DE3913919C2 - Wickelvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung zum gleichzeitigen Aufwickeln von mehreren Materialbahnen, insbesondere Photopolymerfilmen, auf Wickelkerne, mit mindestens einer angetriebenen Wickelachse, auf der die Wickelkerne drehbar angeordnet sind, und mit einer Drehmoment-Übertragungseinrichtung zur Übertragung ei­ nes Drehmoments von der Wickelachse auf die Wickelker­ ne, die auf der Wickelachse verschiebbar gelagert ist, wobei die Drehmoment-Übertragungs­ einrichtung in radialer Richtung zwischen Wickelachse und Wickelkern angeordnet ist, der Nabenteil auf der Wickelachse in Axialrichtung festlegbar ist und einer der beiden Teile eine Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung aufweist, die ein Magnetfeld erzeugt, das zur Übertra­ gung eines Drehmoments auf den anderen der beiden Teile wirkt, und die magnetische Kopplung zwischen Nabenteil und Kernaufnahmeteil veränderbar ist.

In Längsschneidemaschinen wird eine Materialbahn von einer breiten Rolle abgewickelt und durch Längsschnitte in eine Vielzahl von parallelen Materialbahnstreifen unterteilt. Die so gebildeten Materialbahnstreifen wer­ den gleichzeitig auf Wickelkerne aufgewickelt. Die ein­ zelnen Wickelkerne können dabei mit Abstand zueinander auf einer Wickelachse angeordnet sein. In der Regel existieren zwei Wickelachsen, auf denen die einzelnen Wickelkerne versetzt zueinander angeordnet sind. Es hat sich dabei als zweckmäßig erwiesen, die einzelnen Wic­ kelkerne nicht mit identischer Drehzahl anzutreiben. Die Wickelspannungen in den einzelnen Wickeln können sich dann unabhängig voneinander einstellen und werden nur durch das den einzelnen Wickel antreibende Drehmo­ ment beeinflußt.

Bei einer bekannten Wickelvorrichtung werden auf der Wickelachse abwechselnd Nabenteile, Kernaufnahmeteile und Abstandshülsen angeordnet. Die Kernaufnahmeteile und die Abstandshülsen können sich auf der Wickelachse frei drehen, während die Nabenteile mit der Wickelachse drehfest verbunden, aber axial verschiebbar gelagert sind. Die Nabenteile weisen eine Reibfläche auf, die gegen eine Reibfläche der zugehörigen Kernaufnahmeteile reibt. Die notwendige Anpreßkraft wird von einer Feder erzeugt, die an einem Ende der Welle angeordnet ist und alle Nabenteile, Kernaufnahmeteile und Abstandshülsen auf einer Wickelachse zwischen sich und einem festen Gegenlager am anderen Ende der als Welle ausgebildeten Wickelachse einspannt. Die Größe des übertragenen Dreh­ moments wird durch die Federkraft bestimmt. Dabei wird an alle Wickel das gleiche Drehmoment übertragen. Damit müssen alle Materialbahnstreifen die gleiche Breite haben. Die Wickelspannung bei einem schmaleren Streifen wäre sonst höher als bei einem breiteren Streifen. Durch die Reibung der Reibflächen aneinander entsteht ein feiner Staub, der es nahezu unmöglich macht, die bekannte Wickelvorrichtung ohne zusätzliche aufwendige Maßnahmen unter Reinraumbedingungen einzusetzen. Rein­ raumbedingungen sind aber z. B. bei der Herstellung von Photopolymerfilmen unabdingbar. Weiterhin ist eine Än­ derung des Schneidplanes, d. h. ein Wechseln der Breiten der einzelnen aufzuwickelnden Materialbahnstreifen, äußerst aufwendig. Die Wickelachse muß praktisch voll­ kommen freigemacht und neu bestückt werden, damit sich Kernaufnahme- und Nabenteile sowie die Abstandshülsen zur Übertragung der Reibkraft an der richtigen Position befinden und nicht zufälligerweise ein Wickelkern auf einer Abstandshülse angeordnet werden muß.

Eine Wickelvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus DE 27 26 321 A1 bekannt. Diese Wickelvorrichtung weist als Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung eine Spule auf, die mit einem in der Stärke einstellbaren Strom beschickt werden kann. Die Spule ist zwischen zwei Flanschen angeordnet, deren Umfangsfläche in Verbindung mit einer inneren Umfangsfläche des Kernaufnahmeteils Pole bildet, zwischen denen Arbeitsspalte bestehen, die durch magnetisierte Teilchen eines magnetisierbaren Materials überbrückbar sind. Die magnetisierbaren Teil­ chen werden erregt, wenn die Spule mit Strom versorgt wird. Die magnetisierten Teilchen übertragen durch die Überbrückung der Spalte ein Antriebsdrehmoment zwischen dem Nabenteil und dem Kernaufnahmeteil, das durch Ver­ größerung oder Verringerung des Stromflusses durch die Spule veränderbar ist. Der der Spule eines jeden Naben­ teils zugeführte Strom fließt durch eine Stromschiene, die ihrerseits über Kommutatoren mit Strom versorgt werden. Hierbei besteht die Gefahr, daß trotz der vor­ gesehenen Dichtungen ein Teil des die magnetisierbaren Teilchen bildenden Pulvers nach außen gelangt. Außerdem sind Schleifringe notwendig, um den Strom von der sta­ tionären Stromversorgungseinheit zu den Stromschienen zu leiten. Beides kann zu einer Staubentwicklung füh­ ren, die unter Reinraumbedingungen nicht mehr tolerier­ bar ist. Ferner ist die Veränderung des Schneidplanes relativ aufwendig, da bei der Verstellung der Nabentei­ le darauf geachtet werden muß, daß der zur Versorgung der Spule mit elektrischem Strom dienende Stift genau an einer dafür vorgesehenen Stelle der Stromschiene positioniert wird. Wenn der Stift nicht genau mit der Stromschiene fluchtet, kann der für den Übergang von der Stromschiene zur Spule verfügbare Leiterbereich und damit der elektrische Widerstand verändert werden, was über eine Stromänderung zu einer unbeabsichtigten Ände­ rung des auf die Wickel aufgebrachten Drehmoments hat.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wickelvorrichtung anzugeben, die unter Reinraumbedin­ gungen betreibbar ist und ein einfaches Verändern des Schneidplans ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Wickelvorrichtung der ein­ gangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Verän­ derung der magnetischen Kopplung durch die Änderung der axialen, räumlichen Anordnung von Nabenteil und Kern­ aufnahmeteil zueinander erfolgt.

Durch die Drehmomentübertragung mit Hilfe eines Magnet­ feldes gemäß dem Patentgegenstand entfällt jegliche Reibung, die zu Staub führen könnte. Damit ist die erfindungsgemäße Wickelvorrich­ tung auch unter Reinraumbedingungen einzusetzen. Die Drehmoment-Übertragungseinrichtung ist zwischen Wickel­ achse und Wickelkern angeordnet, so daß kein Raum auf der Wickelachse verschwendet werden muß, um irgendwel­ che Reibflächen unterzubringen. Abstandshülsen sind nicht mehr notwendig, da der Nabenteil auch in axialer Richtung auf der Wickelachse festlegbar ist. Für eine Veränderung des Schneidplanes reicht es somit aus, die einzelnen Drehmoment-Übertragungseinrichtungen auf der Wickelachse axial zu verschieben, um sie in eine für die Aufnahme eines Wickelkerns geeignete Position zu bringen. Dabei ist es natürlich auch möglich, in den Lücken zwischen einzelnen Wickelkernen leerlaufende Drehmoment-Übertragungseinrichtungen unterzubringen, um Reservepositionen für die Aufnahme zusätzlicher Wickel­ kerne zu erhalten. Damit kann bei einer Schneidplanän­ derung nicht nur die Breite der einzelnen Materialbahn­ streifen geändert werden, sondern es kann auch die An­ zahl variiert werden, ohne daß eine vollständige Neube­ stückung der Wickelachse notwendig ist. Die Drehmo­ ment-Übertragungseinrichtung ist sehr kompakt aufge­ baut. Eine Bedienungsperson kann sie als einheitlichen Gegenstand handhaben, der lediglich auf die Wickelachse aufgeschoben und dort fixiert werden muß. Danach kann der Wickelkern auf die Drehmoment-Übertragungseinrich­ tung aufgeschoben werden. Dadurch werden die Rüstzeiten beim Bestücken der Wickelachsen auf einen Bruchteil der bisher benötigten Zeiten gekürzt. Dies beschleunigt den Produktionsprozeß erheblich. Auch die Wechselzeiten während des normalen Produktionsprozesses, d. h. das Entfernen von vollbewickelten Wickeln und das Aufbrin­ gen von leeren Wickelkernen sind geringer, da die Wic­ kelkerne lediglich über die Drehmoment-Übertragungsein­ richtungen hinweggeführt werden müssen. Die Zugspannung kann sehr gleichmäßig gehalten werden. Eine Beeinflus­ sung dieser Zugspannungswerte durch äußere Einwirkungen wie Wärme, Staub, Anfahrbeschleunigung und Abbremsung ist nur in einem praktisch nicht meßbaren Umfang vor­ handen. Ungenauigkeiten in der Antriebsregelung werden ausgeglichen, da das magnetisch übertragene Drehmoment in weiten Bereichen von der Antriebsdrehzahl unabhängig ist. Dies bedeutet, daß die Antriebsmaschinen und ihre Regelung wesentlich billiger ausgeführt werden können, da eine präzise Drehzahl- und Drehmomentregelung der Wickelachse nicht notwendig ist. Neben Einsparungen bei den Beschaffungskosten vereinfacht dies auch die War­ tung und den Betrieb der Antriebsmaschine. Die Drehmo­ ment-Übertragungseinrichtung ist weitgehend wartungs­ frei. Sie ist äußerst langlebig, da sie außer Lagern keine mechanisch gegeneinander bewegten Teile und vor allem keine Verschleißteile besitzt. Die herkömmliche Wickelvorrichtung kann durch einfaches Bestücken mit der neuen Drehmoment-Übertragungseinrichtung in eine erfindungsgemäße Wickelvorrichtung umgerüstet werden. Die Kraft, die von dem einen Teil auf den anderen Teil wirkt und für die Drehmoment-Übertragung verantwortlich ist, läßt sich einstellen. Damit ist es möglich, das gewünschte Drehmoment an unterschiedliche Materialbahn­ streifenbreiten anzupassen. Für einen breiteren Materi­ albahnstreifen ist ein größeres Drehmoment erforderlich als für einen schmalen, wenn beide mit der gleichen Zugspannung bewickelt werden sollen. Durch die Ein­ stellbarkeit kann die Anzahl der vorzuhaltenden Drehmoment-Übertragungeinrichtungen gering gehalten werden. Die eingestellten Zugspannungen, d. h. die ein­ gestellten Drehmomente, können mit sehr geringen Abwei­ chungen eingehalten werden. Messungen haben ergeben, daß die Abweichungen unter 5 % liegen. Die eingestell­ ten Werte können mit einer einfachen Zugspannungswaage, beispielsweise einer Federwaage, überwacht werden. Na­ türlich ist es auch möglich, vor dem erstmaligen Ein­ satz der Drehmoment-Übertragungseinrichtung eine Kali­ brierung vorzunehmen und die so ermittelten Werte in einer Skala festzuhalten.

Die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung kann beispielswei­ se Elektromagnete aufweisen. In einer bevorzugten Aus­ führungsform weist sie jedoch Permamentmagnete auf. Damit entfällt die Notwendigkeit, elektrische Energie auf die Wickelachse führen zu müssen. Durch den Einsatz verschieden starker Magnete oder durch die Änderung der Anzahl der Magnete läßt sich der Drehmomentbereich für einzelne Drehmoment-Übertragungseinrichtungen festle­ gen.

Mit Vorteil verläuft die Hauptrichtung des Magnetfeldes in der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung parallel zur Wickelachse. Die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung be­ steht aus mehreren Permanent- oder Elektromagneten, die auch in radialer Richtung in einer gewissen Entfernung von der Wickelachse angeordnet werden können. Damit ist es möglich, auch bei relativ geringen Magnetfeldstärken ein größeres Drehmoment zu übertragen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung auf mindestens einer senkrecht zur Wickelachse angeordneten Trägerscheibe angeordnet, und das Magnetfeld wirkt auf mindestens eine parallel dazu angeordnete Induktionsscheibe, wobei die Trägerscheibe mit dem Nabenteil oder dem Kernauf­ nahmeteil und die Induktionsscheibe mit dem jeweils anderen der beiden Teile drehfest verbunden ist und zwischen den beiden Scheiben ein Luftspalt vorgesehen ist. Durch die Induktionsscheibe steht praktisch in jeder Stellung der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung ein Gegenstück zur Verfügung, auf das das Magnetfeld wirken kann. Es gibt keine Unterbrechungen im Gegenstück, die zu Rastmomenten führen könnten. Der Luftspalt dient zur Linearisierung der Übertragungscharakteristik der Dreh­ moment-Übertragungseinrichtung und stellt eine berüh­ rungsfreie Relativbewegung zwischen Träger- und Induk­ tionsscheibe sicher. Die Induktionsscheibe ist dabei aus einem Material, das magnetischen Anziehungskräften unterliegt und sich aufgrund seiner magnetischen und/oder elektrischen Eigenschaften einer Änderung des Ma­ gnetfelds widersetzt. Um das von den Magneten aufgebau­ te Feld möglichst unverändert zu behalten, folgt die Induktionsscheibe der Drehung der Trägerscheibe.

Mit Vorteil ist die Breite des Luftspalts einstellbar. Eine Änderung des Luftspalts und damit eine Änderung des übertragenen Drehmoments und der Zugspannung ist auch auf der Wickelachse möglich. Andererseits ist die Stärke des zu übertragenden Drehmoments auch einstell­ bar, bevor die Drehmoment-Übertragungseinrichtung auf die Wickelachse aufgeschoben wird. Dies ist insbesonde­ re dann von Vorteil, wenn lichtempfindliche Materia­ lien, wie Photopolymerfilme oder fotografische Silber­ halogenidfilme, aufgewickelt werden sollen. Das Auf­ wickeln muß dann zwangsläufig in einem Dunkelbereich erfolgen. Die Drehmomenteinstellung kann aber außerhalb des Dunkelbereichs erfolgen, was eine wesentlich höhere Präzision der Einstellung zuläßt und die Bedienung sehr erleichtert. Die Breite des Luftspalts läßt sich leicht messen, so daß die Einstellung des richtigen Drehmoments mit einer Fühlerlehre leicht nachgeprüft werden kann. Dadurch werden die Rüstzeiten für die Ein­ stellung des Drehmoments sehr kurz.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Drehmomenteinrichtung modulartig aufgebaut, wobei jedes Modul ein Nabenelement, ein Kernaufnahmeelement und eine Magnetfelderzeugungseinrichtung aufweist. Dies vereinfacht die Vorratshaltung der verschiedenen Dreh­ moment-Übertragungseinrichtungen. Im Prinzip reicht es aus, einen Typ von Drehmoment-Übertragungseinrichtungen mit einer bestimmten Zahl von Modulen vorrätig zu hal­ ten. Wenn ein größeres Drehmoment erwünscht wird, wer­ den einfach zwei Module zusammengekoppelt. Da ein grö­ ßeres Drehmoment in der Regel nur bei breiteren Materi­ albahnstreifen erwünscht ist, gibt es hierbei auch kei­ ne Platzprobleme.

Mit Vorteil übertragen alle Module das gleiche Drehmo­ ment. Damit spart man sich aufwendige Berechnungen. Dabei ist es von Vorteil, wenn das einzelne Modul über einen so weiten Drehmoment-Übertragungsbereich ver­ stellt werden kann, daß das übertragene Drehmoment bei der Maximalstellung größer ist als das übertragene Drehmoment von zwei zusammengekoppelten Modulen bei der Minimalstellung.

Mit Vorteil sind die Nabenelemente aller Module und die Kernaufnahmeelemente aller Module jeweils drehfest mit­ einander verbunden. Damit sieht sich die Bedienungsper­ son, auch wenn mehrere Module miteinander gekoppelt sind, weiterhin einem einheitlich handhabbaren Gegen­ stand gegenüber.

Dabei ist es von Vorteil, daß die Nabeneelemente aller Module und die Kernaufnahmeelemente aller Module je­ weils zur gemeinsamen Verlagerung in Axialrichtung fest miteinander verbunden sind. Wenn der Luftspalt ver­ stellt werden soll, reicht es aus, den Luftspalt eines Moduls zu verstellen. Aufgrund der axialen Verbindung der einzelnen Module untereinander stellt sich dann automatisch der Luftspalt der anderen Module mit auf den gewünschten Wert ein.

Mit Vorteil sind die Nabenelemente und die Kernaufnah­ meelemente jeweils miteinander verschraubt. Dazu trägt beispielsweise das Nabenelement des einen Moduls ein Außengewinde, während das Nabenelement des benachbarten Moduls auf der benachbarten Seite ein Innengewinde trägt. Dies führt zu einem kompakten Äußeren. Es müssen keine Flansche oder Befestigungslöcher vorgesehen sein, durch die Schrauben oder andere Befestigungsmittel ge­ führt werden könnten. Das Gewinde kann auf herkömmliche Weise gegen Lösen gesichert werden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung verläuft die Hauptrichtung des Magnetfeldes in der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung radial zur Wickelach­ se. Dies ist insbesondere beim Bewickeln von kleineren Wickeln mit Wickelkernen vorteilhaft, die einen kleine­ ren Innendurchmesser haben.

Mit Vorteil überdeckt der Kernaufnahmeteil die Magnet­ feld-Erzeugungseinrichtung ganz oder teilweise, wobei der Überdeckungsbereich einstellbar ist. Da die Ver­ stellmöglichkeit für den Luftspalt fehlt, wird die Drehmomentverstellung durch die Verstellung des Über­ deckungsbereichs realisiert.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine Verstellvorrichtung vorgesehen, die die magnetische Kopplung während des Aufwickelns kontinuierlich oder in einer bestimmten Abhängigkeit von der Umdrehungszahl verändert. Ohne Veränderung des Drehmoments läßt die Wickelspannung mit zunehmendem Durchmesser nach, was in der Regel erwünscht ist. In Sonderfällen kann es jedoch auch nötig sein, die Zugsspannung im gesamten Wickel konstant zu halten. Dann muß das Drehmoment in Abhän­ gigkeit von dem Durchmesser des Wickels vergrößert wer­ den. Eine solche Verstellvorrichtung kann beispielswei­ se durch axialen Druck oder Eingriff in ein Schraubge­ winde den Luftspalt verändern.

Der Antrieb der Wickelachse kann eine Rücklaufsperre aufweisen, und eine Materialbahnbremse kann vorgesehen sein. Dies stellt auch bei Wickelunterbrechungen einen gleichmäßigen Wickelspiegel sicher, da beim Anhalten und Wiederanfahren die Wickelspannung aufrechterhalten wird und kein Versatz im Wickelspiegel entsteht. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Materialbahn­ streifen aufgewickelt werden, die sandwichartig ausge­ bildet sind, d. h. zwischen zwei Deckschichten eine flüssige oder zumindest plastische Masse aufweisen. Nach dem Abschluß des Wickels werden diese Wickel mit Endscheiben versehen, die ein Austreten der Zwischen­ schicht aus den Rändern verhindern sollen. Bei einem Versatz des Wickels können diese Endscheiben nicht dicht genug an dem Wickelspiegel anliegen, so daß die Abdichtfunktion nicht mehr gewährleistet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung be­ schrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Drehmoment-Über­ tragungseinrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 eine weitere Drehmoment-Übertragungseinrichtung und

Fig. 4 ein Kennlinienfeld.

Eine Drehmoment-Übertragungseinrichtung 3 ist zwischen einer Wickelachse 1 und einem Wickelkern 2 angeordnet. Die Drehmoment-Übertragungseinrichtung 3 weist einen Nabenteil 4 auf, der mit Hilfe einer Schraube 5 oder einer anderen Befestigungsvorrichtung in Axial- und in Drehrichtung auf der Wickelachse 1 festgelegt ist. Die Drehmoment-Übertragungseinrichtung 3 weist weiterhin einen Kernaufnahmeteil 6 auf, der in bezug zum Naben­ teil 4 drehbar ist. Der Kernaufnahmeteil 6 ist auf dem Nabenteil 4 mit Hilfe von Lagern 7, 8 gelagert. Der Kernaufnahmeteil 6 kann mit Hilfe eines Stellringes 9, der auf einem Gewinde 10 auf einem Ende des Nabenteils 4 gedreht werden kann, in bezug zum Nabenteil 4 in Axi­ alrichtung verschoben werden. Nach der Verschiebung verharrt der Kernaufnahmeteil aber in der eingestellten Position zum Nabenteil 4.

Der Nabenteil 4 weist drei Nabenelemente 11, 12, 13 und ein Abschlußstück 14 auf. Jedes Nabenelement 11, 12, 13 weist jeweils eine Trägerscheibe 15, 16, 17 auf, auf der jeweils Permanentmagnete 18, 19, 20 angeordnet sind. Die einzelnen Magnete haben einen etwa kreisför­ migen Querschnitt und sind beispielsweise aus dem Mate­ rial Secolit der Firma Thyssen gebildet. Auf der Trä­ gerscheibe 15, 16, 17 sind zusätzlich immer noch mehre­ re Magnete 21, 22, 23 angeordnet, vorzugsweise insge­ samt mindestens vier. Die Magnete haben eine solche Orientierung, daß die Hauptrichtung des durch sie er­ zeugten Magnetfeldes etwa parallel zur Wickelachse 1 verläuft. Die Magnete sind alternierend angeordnet, d. h. sie sind in Umfangsrichtung abwechselnd mit ihrem Nordpol und mit ihrem Südpol mit der jeweiligen Träger­ scheibe 15, 16, 17 verbunden. Die Trägerscheiben 15, 16, 17 selbst sind aus Weicheisen oder aus einem ande­ ren magnetisch gut leitenden Werkstoff hergestellt und schließen das Magnetfeld zwischen den einzelnen Perma­ nentmagneten, z. B. 18, 21, 22, 23 mehr oder weniger kurz.

Der Kernaufnahmeteil 6 weist drei Kernaufnahmeelemente 24, 25, 26 und ein Abschlußstück 27 auf. Jedes Kernauf­ nahmeelement 24, 25, 26 weist jeweils eine Induktions­ scheibe 28, 29, 30 auf, die den Trägerscheiben 15, 16, 17 gegenüberliegt. Die Induktionsscheiben bestehen bei­ spielsweise aus Oerstit 120 der Firma Thyssen. Zwischen den Induktionsscheiben 28, 29, 30 und den Trägerschei­ ben 15, 16, 17 befindet sich jeweils ein Luftspalt 31, 32, 33. Wenn nun der Kernaufnahmeteil 6 mit Hilfe des Stellringes 9 gegenüber dem Nabenteil 4 beispielsweise nach links verschoben wird, vergrößern sich die Luft­ spalte 31, 32, 33, und das übertragbare Drehmoment sinkt. Umgekehrt verkleinern sich die Luftspalte, wenn der Kernaufnahmeteil 6 mit Hilfe des Stellringes 9 ge­ genüber dem Nabenteil 4 nach rechts bewegt wird, wo­ durch das übertragbare Drehmoment steigt. In Fig. 1 sind die Luftspalte aus Gründen der Deutlichkeit über­ trieben groß dargestellt. Die Bewegung des Kernaufnah­ meteils 6 nach links ist durch einen Anschlag 38 be­ grenzt. Je größer die Luftspalte 31, 32, 33 sind, desto kleiner ist ein Spalt 37 zwischen dem Kernaufnahmeteil 6 und dem Anschlag 38. Man kann die Einstellung des richtigen Luftspalts durch Messen der Breite des Spalts 37 überprüfen. Man kann die Drehmoment-Übertragungsein­ richtung 3 auch beispielsweise dadurch kalibrieren, daß auf dem Stellring 9 eine Markierung und auf dem Naben­ teil 4 eine Skalierung angebracht wird. Jeder Winkel­ stellung des Stellringes 9 entspricht dabei einer vor­ bestimmten Luftspaltlänge. Anhand des Diagramms von Fig. 4 wird deutlich, daß jeder Luftspaltlänge genau ein übertragbares Drehmoment entspricht. Die unter­ schiedlichen Kurven in Fig. 4 betreffen unterschiedli­ che Magnetstärken oder Magnetzahlen auf der Träger­ scheibe.

Die Drehmoment-Übertragungseinrichtung 3 ist auch mit nur einem Modul funktionsfähig, bei dem beispielsweise der Nabenteil 4 aus dem Nabenelement 13 und dem Ab­ schlußstück 14 und der Kernaufnahmeteil 6 aus dem Kern­ aufnahmeelement 24 und dem Abschlußstück 27 besteht. Die Teile 24 und 27 haben jeweils ein Außengewinde 34 bzw. ein Innengewinde 35, mit dem sie ineinander ver­ schraubbar sind. Das Gewinde kann in herkömmlicher Art und Weise gegen unbeabsichtigtes Öffnen gesichert wer­ den. Durch diese Verbindung wird einerseits sicherge­ stellt, daß glatte Oberflächen von Kernaufnahmeteil 6 und Nabenteil 4 entstehen, so daß die Wickelachse 1 leicht eingeführt und der Wickelkern 2 leicht aufge­ schoben werden können. Andererseits ermöglicht diese Verbindung auch, daß die axiale Bewegung eines Moduls auf die anderen Module übertragen wird. Es reicht dem­ nach aus, lediglich einen einzigen Stellring 9 zur Be­ tätigung aller Module vorzusehen.

Die Dimensionierung der Abstände zwischen der Rückseite der Trägerscheiben 15, 16, 17 und der Induktionsschei­ ben 24, 25, 26 der folgenden Module ist so gewählt, daß das Magnetfeld beispielsweise des Permanentmagneten 18 nicht auf die Induktionsscheibe 25 wirkt. Dies wird einerseits dadurch erreicht, daß die Trägerscheibe 15 aus einem magnetisch gut leitenden Werkstoff besteht, der das Magnetfeld praktisch kurzschließt, und ander­ seits ein gewisser Mindestabstand zwischen der Träger­ scheibe 15 und der Induktionsscheibe 25 des nachfolgen­ den Moduls gewahrt bleibt.

Der Bereich des übertragbaren Drehmoments eines jeden Moduls kann durch die Verstellung der Breite des Luft­ spalts zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert variiert werden. Dabei ist der Maximalwert vorzugsweise mindestens doppelt so groß wie der Minimalwert. Dadurch wird es möglich, daß eine stufenlose Drehmomenteinstel­ lung über einen sehr großen Bereich möglich ist. Wenn nämlich das mit einem Modul übertragbare Drehmoment in der Maximalstellung nicht mehr ausreicht, verwendet man einfach zwei Module, die dann in ihrer Minimalstellung betrieben werden können. In einer weiteren Ausführungs­ form ist jedoch der Verstellbereich eines einzelnen Moduls wesentlich größer. Hier ist das maximal über­ tragbare Drehmoment eines Moduls mehr als achtmal so groß wie das minimal übertragbare.

Die Luftspaltbreite kann auch durch Messen des Abstands der Stellringvorderkante von der Vorderkante des Naben­ teils 4 oder indirekt durch Messen der Breite des Spalts 37 gemessen werden, beispielsweise mit Hilfe einer einfachen Abstands- oder Fühlerlehre.

Die Permanentmagnete können auch durch Elektromagnete ersetzt werden. In nicht dargestellter Weise kann die Wickelvorrichtung ferner eine Einstellvorrichtung auf­ weisen, die im Betrieb, d. h. wenn sich die Wickelachse 1 dreht, den Stellring 9 erfaßt und dabei kontinuier­ lich oder von Zeit zu Zeit mit Hilfe des Stellringes 9 die Breite der Luftspalte 31, 32, 33 verändert. Ohne Veränderung der Luftspalte bleibt das auf den Wickel­ kern 2 und damit auf den Wickel übertragene Drehmoment konstant. Bei zunehmendem Wickeldurchmesser sinkt damit die Zugspannung. Dies ist in der Regel auch erwünscht. Für Spezialfälle, bei denen die Zugspannung aber über den gesamten Wickel konstant bleiben soll, ist eine Änderung des Übertragenen Drehmomentes in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser notwendig.

Der nicht dargestellte Antriebsmotor der Wickelachse 1 weist eine Rücklaufsperre auf. Die aufgewickelte Mate­ rialbahn wird beim Anhalten dieses Motors durch eine Materialbahnbremse gebremst. Da die Drehmoment-Übertra­ gungseinrichtung 3 auch im Stillstand ein Drehmoment überträgt, kann sich der Wickel nicht rückwärts abwic­ keln. Die Zugspannung bleibt also auch bei einem Still­ stand erhalten. Dies ermöglicht einen relativ gleichmä­ ßigen Wickelspiegel.

Der Wickelkern 2 ist auf dem Kernaufnahmeteil 6 mit Hilfe einer herkömmlichen einstellbaren Halteeinrich­ tung 36 gehalten. Nach Lösen der Halteeinrichtung 36 kann der Wickelkern 2 einfach von dem Kernaufnahmeteil 6 abgezogen werden. Wenn auf einer Wickelachse 1 mehre­ re Drehmoment-Übertragungseinrichtungen 3 angeordnet sind, haben sie alle den gleichen Außendurchmesser, so daß die Wickelkerne problemlos über die einzelnen Dreh­ moment-Übertragungseinrichtungen 3 hinweg abgezogen werden können. Bei einer Schneidplanänderung, d. h. wenn die Breiten der einzelnen aufgewickelten Materialbahn­ streifen variieren, muß lediglich die Schraube 5 gelöst werden, die Drehmomentübertragungseinrichtung in axia­ ler Richtung auf der Wickelachse 1 verschoben und nöti­ genfalls auf das neue Drehmoment eingestellt werden. Dies kann auf der Welle geschehen.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, die insbe­ sondere für Wickelkerne mit einem kleineren Durchmesser geeignet ist. Elemente, die denen der Fig. 1 entspre­ chen, sind mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen. Auf der Wickelachse 101 ist eine Drehmoment-Übertra­ gungseinrichtung 103 angeordnet, auf die ein Wickelkern 102 aufgeschoben und auf übliche Weise befestigt ist. Die Drehmoment-Übertragungseinrichtung 103 weist einen an der Wickelachse 101 befestigten Nabenteil 104 und einen Kernaufnahmeteil 106 auf. Der Kernaufnahmeteil 106 ist mit Hilfe von Lagern 107, 108 auf dem Nabenteil 104 drehbar gelagert und mit Hilfe eines Stellrings 109, der auf einem Gewinde 110 verdrehbar ist, in Axi­ alrichtung verschiebbar gelagert.

Der Kernaufnahmeteil 106 weist Permanentmagnete 118 auf. Die Hauptrichtung des Magnetfeldes verläuft aber nicht in axialer, sondern in radialer Richtung. Auch hier sind die Permanentmagnete wieder alternierend an­ geordnet, d. h. abwechselnd weist ein Nordpol, ein Süd­ pol, ein Nordpol etc. in Richtung auf die Wickelachse 101. Der Nabenteil 104 besteht größtenteils aus einem magnetisch und elektrisch nicht leitenden Werkstoff 111, auf den durch das Magnetfeld keine Kräfte übertra­ gen werden können. Nur in einem axialen Teilabschnitt ist eine Induktionsschicht 128 angeordnet, auf die das Magnetfeld Kräfte ausüben kann. Durch Verschieben des Kernaufnahmeteils 106 in axialer Richtung gegenüber dem Nabenteil 104 läßt sich die Überdeckung der Permanent­ magnete 118 mit dem Induktionsteil 128 verändern. Damit verändert sich auch die magnetische Kopplung. Je stär­ ker die Überdeckung zwischen den Permanentmagneten 118 und dem Induktionsteil 128 ist, desto größer ist auch das übertragbare Drehmoment.

Der radiale Luftspalt zwischen dem Nabenteil 104 und dem Kernaufnahmeteil 106 ist in der Figur nicht zu er­ kennen. Um eine möglichst gute magnetische Kopplung zu erreichen, wird angestrebt, diesen Luftspalt so klein wie möglich zu halten. Im Extremfall reicht es aus, die beiden Teile dicht benachbart, aber miteinander rei­ bungsfrei zu führen. Auch hier kann nach einer Kali­ brierung aus der Breite des Spalts 137 zwischen dem Kernaufnahmeteil 106 und dem auf dem Nabenteil 104 un­ verschiebbar angeordnete Anschlag 138 eine Aussage über das eingestellte übertragbare Drehmoment gewonnen wer­ den.

Natürlich kann im Fall der Fig. 1 die Magnetfelderzeu­ gungseinrichtung auch im Kernaufnahmeteil 6 angeordnet werden, während die Induktionsscheiben 28 dann zum Na­ benteil 4 gehören. Genauso können in Fig. 3 die Perma­ nentmagnete auch am Nabenteil 104 angeordnet werden, wenn der Induktionsteil 128 am Kernaufnahmeteil 106 angeordnet ist.

Fig. 4 zeigt eine Kurvenschar für drei verschiedene Ausführungsbeispiele, bei denen die linke Kurve vier Permanentmagnete, die mittlere Kurve sechs Permanentma­ gnete und die rechte Kurve acht Permanentmagnete auf der Trägerscheibe aufweist. Hieraus läßt sich entneh­ men, daß der Zusammenhang zwischen dem übertragenen Drehmoment und der Luftspaltlänge in einem großen Teil­ bereich weitgehend linear ist.

Claims (13)

1. Wickelvorrichtung zum gleichzeitigen Aufwickeln von mehreren Materialbahnstreifen, insbesondere Photo­ polymerfilmen, auf Wickelkerne mit mindestens einer angetriebenen Wickelachse, auf der die Wickelkerne drehbar angeordnet sind, und mit einer Drehmoment- Übertragungseinrichtung zur Übertragung eines Dreh­ moments von der Wickelachse auf die Wickelkerne, die auf der Wickelachse verschiebbar gelagert ist, wobei die Drehmoment- Übertragungseinrichtung in radialer Richtung zwi­ schen Wickelachse und Wickelkern angeordnet ist, der Nabenteil auf der Wickelachse in Axialrichtung festlegbar ist und einer der beiden Teile eine Ma­ gnetfeld-Erzeugungseinrichtung aufweist, die ein Magnetfeld erzeugt, das zur Übertragung eines Dreh­ moments auf den anderen der beiden Teile wirkt, und die magnetische Kopplung zwischen Nabenteil und Kernaufnahmeteil veränderbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß deren Veränderung durch die Änderung der axialen, räumlichen Anordnung von Nabenteil (4, 104) und Kernaufnahmeteil (6, 106) zueinander er­ folgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung Per­ manentmagnete (18-23) aufweist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hauptrichtung des Magnetfelds in der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung (18-23) parallel zur Wickelachse (1) verläuft.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Magnetfeld-Erzeu­ gungseinrichtung (18-23) auf mindestens einer senk­ recht zur Wickelachse angeordneten Trägerscheibe (15-17) angeordnet ist und das Magnetfeld auf min­ destens eine parallel dazu angeordnete Induktions­ scheibe (28-30) wirkt, wobei die Trägerscheibe (15-17) mit dem Nabenteil (4) oder dem Kernaufnah­ meteil (6) und die Induktionsscheibe (28-30) mit dem jeweils anderen der beiden Teile (6, 4) dreh­ fest verbunden ist und zwischen den Scheiben (15-17, 28-30) ein Luftspalt (31-33) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Breite des Luftspalts (31-33) ein­ stellbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drehmoment-Übertra­ gungseinrichtung (3) modulartig aufgebaut ist, wo­ bei jedes Modul ein Nabenelement (11-13), ein Kern­ aufnahmeelement (24-26) und eine Magnetfeld-Er­ zeugungseinrichtung (18-23) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß alle Module das gleiche Drehmoment über­ tragen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nabenelemente (11-13) aller Modu­ le und die Kernaufnahmeelemente (24-26) aller Mo­ dule jeweils drehfest miteinander verbunden sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Nabenelemente (11-13) aller Module und die Kernaufnahmeelemente (24-26) aller Module jeweils zur gemeinsamen Verlagerung in Axialrichtung fest miteinander verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nabenelemente (11-13) und die Kernauf­ nahmeelemente (24-26) von benachbarten Modulen je­ weils mit einander verschraubt sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hauptrichtung des Magnetfelds in der Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung (118) radial zur Wickelachse (111) verläuft.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Nabenteil (104) oder der Kernaufnahme­ teil (106) die Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung (118) koaxial ganz oder teilweise überdeckt, wobei der Überdeckungsbereich einstellbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Verstellvorrichtung vorgesehen ist, die die magnetische Kopplung wäh­ rend des Aufwickelns kontinuierlich oder in einer vorbestimmten Abhängigkeit von der Umdrehungszahl verändert.