EP3802386B1 - 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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EP3802386B1
EP3802386B1 EP19726979.8A EP19726979A EP3802386B1 EP 3802386 B1 EP3802386 B1 EP 3802386B1 EP 19726979 A EP19726979 A EP 19726979A EP 3802386 B1 EP3802386 B1 EP 3802386B1
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EP
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sleeve
winding
diameter
winding shaft
state
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Fabian Sundermann
Frank Hoffmann
Ralf MENKE
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Windmoeller and Hoelscher KG
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Windmoeller and Hoelscher KG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a winding device and a method for the multiple, successive winding of webs into material rolls.
  • the prior art involves unwinding film and webs onto winding cores, with these webs remaining on the winding core for further transport and processing.
  • These cores can be made of cardboard, plastic, or metal, with cardboard being the most common.
  • the material is wound directly onto a winding shaft, which can be reduced in outer diameter after the winding process. During the reduction, the innermost layers of the roll assume the supporting function of the core.
  • Winding shafts known in the prior art generally have the design shown below.
  • winding shafts have three or more shells arranged around the circumference. These can be expanded to a larger diameter by inflating an air hose inside the winding shaft core. The film is wound up in this state. After the winding process is complete, the air is released, and the shells retract to their original, smaller diameter under spring force. In this state, the inner layers of the roll support the film roll, creating a gap between the shell and the winding shaft. This allows the finished roll to be pulled off the winding shaft.
  • clamping elements are heavy and significantly reduce the load-bearing cross-section of the winding shaft. This results in narrow working widths and/or low line speeds, especially for 2" applications (2" is the outer diameter of the winding cores).
  • the second disadvantage is the gaps that form between the trays when the winding shaft is expanded. Film is pressed into these gaps during winding. This makes it difficult to impinge on the trays after winding, reducing the reliability of the peel-off process. Furthermore, the gaps are visible inside the roll, which is a negative quality indicator.
  • Coreless winding shafts are also known, which consist of a tube with numerous holes. After the winding is carried out on the tube, compressed air is used to create an air cushion between the tube and the winding, which facilitates the removal process. However, this process is not very reliable.
  • the object of the present invention is therefore to propose a winding device and a method in which the aforementioned disadvantages are eliminated or at least reduced.
  • the standard winding shaft comprises adjusting elements that are movable relative to the winding shaft, with one component of the Displacement is directed radially outwards.
  • the adjusting elements are drivable, preferably within the A pressure chamber and/or a flexible hose are provided on the winding shaft.
  • a pressure chamber can, for example, be filled with a fluid that is pressurized to move the actuating elements.
  • a flexible hose can also be easily inflated, i.e., pressurized with a larger volume of fluid.
  • This shaft becomes a coreless winding shaft.
  • This sleeve consists of a one-piece, cylindrical shell comprising two edge regions that overlap to form an overlap area.
  • this sleeve In its resting state, this sleeve, according to the invention, has an inner diameter that is smaller than or equal to the outer diameter of the winding shaft. This creates a nearly circular surface that can be adjusted to different diameters by tensioning and relaxing.
  • the sleeve In the relaxed state, the sleeve has a first diameter. If the adjusting elements are then moved – with a radial outward movement component – the sleeve is transferred into a tensioned state, whereby the overlap area decreases.
  • the sleeve In this tensioned state, the sleeve has a second diameter, whereby this second diameter differs from the first diameter. In particular, the second diameter is larger than the first diameter.
  • the material is elastic, i.e. it returns to its original position after relaxation and resumes its original geometry.
  • a sleeve can have an inner diameter that 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.
  • the inner diameter of the sleeve refers to the diameter that the sleeve assumes when it is not pushed onto the winding shaft. With such an inner diameter, ensures 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, with the travel limiters and/or force limiters being particularly adjustable. In this way, the travel of the adjusting elements can be limited radially outward, so that the second diameter assumes a desired value. With conventional winding cores, such travel limiters or force limiters are not necessary, since a core known from the prior art already limits the travel or force through its strength.
  • a key advantage of the invention is that one winding shaft can be used for winding both with and without conventional winding cores. Only the core needs to be pushed on. This reduces conversion times and the high initial costs associated with two complete winding shafts.
  • Another very important advantage of the invention is the absence of gaps when tensioned. This results in a substantially round interior of the material roll. This is a quality feature for the sale of the material rolls.
  • the edges of the core run parallel to the core's main axis of inertia.
  • the edges run parallel to the rotational axis of the winding shaft when the core is pushed onto it.
  • the core is preferably attached to the winding shaft in such a way that the edge resting in the area of the overlap is located at the rear end of the core, viewed in the direction of rotation of the winding shaft.
  • the front end of the material web can be placed behind the trailing edge of the core when it is rewound. This reduces the impact that occurs after each revolution of the winding shaft when the material web hits the beginning of the web, resulting in a more even wind. This is even advantageous for thin material webs.
  • the edges extend at an angle to the main axis of inertia of the sleeve, in particular in a spiral shape.
  • the sleeve material is made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the sleeve can be made entirely of this material.
  • a sleeve made of CFRP can have very thin walls. This prevents imbalances in the winding shaft fitted with the sleeve, allowing the winding shaft to run smoothly, which is particularly advantageous at high winding speeds.
  • the high strength of this material also ensures that the outer circumference retains a very good circular shape when the diameter is increased, which has a positive effect on the quality of the winding.
  • the material of the sleeve comprises at least partially steel, in particular spring steel. This material allows for the production of very cost-effective sleeves.
  • the Figure 1 shows a section through a so-called coreless winding shaft 1 according to the prior art.
  • the actual winding shaft can be seen, which comprises a supporting tube 10.
  • the supporting tube 10 is surrounded by a plurality of shell parts 11, which in their entirety preferably surround the tube 10 concentrically and can rest on its outer circumference in the relaxed state.
  • the shell parts 11 can be displaced in the radial direction of the supporting tube 10 via adjusting elements 12, of which at least one is assigned to each shell part 11.
  • at least one force supply device is provided, which in the present Figure 1 as an expandable cavity, for example, as a tube 13.
  • this cavity By filling it with a pressurized fluid, preferably air, this cavity can be expanded in the radial direction and thus pushes the adjusting elements outwards, which is illustrated by the arrows 14.
  • a pressurized fluid preferably air
  • this cavity can be expanded in the radial direction and thus pushes the adjusting elements outwards, which is illustrated by the arrows 14.
  • the state in which the adjusting elements are displaced outwards is shown in the Figure 2 shown.
  • FIG. 3 now shows a first embodiment of a sleeve 50 in a sectional view.
  • This sleeve can be pushed onto a winding shaft, which also comprises a supporting tube 10.
  • a winding shaft which also comprises a supporting tube 10.
  • adjusting elements 12 and an expandable cavity 13 are also provided within the supporting tube 10 .
  • the sleeve extends in the circumferential direction around the supporting tube 10, the sleeve extending over an angle of more than 360°.
  • the edge 51 of the sleeve lies on the outer circumference of the sleeve 50 and the edge 52 of the sleeve lies on the inner circumference of the sleeve 52.
  • 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
  • due to the overlap the sleeve does not have an ideally round cross-section.
  • the Figure 4 now shows the arrangement of the Figure 3 , but with the adjusting elements 12 displaced outwards, as seen in the radial direction of the supporting tube 10.
  • the displacement of the adjusting elements again preferably proceeds as in the prior art.
  • the parts of the sleeve that lie one above the other in the overlap region move relative to one another.
  • the edges 51 and 52 approach one another.
  • the overlap region 53 is or will be reduced in size.
  • the sleeve 50 has a diameter D2 that is larger than the diameter D1.
  • the winding process can now begin and a material roll can be formed on the core 50. If a material roll has been wound completely and must now be removed from the core, the core 50 is returned to the relaxed state according to Figure 3 transferred to in which the diameter D1 of the sleeve 50 is now smaller than the inner diameter of the material roll.
  • the Figure 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 runs 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.
  • the Figure 6 now shows a further embodiment of a sleeve 50.
  • the illustration is also perspective.
  • the edge 51 (and thus also the edge 52 (not shown) does not run parallel, but at an angle to the principal axis of inertia of the sleeve 50.
  • the edge 51 runs spirally.
  • the circumferential angle of the edge 51 is preferably more than 360°.
  • an overlap region is also present, but not shown, in this embodiment. The properties according to which the edges approach each other or the overlap region decreases to transfer the sleeve from a relaxed state to a tensioned state.
  • FIG. 7 shows a first embodiment in which a pin 20 is provided on the supporting sleeve, the pin representing the fixing element.
  • the sleeve 50 has a complementary hole 60 into which the pin can engage.
  • the pin 20 can comprise a bevel 21 or be movably mounted on the supporting tube.
  • a A ring 22 is provided which can be pushed onto and fastened to the supporting pipe.
  • This ring can now support the fixing element.
  • a ring can also be part of a fixing element.
  • the advantage of this embodiment is that the ring can be removed again, so that the winding shaft can also be used with conventional winding cores, which remain connected to the material roll after winding.
  • the fixing element can be designed as a screw 23, with which the core can be pressed against the supporting tube.
  • a sleeve and a winding shaft explained in the context of this description can together form a winding shaft arrangement according to the invention.
  • the Figure 9 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, can be fed to a contact roller 104 via at least one guide roller 103. It is preferred if the contact roller can be used to press the material web 102 against the winding shaft arrangement.
  • 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 material web 102 is fed to form a new roll, it is advantageous if the beginning 105 is placed on the core shortly behind the edge 51, viewed in the direction R.
  • “Short” refers to an angular 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)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung und ein Verfahren zum mehrfachen, aufeinanderfolgenden Aufwickeln von Bahnen zu Materialwickeln. 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.
  • Die Veröffentlichung US 2013/01 86997 A1 zeigt eine beispielhafte Hülse für eine Verwendung mit einer Wickelwelle, wobei die Merkmale des Oberbegriffs vom Anspruch 1 offenbart sind.
  • 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 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 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 erfindungsgemäß einen Innendurchmesser, der kleiner oder gleich ist 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 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 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.
  • Ferner wird die oben genannte Aufgabe durch ein Verfahren nach dem Anspruch 7 zum sukzessiven Aufwickeln vom Materialbahnabschnitten zu Materialwickel gelöst.
  • Mit diesem Verfahren werden die gleichen Vorteile erzielt wie mit der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung wobei, die Hülse bei diesem Vefahren auf dem Wickelkern verbleiben kann oder auch mit dem fertigen Materialwickel abgezogen werden.
    • 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 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 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 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 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 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 (7)

  1. Wickelvorrichtung mit einer Wickelwelle (10) und einer Hülse (50) zum sukzessiven Aufwickeln von Materialbahnabschnitten zu Materialwickeln, 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 zur Wickelwelle in einer festen Position verbleibt,
    wobei die Hülse ein einen Zylinder umschreibenden, einstückiges Werkstück umfasst, welches zwei Randbereiche (51, 52) mit jeweils einem Rand umfasst, 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,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich die Randbereiche überlappen, und
    dass die Hülse in einem Ruhezustand, bei dem die Hülse sich nicht auf der Wickelwelle befindet, einen Innendurchmesser aufweist, welcher kleiner oder gleich dem Außendurchmesser der Wickelwelle ist.
  2. Wickelvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Ränder der Hülse parallel zur Hauptträgheitsachse der Hülse verlaufen.
  3. Wickelvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das die Ränder der Hülse spiralförmig zur Hauptträgheitsachse der Hülse verlaufen.
  4. Wickelvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Material der Hülse karbonfaserverstärkten Kunststoff umfasst.
  5. Wickelvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Material der Hülse zumindest teilweise Stahl, insbesondere Federstahl, umfasst.
  6. Wickelvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Innendurchmesser der Hülse im Ruhezustand bis zu 10%, bevorzugt bis zu 5% kleiner ist als der Außendurchmesser der Wickelwelle.
  7. Verfahren zum sukzessiven Aufwickeln vom Materialbahnabschnitten zu Materialwickel, wobei
    • eine Hülse (50) auf eine Wickelwelle (10) 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 die Hülse ein einen Zylinder umschreibenden, einstückiges Werkstück umfasst, welches zwei Randbereiche (51, 52) mit jeweils einem Rand umfasst, wobei
    während des Überführens der Hülse vom entspannten Zustand in den gespannten Zustand der Abstand der Ränder verkleinert wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich die Randbereiche überlappen und
    dass die Hülse in einem Ruhezustand, bei dem die Hülse sich nicht auf der Wickelwelle befindet, einen Innendurchmesser aufweist, welcher kleiner oder gleich dem Außendurchmesser der Wickelwelle ist.
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