EP2188429B1

EP2188429B1 - Walze mit aufgerauter oberfläche

Info

Publication number: EP2188429B1
Application number: EP09783560A
Authority: EP
Inventors: Karl-Heinz Schneiders; Michael Podlesny
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: DK2188429T3; DE102008042690A1; EP2188429A1; WO2010040665A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Breitstreckwalze zum Ausbreiten von laufendem flexiblem Bahnmaterial sowie Verfahren zur Herstellung der Breitstreckwalze. Auf einen starren, vorzugsweise zylindrischen Grundkörper wird ein elastischer verformbarer Belag (2) aufgebracht. Die Oberfläche dieses elastischen Belags wird so bearbeitet, dass eine aufgeraute Oberfläche zum Beispiel in Form von zwei entgegengesetzt verlaufenden Wendeln (3, 4) entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Breitstreckwalze mit einem starren Grundkörper und einem darauf aufgebrachten elastischen Belag zum Ausbreiten von laufendem flexiblem Bahnmaterial.
Aus der Druckschrift DE 295 22 011 U1 ist eine Breitstreckwalze zum Ausbreiten von laufendem flexiblem Bahnmaterial bekannt, die einen endständige Lagerzapfen aufweisenden starren Walzenkörper umfasst. Auf dem Walzenkörper ist ein mantelförmiger Belag aus elastomerem Material aufgebracht. Der elastomere Belag enthält von seiner Mantelfläche ausgehende, zur Längsachse des Walzenkörpers schräg verlaufende Einschnitte, die zu beiden Seiten der radialen Mittelebene der Walze jeweils zu dem betreffenden Ende der Walze von innen nach außen geneigt sind. Die Einschnitte verlaufen in Form von gleichförmigen Wendeln und bewirken eine Breitstreckung während des Betriebes.
Zur Vermeidung einer mangelhaften Breitstreckwirkung im mittleren Bereich sind die inneren Einschnitte um 180° gegeneinander versetzt angeordnet. Um in dünnen, empfindlichen Materialbahnen Abdrücke und Beschädigungen zu vermeiden, sind die zur radialen Mittelebene der Walze weisenden äußeren Kanten abgerundet oder abgekantet.
Eine elastomerer Belag nutzt sich innerhalb von wenigen Jahren ab. Ein Walzenkörper wird dann vom restlichen Belag befreit und ein neuer Belag aufgebracht. In diesen neu aufgebrachten Belag werden dann Wendeln hineingeschnitten. Abschließend werden Kanten bei der Belagoberfläche abgerundet.
Die Herstellung der Einschnitte im Belag trägt im hohen Maße zu den Wiederherstellungskosten einer solchen Walze bei. Außerdem ist der elastomere Belag relativ dick, um geeignet tiefe Einschnitte vornehmen zu können. Kommerziell erhältliche Breitstreckwalzen dieser Art weisen einen wenigstens 15 mm dicken elastomeren Belag auf dem starren Walzenkörper auf.
Aus der Druckschrift US 4,66 4,058 geht eine Walze mit einem elastischen Belag hervor, in dem Netz förmige Rillenmuster mithilfe von Laser erzeugt werden.
Die Druckschrift EP 133668082 offenbart eine Breitstreckwalze zur Führung von Bahn förmigen Material. Ein verformbarer Belag ist auf einer Tragwelle angeordnet. Der Belag ist mit entgegengesetzt verlaufenden, Wendel förmigen Einschnitten versehen.
Aus der Druckschrift US 2 594 846 ist eine Breitstreckwalze bekannt, die aus zwei Walzenkörperabschnitten mit u. a. konisch aufeinander zulaufenden Mantelflächen besteht. Diese weist ferner angewinkelt angeordnete Einschnitte auf, deren Neigung sich zu den Enden der Walze ändert, was zu hohen Herstellungskosten führt.
Aus der WO 2005/118446 ist eine Breitstreckwalze mit wendelförmigen Einschnitten bekannt, die sich einerseits zur Mitte hin verjüngt und andererseits mit einer Hülle überzogen ist, um Materialbahnen beschädigungsfrei breit zu strecken. Die Herstellung dieser Breitstreckwalze ist relativ teuer.
Aus der Druckschrift DE 20219858 U1 ist eine Breitstreckwalze bekannt, bei denen Einschnitte in einem elastomeren Belag mit einer Gummierung aufgefüllt sind, die über eine andere Härte verfügt. Es sollen so Beschädigungen bei einer empfindlichen, dünnen Materialbahn vermieden werden. Allerdings ist die Herstellung dieser Breitstreckwalze relativ teuer.
Die Druckschrift WO 04013399 A offenbart eine Walze, bei der eine metallische, aufgeraute Folie auf einem Walzenkörper aufgebracht wird. Unter anderem kann die aufgeraute Oberfläche spiralförmig verlaufen. Es ist allerdings nicht möglich, Materialbahnen breit zu strecken, da keine geeignet entgegengesetzt verlaufenden Wendeln vorhanden sind. Die Praxis hat gezeigt, dass es schwierig ist, metallische oder aus einem anderen Material bestehenden Folien hinreichend fest und dauerhaft auf einem Walzengrundkörper aufzubringen. Eine raue metallische Oberfläche ist für dünne Materialbahnen, die leicht beschädigt werden können, ungeeignet.
Aus der US 6,122,807 geht eine Walze mit einer Diamantpulverbeschichtung hervor. Die Beschichtung ist relativ teuer und für empfindliche Materialbahnen zumindest weniger geeignet.
Aus der Druckschrift DE 32 33 214 A1 geht eine Walze mit spiralförmig auskragenden Elementen, die von Bürsten gebildet sind, hervor.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine preiswerte und funktionstüchtige Breitstreckwalze bereitzustellen.
Zur Lösung der Aufgabe wird auf einen starren, vorzugsweise zylindrischen Grundkörper eine elastisch verformbare Schicht aufgebracht. Der Grundkörper muss nicht zwingend ein gerader Zylinder sein. So ist eine konkave Form oder eine Bananenform des Grundkörpers ebenfalls möglich. Die elastisch verformbare Schicht kann aus einem Gummi oder aus einem Elastomer bestehen. Die Oberfläche dieser elastischen Schicht wird so bearbeitet, dass eine aufgeraute oder strukturierte Oberfläche in Form von zwei entgegengesetzt verlaufenden Wendeln entsteht. Der zylindrische Grundkörper kann ein konventioneller, beispielsweise aus der Druckschrift WO 2005/1 18446 bekannter, insbesondere aus einem Metall bestehender Walzenkörper sein. Der zylindrische Grundkörper kann aber auch lediglich eine Hülse sein, die vorzugsweise aus einem Kunststoff, besonders bevorzugt aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht. Der zylindrische Grundkörper ist vorzugsweise einteilig, kann aber auch aus mehreren Teilen bestehen, so zum Beispiel aus zwei Teilen zusammengesetzt sein.
Dass der elastische Belag auf seiner Oberfläche aufgeraut ist, meint, dass die Rauigkeit durch den elastischen Belag gebildet wird und nicht etwa durch Fremdmaterial wie Diamantpulver oder Aufkleben einer aufgerauten Schicht. Die Rauigkeit wird also durch eine Vielzahl kleiner Vertiefungen im elastischen Belag erreicht. Die Vertiefungen sind typischerweise 0,1 bis 1 mm tief. Der mittlere Abstand zwischen zwei Vertiefungen und der mittlere Durchmesser der Vertiefungen liegen typischerweise ebenfalls zwischen 0,1 bis 1 mm.
Die aufgeraute oder strukturierte Oberfläche ist relativ rutschfest im Vergleich zu nicht aufgerauten Bereichen. Die Walze kann daher selbst dann als Umlenkwalze, Leitwalze oder Bahnführungswalze insbesondere ohne eigenen Antrieb eingesetzt werden, wenn es auf besonders rutschfeste Oberflächen ankommt. So ist auf eine besonders rutschfeste Oberfläche zu achten, wenn der Umschlingungswinkel, mit der die Walze von einer Materialbahn während des Betriebes umschlungen wird, klein ist und beispielsweise lediglich 5° bis 25° beträgt. Auf eine besonders rutschfeste Oberfläche ist ferner typischerweise zu achten, wenn sich die Walze in einer Flüssigkeit befindet, durch die eine Materialbahn geführt werden soll.
Die Walze wird aufgrund der guten Haftung durch die anliegende Materialbahn gedreht, wenn die Materialbahn in üblicher Weise transportiert wird. Die Walze verfügt also grundsätzlich über keinen eigenen Antrieb, so dass sich die Walze unabhängig von der Bewegung der Materialbahn drehen könnte. Kosten für einen eigenen Antrieb sind daher nicht erforderlich. Der Durchmesser ist dann nicht auf einen eigenen Antrieb abzustimmen, was einen zusätzlichen Vorteil darstellt. Die Walze wird dann zweckmäßig besonders leichtgängig gelagert, so dass für ein Drehen nur geringe Reibungskräfte überwunden werden müssen.
Liegt die aufgeraute oder strukturierte Oberfläche in Form von zwei entgegengesetzt verlaufenden Wendeln vor, so bewirken die beiden so hergestellten Wendeln mit vergleichsweise rutschfester Oberfläche eine Breitstreckung von Materialbahnen. Da keine relativ tiefen Einschnitte vorgenommen werden müssen, wie diese z. B. gemäß der DE 295 22 011 U1 vorgesehen werden, kann die flexible Schicht sehr dünn sein. Es können so im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem relativ tiefe Einschnitte vorgesehen sind, Material und damit Kosten eingespart werden. Auch die Herstellung einer wendelförmig aufgerauten oder strukturierten Oberfläche ist relativ kostengünstig im Vergleich zu dem Fall, dass Wendeln durch Einschnitte bereitgestellt werden. Eine wendelförmige Aufrauhung kann durch Schleifen preiswert erzielt werden. Da keine relativ tiefen Einschnitte z. B. im Sinne der DE 295 22 011 U1 erforderlich sind, kann eine Materialbahn auch nicht in solche Einschnitte hinein gelangen, wodurch eine Materialbahn beschädigt werden kann. Mit der vorliegenden Erfindung können also auch besonders problematische Materialbahnen breitgestreckt werden, so zum Beispiel Aluminiumfolien oder dünne Kunststofffolien. Markierungen in den Materialbahnen treten dann nicht oder zumindest kaum auf. Hat sich eine wendelförmige Oberfläche abgenutzt, so kann diese preiswert und schnell wieder hergestellt werden. Es ist dabei nicht erforderlich, zunächst die elastisch verformbare Schicht zu erneuern. Stattdessen muss diese lediglich abgeschliffen werden, um danach den gewünschten Oberflächenbereich wieder aufzurauen bzw. zu strukturieren.
Allgemein liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, von einem mittleren Bereich ausgehende, entgegengesetzt wendelförmig verlaufende Oberflächen preiswert zu schaffen, die rutschfest, also griffig sind im Vergleich zu angrenzenden Oberflächenbereichen. Ist der elastische Belag bereits von Anfang an sehr rutschfest beschaffen, so kann es genügen, lediglich die an die entgegengesetzt wendelförmig verlaufende Oberflächen angrenzenden Oberflächen geringförmig um beispielsweise nicht mehr als 1 mm, vorzugsweise nicht mehr als 0,5 mm besonders bevorzugt nicht mehr als 0,2 mm zu vertiefen, um die gewünschten Ziele zu erreichen. In der Regel wird es aber erforderlich sein, die wendelförmig verlaufenden Oberflächenbereiche aufzurauen, um die erforderliche Rutschfestigkeit dieser Oberflächenbereiche zu erzielen.
Im Unterschied zu einer Breitstreckwalze, wie sie beispielsweise aus der Druckschrift DE 295 22 011 U1 bekannt ist, kann der elastisch verformbare Belag dünn sein. Es genügt eine Belagdicke von wenigen Millimetern. Für einen einmaligen Gebrauch genügt sogar eine Belagdicke von wenigen Zehntel Millimetern. Eine beispielsweise 10 mm dicke, elastische Schicht aufzubringen, ist von Vorteil, wenn der Belag nach Abnutzung erfindungsgemäß in beschriebener Weise wieder hergestellt werden soll. Auch aus herstellungstechnischen Gründen ist es von Vorteil, zunächst eine mehrere Millimeter dicke, elastische Schicht aufzubringen. Ein elastischer, erstmals auf einem starren Grundkörper aufgebrachter Belag wird daher grundsätzlich wenigstens einige Millimeter und zwar insbesondere wenigstens 3mm, vorzugsweise wenigstens 5 mm dick sein. Geringere Schichtdicken von weniger als 3 mm liegen daher in der Regel nur dann vor, wenn der Belag infolge von Abnutzungen mehrfach abgeschliffen und mit den wendelförmig verlaufenden rauen oder strukturierten Oberflächen versehen wurde und als Folge der elastische Belag zunehmend dünner geworden ist. Erst auf diese Weise werden in der Praxis Schichtdicken der elastischen Schicht von 0,2 bis 3 mm erreicht.
Bei mit Einschnitten versehenen Breitstreckwalzen, die beispielsweise gemäß der DE 295 22 011 U1 beschaffen sind, ist die elastische Schicht wenigstens 15 mm dick. Im Unterschied zu einem solchen Stand der Technik genügt bei der vorliegenden Erfindung eine Dicke des elastischen Belags von bis zu 12 mm, vorzugsweise von bis zu 10 mm.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden Bereiche vertieft, die an die wendelförmig verlaufenden Aufrauhungen bzw. Strukturierungen angrenzen. Durch diese wendelförmigen Vertiefungen wird eine verbesserte Breitstreckwirkung erzielt. Der Transport einer Materialbahn nach außen (Breitstreckung) findet durch Stege mit aufgerauter Oberfläche statt. Im Unterschied zum Stand der Technik handelt es sich bei den Vertiefungen nicht um Einschnitte von mehreren Millimetern. Eine Vertiefung beträgt statt dessen lediglich wenige Zehntel Millimeter, so zum Beispiel lediglich 1/10 Millimeter. Mit den Vertiefungen wird lediglich bezweckt, dass ein unmittelbarer Kontakt zwischen einer breit zu streckenden Materialbahn und den Bereichen, die grundsätzlich nicht aufgeraut sind, während einer Breitstreckung vermieden wird. Eine Materialbahn soll also aufgrund der Vertiefungen während einer Breitstreckung auf den aufgerauten Bereichen fest aufliegen, nicht aber auf den Bereichen, die dazwischen liegen. Die Tiefe einer Vertiefung wird daher vorteilhaft so gewählt, dass einerseits dieses Ziel erreicht wird und andererseits eine Vertiefung so gering wie möglich ausfällt. Fällt eine Vertiefung sehr gering aus, so kann eine Materialbahn nicht in einer solchen Art und Weise in eine Vertiefung hinein gelangen, dass dadurch Schäden der Materialbahn zu befürchten sind. Grundsätzlich wird daher eine Tiefe von 1 mm nicht überschritten. In der Regel liegt die Tiefe deutlich unter diesem Wert und ist geringer als 0,5 mm.
Wendelförmige Vertiefungen zwischen den wendelförmig aufgerauten Oberflächen unterstützen nicht nur eine Breitstreckwirkung, sondern können auch vorteilhaft dafür sorgen, dass ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit hierüber abgeleitet werden kann, um so die Haftung zwischen einer Materialbahn und der Walze zu verbessern.
Die wendelförmigen Vertiefungen können durch Schleifen preiswert und schnell hergestellt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der vorgesehene wendelförmige Oberflächenbereich mit Hilfe eines Lasers strukturiert. Zwar kann durch Schleifen die gewünschte Oberfläche preiswerter aufgeraut werden. Allerdings wird eine durch Schleifen aufgeraute Oberfläche instabil bzw. brüchiger. Dies führt zu einem relativ schnellem Abrieb und zu einer relativ geringen Nutzungsdauer einer hergestellten Breitstreckwalze. Sich von der Walzenoberfläche ablösende Partikel können in eine Materialbahn geraten und diese dadurch verunreinigen oder sogar beschädigen. Trotz der höheren Herstellungskosten ist daher die Oberflächenbearbeitung mittels Laser zu bevorzugen, um so zu einer strukturierten, griffigeren Oberfläche zu gelangen. Beschädigungen der Oberfläche, die zu einem erhöhten Abrieb führen, werden so vermieden. Auch können die Breitstreckwalzenoberflächen reproduzierbar hergestellt werden. Ein Breitstreckwalzentyp kann also identisch mit identischer Oberfläche beliebig oft hergestellt werden. Hat sich also eine spezielle Ausgestaltung einer Oberfläche als besonders geeignet oder praktikabel erwiesen, so kann stets die gleiche dreidimensionale Oberflächenstruktur wieder hergestellt werden.
Um eine Rauigkeit bzw. Strukturierung mittels Laser in einer Oberfläche zu erzeugen, kann eine Maske eingesetzt werden. Durch Öffnungen der Maske hindurch gelangt Laserlicht auf die zu aufzurauende Oberfläche. Bestandteile der Oberfläche werden so herausgelöst, ohne angrenzende Bereiche zu beschädigen. Anstelle einer Maske wird vorzugsweise der Laser computergesteuert so gesteuert und verfahren, dass die gewünschte raue Oberfläche entsteht. Nach der Bearbeitung liegt eine Oberfläche vor, die nicht mehr glatt ist, sondern beispielsweise verteilt über die Oberfläche kleine Ausnehmungen aufweist. Die Ausnehmungen sind vorzugsweise sehr klein. Die Abmessungen der Ausnehmungen liegen insbesondere im Bereich von wenigen Zehntel Millimetern oder sogar im Bereich von einigen Hundertstel Millimetern. Der maximale Durchmesser einer Ausnehmung beträgt vorzugsweise weniger als 1 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,5 mm. Der minimale Durchmesser einer Ausnehmung beträgt vorzugsweise mehr als 0,01 mm, besonders bevorzugt mehr als 0,05 mm. Die maximale Tiefe einer Ausnehmung beträgt vorzugsweise bis zu 1 mm, besonders bevorzugt bis zu 0,5 mm. Die minimale Tiefe einer Ausnehmung beträgt vorzugsweise wenigstens 0,01 mm, besonders bevorzugt wenigstens 0,1 mm. Anstelle einer Vielzahl von Ausnehmungen kann die Griffigkeit der Oberfläche auch durch eine andere Strukturierung vergrößert werden. So könnte beispielsweise ein Fischgrätenmuster in der Oberfläche erzeugt werden, um so die Griffigkeit geeignet zu erhöhen.
Wird eine raue, wendelförmige Oberfläche mithilfe eines Lasers hergestellt, so werden in einer Ausführungsform der Erfindung die Bereiche mithilfe des Lasers ebenfalls abgetragen, die an die wendelförmige, raue Oberfläche angrenzen. Es entstehen so die gewünschten wendelförmigen Vertiefungen, auf denen eine Materialbahn während der Breitstreckung nicht aufliegen soll. So kann die gewünschte Oberfläche einer Breitstreckwalze in einem Arbeitsgang (wieder) hergestellt werden.
Bevorzugt sind dann die wendelförmigen Vertiefungen gleich tief wie die Ausnehmungen, die zur Herstellung einer rutschfesten Oberfläche mittels Laser erzeugt worden sind. Weist der raue Bereich also eine Vielzahl von Ausnehmungen mit einer Tiefe von 0,5 mm auf, dann sind die wendelförmigen Vertiefungen ebenfalls 0,5 mm tief. Diese Ausführungsform ermöglicht es, wendelförmige Vertiefungen und Ausnehmungen in einem Arbeitsgang mit Hilfe eines Lasers herzustellen. Denn sollen unterschiedliche Tiefen in eine elastische Oberfläche eingebracht werden, so müssen unterschiedlich leistungsfähige Laser eingesetzt werden oder aber die Leistung eines eingesetzten Lasers muss nach einem ersten Durchgang reguliert werden, um mit geänderter Leistung einen nächsten Herstellungsschritt durchzuführen. Jedenfalls fällt aus diesen oder vergleichbaren Gründen das Vorsehen von nur einer Tiefe für Wendeln und Ausnehmungen vergleichsweise kostengünstig aus.
Die Oberflächenbearbeitung mittels Laser führt nicht zu einer solchen Oberflächenbeschädigung, dass sich während des Betriebs Partikel ablösen können.
Der elastische Belag kann auf einer vorzugsweise metallischen Walze aufgebracht worden sein, die den oben genannten Grundkörper darstellt. In einer Ausführungsform der Erfindung werden jedoch Hülsen als Grundkörper verwendet. Eine solche Hülse besteht insbesondere aus GFK oder CFK. Zum einen handelt es sich um einen mit glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK). Zum anderen handelt es sich um einen mit Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoff (CFK). Eine solche Hülse ist auf der einen Seite hinreichend starr. Auf der anderen Seite ist es möglich, den Durchmesser einer solchen Hülse geeignet geringförmig elastisch zu dehnen. Außerdem sind die Hülsen dann vorteilhaft relativ leicht. Um eine Materialbahn breit zu strecken, wird eine solche Hülse mit dem darauf befindlichen Breitstreckwalzenbelag auf einen vorzugsweise aus Metall bestehenden Mutterzylinder aufgebracht.
Um eine solche Hülse auf einen Mutterzylinder aufzubringen, wird durch Bohrungen des Mutterzylinders hindurch Pressluft gepumpt. Der Durchmesser Hülse wird durch die Pressluft minimal, beispielsweise um nur ein Zehntel Millimeter gedehnt. Eine solche Dehnung reicht bei entsprechender Dimensionierung aus, um die Hülse auf den Mutterzylinder aufschieben zu können. Im Anschluss daran wird die Zufuhr von Pressluft gestoppt. Dies hat zur Folge, dass der Zylinder entspannt und dann fest auf dem Mutterzylinder aufsitzt. Diese Technik wird auf dem Gebiet der Drucktechnik eingesetzt. Es hat sich herausgestellt, dass eine Hülse in der beschriebenen Weise hinreichend fest mit dem Mutterzylinder verbunden werden kann, dass diese Technik auch auf das Gebiet der Breitstreckwalzen übertragen werden kann.
Der Vorteil dieser Ausführungsform mit Hülse besteht darin, dass die Verschleißteile erheblich leichter transportiert werden können. Dies liegt zum einen an einer großen Gewichtsersparnis, da keine komplette Walze mit einem schweren Walzengrundkörper transportiert werden muss. Darüber hinaus können Hülsen mit verschiedenen Durchmessern ineinander geschoben werden, was den Platzbedarf beim Transport und der Lagerung reduziert. Gemäß Stand der Technik muss ein verwendeter Walzengrundkörper einer Breitstreckwalze nach Abnutzung des elastischen Belages ausgebaut und mit einem neuen elastischen Belag nebst Einschnitten versehen werden. Da dies in der Regel vor Ort nicht möglich ist, muss eine abgenutzte Breitstreckwalze zunächst zu einem Anbieter transportiert werden, der den elastischen Belag erneuern kann Im Fall von Hülsen genügt es, nur die Hülse auszutauschen. Da eine Hülse sehr preiswert ist, können Hülsen mit einem Breitstreckwalzenbelag auf Vorrat bereitgestellt werden. Ein Austausch kann dann sofort vor Ort erfolgen. Es müssen keine zwei teuren Walzenkörper bereitgestellt werden, um einen solchen Austausch ohne Produktionsstillstand durchführen zu können.
Darüber bin hinaus genügt ein Mutterzylinder, um verschiedene Breitstreckwalzenprofilierungen und Breitstreckwalzenlängen einsetzen zu können. Es wird einfach die dem Bedarf entsprechende Hülse auf den Mutterzylinder aufgeschoben, wenn aus irgendwelchen Gründen Oberflächenbelag einer Breitstreckwalze geändert oder aber eine andere Länge einer Breitstreckwalze gewünscht wird.
Ein Mutterzylinder weist zweckmäßig nur an einem Ende eine Vielzahl von Löchern beziehungsweise Bohrungen auf, durch die Pressluft nach außen hervortritt. So wird gewährleistet, dass Pressluft von Anfang an eine Hülse in gewünschter Weise auszudehnen vermag. Weiteren Bohrungen können zwar auch verteilt über weitere Bereiche des Mutterzylinders vorhanden sein. Es ist jedoch zweckmäßig, nur relativ wenige zusätzliche Löcher vorzusehen, durch die Pressluft nach außen gepumpt wird. Es ist bei einer solchen Verteilung von Bohrungen oder Löchern im Mutterzylinder von Vorteil, dass eine Hülse stets auf den Mutterzylinder in Bezug auf die Länge angepasst ist. So wird gewährleistet, dass Pressluft in jeder Lage der Hülse dieser auszudehnen vermag. Vorzugsweise umfasst ein Mutterzylinder einen Anschlag, bis zu der die Hülse geschoben werden kann. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung gibt es also keine verschieden dimensionierten Hülsen beziehungsweise verschieden lange Hülsen. Da jedoch der Breitstreckwalzenbelag nicht immer die gesamte Länge der Hülse aufweisen muss, umfasst die Erfindung eine Ausführungsform, bei der die Hülse länger ist im Vergleich zum Breitstreckwalzenbelag, also der Bereich einer elastischen Schicht, der mit Wendeln versehen ist. Die Hülse weist dann also stets die gleiche Länge abgestimmt auf den Mutterzylinder auf. Der Breitstreckwalzenbelag erstreckt sich aber nur über einen Teil der Hülse.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist zwar die Hülse vollständig mit einem elastischen Belag überzogen. Allerdings ist nur ein Teilbereich der elastischen Oberfläche mit Wendeln versehen, so dass nur ein Teilbereich als Breitstreckwalze wirkt. Wendeln erstrecken sich dann also nicht vollständig nach außen, um so sämtliche äußeren Randbereiche des elastischen Belags zu erfassen. Die Herstellung des elastischen Belages auf dem Grundkörper ist relativ preiswert. Daher kann es von Vorteil sein, standardmäßig stets eine Hülse komplett mit einem elastischen Überzug zu versehen und nur den benötigten Teil der Oberfläche als Breitstreckwalzenbelag herzurichten. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird nur ein Hülsentyp mit elastischer Oberfläche benötigt, um verschieden dimensionierte Breitstreckwalzenbeläge herzustellen. Es ist nicht erforderlich, eine Vielzahl von unterschiedlichen Varianten an Hülsen mit elastischer Oberfläche zu lagern, um gewünschte Breitstreckwalzen bereit stellen zu können. Breitstreckwalzen gemäß der Erfindung können elastische Beläge auf der Oberfläche mit mehr als zwei Wendeln umfassen, die von einem mittleren Bereich ausgehend entgegengesetzt verlaufen. Zwei Wendeln, die entgegengesetzt auseinander laufen, müssen nicht zwingend von der Mitte ausgehen. Mit mittleren Bereich ist also nicht gemeint, dass dieser sich exakt in der Mitte einer Breitstreckwalze befindet. Vielmehr ist damit ein Bereich gemeint, von dem aus z. B. Wendeln nach außen entgegengesetzt verlaufen. Die entgegengesetzt verlaufenden Wendeln können einen versetzten Anfang haben. Anfänge der Wendeln im mittleren Bereich können aber auch nebeneinander liegen. Ein mittlerer Bereich kann auch zunächst frei von entgegengesetzt verlaufenden Wendeln sein. Die Hülse bzw. ein starrer Walzenkörper und/oder die elastische Oberfläche kann elektrisch leitfähig sein. Es ist aber auch möglich, dass der starre Walzenkörper bzw. die Hülse und/oder die elastische Oberfläche mit den darin eingearbeiteten Wendeln nicht elektrisch leitfähig sind.
Es können sowohl zylindrische als auch konisch zulaufende Mutterzylinder im Fall einer Hülse vorgesehen seien. Der Innendurchmesser einer zugehörigen Hülse kann dann konisch zulaufen und entsprechend an die Form des Mutterzylinders angepasst sein.
Ein elastischer Oberflächenbelag oder aber die Breitstreckwalze können konkav oder konvex geformt sein. Der Oberflächenbelag oder aber die Breitstreckwalze insgesamt können beispielsweise bananenartig geformt sein. Der elastische Oberflächenbelag kann sich zum mittleren Bereich hin verjüngen, wie beispielsweise aus der Druckschrift WO 2005/118446 bekannt ist. Wendeln können gleichförmig, aber auch ungleichförmig verlaufen. Im Unterschied zum Stand der Technik ergibt sich kein oder praktisch kein Kostenunterschied mehr, welcher Verlauf einer Wendel gewählt wird, wenn die Bearbeitung einer Oberfläche mithilfe eines Lasers vorgenommen wird.
Umfasst eine erfindungsgemäße Breitstreckwalze einen konventionellen starren Walzenkörper, so kann dieser innen gelagert werden, so z. B. durch eine durchgehende Achse oder aber durch Achsstummel. Es ist aber auch eine Außenlagerung mit festen Zapfen möglich. Umfasst eine erfindungsgemäße Breitstreckwalze einen Mutterzylinder, so weist dieser grundsätzlich eine Außenlagerung auf, also feste Zapfen, da dann durch einen Zapfen die Luftzufuhr problemlos erfolgen kann. Es sind aber auch Mutterzylinder mit Innenlagerung möglich.
Eine erfindungsgemäße Breitstreckwalze kann aktiv durch ein eigenes Antriebsaggregat angetrieben werden. Vorzugsweise handelt es sich aber aus Kostengründen um eine freilaufende Breitstreckwalze, die also allein aufgrund des Zugs einer anliegenden Warenbahn in Verbindung mit Warenbahngeschwindigkeit und Umschlingungswinkel, den die Warenbahn mit der Breitstreckwalze hat, rotiert.
Wird ein herkömmlicher starrer Walzenkörper als starrer Grundkörper eingesetzt, so besteht dieser beispielsweise aus Aluminium.
Die beiden innen liegenden Anfänge der entgegengesetzt verlaufenden Wendeln können radial in der aus der DE 295 22 011 U1 bekannten Weise versetzt sein, aber auch radial gesehen nebeneinander liegen. Diese beiden Anfänge können in axialer Richtung einen Abstand zueinander aufweisen, so dass ein mittlerer Bereich frei von Wendeln ist. Diese beiden Anfänge können in axialer Richtung auf gleicher Höhe beginnen oder sogar sich etwas überschneiden.
Es können auch mehrgängige, also mit mehreren entgegengesetzt verlaufenden Wendeln versehene Breitstreckwalzen gefertigt werden, um unter Umständen eine Produkt bezogenere, auf den Einsatzfall abgestimmte Breitstreck- bzw. Glättwirkung der zu bearbeitenden Warenbahn zu erzielen.
Soweit nicht ausdrücklich etwas anderes ausgesagt wird, können erfindungsgemäße Walzen aus dem Stand der Technik bekannte Merkmale einzeln oder in Kombination aufweisen.
Figur 1 zeigt eine aus einem faserverstärkten Kunststoff bestehende, zylinderförmige Hülse 1 mit einem darauf aufgebrachten elastischen Belag 2. Der elastische Belag 2 besteht aus einem Elastomer und ist 5 bis 10 mm dick. Ausgehend von einem mittleren Bereich verlaufen zwei wendelförmige Bereiche 3 und 4 entgegengesetzt von innen nach außen. Die beiden wendelförmigen Bereiche 3 und 4 weisen eine aufgeraute Oberfläche auf und sind typischerweise zwischen 10 bis 50 mm breit. Die Bereiche 5 und 6, die an die beiden wendelförmigen Bereiche 3 und 4 angrenzen, sind etwas vertieft worden. Die Oberflächen dieser Bereiche 5 und 6 befinden sich infolge der Vertiefung zum Beispiel 1/10 mm unterhalb der aufgerauten Oberflächen 3 und 4. Die aufgerauten Oberflächenbereiche 3 und 4 sind dann ebenfalls typischerweise mit 0,1 mm tiefen Vertiefungen versehen. Die inneren Enden der beiden wendelförmigen Bereiche 3 und 4 sind versetzt zueinander angeordnet.
Die vertieften Oberflächen können zwar ebenfalls aufgeraut sein. Dies ist aber grundsätzlich bereits aus Kostengründen nachteilhaft. Grundsätzlich sind die Oberflächen der vertieften Bereich daher glatt im Vergleich zu den aufgerauten Bereichen. Diese an die Wendeln mit aufgerauter Oberfläche angrenzenden Bereiche sind insbesondere dann glatt, wenn diese nicht vertieft worden sind.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Steigungen von wendelförmigen Einschnitten in Übereinstimmung mit den in der Figur 1 gezeigten Bereichen 5 und 6 nicht zu verändern. So offenbart beispielsweise die EP 0 703 176 A1 , gleichförmige Wendeln bei einer Breitstreckwalze vorzusehen. Gleichförmige, wendelförmige Einschnitte können deutlich preiswerter gefertigt werden. Es kann aber vorteilhaft sein, dass Steigungen von wendelförmigen Einschnitten sich verändern und zum Beispiel von einer Walzenmitte zu dem jeweiligen Walzenende hin zunehmen, um Breitstreckwirkungen zu verbessern.
Werden die wendelförmig verlaufenden, erfindungsgemäßen Bereiche 3 bis 6 mit Hilfe eines Lasers elektronisch gesteuert gefertigt, so hat es auf die Herstellungskosten keinen Einfluss mehr, ob sich die Steigung einer Wendel verändert oder nicht. Es können daher erfindungsgemäß mittels Laser Breitstreckwalzen gefertigt werden, bei denen Steigungen von wendelförmigen Bereichen 3, 4, 5 und 6 sich verändern und zwar insbesondere im vorgenannten Sinn von innen nach außen stetig zunehmen, ohne Kostennachteile bei der Herstellung beachten zu müssen. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst daher eine Breitstreckwalze Wendeln mit sich verändernden Steigungen, wobei vorzugsweise eine Steigung eines wendelförmigen Bereichs 3, 4, 5 und/ oder 6 von einer Walzenmitte aus nach außen hin stetig zunimmt.
In der Figur 2 wird der Aufbau eines Mutterzylinders 7 gezeigt. Der Mutterzylinder umfasst einen starren metallischen Walzengrundkörper 8. Zentral durch den Walzengrundkörper 8 hindurch führt eine Leitung 9 für die Zufuhr von Pressluft. Diese Zufuhr 9 für Pressluft mündet an einem Ende des Mutterzylinders in Bohrungen 10 ein, die radial nach außen führen. Die in der Figur 1 gezeigte Hülse 1 wird an diesem Ende über den Mutterzylinder geschoben. Dabei wird Pressluft über die Zufuhr 9 durch die Bohrungen 10 nach außen gepumpt. Die Hülse 1 lässt sich so leicht auf den Mutterzylinder aufschieben, bis ein nicht gezeigter Anschlag erreicht ist. Anschließend wird die Zufuhr von Pressluft gestoppt. Die Hülse 1 zieht sich daraufhin etwas zusammen und sitzt nun sehr fest auf dem Mutterzylinder auf.
Soll eine Hülse ausgetauscht werden, so wird zunächst Pressluft zugeführt. Dies hat zur Folge, dass eine Hülse sich etwas ausdehnt und vom Mutterzylinder wieder entfernt werden kann.
Die Bohrungen 10 müssen nicht auf ein Ende des Mutterzylinder beschränkt sein. Es können auch weitere Bohrungen über den übrigen Walzenkörper verteilt sein, über die Pressluft nach außen gepumpt werden kann.
In der Figur 3 wird das typische Ergebnis ausschnittsweise dargestellt, welches erhalten wird, wenn die gewünschten Oberflächen eines elastischen Belags 2 mittels Laser und nicht mittels Schleifen hergestellt wurden. Der aufgeraute bzw. strukturierte Bereich 3 wird durch eine Vielzahl von Stegen 3a mit glatter, ebener Oberfläche sowie einer Vielzahl von Vertiefungen 3b gebildet. Die Vertiefungen 3b sind stets gleich tief, wie die gestrichelte Linie verdeutlicht. Wurden in einem Arbeitsgang mit nur einem Laser mit gleichbleibender Leistung in die Oberfläche des elastischen Belags 2 außerdem vertiefte Bereiche 5 eingebracht, so sind diese genauso tief wie die Vertiefungen 3b, was in der Figur 3 verdeutlicht wird. Die Vertiefungen 3b sind zweckmäßig 0,1 bis 1 mm tief. Der an die strukturierte Oberfläche 3 angrenzende Bereich 5 weist ebenfalls diese zweckmäßige Tiefe von 0,1 bis 1 mm auf. Die Oberfläche des angrenzenden Bereichs ist glatt im Vergleich zur Oberfläche des aufgerauten Bereichs 3.
Wäre die Oberfläche 3 durch Schleifen aufgeraut worden, so würden nicht stets gleich hohe Stege 3a mit stets glatter, ebener Oberfläche verbleiben. Auch würde die Tiefe der Vertiefungen 3b unterschiedlich ausfallen. Es hat sich herausgestellt, dass die mechanische Stabilität des elastischen Belags wesentlich höher ist, wenn mit einem Laser aufgeraut bzw. strukturiert wird und eben nicht auf die konventionelle Weise mittels Schleifen. Konventionell zu schleifen ist zwar preiswerter, so dass daher der Fachmann zunächst aus Kostengründen daran gehindert ist, mit einem Laser aufrauen bzw. strukturieren zu wollen. Es hat sich aber herausgestellt, dass die Vorteile, die mit einer Laserbearbeitung erzielt werden, den zunächst aufgrund höherer Herstellungskosten in Kauf zu nehmenden Nachteil deutlich überwiegt.
In der Figur 3 werden unterschiedlich breite Stege 3a gezeigt. Die Stege 3a können jedoch auch stets gleich breit sein. Entsprechendes gilt für die Vertiefungen 3b. Diese können ebenfalls immer gleich breit sein oder aber unterschiedlich breit sein.
In der Figur 3 werden scharfkantige, d. h. nicht gerundete Übergänge von einer jeden Stegoberfläche in eine jede Vertiefung hinein dargestellt. Diese Ausführungsform ist zu bevorzugen, wenn die Haftung besonders hoch sein soll und/ oder aber keine besonders empfindliche Materialbahn über die Walze geführt oder durch die Walze breit gestreckt werden soll.
In der Figur 4 wird eine besonders typische Anwendung gezeigt. Eine Materialbahn 1 1 liegt auf der elastischen Oberfläche 2 der Walze an und wird in Pfeilrichtung transportiert. Obwohl der Umschlingungswinkel 12 nur klein ist und lediglich 10° bis 20° beträgt, wird die Walze aufgrund des Transports der Materialbahn dank der guten Haftung zwischen Materialbahn 11 und elastischem Belag 2 gedreht. Ein eigener Antrieb ist für das Drehen der Walze nicht erforderlich.
In der Figur 5 wird eine weitere Ausführungsform der bereits in Figur 1 gezeigten Walze ausschnittsweise dargestellt. Im Unterschied zur Ausführungsform nach der Figur 1 gibt es zusätzlich eine relativ schmale wendelförmige Rille 13, die sich entlang des aufgerauten Bereichs 4 erstreckt. Diese Rille 13 ist schmal im Vergleich zu dem vertieften, wendelförmig verlaufenden Bereich 6. Die zusätzliche Rille 13 weist vorzugsweise die gleiche Tiefe wie die Tiefe des Bereichs 6 auf, um diese in einem Arbeitsgang mittels Laser herstellen zu können. Die zusätzliche Rille verbessert insgesamt das Verhalten der Breitstreckwalze und trägt vor allem verbessert dafür Sorge, dass ein Fluid herausgeführt werden kann, wenn eine materialbahn an der Oberfläche anliegt. Kann ein Fluid leicht heraus geführt werden, so trägt diese zur Verbesserung der Haftung bei. Da die zusätzliche Rille sehr schmal ist, beeinträchtigt diese eine empfindliche Materialbahn praktisch nicht. Es genügt eine Rillenbreite von beispielsweise lediglich 0,1 bis 1 Millimeter, vorzugsweise bis lediglich 0,5 mm. Im Vergleich dazu ist die Breite des Bereichs 6 wenigstens doppelt so breit, bevorzugt wenigstens dreimal so breit. Der Bereich 6 ist insbesondere wenigstens 2 mm breit. Der aufgeraute Bereich 4 kann eine Mehrzahl von Rillen 13, so zum Beispiel 3 bis 5 aufweisen, die sich parallel zum Bereich 4 wendelförmig erstrecken. Der aufgeraute Bereich 4 kann zum Beispiel 10 bis 50 mm breit sein. Der vertiefte Bereich 6 kann ebenfalls zum Beispiel 10 bis 50 mm breit sein.
Die in der Figur 6 gezeigte Walze entspricht der Walze gemäß Figur 3. Allerdings sind nun die Übergänge von der Stegoberfläche 3a in die Vertiefungen 3b sowie in den Bereich 5 hinein gerundet. Diese Ausführungsform ist zu bevorzugen, wenn besonders empfindliche Materialbahnen über die Walze geführt und/ oder breit gestreckt werden sollen. Die in der Figur 6 gezeigte Ausführungsform kann ebenfalls in nur einem Arbeitsgang mit einem Laser hergestellt werden.

Claims

Breitstreckwalze mit einem starren Grundkörper und einem darauf aufgebrachten Belag (2) aus elastischem Material, mit entgegengesetzt verlaufenden Wendeln (3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Belag (2) auf seiner Oberfläche durch Vertiefungen (3b) aufgeraut ist und zwar In Form der zwei entgegengesetzt verlaufenden Wendeln (3, 4), bei der die an die Wendeln (3, 4) angrenzenden Oberflächen (5, 6) gegenüber der Oberfläche der Wendeln (3, 4) vertieft sind, wobei eine Tiefe von 1 mm nicht überschritten ist.
Breitstreckwalze nach Anspruch 1, bei der der auf den starren Grundkörper aufgebrachte elastische Belag (2) bis zu 10 mm dick, vorzugsweise bis zu 5 mm dick ist.
Breitstreckwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die an die Wendeln (3, 4) angrenzenden Oberflächen (5, 6) gegenüber der Oberfläche der Wendeln (3, 4) vertieft sind und zwar um 1/10 Millimeter bis 1 mm.
Breitstreckwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vertiefungen (3b) in der aufgerauten Oberfläche stets gleich tief sind.
Breitstreckwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der vertiefte Oberfläche (5, 6) die gleiche Tiefe aufweisen wie die Vertiefungen (3b) der aufgerauten Oberfläche.
Breitstreckwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit ein oder mehreren Rillen (13) im aufgerauten Oberflächenbereich ((3, 4), die schmaler sind als vertiefte Oberfläche (5, 6), die sich um die Walze herum wendelförmig erstrecken.
Breitstreckwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die an die Wendeln (3, 4) angrenzenden Oberfläche (5, 6) eine glatte Oberfläche aufweisen.
Breitstreckwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der starre Grundkörper eine Hülse (1) ist.
Breitstreckwalze nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die Hülse (1) aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht.
Breitstreckwalze nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, bei der die Hülse (1) auf einem Mutterzylinder (7) aufsitzt.
Verfahren zur Herstellung einer einer Breitstreckwalze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mit Hilfe eines Lasers oder durch Schleifen die elastische Oberfläche wendelförmig aufgeraut oder strukturiert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem eine Hülse (1) mit einem darauf befindlichen Breitstreckwalzenbelag (2, 3, 4) auf einen Mutterzylinder (7) aufgeschoben wird.
Verfahren zur Herstellung einer Walze nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, bei dem in einem Arbeitsschritt mit einem Laser die elastische Oberfläche aufgeraut oder strukturiert wird und angrenzende Oberfläche (5, 6) vertieft werden.