Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum gemeinsamen Wickeln von getrennten Stückgütern aus flexiblem Material um eine Wickelachse mit einer die Wickelachse auf einem Grossteil einer Zylinderfläche umschlingenden, umlaufenden Endlosbandanordnung, die eine an die Zylinderfläche tangential einlaufende lagefeste Zuspeiseebene für die Stückgüter definiert und so ausgebildet ist, dass sich der Durchmesser der Zylinderfläche bei der Umschlingung eines sich vergrössernden Wickels aufweiten kann.
Aus der FR-PS-1 207 049 ist es bekannt, zum gemeinsamen Wickeln von Stückgütern aus flexiblem Material ein endlos umlaufendes Band vorzusehen, welches einen Wickel während der Bildung zu einem Grossteil umschlingt. Das endlos umlaufende Band dient dabei gleichzeitig der Zuführung des Stückgutes zum Wickel hin entlang einer Zuführbahn. Die Zuführbahn ist durch Umlenkrollen gegeben und geht in eine Zuspeiseebene unmittelbar vor Eintritt in den Wickelbereich über. Bei einer Ausführungsvariante der in dieser FR-PS dargestellten Technik wirkt eine Anpressrolle mit dem Wickel zusammen, wobei die Zuspeiseebene für das Stückgut zwischen Wickel und Anpressrolle durchläuft. Die Achse des Wickels ist zur Aufnahme des sich zunehmend vergrössernden Wickelradius verschieblich gelagert. Bei unabhängig vom Wickelradius in ihrer Lage konstant geführter Zuspeiseebene, unmittelbar vor dem Wickel und sich veränderndem Wickelradius, verändert sich auch der Winkel, unter welchem die Zuspeiseebene dem Wickel zuläuft, d.h. der Winkel zwischen der Zuspeiseebene und einer Ebene, gebildet durch die Wickelachse und diejenige Wickelmantellinie, an welcher die Zuspeiseebene die Wickelperipherie berührt bzw. schneidet. Dadurch werden mit zunehmendem Wickelradius die Einlaufverhältnisse von Zuspeiseebene zum Wickel laufend verändert: Besagte Ebene ist nur in einem bestimmten Wickelradius Wickeltangentialebene. Für das Wickeln hochflexiblen Materials, wie von Kunststoffolie, ist dies ausserordentlich nachteilig, denn gerade die Einlaufzone an den Wickel ist für eine kontinuierliche, reibungslose Stückguteinrollung von wesentlicher Bedeutung.
In einer zweiten Ausführungsvariante gemäss dieser Schrift wird wohl sichergestellt, dass unabhängig von der Radiusänderung des Wickels die Zuführebene immer Tangentialebene an den Wickel bleibt. Hingegen wird hierzu die Stückgutzuführbahn unmittelbar vor Eintreten in den Wickelbereich nach Massgabe des momentanen Wickelradius mehr oder weniger umgelenkt, d.h. die Neigung der Zuspeiseebene verändert. Diese Lagevarianz der Zuspeiseebene ergibt wiederum, insbesondere unmittelbar am Wickeleinlass, Probleme bei der Zuführung und Einrollung sich folgender Stückgüter.
Aus der US-PS-4 034 928 ist eine Vorrichtung eingangs genannter Art bekannt geworden, bei der die die Wickelachse umschlingende Endlosbandanordnung aus zwei sich kreuzenden Endlosbändern gebildet wird. Das eine der Bänder definiert eine tangential an eine Zylinderfläche um die Wickelachse lagefest einlaufende Zuspeiseebene für die Stückgüter. Bei im Wickelbetrieb zunehmendem Radius des Wickels und damit der durch die Endlosbänder umschlungenen Zylinderfläche weicht die Wickelachse mit einer Komponente senkrecht zur Zuspeiseebene und einer Komponente parallel dazu aus. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass mit dem sich kreuzenden Abheben der Endlosbänder vom entstehenden Wickel eine störanfällige Zone entsteht, in der die oberste Wickellage beschädigt und ein sattes Anliegen von Lage auf Lage gestört werden kann. Die Umschlingungsverhältnisse ändern sich im weiteren mit zunehmendem Wickeldurchmesser wegen der auch parallel zur Zuspeiseebene erfolgenden Verschiebebewegung der Wickelachse.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Vorrichtung eingangs genannter Art die genannten Probleme zu beheben.
Dies wird dadurch erreicht, dass die Endlosbandanordnung, in Richtung der Wickelachse betrachtet, durch ein einziges Endlosband gebildet ist und Führungsorgane für die Wickelachse vorgesehen sind, die deren Verschiebung im wesentlichen in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zur Zuspeiseebene zulassen.
Ein weiteres Problem, das sich im Zusammenhang mit obgenannter Vorrichtung stellt, ist, dass herkömmlicherweise derartige Wickel entweder auf Wickelkernen, die in den Wickeln verbleiben oder daraus ausgezogen werden oder mittels seitlicher Greifdornen gewickelt werden, welch letztere ein erstes Stückgut eines zu bildenden Wickels frontseitig erfassen und einrollen. Solche Kerne oder Dornen sind zusätzliche Organe, die entweder als im Wickel verbleibendes Verbrauchsmaterial deren Kosten steigern oder die, gesteuert beweglich, in den Wickelprozess eingreifen. Letzteres ergibt einen höheren Maschinenherstellungsaufwand und ist eine zusätzliche Fehlerquelle. Gerade bei der wickelnden Bearbeitung flexibler Materialien muss der Grundsatz verfolgt werden, dass möglichst wenig Organe während des Prozesses auf die Stückgüter eingreifen sollen, jeder derartige Eingriff bildet eine mögliche Störquelle. Um nun diese Problematik zu beheben, wird im weiteren vorgeschlagen, dass mindestens einseitig ein Umlenkzapfen axial in den durch das Endlosband gebildeten Zylinder hineinragt, so dass das Endlosband bei direktem Umschlingen des Zapfens zum Wicklungsbeginn eines Wickels ohne Wickelkern eine Minimal-Zylinderfläche definiert.
Gestaltung und Funktion der Vorrichtung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die sich auf Figuren stützt, die beispielsweise die Erfindung darlegen.
Es zeigen:
In Fig. 1 ist ein Endlosband 1 dargestellt, das um stationär gelagerte Umlenkrollen 3 sowie um mittels eines schematisch dargestellten KippMechanismus 5 hochschwenkbare Führungsrollen 7 umläuft. In Pfeilrichtung fortschreitend, geht das Endlosband 1 in eine Zuspeiseebene 8 über, worauf die zu wickelnden Stückgüter 9 aufgebracht werden. Die Zuspeiseebene 8 läuft mit den Stückgütern 9 in einen Wickeleinlassbereich 11 ein. Zur Bildung des Wickels ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Kern 13 oder ein Paar darunter gestrichelt eingetragene seitliche Greifdorne 15 vorgesehen. Ein erstes Stückgut eines zu bildenden Wickels wird entweder über den Kern 13 eingerollt oder seitlich von den Greifdornen 15 ergriffen und ebenfalls eingerollt. Das Endlosband 1 geht nach Bildung der Zuspeiseebene 8 in einen Umschlingungsbereich 17 über und umschlingt auf einem Grossteil des sich verändernden Umfanges den Wickel 19 mit den sukzessiv aufgewickelten Stückgütern 9. Hat der Umschlingungsbereich 17 des Endlosbandes 1 nahezu den Wickeleinlassbereich 11 wieder erreicht, so wird das Endlosband 1 scharfwinklig vom Wickel abgehoben mit Hilfe einer relativ dünnen Umlenkachse 21, die mit Hilfe einer Feder 23 gegen den momentanen Mantel des Wickels 19 angepresst wird. Die Feder 23 ist dabei mitsamt der Umlenkachse 21 derart geführt, z. B. parallel zur Zuspeiseebene 8, dass die Achse 21 nie mit dem Stückgut 9 in Berührung kommt. Bei der Umlenkachse 21 kann es sich um eine drehbar abgestützte Achse handeln oder um einen Umlenkstab aus geeignetem Material, um Reibungsverluste und Verschleisserscheinungen möglichst gering zu halten, wie aus Teflon, wobei die Anordnung der Federn 23 in entsprechenden, gegenlagerbildenden Büchsen 25 beidseits der Umlenkachse 21 vorgesehen ist. Die Anordnung der Büchsen 25 mit den Federn 23 sowie der Umlenkachse 21 ist, wie dargestellt, ebenfalls mit dem Kippmechanismus 5 aufkippbar, um einerseits einen fertiggestellten Wickel herauszunehmen und um, bei Wickeln mit Kern, einen neuen Kern 13 einzulegen bzw. allenfalls sicherzustellen, dass das erste Stückgut eines neu zu erstellenden Wickels von den vorgesehenen seitlichen Greifdornen 15 sauber ergriffen wird. Anstatt des Vorsehens einer Umlenkachse 21, die auch aus beidseitig in den Bahnbereich einragenden Bolzen gebildet sein kann, kann die Umlenkung gegen den Druck eines Gas- bzw. Luftstrahls 27 erfolgen, der durch eine schematisch dargestellte, ebenfalls mit dem Kippmechanismus 5 verbundene Düsenanordnung 29 gebildet wird. Vorzugsweise ist dabei die Düsenanordnung 29, wie mit dem Doppelpfeil dargestellt, exakt positionierbar, um einen möglichst grossen Umschlingungsbereich 17 zu bilden. Der Kern 13 bzw. die beiden seitlichen Dornen 15 sind, allenfalls gegen die Kraft einer ein- oder beidseitig vorgesehenen Federanordnung 31, senkrecht zur Zuspeiseebene 8, verschieblich gelagert. Eine Antriebsrolle 33 durch einen Antrieb wie einen Elektromotor 35 getrieben, liegt in der Verlängerung der Verschiebungsbahn von Kern 13 bzw. Greifdornen 15. Die Zuspeiseebene 8 des Endlosbandes 1 bildet auch zur Antriebsrolle 33 eine Tangentialebene, die Antriebsrolle 33 berührt das Endlosband 1 entlang einer Linie, die, abgesehen von der Trennung durch ein jeweils zugeführtes Stückgut 9, mit der Mantellinie am Wickel 19 übereinstimmt, woran sich die Zuspeiseebene 8 tangential schmiegt. Wie nun ersichtlich, ist erfindungsgemäss die Zuspeiseebene 8 in ihrer Ausbildung unabhängig vom Wickelradius lagekonstant, beispielsweise horizontal und tangential an den Wickel 19 herangeführt. Um sicherzustellen, dass bei zunehmendem Wickelradius, wie gestrichelt dargestellt, genügend Länge des Endlosbandes 1 zur Verfügung steht, ist eine Bandreserve vorgesehen, indem in einer Reserveschlaufe 37, eine Freilauf-Umlenkrolle 3a, beispielsweise mit einem Gewicht 39 belastet, hängt. Bei zunehmend benötigter Länge des Endlosbandes 1 für den Umschlingungsbereich 17, wird die Reserveschlaufe 37 verringert, wobei das Gewicht 39 die Spannung des Endlosbandes sicherstellt. Der Umschlingungsbereich 17 übt, wie mit F dargestellt, unabhängig von der Lage des Wickelkernes 13 bzw. der Greifdorne 15, generell der Wickelachse A, einen wenigstens nahezu konstanten Anpressdruck auf die jeweils oberste Stückgutlage des Wickels 19 aus. Zwischen den auf dem Wickel 19 jeweils wirkenden Kräften sucht sich stets eine Gleichgewichtslage einzustellen. Dabei kann sich die Wickelachse A aus ihrer Lage in der Senkrechtebene durch die Achse der Antriebsrolle 33 nach links (Fig. 2) verschieben, was aber den Wickelvorgang grundsätzlich nicht berührt. Es ist ferner möglich, die Umlenkachse 21 durch ihr Eigengewicht, d.h. ohne Kraft der Feder 23, an den Wickel 19 zu pressen. Dazu könnte eine schwenkbare Aufhängung der Achse 21, wie strichpunktiert angegeben, Verwendung finden. Der Winkelpunkt kann fest oder schwenkbar sein. In diesem Falle muss die Achse 21 entsprechend zusätzlich geführt werden, um die Zuspeiseebene 8 freizuhalten.
In Fig. 2 ist die Anordnung gemäss Fig. 1 für kern- bzw. dornloses Wickeln dargestellt. Sie entspricht weitgehendst der Darstellung von Fig. 1 und es sind deshalb dieselben Bezugszeichen für gleiche Teile eingesetzt. Es wird auf eine nochmalige Beschreibung der Anordnung verzichtet bis auf die nachfolgende Beschreibung des prinzipiellen Unterschiedes der hier dargestellten Ausführungsvariante. Wie bereits erwähnt wurde, ist anzustreben, die Stückgüter ohne Vorsehen eines Kernes bzw. ohne Einsatz von seitlichen Greifdornen zu wickeln. Es soll nach einer Einrollung der Frontpartie eines ersten zugeführten Stückgutes für einen zu bildenden Wickel dieses erste Stückgut mit seiner eingerollten Frontpartie die Wickelachse A bilden. Nebst einer wesentlichen Vereinfachung der Anordnung und der Reduzierung ihrer Störanfälligkeit ist mit diesem Vorgehen eine dichtere Wicklung möglich, d.h. bei vorgegebenem Wickeldurchmesser werden mehr Stückgüter gewickelt als insbesondere beim Vorsehen eines Wickelkernes.
Gemäss Fig. 2 und Fig. 3 ragen beidseits Umlenkzapfen 41 in den Bereich des Endlosbandes 1 ein, welch letzteres mindestens auf einer Seite, vorzugsweise aber auf beiden, das Stückgut 9 überragt, wie insbesondere in Fig. 3 ersichtlich. Die Zapfen 41 ragen nur soweit in den Bereich des Endlosbandes 1 ein, als sie nicht in den Breitenbereich des Stückgutes 9 einragen. Zu Beginn des Wickelprozesses ist gemäss Fig. 2 die Umlenkachse 21 in der strichpunktiert eingetragenen Position 21' und liegt an den Umlenkzapfen 41 an. Das Endlosband schlingt sich, ohne dass ein Stückgut vorhanden wäre, um die Umlenkzapfen 41 und läuft, rückgebogen an der Umlenkachse 21, entlang des gezeigten Verlaufs. Wird ein erstes Stückgut 9 zugespeist, so wird es, wie aus Fig. 3 ersichtlich, in dieser Initial-Minimalschlaufe 17' des Endlosbandes 1 um die Zapfen 41, ohne letztere zu berühren, eingerollt und die nachfolgenden Stückgüter 9 darüber gerollt. In Fig. 3 ist strichpunktiert die Konstellation bei bereits gewachsenem Wickel dargestellt. Auf diese Art und Weise erübrigt sich, wie erwähnt, das Vorsehen von Wickelkernen und das exakt gesteuerte Zuführen von seitlichen Greifdornen.
Mit dem beschriebenen Verfahren bzw. der beschriebenen Vorrichtung, gemäss dem Verfahren arbeitend, wird es möglich, heikle Stückgüter, wie Kehrichtsäcke und andere aus höchstflexiblem Kunststoffmaterial gefertigte Güter, einzeln zu wickeln, allenfalls ohne Kerne bzw. Dorne, womit ein Wickel realisiert wird, von welchem der Verbraucher mühelos ein benötigtes Stückgut, wie einen einzusetzenden Kehrichtsack, nach dem andern abziehen kann. Dasselbe Verfahren bzw. dieselbe Vorrichtung eignet sich auch für eine Vielzahl ähnlich kritisch zu wickelnder Güter, wie von Schutzüberzügen für Autositze aus Kunststoffolie, Haushaltbeuteln, Aluminiumfolienabschnitten, Haushaltfolienabschnitten etc.