DE29503003U1 - Bahnführungswalze für eine Warenbahn, insbesondere eine Folienbahn - Google Patents

Description

BASF Magnetics GmbH 940859 O.Z. 0078/06212

Bahnführungswalze für eine Warenbahn, insbesondere eine Folienbahn

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Bahnführungswalze für eine Warenbahn, insbesondere eine Folienbahn, mit an der Oberfläche der Bahnführungswalze angeordneten Vertiefungen zur Aufnahme der von der Bahn mitgeführten Luft.

In Herstellungs- sowie Bearbeitungsmaschinen für Warenbahnen, bestehend aus einem flexiblen Schichtträger wie Papier-, Kunststoff- oder Metall-Folie mit einer oder mehreren darauf gegossenen Schichten werden die Warenbahnen oft um eine Vielzahl angetriebener und/oder frei drehender Walzen geführt. Hierbei ist oft nur ein geringer Umschlingungswinkel der Bahn um die Walzen und nur geringe Spannung in der Bahn erwünscht. Um Beschädigungen der empfindlichen Bahnoberfläche zu vermeiden, muß gewährleistet sein, daß die Bahn ohne Schlupf, das heißt ohne relative Bewegung zur Walze über die Walzen geführt wird. Antreibende Walzen müssen so beschaffen sein, daß die Bahnoberfläche schlupflos von der Walze transportiert und angetrieben wird. Die leerlaufenden, lediglich zur Führung der Bahn verwendeten Walzen müssen von der bewegten Warenbahn angetrieben werden. Ein Schlupf zwischen Walze und Bahn führt selbst dann zu Kratzern, Aufscheuern und Abrieb der Bahnoberfläche, wenn die Walzenoberflächen hochglanzpoliert sind. Dieser Abrieb bleibt an der Bahnoberfläche haften, wird beim Aufwickeln der Warenbahn eingeschlossen und führt somit zu mechanischen Beschädigungen infolge Durchdrücken in der Warenbahn, außerdem zu Beschädigungen auf den auf dem Schichtträger aufgegossenen Schichten und somit zu minderer Qualität des so hergestellten Produktes, beispielsweise bei fotografischen Filmen, hochwertigen Papieren oder bei magnetischen Aufzeichnungsträgern.

Es ist auch allgemein bekannt, daß bewegte Bahnen je nach ihrer Oberflächenbeschaffenheit und Geschwindigkeit an ihren Grenzschichten mehr oder weniger Luft mit sich führen. Bei geringer Umschlingung der Walze durch die Bahn treten schon ab einer Bahngeschwindigkeit von etwa 100 m/min Schwierigkeiten insofern auf, als sich die von der Bahn mitgerissene Luft vor den Walzen staut, so daß die Bahn von der Walze abhebt und zeitweise so lange auf einem Luftkissen über die Walze gleitet, bis sich der Druck von der Walze abgebaut hat. Die Mitnahmekräfte, die von der Bahn auf die Walze oder von der Walze auf die Bahn übertragen werden, sind dann sehr klein oder gleich null.

BASF Magnetics GmbH 940859 O.Z. 0078/06212

Die nicht angetriebenen Walzen bleiben stehen oder drehen sich mit erheblich verminderter Geschwindigkeit. Auf den angetriebenen Walzen schwimmt die Bahn, was zu einem instabilen Bahnlauf führt. Die Bahn verläuft seitlich, und es erfolgen Verkratzungen der Bahn, wenn die Bahn die mit geringer oder größerer Geschwindigkeit drehenden Walzen zeitweise berührt.

Eine Bahnführungswalze der eingangs genannten gattungsmäßigen Art ist in der DE 30 30 917 beschrieben. Dabei ist auf der Oberfläche der Bahnführungswalze ein feingefächertes Netz von Kompressionsräumen als Vertiefungen angeordnet, in welchen die von der Bahn an ihrer Grenzfläche mitgeführte Luft während der Umschlingung der Walze durch die Bahn verdichtet ist, und wobei an den erhabenen glattgeschliffenen und polierten Flächen die Bahn auf der Oberfläche der Führungswalze aufliegt. Das Walzenmaterial besteht aus Aluminium, welches an seiner Oberfläche sandgestrahlt und ohne galvanische Zwischenbehandlung verchromt und geschliffen ist. Die DE 33 02 843 beschreibt eine Führungswalze, bestehend aus einem Metallkern und einer äußeren profilierten Gummioberfläche, welche aus Noppen gebildet ist. Nach der Lehre der DE 28 53 413 soll ein faltenfreies Führen dünner Bahnen dadurch gewährleistet werden, daß die Walzenoberfläche mit dünnen, aus Kunststoff bestehenden Netzschläuchen mit bestimmter Maschenweite überzogen sind.

Saugwalzen mit perforiertem, um eine Achse drehbarem Mantel aus Sintermetall zum Übertragen eines Drehmoments auf eine Bahn sind beschrieben in der EP-PS 42 59 26. Dabei steht der Innenraum des Saugwalzenkörpers unter unterdruck, so daß die anzutreibende sowie zu führende Warenbahn angesaugt wird. Hierbei ist ein erheblicher konstruktiver Aufwand erforderlich, insbesondere, da die Porengröße des Sintermetalls über den Mantel des Walzenkörpers verschieden sein soll. Außerdem müssen die mit der Warenbahn in Berührung stehenden Oberflächen bei der Herstellung und auch während der Benutzungsdauer einer kostspieligen zeitaufwendigen Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Außerdem ist die Standzeit derartiger Walzen zu gering, weil angesaugte Schmutzpartikel die engen Poren im Sintermetall verschließen.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Bahnführungswalze der eingangs genannten gattungsmäßigen Art zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Bahnführungswalze der gattungsgemäßen Art gelöst, wenn dieselbe eine Siebwalze mit regelmäßig angeordneten Öffnungen ist, die im wesentlichen aus

BASF Maonetics GmbH 940859 O.Z. 0078/06212

etwa kreisförmigen Umfangselementen und damit verbundenen Achselementen besteht.

Damit wird vorteilhaft erreicht, daß eine einfach herstellbare Siebwalze mit geringem Gewicht und leichter Austauschbarkeit benutzbar wird.

In zweckmäßiger Ausführung können derartige Bahnführungswalzen etwa kreisförmige Umfangselemente mit einer Spiralform besitzen. 10

Es ist auch zweckmäßig, wenigstens zwei Spiralform-Umfangselemente vorzusehen, die symmetrisch zur Achsmitte die Oberfläche der Walze bilden.

Dadurch können Richtungsabweichungen bei der Bahnführung wenigstens vermindert werden.

Vorteilhaft sollte die ümfangsflache der Walze im wesentlichen eine exakte Kreisform aufweisen, um eine glatte Anlage der Bahn zu gewährleisten.

Die Breite der Spaltöffnungen der Siebwalze kann zweckmäßig im Bereich von etwa 30 &mgr;&idiagr;&eegr; bis etwa 500 |xm, insbesondere im Bereich von etwa 50 &mgr;&pgr;&igr; bis etwa 100 [im, liegen.

Damit ist im wesentlichen erreichbar, daß sich die Schlitze oder Spaltöffnungen nicht auf dem zu führenden Bahngut abbilden, was insbesondere bei frisch beschichteten Bahnen sehr nachteilig sein kann.

Bei dieser Ausführung ist ein Rundschleifen der Ümfangsflache auf etwa exakte Kreisform leicht zu bewerkstelligen.

Vorteilhaft ist die Verwendung einer Bahnführungswalze gemäß vorliegender Erfindung in einer Beschichtungsanlage für Film, Magnetband, hochwertiges Papier oder Metallfolie.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Bahnführungswalze als Bahntransportwalze mit Vakuumvorrichtung. 40

BASF Magnetics GmbH 940859 O.Z. 0078/06212

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben.

In der Zeichnung ist dargestellt in
5

Figur 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vakuumwalze
Figur 2 eine weitere Ansicht der Vakuumwalze nach Figur 1 mit einer Teilschnitt-Ansicht
Figur 3 eine Ausführung der Siebwalze nach der Erfindung.

In der dargestellten Ausführung besteht die Vakuumwalzen-Anordnung aus einem Spaltsieb-Hohlzylinder als Walzenkörper 1, wobei ein Längsdraht 4 in Spiralform um Querstäbe 5 gewickelt und damit verschweißt ist. Als Material sind alle schweißbaren Werkstoffe verwendbar, vorzugsweise nicht rostender VA-Stahl. An den Stirnseiten ist der Walzenkörper 1 mit Stahlscheiben 13 und 14 fest verbunden. Der Walzenkörper 1 ist über nicht dargestellte Kugellager an einem Schaft 18 und 15 drehbar gelagert. Der Walzenkörper 1 rotiert um einen Stator 2, der z.B. mit Ausnehmungen bzw. Löchern 10 zur Übertragung der Ansaugluft in den Innenraum (Pfeile 11) des Stators 2 versehen ist. Die Ausnehmungen bzw. Löcher 10 sind nur in dem von der Materialbahn 6 umschlungenen Teil des Stators 2 vorgesehen, ansonsten besitzt derselbe eine zylindrische Außenfläche ohne Löcher.

Der Ansaugstutzen wird in Richtung des Pfeils 3 mit einem Vakuum-Druck von 60 bis 200 mbar beaufschlagt, um eine ausreichende Haftung zwischen Vakuumwalze und Materialbahn 6 zu erreichen. 30

Die Größe der Spaltweite 7 zwischen zwei Windungen des Längsdrahtes 4 kann im Bereich von ca. 30 &mgr;&tgr;&agr; bis etwa 500 &mgr;&idiagr;&eegr; liegen, insbesondere liegt sie im Bereich von ca. 50 (im bis ca. 100 |un.

Da die Öffnungen regelmäßig über die Mantelfläche des Sieb-Hohlzylinders verteilt angeordnet sind, ergibt sich wie oben angegeben ein geringer Vakuum-Druck, der auch einen entsprechend kleindimensionierten Unterdruck-Erzeuger erfordert.

Die Querschnittsform des Längsdrahtes 4 oder auch von einzelnen Kreisform-Drähten oder -Stegen ist beliebig wählbar, jedoch muß eine Fläche, gerade oder gewölbt, nach außen gerichtet sein. Die angenähert zylindrische Außenfläche 16 des Walzenkörpers 1, also des Sieb-Hohlzylinders, kann durch Schleifen, und, wenn unbedingt notwendig, außerdem noch durch Polieren, in eine im wesentlichen exakte Kreiszylinderform gebracht werden, damit die Materialbahn 6 plan über ihren Umschlingungswinkel anliegt. Der Umschlin-

BASF Magnetics GmbH 940859 O.Z. 0078/06212

gungswinkel beträgt etwa 5 bis etwa 320°, je nach Anwendung der Führungswalze. Die Güte der Oberfläche und die Genauigkeit der Zylinderform des Walzenkörpers 1 sind maßgebend dafür, ob äußerst empfindliche, dünne Magnetbandbahnen mittels solcher Führungswalzen geführt, umgelenkt oder transportiert werden können.

Versuche zeigten, daß zur Übertragung eines genügend großen schlupffreien Drehmoments auf die Materialbahn ein Umschlingungswinkel der Bahn um den Walzenkörper von 180 bis 300°, vorzugsweise von 240 bis 280°, geeignet sind.

In der Figur 3 ist eine schematische Ausführung eines Sieb-Hohlzylinders 20 gemäß der Erfindung dargestellt. Selbstverständlich können die Siebstrukturen auch auf Vollkörpern befestigt sein, wenn eine Vakuum- oder Luftkissenführung {mit Luftab- bzw. -zufuhr) nicht beabsichtigt ist.

Der Sieb-Hohlsylinder 2 0 besteht aus zwei zur Achsmitte symmetrisch spiralig gewickelten Längsprofildrähten 8 und 9, die mit den Querstäben 5 verschweißt sind, wobei letztere wiederum mit Rand-Ringteilen 17A und 17B verbunden sind. Die Querschnittsform, etwa rechteckig mit seitlich leicht abgeflachter und dann einseitig spitz zulaufender Form, ist aus der Einzelheitsdarstellung A erkennbar. Diese Form ist günstig, da sich die Umfangsfläche 19 des Sieb-Hohlzylinders 20, wenn notwendig, abschleifen läßt, um eine exaktere Zylinderfläche herzustellen, ohne daß sich die Spaltweise w wesentlich ändert.

Die Kreisform-Umfangsprofilstege können auch senkrecht zur Hohlzylinderachse M auf den Querstäben 5 befestigt sein.

Die Ausführung der Figur 3 hat den Vorteil der Vorzugsrichtung, die durch den Richtungswinkel &agr; von ca. 5° zwischen den symmetrischen Spirallagen bestimmt ist. Dadurch wird die Führungsrichtung begünstigt und zusätzliche Seitenführungsmaßnahmen können geringer gehalten werden, als z.B. bei einer Ausführung mit senkrechten Kreisstegen.

Die erfindungsgemäßen Walzenkörper können sich an allen möglichen Stellen einer Beschichtungsmaschine befinden, beispielsweise an der Schichtauftragsstation, vor und nach der Trocknung sowie der Kalandrierung und beim Aufwickeln der fertigen Materialbahn. Die Materialbahn kann mit ihrer beschichteten Vorderseite oder mit ihrer beschichteten oder unbeschichteten Rückseite, sobald die Beschichtung getrocknet ist, über die Walzenkörper geführt werden.

BASF Magnetics GmbH 940,§59... ^.^O.Z. 0&Dgr;78^.06212

Die zylindrische Fläche eines Spaltsieb-Hohlzylinders besitzt Längsstegbreiten von b = 1,0 bis 5,0 mm und Spaltbreiten von w= 0,03 bis 0,5 mm entsprechend einem Öffnungsverhältnis von w/b von 1 bis 10 %. In einer Ausführung der Erfindung hatte der Spaltsieb-Hohlzylinder eine Gesamtbreite von etwa 150 mm. über sie lief mit 20 bis 120 m/min eine Magnetbandbahn von 125 mm Breite und einer Gesamtdicke von 9 &mgr;&igr;&agr;, bestehend aus einem flexiblen Schichtträger aus Polyethylenterephthalat und darauf gegossener Magnetschicht von 3 &mgr;&pgr;&igr;. Der unterdruck im Innenraum des Stators betrug 120 bzw. 60 mbar.. Der ümschlingungswinkel der Bahn war 60°. Das Öffnungsverhältnis betrug 2,3 % bei einer Längsstegbreite von 2,2 mm und 50 &mgr;&igr;&agr; Spaltweite. Die Haltekraft betrug bei 120 mbar 40 N(ewton) und bei 60 mbar 20 N(ewton).

Bei einem ümschlingungswinkel von 180° wurde bei einem unterdruck von 60 mbar eine Haltekraft von 60 N(ewton) gemessen. Die Haltekräfte waren also vergleichsweise groß, gemessen am jeweils notwendigen Unterdruck.

Die Oberfläche des den Walzenkörper 1 berührenden Magnetbandes wies keinerlei Abdrücke oder Deformationen und auch keinen meßbaren Abrieb auf, und die Spaltöffnungsporen des Spaltsieb-Walzenkörpers setzten sich auch nach Produktionsbetrieb nicht zu, im Vergleich zu Walzenkörpern aus Sintermetall, die eine Standzeit von wenigen Monaten aufwiesen. Damit konnte eine unbegrenzte Standzeit - abgesehen von etwaigen Fällen mechanischer Schäden realisiert werden.

Eine Bahnführungswalze ist im wesentlichen aus einer Siebwalze, insbesondere einer Siebhohlwalze, gebildet. Anwendungen als Führungs-Umlenk- und Transport-Walze sind in allen Bahntransportanlagen möglich. Vorteilhaft anwendbar sind derartige Walzen in Transportanlagen für Kunststoff- bzw. Metall-Folien-, Film-, Papier- und Magnetbandbahnen einsetzbar. 35

Claims (7)

BASF Magnetics GmbH 940859.,. .p.?.. &Ogr;&Ogr;2.8>£0.&dgr;212 Schutzansprüche

1. Bahnführungswalze für eine Warenbahn, insbesondere eine Folienbahn, mit an der Oberfläche der Bahnführungswalze angeordneten Vertiefungen zur Aufnahme der von der Bahn mitgeführten Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnführungswalze eine Siebwalze (1) ist mit regelmäßig angeordneten Öffnungen, die im wesentlichen aus etwa kreisförmigen Umfangselementen (4) und damit verbundenen Achselementen (5) besteht.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die etwa kreisförmigen ümfangselemente (4) Spiralform besitzen.

3. Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zur Achsmitte zwei Spiral-ümfangselemente vorgesehen sind.

4. Walze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache {16) der Walze (1) im wesentlichen exakte Kreisform aufweist.

5. Walze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Maß, beispielsweise die Breite, der Öffnungen im Bereich von etwa 30 &mgr;&pgr;&igr; bis etwa 500 &mgr;&tgr;&eegr;, insbesondere im Bereich von etwa 50 &mgr;&pgr;&igr; bis etwa 100 &mgr;&khgr;&eegr; liegt.

6. Bahnführungswalze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1

bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe als Führungswalze in einer Film- oder Magnetband-Beschichtungsmaschine eingesetzt ist.

7. Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe als Bahntransportwalze mit Vakuumvorrichtung verwendet ist.

0078/859/94 De/gb 15.02.1995 Zeichn.