigkeit aufnimmt. Diese Bauweise macht einen besonderen Behälter 39 überflüssig, ohne daß sich an der oben beschriebenen Arbeitsweise etwas ändert.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gerät zum Aufwickeln von bandförmigem Material, insbesondere von Fotofilmen, das mit praktisch konstanter Geschwindigkeit über ein Rollensystem zugeführt wird, das eine Baumelrolle (Tänzerwalze) enthält, die in einer von dem bandförmigen Material gebildeten Schlaufe getragen wird und deren Gewicht teilweise durch ein auf die gewünschte Anfangsbandspannung einstellbares, wesentlich geringeres Gegengewicht mit Hebelwirkung ausgeglichen ist und die die Drehzahl des die Aufwickelspule antreibenden Elektromotors auf die praktisch gleichbleibende Zufuhrgeschwindigkeit regelt, dadurch gekennzeidinet, daß an dem Ausgleichshebelsystem ein nach Maßgabe der sich beim Aufwickeln ändernden Lage der Baumelrolle (10) bzw. der Schleifenlänge lageveränderliches und schwerkraftgesteuertes Organ (39, 42) vorgesehen ist, dessen Lageänderung die durch das Gegengewicht (38) nicht ausgeglichene wirksame Gewichtsbelastung der Baumelrolle und damit die

Bandspannung über das Hebelsystem fortlaufend selbsttätig verringert.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwerkraftgesteuerte Organ (39, 42) bei Beginn des Aufwickeins in eine Lage einstell- -5 bar und so bemessen ist, daß es die wirksame Gewichtsbelastung der Baumelralle (10) erhöht und beim Aufwickeln allmählich in eine diese Belastung vermindernde Lage übergeht.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß das Ausgleichshebelsystem einen lenkbar an einem Schwenklager gehaltenen Hebel (37) aufweist, der in der Nähe eines seiner Enden von der eine Schleife des Bandes führenden Baumelrolle (10) wirksam belastet wird, während das andere Ende des Hebels (37) verschiebbar das Gegengewicht (38) zum teilweisen Ausgleich des Gewichtes der Baumelralle bei Beginn des Wikkelns trägt.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das schwerkraftgesteuerte Organ (39, 42) die wirksame Gewichtsbelastung der Baumelrolle (10) beim Aufwickeln nach Maßgabe ihrer Lage proportional zur Zunahme des Durohmessers der Aufnahmespule (11) selbsttätig verringert.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch solche Bemessung des schwerkraftgesteuerten Organs (39, 42), daß die Bandspannung von Beginn bis Ende des Wickelvorganges in der Größenordnung von 2 :1 verringert wird.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das sohwerkraftgesteuerte Organ aus einem länglichen, mit dem Hebel (37) verbundenen Behälter (39) besteht, in dem ein strömendes Mittel (42) bei einer Änderung der Winkellage des Hebels (37) unter Schwerkrafteinfluß seine Lage verändert.

7. Gerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch solche Lagerung des Behälters (39) am Hebel (37), daß bei Veränderung der Winkellage des Hebels (37) das Gewicht des im Behälter befindlichen flüssigen Mittels (42) sich zum Gewicht des Gegengewichtes allmählich addiert und hierdurch fortschreitend die Spannung des Bandes beim Aufwickeln auf die Aufnahmerolle (11) verringert, deren Durchmesser hierbei allmählich zunimmt,

8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (39) Rohrform besitzt und an beiden Enden geschlossen ist.

9. Gerät nach Anspruch 8·, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter Trenn- oder Prallwände (45, 46, 47) zum Regeln der Strömung des flüssigen Mittels (42) aufweist.

10·. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem Paar miteinander kommunizierender Gefäße (50, 51) besteht, von denen eines in der Nähe des einen Endes und das andere in der Nähe des anderen Endes des Hebels (37) aufgehängt ist.

11. Gerät nach einem der, Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen des Behälters (39 bzw. 50, 51) für ein gegebenes flüssiges Mittel so gewählt ist, daß die Bandspannung von Beginn bis Ende des Wickeins im Verhältnis 2 : 1 abnimmt.

In Betracht gezogene Drückschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 693 645, 715 571;
schweizerische Patentschrift Nr. 214 622;
französische Patentschriften Nr. 577 440, 578746; USA.-Patentschriften Nr. 2 018 852, 2 250 540.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 548/144 6.60