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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere Reifencordgewebebahn, mit einem hülsenartigen, von einer an ihn ankoppelnden Welle in Drehung versetzbaren Wickelkörper, auf dem die Materialbahn aufgewickelt wird, und einem auf einer Klemmkraft beruhenden Haltemechanismus, um einen Rand der aufzuwickelnden Materialbahn zu Beginn des Aufwickelns an dem Wickelkörper zu halten, sowie Anwendung dieser Anordnung.
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Derartige Anordnungen kommen beispielsweise zur Anwendung, wenn textile, zur Armierung von Gummiprodukten wie etwa Reifen, Förderbändern oder Schläuchen eingesetzte Flächengebilde hergestellt werden und im Laufe ihres Herstellungsprozesses von einer Rolle abgezogen, behandelt und anschließend mit einer derartigen Anordnung wieder aufgewickelt werden. Ein Beispiel für ein derartiges Verfahren ist das sogenannte Dippen bei der Herstellung von Reifencordgewebe, bei dem das textile Verstärkungsmaterial noch mit einer haftvermittelnden Latexschicht überzogen wird. Dies geschieht an dem von der Rolle abgezogenen Material vor der erneuten Aufwicklung. Das textile Flächengebilde wird dabei über ein Tauchbad oder durch Aufsprühen mit einer Latexsuspension, beispielsweise dem Resorcinol-Formaldehyde-latex-Dip benetzt, getrocknet und einer Thermo-Fixierung unterzogen, und nach dem Wiederaufwickeln des thermofixierten Reifencordgewebes noch einer Maßnahme unterworfen, um Alterungsprozesse zu unterbinden, beispielsweise durch Einpacken in eine licht-, luft- und wasserundurchlässige Folie.
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Als Wickelkörper werden für das Aufwickeln von Reifencordgeweben Metallkerne, mit einer Papierhülle überzogene Metallkerne oder Holzkerne verwendet, die eine zentrale rechteckige Öffnung aufweisen, in die eine dazu formpassende rechteckige Welle oder ein Adapterstück in Formschluss eingesetzt wird, die drehbar angetrieben ist und den Wickelkörper in Drehung versetzt.
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Die Verwendung von Holzkernen wird in der
US 5,535,961 hinsichtlich einer geringen Lebensdauer und aufgrund von Verletzungsgefahren als nachteilig angesehen. In dieser Schrift wird vorgeschlagen, den Wickelkörper aus einem Polyethylenmaterial zu bilden. Die Ankoppelbarkeit an eine rechteckige Welle oder Antriebsstange wird gewährleistet, indem über die axiale Länge verteilt Abstandsscheiben im Inneren der zylindermantelartigen Polyethylenhülse angeordnet sind, die die Hülse stützen und eine zentrale rechteckige Ausnehmung aufweisen, in die die Welle einführbar ist, wie auf Seite 5, Zeilen 12 bis 15 dieser Schrift beschrieben ist. Der verbleibende Innenraum wird nach Aufsetzen von Endkappen mit einem expandierenden Schaum aufgefüllt.
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Eine ähnliche Schalenkonstruktion wie in der
US 5,535,961 ist in der
DE 102 50 955 A1 offenbart, allerdings mit einem zylindrischen Körper nicht aus Polyethylen, sondern aus Metall, auf den eine Papierschicht dünn aufgebracht ist.
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Um den aufzuwickelnden Reifencord zu Beginn des Aufwickelns an dem Wickelkörper zu halten, sind ebenfalls mehrere Techniken bekannt. In
US 5,535,961 A ist in der Polyethylenhülse eine axiale Rinne gebildet, über welche der vordere Rand der Reifencordbahn gelegt wird, wonach eine zu der Rinne passende Leiste mittels eines Gummihammers in die Rinne eingebracht wird. Bei einer anderen heutzutage überwiegend eingesetzten Befestigungstechnik wird dagegen das vordere Ende der Materialbahn durch Klebemittel verrutschfrei auf dem Wickelkörper befestigt, wobei vorzugsweise Doppelklebebänder zum Einsatz kommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art insbesondere hinsichtlich der Aufwickelqualität und -variabilität weitergehend zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird von der Erfindung in vorrichtungstechnischer Hinsicht durch eine Weiterbildung einer Anordnung der eingangs genannten Art gelöst, die im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass der Wickelkörper zur mittels der Wellenankopplung bewirkten Einstellung der Klemmkraft betreibbar ist.
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Auf diese Weise gelingt ein einfaches und verrutschfreies Fixieren der Materialbahn am Wickelkörper. Zudem kann die Wellenankopplung synergistisch eine Zusatzfunktion übernehmen.
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Die Anordnung ist bevorzugt zum Aufwickeln von Materialbahnen in Form textiler Flächengebilde, insbesondere textiler Verstärkungsmaterialien wie z. B. Reifencordgewebe ausgelegt, die zur Armierung von Gummiprodukten verwendbar sind. Zudem ist die Anordnung zum aufgewickelten Tragen eines Gewichts des aufgewickelten Flächengebildes von 100 kg, bevorzugt wenigstens 500 kg, insbesondere wenigstens 1000 kg, wobei die Anordnung durchaus auch ein Gewicht von 1,5 t oder mehr, insbesondere 2 t tragen kann.
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Dazu ist bevorzugt vorgesehen, dass der Wickelkörper eine axiale Länge von wenigstens 50 cm, weiter bevorzugt wenigstens 100 cm, insbesondere wenigstens 150 cm aufweist.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Wickelkörper eine topologische Struktureigenschaft auf, aufgrund der sein wirksamer Durchmesser elastisch reversibel änderbar ist. Der Ausdruck „wirksamer” Durchmesser trägt dabei dem Umstand Rechnung, dass im Querschnitt gesehen die Außenkontur des Wickelkörpers in einem oder mehreren seiner einnehmbaren Zustände nicht mehr zwingend der perfekten mathematischen Kreisform entsprechen muss, so dass man als wirksamen Durchmesser den Umfang der Außenkontur/π heranziehen kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die topologische Struktureigenschaft in der Öffnung der Topologie eines geschlossenen Rings. Der hülsenartige Körper weist somit zumindest bereichsweise Materialschwächungen in Form von (radial verlaufenden) Durchdringungen der Hülse auf. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass sich die Öffnung über die volle axiale Länge des Wickelkörpers erstreckt. Dies lässt sich z. B. dadurch erreichen, dass der Wickelkörper während oder nachdem er seine Grundform erhalten hat, axial aufgeschlitzt wird. Mit radiale, von innen auf die Innenfläche der Hülse wirkenden, nach außen gerichteten Kräfte kann die Hülse innerhalb eines elastischen Verformungsbereichs elastisch reversibel aufgebogen werden.
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Betrachtet man den bevorzugten Fall der sich über die volle axiale Länge erstreckenden Öffnung, wird somit durch die Öffnung ein Spalt geschaffen, dessen Spaltbreite mittels der Wellenankopplung bevorzugt stufenlos einstellbar ist. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist diese Spaltbreite (an der Hülsenaußenseite) im unbelasteten Zustand des Wickelkörpers kleiner als 1 cm, bevorzugt kleiner als 6 mm, insbesondere kleiner als 2 mm. Zudem ist bevorzugt der Wickelkörper aufgrund seines Materials/seiner Materialkombinationen in einem Verformungsbereich elastisch, indem sich der Spalt durch den oben beschriebenen Mechanismus auf bevorzugt mehr als 6 mm, weiter bevorzugt mehr als 9 mm, insbesondere mehr als 12 mm aufweitet, bis zu einer Aufweitung von bevorzugt weniger als 30 mm, weiter bevorzugt weniger als 25 mm, insbesondere weniger als 20 mm elastisch, so dass sich die Grundform nach Aufhebung der Aufbiegekraft wieder in die Grundform zurückbildet. Der Wickelkörper liegt beim Ankoppeln (bzw. bei dessen Beginn und noch von der Herstellung der Klemmung) an die Welle in dieser hergestellten Grundform vor.
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Es ist dann bevorzugt vorgesehen, dass ein Haltebereich des Haltemechanismus wenigstens teilweise an den Bewandungen der Öffnung liegt. In einer möglichen Ausführungsform könnte das aufzuwickelnde Material unmittelbar zwischen den beiden so gebildeten Spaltwänden eingeklemmt werden, indem beispielsweise der Spalt zunächst auf eine größere Spaltbreite eingestellt wird, und dann durch Verringerung der Aufbiegekraft das Einklemmen bewirkt wird.
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In einer demgegenüber nochmals bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Klemmen des Materialbahnrands jedoch zwischen den Öffnungsbewandungen und einem oder mehreren in die Öffnung eingesetzten Gegenstücken) der Anordnung. Als Gegenstück in einer einfachsten Ausführungsform ausreichend wäre beispielsweise ein länglicher Stab, der von außen in den Spalt eingeführt wird, wobei der Stab vorzugsweise einen sich nach außen verjüngenden Querschnitt aufweist. Dabei sollte der in den durchgehenden Spalt eingesetzte Stab um wenigstens 50%, bevorzugt wenigstens 66% der Spalttiefe (die der Hülsenwandstärke entspricht) eindringen, während seine Außenfläche bevorzugt mit der Hülsenaußenfläche fluchtet. In Zahlen könnte dies bevorzugt wenigstens eine Stabtiefe von 1 cm bedeuten. Alternativ könnten auch mehrere Gegenstücke, beispielsweise kürzere Stäbe verwendet werden, wobei bevorzugt wird, dass die Länge eines Einzelstabs wenigstens 20% der axialen Hülsenlänge betragen sollte.
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Zudem wird es bevorzugt, dass wenigstens eine Bewandung der Öffnung in ihrer Erstreckungsrichtung von einer Orthogonalen zur Wickelkörperaußenfläche abweicht, insbesondere nach innen zurückweicht, bevorzugt um mehr als 3°, und bevorzugt um weniger als 15°, insbesondere um weniger als 12°. Die Spaltform wird damit wenigstens einseitig trapezförmig, insbesondere insgesamt trapezförmig. Dies erlaubt im Zusammenspiel mit einem bevorzugt von komplementärer Form zu der Spaltform ausgebildetem Gegenstück/en ein zuverlässiges Einklemmen, worüber ein zufriedenstellendes Aufwickeln gewährleistet wird.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Material des Wickelkörpers insbesondere mehrlagig verleimtes Papier auf, bevorzugt zu mehr als 70%, insbesondere zu mehr als 90%, und besteht insbesondere daraus. Dabei können die Hülsen überwiegend aus recyceltem Papier bestehen, wobei jedoch auch Neupapier eingesetzt werden kann. Somit besteht je nach logistischer Organisation zum einen die Möglichkeit, den Wickelkörper zwischen Reifencordhersteller und Anwender im Kreis zu führen und ihn somit mehrfach zu verwenden. Jedoch besteht auch die Möglichkeit der Einmalverwendung, die konkret nicht nur ökonomisch, sondern auch ökologisch sinnvoller sein kann. In diesem Zusammenhang wird bevorzugt vorgesehen, dass es sich bei dem Kleber zum Verleimen der Papierschichten um ein Naturprodukt handelt, wie beispielsweise Dextrin. Zudem lassen sich bei Papphülsen Oberflächenrauhigkeit (zu Anwendungszwecken) und Farbe (zu Kennzeichnungszwecken) leicht variieren, und sie sind bedruckbar. Durch das erfindungsgemäße Klemmen ohne Klebemittel wird zudem ein Haftenbleiben von Papier an dem Reifencordgewebe vermieden.
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Die radiale Wandstärke des Wickelkörpers beträgt bevorzugt wenigstens 8 mm, weiter bevorzugt wenigstens 12 mm, insbesondere wenigstens 15 mm. Die Kombination der oben genannten Materialauswahl mit dieser Wandstärke wird als ausreichend erachtet, Materialbahn-/Flächengebilde der oben genannten Gewichte aufzuwickeln.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Anordnung eine Expansionsspannwelle zum drehfesten Ankoppeln an den Wickelkörper aufweist. Bevorzugt werden hierzu pneumatisch betriebene Expansionsspannwellen in einem bevorzugten Druckbereich zwischen 4 und 10 bar herangezogen. Aber auch mechanische Expansionswellen sind denkbar. Grundsätzlich können Spannwellen zum Einsatz kommen, bei denen eine umfangmäßig gleichmäßige Außendurchmesservergrößerung bei deren Betätigung auftritt. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Vergrößerung des wirksamen Durchmessers durch umfangmäßig beabstandete Spannleisten, von denen bevorzugt wenigstens 6, insbesondere wenigstens 8 vorgesehen sind. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Durchmesser der Expansionsspannwelle im nicht expandierten Zustand bevorzugt im Bereich zwischen 1 mm und 6 mm, insbesondere zwischen 2 mm und 4 mm geringer ist als der Innendurchmesser des nicht elastisch gedehnten Wickelkörpers. Die Länge des radialen Spannwegs beträgt bevorzugt wenigstens 1%, weiter bevorzugt wenigstens 2%, insbesondere wenigstens 3% des Durchmessers der nicht expandierten Expansionsspannwelle, wobei 5% oder sogar schon 4% genügen können.
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Zudem kann auch eine Antriebseinheit vorgesehen werden, bevorzugt mit einem Drehmomentbereich zwischen 200 Nm und 800 Nm, insbesondere 400 Nm bis 650 Nm.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Spannleiste der Expansionsspannwelle im drehfest gekoppelten Zustand (zumindest teilweise) in die Öffnung ragt. Bei dieser Variante ist die Struktur des Wickelkörpers so auf die Abmessung des Spannleistesystem abgestimmt, dass ein sicheres Klemmen der Materialbahn mittels des Gegenstücks/der Gegenstücke noch gewährleistet ist. Es wird somit eine Mitnahme in Form einer Verriegelung gegen gegenseitige Verdrehungen geschaffen, so das es zu keinem merklichen Abrief auf der Hülseninnenseite aufgrund beispielsweise eines Rutschens der Expansionsspannwelle in den Wickelkörper kommt.
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Die Expansionsspannwelle bietet neben dem oben erwähnten Vorteil der Zusatzfunktion für die Einstellung der Klemmung noch einen Vorteil in einem erzeugbaren Kraftschluß der Ankopplung, über die ein hoher Grad an rundem Lauf des Wickelkörpers realisierbar ist.
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Die Erfindung offenbart an dieser Stelle auch eigenständig und unabhängig von der Art des Haltemechanismus und der Form des Wickelkörpers schätzenswert eine Anordnung zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere Reifencordgewebebahn, mit einem hülsenartigen Wickelkörper und einer Expansionsspannwelle zum drehfesten Ankoppeln an den Wickelkörper, wobei die Expansionsspannwelle gestaltet ist, in einem nicht expandierten Zustand in den Wickelkörper eingeführt zu werden und in einem expandierten Zustand eine drehfeste Verbindung mit dem Wickelkörper zu schaffen.
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Die Vorteile der verfahrensmäßigen Anwendung der Anordnung ergeben sich bereits aus der obigen Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung. In einer besonders bevorzugten Verfahrensgestaltung ist vorgesehen ein Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere aus Reifencordgewebe, bei dem man a) eine Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bereitstellt, b) den Wickelkörper auf die Expansionsspannwelle aufsetzt, c) durch Expandieren der Expansionsspannwelle die Öffnung des Wickelkörpers zu einem Spalt einer ersten umfänglichen Ausdehnung weitet, d) den Rand der Materialbahn in den Spalt einführt, und e) durch Entspannen der Expansionsspannwelle den Spalt auf eine zweite umfängliche Ausdehnung verringert und dadurch die Materialbahn einklemmt.
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Dabei ist in Schritt d) insbesondere vorgesehen, dass das Einführen der Materialbahn in Form einer U-Schlaufe erfolgt, innerhalb welcher das oder die Gegenstücke ebenfalls in den Spalt eingebracht werden. Das Einbringen der Gegenstücke kann durch entsprechende Spaltaufweitung dabei kraftfrei und insbesondere von Hand erfolgen, es könnte jedoch ebenfalls nicht (völlig) kraftfrei unter Werkzeughinzunahme geschehen.
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In einer Verfahrensvariante wird bei dem in Schritt e) hergestellten Zustand der Expansionsspannwelle und des Wickelkörpers eine drehfeste Kopplung zwischen Welle und Wickelkörper hergestellt, mit den oben erläuterten Vorteilen.
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Ein zuverlässiges Aufwickeln gelingt mit Aufwickelgeschwindigkeiten von bevorzugt größer 25 m/min, bevorzugt größer 40 m/min, insbesondere größer 55 m/min, aber auch größer 70 m/min. Aufgrund der durch die erfindungsgemäße Anordnung ermöglichten hohen Aufwickelpräzision kann ein Aufwickeln aber auch mit nochmals höheren Geschwindigkeiten erfolgen, nämlich 120 m/min, auch noch bis oder mehr als 140 m/min, sogar noch 160 m/min oder höher, wobei bevorzugt nicht mehr als 200 m/min als Aufwickelgeschwindigkeit herangezogen wird.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung, deren einzige 1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung zeigt, bei der eine Reifencordgewebebahn, zu Anschauungszwecken nur aus einer Lage R bestehend, auf den Wickelkörper der Anordnung aufgewickelt ist.
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Die in 1 gezeigte Anordnung zeigt mit dem Bezugszeichen 3 versehen eine Expansionsspannwelle, die innen um ihre zentrale Achse über eine geeignete Ankopplung an einen Antrieb verfügt, beispielsweise über einen Benninger-Adapter 5. Die Expansionsspannwelle 3 kann hier an einen Antrieb angekoppelt werden, dessen Drehmoment in diesem Ausführungsbeispiel 500 Nm beträgt, und der eine Aufwickelgeschwindigkeit von bis zu 200 m/min erbringen kann. Der Durchmesser der Expansionsspannwelle beträgt 148 mm bei einem Spannweg zwischen 148,5 mm und 154 mm. Die Länge kann an die vorhandene Antriebseinheit vor Ort angepasst sein und im Übrigen an die Länge des Wickelkörpers angepasst.
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Bei der Expansionsspannwelle 3 handelt es sich um eine pneumatisch mit Betriebsdruck von 6,0 bar betreibbare Welle mit einer Anzahl von 10 äquidistant um ihren Umfang verteilten Spannleisten. Diese halten in dem in der 1 gezeigten Zustand kraftschlüssig den in Form einer Papphülse aus recyceltem Papier und anderen Papiersorten sowie einer Außenlage von Pergament und/oder anderen Papiersorten gebildeten Wickelkörper einer Länge von 1750 mm und Außendurchmesser von 182,4 mm. Die Papphülse hat jedoch keine geschlossene Ringstruktur, sondern ist geschlitzt (in der Grundform liegt ein Schlitz/Spalt von beispielsweise wenigen, hier 2 mm vor), so dass beim Durchschreiten des Spannweges nach Kontakt der Spannleisten mit dem Innendurchmesser der Papphülse (hier 152,4 mm) ein Aufbiegen des Spaltes (in der Figur an der Stelle der senkrecht nach oben expandierenden Spannleiste) erfolgt. Dadurch kann ein stabförmiges Gegenstück 2, das Materialbahnende mitnehmend, in den Spalt eingebracht werden. Daraufhin kann die Klemmkraft durch geringe Verringerung der Expansion der Expansionsspannwelle 3 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.
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Auf diese Weise gelingt insbesondere auch bei den genannten hohen Aufwickelgeschwindigkeiten das Aufwickeln von in diesem Ausführungsbeispiel einer 1,8 t schweren Reifencordgeweberolle.
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Die Erfindung ist nicht auf die in dem Ausführungsbeispiel gezeigten Einzelheiten eingeschränkt. Vielmehr können die einzelnen Merkmale der vorhergehenden Beschreibung sowie die der nachstehenden Ansprüche einzeln und in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5535961 [0004, 0005]
- DE 10250955 A1 [0005]
- US 5535961 A [0006]
