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Diese
Erfindung betrifft Bahnspannungsvorrichtungen für Maschinen, die eine im Allgemeinen spiralförmige Wicklung
einer Umhüllungsbahn
durch Verwendung einer Pendelvorrichtung aufbringen, die einen Vorrat
der Umhüllungsbahn
enthält
und sich auf einer Führung
herumbewegt, die einen geschlossenen Pfad definiert. Die Erfindung
betrifft insbesondere axiales Wickeln einer Umhüllungsbahn, wobei der geschlossene
Pfad der Führung
durch eine Öffnung
eines zu umhüllenden
Gegenstandes verläuft.
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Bei
Maschinen des oben beschriebenen Typs wird relative Bewegung zwischen
dem zu umhüllenden
Gegenstand und dem geschlossenen Pfad, auf dem sich die Pendelvorrichtung
herumbewegt, hergestellt. Derartige Maschinen können verwendet werden, um eine
Umhüllung
für längliche
Gegenstände
oder Bündel
von länglichen
Gegenständen
aufzubringen, und können
insbesondere zum Umhüllen
von ringförmigen
oder toroidförmigen
Produkten, beispielsweise Stahlblechrollen, verwendet werden. In
diesem Fall ist die Führung
entweder in zwei Hälften
ausgebildet, wie in
US-A-5755083 beschrieben
ist, oder weist ein Tor auf, wie in
US-A-5282347 dargestellt ist, um zu ermöglichen, die
Blechrolle derart zu positionieren, dass die Führung durch den Mittelpunkt
der Blechrolle und rund um die Außenseite der Blechrolle verläuft. Für gewöhnlich ist
die Führung
derart angeordnet, dass sie im Raum fixiert ist, und die Blechrolle
ist derart angeordnet, dass sie um ihre Achse rotiert wird, so dass, während sich
die Pendelvorrichtung auf der Führung herumbewegt,
axiales Wickeln stattfindet, so dass eine im Allgemeinen spiralförmige Wicklung
einer Verpackungsbahn rund um die Außenseite der ringförmigen Blechrolle
und durch ihre mittige Öffnung aufgebracht
wird.
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Die
Geschwindigkeit des Abziehens der Bahn von der Pendelvorrichtung
schwankt, während sich
die Pendel vorrichtung auf der Führung
herumbewegt, und hängt
von der Größe des Gegenstandes ab.
Wenn wir nun wieder den Fall der Stahlblechrollen betrachten, so
weisen diese für
gewöhnlich
eine genormte mittige Öffnung
auf, wobei jedoch die Breite des Stahlbleches und die Länge des
Bleches (und daher der Durchmesser der Blechrolle) von Blechrolle
zu Blechrolle oft unterschiedlich sind, und somit unterscheidet
sich der im Allgemeinen rechteckige Querschnitt der Blechrolle,
die umhüllt
wird, von Blechrolle zu Blechrolle. Um derartigen Schwankungen Rechnung
zu tragen, weisen die meisten Pendelvorrichtungen eine Form von
Bremsmechanismus auf, um das Abwickeln der Bahnzufuhrrolle zu bremsen,
und einen Speicher, um zugeführtes
Bahnmaterial aufzunehmen, um zu ermöglichen, dass dieses mit einer
unregelmäßigen Geschwindigkeit
abgezogen wird. Um zu ermöglichen,
dass derartige Pendelvorrichtungen durch die Mitte einer Stahlblechrolle passen,
müssen
die Pendelvorrichtung und die Führung
so klein wie sinnvoll ausgelegt werden, und es wäre erstrebenswert, einen Speicher
auf der Pendelvorrichtung zu vermeiden. Es wurden einige Versuche
unternommen, dies zu realisieren, beispielsweise in
US-A-5829234 , wobei die Form
der Führung
variiert wird, um eine im Wesentlichen gleichmäßige Abziehgeschwindigkeit
der Bahn von der Pendelvorrichtung vorzusehen und auf diese Weise
die Notwendigkeit eines Speichers auf der Pendelvorrichtung zu vermeiden.
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Wenn
die Bahn durch Verwendung einer einfachen Spulenbremse gespannt
wird, schwankt die Spannung in der Bahn mit dem Radius der Zufuhrspule,
und daher schwankt die Spannung in der Umhüllung, während die Bahn von der Zufuhrspule
abgegeben wird. In
EP-A-0936141 wurde
vorgeschlagen, eine variable Bremse für die Zufuhrspule, einen Spannungssensor
zum Erfassen der Spannung in der von der Zufuhrspule stromabwärtigen Bahn
sowie Rückkopplungsmittel,
um die Zufuhrspulenbremse in Abhängigkeit
von der erfassten Spannung zu regeln, um die Spannung im Wesentlichen
konstant zu halten, bereitzustellen. Ähnliche Rückkopplungsanordnungen werden
auf großangelegten
festen Bahnzuführsystemen
verwendet, die bei Druckerpressen und Filmspulmaschinen zum Einsatz
kommen, wobei es jedoch schwierig ist, derartige Techniken in einer
Pendelvorrichtung zu verwenden, die sich auf einem geschlossenen
Pfad herumbewegt. Für
gewöhnlich
wird die Energie, eine Pendelvorrichtung um einen derartigen Pfad
herum anzutreiben, durch Schleifkontakte an der Pendelvorrichtung
abgenommen, die mit Stromschienen, die rund um die Führung angeordnet
sind, in Kontakt gelangen. Die Verwendung hochentwickelter Steuerschaltungen, die
sich derartiger Schleifkontakte bedienen, ist in der Praxis schwierig
zu implementieren.
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US-A-3386679 offenbart
eine Mehrstreifen-Spannvorrichtung.
GB-A-1434985 offenbart eine Vorrichtung zum
Regeln der Spannung in Materialbahnen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt dieser Erfindung wird eine Pendelvorrichtung gemäß Anspruch
1 bereitgestellt.
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Es
wurde erkannt, dass eine derartige einfache Anordnung eine im Wesentlichen
konstante Spannung in der Umhüllungsbahn
vorsieht, die nicht mit dem Radius der Zufuhrrolle schwankt oder
nicht erheblich mit der Abspulgeschwindigkeit der Umhüllungsbahn
schwankt. Diese Anordnung ermöglicht gewiss
Resultate, die weit besser als jene einer einfachen Zufuhrspulenbremse
sind, und ist weit einfacher und kostengünstiger zu implementieren als
die Systeme, die einen variablen Bremsaufwand an der Zufuhrrolle
mit einbeziehen.
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Derartige
Pendelvorrichtungen können
mit einer Maschine verwendet werden, welche in
EP-A-0936141 beschrieben
wird, wobei die Form der Führung
variiert wird, um eine im Wesentlichen konstante Abspulgeschwindigkeit
der Umhüllungsbahn vorzusehen
und somit keinen zugeordneten Bahnspeicher zu erfordern. Allerdings
wird vorgezogen, dass die Pendelvorrichtung auch einen der Bahnspannungsvorrichtung
nachgelagerten Bahnspeicher aufweist, um zu ermöglichen, dass die Pendelvorrichtung
mit Änderungen
der momentanen Bahnzufuhrgeschwindigkeit von dieser zurechtkommt.
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Vorzugsweise
weisen die Walzen einen hohlen oder massiven Stahlkern mit einer
Abdeckung aus Gummi oder einem gummiartigen elastomeren Material
auf, wobei der Gummi oder das gummiartige elastomere Material ein
vulkanisierter natürlicher oder
synthetischer Kautschuk oder ein thermoplastisches Elastomer wie
Polyurethan sein kann.
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Die
elastische Abdeckung ist wärmebeständig, da
sich bei hohen Bahndurchsatzraten erhebliche Mengen Wärme in den
Walzen aufbauen können.
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Vorzugsweise
weist die Abdeckung eine Shore-Härte
zwischen 70 und 75 und ein spezifisches Gewicht zwischen 1,14 und
1,20 auf. Der Kern der Walzen kann jeweils einen Durchmesser zwischen
25 und 100 mm und eine Abdeckdicke in einem Bereich von 8 bis 4
mm aufweisen.
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Vorzugsweise
sind die Walzen in einem Kastenrahmenaufbau angebracht, der aus
zwei Seitenplatten und Streckelementen besteht, die den Körper der
Pendelvorrichtung bilden, wobei die Achslager für eine der Walzen an Gleiterstücken in
den Seitenplatten angebracht sind und Einstellmittel, beispielsweise
Hebeschrauben, bereitgestellt sind, um die eine Walze gegen die
andere zu drängen.
Vorzugsweise wird eine Bahnzufuhrrolle auf einer Bahnzufuhrspule
gegen die vorgelagerte Walze gedrängt, oder die vorgelagerte
Walze wird gegen die Bahnzufuhrrolle gedrängt, um das Abwickeln der Bahn
von der Rolle zu regeln, und es wird der Zufuhrrolle nicht gestattet,
frei zu laufen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Umhüllungsvorrichtung zum Aufbringen
einer Umhüllungsbahn
auf einen Gegenstand bereitgestellt, wobei die Umhüllungsvorrichtung
eine Endlosführung
aufweist, die um den Gegenstand, der umhüllt werden soll, eingerichtet
ist, und auf der sich mindestens eine Pendelvorrichtung gemäß dem ersten
Aspekt fortbewegt.
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Ein
konkretes Beispiel einer Pendelvorrichtung gemäß dieser Erfindung wird nunmehr
mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Bahnspannungsvorrichtung für die Pendelvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung bei der Verwendung rund um eine Umhüllungsbahn,
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2 eine
Querschnittseitenansicht einer Pendelvorrichtung, die die Bahnspannungsvorrichtung
aus 1 aufweist, und
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3 eine
Seitenansicht einer Umhüllungsvorrichtung
zur Verwendung beim Umhüllen
von Blechrollen aus Stahl, welche die Pendelvorrichtung aus 2 aufweist.
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Zunächst auf 3 Bezug
nehmend wird darin eine Umhüllungsvorrichtung 1 dargestellt,
die eine schleifenförmige
Endlosführung 2 aufweist,
auf welcher sich eine Umhüllungspendelvorrichtung 3 herumbewegt.
Eine Endlosführung 8 ist
an der inneren Oberfläche
der Endlosführung 2 vorgesehen.
Ein Abschnitt 4 der Führung
kann von dem Rest der Führung
wegbewegt werden, um zu ermöglichen,
einen Gegenstand zu umhüllen,
beispielsweise eine Blechrolle 5 aus Stahlblech, um zum
Umhüllen
positioniert zu werden und auch um die Entfernung oder den Austausch
der Umhüllungspendelvorrichtung 3 zu
ermöglichen.
Die Blechrolle 5 ist auf einer beweglichen Plattform 6 zum
Positionieren der Blechrolle mit ihrem mittigen Loch einen Abschnitt
der Führung 2 umgebend
und auch zum Drehen der Blechrolle während des Umhüllens vorgesehen.
Die Höhe
der schleifenförmigen
Führung 2 ist
auch auf einem säulenförmigen Träger 7 einstellbar,
um verschieden ausgelegten Blechrollen Rechnung zu tragen.
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Die
Umhüllungsvorrichtung
aus
3 ist lediglich ein Beispiel für eine Umhüllungsvorrichtung, die sich
zur Verwendung mit der Bahnspannungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung eignet, die nachstehend beschrieben wird. Andere Typen von
Umhüllungsvorrichtung
könnten
alternativ dazu die vorliegende Bahnspannungsvorrichtung einbinden,
beispielsweise der in
US-A-5755083 offenbarte, bei
dem die Endlosführung
in zwei symmetrischen "U"-förmigen Teilen
ausgebildet ist, die zueinander und auseinander bewegbar sind. Ferner
können, wenngleich
die Umhüllungsvorrichtung
im Betrieb beim Umhüllen
einer Stahlblechrolle dargestellt ist, andere Gegenstände, die
keine mittige Öffnung
aufweisen, beispielsweise Bündel
aus Rohren, Holz oder Metallstrangpressprofilen, ebenso einfach
umhüllt
werden.
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Nunmehr
konkret auf
2 Bezug nehmend wird darin die
Funktionsweise einer bestimmten Ausführungsform der Pendelvorrichtung
3 dargestellt. Die
Pendelvorrichtung
3 ist der beispielsweise in
US-A-5755083 beschriebenen ähnlich und
umfasst eine Rolle
10 aus Umhüllungsmedium
21, beispielsweise
eine Rolle aus Kunststoffstretchbahn oder -film, die/der auf einer
Zufuhrspule
9 angebracht ist. Insbesondere umfasst das
Umhüllungsmedium
einen Film wie jenen, der unter der Handelsmarke VALCROSS von Illinois
Tool Works Inc. vertrieben wird, wobei es sich um einen von Natur
aus im Wesentlichen nicht dehnbaren, kreuzweise laminierten, hochgradig
festen Film handelt.
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Die
Rolle 10 aus Umhüllungsmedium 21 ragt von
einem Ende des Pendelvorrichtungskörpers 11 vor, der
einen Kastenrahmen mit zwei Seitenplatten, die durch Streckelemente
getrennt sind, aufweist. Ein Elektromotor 12 ist innerhalb
der Pendelvorrichtung angebracht, um ein Ritzel 13 anzutreiben,
das mit der Zahnstange 8 in Eingriff steht. Der Motor 12 kann über Schleifkontakte
an der Pendelvorrichtung, welche starre elektrische Zuleitungen
berühren,
die innerhalb der Umhüllungsvorrichtung,
unter der Oberfläche
der und rund um den Umfang der Führung 2 positioniert
sind, mit Strom versorgt werden. Frei laufende Seitenräder 14 bis 17 halten
die Pendelvorrichtung auf der Führung.
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Ein
Speicher 18 kann innerhalb der Pendelvorrichtung 3 vorgesehen
werden, um überschüssiges Umhüllungsmedium 21 effektiv
in der Pendelvorrichtung zu "speichern", sollte die Geschwindigkeit, mit
der es von der Rolle 10 zugeführt wird, zeitweilig größer sein
als die Geschwindigkeit, mit der es rund um den umhüllt werdenden
Gegenstand aufgebracht wird. Der Speicher weist eine Anordnung aus
Walzen auf, von denen einige (19, 20) unter Federspannung bewegbar
sind, wie im Stand der Technik bekannt ist. Allerdings ist, wie
vorhin erwähnt
wurde, der Speicher 18 für den Betrieb der vorliegenden
Erfindung nicht wesentlich.
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Eine
Bahnspannungsvorrichtung 22 ist ebenfalls in die Pendelvorrichtung 3 eingebunden. Die
Spannungsvorrichtung wird in 1 der Einfachheit
halber außerhalb
der Pendelvorrichtung dargestellt und weist ein Paar von im Wesentlichen
starren Walzen 23 und 24 auf. Die Enden der Walzen 23 und 24 sind
in Kassettenhalterungen 25 und 26 derart angebracht,
dass die Achsen der Walzen parallel sind. Die Walze 23 ist
innerhalb Walzenlagern in den Kassettenhalterungen 25 und 26 drehbar,
ist jedoch in Bezug auf die Kassettenhalterungen nicht auf andere Weise
bewegbar. Walzenlager lagern auch die Walze 24 drehbar
in den Kassetten 25 und 26, wobei die Walzenlager
jedoch in einem Gleitkanal 27 angebracht sind, derart,
dass die Achse der walze 24 zu der Achse der Walze 23 hinbewegt
oder von dieser wegbewegt werden kann. Einstellmittel wie Hebeschrauben 28 sind
in den freien Enden der Kassettenhalterungen vorgesehen, um die
Einstellung des Abstands zwischen den Achsen der Walzen 23 und 24 durch
den Benutzer zu ermöglichen.
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Das
Umhüllungsmedium 21 wird
unter der Walze 23, zwischen den Walzen 23 und 24 und
dann weiter zu dem Speicher 18 oder aus der Pendelvorrichtung
heraus und direkt weiter zu dem zu umhüllenden Gegenstand geführt. Die
Walzen 23 und 24 können beispielsweise eine Länge von
260mm und einen Durchmesser von 45mm, umfassend eine etwa 5mm dicke äußere Beschichtung
aus Naturgummimaterial über
einem hohlen oder massiven Stahlkern, aufweisen. Demzufolge kann
die Walze 24 derart eingestellt werden, dass ihre beschichtete
Oberfläche
durch das Umhüllungsmedium 21 mit
der überzogenen
Oberfläche
der Walze 23 in Berührung steht.
Die beiden Beschichtungen werden kann verformt und stellen dadurch
einen Walzenspalt 29 bereit, durch welchen das Umhüllungsmedium 21 abgegeben
wird. Es wird erwartet, dass die Walzen einer erheblichen Wärmeentfaltung
standhalten müssen. Die
Dicke der äußeren Walzenbeschichtung
aus elastischem Material könnte
reduziert werden, vorausgesetzt, dass der Durchmesser der Walze
insgesamt erhöht
wird, um die Ableitung der entfalteten Wärme zu unterstützen.
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Sobald
das freie Ende des Umhüllungsmediums 21 an
einem zu umhüllenden
Gegenstand befestigt wurde, bewirkt die nachfolgende Bewegung der
Pendelvorrichtung auf der Führung
herum, dass das Umhüllungsmedium
von der Rolle 10 abgezogen wird. Der Walzenspalt 29 schafft
einen Rollwiderstand, der Spannung in dem abgegebenen Umhüllungsmaterial
zur Folge hat. Die Einstellung der Hebeschrauben 28 ermöglicht,
diese Spannung im Umhüllungsmedium
derart zu regeln, dass sie sich für eine Vielfalt von Umhüllungsmediumsspezifikationen eignet.
Um zu vermeiden, dass die Rolle 10 frei läuft und
sich abwickelt, würde
erstrebenswerterweise ein leichter Widerstand an der Zufuhrspule 9 vorgesehen.
Dies könnte
durch Positionieren der Walze 23 derart, dass ihre Oberfläche die
nicht abgegebene Oberfläche
des Umhüllungsmediums
auf der Rolle 10 berührt,
vorgesehen werden.