DE602005005855T2 - Maschine und verfahren zur herstellung von rohren durch schraubenförmige wicklung von bahnmaterialstreifen - Google Patents

Maschine und verfahren zur herstellung von rohren durch schraubenförmige wicklung von bahnmaterialstreifen Download PDF

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    • B31MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31CMAKING WOUND ARTICLES, e.g. WOUND TUBES, OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31C3/00Making tubes or pipes by feeding obliquely to the winding mandrel centre line

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  • Making Paper Articles (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Screw Conveyors (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kernwickler, d. h. eine Vorrichtung, die genutzt wird, um rohrförmige Gegenstände aus Streifen von Bahnmaterial herzustellen, das spiralförmig um eine Spindel herum gewickelt und verleimt wird, um das Endprodukt zu bilden.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen Gegenständen der vorstehend genannten Art.
  • Stand der Technik
  • Beim Erzeugen von Rollen aus Bahnmaterialien, beispielsweise Rollen von Toilettenpapier, Küchentüchern, Vliesmaterial, Klebestreifen, Kunststofffolien, metallisierten Folien oder dergleichen, werden üblicherweise Rohre aus Karton oder anderen Materialien als Wickelkerne genutzt, welche erhalten werden, indem zumindest zwei miteinander verleimte Streifen aus Bahnmaterial einander überlappend und versetzt zueinander aufgewickelt werden. Das Wickeln erfolgt in Maschinen, die als Kernwickler bezeichnet werden und die eine Formungsspindel aufweisen (fixiert oder freilaufend um ihre Achse herum gelagert), um welche herum Streifen aus Bahnmaterial gewickelt werden, auf denen zuvor eine Klebstoffschicht aufgebracht wird. Üblicherweise erfolgt das Wickeln mithilfe eines Wickelelements, typischerweise eines Endlosriemens, der eine spiralförmige Wicklung um die Spindel herum ausbildet und das Ziehen und Wickeln der Streifen aus Bahnmaterial bewirkt. Das Wickelelement liefert den Vorschub für die spiralförmig gewickelten Streifen, um den rohrförmigen Gegenstand zu bilden und entlang der Wickelspindel zuzuführen.
  • Beispiele für Maschinen dieser Art sind in den US-Patenten 2,489,503 ; 3,150,575 ; 3,220,320 ; 3,636,827 ; 3,942,418 ; 5,468,207 ; 5,873,806 beschrieben. Weitere Beispiele für Kernwickler sind in der JP-A-59-9044 ; AU-A-30,210/67 beschrieben.
  • Die Streifen aus Bahnmaterial werden kontinuierlich gewickelt und bilden eine kontinuierliche Röhre, die dann, mithilfe von Schneidelementen, die entlang der Röhre, die ausgebildet wird, positioniert sind, in Abschnitte mit der erforderlichen Länge zerschnitten wird.
  • Die Breite des Endlosriemens, der zum Erzielen der Wicklung aus Windungen von Bahnmaterial genutzt wird, ist geringer als die Breite der Streifen aus dem Material. Der Zweck davon besteht darin, zu verhindern, dass Klebstoff, der entlang der Ränder der Windungen aufgrund des durch den Riemen ausgeübten Drucks heraussickert, den Riemen verschmutzt. Das bedeutet, dass gerade in dem Bereich, in dem eine stärkere Notwendigkeit besteht, der ausgeübte Druck nicht ausreicht, um eine gegenseitige Anhaftung der überlappenden Windungen zweier oder mehrerer Streifen, welche die Röhre bilden, zu erreichen.
  • Eines der Probleme, die bei der Herstellung und der nachfolgenden Nutzung dieser Röhren auftreten, besteht in der Tatsache, dass die Qualität der Verleimung zwischen spiralförmigen Streifen aus Bahnmaterial nicht immer ausreicht, um die Integrität der Röhre aufrechtzuerhalten. Tatsächlich kann der röhrenförmige Gegenstand reißen, während er entlang der Formungsspindel läuft, wenn die Verleimung nicht ausreicht, um die Windungen, die auf dieser gebildet werden, zu stabilisieren. Ein weiterer kritischer Punkt während der Ausbildung der röhrenförmigen Gegenstände tritt in dem Bereich auf, in welchem der durchgängige röhrenförmige Artikel in Abschnitte zerschnitten wird. Probleme, die mit dem Haftvermögen des Klebstoffs im Zusammenhang stehen, können auch in diesem Bereich auftreten, was zu einer lokalen Auflösung oder zum Reißen des Produkts führt.
  • Selbst wenn das Produkt als ein Teil von dem Kernwickler ausgeliefert wird, kann eine mangelhafte Verleimung der Streifen, aus welchen dieses ausgebildet ist, zu weiteren Nachteilen während der Nutzung der Röhren als Wickelkerne für Rollen führen.
  • Tatsächlich müssen bei vielen Anwendungen, beispielsweise der Herstellung von Toilettenpapierrollen oder Küchenpapierrollen, die auf die röhrenförmigen Kerne gewickelten Rollen danach quer zu ihrer Achse in kleine Rollen mit einer axialen Länge, die der axialen Abmessung des Endprodukts entspricht, geschnitten werden. Nachteile treten häufig in den Schneidmaschinen auf, die für diesen Zweck genutzt werden, und zwar aufgrund der Tatsache, dass das Messer, welches den Schnitt ausführt, beim Zusammenkommen mit den Streifen aus Bahnmaterial, die den röhrenförmigen Wickelkern bilden, ein teilweises Reißen derselben bewirkt. Das Reißen tritt in Höhe der Schnittebene auf, wo das Messer die Kante des innersten Streifens aus Bahnmaterial schneidet. Die durch das Messer ausgeübte Belastung bewirkt aufgrund von Reibung eine partielle Ablösung des Streifens aus Bahnmaterial von der röhrenförmigen Innenwand des Wickelkerns. Dieses Reißen ist für viele Hersteller von Rollen inakzeptabel, da es einen negativen Einfluss auf die ästhetischen Eigenschaften des Endprodukts hat. In gewissem Maße kann es außerdem ein funktionelles Problem bei dem Endprodukt bewirken, da es das Einfügen in die Ausgabevorrichtung behindert.
  • Weitere Probleme, die bei der Herstellung von Röhren auftreten können, werden durch die Tatsache erkennbar, dass die schlechte Qualität der Haftung zwischen einander überlappenden Streifen es notwendig macht, den Kernwickler mit einer geringeren Geschwindigkeit laufen zu lassen als der höchsten Geschwindigkeit, für die er ausgelegt ist, was zu einer geringeren Produktivität führt; die Röhren können den hohen Geschwindigkeiten nicht standhalten, welche mit den Aufwickelmaschinen, auf welchen sie genutzt werden, erreicht werden können, und die Röhren können während der Lagerung, d. h. wenn sie zwischen dem Kernwickler und der Aufwickelmaschine, in welcher sie genutzt werden, gelagert werden, beschädigt werden.
  • Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Kernwickler aufzuzeigen, bei dem die vorstehend erwähnten Nachteile vollständig oder teilweise überwunden sind und der es ermöglicht, einen röhrenförmigen Gegenstand zu erzielen, der eine höhere Festigkeit und insbesondere eine bessere gegenseitige Haftung der spiralförmigen Streifen, aus welchen er ausgebildet ist, aufweist, wodurch es möglich wird, hohe Produktionsgeschwindigkeiten und einen effizienteren Produktionszyklus zu erreichen.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren aufzuzeigen, welches unter Nutzung eines Kernwicklers ermöglicht, ein röhrenförmiges Produkt mit größerer Festigkeit zu erhalten, das insbesondere durch eine bessere gegenseitige Haftung der spiralförmigen Streifen aus Bahnmaterial, die das röhrenförmige Produkt bilden, gekennzeichnet ist.
  • Diese und weitere Aufgaben und Vorteile, die für Fachleute auf dem Gebiet beim Lesen des nachstehenden Textes klar sein werden, werden grundsätzlich mit einem Kernwickler, gelöst bzw. erzielt, d. h. einer Maschine zur Herstellung eines röhrenförmigen Gegenstandes durch spiralförmiges Wickeln von Streifen aus Bahnmaterial, die sich überlappen und versetzt zueinander sind, wobei der Kernwickler eine Spindel und ein Wickelelement zum spiralförmigen Wickeln von Streifen aus Bahnmaterial um die Spindel herum umfasst und mit einem Ultraschallgenerator ausgerüstet ist, der derart positioniert ist, dass er auf die um die Spindel herum gewickelten Streifen einwirkt und einen Druck auf die gewickelten Streifen ausübt. Die Ultraschallwellen, die von dem Generator erzeugt werden, der neben der Röhre angeordnet ist, die ausgebildet wird, oder der gegen die Außenseite dieser gedrückt wird, erzeugt eine lokale Kompressionswirkung in den Streifen. Diese Wirkung kann allein genutzt werden, um die Streifen zusammenzufügen, sogar ohne Klebstoff. Wenn die Streifen aus Papiermaterial bestehen, beispielsweise Karton oder Pappe mit einem geeigneten Flächengewicht, bewirkt ein starker lokaler Druck tatsächlich das Reißen der Fasern und eine lokale Verbindung durch gegenseitige Durchdringung der Fasern des einen Streifens mit denen des anderen. Wenn die Streifen ein wärmeschmelzendes Material enthalten, beispielsweise ein thermoplastisches Harz, können die Stoßwellen ein lokales Aufschmelzen des thermoplastischen Materials an der Grenzfläche zwischen den beiden überlappenden Streifen bewirken.
  • Der Kernwickler kann jedoch auch mit einem Klebstoffspender ausgerüstet sein, der Klebstoff auf eine oder mehrere Flächen der Streifen, welche die Röhre bilden, aufträgt, um eine gegenseitige Haftung auf herkömmliche Weise zu bewirken. In diesem Fall üben die durch Ultraschall erzeugten Stoßwellen einen lokalen Druck zusätzlich zu dem normalerweise durch den Riemen der Wickeleinheit oder des Wickelelements ausgeübten Druck aus. Der Druck der Ultraschallwellen verfestigt und verbessert die Haftung und kann gegebenenfalls die Wirkung des Klebstoffs ergänzen.
  • Die Nutzung von Ultraschallwellen zum Schneiden und Verbinden von Bahnmaterialien ist bekannt, beispielsweise aus EP-B-0790888 ; EP-A-1466721 ; US-A-2003/116291 ; US-A-5985065 ; US-A-5989370 ; WO-A-99/25547 ; WO-A-03/054301 . Jedoch ist dieses Verfahren bisher nicht für die Herstellung von Röhren aus Karton oder dergleichen durch versetztes spiralförmiges Wickeln zweier oder mehr Streifen um eine Formungsspindel herum angewendet worden, um die Haftung der Streifen aneinander zu verbessern.
  • Die GB-A-1447999 beschreibt eine Vorgehensweise zur Herstellung eines röhrenförmigen Membranfilters. Der Filter wird durch derartiges spiralförmiges Wickeln eines einzigen Streifens aus Vliesmaterial erhalten, dass die Ränder aneinandergrenzender Wicklungen sich teilweise überlappen. Eine Sonotrode führt eine Versiegelung an den überlappenden Rändern der Wicklungen des einzigen Streifens aus Vliesmaterial aus, welcher zu diesem Zweck aus thermoplastischen Fasern gebildet ist. Eine Flüssigkeit wird zwischen der Formungsspindel und der so gebildeten Röhre zugeführt, um eine innere Membran auszubilden, die den Filter vervollständigt.
  • Auch in diesem Fall werden daher Ultraschallwellen genutzt, um dünne Faserlagen miteinander zu verbinden, um ein röhrenförmiges Produkt mit geringer mechanischer Festigkeit zu erhalten, das für eine andere Nutzung als die aus Karton gewickelten Röhren für Papierrollen oder dergleichen hergestellt wird.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Ultraschallgenerator derart positioniert werden, dass er vorwiegend auf einen Bereich angrenzend an die Kanten des einen oder anderen der die Röhre bildenden Streifen und vorzugsweise entlang der Kante oder Kanten des äußersten Streifens wirkt. Auf diese Weise wird eine lokale Konzentration der Wirkung der Ultraschallstoßwellen in dem Bereich erzielt, in welchem eine bessere oder effizientere gegenseitige Haftung der Streifen erforderlich ist, sowohl für den Fall, dass Klebstoff aufgebracht wird, als auch für den Fall, bei welchem das Verbinden allein dem durch die Ultraschallwellen aufgebrachten Druck überlassen wird.
  • Vorzugsweise kann, um die Stoßwellen in begrenzten Bereichen zu konzentrieren und daher die Wirkung des Drucks zu erhöhen, die Spindel, um welche herum die Röhre ausgebildet wird, erhöhte Bereiche aufweisen. Diese erhöhten Bereiche können sich spiralförmig erstrecken, mit der gleichen Neigung wie der Neigung der Streifen aus Bahnmaterial, die gewickelt werden, um die Röhre zu bilden. Durch diesen Aufbau wird verhindert, dass die erhöhten Bereiche den Nachschub der Röhre, die ausgebildet wird, entlang der Spindel behindern.
  • Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Maschine sind in den anhängenden, abhängigen Ansprüchen angegeben und werden mit Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • Entsprechend einem anderen Aspekt bezieht sich die Erfindung außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung eines röhrenförmigen Artikels, bei welchem zumindest ein erster Streifen und ein zweiter Streifen aus Bahnmaterial, die zueinander versetzt sind, durch ein Wickelelement spiralförmig um eine Wickelspindel herum gewickelt werden, wobei es dadurch gekennzeichnet ist, dass Ultraschallwellen an den Streifen zur Anwendung gebracht werden, um die Haftung dieser aneinander zu bewirken oder zu verstärken.
  • Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den anhängenden Ansprüchen angegeben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ein besseres Verständnis der Erfindung wird nun anhand der nachstehenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen zu gewinnen sein, die eine nicht einschränkende, praktische Ausführungsform der Erfindung zeigen. In den Zeichnungen, in denen die gleichen oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, zeigt
  • 1 eine schematische Seitenansicht einer Maschine entsprechend der Erfindung in einer ersten Ausführungsform;
  • 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Maschine entsprechend der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform; die
  • 3 und 4 zeigen schematisch unterschiedliche Ausbildungsformen des Ultraschallwandlers oder der Sonotrode; und
  • 5 zeigt eine Seitenansicht und eine partielle Schnittansicht einer verbesserten Ausführungsform der Spindel der Maschine entsprechend der Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt schematisch (und begrenzt auf die Elemente, die für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wesentlich sind) einen Kernwickler, an welchem die vorliegende Erfindung zur Anwendung kommt. Die hier lediglich schematisch gezeigte Maschine könnte zum Beispiel einen Aufbau aufweisen, der im Wesentlichen dem in US-Patent 5,873,806 beschriebenen entspricht, welches im Hinblick auf eine detaillierte Beschreibung der Bestandteile der Maschine, die nicht in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung enthalten sind, herangezogen werden sollte. Insbesondere sind die Schneidelemente für die durchgängige Röhre nicht gezeigt, und diese können wie in dem vorstehend erwähnten US-Patent oder auf beliebige andere geeignete Weise ausgebildet sein.
  • Es muss jedoch verstanden werden, dass die Erfindung auch auf Maschinen mit anderem Aufbau angewendet werden kann, sofern diese mit einer Ausbildungsspindel zur Ausbildung der Röhren ausgestattet sind, die entweder fixiert sein kann oder sich um ihre Achse drehen kann, beispielsweise freilaufend gelagert sein kann.
  • Kurz gesagt, und auf die im Hinblick auf die vorliegende Erfindung interessierenden Bestandteile begrenzt, umfasst die Maschine aus 1, die insgesamt mit 1 bezeichnet ist, eine lasttragende Struktur 3, von welcher eine Spindel 4 vorragend gehalten wird, deren erstes Ende mit der lasttragenden Struktur 3 verbunden ist. Das entgegengesetzte Ende der Spindel 4 endet in der Nähe des Schneidbereichs oder an einer (nicht gezeigten) Fördereinrichtung, auf welcher die einzelnen röhrenförmigen Artikel abgeladen werden, die durch das Schneiden einer Röhre T erhalten werden, welche, wie nachstehend beschrieben, kontinuierlich um die Spindel 4 herum ausgebildet wird. Das Schneidsystem, welches die Röhre T in Abschnitte teilt, ist nicht gezeigt und ist bekannt.
  • Um die Röhre T auszubilden, werden zwei Streifen aus Karton oder einem anderen kontinuierlichen Bahnmaterial, die mit S1 und S2 bezeichnet sind, dem Kernwickler zugeführt. Diese werden spiralförmig um die Spindel 4 herum gewickelt, und zwar mithilfe eines Endlosriemens 7, der zwei Zweige 7A und 7B aufweist, die um zwei Riemenscheiben 9 und 17 herum angetrieben werden, deren jeweilige Rotationsachsen mit 9A und 17A bezeichnet sind. Der Zweig 7A bildet eine spiralförmige Wicklung um die Spindel 4 und um die Streifen aus Bahnmaterial S1 und S2 in der Wickelphase. Eine der beiden Riemenscheiben 9, 17 wird durch einen nicht gezeigten Motor angetrieben.
  • Die Neigung der Anordnung, die aus den Riemenscheiben 9, 17, dem Riemen 7 und dem Motor gebildet wird, ist in bekannter Weise verstellbar, so dass eine Anpassung der Neigung der spiralförmigen Windungen, die durch die beiden Streifen S1, S2 um die Achse der Spindel 4 herum ausgebildet werden, möglich ist.
  • Die beiden Streifen S1 und S2 werden einander überlappend und versetzt zueinander derart gewickelt, dass aus den Wicklungen des äußeren Streifens S1 eine Spirale gebildet wird, die eine aus den Wicklungen des inneren Streifens S2 gebildete Spirale überlappt. Die beiden Wicklungen sind derart zueinander versetzt, dass die Verbindungslinien zwischen benachbarten Wicklungen der inneren Spirale durch die Wicklungen des äußeren Streifens abgedeckt werden. Zum Beispiel können die beiden Streifen um die Hälfte eines Schritts versetzt sein.
  • Bei dem gezeigten Beispiel wird in bekannter Weise Klebstoff auf die innere Oberfläche des äußeren Streifens S1 und/oder auf die äußere Oberfläche des inneren Streifen S2 aufgebracht, so dass die beiden Wicklungen aneinander haften. Eine Klebstoffausgabeeinheit ist schematisch mit 8 bezeichnet, wobei diese in dem in der Figur schematisch dargestellten Fall Klebstoff auf die Innenseite des Streifens S1 aufbringt.
  • Wie bereits erwähnt ist die Breite des Riemens 7 vorzugsweise geringer als die Breite der Streifen S1, S2, um zu verhindern, dass dieser mit Klebstoff verschmutzt wird.
  • Die Streifen S1, S2 können aus Karton mit einem Flächengewicht im Bereich von zum Beispiel 50 bis 300 g/m2 bestehen.
  • Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist entlang der Ausdehnung der Spindel 4 vorgelagert dem Wickelelement für die Streifen S1, S2, das durch den Riemen 7 gebildet wird, ein Druckelement angeordnet, das insgesamt mit 31 bezeichnet ist, welches einen Ultraschallgenerator umfasst, der auch als Sonotrode 33 bezeichnet wird. Das Ende der Sonotrode, von welcher die Ultraschallwellen erzeugt werden, befindet sich angrenzend an den äußeren Streifen S1 der Röhre T, die ausgebildet wird, und wird vorzugsweise mit einem gewissen Maß an Kraft gegen die Außenseite derselben gedrückt. Der Abstand zwischen der Oberfläche der Sonotrode 33 und der Oberfläche der Formungsspindel 4 kann angemessen eingestellt werden, und während des Betriebs schwingt die Sonotrode um eine mittlere Stellung, die durch diesen Abstand definiert wird.
  • Die Sonotrode und deren Funktionsweise sind bekannt. Es kann zum Beispiel ein Ultraschallgenerator der in EP-B-790888 beschriebenen Art genutzt werden.
  • Die Sonotrode 33 erzeugt Druckwellen, welche sich in Richtung auf die Spindel 4 ausbreiten. Im Hinblick auf eine größere Effizienz kann diese (zumindest in dem Bereich, in welchem die Sonotrode wirkt) eine Oberfläche aufweisen, in welche erhöhte Vorsprünge eingearbeitet sind, wie schematisch in 5 gezeigt ist, in welcher die Vorsprünge mit 4P bezeichnet sind. Die erhöhten Bereiche können sich spiralförmig erstrecken, und zwar mit einer Neigung, die im Wesentlichen gleich der Neigung der die Röhre bildenden Streifen ist, um den Nachschub der Röhre, die ausgebildet wird, zu erleichtern. Die aktive Oberfläche der Sonotrode kann glatt und optional gebogen sein, so dass sie der Gestalt der Außenfläche der Röhre, die ausgebildet wird, folgt.
  • Bei einer modifizierten Ausführungsform kann die Sonotrode eine aktive Oberfläche aufweisen, auf der Vorsprünge vorgesehen sind, während die Spindel glatt ist. Die Vorsprünge an der Sonotrode erzeugen Bereiche mit konzentrierter Wirkung in derselben Weise, wie sie mit den Vorsprüngen 4P an der Spindel erreicht wird.
  • Die Sonotrode 33 kann mit einer Frequenz im Bereich von 15 bis 50 kHz schwingen.
  • Die Druckwellen drücken das Material zusammen, aus welchem die Streifen S1 und S2 bestehen, um die Wirkung des Klebstoffs zu verstärken und, falls notwendig, die durch den Klebstoff erzielte Haftung durch einen die Lagen verbindenden Effekt zu ergänzen, der durch die Wirkung des Drucks auf die Faserstruktur der Streifen S1, S2 bestimmt wird, wenn diese (wie es typischerweise der Fall ist) aus einem Papiermaterial bestehen.
  • In 2, in welcher in gleichen Bezugszeichen identische oder äquivalente Teile mit zu denen in 1 bezeichneten, ist die Sonotrode oder der Ultraschallgenerator 33 nachgelagert dem Riemen 7 angeordnet und befindet sich aus Gründen, welche die Gesamtabmessungen betreffen, oberhalb der Achse der Spindel 4 anstatt unterhalb dieser. In dieser Figur ist der Klebstoffverteiler 8 weggelassen, da er nicht vorgesehen zu werden braucht, wenn in Bezug auf die gegenseitige Haftung der Streifen S1, S2 allein der Wirkung der Ultraschallwellen vertraut wird. Dennoch könnte der Klebstoffverteiler auch bei dieser Konfiguration vorhanden sein.
  • Die 3 und 4 zeigen zwei mögliche Konfigurationen der Sonotrode 33. In diesen Figuren ist die Sonotrode oberhalb der Formungsspindel angeordnet gezeigt, wie in 2, es muss jedoch verstanden werden, dass sie auch unterhalb der Spindel positioniert sein kann, wie in dem Schema aus 1 gezeigt, oder an einer anderen geeigneten Stelle, beispielsweise in einer horizontalen Ebene, in welcher die Achse der Spindel liegt, welche mit den Gesamtabmessungen und dem verfügbaren Raum zu vereinbaren ist. Es wäre auch möglich, mehrere Sonotroden mit unterschiedlichen Ausrichtungen um die Achse der Spindel 4 herum anzuordnen, falls notwendig auch an unterschiedlichen Stellen entlang der axialen Ausdehnung der Spindel.
  • In 3 weist die Sonotrode 33 eine Abstrahlungsfläche mit der gleichen Breite wie der äußerste Streifen S1 auf und übt einen Druck auf die gesamte Breite der Spirale aus.
  • In 4 weist die Sonotrode 33 eine kleinere Abstrahlungsfläche auf und ist derart angeordnet, dass sie auf Höhe eines Wirkungsbandes angrenzend an eine der Kanten des Streifens S1 wirkt, der spiralförmig um die Spindel 4 herum gewickelt wird. Eine Strichlinie zeigt eine zweite Sonotrode 33X identisch der ersten Sonotrode 33 und derart angeordnet, dass deren Wirkung auf die andere Kante desselben Streifens S1 konzentriert wird.
  • Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung funktioniert der Kernwickler folgendermaßen: die Streifen S1, S2 werden kontinuierlich zugeführt und um die Spindel 4 herum gewickelt, wobei diese eine fixierte Spindel sein kann oder freilaufend gelagert sein kann, so dass sie sich um ihre Achse dreht. Alternativ, und in bekannter Weise, kann die Spindel teilweise fixiert und teilweise freilaufend sein. Die versetzten Wicklungen, die durch die beiden Streifen S1, S2 gebildet werden, werden durch den Riemen 7 gegeneinander gedrückt, um die Verleimung der Streifen aneinander zu stabilisieren, die als Spirale gewickelt werden und die kontinuierliche Röhre T bilden. Diese wird entsprechend dem Pfeil fT, um sich selbst rotierend, den Schneidmitteln zugeführt, die entlang des Pfades der Röhre angeordnet und nicht gezeigt sind, um in Abschnitte mit der geforderten Länge geschnitten zu werden. Wenn die Röhre T durch das Druckelement 31 durchläuft, erzeugen die Druckwellen der Sonotrode 33 eine gegenseitige Kompression der Streifen mit der Auswirkung der Verbesserung der gegenseitigen Haftung (oder, bei Nichtvorhandensein des Klebstoffspenders 8, erzeugen diese die alleinige Wirkung der Verbindung der Streifen miteinander), um eine verbesserte Stabilität und Festigkeit des röhrenförmigen Gegenstands zu erzielen.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann der eine oder der andere oder können beide Streifen S1, S2 vor dem Wickeln gedämpft werden, beispielsweise mit Wasser. Die Feuchtigkeit unterstützt die Wirkung der Ultraschallwellen. Ein oder beide Streifen können zum Beispiel auch durch den Klebstoff angefeuchtet werden, der vorteilhafterweise wasserbasiert sein kann. Wenn der Kernwickler keinen Klebstoffaufträger aufweist, kann er mit einem Dämpfungssystem, beispielsweise einer Düse, einer Rolle oder dergleichen, ausgerüstet sein.
  • Die Nutzung von Ultraschallwellen in Kombination mit Klebstoff kann den weiteren Vorteil haben, dass Klebstoffe auf Wasserbasis anstatt auf synthetischer Basis genutzt werden. Klebstoffe auf synthetischer Basis werden momentan genutzt, da Klebstoffe auf Wasserbasis keine ausreichende Klebekraft haben. Synthetische Klebstoffe sind jedoch teurer, weniger umweltverträglich und schwierig zu entsorgen. In Kombination mit Ultraschallwellen könnten Klebstoffe auf Wasserbasis ausreichen.
  • Es versteht sich, dass die Zeichnungen lediglich eine praktische Ausführungsform der Erfindung zeigen, die in ihren Ausbildungsformen und Anordnungen variieren kann, ohne dass jedoch vom Schutzumfang des der Erfindung zugrunde liegenden Konzepts abgewichen wird. Der alleinige Zweck des Vorhandenseins von Bezugszeichen in den anhängenden Ansprüchen besteht darin, das Lesen dieser anhand der vorstehenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen zu erleichtern, und diese schränken den Schutzumfang in keinerlei Weise ein.

Claims (19)

  1. Maschine zur Herstellung eines tubusförmigen Gegenstandes (T) durch spiraliges Wickeln von Streifen aus Bahnmaterial, mit: einer Spindel (4); einem Wickelteil (7) zum spiraligen Wickeln wenigstens zweier Streifen (S1, S2) aus Bahnmaterial, die um die Spindel gestaffelt sind und einander überlappen; und mit wenigstens einem Ultraschallgenerator, der zum Einwirken auf die um die Spindel gewickelten Streifen positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgenerator derart imstande und angeordnet ist, dass er einen Druck auf die gewickelten Streifen ausübt, eine lokale Kompression auf die Streifen erzeugt, wobei die Kompression eine gegenseitige Adhäsion der Streifen erzeugt oder verbessert.
  2. Maschine nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch Dämpfungsmittel zum Dämpfen wenigstens einen der Streifen, wobei Feuchtigkeit durch die Dämpfungsmittel aufgebracht wird, die die Wirkung der von dem Ultraschallgenerator erzeugten Ultraschallwellen fördern.
  3. Maschine nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Abwesenheit eines Klebstoffauftragers.
  4. Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmmittel auf den wenigstens einen Streifen Wasser aufbringen.
  5. Maschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgenerator lokalisierten Druck erzeugt, der einen Bruch der Fasern und ein lokalisiertes Verbinden der Streifen durch gegenseitiges Durchdringen der Fasern eines Streifens in jene des anderen Streifens bewirkt.
  6. Maschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgenerator derart positioniert ist, dass er Druck auf den äußersten um die Spindel gewickelten Streifen ausübt.
  7. Maschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Klebstoffspender zum Auftragen eines Klebstoffes auf wenigstens eine Seite eines der Streifens umfasst.
  8. Maschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgenerator derart positioniert ist, dass er auf einen Bereich nahe der Kanten des einen oder des anderen der wenigstens zwei Streifen und vorzugsweise des äußersten Streifens einwirkt.
  9. Maschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel erhöhte Bereiche zur Konzentration der Wirkung der von dem Generator erzeugten Ultraschallwellen aufweist.
  10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhten Bereiche sich spiralig mit der gleichen Neigung wie die Neigung der Streifen des auf den Dorn gewickelten Bahnmaterials erstrecken.
  11. Verfahren zur Herstellung von Röhren durch spiraliges Wickeln von Streifen aus Bahnmaterial, wobei wenigstens ein erster und ein zweiter Streifen sich überlappend und gestaffelt um eine Wickelspindel gewickelt sind und miteinander verbunden werden, und wobei Ultraschallwellen auf die Streifen angewandt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallwellen eine lokalisierte Kompression auf den Streifen zur Herstellung oder Erhöhung der gegenseitigen Adhäsion erzeugen.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen ohne die Verwendung von Klebstoff durch die Ultraschallwellen verbunden werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch Dämpfen wenigstens eines der Streifen vor dem Wickeln, wobei Feuchtigkeit zu dem Streifen zur Förderung der Einwirkung der Ultraschallwellen hinzugefügt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Streifen mit Wasser gedämpft wird.
  15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens eine Seite eines der Streifen Klebstoff aufgetragen wird, welcher die reziproke Adhäsion der Streifen bewirkt, und die Ultraschallwellen die Wirkung des Klebens durch Hinzufügen lokalisierten Druckes erhöhen, der die Adhäsion der wenigstens zwei Streifen fördert und konsolidiert.
  16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Ultraschallwellen in den Bereichen nahe den Kanten des wenigstens eines der Streifen, bevorzugt des äußersten Streifens, konzentriert wird.
  17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung der Ultraschallwellen mittels erhöhter auf der Wickelspindel erzeugter Bereiche konzentriert wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Streifen mit einem Wasser enthaltenden Klebstoff gedämmt wird.
  19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klebstoff auf Wasserbasis auf wenigstens einen der Streifen aufgebracht wird.
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