Vorrichtung zum Aufwickeln einer laufenden Materialbahn

Abstract

 Beschrieben ist eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer laufenden Materialbahn, wobei eine Kontaktwalze die Materialbahn an den Wickel andrückt und wobei es ermöglicht wird, die Wickelhärte in weiten Bereichen unabhängig vom eingestellten Bandzug einzustellen, vorzugsweise zu senken, was durch einen motorischen Antrieb der Kontaktwalze auf die ebenfalls motorisch angetriebene Wickelhülse geschieht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer laufenden Materialbahn, die solange auf eine Wickelhülse gewickelt wird, bis ein bestimmter Wickeldurchmesser erreicht ist, wobei eine Kontaktwalze die Materialbahn an die Wickelhülse andrückt.

[0002] Derartige, meistens vollautomatisch ablaufende Vorrichtungen sind aus zahlreichen Veröffentlichungen bekannt, beispielsweise aus dem US-Patent 3 918 654, der EP 0 395 830 sowie der deutschen Anmeldung Aktenzeichen P 41 07 127. Die Materialbahn kann beispielsweise eine Papierbahn, eine Filmbahn oder eine mit einer magnetischen Beschichtung versehene Kunststoffbahn sein. Bei den beschriebenen Vorrichtungen besteht die Aufgabe, die auf einer Wickelhülse aufgewickelte Materialbahn nach Erreichen eines bestimmten Wickeldurchmessers mit einem Trennmesser abzutrennen und den entstandenen neuen Materialbahnanfang auf eine leere Wickelhülse aufzuwickeln, während der volle Wickel abgenommen und durch eine leere Wickelhülse ersetzt wird. Zu diesem Zweck verläßt die fast vollständig bewickelte Wickelhülse ihre Aufwickelposition. An ihre Stelle tritt eine neu zu bewickelnde Hülse. Die laufende Bahn wird zwischen neuer und bewickelter Wickelhülse gekappt und legt sich an die neue Hülse an, worauf der eben genannte Vorgang von neuem beginnt.

[0003] Von besonderer Bedeutung ist es ferner, während sowie nach dem Beguß, beim Fördern und Aufwickeln von empfindlichen Materialbahnen wie Magnetbändern, daß weder die Magnetschicht noch die Folienrückseite beschädigt oder verkratzt wird. So beschreibt die DE-OS 39 36 286 eine Saugwalze zum Fördern einer Materialbahn, bei der ein aus porösem Sintermetall bestehender oberflächenbehandelter Walzenkörper mit bestimmter Porenverteilung über die Breite zum Fördern der Materialbahn verwendet wird. Die deutsche Anmeldung P 40 03 927 beschreibt einen Walzenhohlsauger zum Fördern einer Materialbahn, bei dem zur Reduzierung des Ansaugvakuums seitlich unterhalb der Materialbahn Dichtkeile angebracht sind.

[0004] Die Anmelderin der EP 0 064 291 hat gefunden, daß beim Aufwickeln einer Polyesterbahn ohne Beschädigung wie Falten und Knicke auch nach langer Lagerdauer zwischen der Wickelhärte H und dem Rauhigkeitswert Ra der Bahn die Beziehung bestehen soll





wobei x = ln (1/Ra) ist und wobei die Bahn mit einer Kontaktwalze an den Wickel angepreßt wird.

[0005] Untersuchungen der Anmelderin der vorliegenden Erfindung haben gezeigt, daß insbesondere der Bandzug die Wickelhärte beim Aufwickeln und somit die Qualität der Materialbahn bestimmt. Die Wickelhärte kann, wie aus Figur 1 zu ersehen ist, unter anderem durch den Andruck der Walzen (7, 9) an den Wickel sowie durch den durch die Pendelwalze (5) bewirkten Bandzug eingestellt werden. Ist der Bandzug zu niedrig, so neigt die Bahn zum Querwandern, sind dagegen Bandzug und Andruckkräfte zu groß, so kann die Materialbahn beschädigt werden, beziehungsweise eingeschleppte Teilchen oder Deformationen schlagen auf benachbarte Wickellagen durch und das Produkt ist unbrauchbar.

[0006] Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, bei möglichst hohem Bandzug eine gleichmäßige und vorzugsweise möglichst niedrige Wickelhärte der aufgewickelten Bahn zu erzielen. Außerdem soll ein faltenfreies glattes Wickelbild auch bei großem Wickeldurchmesser erreicht werden.

[0007] Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst mit einer Wickelvorrichtung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmalen. Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.

[0008] Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert und zwar zeigen

Figuren 1 und 2

Querschnitte durch zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung

Figur 3

eine Draufsicht auf einen Teil der Anordnung gemäß Figur 2

Figur 4

einen Teil gemäß der Anordnung von Figur 2

Figur 5

die auf die Kontaktwalze wirkenden Antriebskräfte.

[0009] Die Figur 1 zeigt das Prinzip der Wickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine von einer (nicht gezeichneten) Beschichtungsvorrichtung kommende Materialbahn (2) durchläuft Umlenkwalzen (4, 6), zwischen denen eine Pendelwalze (Tänzerwalze) (5) angebracht ist, welche den erforderlichen Bandzug aufbringt. Dann läuft die Bahn zu der näher zu beschreibenden Aufwickelvorrichtung, bestehend aus der angetriebenen Wickelhülse (14) auf die der Wickel aufgewickelt wird, an die eine Kontaktwalze (7) angedrückt wird. An die Kontaktwalze (7) kann zur Unterstützung des gewünschten Effekts eine Andruckwalze (9) angepreßt werden, welche die Kontaktwalze auf die Geschwindigkeit der Materialbahn bringt. Das Erfindungswesentliche besteht nun darin, daß die Kontaktwalze (7) ebenso wie die Wickelhülse (14) motorisch antreibbar ist; über die Höhe der Antriebskräfte werden weiter unten nähere Aussagen gemacht.

[0010] Eine weitere im Rahmen der Erfindung in Frage kommende Anordnung zeigt Figur 2. Dabei durchläuft die Materialbahn (2) eine Kühlwalze (3) sowie eine Pendelwalze (5), zwischen denen sich jeweils Umlenkwalzen beziehungsweise Andruckwalzen (1, 4, 6) befinden. Danach läuft die Bahn über eine weitere Umlenkwalze (8) zwischen einer Andruckwalze (9) und einer äußeren angetriebenen Kontaktwalze (7) auf die Wickelhülse (14) auf, wobei sich gegenüberliegend der äußeren angetriebenen Kontaktwalze (7) noch eine zusätzliche innere geschleppte Kontaktwalze (12) befindet.

[0011] Die Figur 3 zeigt in Draufsicht den Antrieb der Kontaktwalze (7). Er besteht aus einem Motor (10), beispielsweise einem Gleichstrommotor, der über einen Riemenantrieb (11) und eine pneumatische Kupplung (13) die Kontaktwalze (7) antreibt, die ihrerseits den Wickel (14) beaufschlagt.

[0012] Die äußere Kontaktwalze (7) hat die Aufgabe, die Übergabe der Materialbahn (2) auf den Wickel (14) zu gewährleisten. Durch den Andruck der Walze (7) wird die zwischen den einzelnen Folienlagen eingewickelte Luftschicht reduziert, der Wickel wird härter.

[0013] Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn der Angriffspunkt der angetriebenen Kontaktwalze am Ort des Auflaufens der Materialbahn (2) am Wickel (14) gewählt wird. Der Angriffspunkt der Kontaktwalze kann jedoch auch nach dem Ort des Auflaufens der Bahn auf den Wickel angeordnet sein, auch dann bleiben noch die erfindungsgemäßen Vorteile erhalten.

[0014] Die Energie zum Antrieb der geschleppten Walze (12) liefert der Wicklerantrieb über die Materialbahn und den Reibschluß zum Wickel.

[0015] Die innere Kontaktwalze (12) ist insbesondere für den Betrieb bei einem sogenannten Wendewickler vorgesehen, bei dem der Wickel während des Wendens nicht mit der äußeren Kontaktwalze (7) in Berührung ist. Jedoch kann die Walze (12) während des gesamten Wickelvorgangs am Wickel (14) anliegen.

[0016] Der Bandzug direkt am Wickel ergibt sich bei der geschleppten Kontaktwalze aus dem resultierenden Bandzug, welcher mittels der Kraft der Pendelwalze (5) aufgebracht wird, abzüglich der Zugverluste durch die Reibungskräfte an Kontakt- und Umlenkwalzen.

[0017] Der am Wickel wirksame Bandzug und die Andrücke der Kontaktwalzen bestimmen bei einer gewählten Geschwindigkeit die Härte des Wickels. Um niedrige Wickelhärten zu erzielen, wird normalerweise gemäß dem Stand der Technik der nominelle Bandzug mit 30 - 50 N recht niedrig eingestellt.

[0018] Die Figur 5 zeigt die Kraftverhältnisse bei Betrieb der angetriebenen Kontaktwalze. Entgegen der Bahnlaufrichtung wirkt die Bandzugskraft F_BZ, während in Richtung des Bandlaufs die durch die angetriebene Kontaktwalze wirkende Kraft F_KW besteht. Die resultierende Kraft

ist also die um den Kontaktwalzenmoment reduzierte Bandzugskraft. Sie soll entgegen der Bandlaufrichtung wirken. Durch das Antriebsmoment der Kontaktwalze (7) senkt sich das Moment des Motors des Wicklerantriebs (14). Wird dieses Verhältnis zwischen beiden Momenten so eingestellt, daß das Antriebsmoment des Motors (10) zu groß ist, so wird F_res = 0 oder eine Richtungsänderung (F_res < 0) resultiert, was zu einer Schlaufe im Wickel (Figur 4) führt; das Produkt ist dann natürlich unbrauchbar. Ist umgekehrt F_KW zu klein, so wird die resultierende Kraft im wesentlichen durch den Bandzug bestimmt, der wie oben genannt, relativ hoch eingestellt wird, und die Wickelhärte wird in zu geringem Maße reduziert. Wird die Kontaktwalze durch den Motor gebremst, ändert F_KW das Vorzeichen und die Wickelhärte nimmt sogar zu.

[0019] Aus dem oben Gesagten geht hervor, daß durch einen Antrieb der Kontaktwalze es möglich ist, den Bandzug zwischen Wickel und Kühlwalze beziehungsweise einem anderen Antrieb sowie Kontaktwalze und Wickel weitgehend unabhängig voneinander einzustellen, also einen hohen Bandzug vor dem Auflauf der Bahn auf den Wickel und einen geringen Zug nach der Kontaktwalze zu realisieren. Der Bandzug nach der Kühl- beziehungsweise sonstigen Antriebswalze wird durch die Pendelwalze eingestellt, der Zug nach der Kontaktwalze (7) ergibt sich durch das von der Walze durch den Motor (10) aufgebrachte Moment und den Bandzug. Durch Bremsbetrieb des Kontaktwalzenmotors (10) erhöht man den Bandzug, durch Antrieb der Kontaktwalze verringert man den Bandzug.

Beispiel

[0020] Bei einer zirka 4500 m langen und 65 cm breiten Magnetbandbahn, bestehend aus einer 10 µm dicken Polyethylenterephthalat-Folie, auf der 4 µm dicke Magnetschicht gegossen war, wurde ein Bandzug vor der Aufrollung (14) von 92 N eingestellt, der über die Folienlänge konstant war. Der Andruck der angetriebenen Kontaktwalze betrug 600 N, die Maschinengeschwindigkeit der laufenden Materialbahn betrug 200 m/min. Die Andruckwalze (9) drückte mit 1,5 bar auf die Kontaktwalze (7). Ohne angetriebene Kontaktwalze betrug bei dem angegebenen Bandzug von 92 N die Wickelhärte zirka 125 Maßeinheiten, während mit angetriebener Kontaktwalze die Wickelhärte weit tiefer als bis 40 Maßeinheiten zu senken war, ohne daß die Gefahr der Schlaufenbildung bestand.

[0021] Beim Wendebetrieb liegt die Kontaktwalze (7) wie beschrieben nicht am Wickel (14) an. Beim Anfahren einer Beschichtungsvorrichtung wie beim Wendebetrieb wäre das für den Wickelvorgang einzustellende Moment zu hoch gewählt. Es ist für diese Betriebszustände so zu reduzieren, daß nur die Reibmomente des Antriebssystems kompensiert werden oder der Antrieb wird von der Walze durch eine Kupplung (13) getrennt.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Aufwickeln einer laufenden Materialbahn (2), die solange auf eine Wickelhülse (14) mit einer bestimmten Bandzugskraft F_BZ aufgewickelt wird, bis ein bestimmter Wickeldurchmesser erreicht ist, wobei mindestens eine Kontaktwalze (7, 12) die Materialbahn an die Wickelhülse andrückt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelhülse (14) und mindestens eine Kontaktwalze (7, 12) motorisch antreibbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt der angetriebenen Kontaktwalze (7) am Ort des Auflaufpunkts der Materialbahn (2) auf den Wickel (14) erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt der angetriebenen Kontaktwalze (7) nachfolgend dem Ort des Anlaufpunkts der Materialbahn (2) auf dem Wickel (14) erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Andruckwalze (9) die Materialbahn (2) an die Kontaktwalze (7) anpreßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskraft F_KW der Kontaktwalze sowie die Bandzugskraft F_BZ so gewählt werden, daß eine resultierende auf den Bandwickel (14) wirkenden Kraft

entgegen der Wickelrichtung besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Kontaktwalze (7) über einen Motor (10), eine Kraftübertragung (11) und eine Kupplung (13) geschieht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmoment der Kontaktwalze beim Anfahren der Materialbahn oder beim Wendebetrieb eines Wendewicklers reduziert oder durch eine zuschaltbare Kupplung (13) ausgeschaltet wird.

Zeichnung