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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum
Aufwickeln von Bahnen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Im
allgemeinen werden Bahnen wie dünne Polyesterfolien
oder andere Folienmaterialen in einem kontinuierlichen Prozeß hergestellt
und die fertigen Produkte werden zur Lagerung und zum Transport
auf Walzen aufgewickelt.
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Während des
Aufwickelns der Bahn auf eine Walze ist es erwünscht, ein homogenes Aufwickeln auf
die Walze sicherzustellen (d.h. ohne Knittern oder Falten) und so
wenig Luft wie möglich
zwischen jede Schicht einer Bahn auf der Walze einzuschließen. Das
Problem besteht insbesondere akut für (ultra-) dünne Filme
mit einer Dicke, die so niedrig wie im Mikrometerbereich liegt,
und bei Geschwindigkeiten bis zu 1.000 m/min. Im Stand der Technik
werden Bahnen, insbesondere im Falle von dünnen Bahnen, für gewöhnlich bei
hohen Geschwindigkeiten (d.h. bei mehr als ein paar hundert Meter
pro Minute) mit Hilfe einer Klemmwalze (auch als Packwalze bezeichnet) aufgewickelt,
um einen übermäßigen Lufteinschluß zu verhindern.
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Die
EP-A-0 147 115 offenbart ein Aufwickelgerät, das eine gekrümmte Preßwalze aufweist.
Die EP-A-0 670 277 offenbart ein Aufwickelgerät, das Packwalzen besitzt.
Die EP-A-0 514 226 offenbart ein Aufwickelgerät, das eine Aufliegewalze und
eine weitere Walze besitzt, die tangential zu der Aufliegewalze
angebracht wird. Die JP-A-07112854 offenbart ein Aufwickelgerät, das eine
Rückhaltewalze
und eine Führungswalze,
die auf letztere drückt,
besitzt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Untersuchungen
haben gezeigt, daß:
- (aa) es der effektivste Weg ist, den Durchmesser einer
Packwalze zu reduzieren, um die Menge an Lufteinschluß bei einer
hohen Arbeitsgeschwindigkeit unter einem bestimmten Niveau zu halten;
- (bb) wenn die Packwalze (oder ihre Deckschicht) weicher als
die Aufwickelwalze ist und zuviel Luft einschließt, dann das Problem gelöst werden kann,
indem härtere
Materialien für
die Packwalze verwendet werden;
- (cc) die Menge an Lufteinschluß nicht sehr effektiv reduziert
wird, indem die Klemmlast erhöht
wird, und wenn die Last zu stark erhöht wird, andere Aufwickelprobleme
auftreten können.
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Des
weiteren haben die Untersuchungen gezeigt, daß es mehr praktische Probleme
gibt oder Begrenzungen bei der Reduzierung der Größe der Packwalzen,
beispielsweise kann die Packwalze zu flexibel werden, wenn sie zu
dünn ist.
Jedoch wird vorgeschlagen, schlanke Packwalzen aufgrund ihrer Bedeutung
hinsichtlich des Lufteinflusses zu konstruieren. Die Untersuchungen
führen
zu dem Vorschlag von zwei Beispielen möglicher Konstruktionsänderungen.
Das erste Beispiel schlägt
eine schlanke Walze zwischen einer Walze und einer Aufwickelwalze
vor, wobei die Bahn von der Walze zu der schlanken Walze und anschließend zu
der Aufwickelwalze gelangt. Das zweite Beispiel schlägt eine
schlanke Walze zwischen zwei Walzen und einer Aufwickelwalze vor,
wobei die Bahn von einer derjenigen Walzen zu der schlanken Walze
und anschließend
zu der Aufwickelwalze geht.
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Um
jedoch diese Prinzipien in die Praxis umzusetzen, mußten verschiedene
praktische Probleme gelöst
werden. Ein Problem ist es, die korrekte Position der schlanken
Walze zwischen der Walze (den Walzen) und der Aufwickelwalze sicherzustellen,
da die schlanke Walze aufgrund ihres geringen Durchmessers flexibel
wird. Ein anderes Problem ist es, sicherzustellen, daß die Tangentialgeschwindigkeit
der schlanken Walze und der Walzen an jedem Punkt dazwischen über deren
Länge identisch
ist, um eine Reibung auf der Bahn zu vermeiden. Ein anderes Problem
ist es, das Verteilen der Bahn vor dem Aufwickeln auf die Walze
sicherzustellen, d.h., es können
Falten auf der Bahn verbleiben, sobald sie auf der Aufwickelwalze
aufgewickelt ist. Ein weiteres Problem ist es, einen leichten Beginn
des Aufwickelns der Bahn zu gestatten: die Schwierigkeit liegt im
Bewegen der Bahn zwischen der Walze und der schlanken Walze und
zwischen der schlanken Walze und der Aufwickelwalze. Ein anderes
weiteres Problem ist es, eine Druckverteilung über die Breite der Aufwickelwalze
anzuwenden, die zu einem gleichmäßigen Luftausschluß führt.
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Zweck
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Aufwickeln von Bahnen auf Aufwickelwalzen bereitzustellen, die diese
Probleme überwinden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zum Aufwickeln von Bahnen auf Aufwic kelwalzen bereitzustellen,
wobei ein guter und gleichmäßiger Luftausschluß gewährleistet
wird, wobei eine störungsfreie Bahn
sichergestellt wird, ein gutes Verteilen der Bahn ebenso wie ein
leichter Beginn des Aufwickelns, wodurch die Geschwindigkeit und
die Qualität
der Aufwicklung verbessert wird.
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Die
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zum Aufwickeln von wenigstens
einer Bahn auf eine Aufwickelwalze erreicht, wobei wenigstens eine
erste Walze, eine zweite Walze und eine dritte Walze, die parallel
zueinander und zu der Aufwickelwalze ist, vorgesehen ist, wobei
die Vorrichtung eine Nominalaufwickelposition besitzt, in der:
- – sowohl
die erste als auch die zweite als auch die Aufwickelwalze mit der
dritten Walze in Kontakt stehen;
- – kein
Kontakt zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze, zwischen
der ersten Walze und der Aufwickelwalze und zwischen der zweiten Walze
und der Aufwickelwalze, besteht;
- – ein
erster Winkel, der zwischen einer ersten Halbebene, die von der
Achse der dritten Walze begrenzt wird und die Achse der ersten Walze
aufweist, und einer zweiten Halbebene, die von der Achse der dritten
Walze begrenzt wird und die Achse der zweiten Walze aufweist, definiert
wird, kleiner als 180° ist;
- – ein
zweiter Winkel, der zwischen einer dritten Halbebene, die von der
Achse der dritten Walze begrenzt wird und die Achse der Aufwickelwalze aufweist,
und einer vierten Halbebene, die von der Achse der dritten Walze
begrenzt wird und eine Schnittlinie aufweist, definiert wird, größer als
90° ist,
wobei die Schnittlinie als Schnitt zwischen der den ersten Winkel
halbierenden Ebene und der Ebene, die Achse der ersten Walze und
die Achse der zweiten Walze aufweist, definiert wird.
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In
einem Ausführungsbeispiel
besitzt die Vorrichtung des weiteren eine offene Position, in der die
erste, die zweite und die dritte Walze außerhalb des Pfades der Bahn
im Verlauf des Aufwickelns auf die Aufwickelwalze angeordnet sind,
wobei die Lager von mindestens einer Walze unter den ersten, zweiten
und dritten Walzen und der Aufwickelwalze bewegbar sind, um eine
Positionsveränderung
von der Vorrichtung zwischen der offenen Position und der Nominalaufwickelposition
zu ermöglichen.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
weist die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Bewerkstelligen, daß die dritte
Walze frei zwischen der ersten und zweiten Walze und der Aufwickelwalze
positioniert und ausgerichtet wird, auf, wenn sich die Vorrichtung in
der Nominalaufwickelposition befindet.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
beträgt
der zweite Winkel in der Nominalaufwickelposition im wesentlichen
180°.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist die dritte Halbebene in der Nominalaufwickelposition im wesentlichen
vertikal.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
bringt eine Beschickungsvorrichtung Kräfte auf die Lager der dritten
Walze auf, so daß die
Endbereiche der dritten Walze bei jeglicher Breite der Aufwickelwalze gegen
die erste und die zweite Walze stoßen, wenn sich die Vorrichtung
in der Nominalaufwickelposition befindet.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
(im nachfolgenden wird darauf als Ausführungsbeispiel A Bezug genommen)
weist die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Bewegen der Lager der
ersten, der zweiten und der dritten Walze entlang einer gemeinsamen
Richtung auf, die nicht senkrecht zur dritten Halbebene und vorzugsweise
parallel zur dritten Halbebene ist, um an den Durchmesser der Aufwickelwalze
angepaßt
zu sein, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition
befindet, wobei die Lager der Aufwickelwalze in der Nominalaufwickelposition
fixiert gehalten werden. In dem Ausführungsbeispiel A kann die Vorrichtung
des weiteren eine Verblockungsvorrichtung aufweisen, zum wahlweisen Verblocken
der Lager der ersten und zweiten Walze, so daß sich die erste und die zweite
Walze nicht frei in Bezug zueinander sondern gemeinsam bewegen können. In
dem Ausführungsbeispiel
A kann die Vorrichtung ferner eine Beschickungsvorrichtung aufweisen,
um auf die Lager der ersten und zweiten Walze zu wirken, mit einer
Kraft, die eine Komponente besitzt, die parallel zur dritten Halbebene
ist und zu der Aufwickelwalze zeigt, um die dritte Walze gegen die Aufwickelwalze
zu drücken,
wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet.
In dem Ausführungsbeispiel
A kann die Vorrichtung des weiteren dadurch gekennzeichnet sein,
daß die
Achse der dritten Walze in der Nominalaufwickelposition auf einem
höheren
Niveau angeordnet ist, als die Achse der Aufwickelwalze, und daß das Gewicht
der ersten, zweiten und dritten Walzen wenigstens teilweise von
der Aufwickelwalze über
die dritte Walze abgestützt
wird, wodurch die dritte Walze einen Druck auf die Aufwickelwalze
ausübt.
In diesem letzteren Fall kann die Vorrichtung eine Beschickungsvorrichtung
aufweisen, um auf die Lager der ersten und zweiten Walzen mit einer
Kraft zu wirken, die eine Komponente besitzt, die parallel zur dritten
Halbebene liegt und von der Aufwickelwalze weg gerichtet ist, so
daß nur
ein Teil des Gewichtes der ersten und zweiten Walzen von der Aufwickelwalze
abgestützt
wird, wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition
be findet. Alternativ kann die Vorrichtung eine Beschickungsvorrichtung
aufweisen, um auf die Lager der ersten und zweiten Walzen mit einer
Kraft zu wirken, die eine Komponente besitzt, die parallel zur dritten
Halbebene liegt und von der Aufwickelwalze weg gerichtet ist, so
daß der
Druck, der von der dritten Walze auf die Aufwickelwalze aufgebracht
wird, im Mittelbereich der Aufwickelwalze maximal ist und sich zu
deren Kanten hin progressiv verringert, wenn sich die Vorrichtung
in der Nominalaufwickelposition befindet.
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Alternativ
zu dem Ausführungsbeispiel
A weist die Vorrichtung in einem anderen Ausführungsbeispiel (im nachfolgenden
wird darauf als Ausführungsbeispiel
B Bezug genommen) eine Vorrichtung zum Bewegen der Lager der Aufwickelwalze
entlang einer gemeinsamen Richtung auf, die nicht senkrecht zu der
dritten Halbebene ist, und die vorzugsweise parallel zur dritten
Halbebene ist, um den Durchmesser der Aufwickelwalze anzupassen,
wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet, wobei
die Lager der ersten und zweiten Walzen in der Nominalaufwickelposition
fixiert gehalten werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
B kann die Vorrichtung ferner eine Beschickungsvorrichtung aufweisen, um
auf die Lager der Aufwickelwalze mit einer Kraft zu wirken, die
eine Komponente parallel zur dritten Halbebene besitzt und die zu
der dritten Walze hin gerichtet ist, um die Aufwickelwalze gegen
die dritte Walze zu drücken,
gesichert durch die ersten und zweiten Walzen, wenn sich die Vorrichtung
in der Nominalaufwickelposition befindet. In dem Ausführungsbeispiel
B kann die Vorrichtung ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß die Achse
der Aufwickelwalze in der Nominalaufwickelposition auf einem höheren Niveau
angeordnet ist, als die Achse der dritten Walze, und daß das Gewicht
der Aufwickelwalze teilweise auf die dritte Walze übertragen
wird, so daß die
dritte Walze einen Reaktionsdruck auf die Aufwickelwalze ausübt. In diesem
letzteren Fall kann die Vorrichtung eine Beschickungsvorrichtung
aufweisen, um auf die Lager der Aufwickelwalze mit einer Kraft zu
wirken, die eine Komponente parallel zur dritten Halbebene besitzt,
und die von der dritten Walze weg gerichtet ist, so daß nur ein
Teil des Gewichtes der Aufwickelwalze auf die dritte Walze übertragen wird,
wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß für jede Walze unter den ersten
und zweiten Walzen, die mit der Bahn in Kontakt gelangen, eine Vorrichtung
vorgesehen ist, um wahlweise zu bewirken, daß die Walze entweder in eine
Richtung und mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die im wesentlichen
derjenigen der Bahn entspricht, rotiert, oder daß sie als eine Leerlaufwalze
dient.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
weist die Vorrichtung des weiteren eine Vorrichtung zum wahlweisen
Bewirken auf, daß wenigstens
die erste oder die zweite Walze dann, wenn sie sich nicht in ihrer
Nominalaufwickelposition befindet, entweder als eine Leerlaufwalze
dient oder in einer Richtung mit einer Drehzahl dreht, wodurch,
wenn die dritte Walze in direktem Kontakt mit der ersten oder der
zweiten Walze steht, die dritte Walze durch Reibung in einer Richtung
und mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die im wesentlichen derjenigen
der Bahn entspricht, drehend angetrieben wird.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
weist die Vorrichtung ein Mittel auf, um zu bewerkstelligen, daß die dritte
Walze entlang des Umfangs der zweiten Walze läuft, bis die dritte Walze auch
gegen die erste Walze stößt.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist die dritte Walze mit einem elastischen Material bedeckt.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
besitzt die Oberfläche
der ersten Walze eine Rauhigkeit Rt von weniger als 25 μm.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
besitzt die Oberfläche
der zweiten Walze eine Rauhigkeit von weniger als 25 μm.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist die Oberfläche
der ersten Walze metallisch und poliert.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist die Oberfläche
der zweiten Walze metallisch und poliert.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
besitzen die erste und die zweite Walze das gleiche Gewicht.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
besitzen die erste und die zweite Walze den gleichen Durchmesser.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
ist der Durchmesser der ersten und zweiten Walzen ein bis sechs
Mal der Durchmesser der dritten Walze.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
besitzt die dritte Walze eine Länge
von ungefähr
2 m und einen Durchmesser von ungefähr 50 mm, die erste und zweite
Walze besitzen einen Durchmesser von ungefähr 150 mm.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
weist die Vorrichtung ferner einen ersten Satz an Walzen und einen
zweiten Satz an walzen auf, wobei der erste Satz an Walzen auf einer
Seite und der zweite Satz an Walzen auf der anderen Seite des Pfades
der Bahn liegt, und wobei der erste Satz an Walzen und der zweite
Satz an Walzen beweglich ist, bis die Walzen des ersten und zweiten
Satzes an Walzen die Bahn berühren,
so daß die
Walzen des ersten Satzes an Walzen schuppenförmig zu den Walzen des zweiten
Satzes an Walzen sind, wobei die Bahn dazu gebracht wird, Wellen
zwischen diesen zu bilden, wobei der erste und zweite Satz an Walzen
stromaufwärts in
Bezug auf die ersten, zweiten und dritten Walzen liegen.
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Die
Erfindung schlägt
ferner ein Verfahren zum Aufwickeln von wenigstens einer Bahn auf
eine Aufwickelwalze vor, unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
wobei die Bahn in der nominalen Aufwickelposition zwischen der dritten
Walze und der Aufwickelwalze, nicht aber zwischen der zweiten und
der dritten Walze oder zwischen der ersten oder der dritten Walze
verläuft.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
- (i)
Bewirken, daß die
Vorrichtung eine offene Position annimmt, wodurch sich die ersten,
zweiten und dritten Walzen. auf einer Seite des Pfades der Bahn
zu der Aufwickelwalze befinden, und vorzugsweise relativ zueinander
wie in der Nominalaufwickelposition angeordnet sind, nicht jedoch mit
der Aufwickelwalze in Kontakt stehen;
- (ii) Beginnen des Aufwickelns der Bahn auf die Aufwickelwalze;
- (iii) Näherbringen
der Aufwickelwalze und der ersten, zweiten und dritten Walzen, bis
sie die Nominalaufwickelposition angenommen haben.
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Die
Erfindung schlägt
ein anderes Verfahren zum Aufwickeln von wenigstens einer Bahn auf
eine Aufwickelwalze vor, unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
wobei die Bahn in der Nominalaufwickelposition zwischen der zweiten
und der dritten Walze hindurchgeht, anschließend zwischen der ersten und
dritten Walze und schließlich
zwischen der dritten und der Aufwickelwalze. In diesem Ausführungsbeispiel
kann das Verfahren die folgenden Schritte aufweisen:
- (i) Bewirken, daß die
Vorrichtung eine offene Position annimmt, wodurch sich die erste
und die zweite Walze auf einer Seite des Pfades der Bahn zu der
Aufwickelwalze hin befinden, und wobei sich die dritte Walze auf
der anderen Seite des Pfades der Bahn zu der Aufwickelwalze hin
befindet;
- (ii) Beginnen des Aufwickelns der Bahn auf die Aufwickelwalze;
- (iii) Näherbringen
der ersten, zweiten und dritten Walze und der Aufwickelwalze, bis
diese die Nominalaufwickelposition eingenommen haben.
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Die
Erfindung schlägt
ferner ein anderes Verfahren zum Aufwickeln von wenigstens einer
Bahn auf eine Aufwickelwalze vor, unter Verwendung einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung,
wobei die Bahn in der Nominalaufwickelposition zwischen der ersten und
der dritten Walze hindurchgeht, und anschließend zwischen der dritten Walze
und der Aufwickelwalze, nicht jedoch zwischen der zweiten Walze
und der dritten Walze.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
weist das Verfahren folgende Schritte auf:
- (i)
Bewirken, daß die
Vorrichtung eine offene Position einnimmt, wodurch sich die erste
Walze auf einer Seite des Pfades der Bahn zu der Aufwickelwalze
hin befindet, und sich die zweite und dritte Walze auf der anderen
Seite des Pfades der Bahn (1) zu der Aufwickelwalze hin
befinden;
- (ii) Beginnen des Aufwickelns der Bahn auf die Aufwickelwalze;
- (iii) Näherbringen
der ersten, zweiten und dritten Walze und der Aufwickelwalze, bis
diese die Nominalaufwickelposition eingenommen haben.
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Schritt
(iii) kann zwei Unterschritte aufweisen, die darin bestehen:
- (a) Näherbringen
der ersten, zweiten und dritten Walze bis zu einer vorbestimmten
Konfiguration, bei der die dritte Walze mit der ersten Walze und der
zweiten Walze in Kontakt steht, wobei die dritte Walze nicht mit
der Aufwickelwalze in Kontakt steht;
- (b) Näherbringen
der Aufwickelwalze und der Einheit, die durch die erste, zweite
und dritte Walze gebildet wird, bis die dritte Walze mit der Aufwickelwalze
in Kontakt steht.
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Ein
weiterer Unterschritt (a) kann in zwei Unterschritte unterteilt
werden, die darin bestehen:
- (aa) Näherbringen
der ersten, zweiten und dritten Walze bis zu einer vorbestimmten
Konfiguration, bei der sich die erste Walze und die zweite Walze um
einen vorbestimmten Abstand beabstanden, und wobei die dritte Walze
mit der ersten Walze nicht in Kontakt steht;
- (bb) Näherbringen
der dritten Walze an die erste und zweite Walze, bis die dritte
Walze mit den ersten und zweiten Walzen in Kontakt steht.
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Des
weiteren kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, daß im Schritt
(bb) die zweite Walze dazu gebracht wird, zu drehen und daß die dritte
Walze dazu gebracht wird, entlang des Umfangs der zweiten Walze
zu laufen, wodurch die zweite Walze die dritte Walze dazu bringt,
durch Reibung in die Richtung und mit einer Tangentialgeschwindigkeit
zu drehen, die im wesentlichen derjenigen der Bahn entspricht.
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Im
Schritt (iii) der vorgenannten Verfahren der Erfindung wird jede
Walze unter den ersten und zweiten Walzen, die mit der Bahn in Kontakt
gelangen, dazu gebracht, vor dem Kontaktieren der Bahn in der Richtung
und mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die im wesentlichen derjenigen
der Bahn entspricht, zu drehen. Die Verfahren können ferner dadurch gekennzeichnet
sein, daß die
erste und zweite Walze im Schritt (iii) dazu gebracht werden, als
Leerlaufwalze zu dienen, bevor die dritte Walze und. die Aufwickelwalze
in Kontakt gelangen. Des weiteren können die Verfahren dadurch
gekennzeichnet sein, daß die
dritte Walze und die Aufwickelwalze im Schritt (iii) durch einen
relativen Versatz entlang einer Richtung, die nicht senkrecht zur
dritten Halbebene steht, in Kontakt gebracht werden. Des weiteren
können
die letzten zwei Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, daß die Bahn
in der Nominalaufwickelposition dazu gebracht wird, auf der ersten
oder der zweiten Walze im wesentlichen senkrecht zur dritten Halbebene
anzukommen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die 1a bis 1e sind schematische Seitenansichten
der Walzen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
die die Funktion der Vorrichtung erläutern;
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2 ist eine schematische
Seitenansicht, die die mechanischen Verbindungen zwischen den Walzen
und den Trägern
zeigen;
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3 ist eine schematische
Seitenansicht der unteren Teile der Lagerungen, die verblocken;
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4 ist eine schematische
Seitenansicht für
ein alternatives Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5 ist eine schematische
Seitenansicht für
ein anderes alternatives Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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die 6a und 6b zeigen alternative Möglichkeiten,
die Bahn durch die Walzen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung aufzuwickeln.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Die 1a bis 1e zeigen die Funktion eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
aus dem offenen Zustand, der den Beginn des Aufwickelns auf die
Aufwickelwalze gestattet, bis zur Arbeitsposition zum Sicherstellen einer
Aufwicklung mit hoher Qualität
für dünne Bahnen
(hinunter bis ungefähr
1 μm für Polyesterbahnen) mit
hohen Geschwindigkeiten (bis zu 1.000 m/min).
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1a zeigt eine Vorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer offenen Position. Eine Bahn 1 wie eine
Polyesterfolie kommt aus einer Förderrichtung
an, die durch einen Pfeil F angezeigt wird. Da sich die Vorrichtung
in einer offenen Position befindet, wird die Bahn zu einer Aufwickelwalze 2 (die
sich in einer unteren Position befindet) umgeleitet, über beispielsweise
eine Leerlaufwalze 10 (die fixiert ist). Der Pfad zwischen
der Leerlaufwalze 10 und der Aufwickelwalze 2 ist
frei, um einen leichten Beginn des Aufwickelns der Bahn 1 auf
die Aufwickelwalze 2 zu gestatten, entweder manuell oder durch
eine automatische Vorrichtung. Ein erster Satz Walzen (3, 8, 9)
ist auf einer Seite des Pfades vorgesehen. Der erste Satz Walzen
wird von einem ersten beweglichen Träger 11 (nicht gezeigt)
getragen. Ein zweiter Satz Walzen (4, 5, 6, 7),
der eine schlanke Walze 5 aufweist, ist auf der Seite gegenüber dem ersten
Satz Walzen in Bezug zu dem Pfad vorgesehen. Der zweite Satz Walzen
wird von einem zweiten beweglichen Träger 12 (nicht gezeigt)
getragen.
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Sobald
das Aufwickeln der Bahn 1 auf die Aufwickelwalze 2 begonnen
hat, wird der erste Träger 11 zu
dem Abschnitt der Bahn 1 bewegt, der sich zwischen der
Leerlaufwalze 10 und der Aufwickelwalze 2 erstreckt,
bis zu einer Position, in der die Walze 3 auf die Bahn 1 stößt. Diese
Situation ist in 1b dargestellt.
Vor dem Anstoßen
an der Bahn 1 wird die Walze 3 vorzugsweise dazu
gebracht, mit einer Tangentialgeschwindigkeit und in einer Richtung, die
im wesentlichen derjenigen des Versatzes der Bahn 1 entspricht,
zu drehen. Die Walzen 8 und 9 sind so gezeigt,
daß sie
nicht an die Bahn 1 stoßen, jedoch kann dies der Fall
sein.
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Sobald
der Zustand in 1b erreicht
ist, wird der zweite Träger 12 zur
Bahn 1 bis zu einer definierten Position bewegt, in der
die Walze 3 und die Walze 4 eng sind, jedoch nicht
miteinander in Kontakt stehen. Diese Situation ist in 1c dargestellt. Um Arbeitszeit
zu sparen, kann dieser Schritt (d.h. der Bewegungsschritt des zweiten
Trägers 12 zur
Bahn 1) gleichzeitig mit dem vorherigen, der in dem Versatz
des Trägers 11 zur
Bahn 1 besteht, realisiert werden. Der gleichzeitige Versatz
des ersten Trägers 11 und
des zweiten Trägers 12 wird
in der Tat bevorzugt. In der Position in 1c ist die schlanke Walze 5 vorzugsweise
unter der Walze 4 leicht zu der Walze 3 hin angeordnet,
d.h., die schlanke Walze 5 stößt an die Walze 4,
nicht jedoch an die Walze 3. Weder die Walze 4 noch
die schlanke Walze 5 stoßen an die Bahn 1.
Die Walzen 8 und 9 des ersten Trägers 11 und
die Walzen 6 und 7 des zweiten Trägers 12 sind so
angeordnet, daß sie
eine Klemmung bilden, die auf der Bahn geschlossen worden ist. Genauer
gesagt befindet sich die Walze 7 des zweiten Trägers 12 im
wesentlichen zwischen der Walze 8 und der Walze 9 des
ersten Trägers 11 und
vorzugsweise in einer engen Art und Weise, ohne jedoch mit diesen
in Kontakt zu stehen. Die Walze 6 des zweiten Trägers 12 ist
im wesentlichen unter der Walze 8 des ersten Trägers 11 und
vorzugsweise nahe an letzterer angeordnet. Somit wird die Bahn 1 dazu
gebracht, an die Walze 9 zu stoßen, und von der Walze 9 auf
die Walze 7 zu gelangen, von der Walze 7 auf die
Walze 8, von der Walze 8 auf die Walze 6,
um Wellen zu bilden. Die durch die Walzen 6, 7, 8 und 9 definierte
Klemmung, wenn sie auf der Bahn 1 geschlossen sind, trennt
die Wickelspannung von der hereinkommenden Spannung, die zu niedrig
oder zu hoch sein könnte.
Es ist möglich,
die Anzahl an Walzen, die die Klemmung bilden, zu verändern. Des
weiteren werden die Walzen 6, 7, 8 und 9 vorzugsweise
vor dem Anstoßen
an die Bahn 1 dazu gebracht, jeweils mit einer Tangentialgeschwindigkeit
und in einer Richtung, die derjenigen der Bahn 1 entspricht,
zu drehen (um eine Reibung zwischen den Walzen und der Bahn 1 zu
vermeiden); daher wird eine übermäßige Spannung
auf der Bahn 1 in dem Moment, in dem die Walzen daran anstoßen (was
auftreten könnte,
wenn die Walzen Leerlaufwalzen wären)
vermieden. Für die
Bahn 1, die eine Breite bis zu 2 m besitzt und die mit
einer Geschwindigkeit bis zu 1.000 m pro Minute transportiert wird,
ist es für
die Walzen 6, 7, 8 und 9 vorteilhaft,
daß sie
einen Durchmesser von ungefähr 120
mm besitzen. Die Walze 6 ist vorzugsweise horizontal von
der Walze 3 beabstandet, so daß die Bahn 1 von der
Walze 6 zu der Walze 3 in einer im wesentlichen
horizontalen Art und Weise geht. Des weiteren sind die Walzen 3 und 4 in
dieser Position verblockt, um eine relative Änderung der Position zwischen
diesen zu vermeiden, wie in Bezug auf 3 beschrieben
wird.
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Sobald
die Stufe in 1c erreicht
wird, wird die Walze 4 vorzugsweise dazu gebracht, mit
einer Tangentialgeschwindigkeit, die der Geschwindigkeit der Bahn 1 entspricht,
und in derselben Richtung wie die Walze 3 zu drehen. Folglich
wird die Walze 4 dazu gebracht, die schlanke Walze 5 durch
Reibungsantrieb zu drehen, da die schlanke Walze 5 an die
Walze 4 stößt. Die
schlanke Walze 5 wird anschließend entlang des Umfangs der
Walze 4 nach oben bewegt, bis sie durch die Bahn 1 an
die Walze 3 stößt. Daher stößt die schlanke
Walze 5 sowohl an die Walze 3 (durch die Bahn 1)
als auch an die Walze 4, und als Folge davon wird die schlanke
Walze 5 durch diese Walzen 3 und 4 präzise positioniert.
Die Bahn 1 geht nun von der Walze 3 zur schlanken
Walze 5 und anschließend
zur Aufwickelwalze 2. Die Achse der schlanken Walze 5 und
die Achse der Aufwickelwalze 2 sind vorzugsweise in einer
im wesentlichen vertikalen Ebene enthalten. Diese Situation ist
in 1d dargestellt.
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Sobald
die Stufe in 1d erreicht
wird, wird der Block, der durch die Träger 11 und 12 gebildet wird,
nach unten gesenkt (d.h. die gesamte Walzenanordnung), bis die schlanke
Walze 5 an die Aufwickelwalze 2 stößt, vorzugsweise
an ihrer Oberseite. Diese Situation ist in 1e dargestellt. Wie der 1e entnommen werden kann, stoßen die
Walzen 3 und 4 nicht an die Aufwickelwalze 2.
Dieses Absenken kann beispielsweise durch einen Hauptträger (nicht
gezeigt) erreicht werden, der vertikal bewegbar ist, auf dem die
Träger 11 und 12 gleitfähig in der
horizontalen Richtung montiert sind (um ihren Versatz zur Bahn 1 zu
gestatten, wie in Bezug auf die 1a bis 1c erwähnt wurde). Kurz bevor die
schlanke Walze 5 an die Aufwickelwalze 2 stößt, vorzugsweise
mit einem Abstand von ungefähr
10 mm, wird der Antrieb der Drehung der Walzen 3 und 4 vorzugsweise
gestoppt, um nun als Leerlaufwalzen zu dienen; dies kann klassisch
durch ein Außereingriffbringen
eines Kupplungsmechanismus erzielt werden. Wenn sich die Vorrichtung
in der Position in 1e befindet, liegt
eine Nominalposition zum effektiven Aufwickeln der Bahn 1 auf
die Aufwickelwalze 2 vor, und die schlanke Walze 5 dient
als eine Klemmwalze.
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Während jedem
dieser Schritte von 1a bis 1e wird die Drehzahl der
Aufwickelwalze 2 vorzugsweise variiert, um eine im wesentlichen
konstante Spannung der Bahn 1 beizubehalten, wenn sich
die Länge
des Pfades der Bahn 1 während
der Abweichung der Bahn 1 durch verschiedene Walzen der
Vorrichtung verändert.
Dies kann beispielsweise durch Steuern der Drehzahl der Aufwickelwalze 2 als eine
Funktion der durch die Bahn 1 auf die Walze 6 ausgeübten Kraft,
während
der Schritte, die in Bezug auf die 1c, 1d und 1e beschrieben wurden, erzielt werden.
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Bezug
nehmend nun auf 2 wird
der Mechanismus zum Sicherstellen der korrekten Positionierung der
schlanken Walze 5 zwischen den Walzen 3 und 4 beschrieben. 2 zeigt nur einen Teil der Vorrichtung
bezüglich
der Walzen 3 und 4 und der schlanken Walze 5,
wenn sich die Vorrichtung in der Position in 1c befindet. Die schlanke Walze 5 (ihre
Achse wird mit 31 bezeichnet) wird an jedem Ende durch
einen entsprechenden doppelt wirkenden Druckzylinder 19 gehalten.
Genauer gesagt ist jedes Ende der schlanken Walze 5 an
dem Ende der Stange 20 eines jeweiligen Druckzylinders 19 angelenkt. Die
Druckzylinder 19 erstrecken sich vorzugsweise im wesentlichen
senkrecht, wobei sich ihren Stangen 20 nach unten erstrecken.
Jeder Druckzylinder 19 ist vorzugsweise am Ende eines jeweiligen Arms 27,
der über
ein jeweiliges Schwenkgelenk 28 mit dem Träger 12 verbunden
ist, befestigt. Die Schwenkgelenke 28 sind vorzugsweise
im mittleren Bereich der Arme 27 angeordnet. Das gegenüberliegende
Ende eines jeden Armes 27 ist auf der Stange 26 eines
jeweiligen Druckzylinders 25 über ein Schwenkgelenk 29 angelenkt.
Die Druckzylinder 25 sind beide über jeweilige Schwenkgelenke 30 an
dem Träger 12 angelenkt. Die
Druckzylinder 25 erstrecken sich vorzugsweise im wesentlichen
horizontal. Diese Konstruktion gestattet es, die horizontale und
vertikale Position der schlanken Walze 5 durch Steuern
des Drucks der Zylinder 19 und 25 zu verändern. Somit
ist die schlanke Walze 5 korrekt unter der Walze 4 positioniert,
wenn sie sich von der Position in 1b zur
Position in 1c bewegt,
d.h. ohne daß die
schlanke Walze 5 an die Bahn 1 stößt, indem
die Stangen 20 und 26 der Druckzylinder 19 und 25 in
die verlängerte
Position gebracht werden. Anschließend läuft die schlanke Walze 5 entlang
des Umfangs der Walze 5, bis sie durch die Bahn 1 an
die Walze 3 stößt, um aus
der Position in 1c in
die Position in 1d zu
gelangen; während
dieses Vorgangs wird der Druck in dem Druckzylinder 25 in
einer bekannten Art und Weise gesteuert, damit die schlanke Walze 5 weiterhin
ohne übermäßige Stärke an die
Walze 4 stößt. Vorzugsweise
wird kein Druck mehr auf den Druckzylinder 25 aufgebracht,
sobald die schlanke Walze 5 an die Walze 3 stößt, so daß die schlanke
Walze 5 nur durch die Walzen 3 und 4 durch
die Zugkräfte
der Druckzylinder 19 positioniert wird.
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Während des
Aufwickelns, d.h. in der Position in 1e,
bleiben die Druckzylinder 19 zurückgezogen, um beide Enden der
schlanken Walze 5 mit den Walzen 3 und 4 in
Kontakt zu belassen, ungeachtet der Breite der Aufwickelwalze 2.
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Die
Walzen 3 und 4 sind beide drehbar auf den jeweiligen
Lagerungen 13 und 14 montiert, wobei deren Achsen
mit 17 und 18 bezeichnet sind. Die Lagerungen 13 und 14 wirken
so zusammen, daß sie
einen Verblockungsmechanismus zum Verblocken der Walze 3 mit
der Walze 4 bilden, wie bereits erwähnt wurde: Dies wird genauer
in Bezug auf 3 beschrieben.
Die Lagerungen 13 sind gleitfähig in der vertikalen Richtung
auf dem Träger 11 montiert
(die Führungsvorrichtungen
sind nicht gezeigt), und sie sind durch beispielsweise doppelt wirkende
Druckzylinder 21 vertikal positioniert. Auf ähnliche
Weise sind die Lagerungen 14 in der vertikalen Richtung
gleitfähig
auf dem Träger 12 montiert
(die Führungsvorrichtungen
sind nicht gezeigt), und sie sind durch beispielsweise Druckzylinder 23 vertikal
positioniert. So erstrecken sich die Druckzylinder 21 und 23 parallel und
vertikal, wobei sich ihre jeweiligen Stangen 22 und 24 nach
unten erstrecken. Die Druckzylinder 19, 21 und 23 nehmen
automatisch den Durchmesserzuwachs der Aufwickelwalze 2 auf.
Jedoch werden diese nur für
das Anheben der Walzen 3 und 4 und der schlanken
Walze 5 über
einen definierten erfaßten Abstand
verwendet, der beispielsweise ein paar Millimetern entspricht. Danach
ist es der gesamte Block, der aus den Trägern 11 und 12 gebildet
ist, der über die
definierte Höhe
angehoben wird und in dieser neuen Position verblockt wird, während die
Druckzylinder 19, 21 und 23 die Walzen 3 und 4 weiterhin
an die schlanke Walze 5 stoßen lassen und die schlanke Walze 5 an
die Aufwickelwalze 2 stoßen lassen. von da an nehmen
die Druckzylinder 19, 21 und 23 wieder
die Durchmesserveränderung
der Aufwickelwalze 2 auf, bis sie wieder von dem definierten
Abstand zurückgezogen
werden, nachdem der gesamte Block wieder angehoben worden ist, usw.
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Bezug
nehmend auf 3 beschreiben
wir nun den Verblockungsmechanismus der Walze 3 mit der
Walze 4, der in dem Zustand der Vorrichtung, wie sie in
den 1c bis 1e gezeigt ist, wirksam ist. 3 ist eine schematische
Seitenansicht, die den unteren Teil der Lagerung 13, die
die Walze 3 trägt, (ihre
Achse wird mit 17 bezeichnet) und den unteren Teil der
Lagerung 14, die die Walze 4 trägt (deren Achse
mit 18 bezeichnet wird) zeigt. Der untere Teil der Lagerung 13 zeigt
einen Arm 13a, der sich seitlich zur Lagerung 14 hin
erstreckt. Eine Nut 15 ist am freien Ende des Arms 13a angeordnet.
Der untere Teil der Lagerung 14 zeigt einen Arm 14a,
der sich seitlich zur Lagerung 13 erstreckt. Eine Nase 16 ist am
freien Ende des Armes 14a angeordnet. Die Form des freien
Endes des Armes 14a stimmt mit der Form des freien Endes
des Armes 13a überein
und genauer gesagt paßt
die Nase 16 in die Nut 15. Die Nase 16 besitzt
vorzugsweise eine abgeschrägte
Kante, um den Eingriff mit der Nut 15 zu vereinfachen.
Wenn die Vorrichtung in die Position der 1c gelangt, werden somit die Lagerung 13 und
die Lagerung 14 miteinander verblockt. Des weiteren bleiben
beide Lagerungen 13 und 14 verblockt, beispielsweise durch
Mittel, die auf die Träger 11 und 12 wirken,
um ein seitliches Außereingriffgelangen
zu vermeiden. Auf diesem Weg bilden beide Lagerungen 13 und 14 einen
steifen Block: horizontale oder vertikale Relativschwingungen zwischen
der Lagerung 11 und der Lagerung 12 werden beseitigt.
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Wir
beschreiben nun das Verhältnis
zwischen den Walzen 3 und 4, der schlanken Walze 5 und
der Aufwickelwalze 2 vom mechanischen Gesichtspunkt her.
Wenn sich die Vorrichtung in der Position in 1e befindet, d.h., in der Nominalposition zum
effektiven Aufwickeln, dient die schlanke Walze 5 als Klemmwalze.
Der Durchmesser der schlanken Walze 5 ist vorzugsweise
so klein wie möglich,
um den Lufteinschluß zwischen
der Bahn 1 und der Aufwickelwalze 2 zu minimieren.
Somit wird die schlanke Walze 5 über ihre Länge hin flexibel und, in Abwesenheit der
Walzen 3 und 4, kann sie sich biegen und während dem
Aufwickeln auf der Aufwickelwalze 2 vibrieren. Es kann
sogar eine Resonanz auftreten. Beides, das Biegen und das Vibrieren
der schlanken Walze 5, würde sich negativ auf die Tangentialgeschwindigkeitsunterschiede
zwischen der schlanken Walze 5 und der Aufwickelwalze 2 auswirken
und eine Reibung auf der Bahn 1 hervorrufen, Veränderungen
der Spannung in der Bahn 1 und schlechte Auswirkungen hinsichtlich
des Verteilens der Bahn 1, ebenso wie in Bezug auf den
Lufteinschluß.
Somit ist es vorzuziehen, das Biegen und das Vibrieren der schlanken
Walze 5 während
der Aufwicklung zu vermeiden. Zu diesem Zweck flankieren die Walzen 3 und 4 die
schlanke Walze 5 auf ihrem oberen halben Umfang, um sie
während
des Aufwickelns zwischen sich und der Aufwickelwalze 2 zu
nehmen. Des weiteren sind die Walzen 3 und 4 vorzugsweise
steifer ausgebildet als die schlanke Walze 5, um in der
Lage zu sein, die schlanke Walze 5 zu lagern: das wird
vorzugsweise mit den Walzen 3 und 4 erzielt, die
einen größeren Durchmesser
als die schlanke Walze 5 haben. Die Walzen 3 und 4 besitzen
vorzugsweise jeweils einen Durchmesser, der ein bis sechs Mal, vorzugsweise
drei Mal, der Durchmesser der schlanken Walze 5 ist. Die
Walzen 3 und 4 besitzen vorzugsweise denselben
Durchmesser und sind auf demselben vertikalen Niveau angeordnet.
Des weiteren ist die Oberfläche
der Walze 3, die von der Bahn 1 (in diesem Ausführungsbeispiel)
umwickelt wird, vorteilhafterweise glatt; ihre Oberfläche ist
vorzugsweise metallisch und poliert, ihre Rauhigkeit Rt (d.h. die
Differenz zwischen dem höchsten
und dem niedrigsten Punkt auf der Oberfläche) ist kleiner oder gleich
25 μm. In
diesem Fall schwimmt die Bahn 1 auf der aerodynamischen
Grenzschicht, ohne die Oberfläche der
Walze 3 zu berühren.
Dies führt
zu einem Verteileffekt. Auf ähnliche
Weise ist die Oberfläche
der Walze 4 ähnlich
zu der Walze 3 vorteilhafterweise glatt. Die schlanke Walze 5 besteht
vorzugsweise aus einem Kern mit einer elastischen Beschichtung,
die selbst mit der Oberfläche
der Aufwickelwalze 2 konform ist. Für die schlanke Walze 5,
die eine Breite bis zu 2 m besitzt, und die Bahn 1, die
mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1.000 m/min. transportiert wird,
ist es für
die schlanke Walze 5 vorteilhaft, einen Durchmesser von
ungefähr
50 mm zu besitzen, und für
die Walzen 3 und 4 ist es vorteilhaft, jeweils
einen Durchmesser von ungefähr
150 mm zu besitzen. Somit gestatten die Walzen 3 und 4,
die schlanke Walze 5 präzise
zwischen diese zu positionieren, und, als eine Folge davon, wird
die schlanke Walze 5 korrekt auf der Aufwickelwalze 2 positioniert
und des weiteren sorgen die Walzen 3 und 4 für eine dynamische Stabilität beim Aufwickeln.
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Der
Abstand zwischen der schlanken Walze 5 und der Aufwickelwalze 2 in 1d ist vorzugsweise klein,
so daß die
Zeit, die benötigt
wird, um von der Position in 1d zu
der Position in 1e zu gelangen, kurz ist, und somit begrenzt
es die Zeit, während
der die schlanke Walze 5 möglicherweise unter den Walzen 3 und 4 gebogen
werden kann oder vibrieren kann, da sie noch nicht an die Aufwickelwalze 2 stößt. Der
Mechanismus zum Sicherstellen der korrekten Positionierung der schlanken
Walze 5 zwischen den Walzen 3 und 4 wird
im Verhältnis
zu 3 genauer beschrieben.
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Da
die Lagerungen 13 und 14 vorzugsweise verblockt
werden, wenn sie in der Position in 1c ankommen,
wie bereits erwähnt
wurde, und in den nachfolgenden Schritten verblockt bleiben (entsprechend
den 1b und 1e), wird die relative Bewegung,
insbesondere die Vibrationen, zwischen den Walzen 3 und 4 während des
Aufwickelns vermieden und somit wird vermieden, daß ein unerwünschtes Biegen
und unerwünschte
Vibrationen der schlanken Walze 5 durch die relative Bewegung
oder die Vibrationen zwischen den Walzen 3 und 4 induziert
werden können.
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Des
weiteren ist die Vorrichtung so konstruiert, daß dann, wenn sie sich in Position
der 1e befindet, eine
seitliche Bewegung, genauer gesagt seitliche Vibrationen, des Blocks,
der durch die Träger 11 und 12 mit
ihren verblockten Lagerungen 13 und 14 gebildet
wird, und somit der Walzen 3 und 4 und der schlanken
Walze 5 relativ zur Aufwickelwalze 2 vermieden
wird. Jedoch paßt
sich die vertikale Position der Einheit, die durch die Walzen 3 und 4 und die
schlanke Walze 5 gebildet wird, dem Durchmesser der Aufwickelwalze 2 an,
während
sie während des
Aufwickelns zunimmt, wie in Bezug auf 2 beschrieben
wurde. Die Druckzylinder 21 und 23 sind vorzugsweise
von der pneumatischen Bauart, um einen einstellbaren Kontaktdruck
zwischen der Aufwickelwalze 2 und der schlanken Walze 5 zu
definieren und die möglichen
vertikalen Vibrationen zu absorbieren. Die Druckzylinder 19 sind
ebenso vorzugsweise von der pneumatischen Bauart. Wie bereits erwähnt, geht
die Bahn 1 vorzugsweise im wesentlichen horizontal von
der Walze 6 zur Walze 3, so daß mögliche verbleibende vertikale
Bewegungen oder Vibrationen der Walze 3 und der schlanken
Walze 5 (aufgrund des Auslaufens der Aufwickelwalze 2)
keine wesentliche Veränderung
der Spannung der Bahn 1 hervorrufen würden, wie es der Fall wäre, wenn
die Bahn 1 vertikal zur Walze 3 transportiert
wird.
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In
der Position in 1e sind
die Kräfte
hinsichtlich der schlanken Walze 5 wie folgt verteilt.
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Das
Gewicht W der Walzen 3 und 4 (die verblockt sind)
wird durch die Aufwickelwalze 2 über die schlanke Walze 5 abgestützt. Die
Walze 3 und die Walze 4 haben vorzugsweise das gleiche
Gewicht. Jedoch wird wenigstens ein kleiner Betrag ΔW ihres Gewichts
W vorteilhafterweise von den Druckzylindern 21 und 23 getragen,
die jeweils an den Enden der Walzen 3 und 4 angeordnet
sind, wobei die Druckzylinder an jedem Ende um den halben Betrag, d.h.
um ΔW/2,
nach oben ziehen. Die Beträge ΔW werden
vorzugsweise so ausgewählt,
daß sie
ausreichend sind, um zu erzielen, daß der Druck, der durch die
schlanke Walze 5 auf die Aufwickelwalze 2 ausgeübt wird,
in der Mitte der schlanken. Walze 5 maximal ist und progressiv
zu ihren Kanten hin abnimmt. Nichtsdestotrotz sind die Zugkräfte ΔW/2 der Druckzylinder 21 und 23 begrenzt,
so daß die
schlanke Walze 5 über
die gesamte Breite der Bahn 1 in Anschlag mit der Aufwickelwalze 2 bleibt.
Als Folge davon wird die Effizienz der schlanken Walze 5 zur
Verringerung des Lufteinschlusses zwischen der Bahn 1 und
der Aufwickelwalze 2 weiter verbessert, da sie die Austreibung
der Luft, die zwischen der Bahn 1 und der Aufwickelwalze 2 eingefangen
ist, von der Mitte zu den Kanten der Bahn 1 im Anschlagsbereich der
schlanken Walze 5 mit der Aufwickelwalze 2 fördert. In
der Praxis wird die Zugkraft nach oben von ΔW/2, die von den Druckzylindern 21 und 23 an
jedem Ende entwickelt wird, durch das Versorgen der Druckzylinder 21 und 23 einer
Differentialbauart (an jedem Ende) mit einem ersten Druck (a), der
eine konstante Aufwärtskraft
von W/2 induziert, und mit einem zweiten Druck (b), der eine Abwärtskraft
von (W/2-ΔW/2)
induziert, erhalten: somit beträgt
die resultierende Kraft an jedem Ende der Walzen 3 und 4 ΔW/2, die
nach oben gerichtet ist.
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Hinsichtlich
des Anschlags der schlanken Walze 5 an die Walzen 3 und 4 verbleiben
die Reaktionskräfte
der schlanken Walze 5 auf den Walzen 3 und 4 aufgrund
mindestens eines Teils des Gewichts der Walzen 3 und 4,
die über
die schlanke Walze 5 von der Aufwickelwalze 2 aufgenommen
wird, vorzugsweise so niedrig wie möglich, die Walzen 3 und 4 vermeiden
gerade das Verbiegen und Vibrieren der schlanken Walze 5,
ebenso wie sie ihr korrektes Positionieren sicherstellen. Somit
wird die Kompression der Bahn 1 zwischen der schlanken
Walze 5 und der Walze 4 niedrig gehalten und ein
Beschädigen
der Bahn 1 wird folglich vermieden. Von diesem Gesichtspunkt
aus ist der Winkel zwischen der Halbebene, die von der Achse der
schlanken Walze 5 begrenzt wird und die Achse der Walze 3 aufweist,
und der Halbebene, die von der Achse der schlanken Walze 5 begrenzt
wird und die Achse der Walze 4 aufweist, vorzugsweise so
klein wie möglich,
beispielsweise 130°.
Als ein Ergebnis werden die Kräfte der
schlanken Walze 5 auf die Walzen 3 und 4 um eine
vorgegebene Kraft minimiert, die im Bedarfsfall von der Aufwickelwalze 2 auf
die schlanke Walze 5 ausgeübt wird.
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In
der Praxis biegt sich die Aufwickelwalze 2 leicht nach
unten, aufgrund ihres Eigengewichtes und aufgrund der Tatsache,
daß sie
an ihren Enden gelagert ist. Bei geeigneter Konstruktion ist die
Aufwickelwalze 2 jedoch steifer als die schlanke Walze 5 und
als die Walzen 3 und 4 und folglich biegt sich
die Aufwickelwalze 2 weniger nach unten als dies die schlanke
Walze 5 und die Walzen 3 und 4 tun. Deshalb
biegen sich die Walzen 3 und 4 und die schlanke Walze 5 tatsächlich um
denselben Betrag als die Aufwickelwalze 2, die fortfährt, die
schlanke Walze 5 zumindest über die Breite der Bahn 1 abzustützen, wie zuvor
beschrieben wurde. Es ist jedoch vorteilhaft, daß die Druckzylinder 19 eine
nach oben gerichtete Kraft an jedem Ende der schlanken Walze 5 entwickeln,
die ausreicht, um sicherzustellen, daß beide Endbereiche der schlanken
Walze 5 bei jeder beliebigen Breite der Aufwickelwalze 2 an
die Walzen 3 und 4 stoßen.
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Es
ist vorteilhaft, daß die
schlanke Walze 5 an die Oberseite der Aufwickelwalze 2 stößt, wie
in 1e gezeigt ist (oder,
in einem anderen Ausführungsbeispiel,
daß die
Aufwickelwalze 2 an die Oberseite der schlanken Walze 5 stößt). Somit
sind die Tangentialgeschwindigkeit der Aufwickelwalze 2 und der
schlanken Walze 5 ebenso wie die Tangentialgeschwindigkeit
der schlanken Walze 5 und der Walze 3 im wesentlichen
für jeden
Punkt auf der Breite der Bahn 1 identisch, und daher werden
keine Reibungen auf der Bahn 1 erzeugt. Dies wird nicht
erzielt, wenn die schlanke Walze 5 seitlich an die Aufwickelwalze 2 stößt (somit
flanieren die Walzen 3 und 4 die schlanke Walze 5 seitlich).
Tatsächlich
biegen sich die Walzen 3 und 4 jeweils im wesentlichen
um einen selben fixierten Betrag nach unten (wenn sie identisch
ausgelegt sind) und die Aufwickelwalze 2 biegt sich um
einen anderen Betrag nach unten, der des weiteren variiert, wenn
ihr Durchmesser aufgrund der Bahn 1, die darum herum gewickelt
ist, zunimmt. Als eine Folge davon positionieren die Walzen 3 und 4 die
schlanke Walze 5 nicht korrekt auf der Aufwickelwalze 2 über ihre
gesamte Länge
und dies führt
zu Unterschieden der Tangentialgeschwindigkeitsvektoren zwischen
der Walze 3 und der schlanken Walze 5 und zwischen
der schlanken Walze 5 und der Aufwickelwalze 2,
womit eine Reibung auf die Bahn 1 induziert wird. Des weiteren
kann die schlanke Walze 5 sogar leicht vibrieren, wenn
die schlanke Walze 5 nicht mehr korrekt über die
gesamte Länge
zwischen den Walzen 3 und 4 auf der einen Seite
und der Aufwickelwalze 2 auf der anderen Seite eingelegt
ist.
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In
einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird die gleiche Vorrichtung wie die bislang beschriebene vorgeschlagen,
jedoch mit modifizierten Schritten im Vergleich zu denjenigen der 1a bis 1e. Die Anfangsposition der Vorrichtung
ist diejenige aus 1a.
Der Versatz des ersten Trägers 11 und
des zweiten Trägers 12 werden ähnlich ausgeführt wie
zuvor beim Passieren aus 1a bis 1c beschrieben wurde, jedoch
werden die seitlichen Versatzabstände so modifiziert, daß die Vorrichtung
den Zustand in 4 erreicht,
anstelle desjenigen aus 1c.
Anschließend
wird die schlanke Walze 5 entlang der Walze 4 bewegt,
bis sie die Walze 3 berührt,
wie zuvor beim Passieren aus 1c zu 1d beschrieben wurde. Anschließend wird der
durch den ersten Träger 11 und
den zweiten Träger 12 gebildete
Block (mit ihren Lagerungen 13 und 14, die wie
zuvor verblockt sind) seitlich verschoben, um in die Position in 1d und anschließend in
die Position in 1e zu
gelangen.
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In
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird eine ähnliche
Vorrichtung vorgeschlagen, die es erlaubt, einen Raum, der in die
horizontale Richtung folgt, zu gewinnen. In dem Ausführungsbeispiel,
das in Bezug auf die 1a bis 1e gezeigt ist, wird 3 seitlich
in Bezug auf die Walzen 8 und 9, die im wesentlichen
vertikal ausgerichtet gezeigt sind, verschoben. Auf ähnliche
Weise werden die Walze 4 und die schlanke Walze 5 seitlich
in Bezug auf die Walzen 6 und 7, die ebenso im
wesentlichen ausgerichtet gezeigt sind, verschoben. Wenn sich die
Vorrichtung im offenen Zustand wie in 1a befindet, nimmt
sie etwas Platz in der horizontalen Richtung ein. Dies ist beispielsweise
möglich,
um die Walze 3 auf einen Träger und die Walzen 8 und 9 auf
einen weiteren Träger
zu montieren, wobei beide seitlich bewegbar sind. Auf ähnliche
Weise können
die Walze 4 und die schlanke Walze 5 auf einem
Träger
montiert werden, während
die Walzen 6 und 7 auf einem weiteren Träger montiert
werden, die beide seitlich verschiebbar sind. Wenn sich die Vorrichtung
in geöffnetem
Zustand befindet, wie in der vorherigen Umgebung durch 1a dargestellt ist, ist
es somit möglich,
vertikale Walzen 3, 8 und 9 annähernd auf einer
Seite des Pfades der Bahn 1 zwischen der Leerlaufwalze 10 und
der Aufwickelwalze 2 auszurichten, und es ist möglich, die
Walzen 4, 6 und 7 annähernd vertikal auf der anderen
Seite des Pfades auszurichten. Somit ist es möglich, den horizontalen Abstand
der zuvor die Walzen 8 und 9 von der Walze 3 getrennt
hat und den horizontalen Abstand, der die Walze 4 und die
schlanke Walze 5 von den Walzen 6 und 7 getrennt
hat, einzusparen. Anschließend
können
beide Träger,
die die Walze 3 und die Walzen 8 und 9 tragen,
gleichzeitig zur Bahn 1 bewegt werden, um an diese zu stoßen und
anschließend
(oder womöglich
gleichzeitig) können
beide Träger,
die die Walze 4, die schlanke Walze 5 und die
Walzen 8 und 9 tragen, gleichzeitig zu der Bahn 1 bewegt
werden, bis sich die Walzen 3 und 4 und die schlanke
Walze 5 in der zuvor in der 1c dargestellten
Position befinden. In diesem Zustand bilden die Walzen 8 und 9 und
die Walzen 6 und 7 die zuvor erwähnte Klemmung,
die die Bahn 1 einschließt, aber die Klemmung wird
anschließend
im wesentlichen vertikal an den Walzen 3 und 4 und
der schlanken Walze 5 ausgerichtet, wie in 5 gezeigt ist. Die Walze 6 befindet sich
etwas oberhalb der Walzen 3 und 4 in Bezug auf die
vertikale Position. Von dieser Position aus werden der Träger der
Walzen 8 und 9 und der Träger der Walzen 6 und 7 gleichzeitig
in der horizontalen Richtung verschoben, um in die Position zu gelangen,
die in 1c abgebildet
ist, und anschließend
werden die nachfolgenden Schritte des vorherigen Ausführungsbeispiels
normal ausgeführt.
Es ist jedoch vor dem Vorgang des Anhebens möglich, den Schritt, der zum
Passieren von der Position der Vorrichtung, die in 1c beschrieben ist, zu der Position in 1d im vorherigen Ausführungsbeispiel,
beschrieben ist, vorher auszuführen.
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In
den zuvor beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen geht die Bahn 1 dann, wenn
sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet (d.h.
in der Position, die in 1e gezeigt
ist) zwischen die Walze 3 und die schlanke Walze 5 und
anschließend
zwischen die schlanke Walze 5 und die Aufwickelwalze 2.
Alternativ ist es möglich,
die Bahn 1 durch einen unterschiedlichen Pfad in der Vorrichtung,
die die Walzen 3 und 4 und die schlanke Walze 5 zum
Aufwickeln der Bahn 1 auf die Aufwickelwalze 2 aufweist,
aufzuwickeln.
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Beispielsweise
kann die Bahn 1, wie in 6a gezeigt
ist, zuerst zwischen die Walze 4 und die schlanke Walze 5 gehen,
anschließend
zwischen die Walze 3 und die schlanke Walze 5 und
schließlich zwischen
die schlanke Walze 5 und die Aufwickelwalze 2.
In diesem Fall besitzt die Vorrichtung vorzugsweise eine offene
Position, in der sich die schlanke Walze 5 auf einer Seite
des Pfades der Bahn 1 im Verlauf des Aufwickelns auf die
Aufwickelwalze 2 befindet, und sich die Walzen 3 und 4 auf
der anderen Seite des Pfads der Bahn, im Verlauf des Aufwickelns auf
die Aufwickelwalze 2, befinden. Wenn die Vorrichtung in
ihre Nominalaufwickelposition gebracht wird (beispielsweise durch
Bewegen der Walzen 3 und 4 und der schlanken Walze 5 zur
Aufwickelwalze 2, deren Position fixiert werden kann, oder
durch Bewegen der schlanken Walze 5 und der Aufwickelwalze 2 zu
den Walzen 3 und 4, deren Position fixiert sein
kann), wird die Bahn 1 entsprechend aufgewickelt.
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Wie
in 6b gezeigt ist, kann
die Bahn 1 auch direkt zwischen die schlanke Walze 5 und
die Aufwickelwalze 2 gehen, ohne zwischen die Walze 3 und
die schlanke Walze 5 oder zwischen die Walze 4 und
die schlanke Walze 5 zu gehen. In diesem Fall besitzt die
Vorrichtung vorzugsweise eine offene Position, in der die Walzen 3 und 4 und
die schlanke Walze 5 gemeinsam auf einer gleichen Seite
des Pfades der Bahn 1 im Verlauf des Aufwickelns auf die Aufwickelwalze 2 angeordnet
sind. Des weite ren besitzen die Walzen 3 und 4 und
die schlanke Walze 5 vorzugsweise ihre relativen Positionen,
die bereits denjenigen in der Nominalaufwickelposition entsprechen.
Wenn die Vorrichtung in ihre Nominalaufwickelposition gebracht wird
(beispielsweise durch Bewegen der Walzen 3 und 4 und
der schlanken Walze 5 zur Aufwickelwalze 2, deren
Position fixiert sein kann, oder durch Bewegen der Aufwickelwalze 2 zur schlanken
Walze 5 und zu den Walzen 4 und 3, deren Position
fixiert sein kann), wird die Bahn 1 entsprechend aufgewickelt
werden. In den Ausführungsbeispielen
der 6a und 6b besitzt die Vorrichtung
vorzugsweise Vorrichtungen zum automatischen Positionieren der schlanken
Walze 5 zwischen den Walzen 3 und 4 in
der Nominalaufwickelposition. Für
den Fall, daß die
Aufwickelwalze 2 bewegbar ist, ist es des weiteren vorteilhaft,
daß sich
die Aufwickelwalze 2 während
des Aufwickelns in die Nominalaufwickelposition bewegt, um sich
dem Durchmesser der Aufwickelwalze 2 anzupassen.
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In
den Ausführungsbeispielen,
die hinsichtlich der 1 bis 5 beschrieben wurden, geht
die Bahn 1 zwischen der Walze 3 und der schlanken
Walze 5 und anschließend
zwischen der schlanken Walze 5 und der Aufwickelwalze 2 hindurch,
wenn sich die Vorrichtung in der Nominalaufwickelposition befindet.
Des weiteren sind die Walzen 3 und 4 und die schlanke
Walze 5 von der offenen Position in die nominale Aufwickelposition
bewegbar, wobei die Position der Aufwickelwalze 2 fest
ist. Es gibt alternative Möglichkeiten,
um die Walzen zu definieren, deren Position fest oder beweglich
ist, um ein leichtes Aufwickeln zu gestatten. Es ist beispielsweise
möglich, die
Position der Walze 4 und der schlanken Walze 5 zu
fixieren (jedoch hat die Vorrichtung vorzugsweise immer noch eine
Vorrichtung zum automatischen Positionieren der schlanken Walze 5 zwischen
den Walzen 3 und 4 in der Nominalaufwickelposition)
und es ist möglich,
die Position der Walze 3 und der Aufwickelwalze 2 beweglich
zu haben, um in die nominale Aufwickelposition zu gelangen. Anschließend ist
es vorteilhafterweise die Aufwickelwalze 2, die sich während des
Aufwickelns in die Nominalposition bewegt, um sich dem Durchmesser
der Aufwickelwalze 2 anzupassen.
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Es
sollte klar sein, daß die
drei Walzensysteme, die die Walzen 3 und 4 und
die schlanke Walze 5 zum Aufwickeln der Bahn 1 auf
die Aufwickelwalze 2 aufweisen, unabhängig von den die Einklemmung bildenden
Walzen 6, 7, 8 und 9 verwendet
werden können.
Selbstverständlich
ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
begrenzt.