Vorrichtung zum Querrecken von Folienbahnen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Querrecken von Folienbahnen.
In bekannten Querreckanlagen wird eine Vielzahl von Spannkluppen zu endlos umlaufenden Kluppenketten zusammengesetzt, die auf beiden Seiten einer Folienbahn in Längsrichtung angeordnet sind. Mittels der Spannkluppen wird die Folienbahn bei erhöhter Temperatur durch die Querreckanlage transportiert und dabei gereckt. Eine derartige Querreckanlage wird zum Beispiel beschrieben in der DE 3703097. Die Führungsschienen, auf der die Spannkluppen laufen, weisen im allgemeinen einen rechteckigen, vertikal orientierten Querschnitt auf. Das gesamte Führungssystem für die Kluppenketten ist auf jeder Seite der Folienbahn aus mehreren in Laufrichtung geraden, schrägen und gekrümmten Abschnitten solcher Führungsschienen zusammengesetzt. Am Einlass der Querreckanlage wird die Kunststofffolie von je einer Reihe Spannkluppen auf beiden Seiten der Folienbahn am Rand erfasst und in Längsrichtung durch die Reckanlage transportiert. Die beidseitig angeordneten Führungsschienen für die Kluppenketten sind dabei so gestaltet, dass in bestimmten Bereichen der Querreckanlage der Abstand der Kluppenketten größer wird, so dass die in den Spannkluppen gespannte Folie quer zur Laufrichtung gereckt wird. Am Auslass der Querreckanlage geben die Spannkluppen die Folienbahn frei. Dort ist ein Bereich vorgesehen, in dem die endlose Kluppenkette angetrieben, umgelenkt und über ein weiteres Führungssystem zum Anfangspunkt zurückgebracht wird.
Die Spannkluppe besteht im allgemeinen aus einem Grundkörper, einem Mechanismus zum Festklemmen der Folienbahn , Elementen zum Verbinden der einzelnen Spannkluppen zu einer Kette sowie Laufrollen zur vertikalen und horizontalen Führung der Spannkluppe auf der Führungsschiene.
Die Laufrollen zur horizontalen Führung führen nicht nur die Spannkluppe auf der Führungsschiene, sondern nehmen zudem die Zugkräfte der Folienbahn auf. Diese Laufrollen werden im Grundkörper üblicherweise einander gegenüberliegend so angeordnet, dass sie sich auf den beidseitigen vertikalen Laufbahnen der Führungsschiene abstützen. Damit wird erreicht, dass die Spannkluppe mit oder ohne Folienzug auch bei hohen
Laufgeschwindigkeiten und auch in den gekrümmten Abschnitten der Führungsschienen nicht verkippen oder unkontrollierte Bewegungen ausführen kann.
Wegen unvermeidlicher Toleranzen sowie den geometrischen Verhältnissen im Bereich der gekrümmten Abschnitte der Führungsschienen ist es erforderlich, Maßnahmen zu treffen, mit denen verhindert wird, dass das System aus gegenüberliegenden Laufrollen und Schiene sich verklemmen kann. Das wird z.B. dadurch erreicht, dass die lichte Weite zwischen einander gegenüberliegenden Laufrollen etwas größer als die Dicke der Führungsschiene ausgeführt wird. Das heißt, es ist Spiel von z.B. 0,3 mm bis 0,5 vorhanden.
In dem Bereich der Querreckanlage, in dem die Folienbahn eine quer zur Laufrichtung auf die Mitte der Querreckanlage gerichtet Zugkraft auf die Spannkluppen ausübt, werden die Laufrollen, die auf der Außenseite der Führungsschiene liegen, an die Führungsschiene gedrückt. Sobald die Spannkluppen die Folie freigegeben haben, entfällt der Folienzug und damit können die Spannkluppen sich unter Eigengewicht sowie unter Einwirkung der dynamischen Trägheitskräfte, die bei hoher Kluppenkettengeschwindigkeit auftreten, instabil verhalten. Ein derartiges System von Spannkluppen, Laufrollen und Führungsschienen wird z.B. in der EP 0 471 052 B1 beschrieben. Dort wird auch beschrieben, dass infolge des Spiels bei hohen Antriebsgeschwindigkeiten Vibrationen, Lärm und Verschleiß an Führungsschienen und Laufrollen auftreten. Zur Vermeidung dieser Nachteile wird in der EP 0 471 052 B1 vorgeschlagen, eine quer zur Laufrichtung verstellbare Laufrolle zur horizontalen Führung der Spannkluppe mittels eines komplexen Hebelsystems so an die Führungsschiene anzudrücken, dass das im Stand der Technik vorhandene Spiel stets auf Null abgebaut wird. Diese Hebelanordnung ist mechanisch aufwändig und bewirkt zudem, dass immer alle einander gegenüberliegenden Laufrollen der Spannkluppe unter Vorspannung im Kontakt mit der Schiene sind und somit Reibungsverluste in den Lagern der Laufrollen und im Kontakt zwischen Laufrollen und Führungsschiene entstehen.
In der DE 195 15 036 A1 ist ein System von Spannkluppen mit Laufrollen beschrieben, bei dem eine Stabilisierung durch Einsatz von Dämpfungselementen erzielt werden soll.
Die DE 195 10 141 C1 offenbart ein Spannkluppensystem, das über Linearmotorantriebe verfügt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung mit Spannkluppen an einer Querreckanlage zu schaffen, bei der auch bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit ein akzeptables Maß an Vibrationen, Lärm, Verschleiß und Reibungsverlusten erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.
Das grundlegende Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung einer Einrichtung zur Erzeugung von magnetischen Kräften, die an der Vorrichtung so angeordnet ist, dass die Spannkluppe in einer definierten Richtung permanent zur Führungsschiene hingezogen wird, unabhängig davon, ob Folienzug vorhanden ist oder nicht. Eine zweckmäßige Richtung ist die, in der auch der Folienzug während des Querreckprozess wirksam wird, so dass bei dessen Aussetzen in den Randbereichen der Anlage die Kraftverhältnisse an der Spannkluppe kontrolliert bleiben und damit der Lauf der Spannkluppe auf der Führungsschiene stabilisiert wird.
Es wird zum Beispiel eine Magnetposition an der Spannrolle vorgesehen, bei der beim Lauf der Spannrolle entlang der Führungsschiene zwischen Magnet und Führungsschiene ständig ein geringer Abstand - z.B. 1 mm - besteht. Dieser Abstand ist der Luftspalt, in dem sich zwischen der Führungsschiene und dem Magnet das Magnetfeld aufbaut, dessen Kraft die Spannkluppe mit den zugehörigen Laufrollen zur Führungsschiene hinzieht. Die Führungsschiene muss dazu aus einem dem Fachmann geläufigen magnetisch geeigneten Material, zum Beispiel Stahl, bestehen. Mit heute verfügbaren Hochleistungsmagneten können Kräfte in ausreichender Größenordnung zur Verfügung gestellt werden. Eine Orientierung für die benötigte Größenordnung der Magnetkräfte gibt das Gewicht einer typischen Spannkluppe, dass z.B. bei 6 kg liegen kann. Der Magnet muss mindestens die Gewichtskraft überwinden, unter deren Einwirkung die Spannkluppe bei fehlendem Folienzug zum Verkippen auf der Führungsschiene neigt. Bei Einsatz eines Magneten in der beschriebenen Art und Weise stehen die Laufrollen, die auf der gleichen Seite der Führungsschiene angeordnet sind, wie der Magnet, ständig in Kontakt mit der Führungsschiene. Die Position der Bauteile wird dabei so gewählt, dass es zu keinem Kontakt zwischen Magnet und Führungsschiene kommt. Aufgrund der Magnetkraft wird die Spannkluppe im Lauf stabilisiert, die Laufrollen kommen nicht außer Eingriff. Somit findet auch kein Anlaufen und Auslaufen der Laufrollen statt, mit der Folge, dass der Verschleiß von Laufrollen und Führungsschienen vermindert wird. Zudem kommen die Laufrollen, die auf der anderen Seite der Führungsschiene angeordnet sind, praktisch nicht oder nur selten in Eingriff mit der Führungsschiene. Damit werden die Reibungsverluste dieser Laufrollen gegenüber einer Ausführung, bei der alle Laufrollen der Spannkluppe ständig unter Vorspannung stehen, reduziert. Gegebenenfalls kann sogar auf Laufrollen auf
der dem Magnet abgewandten Seite der Führungsschiene ganz verzichtet werden. Insgesamt stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung einen deutlichen Fortschritt bei dem Bemühen dar, Spannkluppen in Querreckanlagen mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten laufen zu lassen.
Im folgenden werden günstige Ausführungsformen und weitere Details der Erfindung beschrieben.
Bei bekannten Spannkluppen ist es üblich, mehrere nebeneinander liegende Laufrollen, z.B. ein Laufrollenpaar, für die Abstützung der Spannkluppe gegenüber der Führungsschiene vorzusehen. Es können ein oder mehrere solcher Laufrollenpaare verwendet werden, die auch übereinander angeordnet werden. Bei ausreichender Kraft kann ein einzelner Magnet zwischen zwei Laufrollen angeordnet werden. Sollte die Kraft eines Magneten nicht ausreichen, können auch mehrere Magnete in Laufrichtung vor, hinter und/oder zwischen den Laufrollen angeordnet werden.
Möglich ist auch, einen Magneten an der Spannkluppe unterhalb der Führungsschiene so anzuordnen, dass senkrecht zur Folienkraftrichtung eine vertikal nach unten gerichtete Kraft auf die Spannkluppe wirkt. Dies hat zur Folge, dass eine oberhalb der Führungsschiene an der Spannkluppe angeordnete Laufrolle permanent an der Führungsschiene anliegt, so dass auch in vertikaler Richtung eine Stabilisierung des Laufs der Spannkluppe erreicht wird.
Der Luftspalt, in dem sich das Magnetfeld zwischen Magnet und Führungsschiene aufbaut, bestimmt maßgeblich die auftretenden Magnetkräfte und damit die Kraft, mit der die Spannkluppe zur Führungsschiene hingezogen wird. Die Magnetkräfte sind umso größer, je kleiner der Luftspalt ist. Es muss ein technisch sinnvolles Mittelmaß gefunden werden zwischen einem magnetisch erwünschten kleinen Luftspalt und einem ausreichenden Spiel zwischen Magnet und Führungsschiene. Dieses Spiel ist erforderlich, damit auch dann keine Berührung des Magneten mit der Führungsschiene erfolgt, wenn diese Krümmungen, Toleranzen oder andere Unregelmäßigkeiten aufweist. Zum Erreichen eines optimalen Luftspaltes kann es sinnvoll sein, die Position des Magneten auf der Spannkluppe einstellbar zu machen. Dies kann über eine Schraube/Mutter-Kombination und ggf. einem Langloch im Grundkörper der Spannkluppe erfolgen. Es sind aber auch andere dem Fachmann geläufige Einstellmittel für die Position eines derartigen Bauteils anwendbar.
Im Betrieb einer solchen Anlage tritt unvermeidlich Abrieb an den mechanischen Bauteilen auf.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Magnete wird dieser Abrieb zwar reduziert, da die Laufrollen in einem stabilen Zustand an der Führungsschiene anliegen und nicht mehr abwechselnd anliegen oder nicht; Abrieb lässt sich jedoch auch dann nicht ganz vermeiden. Metallischer Abrieb kann sich an den Magneten festsetzen und damit die Funktion der Anlage stören.
Deshalb ist es sinnvoll, eine Einrichtung zum Reinigen der Magnete vorzusehen. Diese Einrichtung kann zum Beispiel aus einer oder mehreren Bürsten bestehen, die an geeigneter Stelle des Führungssystems so angeordnet sind, dass die Magnete bei laufender Kluppenkette daran vorbeistreifen, so dass eventuell am Magneten haftende Abriebpartikel abgestreift werden. Um dies zu ermöglichen, werden die Magnete so angeordnet , dass sie in einem Bereich der Führungsschiene, der nicht von den Laufrollen überrollt wird, auf die an der Führungsschiene angeordneten Bürsten treffen. Die Einrrichtung kann auch ergänzt werden durch in die Führungsschiene integrierte Saugeinrichtungen, die den anhaftenden Schmutz von den Bürsten und/oder den Magneten absaugt.
Es stehen heute Permanentmagnete zur Verfügung, mit denen sehr hohe Kräfte auch auf kleinem Bauraum erzeugt werden können. Falls die Kräfte jedoch in besonderen Fällen nicht ausreichen sollten, können auch Elektromagnete verwendet werden. Die Kluppenkette mit den Spannkluppen wird hierbei zusätzlich mit einem Stromzuleitungssystem ausgestattet, das von feststehenden Maschinenteilen aus - z.B. die Führungsschiene - über federnde Schleifkontakte ähnlich wie bei Bahnsystemen mit Strom versorgt wird. Über dieses System können die Magnete auf den Spannkluppen temporär auch durch eine elektronische Steuerung abgeschaltet werden, was den Vorteil hat, dass sich Abriebpartikel, die an den Magneten haften, leichter über die erwähnten Bürsten abstreifen lassen.
Denkbar ist auch eine umgekehrte Anordnung, bei der eine durchgehende Reihe von Magneten in der Führungsschiene angeordnet ist, während die Spannkluppe lediglich entsprechende magnetisch wirksame Gegenelemente aufweist. Dies erleichtert die Zuführung des Stromes im Fall der Verwendung von Elektromagneten. Es müssen keine Schleifringe verwendet werden, sondern die Magnete in der feststehenden Führungsschiene können fest verdrahtet werden.
In diesem Fall können die Reinigungsbürsten zur Entfernung des Abriebs von der
Magnetreihe an den Spannkluppen angebracht werden. Die Saugvorrichtung ist wiederum fest an geeigneter Stelle im Bereich der Führungsschiene anzubringen. Dort könnte zum Beispiel die Magnetreihe auf kurzer Strecke unterbrochen sein; so dass die Bürsten auf kurzer Strecke nicht an einem Magneten, sondern an einer Saugdüse vorbei laufen.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind hohe Produktionsgeschwindigkeiten von Querreckanlagen mit Spannkluppen bei einem akzeptablem Maß an Vibrationen, Lärm, Verschleiß und Reibungsverlusten möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung seien nachstehend an Hand von Zeichnungen dargestellt und näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 : Eine perspektivische Teilansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit
Spannkluppe und Führungsschiene mit Blickrichtung von außerhalb der Folienbahn
Figur 2: Eine perspektivische Ansicht der Spannkluppe ohne Führungsschiene mit Blickrichtung von innerhalb der Folienbahn
Figur 3: Ansicht der Spannkluppe mit alternativen Anordnungen von Magneten
Figur 4: Ansicht der Vorrichtung mit Reinigungselementen und Stromzufuhr
Figur 4a: Ausschnitt aus Fig. 4
Figur 5: Ansicht der Vorrichtung mit Magneten in der Führungsschiene
In Figur 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Spannkluppe 1 gezeichnet, die sich mittels mehrerer Laufrollen 7a, 7b, 7c auf einer Führungsschiene 2 abstützt. Die Laufrollen sind dazu am Grundkörper 4 der Spannkluppe montiert. Die Spannkluppe ist über Kettengelenke 6 mit einer Vielzahl von nicht dargestellten weiteren Spannkluppen zu einer endlos in einer Querreckanlage umlaufenden Kluppenkette zusammengesetzt. Dargestellt ist eine Spannkluppe mit Führungsschiene auf der einen Seite einer Folienbahn 3, die in
Pfeilrichtung durch die Querreckanlage geführt wird. Der Aufbau des Führungssystems aus Spannkluppen und Führungsschienen ist symmetrisch zur Längsrichtung der Folie. Das heißt, dass auf der nicht dargestellten anderen Seite der Folienbahn 3 ebenfalls Spannkluppen und eine Führungsschiene angeordnet sind. Die Folienbahn ist in bekannter Art und Weise in einer Folienklemmeinrichtungen 5 in den Spannkluppen festgeklemmt. Durch nicht dargestellte Betätigungseinrichtungen können die Folienklemmeinrichtungen 5 gemäß Stand der Technik geöffnet und geschlossen werden. Die Laufrollen 7a sind auf der nach außen gewandten Seite der Führungsschiene so angeordnet, dass sie den Folienzug aufnehmen. Der Magnet 8 verhindert, dass die Spannkluppe in den Bereichen ohne Folienzug unter ihrem Eigengewicht zur Innenseite der Führungsschiene hin verkippt. Die vertikale Führung der Spannkluppe wird von einer oder mehreren Laufrollen 7 c übernommen, die ebenfalls im Grundkörper 4 montiert sind. Die Anordnung der Laufrollen paarweise, einzeln, einreihig oder zweireihig ist abhängig von weiteren für die Erfindung nicht maßgeblichen Parametern.
In Figur 2 ist an einem Magneten 8 eine Einstellschraube 9 dargestellt, die über eine Mutter/Kontermutter-Kombination die Verstellung der Position des Magneten 8 in Richtung auf die Führungsschiene hin erlaubt. Im Grundkörper kann bei Bedarf zusätzlich unterhalb des Magneten ein Langloch mit einer weiteren Befestigungsschraube angeordnet sein, um die Magnetkräfte sicher aufzunehmen. Mit dieser Einrichtung kann der Luftspalt zwischen Magnet 8 und Führungsschiene 2 so klein eingestellt werden, dass noch keine Berührung zwischen beiden Teilen stattfindet und trotzdem möglichst hohe Magnetkräfte erzeugt werden.
Die Anordnung der erfindungsgemäßen Magnete 8 ist an die Anordnung der Laufrollen anpassbar, wie in Figur 3 dargestellt.
Die Magnete können zwischen zwei Laufrollen und/oder in Laufrichtung vor und hinter den
Laufrollen angebracht werden.
Die Anbringung eines Magneten unterhalb der Führungsschiene zur Erzeugung einer vertikalen Kraftkomponente ist für den Fachmann aus der vorliegenden Beschreibung ohne weiteres zu entnehmen und daher zeichnerisch nicht separat dargestellt.
Die Figuren 4 und 4a zeigen die Spannkluppe 1 mit der Führungsschiene 2 sowie einer
Bürste 10 und einer Saugeinrichtung 11. Die Bürste ist in einem Abschnitt der
Führungsschiene angebracht, der nicht von den Laufrollen überrollt wird. In diesem Fall werden auch die Magnete am Grundkörper 4 oberhalb oder unterhalb der Laufrollen also
außerhalb der in Längsrichtung der Führungsschiene 2 verlaufenden Kontaktzone zwischen Laufrollen und Führungsschiene angeordnet.
Figur 4 zeigt weiterhin beispielhaft ein Steuerungs- und Stromzuleitungssystem 13, 12, das Strom für die alternativ zu verwendenden Elektromagnete zur Führungsschiene 2 leitet. Von der Zuleitung 12 wird über Leitungen innerhalb der Führungsschiene 2 der Strom zu einer an der Führungsschiene in Laufrichtung der Spannkluppe durchgehenden Stromschiene 15 geleitet und von dort über nicht näher dargestellte, federbelastete Schleifkontakte in der Spannkluppe den Elektromagneten zuführt. Die Stromschiene 15 ist oberhalb oder unterhalb der Laufbahn der Laufrollen 7 anzubringen.
Innerhalb der nicht detailliert dargestellten Steuerung 13 wird zu Zeitpunkten, die vom Bediener der Anlage einstellbar sind, die Stromzuführung zu den Magneten unterbrochen, um die Reinigung der Magnete über die Bürsten 10 und die Saugvorrichtung 11 zu unterstützen.
Figur 5 zeigt die Vorrichtung in umgekehrter Ausführung. Dabei ist eine Reihe von Magneten 8 an der Führungsschiene 2 angeordnet. Am Grundkörper der Spannkluppe werden stattdessen magnetisch wirksame Gegenelemente 14 angeordnet, deren Einstellung in ähnlicher Weise erfolgen kann, wie bei Figur 2 zur Einstellung des Luftspaltes beschrieben. Die Bürsten 10 sind hierbei am Grundkörper 4 der Spannkluppe befestigt und streichen damit ständig an den Magneten 8 vorbei. Eine Saugvorrichtung 11 ist beispielsweise ebenfalls innerhalb der Führungsschiene 2 angebracht. Diese weist hierzu einen Ausschnitt in der Reihe von Magneten 8 auf. Die Magnete selber können wiederum als Permanent- oder Elektromagnet ausgeführt sein. Im Fall der Verwendung von Elektromagneten erfolgt die Stromzufuhr zu den Magneten 8 in der feststehenden Führungsschiene über ein Stromzuleitungssystem 12, das mit der Steuerung 13 verbunden ist.