DE4228545A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen aufwickeln endloser bahnen - Google Patents

Description

Zum kontinuierlichen Aufwickeln von laufenden, prak­ tisch endlosen Bahnen aus flexiblem Material, insbesonde­ re aus Polymerfolie, ist es z. B. aus EP 17 277 bekannt, solche Bahnen im Zuge ihrer Herstellung oder Verarbeitung auf nacheinander folgende Wickelhülsen zur Bildung einer entsprechenden Folge von fertigen Bahnwickeln zu ver­ teilen.

Um einen völlig kontinuierlichen Betrieb zu gewähr­ leisten wird die Bahn zunächst in einer ersten Wickel­ station auf eine leere Wickelhülse geführt, wo sie mit Klebstoff oder auf elektrostatischem Wege, z. B. wie in EP-2 70 498 beschrieben, angeheftet und angewickelt wird. Der Antrieb der leeren bzw. frisch angewickelten Hülse erfolgt durch Kontakt mit der zentral angetriebenen Wickeltrommel. Die angewickelte Hülse wird dann ohne Unterbrechung des Wickelvorganges in eine zweite Wickel­ station überführt, wo der fertige Folienwickel gebildet und der Anlage entnommen wird.

Nach dem Aufwickeln einer meist vorbestimmten Bahn­ länge auf die Wickelhülse in der zweiten Wickelstation wird zunächst aus einem Magazin eine leere Wickelhülse in die erste Wickelstation gebracht und die laufende Bahn annähernd in Querrichtung zertrennt. Das hintere Ende des vorangehenden Bahnabschnitts läuft auf den vollen Bahn­ wickel in der zweiten Wickelstation, während das vordere Ende des nachfolgenden Bahnabschnittes wiederum in der oben beschriebenen Weise auf einer nächsten leeren Wick­ elhülse in der ersten Wickelstation angewickelt wird.

Bei einer solchen kontinuierlichen Wickelanlage ist es z. B. aus DE 40 12 369 bekannt, die Zugspannungswerte der Bahn zwischen der Wickeltrommel und einer vorgeschal­ teten Umlenkwalze einerseits sowie zwischen der Wickel­ trommel und dem Folienwickel andererseits laufend zu messen und die so erhaltene Meßwerte zur direkten Steue­ rung des Zentralantriebs des Folienwickels in der zweiten Wickelstation zu verwenden. Dadurch kann insbesondere der Druck am Spalt zwischen Wickeltrommel und Folienwickel ohne die sonst hierfür üblichen und aufwendigen Rechner­ operationen optimiert werden. Anlagen dieser Art werden auch als LPC-Systeme (line pressure control) bezeichnet.

Beim Anwickeln kann es bei diesen wie bei anderen bekannten Systemen zu Problemen kommen, besonders wenn die laufende Bahn aus einer sehr dünnen (Dicke weniger als 25 Mikrometer), Gleitmittel ("slip additive") ent­ haltenden und/oder sehr weichen Polymerfolie besteht. Ein schlechter, d. h. nicht vollständig glatter Aufbau der untersten Lagen eines Folienwickels kann sich durch den ganzen Wickel hindurch bemerkbar machen und zu Ungleich­ mäßigkeiten bis zur Oberfläche des fertigen Wickels führen, oder aber kann das Anwickeln vollständig schei­ tern und einen stets zeit- und kostenaufwendigen Be­ triebsunterbruch zur Folge haben. Ähnliche Probleme können im übrigen gelegentlich auch mit sehr dicken Folien auftreten bzw. bei solchen, die eine sehr hohe Biegesteifigkeit aufweisen.

Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es, den Anwick­ elvorgang auch bei Verarbeitung von extrem dünnen Fo­ lien, z. B. mit Dicken unter 20 Mikrometer, oder besonders dicker Folien, z. B. mit Dicken von über 500 Mikrometer, bzw. allgemein bei Folien mit zu geringer oder zu großer Eigensteifigkeit vollständig zu kontrollieren und einen sicheren und glatten Anwickelvorgang zu gewährleisten. Eine weitere Aufgabe ist ein vereinfachter Aufbau und Betrieb von automatischen Wicklern nach Art der LPC- Systeme.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkma­ len, wobei eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens die in Anspruch 2 angegebenen Merkmale hat. Vorzugsweise wird zur Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung mit den in den Ansprüchen 3 bzw. 4 angegebenen Merkmalen verwendet. Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtungen haben die in den Ansprüchen 5 und 6 genannten Merkmale.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schemati­ sche perspektivische Teilansicht der für die Erfindung wesentlichen Komponenten eines automatischen Folienwick­ lers.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung 1 dient zum kontinuierlichen Aufwickeln einer schnell laufenden, praktisch endlosen Bahn aus flexiblem Materi­ al, insbesondere aus dünner und weicher Polymerfolie, auf eine Folge von Wickelhülsen zur Bildung einer entspre­ chenden Folge von Bahnwickeln. Die beispielsweise aus einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) Folienextru­ dieranlage kommende Bahn B wird von einer Umlenkwalze 12 auf eine motorisch zentral angetriebene Wickeltrommel 14 und dann auf eine Wickelhülse 15, z. B. eine leeren Kar­ tonhülse, geführt, die in einer ersten Station I angewick­ elt, dann zum Fertigwickeln in eine zweite Station II übertragen und schließlich nach Durchtrennung der Bahn mittels einer (in der Figur nicht dargestellten) Trenn­ einrichtung bekannter Art durch eine in die erste Station I gebrachte und dort angewickelten folgenden Wickelhülse 15 ersetzt wird, die kurz vor der Durchtrennung der Bahn zwischen der ersten Wickelstation I und der zweiten Wickelstation II in die Wickeistation I eingeführt worden ist.

Die leeren Wickelhülsen werden einem (nicht darge­ stellten Magazin entnommen und z. B. mit eine taktweise umlaufenden Transportkette 16 in die erste oder Anwickel­ station gebracht, wenn diese sich wie dargestellt in Aufnahme- und Anwickelposition ("12 Uhr"-Stellung) befin­ det.

Zur Übergabe der angewickelten Hülse aus der ersten Wickelstation I in die zweite Wickelstation II werden die seitlichen Lagergabeln 11 der ersten Wickelstation I ent­ gegen dem Uhrzeigersinn über die "9-Uhr" -Stellung in die "6-Uhr"-Stellung verschwenkt; die angewickelte Hülse 15 wird dabei von den Gabelarmen 11 freigegeben und von den Gabelarmen 13 aufgenommen. Die leeren Gabelarme 11 der ersten Wickelstation verbleiben dann in der "6-Uhr"- Ruheposition, bis sie zur erneuten Aufnahme einer leeren Wickelhülse weiter entgegen dem Uhrzeigersinn wieder bis etwa zur "12-Uhr"-Stellung verschwenkt werden und nunmehr die Anwickelstation bilden, nachdem sie die leere Wick­ elhülse 15 aufgenommen haben. Die Trenneinrichtung wird dabei meist zusammen mit den Gabelarmen verschwenkt.

Die Umlenkwalze 12 ist dabei vorzugsweise in der z. B. aus der DE-40 12 369 bekannten Weise an beiden Lagerenden mit Druckmeßdosen M2 verbunden; da dann vorzugsweise auch die Wickeltrommel 14 endseitig mit Druckmeßdosen M1 verbunden ist, können aus den so erhältlichen Meßwerten die Zugspannungen in der Bahn B zwischen Umlenkwalze 12 und der Wickeltrommel 14 einer­ seits sowie zwischen der Wickeltrommel 14 und dem Folien­ wickel 131 andererseits gemessen und auf diesem Weg der Zentralantrieb 132 des Folienwickels 131 optimal gesteu­ ert werden.

Die Wickeltrommel 14 ist in an sich bekannter Weise zur Grobpositionierung auf einem verfahrbaren Schlitten 19 gelagert. Vorzugsweise wird gemäß der vorliegenden Erfindung zur Feinregulierung der Position der Wickel­ trommel 14 aber nicht die in den Fig. 3 von DE 40 12 369 dargestellte Einrichtung zur Horizontalverschiebung sondern eine "Wippe" verwendet, die schwenkbar auf dem Schlitten 19 befestigt und mit diesem horizontal ver­ schoben werden kann. Die Wippe besteht im wesentlichen aus einem Schaft 141, an dessen Enden zwei Arme 181, 182 angeordnet sind, die am oberen Ende die Lager für die Welle 141 der Wickeltrommel 14 tragen.

An jedem der Arme 181, 182 sind jeweils zwei An­ schlagsensoren oder Schalter 185, 186 angeordnet, die durch Anschlag an einem (nicht dargestellten) Widerlager den Motor 191 kurzzeitig zum Vorwärts- oder Rückwärtslauf ein bzw. ausschalten und dadurch den Schlitten 19 zur Grobpositionierung verschieben. Eine insgesamt sehr genaue Positionierung der Wickeltrommel 14 ist erforder­ lich, um die zunehmende Dicke des Folienwickels 131 in der Wickelstation II auszugleichen, und den Druck am Walzenspalt zwischen der Wickeltrommel 14 und dem Folien­ wickel 131, d. h. den "Anpreßdruck" auf dem für ein gege­ benes Bahnmaterial optimalen Wert zu halten. Die in EP 17 277 beschriebenen Steuerung des Anpreßdrucks durch Verlagerung des dann schwenkbar gelagerten Folienwickels 131 mittel einem hydraulischen Stellelement ist grund­ sätzlich auch möglich, hat aber den Nachteil, daß das laufend zunehmende Gewicht des Folienwickels solche Werte annimmt, daß eine einwandfreie Positionierung bzw. An­ preßdruck-Regelung zunehmend schwieriger bzw. ungenauer wird. Aus diesem Grund ist bei der vorliegenden Erfindung der Folienwickel vorzugsweise so abgestützt, daß dessen zunehmendes Gewicht keinerlei Einfluß auf die Position des Wickels hat, z. B. indem die Gabelarme 13 während des Wickelvorgangs senkrecht stehen. Eine allfällige Ver­ schwenkbarkeit der Gabelarme 13 kommt dann lediglich bei der Abgabe des fertigen Folienwickels 131 zum Einsatz.

Zur Feinregulierung ist jeder der Arme 181, 182 mit an sich bekannten Feinpositionierungsantrieben 183, 184 versehen, die z. B. mit einer Luftdruckquelle 187 ver­ bunden sind und je eine (nicht dargestellte) Membran be­ sitzen, die analog wie die Membran eines Barometers einen anliegenden Druck in eine Bewegung bzw. Vorschubstellung umsetzt. Solange die Grobpositionierungs-Sensoren 185, 186 nicht an den jeweiligen Endpositionen anschlagen, bestim­ men ausschließlich die beiden barometrischen Antriebe 183, 184 die Winkelstellung der Arme 181,182 und damit die Lage bzw. den Anpreßdruck der Wickelwalze 14 am Folien­ wickel 131.

Erst wenn zum Erreichen einer gewünschten Position der Wickeltrommel 14 bzw. zum Erzielen oder Einhalten eines gewünschten Anpreßdruckes der Wickelwalze 14 am Folienwickel 131 in der Wickelstation II der erforderli­ che Stellweg nicht mehr mit Hilfe der Feinregulierungs­ antriebe 183, 184 erreicht werden kann und die Anschlag­ sensoren 185 bzw. 186 durch Erreichen der entsprechenden Endpositionen ansprechen, wird der elektrisch mit den Sensoren 185, 186 verbundene Grobpositionierungsmotor 191 solange eingeschaltet, bis sich keiner der Grobpositio­ nierungssensoren 185, 186 mehr in Anschlagstellung befin­ det und die Feinpositionierung weiterhin durch die baro­ metrischen Antriebe 183, 184 bewirkt werden kann. Es ver­ steht sich, daß Grobpositionierungssensoren nicht nur an dem in der Figur vorderseitigen Arm 181 sondern gewünsch­ tenfalls auch am anderen Arm 182 vorgesehen sein kann, dies in der Zeichnung aber nicht dargestellt ist.

Erfindungsgemäß wird zusätzlich zum Zentralantrieb 132 für die Wickelfolie des Folienwickels 131 in der Wickelstation II ein zusätzlicher unabhängiger und be­ weglicher zweiter Zentralantrieb verwendet, um die Wick­ elhülse 15 bereits während des Anwickelns direkt und nicht wie gemäß Stand der Technik lediglich indirekt durch Friktionskontakt mit der Wickeltrommel 14 bzw. mittels der darauf laufenden Folienbahn B anzutreiben.

Bei der in der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geschieht dies mit einem Zentralantriebsmotor 10, der mit einer Ein­ richtung 17 verbunden ist und von dieser zusammen mit der Wickelhülse 15 aus der Wickelstation I in die Wickel­ station II und dann zurück zur nächsten Wickelhülse 15 in die Wickelstation I verlagert werden kann.

Die Drehverbindung des Zentralantriebsmotors 10 mit der jeweils anzutreibenden Wickelhülse 15 kann durch eine Rutsch- oder Einrastkupplung erfolgen, wie dies z. B. für den Zentralantrieb der Wickelhülse in der zweiten Wickel­ station bekannt ist und daher nicht genauer erläutert zu werden braucht. Zweckmäßigerweise sind bereits die aus dem Hülsenmagazin kommenden Wickelhülsen mit entsprechen­ den Endflanschen 152, 153 versehen, an deren einem der entsprechende (nicht dargestellte) Kupplungsteil des Zen­ tralantriebs 10 und an deren anderem nach der Übertragung der Wickelhülse 15 aus der Wickelstation I in die Wickel­ station II der Zentralantrieb 132 der Wickelstation 11 angreifen kann.

Auch die Betätigung bzw. Steuerung der Einrichtung 17 zur Verlagerung des Motors 10 sowie dessen Versorgung mit Betriebsenergie kann in an sich aus der Automationstech­ nik bekannten Mitteln erfolgen, beispielsweise mit einem Schwenkarm 171, der am einen Ende den Motor 10 trägt, in einem Stützarm 172 schwenkbar gelagert ist und mit einem pneumatisch oder elektrisch betätigten Stellarm 173 den Motor 10 beispielsweise aus der dargestellten Position zum Antrieb der Wickelhülse 15 in der Wickelstation 1 in die nicht dargestellten Positionen während der Übertra­ gung der angewickelten Hülse 15 in die Wickelstation 11 und dann wieder zurück bewegt.

Die entsprechenden Betätigungsimpulse und Zeitpunkte werden zweckmäßigerweise von der Steuerung der (nicht dargestellten) Steuereinrichtung übernommen, welche auch in an sich bekannter Weise die Verlagerung der Wickelhül­ se 15 aus der Wickelstation I in die Wickelstation II durch Verschwenken des Armes 11 kontrolliert.

Für den Fachmann ergeben sich anhand des Standes der Technik verschiedene Alternativen zu den in der obigen Beschreibung genannten speziellen Darstellungen. Bei­ spielsweise kann der in der Figur schematisch dargestell­ te Wickler doppelt ausgeführt werden, etwa um einen aus einer Blasfolienextrusionsanlage kommenden Blasschlauch in zwei Bahnen zu zertrennen und jede dieser Bahnen mit einem eigenen Wickler automatisch auf Wickelhülsen zu verteilen.

Claims (6)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Aufwickeln einer lau­ fenden, praktisch endlosen Bahn (B) aus flexiblem Materi­ al, insbesondere aus Polymerfolie, auf eine Folge von Wickelhülsen (15) zur Bildung einer entsprechenden Folge von Bahnwickeln, wobei die Bahn von einer Umlenkwalze (12) auf eine motorisch angetriebene Wickeltrommel (14) und dann auf eine Wickelhülse (15) geführt wird, die in einer ersten Wickelstation (I) angewickelt, dann zum Fertigwickeln in eine zweite Wickelstation (II) über­ tragen und schließlich nach Durchtrennung der Bahn durch eine in die erste Station (I) gebrachte nachfolgende Wickelhülse (15) ersetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelhülse (15) in der ersten Station (I) mit einem ersten motorischen Zentralantrieb (10) verbunden und gemeinsam mit diesem in die zweite Station (II) über­ führt wird, wobei in der zweiten Station (II) ein zweiter motorischer Zentralantrieb (132) den Antrieb der Wick­ elhülse (15) übernimmt und der erste motorische Zentral­ antrieb (10) wieder in die erste Station (I) zurückge­ führt und mit einer nachfolgenden Wickelhülse (15) ver­ bunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickeltrommel (14) zur Feinpositionierung be­ grenzt verschwenkbar auf eine Schaft (141) abgestützt ist, der seinerseits zur Grobpositionierung der Wickel­ trommel (14) in einem horizontal verfahrbaren Schlitten (19) befestigt ist.

3. Vorrichtung (1) zum kontinuierlichen Aufwickeln einer laufenden, praktisch endlosen Bahn (B) aus flexiblem Material, insbesondere aus Polymerfolie, auf eine Folge von Wickelhülsen (15) zur Bildung einer entsprechenden Folge von Bahnwickeln (131) mit einer motorisch angetrie­ bene Wickeltrommel (14), einer ersten Station (I) zur Aufnahme und zum Anwickeln einer leeren Wickelhülse (15), einer zweiten Station (21) zur Aufnahme einer angewickel­ ten Wickelhülse und einer Einrichtung (16) zur Versorgung der ersten Wickelstation (I) mit leeren Wickelhülsen (15), gekennzeichnet durch eine Einrichtung (17) mit einem mobilen motorischen Zentralantrieb (10) zur Ver­ bindung des letzteren mit einer in der ersten Station (I) befindlichen Wickelhülse (15) und zur Verlagerung des mobilen motorischen Zentralantriebs (10) zusammen mit der Wickelhülse (15) aus der ersten (I) in die zweite Station (II), um die auf die Wickelhülse (15) gewickelte Bahn (B) bereits beim Anwickeln in der ersten Station (I) unter einer vom mobilen Zentralantrieb (10) erzeugten mechani­ schen Bahnspannung zu halten.

4. Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufwickeln einer laufenden, praktisch endlosen Bahn (B) aus flexiblem Material, insbesondere aus Polymerfolie, auf eine Folge von Wickelhülsen (15) zur Bildung einer entsprechenden Folge von Bahnwickeln (131) mit einer motorisch zentral angetriebenen Wickeltrommel (14), einer der Wickeltrommel (14) in Laufrichtung der Bahn (B) vorgelagerten Umlenk­ walze (12), einer der Wickeltrommel (14) nachgeschalteten Wickelstation (II) mit einem motorischen Zentralantrieb (132) für einen in der Wickelstation (II) befindlichen Bahnwickel (131) und Einrichtungen (M1, M2), um die Zugs­ pannung der Bahn (B) zwischen der Wickeltrommel (14) und dem Bahnwickel (131) einerseits sowie zwischen der Um­ lenkwalze (12) und der Wickeltrommel (14) andererseits zu messen und die so erhaltene Meßgröße zur Steuerung des motorischen Zentralantriebs (132) zu verwenden, wobei die Wickeltrommel zur Grobpositionierung auf einem horizontal verfahrbaren Schlitten (19) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickeltrommel (14) zur Feinposi­ tionierung mittel seitlicher Arme (181, 182) begrenzt verschwenkbar auf einem Schaft (141) abgestützt ist, und daß erste Steuerungsmittel (183, 184) zur Regulierung der Winkelstellung der Wickeltrommel (14) auf dem Schaft (141) sowie zweite Steuerungsmittel (185, 186) zur Regu­ lierung der Stellung des Horizontal verfahrbaren Schlit­ ten relativ zur zweiten Wickelstation (12) vorhanden sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wickelhülse (15) endseitig mit Kupplungselementen (152, 153) zur lösbaren Verbindung mit dem mobilen Antrieb (10) bzw. mit dem Zentralantrieb (132) der Wickelstation (II) vorhanden sind.