DE1803860A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Breitspannen von Materialbahnen - Google Patents

Description

• Beschreibung Verfahren und Vorrichtung zum Breit spannen von Materialbahnen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Breitspannen einer Bahn aus Kunststoffen, Papier) Textilien und ähnlichen Materialien. Insbesondere dient das Verfahren und die Vorrichtung dazu, Materialbahnen, die von der Herstellung her eine unterschiedliche Anzahl und Grösse von Längsfalten aufweisen, vor dem Einlauf in andere Walzenanordnungen und/oder~fiRr anschließende Bearbeitungsvorgänge oder vor dem Aufwickeln zu glätten und gleichmäßig zu spannen um beispielsweise die störenden Nachteile einer mit Falten versehenen Bahn, unter anderem bei der Lagerung infolge Einpressens der Falten, zu vermeiden.
• Zum Glätten und Breitspannen von insbesondere mit Längsfalten versehenen ì4aterialbahnen sind verschiedene Vorrichtungen bekannt. So werden gekrürmte Breitstreckwalzen zum Glätten und Breitspannen verwendet. Diese VorrichtunOen besitzen jedoch den Nachteil, daß durch ihre Krümmung zur Bahnmitte hin dort eine höhere Bahnspannung hervorgerufen wird, was in unerwünschter Weise zu Überdehnungen der Eahnmitte führt. Vor allem bei empfindlichen l-laterialbahnen, wie beispielsweise dünnen Kunststoffbahnen, führen solche überdehnungen zu unterschiedlichen physikalischen Parametern, d.h. zu verschiedenen Materialeigenschaften innerhalb der Bahn, so daß sich die Verwendung einer gekrümmten Breitstreckwalze für solche Bahnen als nicht vorteilhaft erweist. Ein weiterer Nachteil der genannten Vorrichtung liegt darin, daß die Bahnränder flattern können, was zu Beschädigungen führt. Weiterhin ist, da die Abmessungen vorgegeben sind, die Breitspannwirkung von der Bahnzugspannung und dem Reibwert zwischen Bahn und Walzenoberfläche abhängig und reicht somit oftmals nicht aus, um die Bahn völlig zu glätten, d.h. um alle Falten zu beseitigen.
• Weiterhin sind Expanderwalzen bekannt, die auseinanderstrebende Gummizüge aufweisen. Diese Vorrichtungen besitzen den Nachteil, daß zwischen deii Gummizüge und der Bahn Schlupf auftritt und somit Beschädigungen hervorgerufen werden Es werden zum Breitspannen auch Rollensysteme verwendet, die im Winkel zur Bahnlaufrichtung angeordnet sind, wobei jedoch diese Rollen starr befestigt sind.
• Solcne Rollensysteme können jedoch nur dort eingesetzt werden, wo die in der Breite zu spannenden Materialbahnen immer die gleiche Faltenmenge und - größe aufweisen. Da diese Forderung jedoch in der Praxis nicht erfüllbar ist werden die Rollen in einem bestimmten willkürlichen Winkel zur Bahn eingestellt und derart zueinanaer angeordnet und zusammengepresst, daF die zwischen den Rollen geführten Bahmränder schlupfen können @@eben den nierdurch hervorgerufenen Beschädigungen der Bahnen, sind als Wachteil weiterhin die schnelle Abnutzung der Rollen und die Verschmutzung der Sahuen durch den Abrieb zu ner.nen, .sas beispielsweise bei Kunststoffen infolge elektrostatischer Aufladung zu schwer zu beseiti@enden Verunreinigungen fübrt. Kunststoff-Folien, wie sie beispielsweise als Elektroisolierfolie Verwendung finden, sind unbedingt vor Abrieb zu schützen, da sie sonst für den genannten Anwendungszweck völlig unbrauchbar werden. Ein weiterer Nachteil der feststehenden Schrägrollen liegt darin, daß eine sichere Funktion zur Beseitigung aller Falten nicht gewährleistet ist, da die Faltenmenge und ->,röße nicht konstant ist.
• Eine andere Vorrichtung arbe-itet mit einer Doppelrollenanordnung, bei der Steuerrollen den eigentlichen Breitspannrollen vor- oder nachgeschaltet sind. Sobald die Bahnkanten in den Bereich der Steuerrollen kommen, wird ein Mechanismus ausgelöst, der die Breitspannrollen kurzzeitig öffnet, oder den Anpreßdruck und damit den Schlupf verändert. Neben den bereits genannten Nachteilen beim Arbeiten mit Schlupf haftet der vorgenannten Vorrichtung der l»Iangel der technischen Aufwendigkeit und der Ungleichmaßigkeit in der Breitspannwirkung an.
• Es stellte sich somit die Aufgabe, in technisch einfacher preise ein Verfahren zum kontinuierlichen Breitspannen von insbesondere unterschiedliche Anzahl und Größe von Längsfalten aufweisenden Naterialbahnen zu schaffen, bei dem die Nachteile der genannten Vorrichtungen vermieden werden und wobei auch bei ständig wechselnder Anzahl und Größe der Falten eine sichere Breitspannwirkung im Sinne der völligen Glättung der Materialbahnen gewährleistet ist.
• Gelöst wird die vorstehend genannte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren, wobei man die Bahnränder in einen oder mehrere hintereinanderliegende Bereiche einführt, dort die Bahnränder kontinuierlich zur Vermeidung des Schlupfes kraftschlüssig erfaßt, wobei man im wesentlichen gleichzeitig in Bahnebene quer zur Laufrichtung der Bahn eine Kraft ein- oder vorzugsweise beidseitig auf die Bahnränder einwirken läßt und daß man eine solche Kraft aufwendet, die ausreicht um die Materialbahn faltenfrei oder gegebenenfalls darüber hinaus innerhalb des reversiblen Dehnbereiches zu spannen und man den Angreifpunkt der Kraftwirkung um einen Drehpunkt pendeln läßt.
• Durch die kontinuierliche kraftschlüssige Erfassung in Verbindung mit der Pendelung um einen Drehpunkt wird der Schlupf vermieden, so daß die Bahnränder nicht flattern un dnicht beschädigt werden können. Da im wesentlichen gleichzeitig eine Krafteinwirkung in Bahnebene quer. zur Bahnlaufrichtung erfol<-,t, werden die Materialbahnen breitgespannt. Dabei wird die Kraft entweder nur in dem Maße aufgewendet, wie sie zur völligen Beseitigung der Falten benötigt wird oder man läßt gegebenenfalls eine solche Kraft einwirken, die ausreicht, um die Bahn darüber hinaus im reversiblen Dehnbereich zu spannen. Der zuletzt genannte Fall hat sich oft dann als zweckmäßig erwiesen, wenn eine zusätzliche Bearbeitung der breitgespannten TTaterialbahn erfolgen soll. Solche Bearbeitungsvorgänge können Bedrucken, Be@chichten, Bedampfen, Kaschieren und ähnliche MaR-nahmen sein. Reversibler Dehnbereich bedeutet, daß nach dem Aufhören der Breitspannkraft die Materialbahn keine bleibenden Verformungen aufweist. Der reversible Dehnbereich ist stark materialabhängig. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet völlig, einwandfrei selbst bei stark unterschiedlicher Fältelung der ankommenden Materialbahn.
• Während die Breitspannkraft auf die Materialbahn einwirkt, ist die Möglichkeit gegeben auch gleichzeitig Energie, beispielsweise in Form von Strahlung (üV-, Röntgen-, OL -, -> - Strahlung),-auf die Bahn einwirken zu lassen. Eine solche Verfahrensweise ist inssondere für die Behandlung von Kunstoffbahnen geeignet.
• Wird gleichzeitig mit der Breitspannkraft der Materialbahn Wärmeenergie zugeführt, wird, abhängig vom material, der Temperatur und der aufgewendeten Kraft ein Ubergang vom Breitspannen zum Breitstrecken erreicht. Es ist somit möglich mit konstanter Kraft eine gleichmässige Breitstreckwirkung zu erzielen.
• Das Verfahren ist grundsstzlich für alle Materialbahnen geeignet, jedoch hat es sich in der Praxis vor allem zum Breitspannen von Kunststoffbahnen, insbesondere von sehr dünnen Kunststoffbahnen, wie sie beispielsweise als Folien für die Verpackung, für TonbEnder, fur Elektroisolierzwecke usw. vera.endet werden, bewährt.
• Eine weitere Aufgabe bestand darin, eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwik-Keln.
• Als zwecknS.Qige Vorrichtung zur Durchführung des vorher beschriebenen Verfahrens hat sich eine solche bewahrt, die aus einem oder mehreren hintereinanderliegenden, ein- oder vorzugsweise beidseitig der Materialbahn angeordneten von oben und unten an der Materialbahn angreifenden Rollenpaaren, die gegenüber der Bahnlaufrichtung in Winkelstellung stehen, besteht und die erfindungs-gemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß das oder die Rollenpaare die Bahnränder kontinuierlich kraftschlüssig erfassen und- um einen Drehpunkt in der Bahnebene pendelnd gelagert sind und eine Einrichtung zur Erzeugung einer auf die Bahnränder über die Rollen einwirkenden Breitspannkraft vorhanden ist.
• Mittels der pendelnden Lagerung stellen sich durch die angewendete Breitspannkraft die Rollen in eine der zu entfernenden Faltenmenge und -größe oder der gegebenenfalls darüber hinausgehenden Dehnung entsprechenden Winkelstellung zur Bahnlaufrichtung ein.
• Bei der einseitigen Anordnung der Vorrichtung wird der andere Bahnrand von mitlaufenden Kuppen, Rollen, Bändern oder ähnlichen Einrichtungen erfaßt. Bevorzugt wird die Vorrichtung jedoch an beiden Seiten der Materialbahn angebracht, da hierdurch eine gleichmäßige Breitspannung auf die Bahn einwirkt. Wenn es auch nicht erforderlich ist, daß die Rollenpaare gegenüberliegen, so wird eine solche Anordnung wellen der Gleichmigkeit in der Breitspannwirkung jedoch in der Praxis bevorzugt angewendet Die Rollen können aus jedem beliebigen Material gefertigt sein, jedoch werden vorzugsweise solche, die aus einem in geringem Maße elastischen Material bestehen oder die auf der Lauffläche mit einem solchen Material belegt sind, verwendet.
• Als Drehpunkt lagerung werden insbesondere Kugel- oder Nadellager verwendet, da hierdurch eine stärkere Reibung im Drehpunkt und damit eine höhere Widerstandskraft vermieden werden kann.
• In einer Ausführungsart wird die Spannkraft, die über die Rollen auf die Bahnränder einwirkt, dadurch erzeugt, daß die Drehpunktlagerung in einem solchen Punkt gegenüber den Rollen und damit den Bahnrändern angeordnet ist, wobei die Verbindungslinie zwischen dem Drehpunkt und den Rollen einen Winkel ß zwischen O und 900 mit der Bahnlaufrichtung bildet, daß die Spannkraft von der Widerstandskraft aus der Rollreibung zwischen Materialbahn und den Rollen ohne Aufwendung einer zusätzlichen Einrichtung zur Erzeugung der Spannkraft aufgebracht wird. In vielen Fällen ist es jedoch vorteilhaft, als Einrichtungen zur Erzeugung der Spannkraft Federn, Gewichte oder pneumatisch oder hydraulisch arbeitende Zylinder zu verwenden.
• Die Spannkraft wird in manchen Fällen- durch Magnete erzeugt, wobei sich vor allem Elektromagnete bewährt haben. Ebenso werden auch Elektromotore zur Erzeugung der Spannkraft eingesetzt. In einzelnen Fällen werden auch Pressluftdüsen verwendet, wobei die Spannkraft über die Düsen direkt oder über eine Düsenrückwirkung erzeugt wird.
• Die Ubertragung der Spannkraft auf die Rollen erfolgt mit Hilfe von Seilzügen, Hebeln oder Exzenter, wobei die Spannkraft insbesondere über Seilzüge vorzugsweise gleichzeitig auf gegenüberliegende Rollenpaare gleichmäßig verteilt werden kann.
• Bei einer vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung wird mittels der Einrichtungen zur Erzeugung der Spannkraft proportional auch gleichzeitig der Anpreßdruck der Rollen vorgenommen. Dies geschieht vorteilhaft ebenfalls über Seilzüge, Hebel, Exzenter oder Zahnräder. In manchen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen nn man die Materialbahnränder durch Führungen bekannter Bauweise in die Rollenpaare einführt.
• Anhand der folgenden Abbildungen wird die Erfindung näher beschrieben, ohne daß jedoch eine Beschränkung auf die dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung besteht.
• Fig. 1 stellt schematisch in perspelctivischer Sicht eine Vorrichtung dar, bei der beidseitig die Ränder der Materialbahn I¢I kraftschlüssig von den Rollenpaaren 1 erfaßt werden. A bedeutet die Abzugsrichtung der Materialbahn. Die Rollenpaare sind in den Drehpunkten 2 in Bahnebene pendelnd gelagert und werden durch die Breitspannkräfte FSP nach auEsen gezogen, wobei sich einer der Breitspannwirkung entsprechender Winkel # mit der zu den Bahnrändern verlaufenden Senkrechten einstellt. F bedeutet die ankommenden Falten.
• Fig. 2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Vorrichtung, bei der mittels einer Feder 3 über Seilsüge 4 und Rollen 7 die Breitspannkraft auf beide Bahnränder gleichmäßig übertragen wird.
• Fig. 3 zeit schematisch ein Rollenpaar 1, bei dem der Anpreßdruck Fa Fa über einen Winkelhebel 5 mit Hilfe der Breitspannkraft Fsp erzeugt wird.
• Fig. 4 zeigt schematisch ein Rollenpaar mit stabförmigen Führungen 6, die das Einführen der Materialbahn in die Rollen erleichtern.
• Fig. 5 zeigt in Draufsicht ein Rollenpaar 1 mit dem Drehpunkt 2 und den Hebellängen a und b. Das eingezeichnete Kräftediagramm zeigt wie die Breitspannkraft FSp von der Widerstandskraft Fw aus der Rollreibung zwischen Materialbahn und Rollen erzeugt wird. Zwischen der Senkrechten zu den Bahnrändern und der Verbindungslinie zwischen Drehpunkt 2 und den Rollen 1 wird der Winkel eingestellt.
• Die Widerstandskraft F erzeugt ein Moment um den Drehpunkt 2 mit der Größe Nw FkJ a, wel-Mw ches eine Spannkraft FSp= b hervorbringt.
• Fig. 5a zeigt nochmals zur besseren Verdeutlichung das Kräftediagramm der Fig. 5 mit gleichgroßem FW und FSp, wobei der Winkel ß 450 beträgt.
• Fig. 5b zeigt ein Kräftediagramm, bei dem durch Veränderung der Hebellängen (a oder b) der Winkel p in P ' und somit die Größe der Breitspannkraft Fsp variiert wurde.

Claims (14)

Patent ansprüche

1.. Verfahren zum kontinuierlichen Breitspannen insbesondere einer mit unterschiedlicher Anzahl und Größe von Längsfalten versehenen Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahnränder der Materialbahn in einen oder mehrere hintereinanderliegende Bereiche einführt, dort die Bahnränder kontinuierlich zur Vermeidun-g des Schlupfes kraftschlüssig erfaßt, wobei man im wesentlichen gleichzeitig in Bahnebene quer zur Laufrichtung der Bahn eine Kraft ein- oder vorzugsweise beidseitig auf die Bahnränder einwirken läßt und daß man eine solche Kraft aufwendet, die ausreicht um die Materialbahn faltenfrei oder darüber hinaus innerhalb des reversiblen Dehnbereiches zu spannen und man den Angreifpunkt der Kraft um einen Drehpunkt pendeln läßt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem oder mehreren hintereinanderliegenden, ein- oder vorzugsweise beidseit0 der Materialbahn angeordneten von oben und unten an der Materialbahn angreifenden Rollenpaaren, die gegenüber der Bahnlaufrichtung in Winkelstellung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Rollenpaare (1) die Bahnränder kontinuierlich kraftschlüssig erfassen und um einen Drehpunkt (2) in der Bahnebene pendelnd gelagert sind und eine Einrichtung zur Erzeugung einer auf die Bahnränder über die Rollen einwirkenden Breitspannkraft vorhanden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen aus einem in geringem Maße elastischen Material, beispielsweise Kunststoff oder Gummi bestehen oder auf der Lauffläche mit einem solchen Material belegt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpunktla;erung (2) aus einen Kugel- oder Nadellager besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeueung der Spannkraft aus einer solchen Anordnung der Drehpunkt lagerung in Bezug auf die Rollenanordnung besteht, wobei die Verbindungslinie zwischen dem Drehpunkt mit der Bahnlaufrichtung und den Rollen einen Winkel P zwischen 0 und 900 bildet, daß die Spannkraft durch die Widerstandskraft aus der Rollreibung zwischen der Materialbahn und den Rollen erzeugt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Spannkraft aus einer oder mehreren Federn besteht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Spannkraft aus einem oder mehreren Gewichten besteht.

8. Vorrichtung nach einem der*Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Spannkraft aus einem oder mehreren hydraulisch oer sneuraatisch arbeitenden Zylindern besteht.

9. Vorrichtun- nach einen der Anspräche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dee die Einrichtung zur Erzeugung der Spannkraft aus einem oder mehreren Magneten, vorzugsweise Elektromagneten, besteht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft auf die Rollen über Seilzüge getragen wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft auf die Rollen über Hebel Ubertragen wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 und 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung der Spannkraft gleichzeitig das Anpressen der Rollen gegeneinander über Seilzüge, Hebel oder Exzenter oder Zahnräder vornehmen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 und 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannt kraft auf beide Bahnränder gleichmäßig übertragen wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn durch Führungen bekannter Bauweise in die Rollenpaare eingeführt werden.