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Title:
WINDING SHAFT FOR RECEIVING AT LEAST ONE WINDING CORE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/198549
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a winding shaft (1) for receiving at least one winding core, said winding shaft having a shaft body (2) made of fiber-reinforced plastic, preferably CFRP, having two bearing points (4, 5) at each end of the winding shaft, having radially displaceable clamping elements (20) distributed over the circumference and over the axial length for clamping, holding and releasing the winding cores. The winding shaft is designed to hold winding cores having an inside diameter of a maximum of 80 mm.

Inventors:
HOFFMANN, Frank (Münsterstraße 50, Lengerich, 49525, DE)
Application Number:
EP2016/063214
Publication Date:
December 15, 2016
Filing Date:
June 09, 2016
Export Citation:
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Assignee:
WINDMÖLLER & HÖLSCHER KG (Münsterstraße 50, Lengerich, 49525, DE)
International Classes:
B65H75/24; B65H18/02
Domestic Patent References:
WO2015055713A12015-04-23
Foreign References:
US5379964A1995-01-10
DE3425509A11986-01-23
DE29510883U11995-09-14
GB2329948A1999-04-07
DE9113939U11992-01-02
EP1043259A22000-10-11
DE19738909A11998-05-28
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Wickelwelle zur Aufnahme von wenigstens einer Wickelhülse

mit einem Wellenkörper aus faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise aus CFK

mit zumindest zwei Lagerstellen an wenigstens einem Ende der Wickelwelle mit über den Umfang und über die axiale Länge verteilten und radial verschiebbaren Spannelementen zum Verspannen, Halten und Lösen der Wickelhülsen wobei die Wickelwelle dazu eingerichtet ist, Wickelhülsen mit einem Innendurchmesser von maximal 80 mm zu halten.

2. Wickelwelle nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet, dass

an beiden Enden der Wickelwelle jeweils zumindest zwei Lagerstellen vorgesehen sind.

3. Verfahren zum Verspannen von wenigstens einer Wickelhülse auf einer Wickelwelle, bei dem zunächst Vorzentrierelemente zum Vorzentrieren in radialer Richtung der Wickelwelle bis maximal neun Zehntel Millimeter unterhalb des Nenndurchmessers der Wickelhülse nach außen über die Außenumfangsfläche der Wickelwelle hinaus verfahren werden, so dass ein Spalt verbleibt oder es ein leicht berüh- render Kontakt zwischen Vorzentrierelement und Wickelhülse besteht, anschließend Spannelemente zum Halten der Wickelhülse nach außen verfahren werden.

Description:
Wickelwelle zur Aufnahme von wenigstens einer Wickelhülse

Die Erfindung betrifft eine Wickelwelle zur Aufnahme wenigstens einer Wickelhülse.

Kunststofffolie, insbesondere solche, die auf einer Blasfolien- oder einer Gießfolienanlage hergestellt wurden, muss zu Transport- und Weiterverarbeitungszwecken auf Wickelhülsen aufgewickelt werden. Dazu werden Wickelhülsen sukzessive auf Wickelwellen aufgeschoben. Sodann wird die bestückte Wickelwelle in eine Wickelvorrichtung übernommen, in welcher damit begonnen wird, die Kunststofffolie auf die noch leeren Wickelhülsen aufzuwickeln

Allerdings ist häufig das Problem zu beklagen, dass die fertigen Wickel eine unzureichende Qualität aufweisen. Insbesondere beim Anwickeln auf neue Hülsen kommt es regelmäßig zur Faltenbildung der Kunststofffolie.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Folienwickel mit gesteigerter Qualität zu produzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Wickelwelle einen Wellenkörper aus faserverstärktem Kunststoff umfasst, wobei bevorzugt kohlenfaserverstärker Kunststoff (CFK) vorgesehen ist. Zusätzlich ist vorgesehen, dass an an wenigstens einem Ende der Wickelwelle zumindest zwei Lagerstellen angeordnet sind. Es können auch an beiden Enden jeweils wenigstens zwei Lagerstellen vorgesehen sein. Die Wickelwelle ist dazu eingerichtet, Wickelhülsen mit einem Innendurchmesser von maximal 80mm zu halten. Für verschiedene Anwendungen haben Wickelhülsen ein Normmaß von 3 Zoll (in Bezug auf den Innendurchmesser). Dies sind beispielsweise Wickelhülsen zum Wickeln von Stretchfolie mit einer Dicke im Bereich von 10 bis 30 Mikrometern, wobei Wickel dann in Packautomaten oder manuell verwendet werden, um beladene Paletten mit einer Ladungssicherung, aber auch mit einem Schutz gegen äußere Einflüsse zu versehen.

Eine Wickelwelle, die für Wickelhülsen mit einem Innendurchmesser von maximal 80mm ausgelegt ist, weist in der soeben genannten Kombination eine hohe Steifigkeit auf, so dass Schwingungen, die für die Faltenbildung mit verantwortlich sind, reduziert werden. Besonders vorteilhaft ist die genannte Merkmalskombination, wenn die Arbeitsbreite, also der Bereich in axialer Richtung der Wickelwelle, in dem die Wickelhülsen platzierbar sind, mindestens 1 Meter, vorzugsweise mindestens 1 ,5 m ist. Eine erfindungsgemäße Wickelwelle umfasst über den Umfang und über die axiale Länge verteilten und radial verschiebbaren Spannelementen zum Verspannen, Halten und Lösen der Wickelhülsen.

In Umfangsrichtung gesehen sind bevorzugt mindestens sechs Reihen von Spannelementen vorgesehen, wobei etwa die Hälfte zum Vorzentrieren der Wickelwellen geeignet ist (Vorzentrierelemente), während die übrigen Spannelemente mit Halten der Wickelhülsen vorgesehen sind. Das Verspannen einer Wickelhülse geht dann wie folgt vor sich: Zunächst sind die Spannelemente zum Vorzentrieren, also die Vorzentrierelemente, in radialer Richtung der Wickelwelle nach außen verfahrbar und zwar bis wenige Zehntel Millimeter unterhalb des Nenndurchmessers der Wickelhülse. Damit wird die Wickelhülse nicht von allen diesen Spannelementen berührt, jedoch verbleibt ein Spalt, der sehr gering ist, oder es besteht ein leicht berührender Kontakt. Damit wird die Hülse, die vorzugsweise aus Pappe und/oder Papier besteht, nahezu zentriert, wobei die Hauptträgheitsachsen der Hülse und der Wickelwelle nahezu fluchten. Sodann sind die Spannelemente zum Halten der Wickelhülse nach außen verfahrbar. Anschließend ist die Wickelhülse fest auf der Wickelwelle verspannt. Da die letztgenannten Spannelemente lokal die Wickelhülse leicht nach außen drücken, wandern die freien Bereiche leicht nach innen, so dass die Spannelemente zum Vorzentrieren nun sämtlichst in Kontakt mit der Wickelhülse stehen und eine zusätzliche Stütz- und Haltewirkung ausüben. Zum Aufschieben von Wickelhülsen können die Spannelemente sich vollständig innerhalb der Wickelwelle befinden, d. h. ihre Außenoberflächen ragen nicht über die Außenoberfläche der Wickelwelle hinaus.

Durch diese Bestandteile und durch diese Vorgehensweise wird erreicht, dass die Wickelhülse in der Wickeleinrichtung nahezu einen idealen Rundlauf erreicht, was die Faltenbildung merklich reduziert. Damit lässt sich die Wickelqualität erheblich steigern.

Die erfindungsgemäße Wickelwelle bringt besondere Vorteile mit sich in Kombination mit einer Wickeleinrichtung, welche die auf einer Gießfolienanlage produzierte Folie inline, also ohne Zwischenspeicherung aufwickelt, wobei die Produktionsgeschwindigkeit 500 bis 700 Meter pro Minute (m/min) beträgt, da sich hier die optimale Positionierung der Wickelhülse besonders positiv auswirkt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Wickelwelle auf einen Hülseninnendurchmesser von 2 Zoll ausgelegt, wodurch die Vorteile der erfindungsgemäßen Wickelwelle nochmals stärker zum Tragen kommen. Die in axialer Richtung der Wickelwelle gesehen in einer Reihe angeordneten Spannelemente weisen einen Abstand auf, sind also unterbrochen. Das Vorsehen eines Abstands dient dazu, dass eine größtmögliche Stabilität des faserverstärkten Materials erreicht wird. So müssen bei voneinander beabstandeten Spannelementen weniger Fasern durchtrennt werden als bei durchgehenden Spannelementen. Der Abstand zweier in einer Riehe liegenden Spannelemente beträgt mindestens 50mm, bevorzugt 100mm und höchstens 200 mm, so dass Wickelhülsen mit einer Normlänge von 250 mm beliebig positionierbar sind, ohne dass die Kräfte zum Verspannen nennenswert reduziert sind.

Es ist vorteilhaft, wenn auf der Wickelwelle solche Wickelhülsen aufbringbar sind, die eine Normlänge von 250mm oder mehr haben. In diesem Fall lassen sich die Wickelhülsen mit einer ausreichenden Anzahl an Spannelementen halten, so dass ein idealer Rundlauf erzielt wird.

Zwei in Umfangsrichtung gesehen benachbarte Reihen von Spannelementen sind bevorzugt in axialer Richtung versetzt, so dass die Stabilität der Wickelwelle nochmals erhöht ist, was sich erneut positiv auf die Wickelqualität auswirkt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der unter Bezugnahme auf die Figuren verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen erläutert sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder beliebige Kombinationen erwähnter Merkmale erfindungswesentlich sein. Im Rahmen der gesamten Offenbarung gelten Merkmale und Einzelheiten, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Wickelwelle und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Die einzelnen Figuren zeigen:

Fig. 1 Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Wickelwelle

Fig. 2 Schnitt II - II aus der Figur 1

Fig. 3 Abwicklung der Umfangsfläche der Wickelwelle Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer Wickelwelle 1. Diese Wickelwelle umfasst einen Wickelwellenkörper 2, der die Arbeitsbreite A hat, was durch den Doppelpfeil deutlich gemacht wird. An jedem ihrer Enden umfasst die Wickelwelle 1 einen Zapfen 3, welcher jeweils in zwei Lagerstellen 4, 5 rotierbar gelagert ist. Diese Lagerstellen können an sich bekannte Rollen- oder Kugellager umfassen. Zum Wechsel der Wickelhülsen, die in dieser Figur nicht eingezeichnet sind, kann ein Ende der Wickelwelle 1 freigelegt werden, oder die Wickelwelle 1 kann aus der Wickelvorrichtung entnommen werden. Dabei können die Lagerstellen 4,5 vollständig oder teilweise an der Wickelwelle oder in der Wickelvorrichtung verbleiben.

In der Figur 2 ist nun der Schnitt II - II aus der Figur 1 zu sehen. Zunächst sind die Spannelemente 20 und 21 zu erkennen, wobei die Spannelemente 20 zum Vorzentrieren (Vorzentrierelemente) und die Spannelemente 21 zum Verspannen vorgesehen sind. Die Spannelemente 20 und 21 sind in Umfangsrichtung φ gesehen alternierend angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind je drei Spannelemente 20 und 21 zu erkennen. Allgemein können jedoch auch mehr Spannelemente 20 und/oder 21 vorgesehen sein, um einen noch besseren Rundlauf zu erzielen. Der Aufbau der Spannelemente wird weiter unten beschrieben werden. Die Spannelemente 20 und 21 können mit einer verbreiterten Basis 22 verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet sein und sind innerhalb der Öffnung 23 verschiebbar, so dass sie unterschiedliche radiale Positionen einnehmen können. Die Basis 22 ist innerhalb einer verbreiterten Nut 24 in radialer Richtung verschiebbar. Die verbreiterte Nut 24 dient auch als Wegbegrenzung, so dass die Wickelhülse zwar mit großer Kraft haltbar ist, diese aber nicht mit einem zu großen Stellweg über Gebühr aus der Zylinderform gedrückt wird.

Das Ausfahren der Spannelemente erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils durch wenigstens einen zwischen der verbreiterten Nut 24 und der dem Spannelement 20, 21 abgewandten Fläche der Basis 22 eingelegten Schlauch 25, der mit einem Gas, insbesondere mit Luft, befüllt und unter Druck setzbar ist. Alle Schläuche sind dazu mit einer Verbindungsleitung 26 mit einem zentralen Druckgasrohr 27 verbunden, welches vorzugsweise über eine Drehdurchführung von außerhalb der Wickelwelle mit einem unter Druck stehenden Gas versorgbar ist.

Um nun eine oder mehrere Wickelhülsen auf der Wickelwelle zu verspannen, wird das zentrale Druckgasrohr 27 mit einem Gas beauftschlagt, welches in die Schläuche gelangt. Diese Schläuche 25 expandieren und drücken so die Spannelemente 20, 21 nach außen. Um zu erreichen, dass die Spannelemente 21 später als die Spannelemente 20 betätigt werden oder dass die Spannelemente 21 sich langsamer als die Spannelemente 21 bewegen, ist eine Drosseleinrichtung vorgesehen, die auf unterschiedliche Weise realisiert sein kann. Eine einfache Möglichkeit ist es, den maßgeblichen Querschnitt der Verbindungsleitungen 26 für die Spannelemente 21 kleiner zu halten als den Querschnitt der Verbindungsleitungen 26 für die Spannelemente 20. Eine andere Möglichkeit ist es, die Schläuche für die Spannelemente 21 mit einer geringeren Elastizität als die Schläuche für die Spannelemente 20 auszustatten. Dieser Sachverhalt ist in der Figur 2 dadurch verdeutlicht, dass die Schläuche für die Spannelemente 21 eine größere Strichbreite haben als die Schläuche für die Spannelemente 20. Beide vorgenannten Maßnahmen führen dazu, dass die Schläuche für die Spannelemente 21 bei kontinuierlicher Gaszufuhr langsamer expandieren als die Schläuche für die Spannelemente 20. Viele andere Drosselelemente sind denkbar.

Zur verzögerten Bewegung der Spannelemente 21 sind auch andere oder zusätzliche Maßnahmen und Einrichtungen denkbar. So können die Spannelemente 21 mit einer Federkraft beaufschlagt werden, die zur Verschiebung dieser Spannelemente überwunden werden muss. Es können aber auch mechanische Stellmittel vorgesehen sein. So können zur Verschiebung der Stellelemente axial verlaufende Exzenterwellen vorgesehen sein. Diese können alle gleichzeitig verstellbar sein, die Exzentrizität für die Spannelemente 21 jedoch derart ausgestaltet sein, dass die Spannelemente 21 später als die Spannelemente 20 verfahren werden.

Der Wickelwellenkörper 2 kann bevorzugt auf die folgende Weise hergestellt werden. Zunächst wird ein rohrförmiger Grundkörper 28 hergestellt, wobei eines der folgenden, an sich bekannten Verfahren nutzbar ist: Pultrusionsverfahren, Wickelverfahren (filament winding) oder das Aufrollen von Gelegen aus faserverstärktem Kunststoff. Es kann auch eine Kombination dieser Verfahren genutzt werden. Anschließend werden die verbreiterten Nuten 24 in den Grundkörper 28 eingebracht, wonach das Außenrohr 29, vorteilhafterweise wieder unter Anwendung eines der aufgeführten Herstellverfahren, hergestellt wird. Sodann werden oberhalb der verbreiterten Nuten die Öffnungen 23 eingebracht, welche bevorzugt die Form von Langlöchern 30 (Figur 3) haben. Dabei sind mehrere Langlöcher in einer Reihe angeordnet, wobei der Abstand B von jeweils zwei Langlöchern bevorzugt im Bereich zwischen 50 und 200 mm liegt.

Nach dem Herstellen der Öffnungen 23 bzw. der Langlöcher 30 werden die Spannelemente 20, 21 und die Schläuche über eine offene Stirnseite der Wickelwelle 1 eingebracht, wobei die Spannelemente einzeln oder als Bestandteile einer in axialer Richtung verlaufenden Spannleiste vorliegen können.

Die Figur 3 zeigt nun eine Abwicklung der Umfangsfläche 31 der Wickelwelle 1. Zu erkennen ist nun die reihenförmige Anordnung der Spannelemente 21 bzw.

20. Weiterhin ist ein Versatz der Spannelemente 20 gegenüber den Spannelementen 21 in axialer Richtung zu erkennen, wobei bevorzugt die Anzahl der Spannelemente 20 geringer ist als die Anzahl der Spannelemente

21 , da an die Spannelemente 20 zur Vorzentrierung hinsichtlich der Kraftübertragung geringere Anforderungen zu stellen sind als an die

Spannelemente 21 zum Verspannen.

Jeweils zwei Spannelemente 20 oder zwei Spannelemente 21 sind mit einem Abstand B zueinander angeordnet. Bevorzugte Maße für diese Abstände wurden bereits in der allgemeinen Beschreibung angegeben. Bezugszeichenliste

Wickelwelle

Wickelwellenkörper

Zapfen

Lagerstelle

Lagerstelle

Spannelement

Spannelement

Verbreiterte Basis

Öffnung

Verbreiterte Nut

Schlauch

Verbindungsleitung

Druckgasrohr

Rohrförmiger Grundkörper

Außenrohr

Langloch

Umfangsfläche