DE4436572C1 - Vorrichtung zum berührungslosen Führen, insbesondere zum Aufwickeln von flächigen Band oder folienartigen Materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Führen von Bändern oder Folien, die zu Bunden aufgerollt werden, insbesondere zum Aufwickeln von flächigen Materialien unter Auf­ bringung eines Anpreßdruckes. Unter "berührungslos" werden sol­ che Führungen verstanden, bei denen kein mechanischer Kontakt zwischen den geführten Flächen besteht.

Bei flächigen Bändern oder folienartigen Materialien ist es be­ kannt, daß es insbesondere bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten an den Wickelrollen zu einer Faltenbildung oder zu einem seitlichen Verlaufen der Materialien kommen kann. Dieses wird im allgemei­ nen dadurch verhindert, daß die aufzuwickelnden Materialien mechanisch geführt werden, beispielsweise durch eine oder mehre­ re Andruckrollen.

Ungleichmäßigkeiten beim aufzuwickelnden Band können durch ver­ schiedene Ursachen auftreten. So können Fremdkörper zwischen Material und Bunddurchmesser eingeschlossen werden und den wei­ teren Wickelvorgang durch eine schwingende Bewegung der Andruck­ rolle stören. In gleicher Weise wirken sich auch Stoßfugen oder Absätze beim Bundanfang durch übereinanderliegende Materialab­ schnitte aus.

Derartige Einflüsse stören insbesondere bei hohen Wickelge­ schwindigkeiten durch einen ungleichförmigen Anpreßdruck, der zu einer schwingenden Belastung und in der Folge zu Beschädigungen des aufzuwickelnden Materials führen kann. Bei dünnen Materia­ lien kommt es leicht zu einer Rißbildung, so daß die Bandge­ schwindigkeiten reduziert werden müssen.

Bei Bandgeschwindigkeiten von mehreren hundert Metern pro Minute kommt es ferner zum seitlichen Verlaufen der Bänder, da die Bundachsen, zwischen denen die flächigen Materialien auf- und abgewickelt werden, nicht absolut parallel liegen. Dies gilt insbesondere auch bei hochdrehenden, einem vermehrten Verschleiß unterliegenden Bundrollenlagern. Hier werden häufig Winkel- oder Versatzfehler zwischen Andruckrollen und Umlenkrollen sowie zwischen den Wickelrollen festgestellt. Bei modernen Anlagen werden heutzutage nur Parallelitätsabweichungen toleriert, die unter 0,05 mm Achsabweichungen liegen und daher eine aufwendige Achsvermessung und Justierung der Walzanlage bedingen.

In der DE-OS 22 39 778 wird eine Wickelvorrichtung für bandför­ miges Material beschrieben, bei dem ein in radialer Richtung verschiebbarer, kastenförmiger, sich über die gesamte Bandbreite der Wickelrolle erstreckender Körper nach dem Luftkissenprinzip zur Ausbildung eines Flächendruckes auf die Bandoberfläche ver­ wendet wird. Der Körper weist hierzu an seiner Unterseite eine oder mehrere Öffnungen auf, durch die ein auf die Wickelober­ fläche gerichteter Luftstrom austritt, der die Schwerkraft des Körpers gerade kompensiert. Der Flächendruck kann durch Auflegen von zusätzlichen Gewichten auf den Körper eingestellt werden.

Nach der US-Patentschrift 33 04 017 wird bei einer Vorrichtung zum Aufwickeln von bandförmigen Material eine Düse mit einem Luftschlitz gegen das bandförmige Material gerichtet. Durch die Düse wird Luft unter Druck ausgeblasen, um das Band gegen die Wickeltrommel anzudrücken. Eine Regelung des Anpreßdruckes er­ folgt über ein einstellbares Gegengewicht, das über eine Art "Waage-Balken" mit der Luftdüse verbunden ist.

Ferner ist es aus dem britischen Patent GB 20 96 974 bekannt, einen Luftstrom zur Anpressung eines Bandmaterials gegen eine Führungswalze zu richten. Der Luftstrom wird über eine Düse erzeugt, die einen nach unten geöffneten Schlitz aufweist. Wei­ tere Maßnahmen zur Steuerung des Anpreßdruckes sind in dieser britischen Patentschrift nicht beschrieben.

Das deutsche Gebrauchsmuster GM 93 02 492.4 zeigt eine Seiten­ führung für bandförmige Aufzeichnungsträger, insbesondere für Magnetbänder, wobei in einen mit Hohlräumen versehenen Führungs­ arm Druckluft eingeleitet wird und diese Druckluft durch Bohrun­ gen an der Bandrolle zugeneigten Fläche des Führungsarms ausge­ blasen wird. Besondere Maßnahmen zur Einstellung des Anpreß­ druckes sind dieser Schrift ebenfalls nicht zu entnehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß flächenartige Materialien unter hohen Umfangsgeschwindigkeiten fehlerfrei auf- und abgewickelt werden können, die technisch einfacher zu reali­ sieren ist und nur einen geringen Wartungsaufwand erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Unter hohen Umfangsgeschwindigkei­ ten werden in diesem Zusammenhang Bandgeschwindigkeiten von über 500 in/min verstanden. Die zulässige Parallelitätsabweichung beträgt bis zu 1 min Achsabweichung, was fertigungstechnisch mit einem relativ geringen Aufwand einzuhalten ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbei­ spiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 prinzipielle Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung in Seitenansicht der Aufwickelrolle,

Fig. 2 Vergleichsbeispiel mit einer Seitenansicht der Auf­ wickelrolle gemäß herkömmlicher Ausführung,

Fig. 3 Anordnung des erfindungsgemäßen Walzenpaares bei unter­ schiedlichen Banddurchmessern,

Fig. 4 Prinzipbild für die mechanische Lagerung des Walzen­ paares in Seitenansicht,

Fig. 5 Prinzipbild für die mechanische Lagerung des Walzen­ paares in Draufsicht,

Fig. 6 Prinzipbild eines erfindungsgemäßen Injektors.

In Fig. 1 ist schematisch dargestellt, wie ein bandförmiges Material 1 auf einer Bundhülse 2 aufgewickelt wird. Dabei ent­ steht ein Rollenbund 3 mit zunehmendem Bunddurchmesser D.

An der Berührungsstelle des bandförmigen Materials 1 mit dem Rollenbund 3, ist tangential ein Walzenpaar 4 angeordnet, das über ein Drehgelenk 5 gegen das Material 1 anpreßbar ist. Zwi­ schen der Unterseite des Walzenpaares 4 und der Materialober­ fläche entsteht eine Druckkammer 7, in die hinein Injektoren 6 ragen.

Die Bewegung des Walzenpaares 4 bei wachsendem Bunddurchmesser D ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Man erkennt, daß das Walzenpaar 4 auf einer Kurve 8 von der Hülse 2 aus in die ge­ strichelte Position bewegt werden kann. Dabei schwenkt das Dreh­ gelenk 5 um das Auflager 9.

Es ist auch möglich, daß die Drehbewegung des Gelenkhebels 5 über einen Hilfsantrieb, z. B. einem pneumatischen oder hydrauli­ schen Zylinder 15 aufgebracht wird. Dabei wirkt der Zylinder 15 vorzugsweise auf ein Joch 10, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Durch die erfindungsgemäße Aufbringung eines Luftpolsters zwi­ schen dem Walzenpaar 4 und der Materialoberfläche kann der An­ preßdruck auf das aufzuwickelnde Material erheblich verstärkt werden. Während die maximale Anpreßkraft bisher durch die li­ nienförmige Berührung zwischen der Andruckrolle und dem flächi­ gen Material begrenzt war, wird erfindungsgemäß der Anpreßdruck berührungslos auf eine große Fläche verteilt, die als Projek­ tionsfläche A des Walzenpaares 4 bezeichnet werden kann. In Fig. 1 ist eine Kante der Projektionsfläche beispielhaft mit A angegeben.

Die Gaskammer 7 wird nach oben hin durch das Walzenpaar 4 nicht vollständig gasdicht abgeschlossen. Dabei soll der Luftspalt zwischen den Walzen möglichst gering sein, was gemäß einer be­ sonderen Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht wird, daß die Walzen eine Beschichtung, vorzugsweise aus Gummi aufweisen. Der Luftspalt kann damit auf einen Wert von weniger als 0,05 mm gehalten werden.

In Fig. 5 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Walzpaares 4 schematisch in Draufsicht dargestellt. Zwischen den Walzen be­ findet sich ein Luftspalt 11, der durch eine Verstellung der Lagerschalen 12 im Joch 10 einstellbar ist.

In Fig. 5 ist auch die Lage eines Injektors 6 angedeutet, der in Fig. 6 noch einmal vergrößert, ausschnittsweise dargestellt ist. Zur Stirnseite des Walzenpaares 4 hin weist der Injektor 6 seitliche Ansaugöffnungen 13 auf, über die in die Gaskammer 7 austretende und zurückgeführte Druckluft 14 wieder eingesaugt wird. Damit ergibt sich ein besonders günstiger Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Aus dem Vorstehenden läßt sich unmittelbar erkennen, daß die erfindungsgemäße Anordnung des Walzenpaares bei jeder Wickel­ vorrichtung, wie z. B. bei Folienwalzen, an Rollenscheren o. ä. Einrichtungen angebracht werden kann. Da das Druckpolster klei­ nere Unebenheiten und Winkelversatz ausgleicht, ist das Ausrich­ ten der Rollen bzw. Walzen deshalb nur innerhalb weiter Tole­ ranzgrenzen erforderlich.

Erfindungsgemäß kann dabei der Anpreßdruck so erhöht werden, daß ein Verlaufen der Bänder nicht mehr auftritt. Höhere Bandge­ schwindigkeiten bis zu 2000 in/min sind ohne Schwierigkeiten zu realisieren, da Vibrationen durch Ungleichförmigkeit der Lage­ rung, durch Material- oder Fremdeinflüsse gedämpft werden.

Das erfindungsgemäße Luftpolster kann über die gesamte Bandbrei­ te des aufzuwickelnden Materials einwirken. Es ist aber auch möglich, das Luftpolster nur abschnittsweise, beispielsweise in der Mitte oder nur an den Rändern des aufzuwickelnden Materials einwirken zu lassen. Dies ist durch eine Steuerung der Injekto­ ren bzw. durch Anstellung der Ausströmöffnungen möglich.

Im normalen Betriebszustand wird erfindungsgemäß das aufzuwic­ kelnde Material berührungslos von dem unter dem Walzenpaar 4 entstehenden Luftpolster geführt. Lediglich bei einem Ausfall des Luftpolsters kann ohne Beschädigung des Bandes der Wickel­ vorgang beendet werden, wobei dann die Gummiflächen des Walzen­ paares 4 in direktem Kontakt auf das Material 1 einwirken.

In Betriebsversuchen hat sich ein Luftdruck von 0,2 bis 0,5 bar als besonders effektiv für die Bildung eines tragfähigen Luft­ polsters erwiesen. Bei höheren Drücken über 2 bar versteift sich das Luftpolster derart, daß mechanische Schwingungen übertragen werden und ähnliche Schwierigkeiten wie beim Stand der Technik auftreten können.

Es sind beliebige Formen des Luftpolsters zwischen dem Walzen­ paar und dem aufzuwickelndem Material einsetzbar. Im dargestell­ ten Fall weist das Luftpolster in Seitenansicht eine Dreiecks­ form auf. Für besonders hohe Wickelgeschwindigkeiten hat es sich als günstig erwiesen das Luftpolster als einen schmalen Luftkeil auszubilden, was durch entsprechende Formgebung der Andruckrol­ len möglich ist.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum berührungslosen Führen von Bändern oder Fo­ lien, die zu Bunden aufgerollt werden, insbesondere zum Aufwickeln von flächigen Materialien unter Aufbringung eines Anpreßdruckes, wobei der Anpreßdruck über ein Gaspol­ ster auf das aufzuwickelnde Material aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gaspolster zwischen einem in Abhängigkeit vom Rol­ lendurchmesser schwenkbaren Walzenpaar (4) und dem aufzu­ wickelndem Material (1) angeordnet ist, wobei das Gaspol­ ster in einer Gaskammer (7) gehalten wird, die zwischen dem oberhalb des flächigen Materials angeordneten Walzenpaar (4) und dem aufzuwickelndem Material (1) im Bereich der Kontaktzone mit der Aufwickelrolle angeordnet ist und daß die Gaskammer (7) nach oben hin durch das Walzenpaar 4 nicht vollständig gasdicht abgeschlossen ist, sondern sich zwischen den Walzen ein einstellbarer Luftspalt (11) befin­ det.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich in die Gaskammer (7) zwei Injektoren (6) je­ weils gegenüberliegend zum Einblasen von Druckluft oder einem Druckgas angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektoren (6) an den Stirnseiten der Walzenpaare in Achsrichtung der Aufwickelrolle angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden der Injektoren (6) zu den Stirnseiten der Aufwickelrolle hin seitliche Ansaugöffnungen (13) zur Rück­ führung des austretenden Druckgases angeordnet sind.