Das Verständnis der Wickelspannung und seine Bedeutung für die Bahnspannungsregelung kann man gewissermaßen aus den Bewegungsgesetzen von Newton herleiten. Das mag für manche einschüchternd und verwirrend sein. Betrachten wir jedoch zuerst einmal nur das Wort Spannung. Im Physikunterricht in der Schule lernten wir, dass Spannung eine der vielen in der Natur vorkommenden Kräfte ist. Die Übertragung dieser Kraft als Spannung unterscheidet sie von anderen Kräften wie Komprimierung oder Schub, Druck, Gewicht oder Zug. Spannung ist praktisch eine Zugkraft.
Wie alle Kräfte in der Natur ist sie unsichtbar und nicht mit Tastsinn, Geschmack und Geruch erfassbar. Spannung kann man fühlen, wörtlich und im übertragenen Sinn, denn das Wort wurde vom emotionellen Zustand des ‚angespannt seins‘ hergeleitet. Angespannt sein ist mehr als nur ein Ausdruck, es ist eine Form der Spannung. Beziehen Sie jetzt diesen Begriff auf die Physik und Technik und es wird Ihnen leichter fallen, den Begriff der Wickelspannung zu begreifen und auch seine Bedeutung für die Regelung der Bahnspannung und für die Verbesserung der Produktionsleistung zu erkennen.
Die Wickelspannung bei der Bahnspannungsregelung
In der Fertigung bezeichnet man mit Bahn jedwedes Material, das kontinuierlich auf eine Rolle oder Walze aufgewickelt wird, wie Papier, Kunststoffe, Folien, Fasern, Gewebe, Kabel oder Metalle. Die Wickelspannung, die sich auf eine kontinuierliche Materialbahn in einem maschinellen Prozess bezieht, ist der wesentlichste Faktor und sie stellt sicher, dass sich die Bahn gleichmäßig bewegt und der Prozess einwandfrei abläuft. Mit anderen Worten, die Wickelspannung ist die gleichbleibende, messbare Kraft, die für den Ablauf des gesamten Produktionsprozesses unabdingbar ist
Wenn das Material die Maschine durchläuft, ist die Spannung die messbare Kraft, durch die das Material beim Ziehen oder Transportieren während des Wickelprozesses gedehnt oder gestreckt wird. Die Dehnung des Materials während des Wickelprozesses muss sorgfältig kontrolliert werden. Sie muss gleichmäßig sein und so gering wie möglich gehalten werden. Zur Kontrolle der Bahndehnung muss daher die Wickelspannung geregelt werden.
Die Regelung der Bahnspannung ist erforderlich, um den Materialdurchlauf bei Änderungen der Maschinendrehzahl oder zur Kompensation von Richtungsabweichungen der Bahn beim Aufwickeln sicherzustellen und zu verbessern. Die Verfahren zur Regelung der Bahnspannung unterscheiden sich erheblich. Sie reichen von einer Sichtkontrolle mit manuellen Nachstellungen bis zu modernen Bahnspannungs-Tastrollen und Bahnspannungsanzeiger, die während des Prozesses automatisch messen und die erforderlichen Korrekturen veranlassen.
Wie ist die Bahnspannung definiert?
Die Bahnspannung wird als die Kraft pro Einheitsbreite der Bahn definiert, oder einfach gesagt, als Einheitsspannung des Materials. Diese ergibt sich größtenteils aus der Materialdicke, der Art des verarbeiteten Materials und teilweise auch durch das Verfahren. Die Einheiten werden entweder im amerikanischen, imperialen Maßsystem in Pounds der linear Inch (PLI), im metrischen System in Kilogramm pro Zentimeter (kg/cm) oder auch Newton pro Zentimeter N/cm angegeben. Ein anderes gutes Beispiel ist die Papierindustrie, wo die Einheitsspannung als Einheitsgewicht des Papiers in Pounds per 3.000 sq.ft. oder in Gramm pro Quadratmeter (g/m2) angegeben wird.
Bessere Produktivität durch Bahnspannungsregelung
Letztendlich ist die Produktivität des Prozesses von einer korrekten Wickelspannung und Bahnspannungsregelung abhängig. Beim Wickeln der Rollen muss die Spannung kontrolliert werden, um Lufteinschlüsse zwischen den Materiallagen auszuschließen. Lufteinschlüsse können zu einem Verschieben des Materials auf den Rollen führen, wenn es sich auf der Rolle seitlich hin und her bewegen kann. Eine zu große Spannung kann zwar Lufteinschlüsse verringern, jedoch kann sich das Material elastisch ausdehnen und/oder verformen. Zieht sich danach jedoch das Material wieder auf seine ursprüngliche Form zurück, kann dies zu einer Deformierung der fertigen Rolle führen. Jedenfalls kann ohne eine korrekte Bahnspannungsregelung die Rolle bei einer zu geringen Spannung zu schlaff sein oder bei einer zu hohen Spannung eine Beschädigung des Rollenkerns oder ein Ineinanderschieben der Lagen auftreten.
Wickelspannung und Bahnspannungsregelung garantieren die Produktqualität und die Produktivität des Fertigungsprozesses. Mit einer korrekten Wickelspannung und einer präzisen Bahnspannungsregelung kann man das Material mit einer wirtschaftlich optimalen Geschwindigkeit durchlaufen lassen.
