DE4235226C1 - Bahnleitwalze - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bahnleitwalze gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Bahnleitwalzen mit einem rotierenden Walzenrohr sind z. B. aus der DE 23 46 452 C2, der GB-PS 15 58 465 und der DE-33 01 989 A1 bekannt. Diese Bahnleitwalzen dienen dazu, eine Warenbahn, z. B. aus Papier, Pappe, Kunststoff, Metall, Textil od. dgl. von einer Stelle einer Maschinenanlage an die folgende Stelle, an der eine weitere Bearbeitung der Warenbahn vorgenommen wird, z. B. durch Pressen, Prägen, Bedrucken, Walzen, Glätten, Entwässern, Beschichten, Aufwickeln od. dgl., mit steuer- oder regelbarer Zugspannung, überzuleiten. Besonders bei hohen Bahngeschwindigkeiten ist die exakte Überführung der Warenbahn mittels der Bahnleit­ walze problematisch, da die Warenbahn zu schwimmen beginnt, so daß diese in seitlicher Richtung unkon­ trollierte Bewegungen ausführt und keine gute seit­ liche Führung der Warenbahn mehr gewährleistet ist. Dies macht es häufig notwendig, Positionsmeßeinrich­ tungen für die Bahnränder und Regeleinrichtungen für die Lagerverstellung der Bahnleitwalzen vorzusehen. Diese sind aufwendig und kompliziert und arbeiten mit einer gewissen Zeitverzögerung, so daß dabei die Bahngeschwindigkeit nach oben begrenzt ist.

Um dies zu vermeiden und um eine gute Führung der Warenbahn zu erreichen, sind bei der aus der US-PS 1,563,704 bekannten gattungsgemäßen Bahnleitwalze auf der Außenoberfläche des Walzenkörpers Wicklungen von Metalldraht vorgesehen, wobei zwischen den benachbar­ ten Drahtwicklungen vorzugsweise in Umfangsrichtung orientierte Umfangsrillen entstehen, mit denen bei geeigneter Dimensionierung, beispielsweise bei einer Tiefe von einigen Zehntel Millimetern auch bei höheren Bahngeschwindigkeiten oder Walzendrehzahlen eine gute Führung der Warenbahn erreicht und ein seitliches Aus­ weichen verhindert werden kann. Störend hierbei sind die hohen Massenkräfte, denen man durch Ausbildung des Walzenkörpers als Walzenrohr aus einem leichteren Material zu begegnen versuchte, sowie die Beeinflus­ sung empfindlicher Warenbahnen durch die harte und unebene Drahtwicklungsaußenfläche. Zudem treten an der Außenfläche infolge Abnutzung und Verschleiß durch Abrasion nach relativ kurzer Zeit Strukturänderungen auf, so daß die mögliche Betriebszeit solcher Bahn­ leitwalzen häufig unzureichend ist.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Bahnleitwalze der gattungsgemäßen Art zu schaf­ fen, die auch bei höheren Bahngeschwindigkeiten einer­ seits eine automatische Führung der Warenbahn unter Vermeidung eines seitlichen Ausweichens der Warenbahn gestattet und andererseits eine größere Verschleiß­ festigkeit und eine geringere Abnützung der Walzen­ oberfläche sowie eine schonende Führung der Warenbahn auch bei höheren Bahngeschwindigkeiten ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Außenfläche der äußeren Lage abgeschliffen ist, so daß eine zylindrische Oberfläche mit Rillen zwischen den Wicklungen gebildet ist. Die aufgewickelte Lage besteht insbesondere aus einem Draht oder Band aus Metall oder einem anderen geeigneten Material mit guter Abrasionsfestigkeit. Der Querschnitt des auf­ gewickelten Drahtes kann dabei verschieden gewählt werden. Die glatte, zylindrische Außenfläche entsteht bei beliebigem Querschnitt dadurch, daß die Außen­ fläche der äußeren Lage abgeschliffen wird, so daß eine zylindrische Oberfläche mit Rillen zwischen den Wicklungen entsteht.

Für bestimmte Anwendungen kann es vorteilhaft sein, die Wicklungen möglichst genau in Umfangsrichtung vorzusehen. Um eine automatische seitliche Führung der Warenbahn, d. h. eine automatische Zentrierung auf die Walzenmitte zu erreichen, ist es jedoch von besonderem Vorteil, die Wicklungen beidseits der Walzenmitte mit einer gewissen Neigung gegen die Umfangsrichtung anzu­ ordnen, wobei die Neigung auf der einen Seite ent­ gegengesetzt zur Neigung auf der anderen Seite ist, so daß die Wicklungen spiegelsymmetrisch bezüglich der Walzenmitte sind.

Bei der Herstellung der Lage ist es vorteilhaft, wenn das Wickeln der Lage bei gerade noch fließfähiger Oberfläche des aus Kunststoff bestehenden Walzenrohres vorgenommen wird, so daß die Wicklung teilweise in die Kunststoffoberfläche eingebettet ist. Dabei ist eine Vorbereitung des auf zuwickelnden Materiales zweck­ mäßig, mit welcher eine sichere Haftung am Kunststoff des Walzenrohres erreicht wird.

Um eine individuelle Einstellbarkeit der Zugspannung der Warenbahn über die Walzenbreite zu erreichen, ist es vorteilhaft, die Bahnleitwalze mit einem drehfesten Träger und einem darum rotierbaren Walzenrohr auszu­ führen, welches gegen den Träger mit Stützelementen mit steuer- oder regelbarer Stützkraft verlagerbar ist. Ein nahezu reibungsfreier Lauf des Walzenrohres läßt sich dabei mit hydrostatischen Stützelementen erreichen, die mittels hydrostatischer Lagerflächen auf die glatten Innenflächen des Walzenrohres laufen und gegen den Träger mit einem Druckraum mit einem flüssigen Druckmittel steuer- oder regelbaren Drucks abgestützt sind, analog zu der in der US-PS 38 02 044 beschriebenen Walze.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele einer Bahnleitwalze mit einem rotierbaren Walzenrohr näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen prinzipiellen Querschnitt durch eine Maschinenanlage mit einer Bahn­ leitwalze,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Oberfläche einer ersten Ausführungsform der Bahnleitwalze,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Oberfläche der zweiten Ausführungsform der Bahn­ leitwalze,

Fig. 4a-4f Längsschnitte durch die Mantel­ fläche des Walzenrohres mit Wick­ lungen verschiedener Querschnitte und

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Bahnleit­ walze mit Stützelementen zum Ab­ stützen des rotierbaren Walzenrohres.

Mit der in Fig. 1 im Prinzip dargestellten Maschinen­ anlage wird eine Warenbahn 1 von einer Eingangswalze 2 über eine Umlenkrolle 3a einer Bahnleitwalze 4 zuge­ leitet, welche die Warenbahn 1 zentriert und mit einer gewissen mechanischen Vorspannung in Stützrichtung T über eine weitere Umlenkwalze 3b einer aus zwei Walzen 5, 15 bestehenden Walzenanordnung zuführt, wo die Waren­ bahn 1 der Preß- oder Druckbehandlung unterzogen wird.

Die Bahnleitwalze 4 besteht aus Gewichtsgründen aus einem leichten, um eine Achse A rotierbaren Walzenrohr 6, z. B. aus Kunststoff oder Leichtmetall. Mit Vorteil ist dieses Walzenrohr 6 lagenweise aus glas- oder kohlefaserverstärktem Kunstharz gewickelt, womit sich auch bei dünnen Wandstärken eine ausreichende Festigkeit erreichen läßt.

Um die relativ weiche Oberfläche des Kunststoffes des Walzenrohres 6 vor zu schneller Abrasion und Abnutzung zu schützen, ist um die Außenfläche des Walzenrohres 6 eine Lage 7 aus einem Material mit besserer Festigkeit als die des Walzenrohres 6 gewickelt, mit Vorteil aus einem Draht oder Band aus einem geeigneten Metall, z. B. Stahl. Zur Erzielung einer verbesserten Abrasions­ festigkeit genügt zwar in der Regel eine einzige Lage 7 aus Draht oder Bandbewicklung, jedoch können auch mehrere Lagen aus Draht oder Band übereinander gewickelt sein.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist die Lage 7 des aufgewickelten Drahtes in Umfangsrichtung orien­ tiert. Dabei kann sich die Lage 7 des Drahtes in Axialrichtung über die gesamte Oberfläche des Walzen­ rohres 6 erstrecken oder aber bei bestimmten Verwen­ dungen nur über einen Teil der Außenoberfläche des Walzenrohres 6 vorgesehen sein, d. h. zwischen den einzelnen Wicklungsteilen kann ein Abstand 16 vorhanden sein.

In vielen Fällen kann mit einer in Umfangsrichtung orientierten Lage 7 der Wicklung und Rillen 17 bereits eine ausreichende Axialführung der Warenbahn 1 erreicht und ein seitliches Ausweichen verhindert werden, ohne daß Positionsmeßeinrichtungen für die Bahnränder vorgesehen sein müssen. Jedoch ist es von besonderem Vorteil, die Lage 7 der Draht - oder Bandwicklung auf der Oberfläche des Walzenrohres 6 derart zu orientieren, daß die Warenbahn automatisch zentriert, d. h. bei seitlichem Ausweichen automatisch auf die Mitte zurückgeführt wird.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, daß nur der mittlere Wicklungsteil 7a der Drahtwicklung in Umfangsrichtung orientiert ist, jedoch die äußeren Wicklungsteile 7b, 7c beidseits der Mitte M gegen die Umfangsrichtung um einen kleinen spitzen Winkel geneigt sind und zwar an der einen Wicklungsseite 7b entgegengesetzt zur anderen Wicklungsseite 7c. Die gesamte Wicklung der Lage 7 ist daher bezüglich der Mittelebene M des Walzenrohres 6 spiegelsymmetrisch ausgebildet. Auf diese Weise läßt sich automatisch eine Rückführung der Warenbahn 1 auf die Walzenmitte M erreichen, sobald die Warenbahn 1 seitlich in Achsenrichtung auszubrechen versucht.

Der Querschnitt des aufzuwickelnden Materials kann unterschiedlich gewählt und an die von der Bahnleit­ walze 4 zu transportierende Warenbahn 1 angepaßt sein. Die Fig. 4 zeigt hierzu verschiedene geeignete Varianten an aufzuwickelndem Material.

Gemäß Fig. 4a wird zunächst eine Lage 7a aus Metall­ draht mit kreisförmigem Querschnitt auf das Walzenrohr 6 aufgewickelt. Dabei sind zwischen benachbarten Drähten Rillen 17 gebildet. Insbesondere ist die Lage 7 des Metalldrahtes etwas in die noch fließfähige weiche Oberfläche des Walzenrohres 6 eingebettet. Dabei ist es vorteilhaft, die Drahtoberfläche vor dem Einbetten derart vorzubereiten, daß eine verbesserte Haftung zwischen der Lage 7 des Metalldrahtes und dem Walzenrohr 6 entsteht. Die Außenoberfläche der äußeren Lage 7 des Metalldrahtes wird anschließend abgeschlif­ fen, so daß eine glatte, zylindrische Oberfläche entsteht, wobei jedoch weiterhin die Rillen 17 zwischen den benachbarten Metalldrähten der Lage 7 bestehen bleiben.

Gemäß der Fig. 4b kann der Querschnitt des Metall­ drahtes der äußeren Lage 7 auch rechteckig oder quadratisch ausgebildet sind. Gemäß den Fig. 4c bis 4f können auch verschiedene trapezförmige, dreieckige oder unregelmäßige Drahtquerschnitte verwendet werden, womit sich verschiedene Rillenformen an der Oberfläche der Bahnleitwalze 4 erreichen lassen, die je nach der Art der zu transportierenden Warenbahn 1 von Vorteil sind. Dabei kann zur Herstellung der äußeren Lage 7 auch ein bandartiges Material Verwendung finden.

Das Material des aufgewickelten Drahtes der Lage 7 ist bezüglich seiner mechanischen Festigkeit und Korro­ sionsfestigkeit an die zu transportierende Warenbahn 1 anzupassen. Im allgemeinen genügt Stahl, gegebenen­ falls mit speziellen Legierungszusätzen. In besonderen Fällen ist jedoch die Verwendung von Hart- oder Glas­ metall von Vorteil, das z. B. in der US-PS 4.721,154 beschrieben ist.

In einer einfachen Ausführungsform kann das Walzenrohr 6 der Bahnleitwalze 4 mit seitlichen Abschlußdeckeln 8 versehen sein, welche die Walzenzapfen 9 tragen. Das Walzenrohr 6 rotiert hierbei zusammen mit den Abschlußdeckeln 8 und den Zapfen 9.

Um eine über die Walzenbreite individuell einstellbare mechanische Vorspannung in der zu transportierenden Warenbahn 1 zu erzeugen, ist es von Vorteil, das Walzenrohr um einen drehfesten Träger 13 rotierbar auszuführen und gegenüber diesem Träger 13 mit einer Reihe von in Achsenrichtung nebeneinander angeordneten Stützelementen 10 mit einstellbarer Stützkraft in Stützrichtung T verlagerbar abzustützen. Ein nahezu reibungsfreier Lauf des Walzenrohres 6 läßt sich bei hydrostatischen Stützelementen 10 erreichen, die mittels hydrostatischer Lagerflächen 11 auf der glatten Innenfläche des Walzenrohres 6 laufen und gegen den Träger 13 mit einem Druckraum 12 in Stützrichtung verlagerbar sind, wobei der Druckraum mit einem flüssigen Druckmittel steuer- oder regelbaren Druckes versorgt ist, womit sich eine steuer- oder regelbare Stützkraft der Stützelemente 10 gegen das Walzenrohr 6 erzeugen läßt.

Bezugszeichenliste

 1 Warenbahn
 2 Eingangswalze
 3a, 3b Umlenkrolle
 4 Bahnleitwalze
 5 Walze
 6 Walzenrohr
 7 Lage
 7a, 7b, 7c Wicklungsteil
 8 Abschlußdeckel
 9 Walzenzapfen
10 Stützelement
11 Lagerfläche
12 Druckraum
13 Träger
14 Rille
15 Walze
16 Abstand
17 Rille
A Achse
M Mitte
T Stützrichtung

Claims (6)

1. Bahnleitwalze mit einem rotierbaren Walzenrohr (6), dessen Außenoberfläche mit Rillen (14, 17) mit über­ wiegender Richtungskomponente in Umfangsrichtung versehen ist, wobei die Rillen (14, 17) durch wenig­ stens eine um die Außenoberfläche des Walzenrohres (6) gewickelte Lage (7) aus sicher haftend aufgewickeltem Draht oder Band aus einem Metall oder einem anderen Material mit guter Abrasionsfestigkeit besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche der äußeren Lage (7) abgeschliffen ist, so daß eine zylindrische Oberfläche mit Rillen (17) zwischen den Wicklungen gebildet ist.

2. Bahnleitwalze nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Walzenrohr (6) aus aufgewickelten Lagen von glasfaser- oder kohlefaserverstärktem Kunstharz besteht.

3. Bahnleitwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (7b, c) beidseits der Walzenmitte (M) mit einer gewissen Neigung gegen die Umfangsrichtung angeordnet sind, wobei die Neigung auf der einen Seite entgegengesetzt zur Neigung auf der anderen Seite ist, so daß die Drahtwicklungen spiegelsymmetrisch bezüglich der Walzenmitte (M) sind.

4. Bahnleitwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung (7) teilweise in die Oberfläche des Walzenrohres (6) eingebettet ist.

5. Bahnleitwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnleitwalze (4) mit einem drehfesten Träger (13) und einem darum rotier­ baren Walzenrohr (6) ausgeführt ist, welches gegen den Träger (13) mit Stützelementen (10) mit steuer- oder regelbarer Stützkraft verlagerbar ist.

6. Bahnleitwalze nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützelemente (10) als hydrostatische Stützelemente ausgeführt sind, die mittels hydrostatischer Lagerflächen (11) auf der glatten Innenfläche des Walzenrohres (6) laufen und gegen den Träger mit einem Druckraum (12) mit einem flüssigen Druckmittel steuer- oder regelbaren Druckes abgestützt sind.