DE19520774A1

DE19520774A1 - Wickeleinrichtung für bandförmige Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE19520774A1
Application number: DE1995120774
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Schlatter; Jochen Unglaube; Gerhardt Hoefer
Original assignee: BASF Magnetics GmbH
Current assignee: Emtec Magnetics GmbH
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1996-12-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickeleinrichtung für bandförmige Aufzeichnungsträger, insbe sondere Magnetbänder, mit zumindest einem Bandwickelkörper, welcher rotierend antreib bar ist, um das Band aufzuwickeln, wobei das Band durch eine mit einem schwenkbaren Führungsarm verbundene drehbar gelagerte Andruckrolle mit elastischer Auflagefläche an der Stelle, wo es auf den Bandwickel aufgewickelt wird, an diesen durch federnde Mittel angedrückt wird.

Aus dem Stand der Technik sind Anlagen zur Herstellung von Bandstreifen bekannt, bei denen eine fortlaufende Warenbahn, beispielsweise ein magnetischer Aufzeichnungsträ ger, zu einzelnen Bandstreifen in Gebrauchsbreite längsgeschnitten wird. Die fertigen Bandstreifen werden dann einzeln auf eine Aufspuleinheit auf Spulen oder flanschlosen Wickelkernen aufgewickelt. Dabei ist es von großer Bedeutung, daß auf dem Bandwickel ein einwandfreies Erscheinungsbild ohne überstehende Bandlagen erzielt wird. Dazu sind aus dem Stand der Technik eine große Anzahl von Vorschlägen bekannt, um diese Forderung zu erfüllen.

Nach der Lehre der DE-OS 38 18 113 wird beim Herstellen eines Bandwickels eine Magnetfelderzeugungseinrichtung zum Anziehen des Magnetbandes in eine vorgegebene Richtung eingesetzt. Aus der US-Patentschrift 5 164 243 ist ein Magnetband bekannt, bei welchem zur Erzielung guter Wickeleigenschaften auf einer Flanschspule das Kantenprofil der geschnittenen Bandstreifen, die Oberflächenrauhigkeit des magnetischen Aufzeich nungsträgers sowie der Elastizitätsmodul bestimmte Werte erreichen müssen. Außerdem soll der magnetische Aufzeichnungsträger eine Rückschicht aufweisen.

Bei höherer Wickelgeschwindigkeit, etwa ab 300 m/min, ergibt sich noch ein weiteres Problem, indem für das Verdrängen der mitgeschleppten Luft gesorgt werden muß, die durch die Bandoberflächen sowohl des bereits aufgewickelten Teiles des Bandes, auf dem sich mit hoher Drehzahl drehenden Wickel, als auch durch den aus den Schneidmessern kommenden Streifen als Grenzschicht mitgerissen wird. Wenn diese Luft zwischen den aufzuwickelnden Streifen nicht verdrängt wird, gelangt sie zwischen die jeweils äußeren und die darunter liegenden inneren Lagen des Wickels, worauf die äußerste Lage auf dieser Luftschicht seitlich schwimmen kann und zu einem rauhen Wickelprofil führt. Wenn man zum Ausquetschen der Luft hohe Bandzüge einsetzt, besteht die Gefahr, daß die empfindlichen Magnetbandstreifen beschädigt werden.

Um die Luft zwischen den beschriebenen Lagen zu entfernen, werden Wickelrollen, Wickelhilfsrollen oder Wickelwalzen verwendet. In der EP-A 0 393 519 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei welcher die ankommende Folienbahn mit einer Kontaktwalze mit glatter harter Oberflächenschicht, welche sich gegensinnig zum Folienwickel dreht, an diesen an gedrückt wird und wobei gleichzeitig die mitgeschleppte Luftschicht mittels zweier achspa rallel zum Folienwickel und zur Kontaktwalze angeordneten Rollen vor ihrem Eintritt in den Wickel abgequetscht wird.

Aus der DE 42 03 310 ist eine Wickelvorrichtung der eingangs genannten gattungsmäßi gen Art bekannt, welche in der Fig. 1 dargestellt ist und wobei ein definierter Anpreßdruck bei der Aufwicklung sowie ein einwandfreies glattes Wickelbild auch bei hohen Wickelge schwindigkeiten erzielt werden soll. Dabei wird der Wickelarm (2) durch einen Pneumatik zylinder (11) mit einem definierten Anpreßdruck für den Wickel beaufschlagt und die Füh rung des Bandstreifens (1) wird durch zwei Umlenkwalzen (3, 4), von welchen die zweite mit seitlichen Bordscheiben versehen ist, vorgenommen. Außerdem befindet sich an der Stelle, an der das Band auf dem Bandwickel aufläuft, eine Bandandruckrolle (5), welche an einem weiteren massearmen Führungsarm (6) gelagert ist, der durch federnde Mittel die Andruckrolle an den Wickel anpreßt. Die Wickelgeometrie ist dabei so gestaltet, daß die Andruckrolle vom Band nur unter einem geringen Winkel beaufschlagt wird.

In der DE-A 36 25 221 ist ein ähnliches Magnetband-Aufwickelsystem beschrieben, bei welchem eine Druckrolle mit abgeschrägten Flanschen das Band an der Stelle, an der es auf den Bandwickel läuft, an diesen andrückt, wobei die abgeschrägten Flansche die Seitensteuerung des Bandstreifens besorgen.

Da die Wickelkerne, auf denen die Bandstreifen aufgewickelt werden, in der Regel nicht exakt rund sind, sondern etwas exzentrisch (vgl. Fig. 2a), kommt als weitere Schwierig keit hinzu, daß die Andruckrollen insbesondere bei sehr großen Wickelgeschwindigkeiten vermöge dieser Exzentrizität durch die Zentrifugalkraft nach dem Überschreiten eines Berges (größter wirksamer Durchmesser des exzentrischen Wickels) vom Wickel abheben und dadurch ihre Funktion nicht mehr erfüllen können.

Die Fig. 2b-2c zeigen den Zusammenhang der dabei wirkenden Kräfte. Diese sind:
F_c = Federkraft, worin die Auflagekraft enthalten ist,
F_d = ist die Dämpfungskraft des elastischen Belags der Andruckwalze,
F_t = ist die Massenträgheitskraft,
e = Exzentrizität des Bandwickels mit dem Durchmesser R,
v = Abroll-Geschwindigkeit der Andruckrolle auf dem Bandwickel,
M = Mantellinie des Wickels

Die Resultierende der drei Kräfte ist die tatsächliche Auflagekraft, mit welcher die Andruck rolle auf den Wickel drückt. Zeigt die Resultierende aus diesen drei Kräften, also die Summe aus F_d und F_t, abzüglich F_c in die Richtung von F_d beziehungsweise F_t, was bei sehr großen Wickelgeschwindigkeiten v durch den größer werdenden Anteil von F_t ge schieht, so verliert die Rolle (5) den Kontakt zum Wickel (7).

Nach der Lehre der bereits genannten DE-A 42 03 310 wird die Massenträgheitskraft durch einen massearmen Hilfsarm (6) verringert. Nach der Lehre der DE-A 36 25 221 kann dies auch mit einer Wippe erfolgen, welche mit einer zweiten Rolle zur Abstützung ausgestattet ist.

Ein Nachteil dieser beschriebenen Vorrichtungen ist die relativ große Zahl an Einzelteilen zu denen noch Lager, Distanz- oder Zwischenringe kommen können sowie die relativ be trächtliche Baugröße der zusätzlichen Rollenfederung, beispielsweise die Länge des Armes (6) auf dem Wickelarm. Außerdem summieren sich die Justiertoleranzen der Lage rung des Wickelarms sowie der Andruckrolle, was eine parallele Justage der Vorrichtung auf dem Wickelarm erschwert. Diese Parallelität ist erforderlich, damit die Wickelrolle nicht schräg zum Wickel läuft und nicht ständig versucht, die äußerste Wickellage seitlich zu verschieben, was geschieht, wenn die Achsen von Wickel und Wickelrolle nicht exakt parallel sind.

Deswegen bestand die Aufgabe, eine Wickelvorrichtung der eingangs genannten gattungs mäßigen Art zu finden, bei welcher die Andruckrolle massearm ist und zugleich eine ein wandfreie Parallelführung zum Wickel gewährleistet. Außerdem soll bei der Vorrichtung die Zahl der Einzelteile vermindert werden.

Erfindungsgemäß wurden die Aufgaben gelöst mit einer Wickelvorrichtung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen. Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen sowie der Beschreibung hervor.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die aus Fig. 1 bekannte Einheit Hilfsarm (6), Feder (15) und Andruckrolle (5) ersetzt werden durch eine am Wickelarm (2) drehbar gela gerte Andruckrolle (5′), die im wesentlichen aus einem Außenring (21) sowie einem Innen ring (20) besteht, zwischen denen federnde Mittel (23, 24, 25, 26, 27, 28) angeordnet sind. Die Andruckrolle (5′) ist ähnlich wie in Fig. 1 dargestellt drehbar gelagert direkt am Wickelarm (2) befestigt.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert und zwar zeigen

Fig. 1 eine bereits diskutierte aus dem Stand der Technik bekannte Wickelvor richtung,

Fig. 2a-c die Kräfteverhältnisse bei einem unrunden Wickel,

Fig. 3 einen Radialschnitt durch eine besonders bevorzugte erfindungs gemäße Ausführung der Andruckrolle,

Fig. 4-8a Axialschnitte verschiedener ebenfalls bevorzugter Ausführungen der erfindungsgemäßen Andruckrolle,

Fig. 8b einen Radialschnitt durch eine Andruckrolle gemäß Fig. 8.

Zunächst wird das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Andruckrolle (5′) gemäß Fig. 3 näher erläutert. Wie der halbierte Radialschnitt zeigt sitzt auf der Achse (10) das Lager (17, 17′), in welchem das Kugellager (18) eingebettet ist. Daran schließt sich der Innenring (20) an, nach dem radial nach außen durch den Spalt (12) getrennt der Außen ring (21) folgt. Zwischen Innenring und Außenring befindet sich als federndes Element ein Ring (23), bestehend beispielsweise aus Moosgummi, welcher den Innenring mit dem Außenring elastisch verbindet. Um eine genügende Seitenstabilisierung von Innen- und Außenring zu gewährleisten, sind an beiden Außenflächen Platten (22, 22′) angeordnet, welche durch eine Verschraubung (19) mit dem Innenring verbunden sind. Die inneren Planflächen der Platten (22, 22′) sind geläppt und dadurch sehr eben. Ebenso sind die beiden Planflächen des Außenrings (21) und des Innenrings (20) geläppt. Die zylindrische Außenfläche des Außenrings (21) ist mit einer dünnen Gummischicht (13) versehen zur Aufnahme sehr hochfrequenter Schwingungen mit kleiner Amplitude sowie zum Erzeugen einer großen Reibkraft zur Mitnahme der Andruckrolle durch den Bandstreifen (1). Durch diese konstruktive Anordnung kann sich der Außenring in radialer Richtung frei bewegen, hat aber seitlich nur wenige Mikrometer Spiel und Ausweichmöglichkeit, wozu der Dicken unterschied zwischen Außen- und Innenring entsprechend bemessen ist.

Die Federungswirkung kann auf vielfältige Weise beeinflußt werden, nämlich durch Art, Werkstoff und Härte des elastischen Ringes sowie durch den Füllgrad des Zwischen raumes (12). Je mehr dieser Raum gefüllt ist, desto weniger ist der elastische Ring kom pressibel. Auch das Federungsverhalten bezüglich der abzufedernden Frequenz kann damit eingestellt werden. Der erwähnte Moosgummi für das federnde Element (23) kann künstlicher oder natürlicher geschäumter Kautschuk sein.

Weitere Ausführungsformen der elastischen Andruckrolle gehen aus den Fig. 4-8a hervor, welche Axialschnitte darstellen. In der Fig. 4 sind die federnden Elemente Blatt federn (24), welche sich zwischen dem Außenumfang des Innenrings und dem Innenum fang des Außenrings erstrecken. Die Blattfedern können Metall- oder Kunststoffedern sein, welche in geeigneter Weise am Innen- und Außenring befestigt sind. Ebenso kann die Andruckrolle samt Blattfeder aber auch ein einteiliges Spritzgußteil aus Polypropylen oder Polyoxymethylen (POM) oder ein aus den gleichen Werkstoffen bestehendes Fräs- oder Drehteil sein. Bei der Fig. 5 bestehen die Federelemente aus Druck- und/oder Zugfedern (25), die ähnlich wie in Fig. 4 gleichmäßig in radialer Richtung zwischen Außen- und Innenring angeordnet sind. Gemäß Fig. 6 ist das federnde Mittel ein Schaumgummiring (26) und gemäß Fig. 7 sind die federnden Mittel mehrere Schaumgummisegmente (27), die sich ähnlich wie die Zug- beziehungsweise Druckfedern radial zwischen Außen- und Innenring erstrecken. Schließlich stellt die Fig. 8a eine weitere Ausführungsform dar, bei der sich ein Luftschlauch oder Kunststoffschlauch (28) zwischen Außen- und Innenring erstreckt. Die Fig. 8b zeigt im Radialschnitt die Anordnung dieses Luftschlauchs.

Zweckmäßigerweise kann die beschriebene federnde Andruckrolle mit einer weiteren Ver besserung der Wickelvorrichtung kombiniert werden, welche in der deutschen Anmeldung Aktenzeichen P 4447 032 der gleichen Anmelderin beschrieben ist. Darin ist in einer Abwandlung der Fig. 1 die Führungsrolle (4) für den Bandstreifen (1) in Bezug auf den Wickel (7) und die Andruckrolle (5) so angeordnet, daß die Führungsfläche (17) der Führungsrolle vom Wickel beabstandet ist und daß ihre Bordscheiben (16) gerade in die äußersten Lagen des Wickels hineinragen.

Beispiel

Ein magnetischer Aufzeichnungsträger zur Herstellung eines Videobandes wurde auf einer zirka 70 cm breiten aus Polyethylentherephthalat bestehenden Folienbahn so beschichtet, daß die Gesamtschichtdicke von Trägerfolie und Magnetschicht etwa 15 µm betrug. Die Folienbahn wurde nach Trocknung und Kalandrierung mit einer Längsschneideeinrichtung, wie sie etwa aus der DE-C 37 01 716 der gleichen Anmelderin bekannt ist, in 50 Halbzoll (12,7 mm) breite Bandstreifen getrennt und zu Magnetbandwickeln mit einer Gesamtlänge von 6000 m mit einer Geschwindigkeit von 600 m/min aufgewickelt. Die am Bandwickel aufliegende federnde Andruckrolle, deren Aufbau so wie in Fig. 3 war, hatte einen Durch messer von 70 mm. Mit dieser Anordnung wurde eine Rauhtiefe R_a von 0,5 µm der Wickel seitenflächen erzielt.

Claims

1. Wickeleinrichtung für bandförmige Aufzeichnungsträger, insbesondere Magnetbänder mit zumindest einem Bandwickelkörper, der rotierend antreibbar ist, um das Band aufzuwickeln, wobei das Band durch eine mit einem schwenkbaren Führungsarm ver bundene drehbar gelagerte Andruckrolle mit elastischer Auflagefläche an der Stelle, wo es auf den Bandwickel aufgewickelt wird, an diesen durch federnde Mittel ange drückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckrolle (5′) aus einem Außenring (21) sowie einem Innenring (20) besteht, zwischen denen federnde Mittel (23, 24, 25, 26, 27, 28) angeordnet sind.

2. Wickeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckrolle an beiden Außenflächen miteinander verbundene kreisförmige Führungsplatten (22, 22′) besitzt, die zumindest teilweise den Außen- und Innenring seitlich abstützen.

3. Wickeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Mittel ein Gummiring (23) oder ein Schaumgummiring (26) ist.

4. Wickeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel Blattfedern (24) sind, welche gleichmäßig verteilt zwischen dem Außenumfang des Innenringes (20) und dem Innenumfang des Außenringes (21) angeordnet sind.

5. Wickeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel Zug- und/oder Druckfedern (25) sind, welche in radialer Richtung zwischen Außen- und Innenring angeordnet sind.

6. Wickeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel Schaumgummisegmente (27) sind, welche zwischen Außen- und Innenring radial angeordnet sind.

7. Wickeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Mittel ein Luftschlauch oder ein Kunststoffschlauch (28) ist, welcher zwischen Außen- und Innenring angeordnet ist.