[0001] Die Erfindung betrifft eine Saugwalzenanordnung zum Fördern einer Materialbahn, insbesondere
einer auf einem Kunststoff-Schichtträger gegossenen magnetischen Beschichtung, mit
einem drehbar gelagerten hohlzylindrischen aus porösem Sintermaterial bestehenden
Walzenkörper, wobei der unter dem Umschlingungswinkel der Materialbahn stehende Raum
mit Unterdruck beaufschlagt ist.
[0002] Derartige Saugwalzen finden beispielsweise Anwendung zur Umwandlung eines Drehmoments
in Zugspannung bei Materialbahnen in Begießmaschinen, beispielsweise zum Beguß von
Fotopapier, Film oder Magnetband, wenn die Haftreibung zwischen der übertragenden
Walze und der Bahn nicht ausreicht.
[0003] Bei den bekannten Saugwalzen, bei denen das in der Saugwalze angebrachte Dichtungselement
den nicht von der Bahn umschlungenen Teil der Walze innen unter geringer Überlappung
abdeckt, tritt Leckluft durch die Mantelperforation in den Dichtungsspalt zwischen
Mantel und Dichtungssegment ein und verursacht an den Auflauf- und Ablaufstellen der
Bahn ein unerwünschtes Flattern derselben, welches die gleichmäßige Fortbewegung
der Bahn beeinträchtigt. Zur Behebung dieses Fehlers wird in der DE 14 74 973 ein
aus zwei Kammern bestehender innerer Ringkörper vorgeschlagen. bei dem der von der
Bahn umschlungene Teil mit Unterdruck beaufschlagt ist und der andere Teil unter Atmosphärendruck
steht und wobei zwischen beiden Kammern Querschnittsverengungen vorgesehen sind.
[0004] Aus der GB-PS 983 951 ist bereits bekannt, den Walzenkörper selbst mit einer durchlässigen
Mantelfläche zu versehen. Diese Mantelfläche liegt bei der Führung einer Materialbahn
zu einem Teil frei, so daß, weil der gesamte Umfang des Walzenmantels unter Vakuum
gesetzt werden muß, ein außergewöhnlich hohes Vakuum und damit erhebliche Energie
erforderlich sind. Aus diesem Grunde werden dabei Maskenanordnungen für eine randweise
Anpassung an die Breite einer Materialbahn vorgeschlagen. Dieses ist umständlich und
erfaßt nicht genau die Randbereiche. Außerdem ist der Aufwand im Betrieb erheblich,
die Führung der Materialbahn besonders an den Rändern unsicher und bei Zugänglichkeit
wird Schmutz eingesaugt. Des weiteren ergeben sich Probleme hinsichtlich des anzulegenden
Vakuums, damit in dem abgedeckten Bereich keine Eindrücke am Walzenmantel entstehen,
der aus porösem Material, beispielsweise aus Sintermaterial, besteht. Unabhängig davon
liegt aber immer der nicht von der Materialbahn abgedeckte Teil des Walzenmantels
frei, so daß sich dieser poröse Walzenmantel mit der Zeit zusetzt. Daher ist eine
periodische Reinigung erforderlich, die einen Ausbau der Saugwalzenanordnung notwendig
macht.
[0005] Diese Nachteile sollen von einer in der DE 31 11 894 beschriebenen Saugwalzenanordnung
vermieden werden. Bei dieser befinden sich in der Außenfläche des Mantels des zylindrischen
Walzenkörpers in Abständen voneinander angeordnete Längsnuten, welche von aus luftdurchlässigem
Material bestehende Leisten abgedeckt sind. Der Walzenkörper ist an seinen Enden
durch mit ihm drehfest verbundene Verschleißscheiben abgeschlossen, an die jeweils
ein Dichtring federnd angedrückt wird. Der unter dem Umschlingungswinkel der Ma terialbahn
liegende Innenraum ist mit Unterdruck beaufschlagt, während der nicht umschlungene
Raum über in den Dichtungsringen angeordnete Aussparungen mit Druckluft beaufschlagt
ist, der die Materialbahn von dem Walzenkörper abhebt und zugleich angesaugten Schmutz
aus den porösen Leisten herausblasen soll. Eine solche Anordnung ist jedoch kompliziert
und dadurch nur sehr kostspielig herzustellen und hat außerdem den Nachteil, daß
bei hohen Laufgeschwindigkeiten ein hoher Verschleiß zu erwarten ist, wodurch die
Betriebszeiten erniedrigt und die Produktionskosten erhöht werden.
[0006] Daher bestand die Aufgabe, eine Saugwalzenanordnung der eingangs genannten Art so
zu verbessern, daß
- ein relativ geringer Unterdruck am Gebläse ausreicht, um eine genügende Haftung
zwischen Saugwalze und Materialbahn energiesparend zu erreichen
- eine Ansammlung von Schmutz in der Mantelfläche vermieden wird und ebenso ein Zusetzen
des porösen Walzenkörpers
- die Walzenanordnung sehr rundlaufgenau ist, einen einfachen Aufbau hat und lange
Produktionszeiten ermöglicht.
[0007] Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst mit einer Saugwalzenanordnung mit den im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen. Weitere Einzelheiten der
Erfindung gehen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert und zwar zeigt
Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Saugwalzenanordnung entlang
der Linie I der Figur 2
Figur 2 einen Querschnitt durch die entsprechende Anordnung
Figur 3 einen Längsschnitt durch einen Teil der Anordnung entlang der Linie III der
Figur 2.
[0008] In der dargestellten Ausführungsform besteht die Saugwalzenanordnung aus einem vorzugsweise
aus nichtrostendem VA-Stahl bestehenden hohlzylindrischen Walzenkörper (1), welcher
an den Stirnseiten mit den Stahlscheiben (13, 14) über Schraubverbindungen (7) fest
verbunden ist. Der Walzenkörper ist über Kugellagerungen (4, 5, 5′) an dem Schaft
(8, 15) drehbar gelagert. Er besteht aus porösem Sintermetall und ist am Außendurchmesser
rundlaufgenau zum fertigen Innendurchmesser bearbeitet. Die Herstellung von Sintermetall
ist beispielsweise in der DE-OS 20 17 258 beschrieben. Der Walzenkörper rotiert um
den Stator (2), der, wie Figur 2 zeigt, in dem von der Materialbahn (6) umschlungenen
Teil polygonförmig aufgebaut ist und an den Polygonflächen mit Ausnehmungen beziehungsweise
Löchern (10) zur Übertragung der Ansaugluft in den Innenraum (11) des Stators versehen
ist, während er in dem nicht von der Materialbahn umschlungenen Teil eine zylindrische
Außenfläche ohne Löcher hat. Er besteht vorzugsweise aus Aluminium. Der radiale Abstand
(a) vom Rotor (1) und den Polygonflächen im Bereich der Löcher (10) beträgt, wie aus
Figur 3 hervorgeht, etwa 10 mm und an den Polygonkanten (16) sowie in den Randbereichen
(9, 9′) 0,1 bis 0,3 mm (b), um dadurch möglichst wenig Leckluft anzusaugen. Erfindungswesentlich
ist, daß die Porengröße des Sintermetall-Walzenkörpers (1) im Bereich der Polygonflächen
des Stators zwischen 30 bis 70 µm und in den Randbereichen (9, 9′) vorzugsweise zwischen
10 bis 30 µm beträgt. Durch diese konstruktive Maßnahme befindet sich im Laufbereich
der Materialbahn ein geringerer Luftwiderstand als in den Randbereichen des Walzenkörpers,
so daß durch einen relativ geringen Un terdruck trotzdem eine ausreichende Haftung
zwischen Saugwalze und Bahn erreicht wird. Der wesentlich höhere Luftwiderstand
in den Randbereichen vermindert die Leckluft und verbessert die Haftung der Bahnränder.
In einer Variante kann die Porengröße der Randbereiche (9, 9′) des Sinterkörpers
ausgehend von den seitlichen Kanten des Stators (2) bis zum Rand des Walzenkörpers
(1) kontinuierlich bis Null abnehmen. Der Ansaugstutzen (3) wird über ein (nicht gezeichnetes)
normales Radialgebläse mit einem Unterdruck von 60 - 90 mbar beaufschlagt. Dagegen
benötigen aus dem Stand der Technik bekannte aus Sintermetall bestehende Walzenkörper
mit Porengrößen von 2 bis 5 µm einen Druck von bis zu 6 bar, um auf genügende Drehmomentübertragung
für die Materialbahn zu kommen.
[0009] Die zylindrische Außenseite (17) des Walzenkörpers (1) wird durch einen dreifachen
Bearbeitungsvorgang, nämlich Drehen, Schleifen und nachfolgendes Polieren auf die
erforderliche erhebungsfreie Oberflächengüte gebracht. Dies hat zugleich den Vorteil,
daß die Porengröße an der Oberfläche des Walzenkörpers etwas kleiner ist als im Inneren,
so daß Staub und Abriebteilchen aus der Materialbahn, die in den Walzenkörper dringen,
durch die Poren des Sintermaterials abgesaugt und in die Abluft gegeben werden. Außerdem
wird durch den Bearbeitungsvorgang die Oberflächengüte des Walzenkörpers so verbessert,
daß dieser auch für den Transport von äußerst empfindlichen Magnetbändern bei hohen
Maschinengeschwindigkeiten geeignet ist. Ferner wurde gefunden, daß die geringere
Porengröße der Randbereiche (9, 9′) des Walzenkörpers die Haftung der Materialbahn
an den Rändern verbessert. Schließlich wird dadurch auch die mechanische Festigkeit
in den Randbereichen des Walzenkörpers für die Anbringung der Befestigungsgewinde
für die Schrauben (7) erhöht.
[0010] Versuche zeigten, daß zur Übertragung eines genügend großen schlupffreien Drehmoments
auf die Materialbahn ein Umschlingungswinkel der Bahn um den Walzenkörper von 180
bis 300°, vorzugsweise 240 - 280°, geeignet ist.
[0011] Die erfindungsgemäßen Walzenkörper können sich an allen möglichen Stellen einer Begießmaschine
befinden, beispielsweise an der Gießstation, vor und nach der Trocknung sowie der
Kalanderung 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.
[0012] In einer Ausführung der Erfindung hatte die zylindrische Fläche des Sinterrohrkörpers
eine Breite von 760 mm. Über sie lief mit 340 m/Minute eine Magnetbandbahn von 650
mm Breite und einer Gesamtdicke von flexiblem Schichtträger bestehend aus Polyethylenterephthalat
und darauf gegossener Magnetschicht von 16 µm. Der Unterdruck im Innenraum des Stators
betrug 75 mbar. Der Umschlingungswinkel der Bahn war 260°. Die Porengröße im mittleren
Bereich betrug 50 µm und in den beiderseitigen je 100 mm breiten Randbereichen 20
µm. Die Oberfläche des den Walzenkörper berührenden Magnetbandes wies keinerlei Abdrücke
oder Deformationen und auch keinen meßbaren Abrieb auf und die Poren des Walzenkörpers
setzten sich auch nach monatelangem Produktionsbetrieb nicht zu.
1. Saugwalzenanordnung zum Fördern einer Materialbahn, insbesondere einer auf einem
Kunststoff-Schichtträger gegossenen magnetischen Beschichtung, mit einem drehbar
gelagerten hohlzylindrischen aus porösem Sintermetall bestehenden Walzenkörper (1),
wobei der unter dem Umschlingungswinkel der Materialbahn (6) stehende Innenraum
(11) mit Unterdruck beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße
im mittleren zylindrischen Bereich des Walzenkörpers (1) zwischen 35 bis 70 µm und
an den beiden Rändern (9, 9′) maximal 30 µm beträgt, daß die zylindrische Außenfläche
(17) des Walzenkörpers durch Drehen, Schleifen und Polieren auf eine von Erhebungen
freie Oberflächengüte gebracht wird und daß die Porigkeit an der zylindrischen Außenfläche
kleiner ist als die Porigkeit im Inneren des Sintermetallkörpers.
2. Saugwalzenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn
(6) mit ihrem mittleren Teil über der Zylinderfläche (17) mit den größeren Poren und
mit ihren beiden Rändern über die zylindrischen Randflächen (9, 9′) des Walzenkörpers
läuft.
3. Saugwalzenanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Porengröße an den Randbereichen (9, 9′) der zylindrischen Außenfläche (17) des Walzenkörpers
(1) von der Kante des Stators (2) bis zu den beiden Rändern kontinuierlich bis Null
abnimmt.
4. Saugwalzenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durch
den hohlzylindrischen drehbaren Walzenkörper gebildeten Innenraum (11) ein Stator
(2) angeordnet ist, welcher in dem vom Umschlingungswinkel der Materialbahn (6) gebildeten
Außenfläche polygonförmig aufgebaut ist und mit Löchern (10) versehen ist, durch welche
in den Innenraum (11) Luft angesaugt wird, während die übrige nichtumschlungene Fläche
kreiszylindrisch ohne Löcher aufgebaut ist.
5. Saugwalzenanordnung nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale
Abstand der Polygonflächen des Stators vom Walzenkörper etwa 10 mm und an den Polygonkanten
(16) und den Randbereichen (9, 9′) 0,1 bis 0,3 mm beträgt.
6. Saugwalzenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Walzenkörper (1) aus nichtrostendem VA-Sintermaterial besteht und der Stator (2)
aus Aluminium aufgebaut ist.
7. Saugwalzenanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Umschlingungswinkel der Materialbahn auf dem Walzenkörper zwischen 180 bis 300°,
vorzugsweise 240 bis 280° beträgt.