Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Führung bahnförmiger Materialien, beispielsweise Papier-, Textil- oder Folienbahnen mit mindestens einem Walzenkern und mehreren darauf aufgebrachten Lamellenringen und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Derartige Einrichtungen, auch Breitstreckwalzen genannt, gibt es in unterschiedlichen Ausführungen. Bekannt sind die sogenannten "Bananenwalzen", die bananenartig gewölbt ausgebildet sind, wobei die Walzen in einzelne verformbare Abschnitte unterteilt sind, damit sich die Walze, wenn ein bahnförmiger Stoff über sie geführt wird, unter Ausbildung eines im wesentlichen zylinderabschnittförmigen Oberflächenabschnittes veformen kann. Diese Art der Walzen ist aber sehr wartungsintensiv. Weitere Formen sind Walzen mit einem verformbaren Breitstreckbelag, der üblicherweise mit schräg zur Achse angeordneten Nuten versehen ist, sodaß der Belag in einzelne Segmente unterteilt ist, welche bei Druckbeaufschlagung links und rechts zu den Walzenenden hin kippen. Durch das Kippen derSegmente werden ihre Oberflächen, die im unbelasteten Zustand parellel zur Walzenachse stehen, geneigt, wodurch die Parallelität verloren geht und die Walze eine gewellte Oberfläche bekommt. Durch die Haftkräfte wird auch eine über eine derartige Walze laufende Bahn zu den beiden Enden hin gestreckt. Nachteilig ist hier jedoch die ungleichmäßige Oberfläche, da insbesondere bei sehr dünnen oder empfindlichen Bahnen z.B. Folien oder Seide, durch die Nuten bedingte Abdrücke oder Falten entstehen können, wodurch das Endprodukt praktisch wertlos und somit Ausschuß wird. Auch im Farbbereich von Textilmaschinen haben diese Walzen Nachteile, da die Farbe in die Nuten eindringt und bei einem Farbwechsel die Textilien mit der zuvor verwendeten Farbe streifenförmig zeichnen würde. Es ist bekannt, daß Walzen solcher Art bei mechanischer Beschädigung einzelner Segmente komplett abgedreht und neu aufgebaut werden müssen, was für den Endverbraucher sehr aufwendig und kostenintensiv ist.
Die DE- A- 30 16 321 zeigt unter anderem eine Walze, die aus einzelnen Ringscheiben besteht, die untereinander mit Stäben verbunden sind und mit einer Druckrolle seitlich verschoben werden können. Diese Ausführung ist jedoch nur als Bandlaufregulierung einsetzbar und benötigt für diese Funktion eine elektrische oder pneumatische Steuereinheit.
Die EP-A- 0 381 244 beschreibt eine Breitstreckwalze, wobei auf den tragenden Kern ein Streifen in Form einer Schraubenlinie als Belag aufgewickelt ist, auf dessen Umfang eine zu fördernde und in ihrer Breite zu streckende Bahn aufliegt. Durch die schraubenförmige Oberfläche ist nur eine ungenügende Breitstreckwirkung erzielbar und die vorhandenen Nuten würden unerwünschte Spuren auf der Oberfläche einer darüber laufenden Materialbahn hinterlassen.
Die EP-A- 0 026 467 beschreibt eine Breitstreckwalze, bei der auf einer nicht drehenden Welle ein Stahlschlauch drehbar abgestützt und zentriert ist. Die Konstruktion ist äußerst kompliziert in Fertigung und Wartung und kostenintensiv.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, obige Nachteile zu vermeiden und eine zylindrische Walze mit glatter Oberfläche ohne verschleißanfällige Mechanik zu schaffen, die die erforderliche Breitstreckwirkung erzielt.
Die Erfindung wird gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 15 gelöst.
Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Walzenkern Lamellenringe, die aus einem elastischen Material (Gummi, Naturkautschuk, Kunststoff o.ä.)und im Querschnitt annähernd Z-förmig ausgeführt sind, symmetrisch zur axialen Mittelebene des Walzenkerns angeordnet sind, wobei diese von der Mitte ausgehend spiegelbildlich aneinandergereiht werden und axial aneinanderliegend eine nahezu geschlossene Oberfläche bilden.Die Lamellenringe weisen vorteilhafterweise zwei Sollknickstellen auf, dadurch verschiebt sich bei einer radialen Druckbeaufschlagung, z.B. durch die Spannung der darüber laufenden Materialbahn, der äußere Umfang axial und symmetrisch zur axialen Mittelebene, wobei die zylindrische Oberfläche die Parallelität zur Walzenachse beibehält. Durch die, von der Mitte ausgehenden und nach rechts und links verlaufende Verschiebung der Lamellenringoberflächen wird das darübergeführte Material breitgestreckt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Steg der Lamellenringe parallele Kanten aufweist, die einen Winkel zur Achse einschließen.
Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Steg der Lamellenringe sich zur Achse hin verbreitert. Dadurch wird dem Steg mehr Festigkeit verliehen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lamellenringe von der Mittelebene ausgehend nach rechts und links verlaufend unterschiedliche Shore-Härten haben, wobei die Shore-Härte nach außen hin abnehmen kann. So kann die Breitstreckwirkung positiv beeinflußt werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der aus Lamellenringen bestehenden Walze mit einem flexiblen, glatten Belag versehen ist. Dies ist besonders vorteilhaft für einen Einsatz im Naßbereich wie im Färbebereich von Textil- und Papierindustrien wo Farbrückstände zwischen den Lamellenringen bei einer Farbumstellung die darüber geführten Materialien zeichnen würden. Die Walze kann auch vorteilhaft in der Folienindustrie zur Erzeugung von Magnetbändern (Bild- und Tonträger) sowie für die Erzeugung von Aluminiumfolie eingesetzt werden. Speziell bei der Aluminiumfolie würde eine herkömmliche, mit Nuten versehene Breitstreckwalze unweigerlich ihre Spuren hinterlassen.
Eine besonders günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Belag mit nach innen weisenden Vorsprüngen versehen ist, die in die Zwischenräume zwischen den Lamellenringen einrasten, wobei die Vorsprünge zur axialen Mittelebene des Walzenkerns symmetrisch sein können Zur Erzielung der Breitstreckwirkung sind die Vorsprünge vorteilhaft zur axialen Mittelebene der Walze symmetrisch, wobei sich in der Mittelebene ein in sich symmetrischer Vorsprung befindet. Der Vorsprung der Mittelebene, der vorzugsweise rechteckig ist, bleibt während des Breitstreckvorganges an seiner Stelle fixiert, während sich die übrigen Vorsprünge zu den Enden der Walze verschieben.
Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der in der axialen Mittelebene liegende Vorsprung in sich symmetrisch ist.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist das Doppelsystem, das überall dort Anwendung findet, wo über den Umschlingungswinkel und die Zugkraft der Warenbahn kein genügend großer Flächendruck erzeugt werden kann, um die Lamellenringe zu deformieren. Dabei werden zwei erfindungsgemäße Walzen über- oder nebeneinander angeordnet, wobei eine davon parallel zur anderen verstellbar ist. Durch das Aneinanderdrücken der beiden Walzen werden die Lamellenringe an den Berührungslinien der Walzen deformiert, wobei an dieser Stelle die Oberfläche der Walzen axial von der Mitte ausgehend zu den Walzenenden hin gestreckt werden kann. Eine durch dieses Doppelsystem geführte Warenbahn wird somit kontinuierlich über die Breite gestreckt.
Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegensinnig rotierende Walzen mit Lamellenringen und flexiblem Belag mit glatter Oberfläche vorhanden sind, die gegeneinander gepreßt werden.
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Belag aus Gummi, Naturkautschuk o.ä.besteht.
Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung. bei dem der flexible schlauchförmige Belag auf eine mit Lamellenringen bestückte Walze aufgeschrumpft wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der flexible, auf einem Dorn gefertigte Schlauch in ein druckfestes Rohr eingeführt und die Enden des Schlauches nach außen über die Enden des Rohres gestülpt und befestigt. An einem am Rohr angebrachten Saugstutzen wird nun Vakuum angeschlossen und die Luft zwischen Schlauch und Rohrwand entzogen, wobei sich der Schlauch im Durchmesser dehnt und an die Rohrinnenseite angepreßt wird. In diesen im Durchmesser erweiterten Schlauch wird nun eine mit Lamellenringen versehene Walze eingeführt und positioniert. Nach Abschalten des Vakuums zieht sich der Schlauch wieder zu seinem ursprünglichen Durchmesser zusammen, wobei die Innenprofilierung in die dafür vorgesehenen Zwischenräume am Umfang der Lamellenringe einrastet. Durch dieses Verfahren wird eine Beschädigung der Lamellenringe oder des Schlauches ausgeschlossen. Nachdem die Walze dem Rohr entnommen wurde, werden die überstehenden Schlauchenden an den Stirnseiten der Walze auf Maß geschnitten.
Anhand eines Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert:
Es zeigen:
Fig. 1 zeigt die Walze der Erfindung in einem Schnitt dargestellt. Sie besteht aus einem Walzenkern (1), der üblicherweise aus Metall, insbesondere aus Stahl gefertigt ist. Darauf befinden sich die Lamellenringe (2), die von der Mitte ausgehend nach links und rechts verlaufend, gegensinnig aneinandergereiht angeordnet sind. Am äußeren Umfang sind die Lamellenringe (2) so ausgebildet, daß an den Berührungsflächen zwischen den einzelnen Ringen ein in der Grundform dreieckiger Zwischenraum (9) entsteht (siehe Detail Z). Diese Zwischenräume (9) verlaufen radial zur Achse der Lamellenringe (2). Über den Lamellenringen (2) ist der flexible Schlauch (3) mit innenliegender Profilierung aufgezogen.
Die innenliegenden Vorsprünge (10) rasten dabei in die Zwischenräume (9) ein. Der Vorsprung (11) liegt in der Mittelebene der Walze und fixiert den Schlauch (3) in seiner Position. Der Schnitt A-A zeigt den Aufbau der Walze im Querschnitt.
Im Detail Z ist die Z-förmige Gestalt der Lamellenringe mit den Sollknickstellen (4) und (14) zu erkennen.
Die Breitstreckfunktion der Walze ist in Fig. 2 dargestellt. Die Warenbahn (5) wirkt durch Umschlingung und Zugspannung einen Flächendruck (4) auf die durch den flexiblen Belag (3) gebildete Oberfläche der Walze aus, wodurch sich der zylindrische äußere Umfang (20) der Lamellenringe (2), von der Mittelebene ausgehend gegensinning, axial nach außen hin verschiebt. Diese von der Mitte ausgehende und nach rechts und links in Richtung der Pfeile (12) verlaufende Auslenkung der Lamellenringe (2) wird auf dem mit innenliegender Profilgebung ausgeführten Schlauch (3) übertragen. Über den Kraftschluß der Warenbahn (5) und der Oberfläche des Schlauches (3) wird die Warenbahn in axialer Richtung gestreckt. So werden vorhandene Falten entfernt bzw. eine Faltenbildung vermieden. Durch die Drehbewegung (13) der Walze (1) richten sich die Lamellen der Lamellenringe (2) nach Verlassen der Berührungsfläche (7) wieder auf und die Walzenoberfläche schrumpft in diesem Bereich wieder auf ihre Fertigungslänge. Dieser Vorgang wiederholt sich kontinuierlich, solange die Walze durch die Warenbahn angetrieben wird. Um die Lamellenringe (2) auf den Walzenkern (1) zu fixieren, werden an den Walzenenden entsprechende Ringe aufgeschrumpft bzw. aufgeklebt.Dadurch kann als Grundkörper ein Walzenkern mit glatter Oberfläche verwendet werden.
Fig. 3 und 4 stellen die schematische Darstellung des Doppelsystems und dessen Funktion dar. Es werden hierfür zwei Walzen des oben beschriebenen Systems je nach Bahnführung übereinander oder nebeneinander angeordnet, wobei eine der beiden Walzen mechanisch abgehoben bzw. angepreßt werden kann. Durch den beim Zusammenfahren entstehenden Liniendruck werden die unter dem profilierten Schlauch (3) liegenden Lamellenringe (2) axial von der Mitte ausgehend links und rechts verlaufend nach außen, d.h. zu den Walzenenden hin gelenkt, wobei sich der Schlauch (3) der beiden Walzen (1) axial dehnt und die dazwischenliegende Warenbahn (5) in der Breite gestreckt wird. Durch Veränderung des Liniendruckes (8) kann die Breitstreckwirkung erhöht oder gemindert werden.
Unter Fig. 5 wird ein einzelner Lamellenring (2) im Schnitt in drucklosem und druckbeaufschlagtem Zustand mit den Sollknickstellen (4) und (14) dargestellt.
Bei der Druckbeaufschlagung wird der äußere zylindrische Umfang (20) des Lamellenringes (2) um die Strecke dx nach unten gedrückt, wobei durch die Sollknickstellen (4) und (14) gleichzeitig eine axiale Verschiebung dli ausgeführt wird.
Fig. 5 a und 5 b zeigen die Vorrichtung zur Herstellung einer Walze nach der Erfindung. Die Vorrichtung besteht dabei aus einem Rohr (15) mit einem Luftanschluß (16). Der flexible Belag (3) wird in das Rohr eingeführt, an dessen Enden umgestülpt und z.B. mit Schlauchschellen (18) am Rohr (15) fixiert. Durch Anlegen eines Vakuums am Luftanschluß (16) in Richtung (17) wird der Belag (3) an der Innenseite des Rohres angesaugt und im Durchmesser gedehnt. Anschließend wird eine mit Lamellenringen (2) versehene Walze (1) in Achsrichtung in das Rohr eingeführt und positioniert. In weiterer Folge kann in Richtung (19) ein Druckausgleich durchgeführt werden, worauf der flexible Belag (3) auf seinem ursprünglichen Durchmesser schrumpft und die Walze (1) mit den Lamellenringen (2) fest umschließt wobei die Vorsprünge (10) in die Zwischenräume (9) einrasten. Nach Lösen der Befestigungen (18) wird die fertige Einrichtung dem Rohr (15) entnommen und der überstehende Belag (3) abgetrennt. Grundsätzlich kann auch der flexible Belag durch Druckluft in seinem Inneren an das Rohr gepreßt werden und nach Einführen der Walze (1) wieder Normaldruck hergestellt werden, wodurch sich der Belag ebenfalls an die Walze preßt.
Fig. 6 zeigt eine Walzenausführung ohne darüber gezogenen Schlauch, wobei die einzelnen Lamellenringe parallele Kanten der Stege aufweisen. In der Mitte der Walze befinden sich hier zwei parallel gestaltete Lamellenringe mit zur Walzenmitte hin verlängerter Oberfläche. Ein einzelner derartiger Ring ist in Fig. 7 a dargestellt. Fig. 7 b zeigt einen Schnitt durch einen Lamellenring mit sich zur Achse hin erweiterndem Steg.