(Gebiet der Technik der Erfindung)
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Umwickeln eines Ladegutes mit einer Kunststoffolie, wobei
diese gestreckt oder gezogen wird.
(Beschreibung des Standes der Technik)
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Verschiedene Umwickelvorrichtungen, die ein Ladegut mit einer
Kunststoffolie umwickeln, während die Kunststoffolie gedehnt
wird, sind auf dem Markt. Diese bekannten Vorrichtungen
verwenden direkte oder indirekte Friktionseinrichtungen, die
die Folien während des Umwickelns verspannen. Insbesondere
wird die Verspannung dadurch bewirkt, dass auf die
Folienrolle selbst (direkte Friktion) oder auf den von der
Rolle stammenden Teil der Folie (indirekte Friktion) eine
Reibkraft ausgeübt wird. Die Palette und das zu umwickelnde
Ladegut dienen als Wickeldorn, der die gesamten Zugkräfte
schafft, die für das Dehnen der Folie notwendig sind.
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Verschiedene Patentanmeldungen wurden auf Umwickelverfahren
und Vorrichtungen eingereicht, die das Strecken von
Kunststoffolien anwenden. Z.B. ist in der geprüften
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 61-27254 mit dem Titel
"Umwickelverfahren und -vorrichtung" eine Vorrichtung
beschrieben, bei der , wie in Fig. 5 gezeigt ist, ein auf
einem Drehtisch (c) abgestelltes Ladegut (d) mit einer
Kunststoffolie (f) umwickelt wird, die von einer Rolle auf
einem Haltedorn (e), der in einem bestimmten Abstand vom
Drehtisch (c) angeordnet ist, über beabstandete erste und
zweite Walzen (g) und (h) zugeliefert wird, die dem Zweck
dienen, ein Vordehnen oder Vorstrecken der Folie zu bewirken.
Insbesondere wird die Folie (f) unter der Wirkung der ersten
Walze (g) und der zweiten Walze (h) gedehnt und nachfolgend
das Ladegut (d) mit der so gedehnten Folie (f) umwickelt.
Eine ähnliche Streckwickelvorrichtung ist aus der US
Patentschrift US-A-4 497 159 bekannt, bei der eine Folie in
Längsrichtung gestreckt wird, bevor sie durch zwei mit
unterschiedlicher Geschwindigkeit laufende Walzen aufgegeben
wird. Eine weitere Streckwickelvorrichtung ähnlicher Bauart
ist aus der US Patentschrift US-A-4 722 170 bekannt.
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Mit erneutem Bezug auf das japanische Patent Nr. 61-27254 ist
jedoch die Breite oder Höhe des auf den Drehtisch (c)
abgestützten Ladegutes (d) nicht immer gleich der Breite der
Folie (f). Wenn das Ladegut (d) eine grössere Breite als die
Folie (f) hat, muss die Folie (f) relativ zum Ladegut während
des Wickelvorganges vertikal versetzt werden, damit das
Ladegut durch eine Vielzahl von Folienwindungen in teilweise
überlappender Weise umwickelt werden kann. Ein weiteres
Problem besteht darin, dass das Ladegut (d) dazu neigt,
während des Wickelvorganges zusammenzufallen, insbesondere
dann, wenn sein Gewicht gering ist. Darüber hinaus hat die
Vorrichtung insgesamt eine grosse Abmessung und einen
komplizierten Aufbau. Ferner erfordert das Umwickeln mit
einer Vielzahl von Folienwindungen in unwirtschaftlicher
Weise eine grössere Länge der Folie.
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Im Hinblick darauf ist gemäss einem Aspekt der Erfindung ein
Verfahren zum Umwickeln eines Ladegutes mit einer
Kunststoffumhüllungsfolie von einer Rolle geschaffen, welche
die Schritte des Drehens des Ladegutes oder des Drehens der
Folienrolle um das Ladegut und das Umwickeln des Ladegutes
mit der von der Rolle abgezogenen Folie umfasst sowie ein
Strecken der abgezogenen Folie in Längsrichtung vor Aufgabe
auf das Ladegut einschliesst und dadurch gekennzeichnet ist,
dass der Streckschritt das Strecken der Vorrichtung
gleichzeitig sowohl in Quer- als auch Längsrichtung umfasst,
und weiter durch ein Spreizen der gestreckten Folie in
Querrichtung gekennzeichnet ist, so dass das Ladegut mit der
gestreckten und gespreizten Folie umwickelt wird.
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Gemäss einem Aspekt der Erfindung ist eine
Umwickelvorrichtung geschaffen, welche umfasst eine
Einrichtung zum Tragen eines zu umwickelnden Ladegutes und
einen Haltedorn, der eine Rolle aus einer
Kunststoffumhüllungsfolie trägt und in einem bestimmten
Abstand von der Ladegut-Trageinrichtung angeordnet ist, eine
Einrichtung zum Drehen der Rolle relativ zur Ladegut-
Trageinrichtung oder zum Drehen der Ladegut-Trageinrichtung
relativ zur Rolle, zwei Streckwalzen, und eine
Antriebseinrichtung zum drehmässigen Antreiben der
Streckwalzen, vorzugsweise mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten, um die zwischen den Streckwalzen
hindurchlaufende Folie in Längsrichtung zu strecken, und
dadurch gekennzeichnet ist, dass die Streckwalzen
abwechselnde umfängliche Rippen und umfängliche Nuten haben,
dass die Streckwalzen so angeordnet sind, dass die
umfänglichen Rippen an einer Walze mit den umfänglichen Nuten
an der anderen Walze kämmen, dass die Antriebseinrichtung
wirksam ist, um die Streckwalzen drehmässig anzutreiben, so
dass die zwischen den Streckwalzen hindurchlaufende Folie
sowohl in Quer- als auch Längsrichtung gestreckt wird, und
dass die Vorrichtung ferner Spreizelemente aufweist, die
zwischen den Streckwalzen und der Ladegut-Trageinrichtung
angeordnet und ausgelegt sind, um die Folie in Querrichtung
zu spreizen, so dass das Ladegut mit der gespreizten und
gestreckten Folie umwickelt werden kann.
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Es wurde festgestellt, dass durch ddie Schaffung eines
Umwickelverfahrens und einer Vorrichtung, bei denen die
Kunststoffolie in Breiten- oder Querrichtung gedehnt wird,
kurz bevor ein Ladegut mit der Folie umwickelt wird, die
vorerwähnten Probleme beim Stand der Technik beseitigt werden
können.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Spreizelemente
so angeordnet, dass sie entsprechend der Höhe des Ladegutes
verstellbar sind. Der Abstand zwischen den Streckwalzen ist
einstellbar. Jedes Spreizelement umfasst ein Tragteil und
eine Vielzahl scheibenförmiger Rollen, die drehbar am
Tragteil gehalten sind, um in Eingriff mit dem Rand der Folie
zu treten und diesen festzuhalten, um die gestreckte Folie in
Breitenrichtung zu spreizen.
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Ein bevorzugtes Umwickelverfahren und eine Vorrichtung nach
der Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung erläutert, in der zeigen:
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Fig. 1 Darstelung einer Anordnung zur Durchführung des
Verfahrens nach der Erfindung,
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Fig. 2 in Draufsicht die wesentlichen Teile einer
erfindungsgemässen Vorrichtung zum Zwecke der Erläuterung des
Streckens einer Kunststoffumhüllungsfolie in Breitenrichtung,
was durch Streckwalzen erfolgt,
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Fig. 3 in perspektivischer Ansicht eine Ausführungsform
der Umwickelvorrichtung nach der Erfindung,
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Fig. 4 in perspektivischer Ansicht eine andere
Ausführungsform der Erfindung,
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Fig. 5 Darstellung einer herkömmlichen
Umwickelvorrichtung,
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Fig. 6 in Seitenansicht ein Beispiel für eine
Streckeinheit, wie sie in einer Umwickelmaschine nach der
vorliegenden Erfindung vorgesehen ist,
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Fig. 7 in Draufsicht die Streckeinheit,
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Fig. 8 in Seitenansicht ein Teil der Streckeinheit,
jedoch mit Darstellung eines Mechanismus zur Steuerung des
Öffnungswinkels der Spreizelemente,
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Fig. 9 in Vorderansicht den Mechanismus nach Fig. 8, und
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Fig. 10 in perspektivischer Ansicht eine Ausführungsform
der Umwickelvorrichtung nach der Erfindung mit der in Fig. 6
gezeigten Streckeinheit.
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Nach Fig. 1 wird ein auf einen Drehtisch 1 aufgesetztes
Ladegut (a) mit einer Kunststoffolie (b) von einer Rolle auf
einem Tragdorn 2 umwickelt, der in einem bestimmten Abstand
vom Drehtisch 1 angeordnet ist. Die Folie von der Rolle wird
längs Streckwalzen 3, 3' geführt, die zwischen dem Drehtisch
1 und dem Tragdorn 2 angeordnet sind. Die Streckwalzen haben
vertikale Achsen und können eine derartige Konfiguration
haben, dass sie miteinander kämmen. Die auf diese Weise in
Längs- und Breitenrichtung durch die Streckwalzen gedehnte
Folie läuft über Folienspreizelemente 4, 4' und eine
Leitrolle 5 und wird um das Ladegut (a) gewickelt.
Insbesondere haben gemäss Fig. 1 die Streckwalzen 3, 3'
umfängliche Rippen 6 und Nuten 7, die abwechselnd auf den
äusseren Umfangsflächen der Walzen ausgebildet und so
angeordnet sind, dass die Rippen 6 an einer Walze mit den
Nuten 7 an der anderen Walzen kämmen können. Ferner werden
die Streckwalzen drehmässig in entgegengesetzten Richtungen
angetrieben, so dass eine 3' der Walzen eine grössere
Umfangsgeschwindigkeit erhält als die andere Walze 3.
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Infolge davon wird die Folie (b), die zwischen den beiden
Walzen 3, 3' hindurchläuft, zwangsweise sowohl in Breiten-
als auch Längsrichtung durch die Wirkung der miteinander
kämmenden Rippen 6 und Nuten 7 gedehnt. Insbesondere wurde
die von den ineinandergreifenden Walzen 3, 3' austretende
Folie (b) entsprechend dem Profil der Rippen 6 und Nuten 7
gestreckt, und wird die so gestreckte Folie an ihren beiden
breitseitigen Kanten oder Rändern durch ein Paar
Spreizelemente 4, 4' erfasst, um in Breitenrichtung unter
einem Winkel Θ ausgelegt oder gespreizt zu werden. Der Winkel
Θ ist so bestimmt, dass der Abstand zwischen dem Paar
Spreizelemente 4,4' gleich der Breite der Folie (b) ist,
nachdem die Folie durch die Streckwalze 3' in Breitenrichtung
gestreckt worden ist. Der Winkel Θ ist daher einstellbar,
indem man in geeigneter Weise die Anzahl und Konfiguration
der umfänglichen Rippen 6 und der Nuten 7 der Streckwalzen 3,
3' wählt.
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Die Spreizelemente 4, 4' sind so angeordnet, dass sie sich
bei Folienlaufgeschwindigkeit entsprechend der
Geschwindigkeit bewegen, mit der die von der abstromseitigen
Streckwalze 3' abgegebene Folie (b) in Richtung des Pfeiles A
läuft. Indem die Laufgeschwindigkeit der Folie (b) in
Richtung des Pfeiles A um V&sub1; herabgesetzt wird, ergibt sich
eine Geschwindigkeit der Spreizelemente 4, 4' von V&sub1;/cos Θ.
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Die auf die gewünschte Breite durch die Spreizelemente 4, 4'
ausgelegte Folie (b) wird dann über die Leitrolle 5 um das
auf den Drehtisch 1 gesetzte Ladegut (b) gewickelt.
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Jedes Spreizelement 4, 4' kann in Gestalt eines
Endlosriemenmechanismus mit einem Paar angetriebene
Endlosriemen 4a, 4b gemäss Fig. 1, 3, Aneinanderreihungen von
Rollen oder in Gestalt irgendeines anderen geeigneten
Mechanismus ausgebildet sein, der die Zuführung der um das
Ladegut zu wickelnden Folie optimieren kann.
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Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Umwicklungsvorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung. Eine Rolle aus einer
Kunststoffolie (b) ist auf einem Tragdorn 2 gehalten. Das
vordere Ende der Folie (b) ist durch einen Spalt zwischen den
Streckwalzen 3, 3' geführt, die durch Antriebseinheiten 8
(Fig. 6) mit Elektromotoren drehmässig in Bewegung versetzt
werden. Die Drehgeschwindigkeiten der Walzen lassen sich
unabhängig voneinander steuern. Infolge davon wird die Folie
(b) in Breitenrichtung und Längsrichtung in gezielter Weise
unter der Wirkung der miteinander kämmenden umfänglichen
Rippen 6 und Nuten 7 an den beiden Streckwalzen 3, 3'
gedehnt. Die so gedehnte Folie (b) wird an ihren beiden
breitseitigen Rändern durch ein Paar Spreizelemente 4, 4'
erfasst und in eine bestimmte Breite ausgelegt und dann über
eine Leitrolle 5 um ein Ladegut (a) auf einem Drehtisch
gewickelt, der mit einer Umfangsgeschwindigkeit gedreht wird,
die grösser als die Geschwindigkeit der Folie ist, mit der
diese von den Spreizelementen 4, 4' austritt.
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Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der das
Ladegut (a) stationär gehalten ist, während das System zur
Zufuhr und Streckung der Folie (b) um das Ladegut (a)
herumgeführt wird, um das Ladegut (a) zu umwickeln.
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Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform der Tragdorn 2
auf einem Dreharm 10 gehalten, der um einen Tisch 9, auf dem
das Ladegut (a) aufgesetzt ist, gedreht werden kann. Der Arm
10 trägt ferner vertikale Streckwalzen 3, 3', die miteinander
kämmend angeordnet sind. Der Arm 10 umfasst ferner
Spreizelemente 4, 4', die zwischen den Streckwalzen 3, 3'
und dem Tisch 9 angeordnet sind. Beim Betrieb wird die Folie
(b) von der Rolle auf dem Tragdorn 2 um das Ladegut gewickelt
und dabei sowohl in Längs- als auch Breitenrichtung infolge
des Umlaufes des Zufuhrsystems um das auf dem Tisch 9
gehaltene Ladegut (a) gedehnt.
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In Fig. 6 bis 9 ist eine Streckeinheit A gezeigt, wie sie bei
der Umwickelvorrichtung nach der Erfindung vorgesehen ist.
Die Streckeinheit A hat einen Tragdorn 2, eine Leitrolle 5',
Streckwalzen 3, 3', Spreizelemente 4, 4' und eine zuführende
Leitrolle 5, die sämtlich auf einem Rahmen angeordnet sind.
Der Tragdorn 2 trägt eine Rolle aus einer
Kunststoffwickelfolie (b). Der vordere Teil der Folie (b) von
der Folienrolle wird zu den Streckwalzen 3, 3' über die
Leitrolle 5' geführt, die zwischen dem Tragdorn 2 und den
Streckwalzen 3, 3' angordnet ist. Die Streckwalzen 3, 3' sind
mit abwechselnden umfänglichen Rippen 6 und Nuten 7 versehen
und so angeordnet, dass die umfänglichen Nuten 6 an einer der
Walzen 3, 3' mit den umfänglichen Nuten 7 an der anderen
Walze kämmen. Das Spiel oder der Spalt zwischen den
Streckwalzen 3, 3' kann mittels eines Einstellmechanismus 8',
bei dem es sich um einen Kurvenscheibenmechanismus handeln
kann, verstellt werden. Des weiteren werden die Streckwalzen
3, 3' drehmässig durch am Rahmen vorgesehene Elektro- oder
Hydraulikmotoren 8 in entgegengesetzten Richtungen gedreht,
uzw. dergestalt, dass die abstromseitige Streckwalze 3' eine
Umfangsgeschwindigkeit erhält, die grösser als die der
Streckwalze 3 ist.
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Die zwischen den Streckwalzen 3, 3' eingeführte Folie (b)
wird daher sowohl in Breiten- als auch Längsrichtung unter
der Wirkung der miteinander kämmenden umfänglichen Rippen 6
und# Nuten 7 zwangsweise gedehnt oder gestreckt. Die aus dem
Spalt zwischen den Streckwalzen 3, 3' herauskommende Folie
(b) wurde daher entsprechend der Konfiguration oder dem
Profil der Streckwalzen 3, 3' gedehnt. Die Breite, bis zu der
die Folie (b) gedehnt ist, kann gesteuert werden, indem man
den Spalt zwischen den Streckwalzen 3, 3' und die
Drehgeschwindigkeit dieser Walzen steuert.
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Die gestreckte Folie (b) aus dem Spalt zwischen den
Streckwalzen 3, 3' wird dann von den Spreizelementen 4, 4',
die ein Spreizen der Folie (b) in Breitenrichtung unter einem
Öffnungswinkel Θ bewirken, erfasst und weitergefördert. Jedes
Spreizelement 4, 4' umfasst scheibenförmige Rollen 12, die an
einem Tragelement 11 oder 11', das an einem Joch 13 bei 14
angelenkt ist, drehbar gehalten sind. Das Joch 13 ist mit dem
Rahmen durch eine feststehende Welle 15 schwenkbeweglich
verbunden. Die Leitrolle 5 ist am Joch 13 gehalten. Federn 16
sind mit dem Rahmen und dem Joch verbunden. Die durch die
Streckwalzen 3, 3' gestreckte Folie (b) hat eine gewellte
Form. Beide Kanten dieser Folie (b) werden von den äusseren
Umfangskanten der Rollen 12 erfasst und gehalten, so dass die
gewellte Folie in Breitenrichtung gespreizt und zur Leitrolle
5 geführt wird. Der Öffnungswinkel der Spreizelemente 4, 4'
ist durch einen Winkeleinstellmechanismus C einstellbar. Wie
aus Fig. 8 und 9 zu sehen ist, umfasst der
Winkeleinstellmechanismus C einen hydraulischen oder
elektrischen Motor 17, der am Joch 13 zwischen den
Spreizelementen 4, 4' gehalten ist und eine drehbare Scheibe
18 aufweist, sowie Stangen 19, 19', die an ihren einen Enden
mit den Tragelementen 11, 11' durch Universalgelenke 20 und
an ihren anderen Enden mit der Scheibe 18 des Motors 17 an
ausserzentrischen Stellen durch Universalgelenke 21 verbunden
sind. Beim Betrieb bewirkt eine Drehung der Scheibe 18 durch
den Motor 17, dass die Tragelemente 11, 11' durch die Stangen
19, 19' um die Schwenkachsen 14, 14' ausgeschwenkt werden,
wie dies durch die gestrichelten Linien gezeigt ist. Die in
Fig. 8 und 9 gezeigte Anordnung ist nur beispielhaft und
verschiedene andere geeignete Einrichtungen, z.B. in Gestalt
eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders, können verwendet
werden, um den Öffnungswinkel der Spreizelemente 4, 4' zu
ändern. Daher kann der Mechanismus C auf die verschiedenen
Bedingungen optimiert werden.
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Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Streckeinheit
A um einen stationären Drehtisch 9, der ein zu umwickelndes
Ladegut trägt, herumbewegt wird. Bei dieser Ausführungsform
trägt ein um den Tisch 9 drehbarer Dreharm 10 die
Streckeinheit A, die den Tragdorn 2, die Leitrolle 5', die
Streckwalzen 3, 3', die Spreizelemente 4, 4' und die
zuführende Leitrolle 5 umfasst. Bei dieser Ausführungsform
wird daher die von der Folienrolle auf dem Tragdorn 2
stammende Folie (b) sowohl in Breiten- als auch Längsrichtung
gestreckt und dann um das Ladegut (a) gewickelt, da die
Streckeinheit A um das stationäre Ladegut (a) auf dem
Drehtisch 9 infolge der Drehung des Dreharmes 10 herumbewegt
wird.
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Beim Betrieb wird das vordere Ende der von der Rolle auf dem
Tragdorn 2 stammenden Folie (b) zwischen die Streckwalzen 3,
3' geführt. Die Grösse des Spaltes zwischen den Walzen 3, 3'
wurde zuvor so eingestellt, dass ein Durchgang des vorderen
Endes der Folie (b) ohne Belastung, d.h. ohne darauf wirkende
Zugkräfte, möglich ist. Das vordere Ende der Folie (b) wird
dann an einem zu umwickelnden Ladegut mittels einer nicht
gezeigten, am Dreharm 10 vorgesehenen Spannvorrichtung
befestigt. Dann werden der Öffnungswinkel der Spreizelemente
4, 4' und der Spalt zwischen den Streckwalzen 3, 3'
entsprechend der Grösse (Breite und Höhe) des Ladegutes (a)
eingestellt, so dass die Folie (b) optimal zum Umwickeln des
Ladegutes (a) verstreckt werden kann. Sobald sich der Dreharm
10 weiter dreht, wird die Folie (b) kontinuierlich abgezogen
und sowohl in Breiten- als auch Längsrichtung gestreckt und
um das Ladegut (a) gewunden, so dass dieses umwickelt wird.
Nach Beendigung des Wickelvorganges wird die Folie (b) durch
eine Schneidvorrichtung 22 abgetrennt und wird damit der
Umwickelungsvorgang abgeschlossen.
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Die Umwickelvorrichtung kann mit Spreizelementen 4, 4'
betrieben werden, die in einem Abstand entsprechend der
Breite der von den Streckwalzen 3, 3' zugelieferten Folie (b)
eingestellt sind, so dass die gewellte durch die miteinander
kämmenden Streckwalzen 3, 3' gestreckte Folie (b) um das
Ladegut gewickelt wird, ohne dass die Folie durch die
Spreizelemente 4, 4' gespreizt wird. In diesem Fall werden
Lufträume zwischen der Oberfläche des Ladegutes (a) und der
gewellten Umhüllungsfolie (b) gebildet, was einen
Puffereffekt gegen äussere Stosskräfte oder Kräfte erzeugt,
die auf das umwickelte Ladegut einwirken können.
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Obgleich die vorbeschriebene Ausführungsform eine Anordnung
verwendet, bei der die Streckeinheit A um das stationäre
Ladegut herumbewegt wird, um die Folie um das Ladegut zu
wickeln, versteht es sich für den Fachmann, dass die gleiche
Wirkung auch erreicht werden kann, indem man eine derartige
Anordnung vorsieht, dass das Ladegut durch den Drehtisch
gedreht wird, um die gestreckte Folie uin sich selbst zu
wickeln.
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Aus der vorausgehenden Beschreibung folgt, dass die Folie (b)
nicht nur in Längsrichtung, sondern auch in Quer- oder
Breitenrichtung gedehnt wird, so dass das Ladegut (a)
umwickelt werden kann, ohne dass die Folie allmählich
vertikal verschoben werden muss, wie dies bei dem bekannten
Umwickelverfahren und -vorrichtungen erforderlich ist, bei
denen die Folie verschoben werden muss, um ein Ladegut mit
einer Vielzahl von vertikal sich überlappenden
Folienwindungen zu umwickeln. Die Folie (b) kann daher
mehrere Male mit konstanter Höhe, d.h. in vollständig
überlappender Weise umwickelt weden, so dass das Ladegut (a)
mit einer konstanten und gleichförmigen Zugkraft umwickelt
werden kann.
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Darüber hinaus ermöglicht das Dehnen oder Strecken der Folie
in Breiten- und Längsrichtung den Einsatz der Folie (b) im
vollständig gedehnten Zustand, was eine maximale Festigkeit
ergibt.
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Ferner ist es möglich, irgendeinZusammenfallen des Ladegutes
während des Umwickelns zu vermeiden, selbst wenn das Gewicht
des Ladegutes gering ist. Darüber hinaus eliminiert die
gleichförmige Einwirkung der Zugkraft irgendwelche Schäden am
Ladegut, die ansonsten durch eine örtliche Konzentration oder
eine ungleichmässige Einwirkung der Wickelkraft auf das
Ladegut hervorgerufen werden können.