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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 Rollen aufgewickelt.
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Während des
Aufwickelns der Bahn auf eine Rolle ist es erwünscht, ein homogenes Aufwickeln auf
die Rolle sicherzustellen (d.h. ohne Knittern oder Falten) und so
wenig Luft wie möglich
zwischen jede Schicht einer Bahn auf der Rolle 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 Klemmrolle (auch als Packrolle bezeichnet) aufgewickelt,
um einen übermäßigen Lufteinschluß zu verhindern.
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Die
DE 43 43 173 offenbart eine
kombinierte Bahnkalandrier- und
Aufwickelvorrichtung.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Untersuchungen
haben gezeigt, daß:
- (aa) es der effektivste Weg ist, den Durchmesser einer
Packrolle zu reduzieren, um die Menge an Lufteinschluß bei einer
hohen Arbeitsgeschwindigkeit unter einem bestimmten Niveau zu halten;
- (bb) wenn die Packrolle (oder ihre Deckschicht) weicher als
die Aufwickelrolle ist und zuviel Luft einschließt, dann das Problem gelöst werden kann,
indem härtere
Materialien für
die Packrolle 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 Packrollen,
beispielsweise kann die Packrolle zu flexibel werden, wenn sie zu
dünn ist.
Jedoch wird vorgeschlagen, schlanke Packrollen 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 Rolle zwischen einer Rolle und einer Aufwickelrolle
vor, wobei die Bahn von der Rolle zu der schlanken Rolle und anschließend zu
der Aufwickelrolle gelangt. Das zweite Beispiel schlägt eine
schlanke Rolle zwischen zwei Rollen und einer Aufwickelrolle vor,
wobei die Bahn von einer derjenigen Rollen zu der schlanken Rolle
und anschließend
zu der Aufwickelrolle geht.
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Um
jedoch diese Prinzipien in die Praxis umzusetzen, mußten verschiedene
praktische Probleme gelöst
werden. Ein erstes Problem ist es, die korrekte Position der schlanken
Rolle zwischen der Rolle (den Rollen) und der Aufwickelrolle sicherzustellen,
da die schlanke Rolle aufgrund ihres geringen Durchmessers flexibel
wird. Ein anderes Problem ist es, sicherzustellen, daß die Tangentialgeschwindigkeit
der schlanken Rolle und der Rollen 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 Rolle
sicherzustellen, d.h., es können
Falten auf der Bahn verbleiben, sobald sie auf der Aufwickelrolle
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 Rolle und der schlanken Rolle und
zwischen der schlanken Rolle und der Aufwickelrolle. Ein anderes
weiteres Problem ist es, eine Druckverteilung über die Breite der Aufwickelrolle
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 Aufwickelrollen 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 Aufwickelrollen 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 gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren
gemäß den Ansprüchen 13–21 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
werden in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die 1a bis 1e sind
schematische Seitenansichten der Rollen 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 Rollen 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 Rollen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung aufzuwickeln.
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7 ist
eine schematische Ansicht für
eine andere Ausführungsform
der Erfindung;
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8 ist
eine weitere schematische Ansicht der Ausführungsform aus 7;
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9 ist
eine Draufsicht der Ausführungsform
aus 7;
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10 ist
eine vergrößerte Seitenansicht der
Ausführungsform
aus 7;
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11 zeigt
die Versatzmöglichkeiten
einer Rolle gemäß der Ausführungsform
aus 7;
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12 ist
eine weitere schematische Ansicht der Ausführungsform aus 7;
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13 stellt einen möglichen Aufwickelvorgang für die Ausführungsform
aus 7 dar;
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14 stellt einen möglichen Rollenänderungsvorgang
für die
Ausführungsform
aus 7 dar;
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15 stellt
eine andere Ausführungsform der
Erfindung dar;
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16 stellt
eine weitere andere Ausführungsform
der Erfindung dar.
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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
Aufwickelrolle 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 Aufwickelrolle 2 (die sich
in einer unteren Position befindet) umgeleitet, über beispielsweise eine Leerlauf
rolle 10 (die fixiert ist). Der Pfad zwischen der Leerlauf
rolle 10 und der Aufwickelrolle 2 ist frei, um
einen leichten Beginn des Aufwickelns der Bahn 1 auf die
Aufwickelrolle 2 zu gestatten, entweder manuell oder durch
eine automatische Vorrichtung. Ein erster Satz Rollen (3, 8, 9) ist
auf einer Seite des Pfades vorgesehen. Der erste Satz Rollen wird
von einem ersten beweglichen Träger 11 (nicht
gezeigt) getragen. Ein zweiter Satz Rollen (4, 5, 6, 7),
der eine schlanke Rolle 5 aufweist, ist auf der Seite gegenüber dem
ersten Satz Rollen in Bezug zu dem Pfad vorgesehen. Der zweite Satz Rollen
wird von einem zweiten beweglichen Träger 12 (nicht gezeigt)
getragen.
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Sobald
das Aufwickeln der Bahn 1 auf die Aufwickelrolle 2 begonnen
hat, wird der erste Träger 11 zu
dem Abschnitt der Bahn 1 bewegt, der sich zwischen der
Leerlauf rolle 10 und der Aufwickelrolle 2 erstreckt,
bis zu einer Position, in der die Rolle 3 auf die Bahn 1 stößt. Diese
Situation ist in 1b dargestellt. Vor dem Anstoßen an der
Bahn 1 wird die Rolle 3 vorzugsweise dazu gebracht,
mit einer Tangentialgeschwindigkeit und in einer Richtung, die im
wesentlichen derjenigen des Versatzes der Bahn 1 entspricht,
zu drehen. Die Rollen 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 Rolle 3 und die Rolle 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 Rolle 5 vorzugsweise unter der Rolle 4 leicht
zu der Rolle 3 hin angeordnet, d.h., die schlanke Rolle 5 stößt an die
Rolle 4, nicht jedoch an die Rolle 3. Weder die Rolle 4 noch
die schlanke Rolle 5 stoßen an die Bahn 1.
Die Rollen 8 und 9 des ersten Trägers 11 und
die Rollen 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 Rolle 7 des zweiten Trägers 12 im
wesentlichen zwischen der Rolle 8 und der Rolle 9 des ersten
Trägers 11 und
vorzugsweise in einer engen Art und Weise, ohne jedoch mit diesen
in Kontakt zu stehen. Die Rolle 6 des zweiten Trägers 12 ist
im wesentlichen unter der Rolle 8 des ersten Trägers 11 und
vorzugsweise nahe an letzterer angeordnet. Somit wird die Bahn 1 dazu
gebracht, an die Rolle 9 zu stoßen, und von der Rolle 9 auf
die Rolle 7 zu gelangen, von der Rolle 7 auf die
Rolle 8, von der Rolle 8 auf die Rolle 6,
um Wellen zu bilden. Die durch die Rollen 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 Rollen, die die Klemmung bilden, zu verändern. Des
weiteren werden die Rollen 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 Rollen und der Bahn 1 zu
vermeiden); daher wird eine übermäßige Spannung
auf der Bahn 1 in dem Moment, in dem die Rollen daran anstoßen (was
auftreten könnte,
wenn die Rollen Leerlauf rollen 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 Rollen 6, 7, 8 und 9 vorteilhaft,
daß sie
einen Durchmesser von ungefähr
120 mm besitzen. Die Rolle 6 ist vorzugsweise horizontal
von der Rolle 3 beabstandet, so daß die Bahn 1 von der
Rolle 6 zu der Rolle 3 in einer im wesentlichen
horizontalen Art und Weise geht. Des weiteren sind die Rollen 3 und 4 in
dieser Position verblockt, um eine rela tive 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 Rolle 4 vorzugsweise
dazu gebracht, mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die der Geschwindigkeit der
Bahn 1 entspricht, und in derselben Richtung wie die Rolle 3 zu
drehen. Folglich wird die Rolle 4 dazu gebracht, die schlanke
Rolle 5 durch Reibungsantrieb zu drehen, da die schlanke
Rolle 5 an die Rolle 4 stößt. Die schlanke Rolle 5 wird
anschließend
entlang des Umfangs der Rolle 4 nach oben bewegt, bis sie
durch die Bahn 1 an die Rolle 3 stößt. Daher
stößt die schlanke
Rolle 5 sowohl an die Rolle 3 (durch die Bahn 1)
als auch an die Rolle 4, und als Folge davon wird die schlanke
Rolle 5 durch diese Rollen 3 und 4 präzise positioniert.
Die Bahn 1 geht nun von der Rolle 3 zur schlanken
Rolle 5 und anschließend
zur Aufwickelrolle 2. Die Achse der schlanken Rolle 5 und die
Achse der Aufwickelrolle 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 Rollenanordnung), bis die schlanke
Rolle 5 an die Aufwickelrolle 2 stößt, vorzugsweise
an ihrer Oberseite. Diese Situation ist in 1e dargestellt.
Wie der 1e entnommen werden kann, stoßen die
Rollen 3 und 4 nicht an die Aufwickelrolle 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 Rolle 5 an die Aufwickelrolle 2 stößt, vorzugsweise
mit einem Abstand von ungefähr
10 mm, wird der Antrieb der Drehung der Rollen 3 und 4 vorzugsweise
gestoppt, um nun als Leerlauf rollen 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 Aufwickelrolle 2 vor,
und die schlanke Rolle 5 dient als eine Klemmrolle.
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Während jedem
dieser Schritte von 1a bis 1e wird
die Drehzahl der Aufwickelrolle 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 Rollen der Vorrichtung
verändert.
Dies kann beispielsweise durch Steuern der Drehzahl der Aufwickelrolle 2 als eine
Funktion der durch die Bahn 1 auf die Rolle 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 Rolle 5 zwischen
den Rollen 3 und 4 beschrieben. 2 zeigt
nur einen Teil der Vorrichtung bezüglich der Rollen 3 und 4 und
der schlanken Rolle 5, wenn sich die Vorrichtung in der
Position in 1c befindet. Die schlanke Rolle 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 Rolle 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 Trä ger 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 Rolle 5 durch Steuern
des Drucks der Zylinder 19 und 25 zu verändern. Somit
ist die schlanke Rolle 5 korrekt unter der Rolle 4 positioniert,
wenn sie sich von der Position in 1b zur
Position in 1c bewegt, d.h. ohne daß die schlanke
Rolle 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 Rolle 5 entlang
des Umfangs der Rolle 5, bis sie durch die Bahn 1 an
die Rolle 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 Rolle 5 weiterhin
ohne übermäßige Stärke an die
Rolle 4 stößt. Vorzugsweise
wird kein Druck mehr auf den Druckzylinder 25 aufgebracht,
sobald die schlanke Rolle 5 an die Rolle 3 stößt, so daß die schlanke
Rolle 5 nur durch die Rollen 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 Rolle 5 mit den Rollen 3 und 4 in
Kontakt zu belassen, ungeachtet der Breite der Aufwickelrolle 2.
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Die
Rollen 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 Rolle 3 mit
der Rolle 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 Aufwickelrolle 2 auf.
Jedoch werden diese nur für
das Anheben der Rollen 3 und 4 und der schlanken
Rolle 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 Rollen 3 und 4 weiterhin
an die schlanke Rolle 5 stoßen lassen und die schlanke Rolle 5 an
die Aufwickelrolle 2 stoßen lassen. Von da an nehmen
die Druckzylinder 19, 21 und 23 wieder die
Durchmesserveränderung
der Aufwickelrolle 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 Rolle 3 mit der Rolle 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 Rolle 3 trägt, (ihre
Achse wird mit 17 bezeichnet) und den unteren Teil der
Lagerung 14, die die Rolle 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 Rollen 3 und 4, der schlanken Rolle 5 und der
Aufwickelrolle 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 Rolle 5 als Klemmrolle. Der Durchmesser der schlanken
Rolle 5 ist vorzugsweise so klein wie möglich, um den Lufteinschluß zwischen
der Bahn 1 und der Aufwickelrolle 2 zu minimieren.
Somit wird die schlanke Rolle 5 über ihre Länge hin flexibel und, in Abwesenheit
der Rollen 3 und 4, kann sie sich biegen und während dem
Aufwickeln auf der Aufwickelrolle 2 vibrieren. Es kann
sogar eine Resonanz auftreten. Beides, das Biegen und das Vibrieren
der schlanken Rolle 5, würde sich negativ auf die Tangentialgeschwindigkeitsunterschiede
zwischen der schlanken Rolle 5 und der Aufwickelrolle 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 Rolle 5 während der
Aufwicklung zu vermeiden. Zu diesem Zweck flankieren die Rollen 3 und 4 die
schlanke Rolle 5 auf ihrem oberen halben Umfang, um sie
während
des Aufwickelns zwischen sich und der Aufwickelrolle 2 zu
nehmen. Des weiteren sind die Rollen 3 und 4 vorzugsweise
steifer ausgebildet als die schlanke Rolle 5, um in der
Lage zu sein, die schlanke Rolle 5 zu lagern: das wird
vorzugsweise mit den Rollen 3 und 4 erzielt, die
einen größeren Durchmesser
als die schlanke Rolle 5 haben. Die Rollen 3 und 4 besitzen vorzugsweise
jeweils einen Durchmesser, der ein bis sechs Mal, vorzugsweise drei
Mal, der Durchmesser der schlanken Rolle 5 ist. Die Rollen 3 und 4 besitzen vorzugsweise
denselben Durchmesser und sind auf demselben vertikalen Niveau angeordnet.
Des weiteren ist die Oberfläche
der Rolle 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
Rolle 3 zu berühren.
Dies führt
zu einem Verteileffekt. Auf ähnliche
Weise ist die Oberfläche
der Rolle 4 ähnlich
zu der Rolle 3 vorteilhafterweise glatt. Die schlanke Rolle 5 besteht
vorzugsweise aus einem Kern mit einer elastischen Beschichtung,
die selbst mit der Oberfläche
der Aufwickelrolle 2 konform ist. Für die schlanke Rolle 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 Rolle 5 vorteilhaft, einen Durchmesser von ungefähr 50 mm
zu besitzen, und für
die Rollen 3 und 4 ist es vorteilhaft, jeweils
einen Durchmesser von ungefähr
150 mm zu besitzen. Somit gestatten die Rollen 3 und 4,
die schlanke Rolle 5 präzise
zwischen diese zu positionieren, und, als eine Folge davon, wird
die schlanke Rolle 5 korrekt auf der Aufwickelrolle 2 positioniert
und des weiteren sorgen die Rollen 3 und 4 für eine dynamische
Stabilität
beim Aufwickeln.
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Der
Abstand zwischen der schlanken Rolle 5 und der Aufwickelrolle 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 Rolle 5 möglicherweise unter den Rollen 3 und 4 gebogen
werden kann oder vibrieren kann, da sie noch nicht an die Aufwickelrolle 2 stößt. Der
Mechanismus zum Sicherstellen der korrekten Positionierung der schlanken
Rolle 5 zwischen den Rollen 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
Rollen 3 und 4 während des Aufwickelns vermieden
und somit wird vermieden, daß ein
unerwünschtes
Biegen und unerwünschte
Vibrationen der schlanken Rolle 5 durch die relative Bewegung
oder die Vibrationen zwischen den Rollen 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 Rollen 3 und 4 und der schlanken
Rolle 5 relativ zur Aufwickelrolle 2 vermieden
wird. Jedoch paßt
sich die vertikale Position der Einheit, die durch die Rollen 3 und 4 und
die schlanke Rolle 5 gebildet wird, dem Durchmesser der Aufwickelrolle 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 Aufwickelrolle 2 und der schlanken Rolle 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
Rolle 6 zur Rolle 3, so daß mögliche verbleibende vertikale
Bewegungen oder Vibrationen der Rolle 3 und der schlanken
Rolle 5 (aufgrund des Auslaufens der Aufwickelrolle 2)
keine wesentliche Veränderung der
Spannung der Bahn 1 hervorrufen würden, wie es der Fall wäre, wenn
die Bahn 1 vertikal zur Rolle 3 transportiert
wird.
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In
der Position in 1e sind die Kräfte hinsichtlich
der schlanken Rolle 5 wie folgt verteilt.
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Das
Gewicht W der Rollen 3 und 4 (die verblockt sind)
wird durch die Aufwickelrolle 2 über die schlanke Rolle 5 abgestützt. Die
Rolle 3 und die Rolle 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 Rollen 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
Rolle 5 auf die Aufwickelrolle 2 ausgeübt wird,
in der Mitte der schlanken Rolle 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 Rolle 5 über die
gesamte Breite der Bahn 1 in Anschlag mit der Aufwickelrolle 2 bleibt.
Als Folge davon wird die Effizienz der schlanken Rolle 5 zur
Verringerung des Lufteinschlusses zwischen der Bahn 1 und
der Aufwickelrolle 2 weiter verbessert, da sie die Austreibung der
Luft, die zwischen der Bahn 1 und der Aufwickelrolle 2 eingefangen
ist, von der Mitte zu den Kanten der Bahn 1 im Anschlagsbereich
der schlanken Rolle 5 mit der Aufwickelrolle 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 Rollen 3 und 4 ΔW/2, die
nach oben gerichtet ist.
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Hinsichtlich
des Anschlags der schlanken Rolle 5 an die Rollen 3 und 4 verbleiben
die Reaktionskräfte
der schlanken Rolle 5 auf den Rollen 3 und 4 aufgrund
mindestens eines Teils des Gewichts der Rollen 3 und 4,
die über
die schlanke Rolle 5 von der Aufwickelrolle 2 aufgenommen
wird, vorzugsweise so niedrig wie möglich, die Rollen 3 und 4 vermeiden gerade
das Verbiegen und Vibrieren der schlanken Rolle 5, ebenso
wie sie ihr kor rektes Positionieren sicherstellen. Somit wird die
Kompression der Bahn 1 zwischen der schlanken Rolle 5 und
der Rolle 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 Rolle 5 begrenzt wird und die Achse der Rolle 3 aufweist,
und der Halbebene, die von der Achse der schlanken Rolle 5 begrenzt
wird und die Achse der Rolle 4 aufweist, vorzugsweise so
klein wie möglich,
beispielsweise 130°.
Als ein Ergebnis werden die Kräfte
der schlanken Rolle 5 auf die Rollen 3 und 4 um
eine vorgegebene Kraft minimiert, die im Bedarfsfall von der Aufwickelrolle 2 auf
die schlanke Rolle 5 ausgeübt wird.
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In
der Praxis biegt sich die Aufwickelrolle 2 leicht nach
unten, aufgrund ihres Eigengewichtes und aufgrund der Tatsache,
daß sie
an ihren Enden gelagert ist. Bei geeigneter Konstruktion ist die
Aufwickelrolle 2 jedoch steifer als die schlanke Rolle 5 und als
die Rollen 3 und 4 und folglich biegt sich die
Aufwickelrolle 2 weniger nach unten als dies die schlanke
Rolle 5 und die Rollen 3 und 4 tun. Deshalb
biegen sich die Rollen 3 und 4 und die schlanke
Rolle 5 tatsächlich
um denselben Betrag als die Aufwickelrolle 2, die fortfährt, die
schlanke Rolle 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 Rolle 5 entwickeln,
die ausreicht, um sicherzustellen, daß beide Endbereiche der schlanken
Rolle 5 bei jeder beliebigen Breite der Aufwickelrolle 2 an
die Rollen 3 und 4 stoßen.
-
Es
ist vorteilhaft, daß die
schlanke Rolle 5 an die Oberseite der Aufwickelrolle 2 stößt, wie
in 1e gezeigt ist (oder, in einem anderen Ausführungsbeispiel,
daß die
Aufwickelrolle 2 an die Oberseite der schlanken Rolle 5 stößt). Somit
sind die Tangentialgeschwindigkeit der Aufwickelrolle 2 und der
schlanken Rolle 5 ebenso wie die Tangentialgeschwindigkeit
der schlanken Rolle 5 und der Rolle 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 Rolle 5 seitlich an die Aufwickelrolle 2 stößt (somit
flanieren die Rollen 3 und 4 die schlanke Rolle 5 seitlich).
Tatsächlich
biegen sich die Rollen 3 und 4 jeweils im wesentlichen
um einen selben fixierten Betrag nach unten (wenn sie identisch ausgelegt
sind) und die Aufwickelrolle 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 Rollen 3 und 4 die
schlanke Rolle 5 nicht korrekt auf der Aufwickelrolle 2 über ihre
gesamte Länge
und dies führt
zu Unterschieden der Tangentialgeschwindigkeitsvektoren zwischen der
Rolle 3 und der schlanken Rolle 5 und zwischen der
schlanken Rolle 5 und der Aufwickelrolle 2, womit eine
Reibung auf die Bahn 1 induziert wird. Des weiteren kann
die schlanke Rolle 5 sogar leicht vibrieren, wenn die schlanke
Rolle 5 nicht mehr korrekt über die gesamte Länge zwischen
den Rollen 3 und 4 auf der einen Seite und der
Aufwickelrolle 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 modifi ziert, daß die Vorrichtung
den Zustand in 4 erreicht, anstelle desjenigen
aus 1c. Anschließend
wird die schlanke Rolle 5 entlang der Rolle 4 bewegt,
bis sie die Rolle 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 Rollen 8 und 9,
die im wesentlichen vertikal ausgerichtet gezeigt sind, verschoben.
Auf ähnliche
Weise werden die Rolle 4 und die schlanke Rolle 5 seitlich
in Bezug auf die Rollen 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 Rolle 3 auf einen Träger und die Rollen 8 und 9 auf
einen weiteren Träger
zu montieren, wobei beide seitlich bewegbar sind. Auf ähnliche
Weise können
die Rolle 4 und die schlanke Rolle 5 auf einem
Träger
montiert werden, während
die Rollen 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 Rollen 3, 8 und 9 annähernd auf
einer Seite des Pfades der Bahn 1 zwischen der Leerlauf rolle 10 und
der Aufwickelrolle 2 auszurichten, und es ist möglich, die
Rollen 4, 6 und 7 annähernd vertikal auf der anderen
Seite des Pfades auszurichten. Somit ist es möglich, den horizontalen Abstand
der zuvor die Rollen 8 und 9 von der Rolle 3 getrennt
hat und den horizontalen Abstand, der die Rolle 4 und die schlanke
Rolle 5 von den Rollen 6 und 7 getrennt
hat, einzusparen. Anschließend
können
beide Träger,
die die Rolle 3 und die Rollen 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 Rolle 4, die schlanke Rolle 5 und die
Rollen 8 und 9 tragen, gleichzeitig zu der Bahn 1 bewegt
werden, bis sich die Rollen 3 und 4 und die schlanke
Rolle 5 in der zuvor in der 1c dargestellten
Position befinden. In diesem Zustand bilden die Rollen 8 und 9 und
die Rollen 6 und 7 die zuvor erwähnte Klemmung,
die die Bahn 1 einschließt, aber die Klemmung wird
anschließend
im wesentlichen vertikal an den Rollen 3 und 4 und
der schlanken Rolle 5 ausgerichtet, wie in 5 gezeigt ist.
Die Rolle 6 befindet sich etwas oberhalb der Rollen 3 und 4 in
Bezug auf die vertikale Position. Von dieser Position aus werden
der Träger
der Rollen 8 und 9 und der Träger der Rollen 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 Rolle 3 und die schlanke Rolle 5 und
anschließend
zwischen die schlanke Rolle 5 und die Aufwickelrolle 2.
Alternativ ist es möglich, die
Bahn 1 durch einen unterschiedlichen Pfad in der Vorrichtung,
die die Rollen 3 und 4 und die schlanke Rolle 5 zum
Aufwickeln der Bahn 1 auf die Aufwickelrolle 2 aufweist,
aufzuwickeln.
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Beispielsweise
kann die Bahn 1, wie in 6a gezeigt
ist, zuerst zwischen die Rolle 4 und die schlanke Rolle 5 gehen,
anschließend
zwischen die Rolle 3 und die schlanke Rolle 5 und
schließlich zwischen
die schlanke Rolle 5 und die Aufwickelrolle 2.
In diesem Fall besitzt die Vorrichtung vorzugsweise eine offene
Position, in der sich die schlanke Rolle 5 auf einer Seite
des Pfades der Bahn 1 im Verlauf des Aufwickelns auf die
Aufwickelrolle 2 befindet, und sich die Rollen 3 und 4 auf
der anderen Seite des Pfads der Bahn, im Verlauf des Aufwickelns
auf die Aufwickelrolle 2, befinden. Wenn die Vorrichtung
in ihre Nominalaufwickelposition gebracht wird (beispielsweise durch
Bewegen der Rollen 3 und 4 und der schlanken Rolle 5 zur
Aufwickelrolle 2, deren Position fixiert werden kann, oder
durch Bewegen der schlanken Rolle 5 und der Aufwickelrolle 2 zu
den Rollen 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 Rolle 5 und die Aufwickelrolle 2 gehen,
ohne zwischen die Rolle 3 und die schlanke Rolle 5 oder
zwischen die Rolle 4 und die schlanke Rolle 5 zu
gehen. In diesem Fall besitzt die Vorrichtung vorzugsweise eine
offene Position, in der die Rollen 3 und 4 und
die schlanke Rolle 5 gemeinsam auf einer gleichen Seite
des Pfades der Bahn 1 im Verlauf des Aufwickelns auf die
Aufwickelrolle 2 angeordnet sind. Des weiteren besitzen
die Rollen 3 und 4 und die schlanke Rolle 5 vorzugsweise
ihre relativen Positionen, die bereits denjenigen in der Nominalaufwickelposition
entsprechen. Wenn die Vorrichtung in ihre Nominalaufwickelposition
gebracht wird (beispielsweise durch Bewegen der Rollen 3 und 4 und
der schlanken Rolle 5 zur Aufwickelrolle 2, deren
Position fixiert sein kann, oder durch Bewegen der Aufwickelrolle 2 zur
schlanken Rolle 5 und zu den Rollen 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 Rolle 5 zwischen den Rollen 3 und 4 in
der Nominalaufwickelposition. Für
den Fall, daß die
Aufwickelrolle 2 bewegbar ist, ist es des weiteren vorteilhaft,
daß sich
die Aufwickelrolle 2 während
des Aufwickelns in die Nominalaufwickelposition bewegt, um sich
dem Durchmesser der Aufwickelrolle 2 anzupassen.
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In
den Ausführungsbeispielen,
die hinsichtlich der 1 bis 5 beschrieben
wurden, geht die Bahn 1 zwischen der Rolle 3 und
der schlanken Rolle 5 und anschließend zwischen der schlanken Rolle 5 und
der Aufwickelrolle 2 hindurch, wenn sich die Vorrichtung
in der Nominalaufwickelposition befindet. Des weiteren sind die
Rollen 3 und 4 und die schlanke Rolle 5 von
der offenen Position in die nominale Aufwickelposition bewegbar,
wobei die Position der Aufwickelrolle 2 fest ist. Es gibt
alternative Möglichkeiten,
um die Rollen zu definieren, deren Position fest oder beweglich
ist, um ein leichtes Aufwickeln zu gestatten. Es ist beispielsweise
möglich,
die Position der Rolle 4 und der schlanken Rolle 5 zu
fixieren (jedoch hat die Vorrichtung vorzugsweise immer noch eine
Vorrichtung zum automatischen Positionieren der schlanken Rolle 5 zwischen
den Rollen 3 und 4 in der Nominalaufwickelposition)
und es ist möglich,
die Position der Rolle 3 und der Aufwickelrolle 2 beweglich
zu haben, um in die nominale Aufwickelposition zu gelangen. Anschließend ist
es vorteilhafterweise die Aufwickel rolle 2, die sich während des
Aufwickelns in die Nominalposition bewegt, um sich dem Durchmesser
der Aufwickelrolle 2 anzupassen.
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Es
sollte klar sein, daß die
drei Rollensysteme, die die Rollen 3 und 4 und
die schlanke Rolle 5 zum Aufwickeln der Bahn 1 auf
die Aufwickelrolle 2 aufweisen, unabhängig von den die Einklemmung bildenden
Rollen 6, 7, 8 und 9 verwendet
werden können.
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Die
Erfindung ist ebensogut für
eine Anordnung der Rollen 3, 4 und 5 in
einer im wesentlichen horizontalen Ebene (beispielsweise +/–10°, insbesondere
+/–5°, vorzugsweise
exakt horizontal) geeignet, entsprechend zu einigen bestehenden
Produktionslinien.
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7 offenbart
eine horizontale Rollenanordnung. Die Bahn läuft zwischen den Rollen 3 und 5,
anschließend
zwischen den Rollen 5 und 2, wobei der Pfeil die
Rotation der Aufwickelrolle 2 angibt. In diesem dargestellten
Fall ist die erste Rolle (3) die obere Rolle, während die
zweite Rolle (4) die untere Rolle ist. Diese planare Anordnung
ist gut geeignet für
breite Linien, typischerweise 5 bis 15 Meter breit, insbesondere
7 bis 11 Meter breit. In solch einem Fall kann der Durchmesser der
Rolle 5 verändert
werden, um beispielsweise 150 bis 300 mm, vorzugsweise 200 bis 280
mm zu betragen, während
der Durchmesser der Rollen 3 und 4 beispielsweise
300 bis 900 mm und vorzugsweise 420 bis 500 mm betragen kann. Die
konstitutiven Materialien können
dieselben wie vorstehend offenbart sein. Die Rollen 4 und 5 können von
jeglicher Bauart sein, einschließlich doppelzylindrisch einseitig
eingespannter Rollen (constrained rolls). Diese Rollen können auch
in Segmente unterteilt sein oder aus getrennten Rollen hergestellt werden.
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Im
Fall der horizontalen Anordnung können die Rollen 3, 4 und 5 in
Abhängigkeit
von dem Ausführungsbeispiel
aus 8 angeordnet sein. Wie in 8 dargestellt
ist, gibt es einen Träger 32,
der die Rollen 4 und 5 trägt, während die Rolle 3 auf
einem separaten Träger 33 befestigt
ist, vorzugsweise verschieblich auf dem Träger 32 montiert. Der
Träger 32 ist
selbst verschieblich auf dem Träger 34 montiert. Der
Träger 34 ist
der Maschinenträger,
der zurückgezogen
wird, wenn der Durchmesser der Aufwickelrolle 2 zunimmt.
Die Pfeile deuten den Versatz eines jeden Trägers an.
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9 ist
eine Draufsicht des obigen Ausführungsbeispiels.
Die Rolle 5 ist mit Endachsen oder Wellen 35a und 35b ausgestattet,
die selbst auf den verschieblichen Tischen 36a und 36b montiert
sind. Die verschieblichen Tische weisen jeweils zwei Gleitschienen
auf, die senkrecht zueinander stehen. Somit ist jede der Achsen 35a und 35b in
der Lage, sich in zwei Dimensionen frei zu bewegen, da der Gleittisch
ein frei gleitender Tisch ist. Der Tisch ist mit dem Träger 32 verbunden.
Dies gestattet es, einen gleichmäßigen Kontakt
mit den Rollen 3, 4 und 2 durch ein Autozentrieren
der Rolle 5 in bezug auf die Rollen 3, 4 und 2 zu
haben, wenn die Rolle 5 an die Aufwickelrolle 2 stößt.
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10 ist
eine vergrößerte Seitenansicht des
obigen Ausführungsbeispiels.
Die Welle 35a erstreckt sich zunächst in ausreichender Länge in die Rolle 5,
beispielsweise zwischen einem und drei Mal des Durchmessers der
Rolle 5. Die Welle 35a und die Rolle 5 sind
durch (Rollen)lager (nicht gezeigt) verbunden. Die Welle 35a ist
an ihrem anderen Ende mit dem gleitenden Tisch 36a verbunden.
Der gleitende Tisch wird schematisch durch zwei Elemente dargestellt,
eines, das an dem Träger 32 befestigt
ist, und das andere, das das gleitende Element darstellt. Die Verbindung
zwischen der Welle 35a und dem gleitenden Tisch 36a erfolgt
durch eine Kugelgelenkverbindung 37a. Diese Kugelgelenkverbindung
gestattet es, eine vollständige
Winkelfreiheit zwischen dem Tisch und der Welle sicherzustellen,
um die Selbstausrichtungsfunktion der Rolle (5) in bezug
auf die Rolle (3), (4) und (2) sicherzustellen.
Die Welle 35a ist mit einem Hebel 38a verbunden.
Das Ziel des Hebels ist es, ein Biegemoment auf die Welle 35a und
folglich auf die Rolle 5 aufzubringen. Der Hebel ist an
seinem anderen Ende mit einem Versetzkolben 39a verbunden.
Der Versetzkolben 39a, vorzugsweise ein Druckzylinder,
versetzt eine Extremität
des Hebels 28a in Abhängigkeit
von dem Pfeil F1. Der Hebel wird wiederum ein Biegemoment auf die
Welle 35a und folglich auf die Rolle 5 ausüben, wie
durch den Pfeil F2 dargestellt ist. Der Versatzkolben 39a ist
ferner mit einer Gleitschiene 40a verbunden, die sich frei
entlang einer Linie bewegen kann (die im wesentlichen als die dritte
Halbebene horizontal ist). Der gleitende Tisch 36a und
die Gleitschiene 40a sind durch eine gelenkige Stange 41a miteinander
verbunden. Die Versatzmöglichkeiten
werden in 11 schematisch dargestellt,
wobei A1 und A2 die Anfangspositionen des Kolbens 39a und
des Kugelgelenks 37a, A3 und A4 nach einer Translation
und A3 und A5 nach einer weiteren Drehung darstellen. Somit wird
die freie Bewegung der Rolle 5 zur Autozentrierung zwischen
den Rollen 3, 4 und 2 nicht durch den
Biegemechanismus, der aus dem Hebel 38a und dem Kolben 39a bestehen,
beeinträchtigt,
was einfach aus dem Versatz der Rolle 5 folgt.
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Dieselbe
Anordnung ist ferner für
die andere Welle 35b verfügbar; beide Anordnungen werden
in einem parallelen Weg oder in Abhängigkeit von scharf begrenzten
Vorgängen
betätigt,
wenn erforderlich.
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Es
sollte angemerkt werden, daß diese
Ausführungsform
auch auf jedes andere System angewandt werden kann, nicht notwendigerweise
in einer horizontalen Anordnung. Es kann insbesondere an das System,
wie es in den 1 bis 6 abgebildet
ist, angepaßt
werden.
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12 stellt
eine weitere Ausführungsform dar,
bei der die Rolle mit einem System ausgestattet ist, das einem System ähnlich ist,
wie es oben beschrieben wurde, im Bezug auf die Zylinder 19 und 25.
In diesem momentanen Fall sind die Zylinder 42a und 43a auf
einem Träger 32 fixiert.
Diese Zylinder gestatten es, horizontale und vertikale Kräfte auf
die Enden der Rolle 5 auszuüben.
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Bei
der nominalen Aufwickelposition können jeweils Biegemomente und
Kräfte
in der horizontalen Ebene, vorzugsweise beides zusammen, aufgebracht
werden, um die Rolle 5 in einen engen und gleichmäßigen Kontakt
mit den Rollen 3 und 4 über deren gesamte Länge zu bringen,
wobei die Rollen 3 und 4 tatsächlich eine nicht gerade Biegelinie
haben können,
an die sich die Rolle 5 anpassen muß.
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Bei
der Rollenwechselkonfiguration ist es zudem nützlich, daß die Zylinder 39a,
b und 42a, b Biegemomente und Kräfte in der horizontalen Ebene aufbringen.
Es ist eine Tatsache, daß während dieses Schrittes,
die Rolle 5 mit ihrer nominalen Geschwindigkeit dreht,
die relativ hoch ist, sie jedoch nicht gegen die Aufwickelrolle 2 stößt. In solch
einem Fall besteht ein Risiko der Schwingung, die schädlich für die Gesamtstabilität und folglich
für die
Bahnqualität
ist. Wenn Biegemomente und horizontale Kräfte aufgebracht werden, wird
die Rolle 5 über
ihre gesamte Länge
zu den Rollen 3 und 4 gezwungen, womit die Schwingungen
drastisch reduziert werden.
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Beim
Aufwickelmodus, wenn sich die Rolle 3 in der zurückgezogenen
Position befindet, können die
Zylinder 43a, b eine vertikale Kraft ausüben, um die
Rolle 5 mit den Rollen 4 und 2 in Kontakt
zu pressen.
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13 stellt einen möglichen Aufwickelvorgang dar.
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Schritt
1 (13a). Die Bahn 1 geht zwischen der Rolle 3 und
den Rollen 4 und 5 hindurch, wobei der Träger 33,
der die Rolle 3 trägt,
sich an einer oberen Position befindet. Die Bahn wird als nächstes auf
den Kern 2' gewickelt,
wobei sie zuerst an einer Hilfsrolle 46b vorbeigeht. Ein
Revolverkopf (turret) weist Kerne 2 und 2' und Hilfsrollen 46a und 46b auf.
Dies gestattet ein manuelles Aufwickeln durch die Oberseite des
Revolverkopfs.
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Schritt
2 (13b). Der Träger 34 wird
nahe an die Rolle 2 bewegt, so daß die Rollen 4, 5 und 2 in Kontakt
sind. Zu dieser Zeit kann die Liniengeschwindigkeit beispielsweise
150 m/min betragen.
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Schritt
3 (13c). Der Träger 33 wird
abgesenkt, damit die Rolle 3 mit der Rolle 5 in
Kontakt gelangt. Zu dieser Zeit kann die Liniengeschwindigkeit erhöht werden.
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Schritt
4 (13d). Der Träger 32 wird von dem
Kern 2 zurückbewegt
und der Revolverkopf wird im Gegenuhrzeigersinn um 360° gedreht.
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Schritt
5 (13e). Der Träger 32 wird wiederum
zur Rolle 2 hin bewegt; ein Schneidmechanismus (nicht gezeigt)
wird in einer klassischen Art und Weise betätigt, um die Bahn zu schneiden,
und um zu bewirken, daß sie
um den Kern 2 herum gewickelt wird.
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Es
wäre auch
möglich,
die folgenden Schritte zu haben: Schritt 1; Schritt 4, Schritt 2,
Schritt 3; oder Schritt 1; Schritt 4, Schritt 3, Schritt 2.
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14 stellt einen möglichen Rollenwechselvorgang
dar.
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Schritt
1 (14a). Der Träger 32 wird
von der Aufwickelrolle 2 zurückbewegt.
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Schritt
2 (14b). Der Revolverkopf wird im Gegenuhrzeigersinn
um 180° gedreht.
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Schritt
3 (14c). Der Träger 32 wird
wieder zum Kern 2' bewegt;
ein Schneidmechanismus (nicht gezeigt) wird in einer klassischen
Art und Weise betätigt,
um die Bahn zu schneiden, und um zu bewirken, daß sie auf den Kern 2' gewickelt wird.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird ein Antriebsdrehmoment auf wenigstens eine der Rollen 3, 4 und 5 unter
dem Nominalzustand aufgebracht, um zu verhindern, daß Scherkräfte auf
die Bahn wirken, wo letztere eingeklemmt wird. Diese Ausführungsform
unterscheidet sich von der oben offenbarten unter Bezugnahme auf
die 1a, 1b oder 1c (wobei
die Rollen dazu gebracht werden, zum Zwecke einer Startprozedur
zu drehen, um jegliches Reißen
der Bahn zu vermeiden).
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Dies
gestattet es, eine Rollenreibung zu bewältigen.
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15 offenbart
eine solche Ausführungsform.
Das System ist hier ein "vertikales" System. Die Bahn 1 geht
zwischen den Rollen 3 und 5 hindurch. Die Rolle 4(die
Rolle, die nicht mit der Bahn direkt in Kontakt ist) wird mit einer
Riemenscheibe 48 gekoppelt, die von einem Antriebsriemen 49 angetrieben wird.
Der Riemen 49 selbst wird durch die Riemenscheibe 50 angetrieben,
die selbst wiederum durch den Riemen 51 angetrieben wird.
Der Riemen 51 wird durch die Riemenscheibe 52 angetrieben,
die mit der Welle eines Motors (nicht gezeigt) verbunden ist, der
selbst auf einem Träger 12 befestigt
ist. Zwei gelenkige Hebel 49a und 51a tragen die
Riemenscheibe 50 und gestatten es, die Riemen anzuziehen.
Genauer gesagt besitzt der Hebel 49a ein Ende, das an der
Rolle 4 angelenkt ist, und das andere ist an dem Hebel 51a angelenkt.
Letzteres ist des weiteren an derselben Stelle wie die Mitte der
Riemenscheibe 52 angelenkt. Dieses System folgt dem Versatz
der Rolle 4 ohne bemerkenswerte Erhöhung seiner Trägheitsmasse.
Die Trägheitsmasse
bleibt somit konstant.
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Des
weiteren wird es in dem Fall, in dem die Durchmesser beider Riemenscheiben 48 und 50 identisch
sind, keinen Einfluß geben
auf den möglichen
vertikalen Versatz der Rolle 4 (aufgrund des Auslaufens
von beispielsweise der Rolle 2) auf die Drehzahl der Rolle 4.
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Diese
Rollenreibungsreduzierungsvorrichtung kann auf jede der oben offenbarten
Vorrichtungen (vertikal oder horizontal) angepaßt werden.
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Verschiedene
Abwandlungen können
auf die momentane Erfindung angewandt werden, ohne dessen Schutzumfang
zu verlassen. Es ist beispielsweise möglich, zusätzliche Rollen in Kontakt mit den
Rollen 3 und 4 zu haben. Dies ist in 16 gezeigt.
Tatsächlich
kann jegliche Vielzahl an Rollenanordnung angewandt werden.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
begrenzt.