DE4142684A1 - Montage- und wickelsystem - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Montage- und Wickelsystem für die Herstellung von Farbrollern.

Stand der Technik

Derzeit werden die Rollen von Farbrollern aus einem Grundkörper in Rohrform und einem darauf befestigten Lammfell oder einem Kunststoffkörper gefertigt. Um das Lammfell oder den Kunststoffkörper auf dem Grundkörper befestigen zu können, ist eine Klebung oder ein Aufziehen nach zum Beispiel dem Nähen des Lammfellkörpers notwendig. Damit sich der solchermaßen hergestellte farbtragende Roller dreht, ist er auf einer zu steckenden Achse mit Lager gelagert und mit einer Klemmhülse auf der Achse gegen seitliches Verschieben gesichert. Solch eine Ausführung ist teuer in der Herstellung und verursacht auch eine Beeinträchtigung der mit der Klebung Betrauten wegen der dabei auftretenden Lösungsmitteldämpfe. Dem soll die Erfindung abhelfen und darüber hinaus die Montage des Rollers verbilligen.

Darstellung der Erfindung

Auf den Wickeldorn aufgesetzte Lager (Fig. 1) mit daran angeformten Klemmhülsen werden mit einem Bandstreifen, Faden oder Faserstreifen umwickelt, der eine Schicht halbflüssiges Thermoplast trägt, so daß beim Andrücken der Wicklungen ein zusammenhängender Wickel (9) entsteht. Entsprechend der Form des Wickeldornes können Ansätze im Innern des Grundkörpers geformt werden. Eine Glättrolle (3) stellt das Verschweißen der Windungen miteinander auf dem Wickeldorn (1) sicher. Das Wickelmaterial läuft, aufgeheizt vom Wickelkopf (2) kommend, zum Wickeldorn (1). Die Bewegung des Wickeldornes und die des Wickelkopfes und auch die der Glättrolle ist in die Wickelbank wie bei einer numerisch gesteuerten Drehmaschine einzuprogrammieren. Weiter ist die Temperatur des Wickelgutes, seine Zugspannung zwischen Wickelkopf und Wickeldorn einzuprogrammieren. Weiter ist die Bestäubung des Wickeldornes und der auf den Wickeldorn aufgesetzten Lager und Klemmhülsen, die Bestandteil des Rollers werden, nach einem einprogrammierten Ablauf vorgenommen, was Schichtdicke und Beschichtungsstelle betrifft. Daß aber zu montierende Bestandteile, die vorgefertigt auf einen Wickeldorn aufgesetzt werden, gegen Anhaften des sie umwickelnden Materiales durch Bestäuben mit Trennmittel gegen Anhaften geschützt werden, ist neu. Es wird zwar beim Formen von halbflüssigem Kunststoff Trennmittel in staubförmigem Zustand gegen Anhaften der formenden Teile benützt - siehe Patentanmeldung PCT/DE 90/00 891, WO 91/08 057, Oberflächenglätter für Kunststoffbeschichtung . . . - jedoch nicht zum Trennen von solchen Teilen wie die genannten Lager und Klemmhülsen, die nach dem Umwickeln verschiebbar in dem festen Wickel sein müssen, um zum Beispiel das danach aufgewickelte Lammfell an dessen Enden in den Grundkörper mit dem Lager zusammen einpressen zu können. Das Verschweißen von mit Thermoplast beschichteten Textilien, Faserstoffen, Vliesstoffen, Strukturgewebe, Schaumstoffen, Beflockungen und sonstigen Beschichtungen des Grundkörpers mit dem noch heißen Wickel wird solchermaßen energiesparend vorgenommen, da ein Teil der bisher aufgewendeten Wärmeenergie verwendet wird. Das selbige gilt, wenn anstelle eines Schweißvorganges Material auf den Grundkörper aufgeschrumpft oder aufgespritzt wird.

Selbst beim Kleben wird die notwendige Energie dazu geringer, da für die zum Beispiel notwendige Prozeßwärme zum Aushärten noch vorhandene Wärme aus dem Wickel heraus mitverwendet wird.

Dieses ist im Sinne der Energieeinsparung und so noch nicht angewendet worden. Auch bringt das Miteinanderspritzen der vorgefertigten Lager mit den anhängenden Klemmhülsen eine Kosten- und Energieeinsparung, da nur ein Spritzwerkzeug bei einer Spritzmaschine erforderlich ist. Ein Umrüsten der Maschine auf zum Beispiel das Werkzeug für die Klemmhülse und Wiederaufheizen des Werkzeuges nach Einbau in die Maschine entfällt dann. Auch bei Mehrmaschinenbetrieb ist ein bedeutender Kosten- und Energiesparvorteil gegeben, da eben für ein kombiniertes Werkzeug nur je eine Maschine gebraucht wird. Ermittlungen haben gezeigt, daß das kombinierte Werkzeug zum Spritzen der Lager mit anhängender Klemmhülse nur unwesentlich teuerer in der Herstellung ist als ein Werkzeug für die Lager oder für die Klemmhülse. Auch ist das "handling", also die Handhabung der kombinierten Teile einfacher als das bei getrenntem Lager und Klemmhülse, weil vor der Zuführung der Teile für das zusammengesetzte Teil nur eine Lagebestimmung in bezug auf den Wickeldorn oder den Wickel erforderlich ist, wogegen bei den Einzelteilen "Lager" und "Klemmhülse" eben zwei solcher Bestimmungen notwendig sind, was einen erheblich größeren Aufwand an Kosten für die Arbeit und die Anlagen erforderlich macht.

Da nach dem Fügen der Lager und der Klemmhülsen mit dem Grundkörper, hier einem rohrförmigen Wickel, außen glatt und innen mit ringförmigen Begrenzungsringen für die Bewegung der Klemmhülse auf der vom Verwender des Rollers einzuschiebenden Achse (Fig. 2), (20) versehen, die Klemmhülse (11) zuerst aufgedornt und danach durch die dabei auftretenden Axial- und bei zusätzlicher Drehbewegung auch Radial-Kräften von dem Lager (10) am Verbindungssteg (12) abgerissen wird, kann so verfahren werden; zeigt doch das Abreißen vorteilhaft für den Verbraucher an, daß der Roller noch nicht benützt wurde. Dies ist neu und bringt den Vorteil unter anderen mit sich, daß mit Sicherheit so ein Verwechseln von schon mit Farbstoffen getränkten Rollern mit dafür unverträglichen Ingredienzien vermieden wird. Solche ein Vorteil ist verkaufsfördernd aufzeigbar.

Der für Wickel mit kleinem Innendurchmesser - etwa zwischen 5 Millimeter und 15 Millimeter verwendete federnde mechanische Wickeldorn ist neuartig und soll als ein Ausführungsbeispiel im folgenden beschrieben werden: Erfindungsgemäß ist der Wickeldorn dadurch gekennzeichnet, daß sein/seine Durchmesser durch eine/mehrere tortierbare Schraubenfeder/n durch Verdrehen in sich selbst im/den Durchmesser/n größer oder kleiner wird /werden, je nach Drehrichtung des tortierten Schraubenfedernendes/ enden. Diese Radialbewegung der Schraubenfeder/federn in sich selbst ermöglicht das Ausfahren aus einer im Wickel eingeformten Nute (Fig. 1) je nach Ausführung des Wickeldornes zugleich mit verschiedenen Wegen auf den Durchmesser/die Durchmesser der Feder/Federn bezogen. Der Federdrahtquerschnitt hat je nach geforderter Innenform des Wickels die geometrische Form eines Kreises, eines Rechteckes, eines Dreieckes, eines Ovales, eines Trapezes, einer Evolute oder jeder anderen dafür geeigneten geometrischen Form oder aus ihnen zusammengesetzten Formen. Auch haben, je nach Innenform, verschiedene Dornabschnitte verschiedene Federsteigungen, verschiedene Federdrahtquerschnitte, auch Hohlformen der Drahtquerschnitte werden verwendet, dann, wenn zum Beispiel ein bestimmter Federweg in einem bestimmten Wickeldornabschnitt bei einem vorgegebenen radialen Aufgehen beziehungsweise Zusammengehen des Wickeldornes beim Tortieren und gegebenenfalls gleichzeitigen seitlichen Zusammendrückens beziehungsweise Auseinanderziehens des Wickeldornes notwendig ist. Durch die Variationsmöglichkeiten in Federweg, Durchmesser, Drahtquerschnitt aber auch Federmaterial - je nach Erfordernis werden alle bekannten Werkstoffe eingesetzt, die vorzugsweise ohne Vorbehandlung (wie zum Beispiel dem Bestäuben mit Trennmittel) nicht an dem aufgeheizten gewickelten Material (zum Beispiel mit Polyethylene beschichteter Glasfaserstreifen) verschweißen und je nachdem sie zugleich in ihrem Inneren eine Heiz- oder Kühlflüssigkeit zu leiten haben oder elektrische ohmsche oder induktive Ströme zu leiten haben - können nahezu alle denkbaren Innen- und Außenformen bei so einem Wickel hergestellt werden und dies auf einfache Weise und damit sehr kostengünstig bei schnell umzustellender Wickelbank entsprechend den Vorteilen, die sich bei der Herstellung von Drehteilen auf CNC-Drehmaschinen mit Hilfe der dort eingesetzten programmierbaren Steuerung ergibt. Zusätzlich zu einer solchen schon bekannten, nach genormten "Sätzen und Befehlen" programmierbaren Steuerung, wird bei der Wickelbank neuartigerweise eine "Befehlskette" einprogrammiert, die sich auf das notwendige Bestäuben mit Trennmittel am Wickeldorn und/oder den gegebenenfalls darauf aufgesetzten Lager und Klemmhülsen beziehungsweise auf Kombinations- Teile daraus bezieht. Ein Parameter ist dann der Grad der elektrostatischen Aufladung des Wickeldornes beziehungsweise der auf den Wickeldorn aufgesetzten zu umwickelnden Teile, in Volt gemessen, und als Regelgröße mit dem einprogrammierten Sollwert während des Wickelvorganges verglichen und korrigiert. Diese zusätzliche Regelung und der damit notwendige Regelkreis ist bei einer CNC-Steuerung üblicher Ausführung (VDF Gildemeister, Traub, Index, Colchester, HMT, . . .) nicht bekannt und stellt somit eine neuartige Steuerung bei solch einem Wickeldorn dar. Es ist neu, daß ein Wickeldorn eine solche Steuerung/Regelung besitzt. Daß der Wickeldorn in einer Wickelbank gelagert ist; ist herkömmlicher Maschinenbau. Diese Art von Steuerung/Regelung gestattet die Steuerung eines Handhabungsgerätes, da als weiterer Parameter die Temperatur am Wickeldorn und/oder Wickel fortlaufend gemessen wird (mit zum Beispiel temperaturabhängigen Widerständen) und die erhaltenen Meßgrößen nach Vergleich mit den Sollwerten als Führungsgröße für den Bewegungsvorgang des Handhabungsgerätes (Industrieroboters) beim Laden und Entladen des Wickeldornes gebraucht wird. Diese Verwendung der Prozeßtemperatur zur Ansteuerung eines Handhabungsgerätes für das "handling" eines Wickeldornes zur Herstellung von Farbrollern ist bisher nicht bekannt und bringt eine Qualitätssteigerung bei gleichzeitiger Verringerung der Herstellkosten solcher Farbroller mit sich, und dies selbst bei niedrigen zu fertigenden Stückzahlen.

Dies macht den Hersteller solcher Farbroller flexibler den Kundenwünschen kurzfristig und ohne hohe Umrüstkosten zu genügen und stärkt so seine Stellung gegenüber den Mitbewerbern auf dem Farbrollermarkt, der ja sehr umkämpft ist und bei dem Innovationen den Ausschlag für das Überleben am Markt sind.

Claims (7)

1. Montage- und Wickelsystem für Farbroller, mit dem auf einem Wickeldorn ein Grundkörper gewickelt wird und das ermöglicht, daß auf den Wickeldorn aufgesetzte Lager und Klemmhülsen oder Kombinationen davon mit dem Wickelmaterial umwickelt werden, ohne daß der beim Wickeln entstehende Wickel mit diesen Teilen oder dem Wickeldorn verschweißt oder nach dem Abkühlen desselben darauf aufschrumpft, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickeldorn in sich federnd ist und durch Verdrehen in sich selbst seinen/seine Durchmesser verändert, weiter dadurch gekennzeichnet, daß er durch axiale Verschiebung in sich selbst in Zusammenwirken mit den federnden Wicklungen, aus denen er teilweise besteht und dem Verändern derselben in ihrem Durchmesser jede denkbare Innenform des Wickels zuläßt. Weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die für den Wickeldorn besondere Steuerung/Regelung für die Temperatur desselben, seine statische Aufladung als Parameter für eine Fertigungs-Prozeßsteuerung des herzustellenden Wickels in Zusammenwirken mit von CNC-Drehmaschinen her bekannten Werkzeug- und Werkstücksteuerungen erst ermöglicht, daß der Wickeldorn und/ oder die darauf aufgesetzten Lager und Klemmhülsen oder Kombinationen davon, ohne daß das Wickelgut daran anhängt, umwickelt werden kann und zum richtigen Zeitpunkt, bei der dann entstandenen gewünschten (einprogrammierten) Werkstückform und der für das Entladen richtigen Temperatur von einem z. B. Handhabungsgerät vom Wickeldorn angezogen werden kann. Weiter dadurch gekennzeichnet, daß in einem auf den Wickelvorgang des Grundkörpers folgenden Wickelvorgang für die Beschichtung des Grundkörpers mit thermoplastbeschichtetem Werkstoff aus Textilien, Faserstoffen, Vliesstoffen, Strukturgewebe, Schaumstoffen, Beflockungen, Fellen und sonstigen Beschichtungen die Temperatur des Grundkörpers gemessen wird und danach die Aufheizung und die Zugkraft in dem aufzuschweißenden/aufzuschrumpfenden/aufzuklebenden oder anderswie zu befestigenden Werkstoff zwischen Wickelkopf und Wickeldorn entsprechend in die Regelung eingebener werkstoff- und prozeßspezifischer Werte von der Steuerung des Wickeldornes vorgegeben und während des Wickelvorganges gehalten wird. Weiter dadurch gekennzeichnet, daß beim Bewickeln des Grundkörpers und nach Beendigung desselben temperaturgesteuert das Handhabungsgerät entsprechend der vom Wickeldorn ausgehenden Signale gesteuert wird, so daß entsprechend in die Programmierung eingegebener Werte die Qualität der Umwicklung des Grundkörpers bezüglich Festigkeit, Elastizität und Gestalt gehalten wird.

2. Montage- und Wickelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere vorzugsweise beheizte Andrückrolle/n (3) den auf den Wickeldorn und/oder auf den gewickelten Grundkörper (9) aufgewickelten Werkstoff andrückt/en und so zum Verschweißen der Wicklungen des Wickels oder auch deren Aushärtung beiträgt/beitragen.

3. Montage- und Wickelsystem nach Anpruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Bauteile umwickelt wird/werden, sich aber nach dem Erkalten/ Aushärten des Wickels noch verschiebbar in dem so entstandenen Teil (9) bewegen, dadurch sichergestellt, daß vor dem Umwickeln Trennmittel, das vorzugsweise in den Wickelwerkstoff eingearbeitet wird und dort als Füllstoff verbleibt, von dem elektrostatisch aufgeladenen Wickeldorn/Teilen angezogen wird/werden, entsprechend der einprogrammierten und vom Wickeldorn laufend abgerufenen Werten.

4. Montage- und Wickelsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Wickelkopf/die Wickelköpfe um den Wickeldorn herum und entlang von ihm bewegt/bewegen.

5. Montage- und Wickelsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten des Wickels in einem hohlen Wickelgerät von innen heraus aufgebaut werden.

6. Montage- und Wickelsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu einem vorgegebenen Volumen aufgeweiteter Hohlkörper vorzugsweise nach dem Umwickeln in dem Wickel als Bestandteil desselben verbleibt.

7. Lager mit angespritzter Klemmhülse für das Montage- und Wickelsystem, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Kombinationsteil aus Lager und Klemmhülse bestehend, sich in besonderem Maße für das Aufsetzen auf den Wickeldorn und das Umwickeln nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 eignet, ja dieses Verfahren bei der Herstellung von Farbrollern erst ermöglicht, indem es sich leicht auf dem Wickeldorn lagebestimmen läßt und so ein Automatisieren des Wickelvorganges erst möglich macht. Die Klemmhülse (11) ist so über einen Steg (12) mit dem Lager (10) verbunden, daß die Handkraft beim Einschieben der Achse (20) genügt, um die Klemmhülse (11) vom Lager (10) abzutrennen. Durch die besondere Gestalt der Klemmhülse bedingt - mit "Trennfuge" versehen - wird beim Einschieben der Farbrollerachse in den Farbroller die Klemmhülse am Verbindungssteg (12) aufgeweitet - mit "Aufdornung" in Fig. 2 bezeichnet - und reißt dadurch besonders leicht vom Lager (10) ab.