DE3936286C2 - - Google Patents
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- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
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Description
Die Erfindung betrifft eine Saugwalzenanordnung zum Fördern
einer Materialbahn, insbesondere einem Kunststoff-
Schichtträger mit gegossener magnetischer Beschichtung,
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Derartige Saugwalzen finden beispielsweise Anwendung zur
Umwandlung eines Drehmoments in Zugspannung bei Material
bahnen in Begießmaschinen, beispielsweise zum Beguß von
Fotopapier, Film oder Magnetband, wenn die Haftreibung zwi
schen der ein Drehmoment übertragenden Walze und der Bahn nicht ausreicht.
Bei den bekannten Saugwalzen, bei denen das in der Saug
walze angebrachte Dichtungselement den nicht von der Bahn
umschlungenen Teil der Walze innen unter geringer Überlap
pung abdeckt, tritt Leckluft durch die Mantelperforation
in den Dichtungsspalt zwischen Mantel und Dichtungssegment
ein und verursacht an den Auflauf- und Ablaufstellen der
Bahn ein unerwünschtes Flattern derselben, welches die gleich
mäßige Fortbewegung der Bahn beeinträchtigt. Zur Behebung
dieses Fehlers wird in der DE-PS 14 74 973 ein aus zwei Kammern
bestehender innerer Ringkörper vorgeschlagen, bei dem die Kammer im
von der Bahn umschlungenen Bereich der Walze mit Unterdruck beaufschlagt
ist und die andere Kammer unter Atmosphärendruck steht und
wobei zwischen beiden Kammern Querschnittsverengungen
des zwischen Walzenmantel und Ringkörper ausgebildeten Ringspaltes vor
gesehen sind.
Aus der GB-PS 9 83 951 ist bereits bekannt, den Walzenkörper
selbst mit einer porösen, luftdurchlässigen Mantelfläche zu versehen.
Diese Mantelfläche liegt bei der Führung einer Material
bahn zu einem Teil frei, so daß, weil der gesamte Umfang
des Walzenmantels unter Unterdruck gesetzt wird,
ein erheblicher Energiebedarf erfor
derlich ist. Aus diesem Grunde werden dabei Maskenanord
nungen für eine randweise Anpassung an die Breite einer
Materialbahn vorgeschlagen. Dieses ist umständlich und er
faßt nicht genau die Randbereiche. Außerdem ist der Auf
wand im Betrieb erheblich, die Führung der Materialbahn
besonders an den Rändern unsicher und bei Zugänglichkeit
wird Schmutz eingesaugt. Des weiteren ergeben sich Probleme
hinsichtlich des anzulegenden Unterdrucks, damit in dem abge
deckten Bereich keine Eindrücke am Walzenmantel entstehen,
der aus porösem Material, beispielsweise aus Sintermaterial,
besteht. Unabhängig davon liegt aber immer der nicht von
der Materialbahn abgedeckte Teil des Walzenmantels frei,
so daß sich dieser poröse Walzenmantel mit der Zeit zusetzt.
Daher ist eine periodische Reinigung erforderlich, die einen
Ausbau der Saugwalzenanordnung notwendig macht.
Diese Nachteile sollen von einer in der DE 31 11 894 C2 be
schriebenen Saugwalzenanordnung vermieden werden. Bei die
ser befinden sich in der Außenfläche des Mantels des zylin
drischen Walzenkörpers in Abständen voneinander angeordnete
Längsnuten, welche von aus luftdurchlässigem Material be
stehende Leisten abgedeckt sind. Der Walzenkörper ist an
seinen Enden durch mit ihm drehfest verbundene Verschleiß
scheiben abgeschlossen, an die jeweils ein Dichtring federnd
angedrückt wird. Der unter dem Umschlingungswinkel der Ma
terialbahn liegende Innenraum ist mit Unterdruck beaufschlagt,
während der nicht umschlungene Raum über in den Dichtungs
ringen angeordnete Aussparungen mit Druckluft beaufschlagt
ist, der die Materialbahn von dem Walzenkörper abhebt und
zugleich angesaugten Schmutz aus den porösen Leisten heraus
blasen soll. Eine solche Anordnung ist jedoch kompliziert
und dadurch nur sehr kostspielig herzustellen und hat außer
dem den Nachteil, daß bei hohen Laufgeschwindigkeiten ein
hoher Verschleiß zu erwarten ist, wodurch die Betriebszeiten
erniedrigt und die Produktionskosten erhöht werden.
Daher bestand die Aufgabe, eine Saugwalzenanordnung der
eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei einfachem
Aufbau der Saugwalze lange Produktionszeiten ermöglicht
werden, wobei
genügend Haftung zwischen Saugwalze und Material
bahn bei geringem Energieeinsatz erreichbar ist.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst mit einer Saugwal
zenanordnung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 genannten Merkmalen. Die Erfindung weiterbildende Merkmale
gehen aus den Unteransprüchen
hervor. Nachstehend wird die Erfindung anhand
der Zeichnungen näher erläutert und zwar zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Saug
walzenanordnung entlang der Linie I der Fig. 2,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die entsprechende Anordnung,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil der Anordnung
entlang der Linie III der Fig. 2.
In der dargestellten Ausführungsform besteht die Saugwalzen
anordnung aus einem vorzugsweise aus nichtrostendem VA-Stahl
bestehenden hohlzylindrischen Walzenkörper (1), welcher an
den Stirnseiten mit den Stahlscheiben (13, 14) über Schraub
verbindungen (7) fest verbunden ist. Der Walzenkörper ist
über Kugellagerungen (4, 5, 5′) an dem Schaft (8, 15) drehbar
gelagert. Er besteht aus porösem Sintermetall und ist am
Außendurchmesser rundlaufgenau zum fertigen Innendurchmesser
bearbeitet. Die Herstellung von Sintermetall ist beispiels
weise in der DE-OS 20 17 258 beschrieben. Der Walzenkörper
rotiert um den Ringkörper (2), der, wie Fig. 2 zeigt, in dem
von der Materialbahn (6) umschlungenen Teil polygonförmig
aufgebaut ist und an den Polygonflächen mit
Löchern (10) zur Übertragung der Ansaugluft
in den Innenraum (11) des Ringkörpers (2) versehen ist, während er
in dem nicht von der Materialbahn umschlungenen Teil eine
zylindrische Außenfläche ohne Löcher hat. Er besteht vor
zugsweise aus Aluminium. Der radiale Abstand (a) des Walzenkörpers
(1) vom den Polygonflächen des Ringkörpers im Bereich der Löcher (10) beträgt,
wie aus Fig. 3 hervorgeht, etwa 10 mm und an den Polygon
kanten (16) sowie in den Randbereichen (9, 9′) 0,1 bis 0,3 mm
(b), um dadurch möglichst wenig Leckluft anzusaugen.
Dabei beträgt die Porengröße des Sintermetall-
Walzenkörpers (1) im Bereich der Polygonflächen des Ringkörpers
zwischen 30 bis 70 µm und in den Randbereichen, in denen der
Abstand (b) des Ringkörpers vom Walzenkörper verringert ist, vor
zugsweise zwischen 10 bis 30 µm. Durch diese kon
struktive Maßnahme besteht im Laufbereich der Material
bahn ein geringerer Luftwiderstand als in den Randbereichen
des Walzenkörpers, so daß durch einen relativ geringen Un
terdruck trotzdem eine ausreichende Haftung zwischen Saug
walze und Materialbahn erreicht wird. Der wesentlich höhere
Luftwiderstand in den Randbereichen vermindert die Leckluft
und verbessert die Haftung der Bahnränder. In einer
Variante kann die Porengröße der Randbereiche des Walzen
körpers ausgehend von dem dem Ende des mittleren polygonförmigen
Teil des Ringkörpers gegenüberliegenden Teil des Walzenkörpers
(1) bis zu den Rändern kontinuierlich bis Null
abnehmen. Der Ansaugstutzen (3) wird über ein (nicht ge
zeichnetes) normales Radialgebläse mit einem Unterdruck
von 60-90 mbar beaufschlagt. Dagegen benötigen aus dem
Stand der Technik bekannte aus Sintermetall bestehende Wal
zenkörper mit Porengrößen von 2 bis 5 µm einen Druck von
bis zu 6 bar, um auf genügende Drehmomentübertragung für
die Materialbahn zu kommen.
Die zylindrische Außenseite (17) des Walzenkörpers (1) wird
durch einen dreifachen Bearbeitungsvorgang, nämlich Drehen,
Schleifen und nachfolgendes Polieren auf die erforderliche
erhebungsfreie Oberflächengüte gebracht. Dies hat zugleich
den Vorteil, daß die Porengröße an der Oberfläche des Wal
zenkörpers etwas kleiner ist als im Inneren, so daß Staub
und Abriebteilchen aus der Materialbahn, die in den Wal
zenkörper dringen, durch die Poren des Sintermaterials ab
gesaugt und in die Abluft gegeben werden. Außerdem wird
durch den Bearbeitungsvorgang die Oberflächengüte des Wal
zenkörpers so verbessert, daß dieser auch für den Transport
von äußerst empfindlichen Magnetbändern bei hohen Maschi
nengeschwindigkeiten geeignet ist. Ferner wurde gefunden,
daß die geringere Porengröße der Randbereiche des
Walzenkörpers die Haftung der Materialbahn an den Rändern
verbessert. Schließlich wird dadurch auch die mechanische
Festigkeit in den Randbereichen des Walzenkörpers für die
Anbringung der Befestigungsgewinde für die Schrauben (7)
erhöht.
Versuche zeigten, daß zur Übertragung eines genügend großen
schlupffreien Drehmoments auf die Materialbahn ein Umschlin
gungswinkel der Bahn um den Walzenkörper von 180 bis 300°,
vorzugsweise 240-280°, geeignet ist.
Die erfindungsgemäßen Walzenkörper können sich an allen
möglichen Stellen einer Begießmaschine befinden, beispiels
weise an der Gießstation, vor und nach der Trocknung sowie
der Kalanderung und beim Aufwickeln der fertigen Material
bahn. Die Materialbahn kann mit ihrer beschichteten Vorder
seite oder mit ihrer beschichteten oder unbeschichteten
Rückseite, sobald die Beschichtung getrocknet ist, über
die Walzenkörper geführt werden.
In einer Ausführung der Saugwalze hatte die zylindrische
Fläche des Sinterrohrkörpers eine Breite von 760 mm. Über
sie lief mit 340 m/Minute eine Magnetbandbahn von 650 mm
Breite und einer Gesamtdicke von flexiblem Schichtträger
bestehend aus Polyethylenterephthalat und darauf gegossener
Magnetschicht von 16 µm. Der Unterdruck im Innenraum des
Ringkörpers betrug 75 mbar. Der Umschlingungswinkel der Bahn
war 260°. Die Porengröße im mittleren Bereich betrug 50 µm
und in den beiderseitigen je 100 mm breiten Randbereichen
20 µm. Die Oberfläche des den Walzenkörper berührenden Ma
gnetbandes wies keinerlei Abdrücke oder Deformationen und
auch keinen meßbaren Abrieb auf und die Poren des Walzen
körpers setzten sich auch nach monatelangem Produktionsbetrieb
nicht zu.
Claims (4)
1. Saugwalzenanordnung zum Fördern einer Materialbahn, ins
besondere einem Kunststoff-Schichtträger mit gegossener
magnetischer Beschichtung, mit einem drehbar und eine Achse
gelagerten hohlzylindrischen aus porösem Sintermetall
bestehenden Walzenkörper (1), welcher von der Materialbahn
(6) an einem Teil seines Umfangs unschlungen wird, wobei
innerhalb des Walzenkörpers ein hohler Ringkörper (2) angeordnet
ist, welcher zum Walzenkörper einen Ringspalt mit
Querschnittsverengungen beläßt und wobei das im Umschlingungsbereich
der Materialbahn liegende Segment des Ringkörpers
mit Löchern (10) versehen ist, durch welche Luft in
den mit Unterdruck beaufschlagten Innenraum (11) gesaugt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (2) in
dem von der Materialbahn umschlungenen Bereich im Querschnitt poly
gonförmig und im übrigen Bereich im Querschnitt kreisförmig aufgebaut ist,
wobei die Löcher (10) in den Polygonflächen angeordnet sind,
daß die Porengröße im mittleren Bereich der Mantelfläche des
Walzenkörpers (1) zwischen 35 bis 70 µm und an seinen beiden
Randbereichen maximal 30 µm beträgt, und daß durch Bearbeitung
der zylindrischen Außenfläche (17) des Walzenkörpers die
Porengröße an der zylindrischen Außenfläche kleiner als
an der Innenfläche des Walzenkörpers ist, wobei die Materialbahn
(6) mit ihrem mittleren Bereich über der Mantelfläche
(17) mit den größeren Poren und mit ihren beiden Randbereichen
über die Randflächen mit den kleineren Poren des
Walzenkörpers (1) läuft.
2. Saugwalzenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Porengröße der Randbereiche der zylindrischen
Außenfläche (17) des Walzenkörpers (1) von dem dem Ende
des polygonförmigen Bereichs des Ringkörpers (2) gegenüberliegenden
Bereich des Walzenkörpers (1) bis zu dem jeweiligen Rand des
Walzenkörpers (1) kontinuierlich bis Null abnimmt.
3. Saugwalzenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der radiale Abstand des Walzenkörpers (1) von den Polygonflächen
des Ringkörpers (2) etwa 10 mm und von den Polygonkanten
(16) und von den Randbereichen (9, 9′) des Ringkörpers (2)
0,1 bis 0,3 mm beträgt.
4. Saugwalzenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Walzenkörper (1) aus nichtrostendem
VA-Sintermaterial besteht und der Ringkörper (2) aus Aluminium
aufgebaut ist.
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