EP0425926A1 - Saugwalzenanordnung zum Fördern einer Materialbahn - Google Patents

Abstract

Anordnung, bestehend aus einem hohlzylindrischen aus Sintermetall bestehenden Walzenkörper (1), wobei der unter dem Umschlingungswinkel der Materialbahn (6) stehende Innenraum (11) mit Unterdruck betrieben wird. Die Aufgabe, das zum Fördern der Materialbahn benötigte Drehmoment mit möglichst geringem Unterdruck unter gleichzeitiger Schonung der Oberfläche der Materialbahn zu befördern wird dadurch gelöst, daß die Porengröße im mittleren zylindrischen Bereich des Walzenkörpers größer ist als an den beiden Rändern (9, 9') und daß die äußere Zylinderfläche (17) des Walzenkörpers durch Drehen, Schleifen und Polieren auf eine von Erhebungen freie Oberfläche gebracht wird. Der im Innenraum des drehbaren Walzenkörpers befindliche Stator (2) ist in dem Bereich des Umschlingungswinkels polygonförmig aufgebaut und besitzt unterschiedliche Entfernungen vom Rotor.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Saugwalzenanordnung zum Fördern einer Materialbahn, insbesondere einer auf einem Kunststoff-­Schichtträger gegossenen magnetischen Beschichtung, mit einem drehbar gelagerten hohlzylindrischen aus porösem Sin­termaterial bestehenden Walzenkörper, wobei der unter dem Umschlingungswinkel der Materialbahn stehende Raum mit Un­terdruck beaufschlagt ist.
• Derartige Saugwalzen finden beispielsweise Anwendung zur Umwandlung eines Drehmoments in Zugspannung bei Material­bahnen in Begießmaschinen, beispielsweise zum Beguß von Fotopapier, Film oder Magnetband, wenn die Haftreibung zwi­schen der übertragenden Walze und der Bahn nicht ausreicht.
• Bei den bekannten Saugwalzen, bei denen das in der Saug­walze angebrachte Dichtungselement den nicht von der Bahn umschlungenen Teil der Walze innen unter geringer Überlap­pung abdeckt, tritt Leckluft durch die Mantelperforation in den Dichtungsspalt zwischen Mantel und Dichtungssegment ein und verursacht an den Auflauf- und Ablaufstellen der Bahn ein unerwünschtes Flattern derselben, welches die gleich­mäßige Fortbewegung der Bahn beeinträchtigt. Zur Behebung dieses Fehlers wird in der DE 14 74 973 ein aus zwei Kammern bestehender innerer Ringkörper vorgeschlagen. bei dem der von der Bahn umschlungene Teil mit Unterdruck beaufschlagt ist und der andere Teil unter Atmosphärendruck steht und wobei zwischen beiden Kammern Querschnittsverengungen vor­gesehen sind.
• Aus der GB-PS 983 951 ist bereits bekannt, den Walzenkörper selbst mit einer durchlässigen Mantelfläche zu versehen. Diese Mantelfläche liegt bei der Führung einer Material­bahn zu einem Teil frei, so daß, weil der gesamte Umfang des Walzenmantels unter Vakuum gesetzt werden muß, ein außer­gewöhnlich hohes Vakuum und damit erhebliche Energie erfor­derlich sind. Aus diesem Grunde werden dabei Maskenanord­nungen für eine randweise Anpassung an die Breite einer Materialbahn vorgeschlagen. Dieses ist umständlich und er­faßt nicht genau die Randbereiche. Außerdem ist der Auf­wand im Betrieb erheblich, die Führung der Materialbahn besonders an den Rändern unsicher und bei Zugänglichkeit wird Schmutz eingesaugt. Des weiteren ergeben sich Probleme hinsichtlich des anzulegenden Vakuums, damit in dem abge­deckten Bereich keine Eindrücke am Walzenmantel entstehen, der aus porösem Material, beispielsweise aus Sintermaterial, besteht. Unabhängig davon liegt aber immer der nicht von der Materialbahn abgedeckte Teil des Walzenmantels frei, so daß sich dieser poröse Walzenmantel mit der Zeit zusetzt. Daher ist eine periodische Reinigung erforderlich, die einen Ausbau der Saugwalzenanordnung notwendig macht.
• Diese Nachteile sollen von einer in der DE 31 11 894 be­schriebenen Saugwalzenanordnung vermieden werden. Bei die­ser befinden sich in der Außenfläche des Mantels des zylin­drischen Walzenkörpers in Abständen voneinander angeordnete Längsnuten, welche von aus luftdurchlässigem Material be­stehende Leisten abgedeckt sind. Der Walzenkörper ist an seinen Enden durch mit ihm drehfest verbundene Verschleiß­scheiben abgeschlossen, an die jeweils ein Dichtring federnd angedrückt wird. Der unter dem Umschlingungswinkel der Ma­ terialbahn liegende Innenraum ist mit Unterdruck beaufschlagt, während der nicht umschlungene Raum über in den Dichtungs­ringen angeordnete Aussparungen mit Druckluft beaufschlagt ist, der die Materialbahn von dem Walzenkörper abhebt und zugleich angesaugten Schmutz aus den porösen Leisten heraus­blasen soll. Eine solche Anordnung ist jedoch kompliziert und dadurch nur sehr kostspielig herzustellen und hat außer­dem den Nachteil, daß bei hohen Laufgeschwindigkeiten ein hoher Verschleiß zu erwarten ist, wodurch die Betriebszeiten erniedrigt und die Produktionskosten erhöht werden.
• Daher bestand die Aufgabe, eine Saugwalzenanordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß
  - ein relativ geringer Unterdruck am Gebläse ausreicht, um eine genügende Haftung zwischen Saugwalze und Material­bahn energiesparend zu erreichen
  - eine Ansammlung von Schmutz in der Mantelfläche vermieden wird und ebenso ein Zusetzen des porösen Walzenkörpers
  - die Walzenanordnung sehr rundlaufgenau ist, einen einfachen Aufbau hat und lange Produktionszeiten ermöglicht.
• Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst mit einer Saugwal­zenanordnung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen. Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert und zwar zeigt
• Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Saug­walzenanordnung entlang der Linie I der Figur 2
• Figur 2 einen Querschnitt durch die entsprechende Anordnung
• Figur 3 einen Längsschnitt durch einen Teil der Anordnung entlang der Linie III der Figur 2.
• In der dargestellten Ausführungsform besteht die Saugwalzen­anordnung aus einem vorzugsweise aus nichtrostendem VA-Stahl bestehenden hohlzylindrischen Walzenkörper (1), welcher an den Stirnseiten mit den Stahlscheiben (13, 14) über Schraub­verbindungen (7) fest verbunden ist. Der Walzenkörper ist über Kugellagerungen (4, 5, 5′) an dem Schaft (8, 15) drehbar gelagert. Er besteht aus porösem Sintermetall und ist am Außendurchmesser rundlaufgenau zum fertigen Innendurchmesser bearbeitet. Die Herstellung von Sintermetall ist beispiels­weise in der DE-OS 20 17 258 beschrieben. Der Walzenkörper rotiert um den Stator (2), der, wie Figur 2 zeigt, in dem von der Materialbahn (6) umschlungenen Teil polygonförmig aufgebaut ist und an den Polygonflächen mit Ausnehmungen beziehungsweise Löchern (10) zur Übertragung der Ansaugluft in den Innenraum (11) des Stators versehen ist, während er in dem nicht von der Materialbahn umschlungenen Teil eine zylindrische Außenfläche ohne Löcher hat. Er besteht vor­zugsweise aus Aluminium. Der radiale Abstand (a) vom Rotor (1) und den Polygonflächen im Bereich der Löcher (10) beträgt, wie aus Figur 3 hervorgeht, etwa 10 mm und an den Polygon­kanten (16) sowie in den Randbereichen (9, 9′) 0,1 bis 0,3 mm (b), um dadurch möglichst wenig Leckluft anzusaugen. Erfin­dungswesentlich ist, daß die Porengröße des Sintermetall-­Walzenkörpers (1) im Bereich der Polygonflächen des Stators zwischen 30 bis 70 µm und in den Randbereichen (9, 9′) vor­zugsweise zwischen 10 bis 30 µm beträgt. Durch diese kon­struktive Maßnahme befindet sich im Laufbereich der Material­bahn ein geringerer Luftwiderstand als in den Randbereichen des Walzenkörpers, so daß durch einen relativ geringen Un­ terdruck trotzdem eine ausreichende Haftung zwischen Saug­walze und Bahn erreicht wird. Der wesentlich höhere Luft­widerstand in den Randbereichen vermindert die Leckluft und verbessert die Haftung der Bahnränder. In einer Variante kann die Porengröße der Randbereiche (9, 9′) des Sinterkör­pers ausgehend von den seitlichen Kanten des Stators (2) bis zum Rand des Walzenkörpers (1) kontinuierlich bis Null abnehmen. Der Ansaugstutzen (3) wird über ein (nicht ge­zeichnetes) normales Radialgebläse mit einem Unterdruck von 60 - 90 mbar beaufschlagt. Dagegen benötigen aus dem Stand der Technik bekannte aus Sintermetall bestehende Wal­zenkörper mit Porengrößen von 2 bis 5 µm einen Druck von bis zu 6 bar, um auf genügende Drehmomentübertragung für die Materialbahn zu kommen.
• Die zylindrische Außenseite (17) des Walzenkörpers (1) wird durch einen dreifachen Bearbeitungsvorgang, nämlich Drehen, Schleifen und nachfolgendes Polieren auf die erforderliche erhebungsfreie Oberflächengüte gebracht. Dies hat zugleich den Vorteil, daß die Porengröße an der Oberfläche des Wal­zenkörpers etwas kleiner ist als im Inneren, so daß Staub und Abriebteilchen aus der Materialbahn, die in den Wal­zenkörper dringen, durch die Poren des Sintermaterials ab­gesaugt und in die Abluft gegeben werden. Außerdem wird durch den Bearbeitungsvorgang die Oberflächengüte des Wal­zenkörpers so verbessert, daß dieser auch für den Transport von äußerst empfindlichen Magnetbändern bei hohen Maschi­nengeschwindigkeiten geeignet ist. Ferner wurde gefunden, daß die geringere Porengröße der Randbereiche (9, 9′) des Walzenkörpers die Haftung der Materialbahn an den Rändern verbessert. Schließlich wird dadurch auch die mechanische Festigkeit in den Randbereichen des Walzenkörpers für die Anbringung der Befestigungsgewinde für die Schrauben (7) erhöht.
• Versuche zeigten, daß zur Übertragung eines genügend großen schlupffreien Drehmoments auf die Materialbahn ein Umschlin­gungswinkel der Bahn um den Walzenkörper von 180 bis 300°, vorzugsweise 240 - 280°, geeignet ist.
• Die erfindungsgemäßen Walzenkörper können sich an allen möglichen Stellen einer Begießmaschine befinden, beispiels­weise an der Gießstation, vor und nach der Trocknung sowie der Kalanderung und beim Aufwickeln der fertigen Material­bahn. Die Materialbahn kann mit ihrer beschichteten Vorder­seite oder mit ihrer beschichteten oder unbeschichteten Rückseite, sobald die Beschichtung getrocknet ist, über die Walzenkörper geführt werden.
• In einer Ausführung der Erfindung hatte die zylindrische Fläche des Sinterrohrkörpers eine Breite von 760 mm. Über sie lief mit 340 m/Minute eine Magnetbandbahn von 650 mm Breite und einer Gesamtdicke von flexiblem Schichtträger bestehend aus Polyethylenterephthalat und darauf gegossener Magnetschicht von 16 µm. Der Unterdruck im Innenraum des Stators betrug 75 mbar. Der Umschlingungswinkel der Bahn war 260°. Die Porengröße im mittleren Bereich betrug 50 µm und in den beiderseitigen je 100 mm breiten Randbereichen 20 µm. Die Oberfläche des den Walzenkörper berührenden Ma­gnetbandes wies keinerlei Abdrücke oder Deformationen und auch keinen meßbaren Abrieb auf und die Poren des Walzen­körpers setzten sich auch nach monatelangem Produktionsbetrieb nicht zu.

Claims (7)

1. Saugwalzenanordnung zum Fördern einer Materialbahn, ins­besondere einer auf einem Kunststoff-Schichtträger ge­gossenen magnetischen Beschichtung, mit einem drehbar gelagerten hohlzylindrischen aus porösem Sintermetall bestehenden Walzenkörper (1), wobei der unter dem Um­schlingungswinkel der Materialbahn (6) stehende Innen­raum (11) mit Unterdruck beaufschlagt ist, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Porengröße im mittleren zylindri­schen Bereich des Walzenkörpers (1) zwischen 35 bis 70 µm und an den beiden Rändern (9, 9′) maximal 30 µm beträgt, daß die zylindrische Außenfläche (17) des Walzenkörpers durch Drehen, Schleifen und Polieren auf eine von Er­hebungen freie Oberflächengüte gebracht wird und daß die Porigkeit an der zylindrischen Außenfläche kleiner ist als die Porigkeit im Inneren des Sintermetallkörpers.

2. Saugwalzenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Materialbahn (6) mit ihrem mittleren Teil über der Zylinderfläche (17) mit den größeren Poren und mit ihren beiden Rändern über die zylindrischen Randflächen (9, 9′) des Walzenkörpers läuft.

3. Saugwalzenanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße an den Randbereichen (9, 9′) der zylindrischen Außenfläche (17) des Walzenkör­pers (1) von der Kante des Stators (2) bis zu den beiden Rändern kontinuierlich bis Null abnimmt.

4. Saugwalzenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß in dem durch den hohlzylindrischen drehbaren Walzenkörper gebildeten Innenraum (11) ein Stator (2) angeordnet ist, welcher in dem vom Umschlingungswinkel der Materialbahn (6) gebildeten Außenfläche polygonförmig aufgebaut ist und mit Löchern (10) versehen ist, durch welche in den Innenraum (11) Luft angesaugt wird, während die übrige nichtumschlungene Fläche kreiszylindrisch ohne Löcher aufgebaut ist.

5. Saugwalzenanordnung nach dem Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß der radiale Abstand der Polygonflächen des Stators vom Walzenkörper etwa 10 mm und an den Poly­gonkanten (16) und den Randbereichen (9, 9′) 0,1 bis 0,3 mm beträgt.

6. Saugwalzenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper (1) aus nichtro­stendem VA-Sintermaterial besteht und der Stator (2) aus Aluminium aufgebaut ist.

7. Saugwalzenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschlingungswinkel der Material­bahn auf dem Walzenkörper zwischen 180 bis 300°, vor­zugsweise 240 bis 280° beträgt.

Images