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Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung für eine Vorrichtung zum Aufwickeln von bahnförmigen Materialien. Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zum Aufwickeln von bahnförmigen Materialien und eine Steuereinrichtung für eine Schneidvorrichtung.
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Vorrichtungen zum Aufwickeln von bahnförmigen Materialien umfassen üblicherweise eine Zuführwalze und stromabwärts der Zuführwalze eine Wickelspindel, an welcher eine Hülse angebracht ist, die wiederum mit dem bahnförmigen Material bestückt werden soll. Das bahnförmige Material wird üblicherweise kontinuierlich zugeführt. Die mit Lagen des bahnförmigen Materials bestückte Hülse wird im Zusammenhang mit der Anmeldung als Rolle bezeichnet. Im Zusammenhang mit der Anmeldung wird das Herstellen der Rolle als Aufwickeln des bahnförmigen Materials auf eine Wickelspindel bezeichnet, auch wenn an der Wickelspindel eine Hülse angebracht ist, auf welche das Material aufgewickelt wird.
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Wenn die Rolle eine maximale Größe erreicht hat oder aus anderen Gründen die Rolle gewechselt werden soll, so ist es bekannt, die kontinuierliche Zufuhr des bahnförmigen Materials zu stoppen, das bahnförmige Material durchzutrennen und eine neue zu bestückende Hülse an der Wickelspindel anzubringen oder die Wickelspindel zu wechseln.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schneidvorrichtung für eine derartige Vorrichtung zu schaffen, welche ein einfaches Trennen ermöglicht. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Aufwickeln von bahnförmigen Materialien auf eine Wickelspindel umfassend eine Schneidvorrichtung und eine Steuereinrichtung für eine Schneidvorrichtung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schneidvorrichtung für eine Vorrichtung zum Aufwickeln von bahnförmigen Materialien, umfassend eine Zuführwalze und eine Trenneinrichtung, wobei die Trenneinrichtung als Messerwalze mit wenigstens einer Schneidkante ausgebildet ist, welche mit der Zuführwalze einen Walzenspalt bildet. Die Trenneinrichtung ermöglicht ein einfaches Trennen, ohne die Zuführung einer Materialbahn zu stoppen.
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Als Messerwalze oder Schneidesalze wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine Walze mit wenigstens einer sich in Axialrichtung erstreckenden Schneidkante bezeichnet In vorteilhaften Ausgestaltungen ist nur eine Schneidkante vorgesehen. Dadurch wird ein Doppelschnitt oder dergleichen vermieden. Die Schneidkante ist in einer Ausgestaltung durch einen Schneidzahn oder eine Schneidklinge gebildet. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen denkbar, in welchen die Schneidkante durch eine Doppelklinge gebildet ist.
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Bei den bahnförmigen Materialien handelt es sich beispielsweise um Papierbahnen, Kunststofffolien, Metallfolien, wie Aluminiumbahnen oder Kupferfolien, Textilbahnen, wie dichte Vliesgewebe, oder Mischmaterialien. Im Zusammenhang mit der Anmeldung wird auch allgemein von Materialbahnen gesprochen.
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Die Messerwalze und die Zuführwalze definieren zwischen sich einen Walzenspalt. Der Walzenspalt ist dabei in einer Ausgestaltung konstant gehalten, wobei die Schneidkante der Messerwalze in Radialrichtung verschieblich ist, sodass zum Trennen der Materialbahn die Schneidkante(n) in Radialrichtung ausgefahren wird/werden und im Normalbetrieb die Schneidkante(n) in der Messerwalze versenkt ist/sind.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen ist jedoch vorgesehen, dass die Messerwalze mittels einer Zustelleinrichtung gelagert ist, wobei die Messerwalze der Zuführwalze zum Trennen des bahnförmigen Materials zustellbar ist. Durch Zustellen der Messerwalze wird der Walzenspalt verringert und so eine Trennung der Materialbahn eingeleitet. Nach dem Trennvorgang wird die Messerwalze wieder außer Eingriff mit der Zuführwalze gebracht.
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In weiteren Ausgestaltungen ist vorgesehen, dass ein Antrieb der Messerwalze mit einem Antrieb der Zuführwalze gekoppelt ist, sodass die wenigstens eine Schneidkante mit einem definierbaren Gegenbereich in Eingriff kommt. Die Messerwalze ist dabei in einer Ausgestaltung dauerhaft mit der Zuführwalze gekoppelt und über den Antrieb der Zuführwalze angetrieben, wobei die Durchmesser der Walzen aufeinander abgestimmt sind, insbesondere die Durchmesser gleich sind oder ein Durchmesser der Messerwalze ein ganzfaches Vielfaches des Durchmessers der Zuführwalze ist. In anderen Ausgestaltungen ist ein separater Antrieb, insbesondere ein Servoantrieb, für die Messerwalze vorgesehen. Dabei wird in einer Ausgestaltung ein Antrieb der Messerwalze erst bei einem Zustellen gestartet, wobei eine Synchronisation durch einen Mitnehmer oder dergleichen sichergestellt ist. Der Mitnehmer ist beispielsweise elektronisch oder mechanisch realisierbar. Der Gegenbereich ist in einer Ausgestaltung durch eine geeignete Armierung verstärkt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Zuführwalze als Vakuumwalze ausgebildet. Als Vakuumwalze wird im Zusammenhang mit der Anmeldung eine Walze mit einem Hohlraum und mit einer perforierten Mantelfläche bezeichnet, wobei an den Hohlraum ein Unterdruck oder Saugdruck anlegbar ist, sodass das bahnförmige Material angesaugt wird. Dadurch wird wenigstens ein freies Ende der getrennten Materialbahn an der Zuführwalze gehalten. Ein Unterdruck wird dabei vorzugsweise nur zeitweise, beim Spindelwechsel angelegt.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Perforation der Vakuumwalze auf ein perforiertes Walzensegment begrenzt ist. Als Walzensegment wird dabei im Zusammenhang mit der Anmeldung ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Teilbereich bezeichnet. Durch die Begrenzung der Perforation auf einen Teilbereich ist eine benötigte Saugleistung verringerbar. Der perforierte Walzenbereich ist dabei in vorteilhaften Ausgestaltungen in Drehrichtung der Zuführwalze betrachtet unmittelbar nachfolgend an den mit der Messerwalze in Eingriff kommenden Gegenbereich angeordnet. Durch den festgelegten Gegenbereich ist dabei auch sichergestellt, dass die Schneidkante sich nicht in einer Perforation verhakt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist eine Mantelfläche der Zuführwalze Antihaft-Eigenschaften auf. Die Zuführwalze steht in vorteilhaften Ausgestaltungen mit einer Wickelspindel oder einer an der Wickelspindel angebrachten Hülse für eine Übergabe der Materialbahn in Kontakt oder ist der Wickelspindel bzw. der Hülse für eine Übergabe zustellbar. Dabei ist in einigen Ausgestaltungen an der Hülse eine Klebeschicht aufgebracht, um den Anfang der Materialbahn an der Hülse zu befestigen. Durch eine Mantelfläche mit Antihaft-Eigenschaften wird eine Reibung zwischen Hülse und Zuführwalze reduziert. Die Zuführwalze ist zu diesem Zweck in einer Ausgestaltung aus einem geeigneten Material gefertigt. In anderen Ausgestaltungen ist eine Beschichtung der Mantelfläche vorgesehen.
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Die Schneidvorrichtung umfasst in vorteilhaften Ausgestaltungen wenigstens eine stromaufwärts und/oder stromabwärts des zwischen der Messerwalze und der Zuführwalze gebildeten Walzenspalts angeordnete Klemmwalze. Durch die Klemmwalze ist eine sichere Zufuhr der Materialbahn zu dem Walzenspalt und/oder eine sichere Führung nach dem Walzenspalt gewährleistet. Dies ist insbesondere bei einer Zuführwalze mit Antihaft-Eigenschaften relevant. Für eine Erhöhung der Reibung zwischen der Klemmwalze und der Materialbahn ist die Klemmwalze in vorteilhaften Ausgestaltungen gummiert.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Lagereinrichtung vorgesehen, wobei die Schneidvorrichtung relativ zu der Wickelspindel verstellbar gelagert ist. Die Schneidvorrichtung ist so in ihrer Gesamtheit bedarfsweise für einen Rollenwechsel positionierbar. Die Positionierung erfolgt in einer Ausgestaltung manuell. In anderen Ausgestaltungen sind Stellmittel vorgesehen.
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Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Vorrichtung zum Aufwickeln von bahnförmigen Materialien umfassend eine Wickelspindel und eine stromaufwärts der Wickelwelle angeordnete Schneidvorrichtung.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen sind eine Achse der wenigstens einen Wickelspindel und eine Achse der Zuführwalze für einen Rollenwechsel auf die wenigstens eine Wickelspindel in einer Ebene angeordnet, wobei die Achse der Messerwalze zu der Ebene versetzt angeordnet ist. Dadurch wird verhindert, dass eine aufgrund des Schneidvorgangs auf die Zuführwelle ausgeübte Kraft einen Walzenspalt zwischen der Zuführwalze und der Wickelspindel verringert.
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Die Ebene der Achsen der Wickelspindel und der Zuführwalze ist vorzugsweise eine Vertikalebene.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen ist an einer zu beschickenden Wickelspindel eine Hülse angeordnet, wobei eine Oberfläche der Hülse eine Klebeschicht aufweist. An einer derartigen Hülse ist ein freies Ende einer Materialbahn sicher befestigbar. Die Klebeschicht ist beispielsweise durch ein doppelseitiges Klebeband aufbringbar. In anderen Ausgestaltungen wird die Hülse beim anfänglichen Bestücken besaugt.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen umfasst die Vorrichtung wenigstens eine erste und eine zweite Wickelspindel, wobei die Schneidvorrichtung und die Wickelspindeln relativ zueinander verstellbar gelagert sind, sodass für einen Spindelwechsel wahlweise die erste oder die zweite Wickelspindel in Kontakt mit der Zuführwalze bringbar sind. Eine Übergabe der Materialbahn auf die zu bestückende Wickelspindel erfolgt dabei durch den Kontakt mit der Zuführwalze. Dabei wird eine Übergabe an die Hülse ebenfalls als Kontakt mit der Wickelspindel bezeichnet. Durch die Relativbewegung ist dabei ein Betrieb mit einer Schneidvorrichtung möglich. Dabei ist in einer Ausgestaltung eine verstellbare Lagerung der Wickelspindel vorgesehen.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen ist die Schneidvorrichtung mittels einer Lagereinrichtung relativ zu den Wickelspindeln zwischen einer ersten Position, in welcher die Zuführwalze in Kontakt mit der ersten Wickelspindel steht, und einer zweiten Position, in welcher die Zuführwalze in Kontakt mit der zweiten Wickelspindel steht, verstellbar gelagert. Neben den beiden Positionen ist die Schneidvorrichtung vorzugsweise in wenigstens eine neutrale Position überführbar.
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Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Steuereinrichtung für eine Schneideinrichtung und/oder eine Vorrichtung zum Aufwickeln von bahnförmigen Materialien umfassend Programmcodemittel zum Ansteuern wenigstens eines Elements für einen Spindelwechsel. Durch die Steuereinrichtung ist ein automatischer oder halbautomatischer Rollenwechsel möglich. Die Programmcodemittel der Steuereinrichtung sind dabei in einer Ausgestaltung geeignet ausgelegt, um die verschiedenen Bewegungen einzelner Elemente zu koordinieren. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist so ein Spindelwechsel, d. h. ein Wechsel einer aktiven Spindel, ohne Unterbrechung einer Zufuhr des Materials möglich.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das in den Zeichnungen schematisch dargestellt ist. Für gleiche oder ähnliche Bauteile werden in den Zeichnungen einheitliche Bezugszeichen verwendet.
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In den Zeichnungen zeigen schematisch:
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1: ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Aufwickeln von bahnförmigen Materialien bei einem Normalbetrieb;
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2: die Vorrichtung gemäß 1 bei einem Spindelwechsel auf eine erste Wickelspindel;
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3: die Vorrichtung gemäß 1 bei einem Spindelwechsel auf eine zweite Wickelspindel und
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4: im Detail einen Walzenspalt zwischen einer Zuführwalze und einer Messerwalze einer Vorrichtung gemäß 1.
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Die 1 bis 3 zeigen schematisch eine Vorrichtung 1 zum Aufwickeln einer Materialbahn 10 auf eine an einer Wickelspindel 9a, 9b angebrachte Hülse 90a, 90b. Ein Bahnlauf der Materialbahn 10 ist schematisch durch Pfeile angedeutet. Die Vorrichtung 1 umfasst zwei Wickelspindeln 9a, 9b, welche wahlweise zum Aufwickeln der Materialbahn 10 aktiv, d. h. angetrieben sind. Die Vorrichtung 1 umfasst eine stromaufwärts der aktiven Wickelwelle 9a angeordnete Schneidvorrichtung 2 mit einer Zuführwalze 3, einer Messerwalze 4, welche mit der Zuführwalze 3 einen Walzenspalt bildet, Klemmwalzen 6, 7 und einer Umlenkrolle 8.
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Die schematisch dargestellte Materialbahn 10 wird über die Zuführrolle 3 einer Wickelwelle 9a oder eine Wickelwelle 9b zugeführt. 1 zeigt einen Normalbetrieb der Vorrichtung 1, bei welchem eine in 1 rechts dargestellte Wickelspindel 9b aktiv ist und eine auf der Wickelspindel 9b angeordneten Hülse 90b beschickt wird, sodass eine Rolle 91b gewickelt wird. Die Materialbahn 10 wird dabei über die Zuführrolle 3 der Wickelspindel 9b zugeführt. Die Schneidvorrichtung befindet sich in einer neutralen Position.
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Die in 1 links dargestellte Rolle 91a ist auf eine maximale Größe gewickelt und kann entnommen werden. Nach Entnahme der fertigen Rolle 91a kann eine neue Hülse 90a, wie in 2 schematisch dargestellt, an der Wickelspindel 9a angeordnet werden. Für einen Spindelwechsel von der Wickelspindel 9b auf die Wickelspindel 9a wird die Schneidvorrichtung 2 in die in 2 dargestellte erste Position gebracht. Die Schneidvorrichtung 2 wird zu diesem Zweck in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus der in 1 dargestellten neutralen Position im Wesentlichen in horizontaler Richtung verschoben, sodass eine Achse der Zuführwalze 3 oberhalb einer Achse der Wickelspindel 9a positioniert wird.
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Ebenso ist die Schneidvorrichtung 2 in eine schematisch in 3 dargestellte zweite Position verstellbar, in welcher die Zuführwalze 3 im Wesentlichen oberhalb der zweiten Wickelspindel 9b angeordnet ist.
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In der ersten oder der zweiten Position ist die Materialbahn 10 mittels der Messerwalze 4 durchtrennbar, wobei ein freies Ende der getrennten Materialbahn auf die noch leere neue Hülse 90a bzw. 90b aufgebracht wird.
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4 zeigt im Detail den Walzenspalt zwischen der Zuführwalze 3 und der Messerwalze 4 der Schneidvorrichtung 2 gemäß den 1 bis 3. Wie in 4 erkennbar ist, weist die Messerwalze 4 ein sich in Axialrichtung der Messerwalze 4 erstreckende Schneidkante 40 auf, sodass eine in dem Walzenspalt zwischen der Zuführwalze 3 und der Messerwalze 4 geführte, in 4 nicht dargestellte Materialbahn 10 trennbar ist.
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Die dargestellte Zuführwalze 3 ist als Vakuumwalze ausgebildet, wobei eine Perforation der Vakuumwalze auf ein perforiertes Walzensegment 31 begrenzt ist. Das perforierte Walzensegment 31 weist als Löcher oder Schlitze gestaltete Ausnehmungen 310 auf, welche mit einem Hohlraum 311 in Verbindung stehen. An dem Hohlraum 311 ist ein Unterdruck anlegbar, sodass das bahnförmige Material an eine Mantelfläche 30 der Zuführwalze im Bereich des perforierten Walzensegments 31 angesaugt wird. Dadurch wird nach dem Trennen ein freies Ende der getrennten Materialbahn an der Zuführwalze 3 gehalten. Ein Anlegen eines Unterdrucks ist dabei vorzugsweise auf den Zeitraum des Spindelwechsels begrenzt.
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Die Messerwalze 4 ist in vorteilhaften Ausgestaltungen mit der Zuführwalze 3 über ein nicht dargestelltes Getriebe gekoppelt, sodass die Messerwalze 4 mittels eines nicht dargestellten Antriebs der Zuführwalze mit dieser zu einer Rotation angetrieben ist. In anderen Ausgestaltungen ist der Messerwalze 4 ein eigener Antrieb, insbesondere ein Servoantrieb zugeordnet. Die Messerwalze 4 ist mittels einer nicht dargestellten Zustelleinrichtung gelagert, sodass die Messerwalze 4 der Zuführwalze 3 nur zum Trennen des bahnförmigen Materials 10 zugestellt wird. Während des Normalbetriebs gemäß 1 ist dagegen ein ausreichender Walzenspalt vorhanden, um einen Kontakt der Schneidkante 40 mit der die Zuführwalze 3 umschlingenden Materialbahn 10 zu vermeiden. Durch Zustellen der Messerwalze 4 wird der Walzenspalt verringert und so eine Trennung der Materialbahn eingeleitet. Nach dem Trennvorgang wird die Messerwalze 4 wieder außer Eingriff mit der Zuführwalze 3 gebracht.
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Die Zuführwalze 3 steht mit der leeren Hülse 90a bzw. 90b für eine Übergabe des freien Endes in Kontakt. An der leeren Hülse 90a bzw. 90b ist zu diesem Zweck vorzugsweise eine Klebeschicht aufgebracht. Um zu verhindern, dass aufgrund der Klebeschicht eine starke Reibung zwischen der Zuführwalze 3 und der Hülse 90a bzw. 90b entsteht, weist die Zuführwalze 3 vorzugsweise an der Mantelfläche 30 Antihaft-Eigenschaften auf.
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Die Klemmwalzen 6, 7 sind dagegen vorzugsweise gummiert, um eine sichere Führung der Materialbahn zu realisieren. Die Anordnung der Klemmwalzen 6, 7 oder Umlenkrollen 8 ist lediglich beispielhaft. In anderen Ausgestaltungen sind weitere Klemmwalzen 6, 7 oder Umlenkrollen 8 zur Führung der Materialbahn 10 vorgesehen.
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Für eine Koordination der Bewegung der Schneidvorrichtung 2, der Zustellung der Messerwalze 4 und dem Anlegen eines Unterdrucks an die Zuführwalze 3 ist in einer Ausgestaltung wenigstens eine nicht dargestellte Steuereinrichtung vorgesehen, welche die Elemente ansteuert und/oder überwacht.
