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Gegenstand
der Erfindung ist eine sogenannte Breitstreckwalze, dass heisst
eine Walze zum Spreizen in Querrichtung von bahnförmigen Materialien
wie Folien, Geweben und dergleichen, die teilweise um die Walze
herum geführt
werden, wobei die Walze Vorsprünge
aufweist, die dafür
bestimmt sind, auf das durchlaufende Material in Querrichtung in entgegengesetzter
Richtung einzuwirken.
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Derzeit
werden Walzen benutzt, die zwei gegensinnig schraubenförmige Vorsprünge haben,
die sich vom Zentrum zu den beiden Enden der Walze erstrecken. Bei
Drehung in Kontakt mit dem durchlaufenden bahnförmigen Material haben die Vorsprünge eine
Tendenz, sich das durchlaufende Material in Querrichtung aufzuweiten,
und damit zu strecken, und zwar in entgegengesetzten Richtungen
auf die Seitenränder
zu, wobei die Wirkung nicht immer zufriedenstellend ist und nicht
viele Möglichkeiten
der Anpassung an die wechselnden Erfordernisse der zu behandelnden
Materialien und an anderweitige Erfordernisse aufweist. Andere Typen
von Walzen haben elastisch verformbare Vorsprünge, so dass ein Effekt erhalten
wird, der dem der zuvor beschriebenen Walzen annähernd äquivalent ist, jedoch ohne
besonders zufriedenstellende Ergebnisse.
DE 300 550 ,
US1716555 ,
GB 07944 und
CH 84434 offenbaren Walzen der oben
genannten Art.
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Gegenstand
der Erfindung ist eine Breitstreck- oder Spreizwalze, die das Problem
in zufriedenstellender Weise löst,
und mit Wirkungen, die auch auf die zu behandelnden Materialien
eingestellt und ihnen angepasst werden können.
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Diese
und andere Ziele und Vorteile werden mit einer Walze gemäss Anspruch
1 erreicht.
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Spezifisch
besteht erfindungsgemäss
die Walze aus scheibenförmigen
Elementen, von denen jedes um seine eigene Achse rotiert, wobei
die Rotationsachsen der scheibenförmigen Elemente relativ zur
Achse der Walze leicht geneigt sind; dadurch sind die scheibenförmigen Elemente
schräggestellt.
Zusätzlich
weisen sie eine Umfangsoberfläche
auf, die dafür
ausgebildet ist, durch Kontaktreibung auf das Material einzuwirken.
In der Praxis sind diese scheibenförmigen Elemente auf der Walze
mittels Lager gelagert, entweder Gleitlagern oder Wälzlagern,
die von gegenseitig im Eingriff befindlichen Kernen getragen werden.
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Vorteilhafterweise
liegen die Rotationsachsen der scheibenförmigen Elemente im Wesentlichen in
ein- und derselben geometrischen Ebene, die durch die Achse der
Walze verläuft.
Zusätzlich
können
die Rotationsachsen der scheibenförmigen Elemente parallel zueinander
oder variabel geneigt sein, auch in Gruppen und/oder mit glatten,
dass heisst neutralen Bereichen.
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Die
scheibenförmigen
Elemente können
an ihren Umfangsrändern
aus elastomerem Material bestehen, oder auch aus einem rauhen metallischen Material,
oder alternativ können
ihre Umfangsränder durch
faserförmige
Komponenten gebildet sein, wie zum Beispiel Borsten, Stiften oder äquivalenten Strukturen.
Zusätzlich
kann der Umfangsrand der Walze einen konischen Verlauf haben und
so ausgebildet sein, dass er sich durch Biegung verformt.
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Normalerweise
sind neben der Walze Mittel zum Führen des bahnförmigen Materials
bei dessen Heranbewegung zu und Wegbewegung von der Walze vorgesehen.
Erfindungsgemäß ist wenigstens
eines dieser Führungsmittel
in seiner Position einstellbar, um die Amplitude und/oder die Lage
des Kontaktbogens des bahnförmigen
Materials an den Umgangsflächen
der die Walze bildenden scheibenförmigen Elemente, in Bezug auf
die Neigung der scheibenförmigen
Elemente, zu beeinflussen.
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Ein
besseres Verständnis
der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung und Zeichnung,
die ein praktisches, nicht einschränkendes Beispiel der Erfindung
zeigt. Es zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung im wesentlichen einer Gesamtaussenansicht
einer Breitstreckwalze, und/oder sogenannter Spreizbalken, für das Aufspreizen
in Querrichtung eines bahnförmigen Materials,
wie zum Beispiel eines Gewebes oder dergleichen;
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2 ist
eine vergrösserte
Querschnittsansicht die als Detail ein Paar von scheibenförmigen Elementen
zeigt, die Teil der Breitstreckwalze sind;
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3 zeigt
im Detail eine mögliche
Spezialfunktion der scheibenförmigen
Elemente;
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4 ist
eine Aussenansicht eines der scheibenförmigen Elemente mit Angaben,
die die Betriebsweise der Walze betreffen;
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5 und 6 sind
sehr schematische Darstellungen von zwei möglichen Lösungen, die verschieden von
der in 2 dargestellten sind;
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7, 8 und 9 zeigen
drei mögliche Anordnungen
von Führungsmitteln
zum Zuführen des
Materials und zu dessen Abfuhr, nachdem es auf der den Spreizbalken
bildenden Walze umgelenkt worden ist;
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10, 11 und 12 sind
schematische Darstellungen von unterschiedlichen Ausführungsformen.
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Wie
in der Zeichung dargestellt, ist eine Walze für das Breitstrecken von bahnförmigem Material, wie
zum Beispiel Folie, Gewebe oder dergleichen, als Ganzes mit dem
Beziehungszeichen 1 bezeichnet und besteht aus der axialen
Tragachse 3, auf der eine Vielzahl von scheibenförmigen Elementen
angeordnet sind, von denen jedes mit 5 bezeichnet ist und im
Folgenden im einzelnen beschrieben wird. Die Tragachse 3 kann
eine feststehende Tragachse sein mit, auf der Kerne 51 zum
Tragen des rotierenden Teils jedes der scheibenförmigen Elemente 5 angeordnet
sind. Auf einen von jedem Kern 51 getragenen Lager 53 ist
eine ringförmige
Komponente 55 gelagert, auf der der Umfangsteil 57 des
scheibenförmigen
Elementes 5 gelagert ist. In den 2 bis 4 bildet
dieser Umfangsteil die Umfangsfläche
für den Kontakt
mit dem Material, und ist mit einer Lippe 57A versehen,
die eine im Prinzip kegelstumpfförmige Form
hat und aus einem elastisch flexiblen Material besteht, wie zum
Beispiel Gummi oder dergleichen, und die die Umfangskontaktfläche 57B bildet.
Die Formgebung des Umfangsteils 57 ist derart, dass bei Ausübung einer
radial nach innen gerichteten Kraft, wie durch den Pfeil fb in 2 angezeigt,
die kegelstumpfförmige
Lippe 57A sich lokal verformt, bis sie die durch die strichpunktierte
Linie in 3 angezeigte Stellung einnimmt,
wodurch sich eine Verschiebung der Umfangsfläche 57B in der Axialrichtung
um einen Betrag Z bis zu der Position 57B1 ergibt,
wie in 3 dargestellt.
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Als
erfindungsgemässes
Charakteristikum sind die oben beschriebenen scheibenförmigen Elemente 5 in
zwei Bereiche unterteilt, die zwei zur Quermittelebene M von 1 symmetrische
Teile bilden. In jeder Hälfte
der Walze 1 haben die scheibenförmigen Elemente 5 gleiche
Neigung zueinander, jedoch sind die scheibenförmigen Elemente 5 der
einen Hälfte
der Walze in entgegengesetzter Richtung geneigt wie die scheibenförmigen Elemente 5 der
anderen Hälfte.
Die auf der Tragachse 3 angeordneten Kerne 51 bilden
den Sitz für
die jeweiligen Lager 53, welcher gemäss einer Achse Y-Y geneigt
ist, die um den Winkel A bezüglich
der Achse X-X der Tragachse 3 geneigt ist. Infolgedessen
erstreckt sich eine Komponente 55 und der Umfangsteil 57 des
scheibenförmigen
Elementes 5 um die Achse Y-Y herum.
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Die
Kerne 51 und damit auch die scheibenförmigen Elemente 5 als
Ganzes sind derart gelagert, dass ihre Achsen Y-Y, die zu der Achse
X-X um den Winkel A geneigt sind, alle in ein und derselben geometrischen
Diametralebene der Tragachse 3 liegen. Um dies zu gewährleisten
haben die Kerne 51 einander gegenüberliegende stirnseitige Zähne 51A und 51B,
die einen gegenseitigen Winkeleingriff der auf der Tragachse 3 angeordneten
Kerne 51 ermöglichen,
so dass sich die Kerne 51 nicht gegeneinander verdrehen
können.
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Die
geometrische Ebene, welche die Achse Y-Y der einzelnen Kerne 51 enthält, kann
um die Achse X-X herum in geeigneter Weise ausgerichtet werden,
entweder durch Bewegen der Tragachse 3, mit der die Kerne 51 drehfest
verbunden sein können, oder
durch Drehbewegung der Reihe von Kernen 51, die miteinander
verbunden sind und um die Tragachse 3, mit der sie keine
feste Verbindung haben, drehbeweglich sind. Die vorstehend betriebene
Anordnung ermöglicht
begrenzte mögliche
Variationen.
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Die
Umfangsfläche 57B der
verschiedenen scheibenförmigen
Elemente bildet die Umfangsfläche
für den
Reibungskontakt mit dem zu behandelnden Material. In den Diagram men
von 7 bis 9, die noch beschrieben werden,
ist das zu behandelnde Material mit T bezeichnet und kann zum Beispiel
ein Textilstoff oder eine Folie oder dergleichen sein, welches quer
zur Bahnlängsrichtung
breitgezogen werden soll. Das Material T wird in solcher Weise der
Walze 1 zugeführt
und von der Walze 1 getrennt und abgeführt, dass es einer Umlenkung
unterzogen wird, die, wie in den Schemazeichungen von 7 bis 9 deutlich
dargestellt, auch verändert werden
kann, wie durch die Winkel B, C und D von 7, 8 und 9 angezeigt.
Der Zweck hiervon wird noch erläutert.
Als Ergebnis der auf diese Weise dem bahnförmigen Material T verliehenen Umlenkung übt dieses
einen zentripetalen Druck gemäss
dem Pfeil fp lokal auf die Lippen 57A aus, und zwar in
dem Bereich, der dem Umlenkbogen entspricht, wie zum Beispiel dem
mit B, C und D in 7, 8 beziehungsweise 9 bezeichneten Bogen.
Hieraus ergibt sich, dass aufgrund der Verschiebung der Umfangsfläche 57B bis
in die Position 57B' der
Effekt eines Aufspreizens des Material in entgegengesetzte Richtungen
auftritt, wie durch die in entgegengesetze Richtungen zeigenden
Pfeile fd in 1 angezeigt, und zwar als Ergebnis
der entgegengesetzten Orientierung der kegelstumpfförmigen Lippen 57A in
der einen und der entgegengesetzten Richtung in den beiden symmetrischen
Hälften
der Walze 1, wie bereits beschrieben, und aufgrund der Verformungen
der Lippen unter den gemäss
den Pfeilen fd ausgeübten
Drücken.
Darüber
hinaus, zusätzlich
zu dem möglichen
Effekt der Verformung der Lippen 57A, haben die scheibenförmigen Elemente 5 einen
Aufspreizeffekt durch ihre Schrägstellung,
da sie entsprechend den Achsen Y-Y gelagert sind, die bezüglich der
Achse X-X der Walze geneigt sind, wobei diese Wirkung längs des
Bogens erfolgt, der sich von dem Punkt En, wo die Berührung des
Materials T mit der Walze 1 beginnt, bis zu dem Punkt U
erstreckt, wo das Material T die Berührung mit der Walze 1 verlässt. Durch
Veränderung
des Startpunktes En, der sich allgemein auf den Punkt U des Berührungsendes
bezieht, erhält
man eine Veränderung des
Betrages des Aufspreizens, welches durch die Zugwirkung in Richtung
der Pfeile fd durch die Umfangsfläche 57B entlang des
Berührungsbogens
erzielt wird, und zwar auch ohne den Effekt oder unabhängig davon,
der durch die Verformung der Lippe 57A von der Normalform
in den verformten Zustand, bei dem die Oberfläche 57B in die Stellung 57B1 gelangt, erhalten werden kann. In
den 7 bis 9 ist mit 12 ein Führungsmittel
für die
Zuführung
des Materials T bis zum Kontakt mit der Walze 1 bezeichnet.
Dieses Führungsmittel 12 kann
eine Rolle sein, die von der Position 12A bis zur Position 12B über entsprechende
Zwischenstellungen, wie die Position 12C, verstellt werden
kann, wie jeweils in 7, 9 bzw. 8 dargestellt.
Durch die Bewegung des Führungsmittels 12 zwischen
den verschiedenen Positionen erhält
man unterschiedliche Kontaktwinkel zwischen dem Material T und der
Umfangsfläche der
Walze: der Bogen E1-U in 7 ist kleiner als der Bogen
E2-U von 8 und noch kleiner als der Bogen
E3-U von 9.
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Durch
diese Veränderung
des Kontaktbogens oder Umschlingungswinkels erhält man einen unterschiedlichen
Betrag der Verschiebung in der mit dem Pfeil fd angegebenen Richtung
beim Aufspreizen, und zwar um Beträge, die in 4 mit
D1, D2 bzw. D3 dargestellt sind, und zwar als Ergebnis unterschiedlich
langen Kontaktes des Materials T über den Bogen E1-U, den Bogen
E2-U bzw. den Bogen E3-U an der Umfangsfläche der scheibenförmigen Elemente,
die in 1 bis 7 mit 57B bezeichnet ist.
Der gleiche Effekt kann erzielt werden durch Verändern des Austrittspunktes
U relativ zum Auflaufpunkt des Materials an der Umfangsfläche der
Walze 1. Der Betrag des Umschlingungswinkels kann auch durch
gleichzeitiges Variieren der Positionen der beiden Punkte En und
U relativ zur Position der Achsen Y-Y, die bezüglich der Achse X-X geneigt
sind, geändert
werden.
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In
jedem Fall erhält
man durch Variieren der Kontaktbogens des Materials ein unterschiedliches Ausmass
des Spreizens in der durch die Pfeile fd von 1 angezeigten
Richtung, des breitzuziehenden Materials, wie Gewebe, Folienbahn
und dergleichen. Dazu kommt der Aufspreizeffekt aufgrund der Verformung
der elastischen Lippe 57A am Umfang jedes der scheibenförmigen Elemente 5,
die die Walze 1 bilden, falls diese Massnahme angewendet
wird.
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Gemäss der schematisch
in 5 illustrierten Variante besteht die Umfangsfläche der
scheibenförmigen
Elemente, die eine Kontaktreibung auf das Material ausübt, nicht
aus der Oberfläche 57B von 1 bis 4,
sondern aus einer Reihe von Nadeln oder Borsten 157, die
grundsätzlich
radial orientiert sind und vom Umfang jedes der scheibenförmigen Elemente 105 ausgehen.
Diese Borsten oder Nadeln 157 können, nur als Beispiel betrachtet,
in ein Gewebe eindringen und die Funktion des Breitziehens in der
gleichen Weise ausüben
wie die Oberfläche 57B des
Umfangs jedes der scheibenförmigen Elemente 5.
Es können
glatte Materialien mit einem hohen Reibungskoeffizient und/oder
Materialien mit Oberflächenbearbeitung
zur Erhöhung
der Rauhigkeit verwendet werden.
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Ferner
zeigt 6 eine weitere abweichende Ausführungsform,
bei der Borsten oder Nadeln 257 am Umfang jeder der Scheiben 205 vorgesehen sind
(die äquivalent
den scheibenförmigen
Elementen 5 oder 105 sind), jedoch mit dem Unterschied
von der in 5 dargestellten Lösung, dass
diese Borsten oder Nadeln relativ lang und relativ flexibel sind; infolge
dessen werden durch den Druck, der von dem durch die Walze in der
Richtung des Pfeiles fp umgelenkten Material ausgeübt wird,
diese Borsten oder Nadeln eine elastische Verformung erleiden, wobei sie
sich von der bei 257 dargestellten Konfiguration in die
elastisch stärker
deformierte Konfiguration gemäss 257A biegen,
wobei sie eine ähnliche
Funktion ausüben
wie die Verformung der Lippen 57A, wenn diese verformt
werden, um die Umfangsfläche
von der Position 57B in die Position 57B1 von 3 zu verschieben.
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10 zeigt
eine Variante, bei der die scheibenförmigen Elemente keine vorspringenden
Umfangsteile haben.
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11, 12 und 13 zeigen
andere Ausführungsformen,
bei denen die Walze eine Anzahl von Abschnitten mit unterschiedlichen
Formen hat, zu denen mindestens ein glatter Abschnitt und/oder Abschnitte
mit unterschiedlich geneigten scheibenförmigen Elementen gehören.
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Die
Erfindung ermöglicht
es, die Vorteile zu verwirklichen, die am Anfang der vorliegenden
Beschreibung genannt wurden, mit der weiteren Möglichkeit der Einstellung sogar
während
des Betriebs der Maschine, um den Betrag des Breitziehens des Materials
zu variieren, welches die Walze 1 erreicht und von dieser
mehr oder weniger umgelenkt wird.
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Es
versteht sich, dass die Zeichungen nur eine Vereinfachung darstellen,
die nur zur praktischen Erläuterung
der Erfindung vorgesehen ist, welche in ihren Ausführungsformen
und Anordnungen geändert
werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen.