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Die
Erfindung betrifft eine Wickelstation zum Aufwickeln von Materialstreifen
auf ein doppelkonisches Säumerelement.
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Bei
der Produktion von bahnförmigen
Materialien aus Papier, Metall, Kunststoff und dergleichen wird
das Endprodukt im allgemeinen auf einen Wickelkern aufgewickelt.
Hierzu werden Zweifach- und Dreifach-Wendewickler eingesetzt, bei
d die Wickelvorrichtung aus zwei oder drei Wickelstationen besteht.
Zweifach- und Dreifach-Wendewickler erlauben, die Produktion beim
Abschlagen der Materialbahn ohne Unterbrechung fortzusetzen. Sobald
der maximale Wickeldurchmesser beim Aufwickeln der Materialbahn
erreicht ist, schwenkt der Wendewickler einen leeren Wickelkern
in eine Position, die ein Abschlagen bzw. ein Abtrennen der laufenden
Materialbahn ermöglicht.
Dies geschieht in der Weise, dass die Materialbahn von dem leeren
Wickelkern mitgenommen wird. Materialbahnen, insbesondere Folienbahnen,
werden Bekannterweise gesäumt,
d. h. die Ränder
werden, da sie teilweise eine sich ändernde Dicke und geringfügige Krümmung besitzen,
abgetrennt, bevor die Materialbahnen aufgewickelt werden. Die anfallenden
Randstreifen von Folienbahnen werden im allgemeinen auf Wickelhülsen aus
Pappe aufgewickelt und anschliessend zur Wiederverwertung einer
Mühle zugeführt und
in dieser gehäckselt. Danach
wird der Folienhäcksel
zusammen mit frischem Kunststoffgranulat als Rohstoffmaterial einem Extruder
zum Aufschmelzen des Rohstoffmaterials und zum Extrudieren einer
Vorfolie über
eine Breitschlitzdüse
zugeführt.
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Aus
der DE-A 23 31 652 ist eine Aufnahmevorrichtung für Wickelhülsen mit
bandförmigem
Material bekannt, die zwei an je einem Seitenschild einer Maschine
angeordnete getrennte Tragelemente aufweist. Diese Tragelemente
werden von beiden Seiten in eine Hülse bzw. einen Wickelkern für ein bahnförmiges Material
eingeschoben und darin selbstzentrierend festgeklemmt. Ein derartiges
Tragelement besteht im wesentlichen aus einem Tragzapfen, einem
die Einstecktiefe des Tragzapfens in die Hülse begrenzenden Anschlagflansch
und einer von aussen betätigbaren
Verriegelungseinrichtung im Tragzapfen, die mit einer inneren Hülsenwand
in Eingriff gebracht wird. Im einzelnen ist der Tragzapfen napfförmig mit
einer Innenbuchse und einer hierzu zentrischen Aufnahmebohrung geformt.
Die Verriegelungseinrichtung weist mehrere über den Umfang des Tragzapfens
verteilte Klammern auf, die durch eine Ausfahreinrichtung radial
ein- und ausgefahren werden
können.
Die Spitzen dieser Klammern werden beim Ausfahren an die Innenwand
der Hülse
angepresst, so dass diese auch bei unterschiedlichen Kerninnendurchmessern
radial ausgerichtet und zentriert wird. Diese Tragelemente sind
wegen der Verriegelungseinrichtung konstruktiv aufwendig, wozu noch
kommt, dass die Verriegelung einer Materialrolle auf der Aufnahmevorrichtung
mindestens zwei manuell durchzuführende
Handgriffe erfordert, damit die Hülse der Materialrolle an dem
einen und an dem anderen Tragelement verriegelt wird.
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Aus
dem DE-GM 75 40 882 ist eine Aufnahmevorrichtung für Wickelhülsen mit
bandförmigem Material
bekannt, die einen ersten und einen zweiten in einem Axialabstand
zueinander auf je einem Achsbolzen angeordneten, gegeneinander verschiebbaren
Zapfen aufweist. Die Zapfen klemmen eine Wickelhülse ein, die auf die Zapfen
aufsteckbar ist. Der erste Zapfen ist als eine sich zum Inneren
der Wickelhülse
verjüngender
Pyramidenstumpf ausgebildet, der aus einer Öffnung der parallel zu der
Grundfläche des
Pyramidenstumpfes angeordneten Anschlagscheibe, die ähnlich und
kleiner als die Grundfläche des
Pyramidenstumpfes ist, herausragt und entgegen der Kraft einer Druckfeder
gegenüber
dem ersten Achsbolzen verschiebbar angeordnet ist. Der zweite Zapfen
besitzt einen sich zum Inneren der Wickelhülse verjüngenden Querschnitt. Für den ersten Zapfen
ist ein zylindrisches Aufnahmegehäuse vorgesehen, mit dessen
der Wickelhülse
zugewandten ersten kreisringförmigen
Stirnwand eine die eine Anschlagfläche bildende erste Anschlagscheibe
verbunden ist. Mit der von der Wickelhülse abgewandten zweiten Stirnwand
des Zapfens ist ein Reibbelag verbunden, an den eine Bremsscheibe
angedrückt
ist. Im Inneren des Aufnahmegehäuses
liegt eine Druckfeder einerseits an der zweiten Stirnwand an und drückt andererseits
an den ersten Zapfen. Das Aufnahmegehäuse ist zusammen mit dem ersten
Zapfen auf dem ersten, feststehenden Achsbolzen drehbar.
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Bei
dieser Aufnahmevorrichtung wird das Material auf Wickelhülsen, die
im allgemeinen aus Pappe bestehen, aufgewickelt. Nach der Abnahme der
Wickel von den Tragelementen werden die Wickelhülsen häufig unter dem Druck des aufgewickelten
Materials deformiert, und dabei verunreinigen sich ablösende Pappeteilchen
das Material, was im Falle von Folienmaterial dazu führt, dass
die Folienwickel nicht mehr wiederverwendbar sind, da schon eine
geringe Verunreinigung bei der Extrusion des gehäckselten Folienmaterials zusammen
mit frischem Kunststoffgranulat die Schmelze derart verunreinigt
und beeinträchtigt,
dass es unmöglich
ist, eine Vorfolie frei von Fremdeinschlüssen, verursacht durch die
Verunreinigung, herzustellen.
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DE 1510757 beschreibt eine
Aufnahmespule für
eine Flügelzwirnmachine
aus zwei Randflanschen und einem Spulenmittelteil. Diese Vorrichtung
wird zum Wickeln von Zwirn verwendet. Die Spule besteht ihrerseits
aus zwei Teilen, die miteinander lösbar verbunden sind. Nach Abnahme
des oberen Spulenteils ist der Wickel abnehmbar, während der
untere Teil auf dem Drehgestell verbleibt. Die Spulen können eine
doppelkonische Gestalt haben.
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US 3,970,268 beschreibt ähnlich der
DE 1510757 eine Spule mit
doppelkonischer Gestalt. Es ist jedoch nur die Verwendung zum Wickeln
von Kabelmaterial offenbart. Aus dieser Schrift gehen nur Spulen
oder Wickelelemente hervor, die symmetrisch sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Wickelstation zu schaffen, die ein Aufwickeln
einer streifenförmigen
Materialbahn, ohne die Verwendung von Wickelhülsen oder -kernen auf ein Element
ermöglichen,
von dem der Wickel bei möglichst
einfacher Handhabung abgenommen werden kann. Dabei soll das Element
zweiteilig so ausgestaltet sein, dass eine schnelle Trennung der
beiden Teile durchführbar ist,
um den Wickel aus Materialstreifen rasch abnehmen zu können.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Wickelstation gemäss dem Anspruchs 1 gelöst.
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In
Ausgestaltung der Erfindung weisen der Flanschkegel und der Konus
innere Aussparungen auf, in denen ein Druckmediumspeicher und eine pneumatische
Steuerung aus Leitungen, Mehrwegeventil, Minipneumatikzylinder und
Spannmodule zum Trennen und Zusammenfügen des Flanschkegels und des
Konus angeordnet sind. In zweckmässiger Weise
ist der Flanschkegel mit einer hohlen Steckachse lösbar verbunden,
die sich axial durch die Aussparung des Konus erstreckt. In Weiterbildung
der Erfindung sind durch das Innere der Steckachse eine Steuerleitung
für das
Mehrwegeventil und eine Arbeitsleitung für den Minimpneumatikzylinder
hindurchgeführt
und sind die beiden Leitungen aus der Steckachse in die Aussparung
des Flanschkegels geführt.
Des weiteren verbindet die Steuerleitung ein Ventil, das nahe einem
Deckel angeordnet ist, der die Breitseite des Konus abschliesst,
mit dem Mehrwegeventil, und bei Beaufschlagung des Ventils mit einem
Druckmedium schaltet das Mehrwegeventil um.
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Mit
der Erfindung wird sowohl Abfall vermieden, als auch eine Ersparnis
erzielt, da Wickelkerne oder -hülsen
entfallen und durch den Wegfall dieser Aufwickelhilfen Verunreinigungen
des wiederverwendbaren Materials nicht auftreten.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Schnitt durch ein zweiteiliges Säumerelement
der Wickelstation nach der Erfindung;
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2 einen
Schnitt längs
der Linie A-B der 1; und
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3 einen
Schnitt längs
der Linie C-D der 1.
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1 zeigt
im Schnitt ein Säumerelement 33 einer
Wickelstation, auf dem die beim Säumen der Ränder einer Folie anfallenden
Randstreifen aufgewickelt werden. Selbstverständlich ist die Wickelstation
auch für
andere bandförmige
Materialien, wie Papier, Metallstreifen und dergleichen, geeignet.
Das Säumerelement 33 besteht
aus einem Flanschkegel 1 und einem Konus 2, die
pneumatisch zusammengefügt
sind und ebenso pneumatisch voneinander getrennt werden können. Bei
dem doppelkonischen Säumerelement 33,
das etwa in der Mitte den kleinsten Durchmesser besitzt, weisen
seine Breitseiten bzw. Stirnflächen 31, 32 grössere Durchmesser
auf als die Mitte. Der Flanschkegel 1 und der Konus 2 liegen
mit ihren Schmalseiten 29, 30 aneinander an, während ihre
Breitseiten 31, 32, wie voranstehend schon erwähnt, die
Stirnflächen
des Säumerelements 33 bilden.
Der Flanschkegel 1 besteht aus einem Kegel und einem damit
integrierten Flansch, der an eine nicht gezeigte Flanschwelle angeflanscht wird,
die das Säumerelement 33 in
Drehung versetzt. Der Flanschkegel 1 besteht aus einem
Metall, es handelt sich hierbei bevorzugt um Stahl, während der Konus 2 aus
Kunststoff, insbesondere Polyamid, gefertigt ist.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, besitzt der Flanschkegel 1 eine
grössere
Konizität
als der Konus 2. So beträgt beispielsweise der Neigungswinkel
des Flanschkegels 1 gegenüber der Horizontalen 10 DEG,
während
der Neigungswinkel des Konus 2 gegenüber der Horizontalen 9 DEG
ausmacht. Die Schmalseite 29 des Flanschkegels 1 weist
einen geringeren Durchmesser als die angrenzende Schmalseite 30 des
Konus 2 auf.
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Der
Flanschkegel 1 hat eine innere Aussparung 25,
die im wesentlichen aus zwei zylindrischen Hohlräumen mit unterschiedlichen
Durchmessern besteht, die durch einen Bund voneinander abgesetzt
sind. Eine Aussparung 26 des Konus 2 ist zylindrisch
geformt und erstreckt sich durch den grössten Teil der Länge des
Konus 2. In dem einen zylindrischen Hohlraum des Flanschkegels 1 ist
ein Druckmediumspeicher 19 untergebracht, bei dem es sich beispielsweise
um einen Druckluftspeicher handelt. Der Druckluftspeicher 19 ist
in einer Steuerleitung Z angeordnet, die mit einem Mehrwegeventil 13 verbunden
ist.
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Wie 2 zeigt,
ist der Druckluftspeicher 19 von einer Rohrabstandschelle 20 gehalten,
die an einer Konsole 15 mittels einer Zylinderschraube 21 befestigt
ist. Die Konsole 15 erstreckt sich teilweise durch die
beiden Hohlräume
der Aussparung 25, und das Mehrwegeventil 13 ist
an der Konsole 15 befestigt. Die Konsole 15 weist
einen Winkel auf, dessen nach oben gerichteter Schenkel mit einem
Loch versehen ist. Im Bund, der die beiden Hohlräume der Aussparung 25 verbindet,
ist ein Gewindeloch vorhanden, so dass die Konsole 15 bzw.
ihr Winkel mit dem Gewindeloch im Bund mittels einer Schraube 14 verschraubt
werden kann. Das Mehrwegeventil 13 ist mit Hilfe zweier
Schrauben 23 auf der Konsole 15 befestigt. In
der Aussparung 25 sind des weiteren Arbeitsleitungen B,
B vorhanden, die zu Spannmodulen 5, 5 im Konus 2 führen, die
nachstehend noch näher beschrieben
werden. Die beiden Arbeitsleitungen B, B sind über ein T-Stück 34 miteinander
verbunden, das an das Mehrwegeventil 13 angeschlossen ist. Der
Flanschkegel 1 ist an einer hohlen Steckachse 3 mit
sechs über
den Kreisumfang verteilten Zylinderschrauben 10 befestigt.
Die Steckachse 3 erstreckt sich axial durch die Aussparung 26 des
Konus 2. Im Inneren der Steckachse 3 verläuft eine
weitere Arbeitsleitung A, die von dem Minipneumatikzylinder 6, der
nahe der Breitseite 32 des Konus 2 angeordnet ist, über das
Mehrwegeventil 13 nach aussen führt. Parallel zu der Arbeitsleitung
A verläuft
im Inneren der Steckachse 3 die Steuerleitung Z, die ein
in 3 gezeigtes Ventil 12 mit dem Mehrwegeventil 13 verbindet
und ansteuert.
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Der
Flanschkegel 1, der normalerweise aus einem Metall gefertigt
ist, kann an der Kegeloberfläche
mit einer Keramikschicht belegt sein. Ebenso ist es möglich, den Flanschkegel 1 aus
Kunststoff zu fertigen, beispielsweise aus dem gleichen Kunststoff Polyamid
wie den Konus 2. Andererseits kann der Konus 2 ebenso
wie der Flanschkegel 1 aus einem Metall hergestellt sein,
falls dies aus Gewichtsgründen
möglich
ist. Der Druckluftspeicher 19 und die pneumatische Steuerung
aus den Leitungen P, A, B, B, Z, dem Mehrwegeventil 13,
dem Minipneumatikzylinder 6 sowie dem Ventil 12 und
die Spannmodule 5, 5 ermöglichen das Trennen und das
Zusammenfügen
des Flanschkegels 1 und des Konus 2.
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Der
Minipneumatikzylinder 6 ist mit einer Kolbenstange 27 ausgerüstet, die
ausfahr- und einziehbar
ist, wobei sich die Kolbenstange 27 im ausgefahrenen Zustand
durch einen Einschnitt 28 der zylindrischen Mantelfläche der
Steckachse 3 erstreckt. Der Minipneumatikzylinder 6 ist
federbeaufschlagt, und im Normalzustand ist die Kolbenstange 27 ausgefahren,
so dass sie sich im Eingriff mit einem der beiden winkelförmigen Haken 24 eines
Deckels 4 befindet. Der Deckel 4 dient als Sicherheitsdeckel
und ist mittels Schrauben 9 mit dem Konus 2 verschraubt.
Die Befestigung des Minipneumatikzylinders 6 an der Steckachse 3 erfolgt
mittels vier Schrauben 8. Der Deckel 4 schliesst
die Breitseite 32 des Konus 2 ab und wird von
der ausgefahrenen Kolbenstange 27 mit der Steckachse 3 verriegelt.
Sowie die Kolbenstange 27 einfährt, ist der Deckel 4 entriegelt,
zugleich werden die Spannmodule 5 entlüftet, so dass der Konus 2 von
der Steckachse abgezogen werden kann.
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Die
Leitungen A, B, B, Z sind jeweils mit Schnellverschraubungen an
die Ventile 12, 13 und Spannmodule 5, 5 angeschlossen.
Die Steuerleitung Z weist ferner eine schwenkbare Schnellverschraubung 22 auf.
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Die
Spannmodule 5, 5 sind zu beiden Seiten der Steckachse 3 in
der Aussparung 26 des Konus 2 angeordnet und stellen
einen Reibschluss zwischen dem Konus 2 und der Steckachse 3 her,
was gleichbedeutend damit ist, dass der Konus 2 und der Flanschkegel 1 fest
miteinander verbunden sind, so lange der Reibschluss besteht. Bei
den Spannmodulen handelt es sich um bekannte, einfach wirkende Membranzylinder
der Fa. Festo Pneumatik. Durch Druckbeaufschlagung der Zylinder
der Spannmodule 5, 5 dehnen sich die Membranen
mit einem Hub bis zu etwa 5 mm in radialer Richtung der Zylinder
aus, wodurch sie an der Innenseite der Aussparung 26 des
Konus 2 im Reibschluss anliegen. Jeder der Spannmodule 5, 5 ist über eine
eigene Arbeitsleitung B, B, die durch das T-Stück 34 miteinander
verbunden sind, an das Mehrwegeventil 13 angeschlossen. Die
Spannmodule 5, 5 sind mittels Zylinderschrauben 7 an
der Steckachse 3 befestigt. Die Membrane dem einzelnen
Spannmoduls 5 ist von einem Membranschutzblech 17 umgeben,
das mit zwei Senkschrauben 18 an dem Zylinder des Spannmoduls 5 angeschraubt
ist.
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2 zeigt
die Schnittansicht entlang der Linie A-B der 1. Daraus
ist ersichtlich, dass der Flansch des Flanschkegels 1 mit
sechs Schrauben 21 an der nicht dargestellten Flanschwelle
befestigt ist, die den Säumerkegel 33 zum
Aufwickeln der Folienstreifen in Drehung versetzt. Die Rohrabstandschelle 20 besteht
aus einem halbkreisförmigen
unteren Bügel,
der den zylindrischen Druckluftspeicher 19 halb umschliesst,
und einem trapezförmigen
oberen Bügel,
dessen beide Schenkel an der oberen Halbzylinderhälfte des
Druckluftspeichers 19 tangential anliegen. Der horizontale
Teil des oberen Bügel besitzt
ein Gewindeloch, in das die Zylinderschraube 21 eingeschraubt
ist, um die Rohrabstandschelle 20 mit der Konsole 15 zu
verbinden.
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Der 3 ist
zu entnehmen, dass der Deckel 4 mit sechs Schrauben 9 mit
dem Konus 2 verschraubt ist und dass das Ventil 12 seitlich
von dem Minipneumatikzylinder 6 angeordnet ist.
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Das
Zusammenfügen
und Trennen des Konus 2 mit dem bzw. von dem Flanschkegel 1 geschieht
auf folgende Weise:
Sobald der Konus 2 auf die Steckachse 3 des Flanschkegels 1 aufgeschoben
ist, wird die Leitung P, die direkt an das Mehrwegeventil 13 angeschlossen ist,
durch Entlüftung
der Steuerleitung Z am Ventil 12, mit Druckluft beaufschlagt.
Die Leitung P steht über das
Mehrwegeventil 13 mit den Arbeitsleitungen B, B in Verbindung,
die die beiden Spannmodule 5, 5 mit Druckluft
versorgen. Die Membranen der Zylinder der Spannmodule 5, 5 werden
mit Druckluft beaufschlagt und dehnen sich aus, so dass sie im Reibschluss
gegen die Innenfläche
der Aussparung 26 des Konus 2 anliegen und diesen
mit der Steckachse 3 bzw. mit dem Flanschkegel 1 fest
verbinden. Die weitere Arbeitsleitung A ist in diesem Zustand entlüftet und
die Kolbenstange 27 des Minipneumatikzylinders 6 ausgefahren,
so dass der Konus 2 mit der Steckachse 3 verriegelt
ist, um so sicherzustellen, dass eine Axialverschiebung bzw. ein
Abziehen des Konus 2 von der Steckachse 3 auch
dann nicht stattfinden kann, wenn die Spannmodule 5, 5 beispielsweise
durch einen nicht vorhersehbaren Ausfall der Luftversorgung plötzlich druckentlastet
werden.
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Zum
Trennen des Konus 2 von dem Flanschkegel 1 wird
das Mehrwegeventil 13 von dem Zustand – Beaufschlagen der Spannmodule 5, 5 mit Druckluft – auf Entleeren
der Spannmodule umgeschaltet. Hierzu wird die Steuerleitung Z über das Ventil 12 mit
Druckluft beaufschlagt, wie schon voranstehend beschrieben wurde.
Das Ventil 12 ist ähnlich einem
Auto- oder Fahrradschlauchventil ausgebildet und wird mit Hilfe
einer Druckluftpistole mit Druckluft beaufschlagt. Der in der Steuerleitung
Z angeordnete Druckluftspeicher 19 vergrössert das
Volumen der Steuerleitung Z und dient in erster Linie dazu, Leckagen
des Mehrwegeventils 13 auszugleichen. Von dem Druckluftspeicher 19 führt die
Steuerleitung Z zu dem Mehrwegeventil 13. Durch die Druckbeaufschlagung über die
Steuerleitung Z wird das Mehrwegeventil 13 gegen den Federdruck
umgeschaltet, wodurch die beiden Arbeitsleitungen B, B über die
Entlüftung
S entleert werden und die weitere Arbeitsleitung A über die
Leitung P mit Druckluft beaufschlagt wird. Das hat zur Folge, dass
einerseits die Membranen der Spannmodule 5, 5 sich
zurückziehen
und den Reibschluss mit der Innenfläche der Aussparung 26 des
Konus 2 beenden und andererseits die Kolbenstange 27 des
Minipneumatikzylinders 6 eingefahren wird, so dass der
Konus 2 mit dem darauf befindlichen Materialwickel von
der Steckachse 3 abgezogen werden kann.
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Es
ist noch nachzutragen, dass im zusammengefügten Zustand von Flanschkegel 1 und
Konus 2 die weitere Arbeitsleitung A über die Entlüftung R
des Mehrwegeventils 13 entleert ist.
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Wegen
der kleineren Konizität
und dem grösseren
Durchmesser der Schmalseite 30 des Konus 2 im
Vergleich zu dem Flanschkegel 1 kann der Materialwickel,
der dich sowohl über
den Flanschkegel 1 als auch über den Konus 2 erstreckt,
unproblematisch von dem Flanschkegel 1 abgezogen werden. Danach
wird der Materialwickel von dem abgetrennten Konus 2 abgenommen
und der Wiederverwertung zugeführt.