EP3802386A1 - Hülse, wickeleinrichtung und verfahren zum mehrfachen, aufeinanderfolgenden aufwickeln von bahnen zu materialwickeln - Google Patents

Hülse, wickeleinrichtung und verfahren zum mehrfachen, aufeinanderfolgenden aufwickeln von bahnen zu materialwickeln

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EP3802386A1
EP3802386A1 EP19726979.8A EP19726979A EP3802386A1 EP 3802386 A1 EP3802386 A1 EP 3802386A1 EP 19726979 A EP19726979 A EP 19726979A EP 3802386 A1 EP3802386 A1 EP 3802386A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
sleeve
winding
diameter
edge
winding shaft
Prior art date
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Pending
Application number
EP19726979.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian Sundermann
Frank Hoffmann
Ralf MENKE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Windmoeller and Hoelscher KG
Original Assignee
Windmoeller and Hoelscher KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Windmoeller and Hoelscher KG filed Critical Windmoeller and Hoelscher KG
Publication of EP3802386A1 publication Critical patent/EP3802386A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a sleeve for multiple, successive winding of webs to material coils and a winding device comprising such a sleeve.
  • winding shafts known in the prior art generally have the embodiment shown below.
  • three or more shells are arranged on the circumference. These can be brought by inflating an air hose inside the winding shaft core to a larger diameter. In this state, the film is wound up. After completion of the winding process, the air is released and the shells retract by spring force to their original, smaller diameter. In this condition, the inner layers of the roll carry the film wrap and it arises a gap to the winding shaft. Thus, the finished roll can be pulled by the winding shaft.
  • clamping elements are heavy and significantly reduce the load-bearing cross-section of the winding shaft. This means straight for 2 "applications (2" is the outer diameter of the cores) low working widths and / or low line speeds.
  • the second disadvantage is gaps that result in an expanded winding shaft between the shells. There presses foil while winding. This complicates the impanding of the shells after winding, which reduces the process reliability of the peeling. In addition, the impressions are visible through the gaps inside the roll, which is a negative quality mark.
  • the object of the present invention is therefore to propose an arrangement and a winding device as well as a method in which the aforementioned disadvantages are eliminated or at least reduced.
  • the standard winding shaft comprises adjusting elements, which are displaceable relative to the winding shaft, wherein a component of the displacement points radially outward.
  • the adjusting elements are drivable, preferably within the Winding shaft, a pressure chamber and / or a flexible hose are provided.
  • a pressure chamber may be filled with a fluid which is pressurized to displace the control elements.
  • a flexible hose can also be pumped up in a simple manner, ie be charged with a larger volume of fluid.
  • This shaft By pushing and attaching a very thin-walled spiral sleeve, this shaft becomes a coreless winding shaft.
  • This sleeve consists of a one-piece, cylindrical shell, which comprises two edge regions which overlap to form an overlapping region. At rest, this sleeve preferably has an inner diameter that is smaller than, equal to or only minimally larger (max 5 mm) than the outer diameter of the winding shaft. This gives a nearly circular surface, which can be brought by clamping and relaxing in different diameters. In this case, the sleeve has a first diameter in the relaxed state.
  • the sleeve is transferred to a tensioned state, wherein the overlap region is reduced.
  • the sleeve has a second diameter, wherein this second diameter deviates from the first diameter.
  • the second diameter is greater than the first diameter.
  • the material is elastic, d. h., It returns after relaxing in its original position and resumes its initial geometry.
  • a sleeve according to the invention may have an inner diameter which is smaller than the outer diameter of the winding shaft.
  • the inner diameter of the sleeve can be up to 10%, preferably up to 5%, smaller than the outer diameter of the winding shaft.
  • inner diameter of the sleeve the diameter is meant, which assumes the sleeve when it is not pushed onto the winding shaft. With such an inner diameter ensure that the sleeve also returns from the tensioned state to the relaxed state.
  • Travel limiters and / or force limiters can act on the adjusting elements within the winding shaft, wherein the travel limiters and / or force limiters are in particular adjustable. In this way, the path of the adjusting elements in the radial direction can be limited to the outside, so that the second diameter assumes a desired value.
  • Wegbebankr or force limiters are not necessary because a well-known from the prior art sleeve already limited the way or the force by their strength.
  • a significant advantage of the invention is that it can be wound with a winding shaft both with and without conventional cores. Only the sleeve according to the invention must be postponed. That reduces
  • Another very important advantage of the invention is the absence of gaps in the stressed state. This results in a substantially round interior of the material wrap. This is a quality feature for the sale of material wraps.
  • the edges of the sleeve extend parallel to the main axis of inertia of the sleeve.
  • the edges are parallel to the axis of rotation of the winding shaft when the sleeve is pushed onto this.
  • the sleeve is thereby applied to the winding shaft, that the resting in the region of the overlap edge seen in the direction of rotation of the winding shaft is located at the rear end of the sleeve.
  • the front end of the web can be placed when it is rewound.
  • the shock that occurs after each revolution of the winding shaft, when the material web meets the web start be reduced, so that a more uniform winding is formed.
  • the edges extend at an angle to the main axis of inertia of the sleeve, in particular spirally. With such an embodiment, an imbalance of the sleeve can be reduced or even avoided.
  • the material of the sleeve comprises carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the sleeve can be made entirely of this material.
  • a sleeve that includes CFRP can be very thin-walled. This imbalance of the stocked with the sleeve winding shaft can be avoided, the winding shaft thus runs around, which is particularly advantageous at high winding speeds.
  • the high strength of this material also causes the outer circumference to maintain a very good circular shape as the diameter increases, which has a positive effect on the quality of the roll.
  • the material of the sleeve comprises at least partially steel, in particular spring steel. With this material very inexpensive sleeves can be produced.
  • the above object is also achieved by a winding device and a sleeve for successively winding material web sections to material wraps, the material winder having direct contact with the sleeve, wherein the material wraps are displaceable relative to the sleeve, wherein the sleeve during the displacement of the material roll relative to the winding core remains in a fixed position, wherein the sleeve is configured according to one or more of the above-described embodiments of the invention.
  • the sleeve is transferred to a tensioned state having a second diameter, wherein the second diameter is greater than the first diameter
  • the material roll is withdrawn from the sleeve
  • the method is characterized in that the sleeve comprises a one-piece workpiece circumscribing a cylinder, which comprises two edge regions, each having an edge, wherein the edge regions overlap, wherein during the transfer of the sleeve from the relaxed state to the tensioned state of the distance Margins is reduced.
  • the same advantages are achieved as with a winding device according to the invention and / or a sleeve according to the invention.
  • the sleeve can remain in this process on the winding core or be removed with the finished material wrap.
  • FIG. 2 As Figure 1, but with outwardly shifted actuators Fig. 3 cross-section of a winding shaft with a sleeve according to the invention in the relaxed state
  • FIG. 6 Perspective view of another embodiment of a sleeve according to the invention
  • Fig. 7 A provided with a fixing element embodiment of a winding shaft assembly
  • FIG. 9 A winding device according to the invention
  • FIG. 1 shows a section through a so-called coreless winding shaft 1 according to the prior art.
  • the actual winding shaft which includes a supporting tube 10.
  • the supporting tube 10 is surrounded by a plurality of shell parts 11, which in its entirety preferably surround the tube 10 concentrically and can rest in the relaxed state on its outer circumference.
  • adjusting elements 12 of which each shell part 11 is associated with at least one, the shell parts 11 can be moved in the radial direction of the supporting tube 10.
  • at least one force supply device is provided, which in the present FIG. 1 is designed as an expandable cavity, for example as a hose 13.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a sleeve 50 according to the invention in a sectional view.
  • This sleeve can be pushed onto a winding shaft, which likewise comprises a supporting tube 10.
  • adjusting elements 12 and an expandable cavity 13 are provided, whose structure and function are analogous to the prior art.
  • the sleeve extends circumferentially around the supporting tube 10, with the sleeve extending through an angle greater than 360 °.
  • the sleeve 50 overlaps itself in an overlap region, which is represented by the double arrow 53.
  • the sleeve 50 has a first diameter D1
  • D1 it being noted that due to the overlap, the sleeve does not have an ideal circular cross-section.
  • FIG. 4 now shows the arrangement of FIG. 3, but with adjusting elements 12 displaced outwardly in the radial direction of the supporting tube 10.
  • Moving the adjusting elements again preferably proceeds as in the prior art.
  • the parts of the sleeve which lie one above the other in the overlapping region, move relative to one another.
  • the edges 51 and 52 approach each other. It can also be said that the overlapping area 53 is reduced.
  • the sleeve 50 has a diameter D2 which is greater than the diameter D1.
  • the winding process can now begin and a material roll can be formed on the sleeve 50. If a material roll is finished wound and this must now be removed from the sleeve, the sleeve 50 is again transferred to the relaxed state according to FIG. 3, in FIG which now the diameter D1 of the sleeve 50 is smaller than the inner diameter of the material roll.
  • FIG. 5 now shows a perspective view of a supporting tube 10 and the sleeve 50 pushed onto it. It can be seen that the edge 51 extends parallel to the main axis of inertia of the sleeve 51, which runs close to or on the axis of rotation of the winding shaft and thus of the supporting tube 10 ,
  • FIG. 6 now shows a further embodiment of a sleeve 50 according to the invention.
  • the illustration is likewise in perspective.
  • the edge 51 (and thus also the edge 52, not shown) does not run parallel here, but at an angle to the main axis of inertia of the sleeve 50.
  • the edge 51 runs in a spiral.
  • the circumferential angle of the rim 51 is preferably more than 360 °.
  • an overlap area in this embodiment. Also preserved are the properties according to which the edges approach for transferring the sleeve from a relaxed state into a tensioned state, or the overlap area is reduced in size.
  • FIG. 7 shows a first embodiment in which a pin 20 arranged on the supporting sleeve is provided, wherein the pin represents the fixing element.
  • the sleeve 50 has a complementary hole 60 into which the pin can engage.
  • the pin 20 may include a run-on slope 21 or be movably disposed on the supporting tube.
  • a on the load-bearing tube slidable and fastened there ring 22 is provided.
  • This ring can now carry the fixing element.
  • Such a ring may also be part of a fixing element.
  • the fixing element may be designed as a screw 23, with which the sleeve is pressed against the supporting tube.
  • a sleeve according to the invention and a winding shaft explained in the context of this description can together form a winding shaft arrangement according to the invention.
  • FIG. 9 now shows a winding device 100 according to the invention, which comprises a winding shaft arrangement 101 according to the invention.
  • a material web 102 which is for example a plastic web
  • the material web 102 can be pressed against the winding shaft arrangement with the contact roller.
  • the winding device is constructed and operated in such a way that the winding shaft arrangement rotates in the direction R.
  • a new beginning 105 of a web 102 is supplied to form a new roll, it is advantageous if the beginning 105 seen in the direction R is placed just behind the edge 51 on the sleeve.
  • short is meant an angle range from 0 to a maximum of 30 degrees. In this way, the step 51 resulting from the edge 51, but also the step resulting from the beginning 105, is reduced.

Landscapes

  • Winding Of Webs (AREA)

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Hülse zum Aufschieben auf eine und zum Abziehen von einer Wickelwelle, weiche ein einen Zylinder umschreibenden, einstückiges Werkstück umfasst, welches zwei Randbereiche mit jeweils einem Rand umfasst, wobei sich die Randbereiche überlappen, wobei die Hülse in einem entspannten Zustand einen ersten Durchmesser aufweist, wobei die Hülse in einem gespannten Zustand einen zweiten Durchmesser aufweist, welcher vom ersten Durchmesser abweicht, wobei die Hülse im gespannten Zustand im Vergleich zum entspannten Zustand eine elastische Deformation erfährt.

Description

Hülse, Wickeleinrichtung und Verfahren zum mehrfachen,
aufeinanderfolgenden Aufwickeln von Bahnen zu Materialwickeln
Die Erfindung betrifft eine Hülse zum mehrfachen, aufeinanderfolgenden Aufwickeln von Bahnen zu Materialwickeln sowie eine Wickelvorrichtung, die eine solche Hülse umfasst.
Stand der Technik ist, es Folie und Bahnen auf Wickelhülsen auszuwickeln, wobei diese Bahnen zum Weitertransport und zur Weiterverarbeitung auf der Wickelhülse verbleiben. Diese können aus Pappe, Kunststoff oder Metall sein, wobei Pappe der häufigste Anwendungsfall ist. Um Materialkosten und Abfälle zu reduzieren, gibt es Ansätze, um hülsenlos (Coreless) zu wickeln. Dabei wird das Material direkt auf eine Wickelwelle gewickelt, die nach Beendigung des Wickelprozesses im Außendurchmesser verkleinerbar ist. Im Moment des Verkleinerns übernehmen die innersten Lagen des Wickels die tragende Funktion der Hülse. Im Stand der Technik bekannte Wickelwellen haben in der Regel die nachfolgend dargestellte Ausführung.
Bei diesen Wickelwellen sind drei oder mehr Schalen auf dem Umfang angeordnet. Diese können durch Aufpumpen eines Luftschlauches im Inneren des Wickelwellenkerns auf einen größeren Durchmesser gebracht werden. In diesem Zustand wird die Folie aufgewickelt. Nach Beendigung des Wickelvorgangs wird die Luft abgelassen und die Schalen ziehen sich durch Federkraft auf ihren ursprünglichen, kleineren Durchmesser zurück. In diesem Zustand tragen die inneren Lagen der Rolle den Folienwickel und es entsteht ein Spalt zur Wickelwelle. Somit kann der fertige Wickel von der Wickelwelle gezogen werden.
Diese Lösung hat jedoch zwei wesentliche Nachteile. Die Spannelemente sind schwer und reduzieren den tragenden Querschnitt der Wickelwelle wesentlich. Das bedeutet gerade für 2“-Anwendungen (2“ ist der Außendurchmesser der Wickelhülsen) geringe Arbeitsbreiten und/oder niedrige Anlagengeschwindigkeiten.
Der zweite Nachteil sind Spalte, die sich bei expandierter Wickelwelle zwischen den Schalen ergeben. Dort drückt sich beim Wickeln Folie ein. Das erschwert das Impandieren der Schalen nach dem Wickeln, was die Prozesssicherheit des Abziehens reduziert. Zudem sind die Abdrücke durch die Spalte im Inneren der Rolle ersichtlich, was ein negatives Qualitätskennzeichen ist.
Es sind zudem Coreless-Wickelwellen bekannt, die aus einem Rohr mit vielen Bohrungen bestehen. Dort wird nach dem Aufwickeln auf das Rohr mit Luftdruck ein Luftpolster zwischen Rohr und Wickel aufgebaut, welches das Abziehen ermöglicht. Jedoch funktioniert dieses Verfahren nicht sehr prozesssicher.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Anordnung und eine Wickelvorrichtung sowie ein Verfahren vorzuschlagen, bei welchem die vorgenannten Nachteile ausgeräumt oder wenigstens verringert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Idee basiert auf einer Standard-Wickelwelle für herkömmliche Wickelhülsen, die jedoch durch das Aufschieben einer erfindungsgemäßen Hülse zu einer Coreless-Wickelwelle umrüstbar und/oder ohne Umrüstung verwendbar ist. Vorzugsweise umfasst die Standard-Wickelwelle Stellelemente, welche relativ zur Wickelwelle verschiebbar sind, wobei eine Komponente der Verschiebung radial nach außen weist. Um eine Verschiebung zu ermöglichen, sind die Stellelemente antreibbar, wobei vorzugsweise innerhalb der Wickelwelle eine Druckkammer und/oder ein flexibler Schlauch vorgesehen sind. Eine Druckkammer kann beispielsweise mit einem Fluid gefüllt sein, welches zwecks Verschiebung der Stellelemente unter Druck gesetzt wird. Ein flexibler Schlauch kann auch einfache Weise aufgepumpt werden, also mit einem größeren Fluidvolumen beaufschlagt werden.
Durch das Aufschieben und Befestigen eines sehr dünnwandigen Spiralsleeves wird aus dieser Welle eine Coreless-Wickelwelle. Diese Hülse besteht aus einem einstückigen, zylinderförmigen Mantel, der zwei Randbereiche umfasst, welche sich unter Ausbildung eines Überlappungsbereichs überlappen. Im Ruhezustand hat diese Hülse vorzugsweise einen Innendurchmesser, der kleiner, gleich oder nur minimal größer ist (max. 5 mm) als der Außendurchmesser der Wickelwelle. Man erhält eine nahezu kreisförmige Oberfläche, die durch Spannen und Entspannen in unterschiedliche Durchmesser bringbar ist. Dabei weist die Hülse im entspannten Zustand einen ersten Durchmesser auf. Werden nun die Stellelemente - mit einer radialen Bewegungskomponente nach außen - bewegt, so wird die Hülse in einen gespannten Zustand überführt, wobei sich der Überlappungsbereich verkleinert. Man kann auch davon sprechen, dass der gegenseitige kürzeste Abstand der beiden Ränder sich verkleinert. In diesem gespannten Zustand weist die Hülse einen zweiten Durchmesser auf, wobei dieser zweite Durchmesser vom ersten Durchmesser abweicht. Insbesondere ist der zweite Durchmesser größer als der erste Durchmesser.
Das Material ist dabei elastisch, d. h., es kehrt nach dem Entspannen in seine Ausgangslage zurück und nimmt seine Ausgangsgeometrie wieder ein.
Um eine ausreichende Vorspannung auf der Wickelwelle zu haben, kann eine erfindungsgemäße Hülse einen Innendurchmesser aufweisen, welcher kleiner ist als der Außendurchmesser der Wickelwelle. So kann der Innendurchmesser der Hülse bis zu 10 %, bevorzugt bis zu 5 %, kleiner sein als der Außendurchmesser der Wickelwelle. Mit Innendurchmesser der Hülse ist der Durchmesser gemeint, den die Hülse einnimmt, wenn sie nicht auf die Wickelwelle aufgeschoben ist. Mit einem derartigen Innendurchmesser ist sichergestellt, dass die Hülse auch aus dem gespannten Zustand in den entspannten Zustand zurückkehrt.
Auf die Stellelemente innerhalb der Wickelwelle können Wegbegrenzer und/oder Kraftbegrenzer wirken, wobei die Wegbegrenzer und/oder Kraftbegrenzer insbesondere einstellbar sind. Auf diese Weise kann der Weg der Stellelemente in radialer Richtung nach außen begrenzt werden, so dass der zweite Durchmesser einen gewünschten Wert einnimmt. Bei herkömmlichen Wickelhülsen sind solche Wegbegrenzer oder Kraftbegrenzer nicht notwendig, da eine aus dem Stand der Technik bekannte Hülse den Weg bzw. die Kraft durch ihre Festigkeit bereits begrenzt.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass mit einer Wickelwelle sowohl mit als auch ohne herkömmliche Wickelhülsen gewickelt werden kann. Lediglich die erfindungsgemäße Hülse muss aufgeschoben werden. Das reduziert
Umbauzeiten und hohe Initialkosten durch zwei komplette Wickelwellen.
Ein weiterer, sehr wichtiger Vorteil der Erfindung ist das Nichtvorhandensein von Spalten im gespannten Zustand. Dadurch ergibt sich ein im Wesentlichen rundes Innere des Materialwickels. Das ist für den Verkauf der Materialwickel ein Qualitätsmerkmal.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ränder der Hülse parallel zur Hauptträgheitsachse der Hülse verlaufen. In diesem Fall verlaufen die Ränder parallel zur Drehachse der Wickelwelle, wenn die Hülse auf diese aufgeschoben ist. Vorzugsweise ist die Hülse dabei so auf die Wickelwelle aufgebracht, dass der im Bereich der Überlappung aufliegende Rand in Drehrichtung der Wickelwelle gesehen am hinteren Ende der Hülse liegt. In diesem Fall kann hinter dem ablaufenden Rand der Hülse das vordere Ende der Materialbahn aufgelegt werden, wenn diese neu aufgewickelt wird. Damit kann der Stoß, der nach jeder Umdrehung der Wickelwelle entsteht, wenn die Materialbahn auf den Bahnanfang trifft, verkleinert werden, so dass ein gleichmäßigerer Wickel entsteht. Dies ist sogar bei dünnen Materialbahnen vorteilhaft. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform verlaufen die Ränder in einem Winkel zur Hauptträgheitsachse der Hülse, insbesondere spiralförmig. Mit einer solchen Ausführungsform kann eine Unwucht der Hülse verringert oder gar vermieden werden.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Material der Hülse carbonfaserverstärken Kunststoff (CFK) umfasst. Insbesondere kann die Hülse vollständig aus diesem Material gefertigt sein. Eine Hülse, die CFK umfasst, kann sehr dünnwandig sein. Damit werden Unwuchten der mit der Hülse bestückten Wickelwelle vermieden, die Wickelwelle läuft also rund, was insbesondere bei hohen Wickelgeschwindigkeiten vorteilhaft ist. Die hohe Festigkeit dieses Materials bewirkt auch, dass bei Vergrößerung des Durchmessers der Außenumfang eine sehr gute Kreisform beibehält, was sich positiv auf die Qualität des Wickels auswirkt.
In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Material der Hülse zumindest teilweise Stahl, insbesondere Federstahl, umfasst. Mit diesem Material können sehr preisgünstige Hülsen hergestellt werden.
Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Wickelvorrichtung und einer Hülse zum sukzessiven Aufwickeln von Materialbahnabschnitten zu Materialwickel, wobei die Materialwickel unmittelbaren Kontakt zur Hülse haben, wobei die Materialwickel relativ zur Hülse verschiebbar sind, wobei die Hülse während des Verschiebens des Materialwickels relativ zum Wickelkern in einer festen Position verbleibt, wobei sich die Hülse gemäß einem oder mehrerer der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ausgestaltet ist.
Ferner wir die oben genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum sukzessiven Aufwickeln vom Materialbahnabschnitten zu Materialwickel, wobei • eine Hülse auf einem Wickelkern angeordnet wird oder ist, während die Hülse in einem entspannten Zustand mit einem erstem Durchmesser vorliegt,
• die Hülse in einen gespannten Zustand mit einem zweiten Durchmesser überführt wird, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der erste Durchmesser,
• der Materialbahnabschnitt zur Bildung des Materialwickels auf die Hülse aufgewickelt wird
• die Hülse wieder in den entspannten Zustand überführt wird,
• der Materialwickel von der Hülse abgezogen wird,
wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass die Hülse ein einen Zylinder umschreibenden, einstückiges Werkstück umfasst, welches zwei Randbereiche mit jeweils einem Rand umfasst, wobei sich die Randbereiche überlappen, wobei während des Überführens der Hülse vom entspannten Zustand in den gespannten Zustand der Abstand der Ränder verkleinert wird.
Mit diesem Verfahren werden die gleichen Vorteile erzielt wie mit einer erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung und/oder einer erfindungsgemäßen Hülse. Die Hülse kann bei diesem Vefahren auf dem Wickelkern verbleiben oder auch mit dem fertigen Materialwickel abgezogen werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der unter Bezugnahme auf die Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen erläutert sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder beliebige Kombinationen erwähnter Merkmale erfindungswesentlich sein. Im Rahmen der gesamten Offenbarung gelten Merkmale und Einzelheiten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Hülse beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Die einzelnen Figuren zeigen: Fig. 1 Eine Coreless-Wickelwelle nach dem Stand der Technik
Fig. 2 Wie Figur 1 , jedoch mit nach außen verschobenen Stellelementen Fig. 3 Querschnitt einer Wickelwelle mit einer erfindungsgemäßen Hülse im entspannten Zustand
Fig. 4 Wie Figur 3, jedoch im gespannten Zustand
Fig. 5 Perspektivische Darstellung der wesentlichen Komponenten der
Figur 3
Fig. 6 Perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hülse
Fig. 7 Ein mit einem Fixierungselement versehenes Ausführungsbeispiel einer Wickelwellenanordnung
Fig. 8 Ein mit einem anderen Fixierungselement versehenes
Ausführungsbeispiel einer Wickelwellenanordnung
Fig. 9 Eine erfindungsgemäße Wickeleinrichtung
Die Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine so genannte Coreless-Wickelwelle 1 gemäß dem Stand der Technik. Zu erkennen ist die eigentliche Wickelwelle, die ein tragendes Rohr 10 umfasst. Das tragende Rohr 10 ist umgeben von einer Mehrzahl an Schalenteilen 11 , welche in ihrer Gesamtheit das Rohr 10 vorzugsweise konzentrisch umgeben und im entspannten Zustand auf dessen Außenumfang aufliegen können. Über Stellelemente 12, von denen jedem Schalenteil 11 zumindest eines zugeordnet ist, können die Schalenteile 11 in radialer Richtung des tragenden Rohres 10 verschoben werden. Um die Stellelement gleichmäßig und gleichzeitig verschieben zu können, ist zumindest eine Kraftbereitstellungseinrichtung vorgesehen, welche in der vorliegenden Figur 1 als expandierbare Kavität, beispielsweise als Schlauch 13, ausgebildet ist. Durch ein Einfüllen eines unter Druck stehenden Fluid, vorzugsweise Luft, kann diese Kavität in radialer Richtung ausgedehnt werden und drückt somit die Stellelemente nach außen, was durch die Pfeile 14 verdeutlicht wird. Der Zustand, in dem die Stellelemente nach außen verschoben sind, ist in der Figur 2 dargestellt. Die Figur 3 zeigt nun eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hülse 50 in einer Schnittdarstellung. Diese Hülse kann auf eine Wickelwelle, welche ebenfalls ein tragendes Rohr 10 umfasst, aufgeschoben sein. Innerhalb des tragenden Rohres 10 sind ebenfalls Stellelemente 12 und eine expandierbare Kavität 13 vorgesehen, deren Aufbau und Funktion analog zum Stand der Technik sind. Merkmale, die im Zusammenhang mit der Figur 1 und 2 beschrieben wurden, können demnach mit Merkmalen, die im Zusammenhang mit den Figuren 3 bis 6 beschrieben werden bzw. durch diese Figuren gezeigt werden, kombinierbar sein. Die Hülse erstreckt sich in Umfangrichtung um das tragende Rohr 10 herum, wobei die sich die Hülse über einen Winkel von mehr als 360°. Mit anderen Worten liegt der Rand 51 der Hülse auf dem Außenumfang der Hülse 50 und der Rand 52 der Hülse auf dem Innenumfang der Hülse 52. Noch anders ausgedrückt überlappt die Hülse 50 sich selbst in einem Überlappungsbereich, der durch den Doppelpfeil 53 dargestellt wird. In diesem entspannten Zustand, in dem die Hülse 50 berührenden Kontakt mit dem tragenden Rohr 10 haben kann, weist die Hülse 50 einen ersten Durchmesser D1 auf, wobei zu beachten ist, dass durch die Überlappung die Hülse keinen idealen runden Querschnitt aufweist.
Die Figur 4 zeigt nun die Anordnung der Figur 3, jedoch mit in radialer Richtung des tragenden Rohrs 10 gesehen nach außen verschobenen Stellelementen 12. Das Verschieben der Stellelemente läuft wiederum vorzugsweise wie im Stand der Technik ab. Während der Verschiebung der Stellelemente bewegen sich die Teile der Hülse, die im Überlappungsbereich übereinander liegen, relativ zueinander. Mit anderen Worten nähern sich die Ränder 51 und 52 aneinander an. Man kann auch sagen, dass der Überlappungsbereich 53 verkleinert ist bzw. wird. In diesem gespannten Zustand weist die Hülse 50 einen Durchmesser D2 auf, welcher größer ist als der Durchmesser D1.
Mit Erreichen des gespannten Zustands kann nun der Wickelprozess beginnen und auf der Hülse 50 ein Materialwickel gebildet werden. Ist ein Materialwickel fertig gewickelt und muss dieser nun von der Hülse abgezogen werden, so wird die Hülse 50 wieder in den entspannten Zustand gemäß Figur 3 überführt, in welchem nun der Durchmesser D1 der Hülse 50 kleiner ist als der Innendurchmesser des Materialwickels.
Die Figur 5 zeigt nun eine perspektivische Darstellung eines tragenden Rohrs 10 und der darauf aufgeschobenen Hülse 50. Erkennbar ist, dass der Rand 51 parallel der Hauptträgheitsachse der Hülse 51 verläuft, welche nahe der oder auf der Drehachse der Wickelwelle und somit des tragenden Rohrs 10 verläuft.
Die Figur 6 zeigt nun eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hülse 50. Die Darstellung ist ebenfalls perspektivisch. Abweichend von der Ausführungsform gemäß der Figur 5 verläuft hier der Rand 51 (und damit auch der nicht dargestellte Rand 52) nicht parallel, sondern in einem Winkel zu der Hauptträgheitsachse der Hülse 50. Mit anderen Worten verläuft der Rand 51 spiralförmig. Der Umlaufwinkel des Rands 51 beträgt dabei bevorzugt mehr als 360°. Ebenfalls vorhanden, aber nicht gezeigt, ist in dieser Ausführungsform ein Überlappungsbereich. Erhalten bleiben auch die Eigenschaften, nach denen sich zum Überführen der Hülse von einem entspannten Zustand in einen gespannten Zustand sich die Ränder annähern beziehungsweise der Überlappungsbereich sich verkleinert.
Um eine axiale Verschiebung der Hülse 50 relativ zum tragenden Rohr 10 zu vermeiden, kann in einer vorteilhaften Ausführungsform wenigstens ein Fixierungselement vorgesehen sein, welche die besagte axiale Verschiebung verringert oder gar verhindert. Dies ist insbesondere wichtig, wenn ein fertiger Materialwickel von der Hülse abgezogen werden soll. Dabei bestimmt ohne eine Fixierung die Möglichkeit, dass die Hülse unbeabsichtigt verschoben wird. Bei einem automatischen Wickelwechsel würde dies einen zusätzlichen Eingriff erfordern, um die Hülse wieder passend zu platzieren. Die Figur 7 zeigt eine erste Ausführungsform, in der ein an der tragenden Hülse angeordneter Stift 20 vorgesehen ist, wobei der Stift das Fixierungselement darstellt. Dabei weist die Hülse 50 ein komplementäres Loch 60 auf, in das der Stift eingreifen kann. Um eine Aufschieben der Hülse 50 zu erleichtern, kann der Stift 20 eine Anlaufschräge 21 umfassen oder beweglich an dem tragenden Rohr angeordnet sein. In der Ausführungsform gemäß Figur 8 ist ein auf das tragende Rohr aufschiebbarer und dort befestigbarer Ring 22 vorgesehen. Dieser Ring kann nun das Fixierungselement tragen. Ein solcher Ring kann auch Bestandteil eines Fixierungselements sein. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass der Ring auch wieder entfernbar ist, so dass die Wickelwelle auch mit herkömmlichen Wickelhülsen, die nach dem Wickel mit dem Materialwickel verbunden bleiben, nutzbar ist. In der vorliegenden Ausführungsform kann das Fixierungselement als Schraube 23 ausgeführt sein, mit welcher die Hülse gegen das tragende Rohr drückbar ist.
Eine erfindungsgemäße Hülse und eine im Rahmen dieser Beschreibung erläuterte Wickelwelle können zusammen eine erfindungsgemäße Wickelwellenanordnung bilden.
Die Figur 9 zeigt nun eine erfindungsgemäße Wickeleinrichtung 100, welche eine erfindungsgemäße Wickelwellenanordnung 101 umfasst. Über wenigstens eine Leitwalze 103 kann eine Materialbahn 102, welche beispielsweise eine Kunststoffbahn ist, einer Kontaktwalze 104 zugeführt werden. Bevorzugt ist es, wenn mit der Kontaktwalze die Materialbahn 102 an die Wickelwellenanordnung andrückbar ist. Die Wickeleinrichtung ist so aufgebaut und wird derart betrieben, dass sich die Wickelwellenanordnung in Richtung R dreht. Wenn ein neuer Anfang 105 einer Materialbahn 102 zur Bildung eines neuen Wickels zugeführt wird, ist es vorteilhaft, wenn der Anfang 105 in Richtung R gesehen kurz hinter dem Rand 51 auf die Hülse aufgelegt wird. Unter„kurz“ ist ein Winkelbereich von 0 bis maximal 30 Grad gemeint. Auf diese Weise wird die Stufe 51 , die vom Rand 51 resultiert, aber auch die Stufe, die vom Anfang 105 resultiert, verringert.

Claims

Windmöller & Hölscher KG
Münsterstraße 50
49525 Lengerich/Westfalen
24. Mai 2019
Unser Zeichen: 9374 WO - SCHN
Hülse, Wickeleinrichtung und Verfahren zum mehrfachen, aufeinanderfolgenden
Aufwickeln von Bahnen zu Materialwickeln
Patentansprüche
1. Hülse zum Aufschieben auf eine und zum Abziehen von einer Wickelwelle, wel che ein einen Zylinder umschreibenden, einstückiges Werkstück umfasst, wel ches zwei Randbereiche mit jeweils einem Rand umfasst, wobei sich die Rand bereiche überlappen, wobei die Hülse in einem entspannten Zustand einen ers ten Durchmesser aufweist, wobei die Hülse in einem gespannten Zustand einen zweiten Durchmesser aufweist, welcher vom ersten Durchmesser abweicht, wobei die Hülse im gespannten Zustand im Vergleich zum entspannten Zustand eine elastische Deformation erfährt.
2. Hülse nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ränder parallel zur Hauptträgheitsachse der Hülse verlaufen.
3. Hülse nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das die Räder spiralförmig zur Hauptträgheitsachse der Hülse verlaufen.
4. Hülse nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Material der Hülse carbonfaserverstärkten Kunststoff umfasst.
5. Hülse nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Material der Hülse zumindest teilweise Stahl, insbesondere Federstahl, um fasst.
6. Wickelvorrichtung mit einem Wickelkern und einer Hülse zum sukzessiven Auf wickeln von Materialbahnabschnitten zu Materialwickel, wobei die Materialwi ckel unmittelbaren Kontakt zur Hülse haben, wobei die Materialwickel relativ zur Hülse verschiebbar sind, wobei die Hülse während des Verschiebens des Mate rialwickels relativ zum Wickelkern in einer festen Position verbleibt,
gekennzeichnet durch
eine Hülse nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Verfahren zum sukzessiven Aufwickeln vom Materialbahnabschnitten zu Mate rialwickel, wobei
• eine Hülse auf einem Wickelkern angeordnet wird oder ist, während die Hülse in einem entspannten Zustand mit einem erstem Durchmesser vor liegt,
• die Hülse in einen gespannten Zustand mit einem zweiten Durchmesser überführt wird, wobei der zweite Durchmesser größer ist als der erste Durchmesser,
• der Materialbahnabschnitt zur Bildung des Materialwickels auf die Hülse aufgewickelt wird
• die Hülse wieder in den entspannten Zustand überführt wird,
• der Materialwickel von der Hülse abgezogen wird
dadurch gekennzeichnet, dass
die Hülse ein einen Zylinder umschreibenden, einstückiges Werkstück umfasst, welches zwei Randbereiche mit jeweils einem Rand umfasst, wobei sich die Randbereiche überlappen, wobei während des Überführens der Hülse vom ent spannten Zustand in den gespannten Zustand der Abstand der Ränder verklei nert wird.
EP19726979.8A 2018-05-24 2019-05-24 Hülse, wickeleinrichtung und verfahren zum mehrfachen, aufeinanderfolgenden aufwickeln von bahnen zu materialwickeln Pending EP3802386A1 (de)

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