WO1998008765A1 - Bahnführungswalze für eine warenbahn - Google Patents

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WO1998008765A1
WO1998008765A1 PCT/EP1996/003758 EP9603758W WO9808765A1 WO 1998008765 A1 WO1998008765 A1 WO 1998008765A1 EP 9603758 W EP9603758 W EP 9603758W WO 9808765 A1 WO9808765 A1 WO 9808765A1
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guide roller
web guide
roller
roller according
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PCT/EP1996/003758
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Volker Richter
Johann Schendlinger
Gerd Schuhmacher
Peter Nagel
Gertraud Gruber
Volker Prix
Bernd Scholtysik
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Emtec Magnetics Gmbh
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    • B65H2406/111Means using fluid made only for exhausting gaseous medium producing fluidised bed for handling material along a curved path, e.g. fluidised turning bar

Definitions

  • the invention relates to a web guide roller for high speeds of a web to be moved and / or guided with recesses arranged on the peripheral surface of the web guide roller for receiving the air carried by the web.
  • the webs are often guided around a multiplicity of driven and / or freely rotating rollers. Often, only a small wrap angle of the web around the rollers and only a low tension in the web is desired. In order to avoid damage to the sensitive web surface, it must be ensured that the web is guided over the rollers without slippage, that is to say without relative movement to the roller.
  • Driving rollers must be designed in such a way that the web surface is transported and driven by the alze without slippage.
  • the idling rollers which are only used to guide the web, must be driven by the moving web.
  • a slip between the roller and the web leads to scratches, chafing and abrasion of the web surface even if the roller surfaces are highly polished.
  • This abrasion adheres to the surface of the web, is trapped when the web is being wound up, and thus leads to mechanical damage as a result of being pushed through in the web, furthermore to damage to the layers cast onto the substrate and thus to a lower quality of the product thus produced, for example for photographic films, high-quality papers or for magnetic recording media.
  • moving webs carry more or less air with them at their boundary layers, depending on their surface properties and speed.
  • the web speed starts at around 100 m / min. Difficulties in that the air entrained by the web builds up in front of the rollers, so that the web lifts off the roller and at times slides over the roller on an air cushion until the pressure from the roller has relieved. The force that is transferred from the web to the roller or from the roller to the web is then very small or zero.
  • the non-driven rollers stop or rotate at a significantly reduced speed.
  • the web floats on the driven rollers, which leads to an unstable web run. The web runs laterally and the web is scratched when the web temporarily touches the rollers rotating at low or higher speeds.
  • a web guide roller of the generic type mentioned is described in DE-OS 30 30 917.
  • a finely divided network of compression spaces is arranged as depressions on the surface of the web guide roller, in which the air entrained by the web at its interface is compressed during the wrapping of the roller by the web, and on the raised smoothly ground and polished surfaces Web rests on the surface of the guide roller.
  • the roller material consists of aluminum, which is sandblasted on its surface and chrome-plated and ground without intermediate galvanic treatment.
  • DE-PS 33 02 843 describes a guide roller consisting of a metal core and an outer profiled rubber surface, which is formed from knobs. According to the teaching of
  • DE-OS 28 53 413 is intended to ensure wrinkle-free guiding of thin webs in that the roller surface is covered with thin mesh tubes made of plastic with a certain mesh size.
  • Suction rolls with a perforated sintered metal jacket which can be rotated about an axis and for transmitting a torque to a web are described in EP-B 425 926.
  • the interior of the suction roll body is under negative pressure so that the web to be driven and the web to be guided is sucked in. This requires considerable design effort; especially since the pore size of the sintered metal should be different over the shell of the roller body.
  • the surfaces in contact with the web of material have to be costly and time-consuming to manufacture and also during the period of use
  • the present invention had for its object to improve a web guide roller of the generic type mentioned.
  • the web guide roller is made hollow cylindrical and open at both ends of the circle and the entire circumferential surface of the roller is provided with through openings.
  • the roller is realized by being a thin-walled metal roller with a peripheral surface which is provided with through-openings.
  • the peripheral surface is a round, fine-mesh wire mesh, which is joined to form a hollow cylinder.
  • a web guide roller of the generic type which is a screen roller with regularly arranged through openings on the peripheral surface, which essentially consists of approximately circular peripheral elements and associated axis elements.
  • the web guide rollers according to the invention are characterized in that they are as low in mass as possible and at the same time are easy to manufacture and clean and have no slippage even at high speeds and a low wrap angle of the web.
  • web guiding rollers of this type can have approximately circular peripheral elements with a spiral shape.
  • the circumferential surface of the roller should essentially have an exact circular shape in order to ensure a smooth contact of the web.
  • the width of the through openings, more precisely the nip openings, of the screen roller can expediently be in the range from approximately 30 ⁇ m to approximately 500 ⁇ m, in particular in the range from approximately 50 ⁇ m to approximately 100 ⁇ m. It is essentially achievable that do not image the slots or stomata on the web material to be guided, which can be very disadvantageous, particularly in the case of freshly coated webs. In this version, a round grinding of the circumferential surface to an approximately exact circular shape is easy to achieve.
  • a web guide roller according to the present invention in a coating system for film, magnetic tape, high-quality paper or metal foil. It is particularly advantageous to use the web guide roller according to the invention as a web transport roller with a vacuum device, or also as a deflection roller for contact-free guidance of the web with a suitable compressed air supply.
  • FIG. 1 metal roller with openings and side panels
  • FIG. 3 is a schematic view of a vacuum roller according to the invention
  • FIG 4 Another view of the vacuum roller according to Figure 3 with a partial sectional view
  • FIG. 5 An embodiment of the screen roller according to the invention with a detailed drawing of the roller surface.
  • a cover (2) is placed on each of the two open ends of the thin-walled hollow cylindrical roller bodies (4, 6), which has a fit (3) for insertion into the roller body and an axis (1) is provided for storing the web guide roller.
  • the cover is made, for example, of aluminum or VA steel with pressed-in case-hardened steel pins for the bearing seats.
  • the through openings of the web guide roller are also referred to below as passages, holes, slots or stomata.
  • the air entrained by the web passes through the passages on the peripheral surface into the interior (7) of the roller and can escape from there through the parts of the roller not wrapped by the web or through openings (8) in the cover (1).
  • the embodiment according to FIG. 1 is available on the market, it is used, for example, when transporting goods to be dried, for example finely chopped tobacco on a conveyor belt, as an intermediate roller through which hot air flows out for drying.
  • These hollow cylinders are manufactured as endless tubes. They consist, for example, of a Nikkeimantle with a thickness in the range of 0.5 - 3 mm, the holes have a diameter of the order of 0.1 to 0.5 mm and are generated, for example, electrochemically . Roller bodies made of carbon fiber-reinforced plastics, into which fine holes are made using conventional technology, are also suitable.
  • the embodiment according to FIG. 2 preferably consists of wire mesh, which has a thickness in the range of 0.5-3 mm, so that it can easily be bent round and the two ends are soldered or welded together.
  • the surface can be finely processed according to the requirements.
  • the mesh size is in the range of 5 - 500 ⁇ m.
  • the air flow at 0.01 kPa is 0.01-0.5 NmJ at a differential pressure of around 30 kPa.
  • plastic webs can be used instead of metal mesh.
  • corresponding hollow cylindrical rollers which consist of plastic and are provided with holes on the peripheral surface, or of plastic fabrics, can be used.
  • the freedom from slippage, in particular at a low wrap angle and at high web speeds, can be supported by applying a slight negative pressure of 1-10 kPa to the interior (7) of the roller body (4, 6).
  • One of the- like roller is known for example as a suction roll body from DE-OS 39 36 286.
  • the wrap angles of the web around the roller according to the invention are, depending on the degree of use of the rollers, between 5 ° for guide rollers and up to 180 ° or more for deflection rollers.
  • the belt tension can be between 20 - 100 N.
  • the vacuum roller arrangement consists of a slotted-screen hollow cylinder as the roller body (9), a longitudinal wire (12) being wound in a spiral shape around cross bars (13) and being welded to it. All weldable materials can be used as material, preferably stainless VA steel.
  • the roller body (9) is firmly connected to the end faces with steel disks (21, 22).
  • the roller body (9) is rotatably mounted on a shaft (23, 26) via ball bearings, not shown.
  • the roller body (9) rotates around a stator (10) which is provided, for example, with recesses or holes (18) for transmitting the intake air into the interior (arrows 19) of the stator (10).
  • the recesses or holes (18) are provided only in the part of the stator (10) wrapped by the material web (14), otherwise it has a cylindrical outer surface without holes.
  • a vacuum pressure of 6 to 20 kPa is applied to the suction nozzle in the direction of arrow (11) in order to achieve sufficient adhesion between the vacuum roller and the material web (14).
  • the size of the gap width (15) between two turns of the longitudinal wire (12) can be in the range from approx. 30 ⁇ m to approx. 500 ⁇ m, in particular it is in the range from approx. 50 ⁇ m to approx. 100 ⁇ m.
  • a low vacuum pressure results, as indicated above, which also requires a correspondingly small-sized vacuum generator.
  • the cross-sectional shape of the longitudinal wire (12) or of individual circular-shaped wires or webs can be selected as desired, but a surface, straight or curved, must face outwards.
  • the approximately cylindrical outer surface of the roller body (9), i.e. the hollow screen cylinder, can be brought into an essentially exact circular cylindrical shape by grinding and, if absolutely necessary, also by polishing, so that the material web (14) lies over its wrap angle .
  • the wrap angle is about 5 to about 320 °, depending on the application of the guide roller.
  • the quality of the surface and the accuracy of the cylindrical shape of the roller body (9) are decisive for whether extremely sensitive, thin magnetic tape tracks can be guided, deflected or transported by means of such guide rollers.
  • FIG. 5 shows a schematic embodiment of a hollow sieve cylinder (28) according to the invention.
  • the sieve structures can also be attached to solid bodies if a vacuum or air cushion guidance (with air discharge or supply) is not intended.
  • the hollow sieve cylinder (28) consists of two longitudinal profile wires (16, 17) which are spirally wound symmetrically to the center of the axis and which are welded to the cross bars (13), the latter in turn being connected to edge ring parts (25A, 25B).
  • the cross-sectional shape approximately rectangular with a slightly flattened shape on the side and then tapering on one side, can be seen from the detail representation A. This shape is favorable since the peripheral surface (24) of the hollow sieve cylinder (28) can, if necessary, be ground to produce a more precise cylinder surface without the gap width w changing significantly.
  • the circular circumferential profile webs can also be fastened perpendicular to the hollow cylinder axis M on the cross bars (13).
  • the embodiment in FIG. 5 has the advantage of the preferred direction, which is determined by the directional angle ⁇ of approximately 5 ° between the symmetrical spiral layers. This favors the direction of guidance and additional lateral guidance measures can be kept lower than, for example, with a design with vertical circular webs.
  • roller bodies according to the invention can be located at all possible locations of a coating machine, for example at the layer application station, before and after drying and calendering and when winding up the finished material web. With its coated front side or with its coated or uncoated back side, the material web can be guided over the roller body as soon as the coating has dried.
  • a web guide roller for a web essentially consists of a cylindrical, thin-walled hollow body with side surfaces and fine, continuous openings on the peripheral surface. By applying vacuum or compressed air to the interior of the roller, both slip-free rotating guide rollers for webs and fixed or rotating air bearing rollers can be realized.
  • Applications as guide, deflection and transport rollers are possible in all rail transport systems. Such rollers can be used advantageously in transport systems for plastic or metal foils and for film, paper and magnetic tape webs.
  • a fabric web according to Example 1 was guided with a film tension of 90 N and at a wrap angle of 10 ° over 4 different conventional or inventive guide rollers with different web speeds and it was determined up to which web speed a synchronous synchronism is guaranteed.
  • the 4 rollers had the following structure
  • Synchronous running was measured in each case up to the specified web speeds.
  • a wedge wire hollow cylinder roller had on the peripheral surface
  • the total width of the slotted-screen hollow cylinder was approximately 150 mm.
  • the negative pressure in the interior of the stator was 120 or 60 mbar.
  • the wrap angle of the web was 60 °.
  • the opening ratio was 2.3% with a longitudinal web width of 2, 2 mm and 50 ⁇ m gap width.
  • the holding force was 40 N at 120 mbar and 20 N at 60 mbar.
  • the surface of the magnetic tape touching the roller body (9) showed no impressions or deformations and no measurable abrasion, and the gap opening pores of the slotted screen roller body did not clog even after production, compared to roller bodies made of sintered metal, which have a service life of a few months exhibited. This allowed an unlimited service life - apart from any cases of mechanical damage - to be achieved.

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Abstract

Eine Bahnführungswalze für eine Warenbahn (14) besteht im wesentlichen aus einem zylinderförmigen, dünnwandigen Hohlkörper (4) mit Seitenflächen (2) und feinen, durchgängigen öffnungen (5) auf der Umfangsfläche. Durch eine Vakuum- oder Druckluftbeaufschlagung des Walzeninnenraums (7) können sowohl schlupffrei rotierende Führungswalzen für Warenbahnen realisiert werden, als auch feststehende oder rotierende Luftlagerwalzen. Anwendungen als Führungs-, Umlenk- und Transportwalze sind in allen Bahntransportanlagen möglich. Vorteilhaft anwendbar sind derartige Walzen in Transportanlagen für Kunststoff- oder Metallfolien und für Film-, Papier- und Magnetbandbahnen.

Description

Bahnführungswalze für eine Warenbahn
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Bahnführungswalze für hohe Geschwindigkeiten einer zu bewegenden und/oder zu führenden Warenbahn mit an der Umfangsfläche der Bahnführungswalze angeordneten Vertiefungen zur Aufnahme der von der Bahn mitgeführten Luft.
In Herstellungs- sowie Bearbeitungsmaschinen für Warenbahnen, bestehend aus einem flexiblen Schichtträger wie Papier-, Kunststoff- oder Metall-Folie mit einer oder mehreren darauf gegossenen Schichten werden die Warenbahnen oft um eine Vielzahl ange- triebener und/oder frei drehender Walzen geführt. Hierbei ist oft nur ein geringer Umschlingungswinkel der Bahn um die Walzen und nur geringe Spannung in der Bahn erwünscht. Um Beschädigungen der empfindlichen Bahnoberfläche zu vermeiden, muß gewährleistet sein, daß die Bahn ohne Schlupf, das heißt ohne relative Bewegung zur Walze, über die Walzen geführt wird. Antreibende Walzen müssen so beschaffen sein, daß die Bahnoberfläche schlupflos von der alze transportiert und angetrieben wird. Die leerlaufenden, lediglich zur Führung der Bahn verwendeten Walzen müssen von der bewegten Warenbahn angetrieben werden. Ein Schlupf zwischen Walze und Bahn führt selbst dann zu Kratzern, Aufscheuern und Abrieb der Bahnoberfläche, wenn die Walzenoberflächen hochglanzpoliert sind. Dieser Abrieb bleibt an der Bahnoberfläche haften, wird beim Aufwickeln der Warenbahn eingeschlossen und führt somit zu mechanischen Beschädigungen infolge Durchdrücken in der Waren - bahn, außerdem zu Beschädigungen der auf dem Schichtträger auf - gossenen Schichten und somit zu minderer Qualität des so hergestellten Produktes, beispielsweise bei fotografischen Filmen, hochwertigen Papieren oder bei magnetischen Aufzeichnungsträgem.
Es ist auch allgemein bekannt, daß bewegte Bahnen je nach ihrer Oberflächenbeschaffenheit und Geschwindigkeit an ihren Grenzschichten mehr oder weniger Luft mit sich führen. Bei geringer Umschlingung der Walze durch die Bahn treten schon ab einer Bahngeschwindigkeit von etwa 100 m/min. Schwierigkeiten insofern auf, als sich die von der Bahn mitgerissene Luft vor den Walzen staut, so daß die Bahn von der Walze abhebt und zeitweise so lange auf einem Luftkissen über die Walze gleitet, bis sich der Druck von der Walze abgebaut hat. Die Mi nahmekräfte, die von der Bahn auf die Walze oder von der Walze auf die Bahn übertragen werden, sind dann sehr klein oder gleich Null. Die nicht angetriebenen Walzen bleiben stehen oder drehen sich mit erheblich verminderter Geschwindigkeit. Auf den angetriebenen Walzen schwimmt die Bahn, was zu einem instabilen Bahnlauf führt. Die Bahn verläuft seitlich und es erfolgen Verkratzungen der Bahn, wenn die Bahn die mit geringer oder größerer Geschwindigkeit drehenden Walzen zeitweise berührt.
Die Druckschriften WO-90/03323 und WO-90/03324 beschreiben Luftkissen-Schwebeführungen für Warenbahnen, wobei durch besondere Ausgestaltung der Düsen insbesondere an den Bahnkanten eine zuverlässige und genaue berührungsfreie und kantenstabile Führung von Warenbahnen bewirkt werden soll. Ähnliche Vorrichtungen sind aus den Druckschrif en WO-91/17943 sowie WO-92/11194 bekannt.
Eine Bahnführungswalze der eingangs genannten gattungsmäßigen Art ist in der DE-OS 30 30 917 beschrieben. Dabei ist auf der Ober- fläche der Bahnführungswalze ein feingefächertes Netz von Kompressionsräumen als Vertiefungen angeordnet, in welchen die von der Bahn an ihrer Grenzfläche mitgeführte Luft während der Umschlingung der Walze durch die Bahn verdichtet ist, und wobei an den erhabenen glattgeschliffenen und polierten Flächen die Bahn auf der Oberfläche der Führungswalze aufliegt. Das Walzenmaterial besteht aus Aluminium, welches an seiner Oberfläche sandgestrahlt und ohne galvanische Zwischenbehandlung verchromt und geschliffen ist. Die DE-PS 33 02 843 beschreibt eine Führungswalze, bestehend aus einem Metallkern und einer äußeren profilierten Gummiober - fläche, welche aus Noppen gebildet ist. Nach der Lehre der
DE-OS 28 53 413 soll ein faltenfreies Führen dünner Bahnen dadurch gewährleistet werden, daß die Walzenoberfläche mit dünnen, aus Kunststoff bestehenden Netzschläuchen mit bestimmter Maschen - weite überzogen ist.
Saugwalzen mit perforiertem, um eine Achse drehbarem Mantel aus Sintermetall zum Übertragen eines Drehmoments auf eine Bahn sind beschrieben in der EP-B 425 926. Dabei steht der Innenraum des Saugwalzenkörpers unter Unterdruck, so daß die anzutreibende so- wie zu führende Warenbahn angesaugt wird. Hierbei ist ein erheblicher konstruktiver Aufwand erforderlich; insbesondere, da die Porengröße des Sintermetalls über den Mantel des Walzenkörpers verschieden sein soll. Außerdem müssen die mit der Warenbahn in Berührung stehenden Oberflächen bei der Herstellung und auch wäh- rend der Benutzungsdauer einer kostspieligen zeitaufwendigen
Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Außerdem ist die Standzeit derartiger Walzen zu gering, weil angesaugte Schmutzpartikel die engen Poren im Sintermetall verschließen. Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Bahnführungswalze der eingangs genannten gattungsmäßigen Art zu verbessern.
Es hat sich überraschend gezeigt, daß diese Aufgabe in einfacher Weise dadurch gelöst werden kann, indem die Bahnführungswalze hohlzylindrisch und an beiden Kreisenden offen ausgeführt wird und wobei die gesamte Umfangsfläche der Walze mit durchgängigen Öffnungen versehen ist.
Konkret wird die Walze in einer möglichen Ausführungsform dadurch realisiert, indem sie eine dünnwandige Metallwalze mit einer Umfangsfläche ist, welche mit durchgängigen Öffnungen versehen ist. Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß die Umfangs- fläche ein rundgebogenes feinmaschiges Drahtgewebe ist, welches zu einem Hohlzylinder zusammengefügt wird.
Die Aufgabe kann gleichermaßen gelöst werden durch eine Bahn- führungswalze der gattungsgemäßen Art, die eine Siebwalze ist mit regelmäßig angeordneten durchgängigen Öffnungen an der Umfangsfläche, welche im wesentlichen aus etwa kreisförmigen Umfangs- elementen und damit verbundenen Achselementen besteht.
Damit wird vorteilhaft erreicht, daß eine einfach herstellbare Siebwalze mit geringem Gewicht und leichter Austauschbarkeit benutzbar wird.
Die erfindungsgemäßen Bahnführungswalzen zeichnen sich dadurch aus, daß sie möglichst massearm sind und gleichzeitig leicht her- zustellen und zu reinigen sind und auch bei hohen Geschwindigkeiten und geringem Umschlingungswinkel der Bahn keinen Schlupf aufweisen.
In zweckmäßiger Ausführung können darartige Bahnführungswalzen etwa kreisförmige Umfangselemente mit einer Spiralform besitzen.
Es ist auch zweckmäßig, wenigstens zwei Spiralfor -Umfangselemente vorzusehen, die symmetrisch zur Achsmitte die Oberfläche der Walze bilden. Dadurch können Richtungsabweichungen bei der Bahnführung wenigstens vermindert werden. Vorteilhaft sollte die Umfangsfläche der Walze im wesentlichen eine exakte Kreisform aufweisen, um eine glatte Anlage der Bahn zu gewährleisten.
Die Breite der durchgängigen Öffnungen, genauer der Spaltöffnun- gen, der Siebwalze kann zweckmäßig im Bereich von etwa 30 μm bis etwa 500 μm, insbesondere im Bereich von etwa 50 μm bis etwa 100 μm, liegen. Damit ist im wesentlichen erreichbar, daß sich die Schlitze oder Spaltöffnungen nicht auf dem zu führenden Bahngut abbilden, was insbesondere bei frisch beschichteten Bahnen sehr nachteilig sein kann. Bei dieser Ausführung ist ein Rund- schleifen der Umfangsfläche auf etwa exakte Kreisform leicht zu bewerkstelligen.
Vorteilhaft ist die Verwendung einer Bahnführungswalze gemäß vorliegender Erfindung in einer Beschichtungsanlage für Film, Magnetband, hochwertiges Papier oder Metallfolie. Besonders vor- teilhaft ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Bahnführungs - walze als Bahntransportwalze mit Vakuumvorrichtung, oder auch als Umlenkwalze zur berührungsfreien Führung der Bahn mit einer geeigneten Druckluftversorgung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend in der Beschreibung, den Beispielen und den Abbildungen erläutert. In den Abbildungen ist dargestellt in
Figur 1 Metallwalze mit Öffnungen und Seitenteilen
Figur 2 Gewebewalze mit Seitenteilen
Figur 3 Eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vakuumwalze
Figur 4 Eine weitere Ansicht der Vakuumwalze gemäß Figur 3 mit einer Teilschnitt-Ansicht
Figur 5 Eine Ausführung der Siebwalze nach der Erfindung mit einer Detail -Zeichnung der Walzenoberfläche.
Wie aus den Zeichnungen Figur 1 und Figur 2 hervorgeht, wird an den beiden offenen Enden der dünnwandigen hohlzylindrischen Walzenkörper (4, 6) jeweils ein Deckel (2) aufgesetzt, welcher mit einer Passung (3) zum Einsetzen in den Walzenkörper und mit einer Achse (1) zur Lagerung der Bahnführungswalze versehen ist. Der Deckel besteht beispielweise aus Aluminium oder VA-Stahl mit eingepreßten einsatzgehärteten Stahlzapfen für die Lagersitze. Die durchgängigen Öffnungen der Bahnführungswalze sind im folge - den auch als Durchlässe, Löcher, Schlitze oder Spaltöffnungen bezeichnet.
Die von der Bahn mitgeschleppte Luft gelangt durch die Durchlässe an der Umfangsfläche in den Innenraum (7) der Walze und kann von dort durch die nicht von der Bahn umschlungenen Teile der Walze oder durch Öffnungen (8) im Deckel (1) entweichen. Die Ausführungsform gemäß Figur 1 ist auf dem Markt lieferbar, sie dient beispielsweise bei der Beförderung von zu trocknendem Gut, zum Beispiel fein geschnittenem Tabak auf einem Förderband, als dazwischengeschaltete Walze, durch welche von innen heiße Luft zur Trocknung ausströmt. Diese Hohlzylinder werden als End- losrohre hergestellt, sie bestehen beispielsweise aus einem Nikkeimantel mit einer Dicke im Bereich von 0,5 - 3 mm, die Löcher haben einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,1 bis 0,5 mm und werden beispielsweise elektrochemisch erzeugt. Geeignet sind auch Walzenkörper aus Kohlefaser-verstärkten Kunststoffen, in die mit konventioneller Technik feine Löcher eingebracht sind.
Die Ausführungsform gemäß Figur 2 besteht vorzugsweise aus Draht - gewebe, welches eine Dicke im Bereich von 0,5 - 3 mm hat, so daß es leicht rund gebogen werden kann und die beiden Enden miteinander verlötet oder verschweißt werden. Die Oberfläche kann entsprechend den Anforderungen fein bearbeitet werden. Die Maschenweite liegt im Bereich von 5 - 500 μm. Der Luftdurchsatz beträgt bei 0,5 kPa 0,01 - 0,5 NmJ bei einem Differenzdruck von etwa 30 kPa. Auch hier sind Kunststoff ewebe statt Metallgewebemaschen verwendbar.
Aus dem vorstehend Ausgesagten wird deutlich, daß diese beiden Ausführungsformen außerordentlich leicht herzustellen und außer - dem sehr leicht reinigbar sind, da zur Reinigung lediglich beiderseits die Deckel mit den Achsen abgenommen werden müssen. Das Gewicht der Walzen liegt je nach Größe, das heißt Durchmesser und Breite, normalerweise bei 1,5 - 3 kg.
Im Rahmen der Erfindung können statt der beschriebenen Metallausführungen, wie bereits erwähnt, auch entsprechende hohlzylin- drische Walzen, welche aus Kunststoff bestehen und an der Umfangsfläche mit Löchern versehen sind, oder aus Kunststoff - geweben, eingesetzt werden.
Es hat sich gezeigt, daß mit den vorstehend beschriebenen Leicht - laufwalzen bei einer Bahngeschwindigkeit von bis zu 800 m/min und darüber eine schlupffreie Führung der Bahn gewährleistet ist. Auch bei längerem kontinuierlichem Lauf der Walzen war keinerlei Abrieb des Warenbahnmaterials zu beobachten, so daß die eingangs genannten Aufgaben durch die Erfindung gelöst werden konnten.
Die Schlupffreiheit insbesondere bei geringem Umschlingungswinkel und bei hohen Bahngeschwindigkeiten kann dadurch unterstützt werden, indem der Innenraum (7) des Walzenkörpers (4, 6) mit leichtem Unterdruck von 1 - 10 kPa beaufschlagt wird. Eine der- artige Walze ist beispielsweise als ein Saugwalzenkörper aus der DE-OS 39 36 286 bekannt.
Die Umschlingungswinkel der Bahn um die erfindungsgemäße Walze betragen je nach Einsatzgrad der Walzen zwischen 5° bei Führungs - walzen bis 180° oder mehr bei Umlenkwalzen. Der Bandzug kann zwischen 20 - 100 N betragen.
Gemäß den Zeichnungen Figur 3 und Figur 4 besteht die Vakuumwal - zen-Anordnung aus einem Spaltsieb-Hohlzylinder als Walzenkörper (9), wobei ein Längsdraht (12) in Spiralform um Querstäbe (13) gewickelt und damit verschweißt ist. Als Material sind alle schweißbaren Werkstoffe verwendbar, vorzugsweise nicht rostender VA-Stahl. An den Stirnseiten ist der Walzenkörper (9) mit Stahl - Scheiben (21, 22) fest verbunden. Der Walzenkörper (9) ist über nicht dargestellte Kugellager an einem Schaft (23, 26) drehbar gelagert. Der Walzenkörper (9) rotiert um einen Stator (10), der zum Beispiel mit Ausnehmungen beziehungsweise Löchern (18) zur Übertragung der Ansaugluft in den Innenraum (Pfeile 19) des Stators (10) versehen ist. Die Ausnehmungen beziehungsweise Löcher (18) sind nur in dem von der Materialbahn (14) umschlungenen Teil des Stators (10) vorgesehen, ansonsten besitzt derselbe eine zylindrische Außenfläche ohne Löcher.
Der Ansaugstutzen wird in Richtung des Pfeils (11) mit einem Vakuumdruck von 6 bis 20 kPa beaufschlagt, um eine ausreichende Haftung zwischen Vakuumwalze und Materialbahn (14) zu erreichen.
Die Größe der Spaltweite (15) zwischen zwei Windungen des Längs - drahtes (12) kann im Bereich von ca. 30 μm bis etwa 500 μm liegen, insbesondere liegt sie im Bereich von ca. 50 μm bis ca. 100 μm. Da die Öffnungen regelmäßig über die Mantelfläche des Sieb-Hohl - Zylinders verteilt angeordnet sind, ergibt sich wie oben angege- gen ein geringer Vakuum-Druck, der auch einen entsprechend klein - dimensionierten Unterdruck-Erzeuger erfordert.
Die Querschnittsform des Längsdrahtes (12) oder auch von einzelnen Kreisform-Drähten oder -Stegen ist beliebig wählbar, jedoch muß eine Fläche, gerade oder gewölbt, nach außen gerichtet sein. Die angenähert zylindrische Außenfläche des Walzenkörpers (9) , also des Sieb-HohlZylinders, kann durch Schleifen, und, wenn unbedingt notwendig, außerdem noch durch Polieren, in eine im wesentlichen exakte Kreiszylinderform gebracht werden, damit die Materialbahn (14) über ihren Umschlingungswinkel anliegt. Der Um- schlingungswinkel beträgt etwa 5 bis etwa 320°, je nach Anwendung der Führungswalze. Die Güte der Oberfläche und die Genauigkeit der Zylinderform des Walzenkörpers (9) sind maßgebend dafür, ob äußerst empflindliche, dünne Magnetbandbahnen mittels solcher Führungswalzen geführt, umgelenkt oder transportiert werden können.
Versuche zeigten, daß zur Übertragung eines genügend großen schlupffreien Drehmoments auf die Materialbahn (14) Umschlingungswinkel der Bahn um den Walzenkörper (9) von 180 bis 300°, vorzugsweise von 240 bis 280°, geeignet sind.
In der Figur 5 ist eine schematische Ausführung eines Sieb-Hohl - zylinders (28) gemäß der Erfindung dargestellt. Selbstverständlich können die Siebstrukturen auch auf Vollkörpern befestigt sein, wenn eine Vakuum- oder Luftkissenführung (mit Luftab- beziehungsweise -zufuhr) nicht beabsichtigt ist.
Der Sieb-Hohlzylinder (28) besteht aus zwei zur Achsmitte symmetrisch spiralig gewickelten Längsprofildrähten (16, 17), die mit den Querstäben (13) verschweißt sind, wobei letztere wiederum mit Rand-Ringteilen (25A, 25B) verbunden sind. Die Querschnittsform, etwa rechteckig mit seitlich leicht abgeflachter und dann einseitig spitz zulaufender Form, ist aus der Einzelheitsdarstellung A erkennbar. Diese Form ist günstig, da sich die Umfangsfläche (24) des Sieb-Hohlzylinders (28) , wenn notwendig, abschleifen läßt, um eine exaktere Zylinderfläche herzustellen, ohne daß sich die Spaltweite w wesentlich ändert.
Die Kreisform-Umfangsprofilstege können auch senkrecht zur Hohl - zylinderachse M auf den Querstäben (13) befestigt sein.
Die Ausführung der Figur 5 hat den Vorteil der Vorzugsrichtung, die durch den Richtungswinkel α von ca. 5° zwischen den symmetrischen Spirallagen bestimmt ist. Dadurch wird die Führungsrichtung begünstigt und zusätzliche Seitenführungsmaßnahmen können geringer gehalten werden, als zum Beispiel bei einer Ausführung mit senkrechten Kreisstegen.
Die erfindungsgemäßen Walzenkörper können sich an allen möglichen Stellen einer Beschichtungsmaschine befinden, beispielsweise an der Schichtauftragsstation, vor und nach der Trocknung sowie der Kalandrierung und beim Aufwickeln der fertigen Materialbahn. Die Materialbahn kann mit ihrer beschichteten Vorderseite oder mit ihrer beschichteten oder unbeschichteten Rückseite, sobald die Beschichtung getrocknet ist, über die Walzenkörper geführt werden. Eine Bahnführungswalze für eine Warenbahn besteht im wesentlichen aus einem zylinderförmigen, dünnwandigen Hohlkörper mit Seitenflächen und feinen, durchgängigen Öffnungen auf der Umfangsfläche. Durch eine Vakuum- oder Druckluftbeaufschlagung des Walzeninnenraums können sowohl schlupffrei rotierende Führungs - walzen für Warenbahnen realisiert werden als auch feststehende oder rotierende Luftlagerwalzen. Anwendungen als Führungs-, Umlenk- und Transportwalze sind in allen Bahntransportanlagen möglich. Vorteilhaft anwendbar sind derartige Walzen in Trans - portanlagen für Kunststoff- oder Metallfolien und für Film-, Papier- und Magnetbandbahnen.
Beispiel 1
Eine etwa 650 mm breite Warenbahn, bestehend aus einer 12 μm dicken Polyethylenterephthalatfolie und einer darauf gegossenen 3 μm dicken magnetischen Schicht wurde mit ihrer rückwärtigen Seite mit einem Umschlingungswinkel von 6° und einem Bahnzug von 40 N über die Umfangsfläche einer etwa 720 mm breiten zylindri- sehen Walze mit 76,5 mm Durchmesser, bestehend aus dreilagig gewebtem VA-Stahlgewebe mit 50 μm Porenweite (Bezeichnung Poreflo 401 300 der Firma Spörl) geführt. Bei 700 m/min Bahngeschwindigkeit, was einer Umdrehungszahl von rund 2900 U/min der Walze entspricht, wurde bei 6° Umschlingungswinkel, also einer Bogenlänge von 4 mm auf dem Walzenmantel ein schlupffreier Synchronlauf von Bahn und Umlenkwalze gemessen. Auch bei stundenlangem Dauer-Einsatz war keinerlei Abrieb der Bahn festzustellen.
Beispiel 2
Eine Warenbahn gemäß Beispiel 1 wurde mit einem Folienzug von 90 N und bei einem Umschlingungswinkel von 10° über 4 verschiedene konventionelle beziehungsweise erfindungsgemäße Führungswalzen mit unterschiedlichen Bahngeschwindigkeiten geführt und es wurde bestimmt, bis zu welcher Bahngeschwindigkeit ein synchroner Gleichlauf gewährleistet ist.
Die 4 Walzen hatten folgenden Aufbau
A) eine konventionelle verchromte Nickelwalze mit glatter Oberfläche (Ra = 0,5 μm)
B) eine Walze wie A) , jedoch mit einer beidseitigen Randrauhigkeit von Ra = 75 μm in einem Randbereich von 100 mm C) eine aus Kohlefaser-verstarktem Kunststoff bestehende Walze mit Löchern (5) von 0,5 mm Durchmesser auf der Zylinderfläche (4)
D) eine Walze wie in Beispiel 1.
Ergebnis :
Synchronlauf wurde gemessen jeweils bis zu den angegebenen Bahn- geschwmdigkeiten.
Walze V (m/min)
A 420
B 500
C 600 D 800
Beispiel 3
Eine Spaltsieb-Hohlzylinderwalze hatte auf der Umfangsfläche
Langsstegbreiten von b = 1,0 bis 5 , 0 mm und Spaltbreiten von w = 0,03 bis 0,5 mm entsprechend einem Öffnungsverhaltnis von w/b von 1 bis 10 %. Die Gesamtbreite des Spaltsieb-Hohlzylmders betrug etwa 150 mm. Über diesen Hohlzylinder lief mit 20 bis 120 m/mm eine Magnetbandbahn von 125 mm Breite und einer Gesamtdicke von 9 μm, bestehend aus einem flexiblen Schichttrager aus Poly- ethylenterephthalat und darauf gegossener Magnetschicht von 3 μm. Der Unterdruck im Innenraum des Stators betrug 120 beziehungsweise 60 mbar. Der Umschlingungswinkel der Bahn war 60°. Das όff- nungsverhaltnis betrug 2,3 % bei einer Langsstegbreite von 2 , 2 mm und 50 μm Spaltweite. Die Haltekraft betrug bei 120 mbar 40 N und bei 60 mbar 20 N.
Bei einem Umschlingungswinkel von 180° wurde bei einem Unterdruck von 6 kPa eine Haltekraft von 60 N gemessen. Die Haltekrafte waren also vergleichsweise groß, gemessen am jeweiligs notwendigen Unterdruck.
Die Oberfläche des den Walzenkörper (9) berührenden Magnetbandes wies keinerlei Abdrücke oder Deformationen und auch keinen meßbaren Abrieb auf, und die Spaltöffnungsporen des Spaltsieb-Walzenkörpers setzten sich auch nach Produktionsbetrieb nicht zu, im Vergleich zu Walzenkörpern aus Sintermetall, die eine Standzeit von wenigen Monaten aufwiesen. Damit konnte eine unbegrente Standzeit - abgesehen von etwaigen Fällen mechanischer Schäden - realisiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Bahnführungswalze, welche für hohe Geschwindigkeiten einer zur bewegenden und/ oder zu führenden Warenbahn geeignet ist, mit an der Oberfläche der Bahnführungswalze angeordneten Vertiefungen zur Aufnahme der von der Bahn mitgeführten Luft, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahnführungswalzenkörper hohlzylindrisch und an beiden Enden offen ausgeführt ist so- wie auf dem Umfang der Zylinderfläche mit durchgängigen Öffnungen versehen ist.
2. Bahnführungswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke der Walze zwischen 0 , 5 - 3 mm beträgt und daß die ins Innere führenden durchgängigen Öffnungen einen Durchmesser zwischen 0,1 und 0,5 mm haben.
3. Bahnführungswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche ein rundgebogenes feinmaschiges, gege- benenfalls oberflächenbearbeitetes und an den Endflächen zusammengefügtes Gewebe mit einer Dicke im Bereich von 0,5 - 3 mm und einer Maschenweite von 5 - 500 μm ist.
4. Bahnführungswalze nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, daß in die beiderseitigen offenen Enden der
Walzenkörper ein mit einer mittig angebrachten Achse (1) mit Öffnungen (8) versehener abnehmbarer Deckel (2) mit einer Passung (3) in die zylindrische Mantelfläche (4, 6) der Walze einschiebbar ist.
5. Bahnführungswalze nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische Innenraum (7) mit Unterdruck von 10 - 100 mbar beaufschlagbar ist.
6. Bahnführungswalze, welche für hohe Geschwindigkeiten einer zu bewegenden und/oder zu führenden Warenbahn geeignet ist, mit an der Oberfläche der Bahnführungswalze angeordneten Vertiefungen zur Aufnahme der von der Bahn mitgeführten Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnführungswalze eine Sieb- walze (9) ist mit regelmäßig angeordneten durchgängigen Öffnungen, die im wesentlichen aus etwa kreisförmigen Umfangselementen (12) und damit verbundenen Achselementen (13) besteht.
7. Bahnführungswalze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa kreisförmigen Umfangselernente (12) Spiralform besitzen.
8. Bahnfuhrungswalze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zur Achsmitte zwei Spiral-Umfangselemente (16, 17) vorgesehen sind.
9. Bahnführungswalze nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche (24) der Walze (9) im wesentlichen exakte Kreisform aufweist.
10. Bahnführungswalze nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Maß, beispielsweise die Breite der Öffnungen, im Bereich von etwa 30 μm bis etwa 500 μm, insbesondere im Bereich von etwa 50 μm bis etwa 100 μm, liegt.
11. Bahnführungswalze nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe als Führungs - walze in einer Film- oder Magnetband-Beschichtungsmaschine eingesetzt ist.
12. Bahnführungswalze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe als Bahntransportwalze mit Vakuumvorrichtung verwendet ist.
13. Bahnführungswalze nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe als Bahntransportwalze mit einer Druckluftvor- richtung zum berührungslosen Transport einer Warenbahn verwendet ist.
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