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Die Erfindung betrifft eine Bahnleitwalze zur Führung eines bahnförmiges Substrates, umfassend einen Walzenkörper mit einer Mantelfläche und darin mindestens eine angebrachte, als Nut ausgeführte Vertiefung, wobei der Teil der Mantelfläche außerhalb der mindestens einen Nut eine Lauffläche für das bahnförmige Substrat bildet, wobei die Lauffläche bezogen auf eine definierte Länge Ls einen spezifischen Traganteil Ts bildet, und wobei der Walzenkörper in axialer Erstreckung eine Walzenkörperlänge Lk von einem ersten Walzenrand zu einem zweiten Walzenrand aufweist, wobei eine Walzenmitte im Wesentlichen mittig zwischen dem ersten Walzenrand und dem zweiten Walzenrand liegt.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Druckmaschine umfassend mindestens eine Druckeinheit zum Bedrucken einer Substratbahn und mindestens eine Vorrichtung zur Führung der Substratbahn, wobei die Druckmaschine mindestens eine erfindungsgemäße Bahnleitwalze umfasst.
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Wie aus dem Stand der Technik bekannt, können Bahnleitwalzen unterschiedlich aufgebaut sein: Es sind Ausführungen mit einer sogenannten Spindellagerung zum Einsatz, bei welchem die Bahnleitwalze einen Walzenkörper mit einer Walzenkörperlänge Lk und eine Spindel umfasst, wobei die Länge der Spindel größer als die Walzenkörperlänge Lk ist und bei welchen der Walzenkörper mittels Gleitlagern oder zumeist Wälzlagern drehbar auf der Spindel gelagert ist, während die durchgehende Spindel drehfest an einer Halterung oder zwischen den Seitenwänden montiert ist.
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Ferner sind Ausführungen mit einer sogenannten Walzenlagerung bekannt, bei welchen der Walzenkörper mindestens einen Spindelzapfen umfasst, welcher drehbar in einer Halterung oder in einer Seitenwand gelagert ist.
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Beiden Ausführungen ist gemein, dass lediglich die Lauffläche als Teil der Mantelfläche des Walzenkörpers in Kontakt mit der Substratbahn kommt, wobei die maximale Walzenkörperlänge an die maximale zu verarbeitende Bahnbreite der Substratbahn angepasst ist.
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In Substratbahnen verarbeitenden Maschinen wie beispielsweise Rollendruckmaschinen wird mindestens eine Substratbahn zur Bearbeitung durch die Maschine geführt, um mindestens von einem Abwickler zu mindestens einer Bearbeitungsstation wie beispielsweise einer Druckeinheit geführt zu werden, oder um die mindestens eine Substratbahn von einer ersten Bearbeitungsstation wie beispielsweise einer Druckeinheit zu einer zweiten Bearbeitungsstation wie beispielsweise einem Falzaufbau oder einem Falzwerk geführt zu werden.
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Hierzu kommen angetriebene oder nicht angetriebene Bahnleitwalzen zum Einsatz, welche zur Bahnführung zumindest teilweise von der Substratbahn umschlungen werden. Wenngleich derartige Bahnleitwalzen aus technischer Sicht relativ einfach erscheinen mögen, so sind die technischen Anforderungen an derartige Bahnleitwalzen hoch, um die geforderten Eigenschaften wie geringe Beeinflussung der Bahnspannung, Ermöglichung einer genauen Bahnführung in und senkrecht zur Bahnlaufrichtung, Vermeidung von Ablegen vorbehandelter Substratbahnen als auch eine gleichmäßige Bahnspannung über die Breite der Substratbahn sowie der Vermeidung einer Faltenbildung sicherzustellen.
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Aus dem Stand der Technik sind diverse Bahnleitwalzen bekannt, welche über verschiedene glatte oder strukturierte Oberflächen verfügen, oder welche über einen konkaven oder konvexen oder einen zylindrischen Querschnitt verfügen, um über die Breite der Substratbahn eine gleichmäßige Bahnspannung zu gewährleisten und somit die Bildung von Falten und Verwellungen zu vermeiden.
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Insbesondere deshalb kommen sehr häufig Bahnleitwalzen mit einem konkaven Querschnitt zum Einsatz, um durch den größeren Durchmesser im Bereich der Walzenränder und somit im Bereich der Bahnränder eine höhere Bahnspannung aufzubauen und somit die Bahn nach außen zu strecken.
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Allerdings ist zum einen die Herstellung konkaver Bahnleitwalzen relativ aufwändig, zum anderen ist die Wirkungsweise nur bei den Bahnbreiten sichergestellt, für welche die Bahnleitwalzen ausgelegt wurden. Für Bahnbreiten, welche deutlich geringer als die Auslegungsbreite sind, bieten konkave Bahnleitwalzen keinen oder nur noch einen geringen Nutzen.
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Aus dem Stand der Technik sind ferner Bahnleitwalzen bekannt, welche gleichmäßig über die Mantelfläche verteilte konzentrische oder wendelförmige Nuten haben, um ein Entweichen des Luftpolsters zwischen der Mantelfläche beziehungsweise der Lauffläche des Walzenkörpers und der Substratbahn zu ermöglichen, da aufgrund der hohen Bahngeschwindigkeiten ansonsten infolge der laminaren Grenzschicht ein Luftpolster zwischen der Substratbahn und der Lauffläche entstehen würde.
Durch die vertieften Nuten auf der Mantelfläche des Walzenkörpers verringert sich der Traganteil, da die Substratbahn nur an der Lauffläche und nicht auf dem Grund der Nuten aufliegt. Die Lauffläche der Substratbahn ist folglich die Mantelfläche des Walzenkörpers abzüglich der durch die Nuten ausgesparten Fläche.
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Der Traganteil T einer Bahnleitwalze ist das Verhältnis der Lauffläche zur Mantelfläche. Der Traganteil wird häufig in Prozent angegeben, wobei der Traganteil 100 Prozent beträgt, wenn die Mantelfläche über die gesamte Walzenkörperlänge Lk keine Nut oder keine Nuten aufweisen würde, so dass die Lauffläche gleich der Mantelfläche ist.
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Soll jedoch der Traganteil über die Walzenkörperlänge veränderlich sein, so wird hierzu ein spezifischer Traganteil Ts verwendet, welcher die tatsächlich mit der Substratbahn in Kontakt kommende Lauffläche durch die Mantelfläche bezogen auf eine definierte spezifische Länge Ls, beispielsweise 100 mm oder 1000 mm darstellt. Dieser spezifische Traganteil Ts kann somit ebenfalls in Prozent angegeben werden, wobei der spezifische Traganteil Ts 100 Prozent beträgt, wenn die Mantelfläche bezogen auf eine definierte spezifische Länge Ls keine Nut oder keine Nuten aufweist, so dass bezogen auf eine spezifische Länge Ls die Lauffläche gleich der Mantelfläche ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, auch bei Bahnbreiten, die deutlich unterhalb der Auslegungsbreite liegen, eine hinreichende Streckung der Substratbahn über die Breite sicherzustellen und dennoch eine einfache und somit kostengünstige Herstellung der Walzen zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mindestens eine Nut derart ausgebildet ist, dass der spezifische Traganteil Ts von der Walzenmitte aus zu dem ersten Walzenrand und zu dem zweiten Walzenrand hin zunimmt.
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Eine derartige Bahnleitwalze weist den Vorteil auf, dass aufgrund der vergrößerten Kontaktfläche der Substratbahn mit der Mantelfläche der Bahnleitwalze eine größere Reibung im Randbereich der Substratbahn erzeugt wird, so dass durch die Vergrößerung der Kontaktfläche zur Bahnkante hin ein zu den Bahnrändern hin ansteigender Bahnzug entsteht, so dass die Substratbahn in der Breite gestreckt wird. Somit werden konkave Bahnleitwalzen nicht mehr benötigt oder die Konkavität kann entsprechend verringert werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung nimmt der spezifische Traganteil Ts von der Walzenmitte zu den beiden Walzenrändern hin im Wesentlichen linear und/oder stufenförmig und/oder ungleichförmig zu.
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Eine derartige Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die Reibung und somit die Streckung der Substratbahn nach außen hin relativ gleichmäßig zunimmt, so dass durch diese Form ein gleichmäßiger Bahnspannungsaufbau möglich ist und diese Lösung für eine sehr große Bandbreite von unterschiedlich großen Bahnbreiten angewendet werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung nimmt der spezifische Traganteil Ts von der Walzenmitte zu den beiden Walzenrändern hin progressiv oder degressiv zu. Eine derartige Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die Reibung und somit die Streckung der Substratbahn nach außen hin ungleichmäßig zunimmt, was beispielsweise bei sehr breiten Substratbahnen erforderlich sein kann, um eine gleichmäßige Streckung der Bahn sicherzustellen, insbesondere wenn die Substratbahn vor und/oder nach der Bahnleitwalze einem hinsichtlich der Faltenbildung kritischen Bearbeitungsverfahren unterzogen wird.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Bahnleitwalze eine Mehrzahl von konzentrischen Nuten in einem Abstand a, wobei mindestens eine Nut im Bereich der Walzenmitte als eine Nutenbreite b eine erste Nutenbreite b1 aufweist, wobei die Nutenbreite b in einem jeden Walzenrand auf eine zweite Nutenbreite b2 abfällt, wobei die zweite Nutenbreite b2 kleiner als die erste Nutenbreite b1 ist.
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Eine derartige Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass mit dieser Ausführung mit konzentrischen Nuten der Traganteil der Bahnleitwalze nach außen hin auf sehr wirtschaftliche und dennoch sehr effiziente Weise herstellen lässt. Durch die Abstufung der Nutenbreite b über die Länge des Walzenkörpers lässt sich die gewünschte Art der Zunahme des Traganteils sehr effizient beeinflussen und umsetzen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bahnleitwalze eine Mehrzahl von konzentrischen Nuten in einem Abstand a, wobei mindestens eine Nut im Bereich der Walzenmitte als eine Nutenbreite b eine erste Nutenbreite b1 aufweist, wobei der Abstand a von einem ersten Abstand a1 im Bereich der Walzenmitte auf einen zweiten Abstand a2 im Bereich der beiden Walzenränder ansteigt.
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Eine derartige Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass sich mit dieser Ausführung mit immer gleich ausgestalteten konzentrischen Nuten der Traganteil der Bahnleitwalze nach außen hin auf sehr wirtschaftliche und dennoch sehr effiziente Weise erhöhen lässt. Durch die Abstufung des Abstandes der Nuten über die Länge des Walzenkörpers lässt sich die gewünschte Art der Zunahme des Traganteils sehr effizient beeinflussen und umsetzen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bahnleitwalze mindestens eine spiralförmige oder wendelförmige Nut, welche im Bereich der Walzenmitte eine erste Nutenbreite b1 aufweist, wobei die mindestens eine Nut im Bereich der Walzenränder eine zweite Nutenbreite b2 aufweist, wobei die zweite Nutenbreite b2 kleiner als die erste Nutenbreite b1 ist.
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Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass eine derartige Bahnleitwalze die Vorteile einer gleichmäßigen Streckung der Substratbahn über Bahnbreite und der Reduzierung der Faltenbildung insbesondere bei einer Mehrzahl von übereinander liegender Substratbahnen vereint.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bahnleitwalze mindestens eine spiralförmige oder wendelförmige Nut, welche im Bereich der Walzenmitte eine erste Nutenbreite b1 aufweist und wobei die spiralförmige oder wendelförmige Nut im Bereich der Walzenmitte eine erste Steigung p1 aufweist, wobei die mindestens eine spiralförmige oder wendelförmige Nut im Bereich der Walzenränder eine zweite Steigung p2 aufweist, wobei die zweite Steigung p2 größer als die erste Steigung p1 ist. Eine derartige Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass es mit dieser Ausgestaltung möglich ist, die Nutenbreite über die Länge des Walzenkörpers konstant zu halten, was die Herstellung eines derartigen Walzenkörpers vereinfachen kann und dass dennoch der spezifische Traganteil Ts über die Länge des Walzenkörpers verändert werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Bahnleitwalze mindestens eine spiralförmige oder wendelförmige Nut, welche im Bereich der Walzenmitte eine erste Anzahl n1 von Nuten, eine erste Steigung p1 und eine erste Nutenbreite b1 aufweist, wobei die Bahnleitwalze im Bereich der Walzenränder eine zweite Nutenanzahl n2 aufweist, wobei die zweite Anzahl n2 kleiner als die erste Anzahl n1 ist.
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Eine derartige Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass hiermit mittels Nuten unter Beibehaltung der gleichen Nutenbreite und der gleichen Steigung der mindestens einen wendelförmigen Nut durch Hinzufügen mindestens einer zusätzlichen Nut der spezifische Traganteil Ts über die Länge des Walzenkörpers ebenfalls variiert werden kann, was abhängig von den Herstellungsmöglichkeiten die Herstellung einer derartigen Bahnleitwalze vereinfacht.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 Möglichkeiten des Verlaufs des spezifischen Traganteils Ts über die Walzenkörperlänge Lk
- 2 Eine Bahnleitwalze mit unterschiedlich breiten Nuten über die Walzenkörperlänge Lk
- 3 Eine Bahnleitwalze mit unterschiedlich zueinander beabstandeten Nuten über die Walzenkörperlänge Lk
- 4 Eine Bahnleitwalze mit einer unterschiedlich breiten wendelförmigen Nut über die Walzenkörperlänge Lk
- 5 Eine Bahnleitwalze mit beispielhaft einer wendelförmigen Nut mit einer über den Walzenkörperlänge Lk unterschiedlichen Steigung
- 6 Eine Bahnleitwalze mit mindestens einer wendelförmigen Nut mit einer über den Walzenkörperlänge Lk unterschiedlichen Anzahl von Nuten
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1 zeigt verschiedene Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verteilung des spezifischen Traganteils Ts über die Walzenkörperlänge Lk. So ist über die Abszisse die Walzenkörperlänge Lk aufgetragen, wobei die Walzenmitte 6, das heißt der Bereich der Bahnleitwalze 1 beziehungsweise des Walzenkörpers 2, welcher in axialer Erstreckung der Walzenkörperlänge Lk im Wesentlichen mittig zwischen dem ersten Walzenrand 7-1 und dem zweiten Walzenrand 7-2 liegt, ebenfalls eingezeichnet ist und durch die halbe Walzenkörperlänge Lk/2 definiert ist, da derartige Bahnleitwalzen 1 vorzugsweise symmetrisch zur Walzenmitte 6 aufgebaut sind, um ein symmetrisches Einwirken auf die Bahn sicherzustellen.
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Auf der Ordinate ist der spezifische Traganteil Ts aufgetragen, der sich wie eingangs bereits dargelegt, aus dem Verhältnis der Lauffläche 5 als tatsächliche Kontaktfläche der Mantelfläche 3 mit der Substratbahn bezogen auf eine definierte spezifische Länge Ls wie beispielsweise 100 oder 1000 mm ergibt. Wie in 1 ausgeführt, ist es auch möglich, den spezifischen Traganteil Ts in Prozent anzugeben, wobei der spezifische Traganteil Ts 100 Prozent beträgt, wenn die Mantelfläche 3 bezogen auf eine definierte spezifische Länge Ls keine Nut 4 oder keine Nuten 4 aufweist, so dass die Lauffläche 5 gleich der Mantelfläche 3 ist. Der gewählte spezifische Traganteil Ts ist hierbei abhängig von dem zu verarbeitenden Substrat, beispielsweise ob es sich um ein Papier, eine Kartonage oder um eine Kunststofffolie handelt.
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1a zeigt eine Variante, bei welcher der spezifische Traganteil Ts ausgehend von der Walzenmitte 6 von einem ersten spezifischen Traganteil Ts1 zu den Walzenrändern 7 hin linear auf einen zweiten spezifischen Traganteil Ts2 ansteigt. Konkret bedeutet dies, dass im Bereich der Walzenränder 7, das heißt im Bereich der Enden des Walzenkörpers 2, ein größerer Anteil der Mantelfläche 3 des Walzenkörpers 2 einer Bahnleitwalze 1 in Kontakt mit einer Substratbahn ist, als im Bereich der Walzenmitte 6. Anders herum bedeutet dies, dass im Bereich der Walzenmitte 6 ein größerer Anteil der Mantelfläche 3 des Walzenkörpers 2 durch Nuten 4 ausgespart ist, als an den Walzenrändern 7.
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1b zeigt einen beispielhaften Verlauf des spezifischen Traganteils Ts, bei welchem der spezifische Traganteil Ts ausgehend von der Walzenmitte 6 von einem ersten spezifischen Traganteil Ts1 zu den Walzenrändern 7 hin stufenförmig auf einen zweiten spezifischen Traganteil Ts2 ansteigt.
Konkret bedeutet dies, dass im Bereich der Walzenränder 7, das heißt im Bereich der Enden des Walzenkörpers 2, ein größerer Anteil der Mantelfläche 3 des Walzenkörpers 2 einer Bahnleitwalze 1 in Kontakt mit einer Substratbahn ist, als im Bereich der Walzenmitte 6. Anders herum bedeutet dies, dass im Bereich der Walzenmitte 6 ein größerer Anteil der Mantelfläche 3 des Walzenkörpers 2 durch Nuten 4 ausgespart ist, als an den Walzenrändern 7. Die Abstufung der Nutenbreite b und/oder der Anzahl der Nuten 4 je spezifischer Länge kann hierbei stufenförmig in Intervallen über die Walzenkörperlänge Lk erfolgen, was zu einer Standardisierung beiträgt.
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1c zeigt einen beispielhaften Verlauf des spezifischen Traganteils Ts, bei welchem der spezifische Traganteil Ts ausgehend von der Walzenmitte 6 von einem ersten spezifischen Traganteil Ts1 zu den Walzenrändern 7 hin progressiv oder degressiv und/ oder parabelförmig auf einen zweiten spezifischen Traganteil Ts2 ansteigt.
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1d zeigt ein Beispiel für eine ungleichförmige Zunahme des spezifischen Traganteils Ts ausgehend von einem ersten spezifischen Traganteil Ts1 in der Walzenmitte 6 zu einem zweiten spezifischen Traganteil Ts2 im Bereich der Walzenränder 7, wobei die Zunahme bei dem in 1d gezeigten Beispiel überwiegend linear verläuft, was aber keine Einschränkung für einen ungleichförmigen Verlauf bedeutet, da dieser auch bei einem stufenförmigen und/oder progressiven und/oder degressiven und/oder parabelförmigen Verlauf stattfinden kann. Vielmehr ist ein ungleichförmiger Verlauf im Sinne dieser Erfindung ein Verlauf, bei welchem der spezifische Traganteil Ts von der Walzenmitte 6 von einem ersten spezifischen Traganteil Ts1 zu den Walzenrändern 7 hin grundsätzlich auf einen zweiten spezifischen Traganteil Ts2 ansteigt, aber abschnittsweise auch stagnieren oder sogar rückläufig sein kann.
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Wenngleich nicht in den 1 a bis 1d dargestellt, so ist es auch möglich, diese Ausführungsbeispiele untereinander zu kombinieren, so dass beispielsweise der spezifische Traganteil Ts im Bereich der Walzenmitte 6 über einen beliebigen Anteil zu den Walzenrändern 7 hin linear und/oder stufenförmig verläuft und erst im Bereich der Walzenränder 7 progressiv oder degressiv oder parabelförmig verläuft.
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2 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung einer Bahnleitwalze 1 mit einem veränderlichen spezifischen Traganteil Ts. Die in 2 dargestellte Bahnleitwalze 1 umfasst einen Walzenkörper 2 mit einer Walzenkörperlänge Lk sowie einer Spindel 8, wobei mindestens der Walzenkörper 2 um die Längsachse 9 rotierbar gelagert ist. Der Walzenkörper 2 hat eine Walzenkörperlänge Lk, welche sich entlang der Längsachse 9 erstreckt und sich von einem ersten Walzenrand 7-1 zu einem zweiten Walzenrand 7-2 erstreckt. Im Wesentlichen mittig zwischen dem ersten Walzenrand 7-1 des Walzenkörpers 2 und dem zweiten Walzenrand 7-2 des Walzenkörpers 2 ist die Walzenmitte 6 angeordnet, der Abstand zwischen der Walzenmitte 6 und einem jeden Walzenrand 7 beträgt somit die Hälfte der Walzenlänge Lk.
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Zudem umfasst der Walzenkörper 2 Nuten 4, welche bei dem in 2 dargestellten Beispiel als konzentrische Nuten 4 um die Längsachse 9 ausgebildet sind. Bei dem in 2 dargestellten Beispiel sind die Nuten 4 in gleichmäßigen Abständen a zueinander über den Walzenkörper 2 verteilt. Wie aus den dargestellten Einzelheiten A und B ersichtlich ist, sind die Nuten 4 in die Mantelfläche 3 eingearbeitet, so dass der außen liegende Teil der Mantelfläche 3 die Lauffläche 5 bildet. Die Lauffläche 5 ist somit der Teil der Mantelfläche 3 des Walzenkörpers 2, welcher mit der in 1 nicht dargestellten Substratbahn in Kontakt ist. Die Lauffläche 5 ist somit die Mantelfläche 3 des Walzenkörpers 2 abzüglich der durch die Nuten 4 ausgesparten Fläche.
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Um den spezifischen Traganteil Ts von der Walzenmitte 6 zu den Walzenrändern 7 zu erhöhen, weisen die Nuten 4 über die Walzenkörperlänge Lk keine gleichmäßige Nutenbreite b auf. Vielmehr weist eine Nut 4 im Bereich der Walzenmitte 6 eine erste Nutenbreite b1 auf, und wobei die Nutenbreite b in Richtung der Walzenränder 7 auf eine zweite Nutenbreite b2 abfällt, so dass die zweite Nutenbreite b2 kleiner als die erste Nutenbreite b1 ist.
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In 2 sind die unterschiedlichen Nutenbreiten b durch unterschiedlich dicke Linien dargestellt, wobei eine breite Linie eine große Nutenbreite b symbolisiert und eine schmale Linie eine kleine Nutenbreite b symbolisiert. In der Einzelheit A sind vergrößert die jeweils ersten Nuten 4 abseits der Walzenmitte 6 vergrößert dargestellt. Diese im Bereich der Walzenmitte 6 angeordneten Nuten 4 weisen gemäß der in der vergrößert dargestellten Einzelheit A eine erste Nutenbreite b1 auf.
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In der Einzelheit B sind vergrößert die jeweils an den ersten Walzenrand 7-1 und an den zweiten Walzenrand 7-2 angrenzenden Nuten 4 vergrößert dargestellt. Diese im Bereich der Walzenränder 7 angeordneten Nuten 4 weisen gemäß der in der vergrößert dargestellten Einzelheit B eine zweite Nutenbreite b2 auf. Wie anhand der Linienbreite in der Darstellung der Bahnleitwalze 1 als auch anhand der in den Einzelheiten A und B dargestellten Nutenbreiten b1 und b2 zu erkennen ist, ist die zweite Nutenbreite b2 im Bereich der Walzenränder 7 kleiner als die erste Nutenbreite b1 im Bereich der Walzenmitte 6. Folglich ist die bezogen auf eine spezifische Längs Ls der Anteil der Lauffläche 5 im Bereich der Walzenränder 7 größer im Bereich der Walzenmitte 6, so dass auch der spezifische Traganteil Ts im Bereich der Walzenränder 7 größer ist, als im Bereich der Walzenmitte 6.
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Die Nutenbreite b kann über die Walzenkörperlänge Lk von der Walzenmitte 6 ausgehend zu den Walzenrändern 7 hin gleichmäßig und somit linear und/oder stufenförmig und/oder progressiv und/oder degressiv und/oder parabelförmig und/oder ungleichförmig verändert werden, so dass über die Nutenbreite b der spezifische Traganteil Ts beliebig verändert werden kann.
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Wenngleich in 2 nur eine Nut 4 mit einem rechteckigen Querschnitt dargestellt ist, so kann eine Nut 4 jede beliebige Form aufweisen. So können die Nuten 4 die Form eines Halbkreises oder einer halben Ellipse aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, grundsätzlich eine rechteckige Kontur zu verwenden und die Ecken zur Lauffläche 5 hin als auch innerhalb der Nut 4 zu verrunden.
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Üblicherweise liegt die erste Nutenbreite b1 in einem Bereich von 3 bis 25 Millimeter, insbesondere in einem Bereich von 3 bis 12 Millimeter. Die zweite Nutenbreite b2 liegt in einem Bereich von 2 bis 20 Millimeter, insbesondere in einem Bereich von 2 bis 8 Millimeter.
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3 zeigt eine weitere beispielhafte Ausgestaltung einer Bahnleitwalze 1 mit einem veränderlichen spezifischen Traganteil Ts. Die in 3 dargestellte Bahnleitwalze 1 umfasst einen Walzenkörper 2 mit einem identischen Aufbau zu der in 2 dargestellten Bahnleitwalze 1. Allerdings zeigt 3 eine weitere Alternative zur Veränderung des spezifischen Traganteils Ts über die Walzenkörperlänge Lk. Bei der in 3 dargestellten Variante sind über die Walzenkörperlänge Lk verteilt zur Längsachse 9 konzentrische Nuten 4 angebracht, welche bei dem in 3 dargestellten Beispiel alle eine gleiche Nutenbreite b aufweisen. Die in Fig. dargestellte gleiche Nutenbreite b ist auch an den Einzelheiten C und der vergrößerten Darstellung einer Nut 4 in der Einzelheit C zu erkennen.
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Um den spezifischen Traganteil Ts über die Walzenkörperlänge Lk zu variieren, steigt bei dem in 3 dargestellten Beispiel der Abstand a zwischen den Nuten 4 von einem ersten Abstand a1 im Bereich der Walzenmitte 6 auf einen zweiten Abstand a2 im Bereich der beiden Walzenränder (7-1, 7-2) an. Durch den vergrößerten Abstand a zwischen den Nuten 4 im Bereich der Walzenränder 7 kommt in diesem Bereich ein größerer Teil der Mantelfläche 3 als Lauffläche 5 in Kontakt mit der Substratbahn, so dass durch diese Maßnahme der spezifische Traganteil Ts im Bereich der Walzenränder 7 höher ist als im Bereich der Walzenmitte 6.
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Wenngleich bei der in 3 dargestellten Variante die Nuten 4, welche auf dem Walzenkörper 2 angeordnet sind, die gleiche Nutenbreite b aufweisen, so dass die Nutenbreite b über die Walzenkörperlänge Lk des Walzenkörpers 2 konstant bleibt, so ist es auch möglich, dass sich die Nutenbreite b über die Walzenkörperlänge Lk verändert. So kann die Nutenbreite b beispielsweise zusätzlich zu dem veränderten Abstand a zwischen den Nuten 4 von einer ersten Nutenbreite b1 im Bereich der Walzenmitte 6 auf eine zweite Nutenbreite b2 im Bereich der Walzenränder 7 hin abfallen, so dass der Effekt der vergrößerten Abstände a zwischen den Nuten 4 im Bereich der Walzenenden 7 noch verstärkt wird.
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Es ist jedoch auch möglich, die Abstände a zwischen den Nuten 4 im Bereich der Walzenränder 7 gegenüber der Walzenmitte 6 zu vergrößern und dennoch die Nutenbreite b im Bereich der Walzenränder 7 gegenüber der Walzenmitte 6 zu vergrößern, um eine ausreichende Abströmung eines möglichen Luftpolsters zwischen der Substratbahn und der Lauffläche 5 zu ermöglichen. Durch die Anpassung der Abstände a und der Nutenbreite b kann dennoch ein höherer spezifischer Traganteil Ts im Bereich der Walzenränder 7 als im Bereich der Walzenmitte 6 erzielt werden.
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4 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Bahnleitwalze 1, welche vom grundsätzlichen Aufbau her identisch mit den in den 2 und 3 dargestellten Walzen ist, weshalb auf eine Wiederholdung des grundsätzlichen Aufbaus verzichtet wird.
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4 zeigt sehr eine schematische Darstellung einer Bahnleitwalze 1, welche eine spiralförmige oder wendelförmige Nut 4 aufweist. Wenngleich in 4 schematisch eine Bahnleitwalze 1 mit nur einer wendelförmigen Nut 4 dargestellt ist, so ist eine Ausführung auch mit einer Mehrzahl zueinander versetzter wendelförmiger Nuten 4 möglich.
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In 4 wurde jedoch der Einfachheit und der besseren Übersichtlichkeit eine Bahnleitwalze 1 mit nur einer wendelförmigen Nut 4 dargestellt. Bei dem in 4 dargestellten Beispiel weist die Nut 4 im Bereich der Walzenmitte 6 eine erste Nutenbreite b1 auf. Diese erste Nutbreite b1 ist auch an dem als Ausschnitt gekennzeichneten Schnitt A-A in vergrößertem Maßstab zu erkennen. Diese wendelförmige Nut 4 ist derart ausgestaltet, dass die Nut 4 im Bereich der beiden Walzenränder 7-1, 7-2 eine zweite Nutenbreite b2 aufweist, wobei die zweite Nutenbreite b2 kleiner als die erste Nutenbreite b1 ist, was wiederum an dem als Ausschnitt gekennzeichneten Schnitt B-B in vergrößertem Maßstab zu erkennen ist.
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Durch die Maßnahme der Verschmälerung der mindestens einen wendelförmigen Nut 4 zu den Walzenrändern 7 hin beziehungsweise durch Verbreiterung der Nut 4 im Bereich der Walzenmitte 6 gegenüber den Walzenrändern 7 ist der spezifische Traganteil Ts im Bereich der Walzenränder 7 größer als im Bereich der Walzenmitte 6.
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Der Veränderung der Nutenbreite b ausgehend von der Walzenmitte 6 zu den Walzenrändern 7 hin kann gleichmäßig und somit linear und/oder stufenförmig und/oder progressiv und/oder degressiv und/oder parabelförmig und/oder ungleichförmig verändert werden, so dass über die Nutenbreite b der spezifische Traganteil Ts beliebig verändert werden kann.
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Wenngleich in 4 nur eine Nut 4 mit einem rechteckigen Querschnitt dargestellt ist, so kann eine Nut 4 jede beliebige Form aufweisen. So können die Nuten 4 die Form eines Halbkreises oder einer halben Ellipse aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, grundsätzlich eine rechteckige Kontur zu verwenden und die Ecken zur Lauffläche 5 hin als auch innerhalb der Nut 4 zu verrunden.
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5 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Bahnleitwalze 1, welche vom grundsätzlichen Aufbau her identisch mit den in den 2, 3 und 4 dargestellten Walzen ist, weshalb auf eine Wiederholdung des grundsätzlichen Aufbaus verzichtet wird.
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5 zeigt sehr eine schematische Darstellung einer Bahnleitwalze 1, welche eine spiralförmige oder wendelförmige Nut 4 aufweist. Wenngleich in 5 schematisch eine Bahnleitwalze 1 mit nur einer wendelförmigen Nut 4 dargestellt ist, so ist eine Ausführung auch mit einer Mehrzahl zueinander versetzter wendelförmiger Nuten 4 möglich. In 5 wurde jedoch der Einfachheit und der besseren Übersichtlichkeit eine Bahnleitwalze 1 mit nur einer wendelförmigen Nut 4 dargestellt. Bei dem in 5 dargestellten Beispiel weist die wendelförmige Nut 4 im Bereich der Walzenmitte 6 eine erste Nutenbreite b1 auf. Die spiralförmige oder wendelförmige Nut 4 weist ferner im Bereich der Walzenmitte 6 eine erste Steigung p1 auf. Die wendelförmige Nut 4 ist des Weiteren derart ausgestaltet, dass diese im Bereich der Walzenränder 7 eine zweite Steigung p2 aufweist, wobei die zweite Steigung p2 größer als die erste Steigung p1 ist. Als Steigung p wird das Maß in Erstreckung der Längsachse 9 bezeichnet, welches von einem sich auf der wendelförmigen Nut 4 bewegender Punkt nach einer vollständigen Umdrehung zurückgelegt wird.
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Dadurch, dass die zweite Steigung p2 im Bereich der Walzenränder 7 größer als die erste Steigung p1 im Bereich der Walzenmitte 6 ist, ist das Verhältnis der Lauffläche 5 zur Mantelfläche 3 im Bereich der Walzenränder 7 größer als im Bereich der Walzenmitte 6, weshalb der spezifische Traganteil Ts im Bereich der Walzenränder 7 größer ist als im Bereich der Walzenmitte 6.
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Die Veränderung der Steigung p ausgehend von der Walzenmitte 6 zu den Walzenrändern 7 hin kann gleichmäßig und somit linear und/oder stufenförmig und/oder progressiv und/oder degressiv und/oder parabelförmig und/oder ungleichförmig verändert werden, so dass über die Steigung P der spezifische Traganteil Ts beliebig verändert werden kann.
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Wenngleich in 5 nur eine Nut 4 mit einem rechteckigen Querschnitt dargestellt ist, so kann eine Nut 4 jede beliebige Form aufweisen. So können die Nuten 4 die Form eines Halbkreises oder einer halben Ellipse aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, grundsätzlich eine rechteckige Kontur zu verwenden und die Ecken zur Lauffläche 5 hin als auch innerhalb der Nut 4 zu verrunden.
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Wenngleich bei der in 5 dargestellten Variante die wendelförmige Nut 4, welche auf dem Walzenkörper 2 angeordnet ist, über die Walzenkörperlänge Lk hinweg die gleiche Nutenbreite b aufweist, so dass die Nutenbreite b über die Walzenkörperlänge Lk des Walzenkörpers 2 konstant ist, so ist es auch möglich, dass sich die Nutenbreite b über die Walzenkörperlänge Lk verändert.
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So kann die Nutenbreite b beispielsweise zusätzlich zu der sich ändernden Steigung p von einer ersten Nutenbreite b1 im Bereich der Walzenmitte 6 auf eine zweite Nutenbreite b2 im Bereich der Walzenränder 7 hin abfallen, so dass der Effekt der vergrößerten Steigung p2 der Nut 4 im Bereich der Walzenenden 7 noch verstärkt wird.
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Es ist jedoch auch möglich, die Nutbreite b zwischen den Nuten 4 im Bereich der Walzenränder 7 gegenüber der Walzenmitte 6 von der Walzenmitte 6 aus zu den Walzenrändern 7 hin zu vergrößern, um eine ausreichende Abströmung eines möglichen Luftpolsters zwischen der Substratbahn und der Lauffläche 5 zu ermöglichen. Durch die Anpassung der Steigungen p und der Nutenbreite b kann dennoch ein höherer spezifischer Traganteil Ts im Bereich der Walzenränder 7 als im Bereich der Walzenmitte 6 erzielt werden.
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6 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Bahnleitwalze 1, welche vom grundsätzlichen Aufbau her identisch mit den in den 2, 3, 4 und 5 dargestellten Bahnleitwalzen 1 ist, weshalb auf eine Wiederholdung des grundsätzlichen Aufbaus verzichtet wird.
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6 zeigt eine sehr schematische Darstellung einer Bahnleitwalze 1, welche eine durchgängige spiralförmige oder wendelförmige erste Nut 4-1 aufweist. Wenngleich in 6 schematisch eine Bahnleitwalze 1 mit nur einer über die gesamte Walzenkörperlänge Lk durchgängigen wendelförmigen ersten Nut 4-1 dargestellt ist, so ist eine Ausführung auch mit einer Mehrzahl zueinander versetzter über die gesamte Walzenkörperlänge Lk durchgängiger wendelförmiger erster Nuten 4-1 möglich. In 6 wurde jedoch der Einfachheit und der besseren Übersichtlichkeit eine Bahnleitwalze 1 mit nur einer über die gesamte Walzenkörperlänge Lk durchgängigen wendelförmigen ersten Nut 4-1 dargestellt.
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Bei dem in 6 dargestellten Beispiel weist die über die gesamte Walzenkörperlänge Lk durchgängige wendelförmige erste Nut 4-1 über die gesamte Walzenkörperlänge Lk eine konstante Steigung p auf, zudem ist bei dem in 6 dargestellten Beispiel die Nutenbreite b der ersten Nut 4-1 über die gesamte Walzenkörperlänge Lk konstant, wie an dem Ausschnitt A-A in vergrößertem Maßstab ersichtlich ist.
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Bei dem in 6 dargestellten Beispiel ist im Bereich der Walzenmitte 6 zusätzlich zu der über die gesamte Walzenkörperlänge Lk durchgängigen wendelförmigen ersten Nut 4-1 im Bereich der Walzenmitte 6 eine wendelförmige zweite Nut 4-2 integriert, welche bei dem in 6 dargestellten Beispiel um 180° in Umfangsrichtung zur ersten Nut 4-1 versetzt ist. Bei dem in 6 dargestellten Beispiel weist die zweite Nut 4-2 dieselbe Steigung p als auch dieselbe Nutenbreite b wie die erste Nut 4-1 auf, wie an dem Ausschnitt B-B in vergrößertem Maßstab ersichtlich ist. Der Walzenkörper 2 weist somit im Bereich der Walzenmitte 6 eine erste Nutenanzahl n1 auf, bei dem in 6 dargestellten Beispiel ist die erste Nutenanzahl n1 gleich zwei, und weist im Bereich der Walzenränder 7-1 und 7-2 eine zweite Nutenanzahl n2 auf, bei dem in 6 dargestellten Beispiel ist die zweite Nutenanzahl n2 gleich eins, so dass die zweite Nutenanzahl n2 kleiner als die erste Nutenanzahl n1 ist.
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Da somit im Bereich der Walzenränder 7 zahlenmäßig weniger Nuten 4 in die Mantelfläche 3 des Walzenkörpers 2 eingearbeitet sind als im Bereich der Walzenmitte 6, ist die Lauffläche 5, welche mit der Substratbahn in Kontakt bringbar ist, im Bereich der Walzenränder 7 größer als im Bereich der Walzenmitte 6, so dass der spezifische Traganteil Ts im Bereich der Walzenränder 7 größer ist als im Bereich der Walzenmitte 6.
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Wenngleich in 6 eine beispielhafte Bahnleitwalze 1 dargestellt ist, bei welchem die Steigung p der ersten Nut 4-1 und der zweiten Nut 4-2 als auch die Nutenbreite b der ersten Nut 4-1 und der zweiten Nut 4-2 über die gesamte Walzenkörperlänge Lk konstant ist, so ist es auch möglich, dass im Bereich der Walzenränder 7 die spiralförmige oder wendelförmige erste Nut 4-1 und die spiralförmige oder wendelförmige zweite Nut 4-2 im Bereich der Walzenränder 7 eine zweite Steigung p2 aufweisen, wobei die zweite Steigung p2 größer als die erste Steigung p1 ist und/oder im Bereich der Walzenränder (7-1, 7-2) eine zweite Nutenbreite b2 aufweisen, wobei die zweite Nutenbreite b2 abweichend zur ersten Nutenbreite b1 ist.
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Die zweite Nutenbreite b2 im Bereich der Walzenränder 7 ist vorzugsweise kleiner als die erste Nutenbreite b1, so dass dadurch der spezifische Traganteil Ts im Bereich der Walzenränder 7 nochmals erhöht werden kann.
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Es ist jedoch auch möglich, dass die zweite Nutenbreite b2 im Bereich der Walzenränder 7 größer als die erste Nutenbreite b1 ist, um eine bessere Ableitung des Luftpolsters zwischen der Substratbahn und der Mantelfläche 3 des Walzenkörpers 2 zu gewährleisten, insbesondere wenn im Bereich der Walzenränder 7 nur eine geringe Nutenanzahl n vorhanden ist. Durch die Anpassung der Nutenanzahl n und der Nutenbreite b kann dennoch ein höherer spezifischer Traganteil Ts im Bereich der Walzenränder 7 als im Bereich der Walzenmitte 6 erzielt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bahnleitwalze
- 2
- Walzenkörper
- 3
- Mantelfläche
- 4
- Nut
- 5
- Lauffläche
- 6
- Walzenmitte
- 7
- Walzenrand
- 8
- Spindel
- 9
- Längsachse
- a
- Abstand
- b
- Nutenbreite
- n
- Nutenanzahl
- Lk
- Walzenkörperlänge
- Ls
- definierte Länge
- Ts
- spezifischer Traganteil
