DE102008025685A1

DE102008025685A1 - Vakuumwalze mit Saugnuten

Info

Publication number: DE102008025685A1
Application number: DE200810025685
Authority: DE
Inventors: Reinhard Raueiser
Original assignee: Winkler and Duennebier GmbH
Current assignee: Winkler and Duennebier GmbH
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2009-12-17
Also published as: WO2009149804A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumwalze zum Transport eines Flachmaterialzuschnitts, wobweist, die mittels innerhalb der Walze verlaufender axialer Saugluftkanäle mit Saugluft beaufschlagbar sind. Weiterhin weist die Walze mehrere sauglochverbindende Saugnuten auf, die sich spiralförmig über die Mantelfläche erstrecken. Erfindungsgemäß werden die Saugnuten erzeugt, indem eine formgebende Vorrichtung spiralförmig an der Mantelfläche der Vakuumwalze entlang geführt wird, wobei die formgebende Vorrichtung, wenn sie in Umfangsrichtung senkrecht zur Walzenachse über die Mantelfläche geführt wird, ein Saugnutprofil erzeugt, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen die seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich an die Mantelfläche der Walze mit dieser einen Winkel kleiner 20° bilden.

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vakuumwalze zum Transport von Flachmaterialzuschnitten und insbesondere eine Vakuumwalze zur Übernahme und zum anschließendem Transport von Flachmaterialzuschnitten, die der Walze in Form einer Materialbahn zugeführt und an der Walze anliegend von der Bahn getrennt werden, so dass die Flachmaterialzuschnitte zeitweise unter Schlupf an der Walze anliegen.
II. Technischer Hintergrund
Zum Transport von Flachmaterialzuschnitten, beispielsweise Briefhüllenzuschnitten in einer Briefhüllenherstellungsmaschine, werden häufig sog. Vakuumwalzen verwendet. Eine Vakuumwalze weist hierbei in ihrer Mantelfläche Bohrungen auf, die sogenannten Sauglöcher, die über axial im Inneren der Walze verlaufende Saugluftkanäle mit einem Unterdruck beaufschlagt werden können. Durch die aufgrund des Unterdrucks vermittelte Saugwirkung können die zu transportierenden Produkte an der Mantelfläche der Walze gehalten werden.
Ein spezieller Fall der Anwendung einer Vakuumwalze betrifft die Übernahme und den Transport von Flachmaterialzuschnitten, die der Walze in Form einer kontinuierlichen Materialbahn zugeführt und erst im bereits in Anlage an der Walze befindlichen Zustand, beispielsweise mittels einer der Transportwalze entgegenstehend rotierende Messerwalze von der Materialbahn getrennt werden. Üblicherweise ist hierbei die Zufuhrgeschwindigkeit der Materialbahn an die Walze geringer als die Bahngeschwindigkeit der ggf. im Maschinentakt rotierenden Walze, so dass die Flachmaterialzuschnitte bis zum Abtrennen von der Materialbahn unter Schlupf an der Mantelfläche der Walze anliegen.
Ein Beispiel für eine derartige Anwendung betrifft die Zuführung von Fenstermaterial zum Einkleben in Briefhüllenzuschnitte in einer Briefhüllenherstellungsmaschine. Hierbei wird das Fenstermaterial, bei dem es sich üblicherweise um ein transparentes oder semi-transparentes Material wie z. B. Pergamin handelt, in Form einer Materialbahn von einer Rolle an eine Vakuumwalze (Zufuhrzylinder) geführt. Der Zufuhrzylinder rotiert hierbei im Maschinentakt, d. h. bei jeder vollständigen Rotation wird ein einzuklebender Fensterzuschnitt übernommen und an die weiteren Bearbeitungsstationen zum Beleimen und Einkleben transportiert bzw. übergeben.
Das Abtrennen des Fensterzuschnitts von der Materialbahn erfolgt hierbei durch eine Messerwalze, die dem Zufuhrzylinder entgegenstehend rotiert.
Aufgrund der Zufuhr in Form einer kontinuierlichen Materialbahn liegt der zwischen Zufuhrzylinder und Messerwalze zugeführte Fensterzuschnitt mit fortschreitender Rotation des Zufuhrzylinders in zunehmender Länge an dem Zufuhrzylinder an, bis ein Abtrennen durch die Messerwalze erfolgt. Im Zeitraum vor dem Abtrennen rotiert der Zufuhrzylinder unter dem Fensterzuschnitt durch, d. h. der Fensterzuschnitt liegt unter Schlupf an dem Zufuhrzylinder an.
Um zu gewährleisten, dass der Fensterzuschnitt bereits vor dem Abtrennen sauber an dem Zufuhrzylinder anliegt, sind auch in dem entsprechenden Abschnitt der Mantelfläche die Sauglöcher bereits mit Saugluft, d. h. Unterdruck beaufschlagt, so das der Zuschnitt durch die Saugwirkung an der Mantelfläche angelegt wird.
Bei der vorstehend beschriebenen Anwendung treten verschiedene Probleme auf. So werden aufgrund des unter dem Zuschnitt durchrotierenden Zufuhrzylinders kontinuierlich mit Saugluft beaufschlagte Sauglöcher freigelegt, so dass erhebliche Mengen an sog. Fehlluft angesaugt werden. Dies führt zu einer Verringerung des aufgebauten Unterdrucks, so dass zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen und konstanten Saugwirkung entsprechend höhere Pumpleistungen des den Unterdruck bereitstellenden Pumpsystems benötigt werden.
Dieses Problem wurde im Stand der Technik weitestgehend gelöst, indem die Sauglöcher durch in der Mantelfläche verlaufende Saugnuten miteinander verbunden werden. Die bei einer Bedeckung der Mantelfläche mit einem Fensterzuschnitt unterhalb desselben als Unterdrucktaschen wirkenden Saugnuten vermitteln die Saugwirkung auch in Bereichen zwischen den Sauglöchern, so dass die Anzahl der Sauglöcher in der Mantelfläche verringert werden konnte, ohne dass man auf ein flächenmäßiges Ansaugen verzichten muss.
Weiterhin kommt es aufgrund des schleifenden Anliegens des Fensterzuschnitts vor dem Abtrennen von der Materialbahn an der Mantelfläche der Vakuumwalze insbesondere auch aufgrund der vorstehend beschriebenen Saugnuten zu Schleifspuren auf der an der Walze anliegenden Oberfläche des Fensterzuschnitts. Dies ist insbesondere bei Pergamin oder sonstigen transparenten bzw. semitransparenten Materialien unerwünscht.
Um örtlich lokale Schleifspuren zu vermeiden, wurde daher im Stand der Technik ein Nutenbild gewählt, bei dem die Nuten spiralförmig auf der Mantelfläche des Zufuhrzylinders angeordnet sind, so dass sich durch die Schleifvorgänge im Ergebnis ein gleichmäßiges Mattieren der Oberfläche der Fensterzuschnitte ergibt.
Allerdings ist auch diese Lösung nur bedingt akzeptabel, da es aufgrund der Tatsache, dass der in Transportrichtung vordere Abschnitt des Fensterzuschnitts dem Schleifvorgang deutlich länger ausgesetzt ist als der hintere Abschnitt, über die Länge des Fensterzuschnitts gesehen zu einer unterschiedlich starken Mattierung der Oberfläche kommt.
Die zuvor beschriebenen Probleme treten natürlich nicht nur im speziellen Fall einer Fensterzufuhrstation für Briefhüllenzuschnitte auf, sondern bei jeder Anwendung einer Vakuumwalze zum Transport eines Flachmaterialzuschnitts, solange dieser Transport, aus welchen Gründen auch immer, mit einem nicht vernachlässigbaren Schlupf zwischen Walzenoberfläche und dem Flachmaterialzuschnitt erfolgt.
III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vakuumwalze zu schaffen, die bei einem schlupfbehafteten Transport von Flachmaterialzuschnitten ein Beschädigen der Oberfläche der Zuschnitte vermeidet und gleichzeitig eine möglichst optimale Saugluftbeaufschlagung hinsichtlich Fehlluftansaugung und Saugwirkung auf die Produkte ermöglicht.
b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vakuumwalze zum Transport eines Flachmaterialzuschnitts, weist in ihrer Mantelfläche die üblichen Sauglöcher auf, die mittels innerhalb der Walze verlaufender axialer Saugluftkanäle mit Saugluft beaufschlagbar sind. Weiterhin sind in der Mantelfläche der Walze mehrere sauglochverbindende Saugnuten vorhanden, die sich spiralförmig über die Mantelfläche der Vakuumwalze erstrecken.
Unter sauglochverbindend wird hierbei verstanden, dass die Saugnuten sich jeweils zwischen wenigstens zwei Sauglöchern erstrecken und diese somit miteinander verbinden. Die Saugnuten weisen hierbei vorzugsweise auf der Mantelfläche eine geradlinige Struktur auf. Denkbar wäre jedoch auch, dass eine Saugnut mehrere Sauglöcher miteinander verbindet und in diesem Sinne beispielsweise Sternförmig zwischen den entsprechenden Sauglöchern verläuft. Auch gekrümmte Saugnutverläufe sind vorliegend möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind sämtliche Sauglöcher der Walze durch Saugnuten miteinander verbunden. Sollten die Sauglöcher hierbei in abwechselnden, zueinander versetzten axialen Reihen über den Umfang der Mantelfläche verteilt sein, so könnte sich dann eine rautenartige Saugnutenstruktur ergeben, wobei an jedem Eckpunkt einer Raute ein Saugloch angeordnet sein kann.
Erfindungsgemäß weisen die spiralförmig auf der Mantelfläche der Walze verlaufenden Saugnuten ein Saugnutprofil auf, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen die seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich an die Mantelfläche der Walze mit dieser einen Winkel kleiner 20° bilden. Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn die seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich an die Mantelfläche der Walze mit dieser einen Winkel kleiner 10° bilden. Im Idealfall schließen sich die seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich an die Mantelfläche der Walze im Wesentlichen tangential an diese an.
In diesem Sinne können die Saugnutwandungen im Übergangsbereich an die Mantelfläche geradlinig verlaufen oder eine geeignete Krümmung aufweisen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die beiden seitlichen Saugnutwandungen in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen angenähert jeweils von Viertelkreisen gebildet, die im Übergangsbereich an die Mantelfläche der Walze im Wesentlichen tangential an diese anschließen.
Der Saugnutboden kann hierbei im Wesentlichen geradlinig verlaufen. Vorzugsweise sind in diesem Fall die Radien der Viertelkreise größer als die Breite des Saugnutbodens. Gegebenenfalls wäre hierbei auch denkbar, dass die Saugnuten keinen Saugnutboden als solchen aufweisen, d. h. dass die seitlichen Saugnutwandungen im Bodenbereich der Nut direkt ineinander übergehen. Hierbei wäre sowohl ein Übergang unter Bildung eines Winkels, als auch ein stetiger Übergang zwischen den seitlichen Saugnutwandungen möglich.
Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung weisen die Saugnuten ein Saugnutprofil auf, dessen Querschnittsfläche senkrecht zur Verlaufsrichtung weniger als 25%, insbesondere weniger als 20% der Querschnittsfläche eines Sauglochs beträgt, zwischen dem sich die Saugnuten erstrecken.
Auf diese Weise kann im bedeckten Zustand der Nut eine erhöhte Saugwirkung erreicht werden, da aufgrund der Querschnittsverhältnisse eine entsprechend bessere Vermittlung des Unterdrucks in die Bereichen innerhalb der Saugnuten erfolgt.
Weiterhin können die Saugnuten ein Saugnutprofil aufweisen, dessen Breite in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen an der Mantelfläche der Walze im Wesentlichen dem Durchmesser eines Sauglochs entspricht oder geringfügig größer als dieser ist.
Durch die somit im Vergleich zum Saugnutenboden große Breite der Saugnuten an der Mantelfläche kann gewährleistet werden, dass der zu haltende Zuschnitt über einer relativ großen Fläche mit einer Saugwirkung beaufschlagt wird.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich an die Mantelfläche der Walze gewährleistet, dass die ggf. schlupfbehaftet an der Mantelfläche der Walze anliegende Oberfläche der Flachmaterialzuschnitte nicht über scharfe Kanten gleitet, wodurch ein Verkratzen der Oberfläche minimiert wird.
Auch wird durch den relativ flachen Übergang der Saugnutwandungen an die Mantelfläche der Vakuumwalze in diesen Bereichen aufgrund der in den Saugnuten bestehenden Strömungsverhältnisse nur ein relativ eingeschränkter Unterdruck aufgebaut, so dass in den für ein Beschädigen der Oberfläche der Zuschnitte kritischen Übergangsbereichen nur eine verminderte Saugwirkung erfolgt.
Erfindungsgemäß werden die vorstehend beschriebenen Saugnuten erzeugt, indem eine formgebende Vorrichtung spiralförmig an der Mantelfläche der Vakuumwalze entlang geführt wird, wobei die formgebende Vorrichtung, wenn sie in Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse über die Mantelfläche geführt wird, ein Saugnutprofil erzeugt, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen die seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich an die Mantelfläche der Walze mit dieser einen Winkel von kleiner 20°, insbesondere einen Winkel kleiner 10° bilden.
Als erfindungsgemäß zum Einsatz kommende formgebende Vorrichtung können beliebige spanende oder nichtspanende Vorrichtungen verwendet werden, wobei vorzugsweise ein Fingerfräser mit einem entsprechenden Querschnittsprofil verwendet wird. Denkbar wäre auch eine Verwendung eines Scheibenfräsers mit entsprechendem Profil. Auch sonstige zur Herstellung von Nuten geeignete Verfahren wie Erodieren, Laser-Abtragung etc. können zur erfindungsgemäßen Herstellung der Saugnuten mit erfindungsgemäßem Profil verwendet werden.
Vorliegend wird unter einem spiralförmigen Entlangführen einer formgebenden Vorrichtung an der Mantelfläche der Vakuumwalze lediglich verstanden, dass eine spiralförmige Relativbewegung zwischen der formgebenden Vorrichtung und der Mantelfläche der Walze durchgeführt wird. In diesem Sinne kann beim Erzeugen der spiralförmig angeordneten Nuten beispielsweise die formgebende Vorrichtung ortsfest angeordnet sein, während die Walze rotierend an der Vorrichtung in axialer Richtung vorbeibewegt wird. Allerdings kann auch die Walze ortsfest angeordnet sein, während die formgebende Vorrichtung wird um die Walze rotierend an dieser in axialer Richtung vorbei geführt wird. Denkbar wäre auch eine Kombination der beiden zuvor beschriebenen Bewegungsarten, d. h. dass weder die formgebende Vorrichtung, noch die Mantelfläche der Walze beim Erzeugen der Nuten ortsfest angeordnet ist, sondern diese jeweils Rotations- und/oder Translationsbewegungen ausführen.
Die jeweils zum Einsatz kommende Variante des spiralförmigen Entlangführens einer formgebende Vorrichtung an der Mantelfläche der Vakuumwalze ist ggf. auch von der konkreten Bauform der formgebenden Vorrichtung abhängig.
Auch sollte klar sein, dass die formgebende Vorrichtung zum Erzeugen der Nuten gegebenenfalls in die Mantelfläche eintauchend an dieser entlang geführt wird, wie es beispielsweise bei der Verwendung von Fräswerkzeugen der Fall ist.
Besonders bevorzugt erzeugt die verwendete formgebende Vorrichtung erfindungsgemäß, wenn sie in Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse über die Mantelfläche geführt wird, ein Saugnutprofil, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen die seitlichen Saugnutwandungen im Übergangsbereich an die Mantelfläche im Wesentlichen tangential an diese anschließen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erzeugt die formgebende Vorrichtung, wenn sie in Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse über die Mantelfläche geführt wird, ein Saugnutprofil, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen die beiden seitlichen Saugnutwandungen jeweils angenähert von Viertelkreisen gebildet werden, die im Übergangsbereich an die Mantelfläche der Walze im Wesentlichen tangential an diese anschließen.
Der Saugnutboden zwischen den seitlichen Saugnutwandungen kann hierbei geradlinig und im Wesentlichen parallel zur Mantelfläche verlaufen. In diesem Fall sind die Radien der Viertelkreise vorzugsweise größer als die Breite des Saugnutbodens.
Die formgebende Vorrichtung kann hierbei, wenn sie in Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse über die Mantelfläche geführt wird, auch ein Saugnutprofil erzeugen, dessen Querschnittsfläche in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen weniger als 25% der Querschnittsfläche eines Sauglochs beträgt.
Das entsprechende, von der formgebenden Vorrichtung bei einer Führung in Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse erzeugte Saugnutprofil kann weiterhin eine Breite aufweisen, die in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut gesehen an der Mantelfläche der Walze im Wesentlichen dem Durchmesser eines Sauglochs entspricht oder geringfügig größer als dieser ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis der Querschnittsfläche eines axialen Saugluftkanals zur Summe der Querschnittsflächen der mit diesem in Verbindung stehenden Sauglöcher größer als 0,55. Auf diese Weise kann aufgrund des entsprechend hohen Massentransports in den axialen Saugluftkanälen gewährleistet werden, dass die Sauglöcher und die mit diesen in Verbindung stehenden erfindungsgemäßen Saugnuten mit einem hinreichenden Unterdruck beaufschlagt werden können.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt der Steigungswinkel der spiralförmig verlaufenden Saugnuten zwischen 20° und 50°, insbesondere zwischen 25° und 40°, wobei die Saugnuten in zwei Sätzen von jeweils mehreren parallel verlaufenden Spiralen angeordnet sein können und sich die beiden Spiralensätze mit gleichem Steigungswinkel jedoch gegenläufig über die Mantelfläche der Walze erstrecken.
Um zu gewährleisten, dass trotz einer geringen Anzahl an Sauglöchern in der Mantelfläche eine flächige Beaufschlagung der zu transportierenden Produkte erfolgt, kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumwalze in demjenigen Bereich der Mantelfläche der Walze, der Saugnuten aufweist, das Verhältnis zwischen dem von den Saugnuten und Sauglöchern eingenommenen Anteil der Mantelfläche zur Gesamtmantelfläche zwischen 25 und 40% liegen.
c) Ausführungsbeispiele
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Es zeigen:
1 eine axiale Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vakuumwalze;
2a einen Querschnitt der in 1 dargestellten Vakuumwalze;
2b ein vergrößertes Detail aus 2a;
3a ein vergrößertes Detail eines axialen Schnitts durch eine Vakuumwalze mit einem Saugloch, durch das eine in Umfangsrichtung senkrecht zur Walzenachse auf der Mantelfläche der Walze erzeugte Saugnut verläuft; und
3b einen Querschnitt bzgl. der Verlaufsrichtung einer in Umfangsrichtung senkrecht zur Walzenachse auf der Mantelfläche der Walze erzeugten Saugnut.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Vakuumwalze 1 in Form eines Fensterzu schnittzylinders einer Briefhüllenherstellungsmaschine in Seitenansicht dargestellt. Die Walze 1 weist hierbei über ihrer Mantelfläche 2 in regelmäßiger Anordnung verteilte Sauglöcher 3 auf. Insbesondere sind die Sauglöcher 3 in zwei abwechselnden, zueinander versetzten axialen Reihen auf der Mantelfläche 2 angeordnet.
Wie in 1 schematisch dargestellt ist, sind die Sauglöcher 3 auf der Mantelfläche 2 der Walze 1 durch Saugnuten 4 miteinander verbunden. Hierbei erstrecken sich die Saugnuten 4 in zwei Sätzen jeweils mehrerer parallel angeordneter Schraubenlinien über die Mantelfläche 2. Die beiden Schraubenliniensätze weisen hierbei denselben Steigungswinkel Θ bzgl. der Walze 1 von ca. 33° auf, erstrecken sich jedoch gegenläufig über die Mantelfläche 2.
Die Saugnuten 4 bilden somit auf der Mantelfläche 2 der Walze 1 ein rautenartiges Muster, wobei an jedem Schnittpunkt der Nuten 4 ein Saugloch 3 angeordnet ist.
In 2 ist ein Schnitt durch die in 1 dargestellte Walze 1 gezeigt, wobei 2b einen Detailausschnitt aus 2a wiedergibt. Aus Gründen der einfacheren Darstellung sind die durch die Sauglöcher 3 verlaufenden Saugnuten 4 in den 2a und 2b nicht dargestellt.
Wie in 2a dargestellt, weist die Walze 1 in der dargestellten Ausführungsform in ihrem Inneren axial verlaufende Saugluftkanäle 5 auf, die vorliegend in einem gleichmäßigen Winkelabstand von 10° unter der Mantelfläche 2 liegend über den Umfang der Walze 1 verteilt sind. Folglich hat die Walze 1 im dargestellten Beispiel insgesamt 36 axiale Saugluftkanäle 5.
Jeder der Saugluftkanäle 5 erstreckt sich axial im wesentlichen über die gesamte Länge L der Walze 1 und kann über eine oder beide Stirnflächen 6 der Walze 1 mit Saugluft beaufschlagt werden. Mit den axialen Saugluftkanälen 5 steht jeweils eine Reihe von Sauglöchern 3 in Verbindung, die über den jeweiligen Saugluftkanal 5 mit Saugluft beaufschlagt werden, um den zu transportierenden Fensterzuschnitt an der Mantelfläche 2 der Walze 1 zu halten.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Durchmesser DA der axialen Saugluftkanäle 5, der Durchmesser DS der Sauglöcher 3 und die Anzahl der einem Saugluftkanal 5 zugehörigen Sauglöcher 3 derart gewählt, dass das Verhältnis der Querschnittsfläche eines axialen Saugluftkanals 5 zur Summe der Querschnittsflächen der mit diesem in Verbindung stehenden Sauglöcher 3 größer als 0,55 ist. Insbesondere liegt dieses Verhältnis vorliegend im Bereich von 0,55 bis 0,70. Ein derart gewähltes Verhältnis führt zu einer besonders vorteilhaften Saug luftbeaufschlagung der Sauglöcher 3 aufgrund der sich ergebenden Massenstromverteilung.
Aufgrund des spiralförmigen Verlaufs der Saugnuten 4 auf der Mantelfläche 2 der Walze 1 kann das tatsächlich bestehende Profil der Saugnut 4 in einem Schnitt quer zur Verlaufsrichtung der Saugnut 4 nicht ohne weiteres graphisch dargestellt werden. Auch ist eine exakte Beschreibung der auf der Mantelfläche 2 vorliegenden geometrischen Bedingungen einer spiralförmig verlaufenden Saugnut 4 mit Worten nur unzureichend möglich.
Aus diesen Gründen ist zum besseren Verständnis und zur Klarheit in den 3a und 3b ein vereinfachter Fall dargestellt, der als gute Näherung zu den tatsächlich vorliegenden Verhältnissen angesehen werden kann. Genauer gesagt stellen die 3a und 3b den Fall dar, bei dem die formgebende Vorrichtung nicht, wie es zur Erzeugung der in 1 dargestellten Saugnuten 4 notwendig ist, spiralförmig an der Mantelfläche 2 der Walze 1 entlang geführt wird, sondern vielmehr senkrecht zur Achse A der Walze 1 in Umfangsrichtung über die Mantelfläche 2 der Walze 1 geführt wird.
Diese Näherung entspricht dem Fall, bei dem der Durchmesser DW der Walze 1 hinreichend groß gegenüber der Breite NB der Saugnuten 4 an der Mantelfläche 2 der Walze 1 ist, so dass die bei einem spiralförmigen Verlauf der Saugnuten 4 die Geometrie derselben beeinflussende Krümmung der Mantelfläche 2 vernachlässigbar ist. Da in dem in 1 dargestellten Beispiel dieses Verhältnis im Bereich von 1–2% liegt, sollte der in den 3a und 3b dargestellte Näherungsfall die tatsächlich bestehenden Verhältnisse hinreichend gut beschreiben.
Demzufolge zeigt 3a eine vergrößerte Detaildarstellung eines axialen Schnitts durch die Walze 1 im Bereich derer Mantelfläche 2. Das dargestellte Saugloch 3 steht mit einem der axialen Saugluftkanäle 5 in Verbindung.
Durch das Saugloch 3 verläuft eine Saugnut 4, die, wie zuvor erwähnt wurde, in 3a nicht spiralförmig unter dem Steigungswinkel Θ, sondern in Umfangsrich tung senkrecht zur Achse A der Walze 1 auf der Mantelfläche 2 verläuft. Folglich ist in 3a das Profil der Saugnut 4 in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut 4 zu sehen, welches in 3b noch einmal detaillierter dargestellt ist.
Während die Saugnut 4 in 3a in einem Kreuzungsbereich mit einem Saugloch 3 dargestellt ist, zeigt 3b einen vergrößerten Schnitt durch die Saugnut 4 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut 4 in einem von den Sauglöchern 3 beabstandeten Bereich der Mantelfläche 2 der Walze 1.
Wie in 3b dargestellt ist, ist das Profil der Saugnut 4 im Querschnitt zur Verlaufsrichtung gesehen symmetrisch ausgebildet und setzt sich aus mehreren Abschnitten zusammen. Der mittig angeordnete Saugnutenboden 7 verläuft hierbei um Wesentlichen geradlinig und parallel zur Mantelfläche 2 der Walze 1.
An den Saugnutenboden 7 schließen sich bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung auf beiden Seiten die Seitenwandungen 8 der Saugnut 4 an. Die Seitenwandungen 8 werden vorliegend durch im Wesentlichen kreisbogenartige Abschnitte 9 mit einem Radius R sowie durch sich an die kreisbogenartige Abschnitte 9 anschließende und im Wesentlichen geradlinige Abschnitte 10 gebildet, wobei die Abschnitte 10 vorliegend unter einen Winkel Ω von ca. 10° an die Mantelfläche 2 anschließen.
Im vorliegenden Beispiel bilden die kreisbogenartigen Abschnitte 9 keinen vollständigen Viertelkreis sondern überdecken ungefähr einen Winkelbereich von 75°. Denkbar ist auch, dass die kreisbogenartigen Abschnitte 9 der Seitenwandungen 8 der Saugnut 4 sich im Wesentlichen über einen vollständigen Viertelkreis erstrecken, wobei die Mantelfläche 2 sich dann idealerweise tangential an die Abschnitte 9 anschließen würde.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Radius R der viertelkreisartigen Abschnitte 9 größer gewählt als die Breite B des Saugnutenbodens 7, um eine günstige Unterdruckverteilung in der Saugnut 4 und somit Saugwirkung bei einer Beaufschlagung mit Saugluft zu erzielen.
Die gesamte Breite NB der Saugnut 4 ist hierbei im Wesentlichen gleich oder geringfügig größer als der Durchmesser DS der Sauglöcher 3, so dass eine hinreichend große mit Saugwirkung belegte Fläche gewährleistet werden kann.
Durch die vorliegend gewählten geometrischen Abmessungen der Saugnut 4 ergibt sich eine Querschnittsfläche der Saugnut 4 senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut 4 gesehen, die weniger als 25% der Querschnittsfläche der Sauglöcher 3 beträgt.
Insgesamt gesehen sind bei dem dargestellten Beispiel die Breite NB der Saugnuten 4, der Durchmesser DS der Sauglöcher 3 sowie die Anzahl und Anordnung der Sauglöcher 3 auf der Mantelfläche 2 der Walze 1 derart gewählt, dass in demjenigen Bereich der Mantelfläche 2, der Saugnuten 4 aufweist, das Verhältnis zwischen dem von den Saugnuten 4 und Sauglöchern 3 eingenommenen Anteil der Mantelfläche 2 zur Gesamtmantelfläche bei ca. 35% liegt.
Bei der dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vakuumwalze 1 wurde als formgebende Vorrichtung ein Fingerfräser verwendet, dessen Querschnittsprofil im Wesentlichen dem in 3b dargestellten Profil der Saugnut 4 entspricht. Hierbei wurde bei der vorliegenden Ausführungsform die Walze 1 um ihre Achse A rotierend axial an dem ortsfest angeordneten Fingerfräser entlang geführt, d. h. der Fingerfräser wurde in diesem Sinne spiralförmig unter dem Steigungswinkel Θ an der Mantelfläche 2 der Walze 1 entlang geführt, um die beiden gegenläufigen Sätze mehrerer paralleler Saugnuten 4 mit der erwünschten erfindungsgemäßen Profilform zu erhalten.

1: Vakuumwalze
2: Mantelfläche von 1
3: Sauglöcher
4: Saugnuten
5: Saugluftkanäle
6: Stirnflächen von 1
7: Saugnutenboden
8: Seitenwandungen von 4
9: Viertelkreisabschnitt
10: Geradlinige Abschnitte
A: Achse von 1
DW: Durchmesser von 1
L: axiale Länge von 1
Θ: Steigungswinkel der Spirallinien
DA: Durchmesser von 5
DS: Durchmesser von 3
R: Radius von 8
Ω: Winkel der Saugnutwandung im Übergang zu 2
NB: Breite von 4
B: Breite von 7

Claims

Vakuumwalze (1) zum Transport eines Flachmaterialzuschnitts, wobei die Mantelfläche (2) der Vakuumwalze (1) Sauglöcher (3), die mittels innerhalb der Walze (1) verlaufender axialer Saugluftkanäle (5) mit Saugluft beaufschlagbar sind, sowie mehrere sauglochverbindende Saugnuten (4) aufweist, die sich spiralförmig über die Mantelfläche (2) der Vakuumwalze (1) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugnuten (4) erzeugt werden, indem eine formgebende Vorrichtung spiralförmig an der Mantelfläche (2) der Vakuumwalze (1) entlang geführt wird, wobei die formgebende Vorrichtung, wenn sie in Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse (A) über die Mantelfläche (2) geführt wird, ein Saugnutprofil erzeugt, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut (4) gesehen die seitlichen Saugnutwandungen (8) im Übergangsbereich an die Mantelfläche (2) der Walze (1) mit dieser einen Winkel (Ω) kleiner 20° bilden.
Vakuumwalze (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formgebende Vorrichtung, wenn sie in Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse (A) über die Mantelfläche (2) geführt wird, ein Saugnutprofil erzeugt, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut (4) gesehen die seitlichen Saugnutwandungen (8) im Übergangsbereich an die Mantelfläche (2) der Walze (1) mit dieser einen Winkel (Ω) kleiner 10° bilden.
Vakuumwalze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formgebende Vorrichtung, wenn sie in Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse (A) über die Mantelfläche (2) geführt wird, ein Saugnutprofil erzeugt, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut (4) gesehen die seitlichen Saugnutwandungen (8) im Übergangsbereich an die Mantelfläche (2) der Walze (1) im Wesentlichen tangential an die Mantelfläche (2) anschließen.
Vakuumwalze (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die formgebende Vorrichtung, wenn sie in Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse (A) über die Mantelfläche (2) geführt wird, ein Saugnutprofil erzeugt, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut (4) gesehen die seitlichen Saugnutwandungen (8) angenähert von Viertelkreisen (9) gebildet werden, die im Übergangsbereich an die Mantelfläche (2) der Walze (1) im Wesentlichen tangential an die Mantelfläche (2) anschließen.
Vakuumwalze (1) einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugnutboden (7) zwischen den seitlichen Saugnutwandungen (8) im Wesentlichen geradlinig und parallel zur Mantelfläche (2) der Walze (1) verläuft.
Vakuumwalze (1) nach Anspruch 4 in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Radien (R) der Viertelkreise (9) größer als die Breite (B) des Saugnutbodens (7) sind.
Vakuumwalze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formgebende Vorrichtung, wenn sie in Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse (A) über die Mantelfläche (2) geführt wird, ein Saugnutprofil erzeugt, dessen Querschnittsfläche in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut (4) gesehen weniger als 25% der Querschnittsfläche eines Sauglochs (3) beträgt.
Vakuumwalze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formgebende Vorrichtung, wenn sie in Umfangrichtung senkrecht zur Walzenachse (A) über die Mantelfläche (2) geführt wird, ein Saugnutprofil erzeugt, dessen Breite (NB) an der Mantelfläche (2) der Walze (1) in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut (4) gesehen im Wesentlichen dem Durchmesser (DS) der Sauglöcher (3) entspricht.
Vakuumwalze (1) zum Transport eines Flachmaterialzuschnitts, wobei die Mantelfläche (2) der Vakuumwalze (1) Sauglöcher (3), die mittels innerhalb der Walze (1) verlaufender axialer Saugluftkanäle (5) mit Saugluft beaufschlagbar sind, sowie mehrere sauglochverbindende Saugnuten (4) aufweist, die sich spiralförmig über die Mantelfläche (2) der Vakuumwalze (1) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugnuten (4) ein Saugnutprofil aufweisen, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut (4) gesehen die seitlichen Saugnutwandungen (8) im Übergangsbereich an die Mantelfläche (2) der Walze (1) mit dieser einen Winkel (Ω) kleiner 20° bilden.
Vakuumwalze (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugnuten (4) ein Saugnutprofil aufweisen, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut (4) gesehen die seitlichen Saugnutwandungen (8) im Übergangsbereich an die Mantelfläche (2) der Walze (1) mit dieser einen Winkel (Ω) kleiner 10° bilden.
Vakuumwalze (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugnuten (4) ein Saugnutprofil aufweisen, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut (4) gesehen die seitlichen Saugnutwandungen (8) im Übergangsbereich an die Mantelfläche (2) der Walze (1) im Wesentlichen tangential an die Mantelfläche (2) anschließen.
Vakuumwalze (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugnuten (4) ein Saugnutprofil aufweisen, bei dem in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut (4) gesehen die seitlichen Saugnutwandungen (8) angenähert von Viertelkreisen (9) gebildet werden, die im Übergangsbereich an die Mantelfläche (2) der Walze (1) im Wesentlichen tangential an die Mantelfläche (2) anschließen
Vakuumwalze (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugnutboden (7) zwischen den seitlichen Saugnutwandungen (8) im Wesentlichen geradlinig verläuft.
Vakuumwalze (1) nach Anspruch 12 in Verbindung mit Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Radien (R) der Viertelkreise (9) größer als die Breite (B) des Saugnutbodens (7) sind.
Vakuumwalze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 9–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugnuten (4) ein Saugnutprofil aufweisen, dessen Querschnittsfläche senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut (4) weniger als 25% der Querschnittsfläche eines Sauglochs (3) beträgt.
Vakuumwalze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 9–15, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugnuten (4) ein Saugnutprofil aufweisen, dessen Breite (NB) an der Mantelfläche (2) der Walze (1) in einem Schnitt senkrecht zur Verlaufsrichtung der Saugnut (4) gesehen im Wesentlichen dem Durchmesser (DS) der Sauglöcher (3) entspricht.
Vakuumwalze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Querschnittsfläche eines axialen Saugluftkanals (5) zur Summe der Querschnittsflächen der mit diesem in Verbindung stehenden Sauglöcher (3) größer als 0,55 ist.
Vakuumwalze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der formgebenden Vorrichtung um einen Fingerfräser handelt.
Vakuumwalze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel (Θ) der spiralförmig verlaufenden Saugnuten (4) zwischen 20° und 50° liegt.
Vakuumwalze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugnuten (4) in zwei Sätzen von jeweils mehreren parallel verlaufenden Spiralen angeordnet sind, wobei die beiden Spiralensätze sich mit gleichem Steigungswinkel (Θ) jedoch gegenläufig über die Mantelfläche (2) der Walze (1) erstrecken.
Vakuumwalze (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in demjenigen Bereich der Mantelfläche (2) der Walze (1), der Saugnuten (4) aufweist, das Verhältnis zwischen dem von den Saugnuten (4) und Sauglöchern (3) eingenommenen Anteil der Mantelfläche (2) zur Gesamtmantelfläche zwischen 25% und 40% liegt.