Ausgleichsrolle zum Spreizen oder Zusammenziehen von Stoffbahnen
Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Ausgleichsrolle zum Spreizen oder Zusammenziehen von Stoffbahnen, mit einem um die Achse seiner zylindrischen, als Stützfläche dienenden Mantelfläche drehbaren Stützglied. Es ist bekannt, eine drehende Rolle derart auszubilden, dass sie eine Spreiz- oder Kontraktionswirkung auf ein vorbeilaufendes Vlies aus Papier, Textil oder Kunststoffmaterial ausübt, während das Vlies durch eine Verarbeitungsmaschine hindurchläuft.
Eine Spreizwirkung ist nach gleichmässigen Abständen oder an bestimmten Stellen in der Verarbeitungsvorrichtung notwendig, um das in Längsrichtung des Verarbeitungsweges verlaufende Vlies zu strecken oder zu glätten, um Furchen oder Falten im Vlies zu beseitigen, welche von verschiedenen Kräften, die während der Verarbeitungsprozesses darauf einwirken, verursacht werden.
Ausser dem Glätten und Strecken der im Vlies auftretenden Furchen oder Falten verbessern die durch die Rolle ausgeübten Spreizkräfte die physikalischen Eigenschaften des Vlieses infolge der gleichmässigen Ausrichtung der inneren Struktur oder der Elemente des Vliesmaterials. Diese Kräfte verbessern im allgemeinen die Zugfestigkeit sowie den Elastizitäsmodul und machen die Produkte in Richtung der angesetzten Spreizkräfte weniger empfindlich gegen atmosphärische Wechsel.
Es kann auch gewünscht sein, eine Kontraktionswirkung während des Verarbeitungsprozesses auf das Vlies ausüben, um mögliche Schrumpfspannungen zu eliminieren, wobei die physikalischen Eigenschaften des Endproduktes in dem Sinne verändert werden, dass die Zugfestigkeit und der Elastizitätsmodul erniedrigt werden, wobei die Bruchdehnung zunimmt, so dass dadurch einem relativ spröden Material eine grössere Zähigkeit oder Duktilität verliehen wird.
Ein verbreiteter Spreizrollentyp ist im wesentlichen eine gekrümmte oder gebogene Rolle, welche entsprechend der Gestalt der Rolle mit Gummimaterial überzogen ist. Diese Rollen arbeiten nach dem Prinzip, dass, wenn das Vlies die Rolle berührt, jeder Teil des Vlieses in einer senkrecht zur eigentlichen Rollenoberfläche verlaufenden Richtung bewegt wird. Die Mittelpartie des Vlieses berührt die Mittelpartie der Spreizrolle und verschiebt sich unbeeinflusst in ihrer Längsrichtung weiter.
Die Vliesflächen, die sich links und rechts von der Mittellinie befinden, verschieben sich senkrecht zu der gekrümmten Oberfläche der Spreizrolle mit dem Ergebnis, dass die Rollenkräfte in einer gegen die Verschiebungsrichtung des Vlieses geneigten Richtung auf das Vlies ausgeübt werden, so dass die verschiedenen Teile des Vlieses, die notwendigerweise gespreizt werden, gegen über der Zentrumslinie mit unterschiedlichen Winkeln weiterlaufen. Die seitlichen Kanten des Vlieses divergieren unter dem grössten Winkel, welcher nach innen gegen die Zentrumslinie kleiner wird. Werden die Rollen einzeln und nicht paarweise eingesetzt, so ist es unmöglich, ein durchlaufendes Vlies zu erhalten, welches an verschiedenen Punkten längs der Breite der Spreizrolle genau gleich lang ist, so dass das Vlies an bestimmten Stellen schlaff wird, während es an anderen Punkten überdehnt wird.
Dieses Problem tritt im vergrössertem Masse in kompakt gebauten Maschinen auf, wo die freien Strecken des Vlieses, auf denen es nicht getragen wird, relativ kurz sind. Diese bekannten Rollen sind notwendigerweise in der Grösse ihrer Spreizwirkung wegen gekrümmten Ausbildung begrenzt.
Es wurde weiter vorgeschlagen, zylindrische Spreizrollen mit längsverlaufenden Nuten zu versehen. Elastische Schnüre wurden in diesen Schlitzen angeordnet und an Platten am Ende der Rolle befestigt. Beim Betrieb einer solchen Rolle werden die elastischen Schnüre einzeln während einer vollständigen Umdrehung der Rolle gedehnt und entspannt, wobei das zu spreizende Vlies mit der Gummischnur derart in Berührung gebracht wird, dass es mit dieser gedehnt und gespreizt wird. Eine derartige Spreizrolle besitzt mehrere gravierende Nachteile. Erstens ist die gegen das Vlies gerichtete Oberfläche nicht zylindrisch, da die Schnüre über die Oberfläche des zylindrischen Metallkörpers hervostehen, wodurch eine Schwingbewegung im Vlies erzeugt wird, welche um so grösser wird, je grösser die Umdrehungszahl wird. Dadurch kann das Vlies beschädigt oder zerrissen werden.
Zweitens erzeugen die Mittel, welche die Schnüre in ihren entsprechenden Nuten halten, zwischen diesen und der Rolle eine Reibung, so dass beim Betrieb eine ungleichmässige Dehnung der Schnüre auftritt und im Bereich den Enden der Schnüre Spannungsspitzen auftreten, während der innere Teil der Schnur nur wenig gedehnt wird. D.h. die Dehnkräfte in einer gegebenen Schnur werden durch die Reibungskräfte verändert und werden lange, bevor das Mittelteil einer Schnur erreicht ist, absorbiert. Dadurch wird das Vlies im Bereich seiner äusseren Kanten überdehnt, während im Bereich seiner Mitte nur eine geringe Dehnung auftritt.
Zweck der vorliegenden Erfindung war die Schaffung einer Ausgleichsrolle, welche eine gleichmässige Zusammenzieh- oder Spreizwirkung über die ganze Breite der Oberfläche eines durchlaufenden Vlieses ausübt.
Ein weiterer Zweck der Erfindung war die Schaffung einer Ausgleichsrolle mit einer äusseren Oberfläche, die zylindrisch ist.
Die erfindungsgemässe Ausgleichsrolle ist gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von achsparallel und in Umpfangsrichtung im Abstand voneinander entlang der Stützfläche verlaufenden, in Längsrichtung elastisch dehnbaren Leisten, die mit ihren Enden am einen bzw. anderen von zwei Trägern verbunden sind, welche letztere um gegeneinander geneigte, die geometrische Achse der Stützfläche schneidende Achsen drehbar sind, damit bei jeder Umdrehung jede Leiste stetig gedehnt wird, um sich dann wieder elastisch auf ihre Ausgangslänge zusammenzuziehen, wobei in jeder Leiste, ein sich praktisch über deren ganze Länge erstreckendes Federelement eingebettet ist, das mit seinen Enden am einen bzw. anderen Träger befestigt ist und dafür sorgt, dass die Längen änderungen stets über die ganze Länge der betreffenden Leiste gleichmässig verteilt sind.
Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und Varianten von Einzelheiten desselben dar. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Ausgleichsrolle mit einer anderen Rolle und einem dazwischen hindurchlaufenden Vlies.
Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1,
Fig. 3 eine Frontansicht der erfindungsgemässen Ausgleichsrolle,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV von Fig. 3 in grösserem Massstab,
Fig. 5 eine Stirnansicht nach V-V von Fig. 3,
Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI von Fig. 4 in grösserem Massstab,
Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII von Fig. 6,
Fig. 8 teilweise geschnitten, eine Teildraufsicht auf ein elastisches leistenförmiges Element,
Fig. 9 in perspektivischer Darstellung und teilweise im Schnitt, einen Abschnitt einer Leiste,
Fig. 10 einen gleichen Schnitt wie Fig. 7 einer anderen Ausbildungsform der Leiste,
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung eines sinusförmigen Federelementes, das den Leisten einverleibt ist, und
Fig. 12 teilweise eine Ansicht und teilweise ein gleicher Schnitt wie Fig. 6, einer Variante mit verstellbaren Trägern.
Die dargestellte Au sgleichsrolle weist mehrere elastische Leisten 12 auf. Diese sind achsparallel und in Umfangsrichtung mitt einem gegenseitigen Zwischenraum längs dem zylindrischen Stützglied 16 (Fig. 7) über den ganzen Umfang seiner als Stützfläche dienenden Mantefläche 14 angeordnet. Der Stützkörper ist auf einer feststehenden Achse 20 drehbar gelagert, wobei die Leisten 12, wie nachfolgend im einzlenen beschrieben wird, mit ihren einander gegenüberliegenden Enden an den entsprechenden, ringförmigen Trägern 18 befestigt sind, die ihrerseits auf einem Lager 22 drehbar gelagert sind.
Das Lager 22 ist fest auf der feststehenden Welle 20 angeordnet. Die beiden Träger 18, an denen jede Leiste 12 befestigt ist, sind derart angeordnet, dass sie um gegeneinander geneigte und die Achse der Stützfläche schneidende Achsen auf der Achse 20 drehen, so dass bei einer Umdrehung jedes Leistenelement, wie Fig. 3 und 4 zeigen, bis zu einem Maxmum an der höchsten Stelle gestreckt und gedehnt und dann zunehmend entspannt und verkürzt wird bis zu einer minimalen Länge der tiefsten Lage.
Wie Fig. 6 zeigt, setzt sich die feststehende Achse 20 aus einem Hauptteil 24 zusammen, der an seinen gegen überliegenden Enden je ein erstes Befestigungsteil 26, ein Schulterteil 28, ein zweites Befestigungsteil 30 und ein Endteil oder einen Lagerzapfen 32 aufweist. Wie Fig. 3 zeigt, ist jeder Lagerzapfen 32 in einer auf einer Konsole 36 befestigten Haltevorrichtung 35 befestigt.
Es kann zweckmässig sein, die Lage für die maximale Streckung und Dehnung der Leistenelemente 12 über den gesamten Umfang gegenüber den Haltevorrichtungen 35 und den Konsolen 36 zu verändern, um die erwähnten Extremlagen gegenüber dem durchlaufenden Vlies, entsprechend den Anforderungen und Bedingungen jedes Arbeitsganges zu verlängern oder zu verkürzen. Diese Einstellung ist leicht durchführbar, indem die Schrauben 35a der Haltevorrichtungen 35 gelöst werden, und indem die Achse 20 um den erforderlichen Weg in der zweckmässigen Richtung gedreht wird, wodurch die maximale Dehnstellung der Leisten 12 in die gewünschte Stellung verlegt wird. Um diese Einstellung zu erleichtern, ist, wie Fig. 5 zeigt, ein Zeiger 37 auf der Achse 20 befestigt, welcher dazu dient, die maximale Dehnstellung der Rolle 10 zu bezeichnen.
Wie vorangehend festgestellt wurde, ist die Achse 20 immer feststehend. Auf jedem Befestigungsteil 26 der Achse 20 ist ein Lager angeordnet, welches einen inneren Laufring 34, Kugellager 39 und einen drehbaren, äusseren Laufring 40 aufwest.
Auf dem Befestigungsteil 26 ist das Lager mit einer Befestigungsmutter 38a befestigt, welche auf ein Gewinde 38 am Schulterteil 28 aufgeschraubt ist. An jedem äusseren Laufring 40 des Lagers ist eine Büchse 42 befestigt, welche innenseitig am zylindrischen Stützglied 16 neben dessen Ende befestigt ist. Mit der Büchse 42 ist eine Verlängerung oder ein Ring 43 verbunden, welcher einen Flansch 45 und eine Dichtung 47 aufweist.
Es muss festgestellt werden, dass die Ausgleichsrolle nach Fig. 6 eine Leerlaufrolle ist und dass daher das Stützglied 16, die Träger 18 und die elastischen Leisten 12 um die feststehende Achse 20 durch das vorbeilaufende Vlies, welches die elastischen Leisten 12 berührt, gedreht werden. Mit dem Stützglied 16 kann erforderlichen falls eine Antriebsvorrichtung verbunden werden, um die Rolle gegenüber der Achse 20 anzutreiben.
Wie Fig. 6 zeigt, geht der Befestigungsteil 26 der Achse 20 in einen Schulterteil 28 über, der einen etwas kleineren Durchmesser aufweist und der seinerseits in einen zweiten Befestigungsteil 30 mit einem noch kleineren Durchmesser übergeht. Das feststehende Widerlager 22 weist eine Bohrung oder Öffnung 23 auf, welche gegen die Axe des Widerlagers geneigt ist und den Achsenteil 30 aufnimmt. Jedes Widerlager 22 ist durch einen Ring 44 am Achsenteil 30 und durch eine Befestigungsmutter 46, die auf das Gewinde 48 des Achsenteiles 30 geschraubt ist, befestigt. Durch die geneigte Anordnung der Bohrung im Widerlager 22 sind die letzteren gegenseitig gegeneinander und gegenüber der Achse 20, wie aus der Zeichnung hervorgeht, geneigt.
Eine Bolzennut 54 ist in jenem Teil 30 der Achse 20 angeordnet, in welchen ein nicht dargestellter Bolzen greift, welcher vom feststehenden Widerlager 22 gehalten wird, um dieses an einer Drehnung relativ zur Welle zu hindern. Wie Fig. 6 weiter zeigt, sind die inneren Lagerlaufringe an der äusseren zylindrischen Oberfläche des feststehenden Widerlagers 22 durch einen Befestigungsring 58 befestigt, der auf das feststehende Widerlager 22 aufgeschraubt ist.
Die ringförmigen Träger 18 weisen je einen Klemmring 62, einen Ring 64, eine Stimabdeckung 66 und einen äusseren Lagerlaufring 68 auf. Ein Lagerlaufring 60, der am inneren Ende je eines Widerlagers 22 angeordnet ist, wird durch den inneren Endflansch 64a des Ringes 64 gehalten. Die Kugellager 70 sind zwischen dem äusseren Laufring 68 und dem inneren Laufring 56 angeordnet und bilden eine drehbare Vorrichtung gegenüber dem feststehenden Widerlager 22 für die ringförmigen Träger 18. Die gegenüberliegenden Enden der elastischen, Leisten 12 sind durch Schrauben 63 an den Klemmringen 62 befestigt.
Jede der elastischen Leisten 12 wird bei einer Drehung der ringförmigen Träger 18 um die feststehenden Widerlager 22 zunehmend gedehnt und wieder entspannt.
Wenn, wie Fig. 1 zeigt, ein Vlies 72 in Richtung des Pfeiles 74 unter der Leerlauf rolle 76 und dann über die Ausgleichsrolle 10 läuft, wird durch die elastischen Leisten durch ihre Dehnung und Kontraktion auf dieses Vlies 72 eine Spreizwirkung ausgeübt. Wie die Fig. 1 und 2 weiter zeigen, dreht die Leerlaufrolle 76 auf der feststehenden Welle 78 in entsprechenden Trägern.
Es sind geeignete Mittel vorhanden, welche die verschiedenen elastischen Leisten gegen eine Verschiebung infolge der Zentrifugalkraft gegenüber dem zylindrischen Stützglied 16 verhindern und die gleichzeitig eine minimale Reibung zwischen dem Stützglied und den Leisten 12 bewirken, so dass sich die letzteren voneinander unabhängig dehnen und zusammenziehen können, wobei das Stützglied 16 im wesentlichen keinen Reibungswiderstand ausübt. In dem in den Fig. 4 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen diese Mittel aus einem Seil oder einer Schnur 80, die aus zweckmässigem Material mit einer geeigneten Zugfestigkeit besteht. Als Material kann Nylon, Dacron oder Draht geeignet sein.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist die Schnur 80 spiralförmig um die Spreizrolle gebunden und erfasst jeder der Leisten 12.
In dem in den Fig. 7 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede elastische Leiste 12 ein Fussteil 81 und ein äusseres Kopfteil 82 auf. Die Fuss- und Kopfteile 81 und 82 der elastischen Leisten können aus natürlichem oder synthetischem Gummi oder aus einem anderen geeigneten Material bestehen, welches alternierend während jeder Umdrehung der Ausgleichsrolle 10 zunehmende gestreckt und gedehnt und dann zunehmend entspannt und wieder bis in seine Ausgangsstellung verkürzt werden kann.
Die erforderliche Anzahl an elastischen Leisten 12 ist dadurch gegeben, dass sie längs des Stützgliedes 16 um seinen ganzen äusseren Umfang verteilt, mit kleinen Zwischenräumen und parallel zueinander angeordnet sein müssen. Ein längs angeordneter Bolzen 83 greift in eine Nut 83a in der Oberfläche des Stützglieder 16 und ist zwischen zwei beliebigen nebeneinander angeordneten Leisten 12 auf der Rolle 10 angeordnet, um ein Wandern der Leisten 12 auf dem Umfang des Stützgliedes 16 zu verhindern. Die Schnur 80 liegt, wie Fig. 9 zeigt, in der transversal, in der äusseren Fläche des Fussteils 81 angeordneten Rille. Die Schnur 80 ist, wie die Fig. 7 und 10 zeigen, bei 84a am Fussteil 81 im Mittelteil der Rillen 84 befestigt, um ein Gleiten oder Wandern der Schnur und der Leisten 12 zu vermindern.
Wie bei 84b ersichtlich ist, sind die gegenüberliegenden Enden der Rillen 84 in der Längsrichtung breiter, damit ein genügender Spielraum für die benachbarten Schnurteile 80 besteht, wenn die Leistenelemente beim Drehen der Rolle unabhängig gestreckt und zusammengezogen werden. Das äussere Kopfteil 82 ist permanent an der äusseren Fläche des Fussteiles 81 durch entsprechende Klebemittel, durch Vulkanisation, oder auf andere Weise befestigt, wobei ihre Befestigung an der Schnur 80 in den Rillen 84 mit denselben beschriebenen Mitteln ausgeführt wird, d. h. durch die Verbindung des Kopfteils 82 mit dem Fussteil 81.
Bei der Montage der elastischen Leisten 12 auf das Stützglied 16 wird zuerst das Fussteil 81 auf die äussere Fläche des Stützgliedes 16 aufgesetzt und mittels der Schnur 80 befestigt. Das äussere Kopfteil 82 kann hernach an dem entsprechenden Fussteil 81 befestigt werden, wonach die äussere Fläche s des Kopfteils 82 derart geschliffen oder bearbeitet werden kann, dass das Äussere der Rolle 10, wie Fig. 7 zeigt, eine zylindrische Flächenform erhält. Die engen Zwischenräume zwischen benachbarten Leisten erzeugt im wesentlichen auf der Rolle 10 eine durchgehende, zylindrische Fläche.
Eine andere Ausführungsform der elastischen Leisten ist in Fig. 10 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die äusseren Kopfteile 82a mit vorstehenden, abgeschrägten oder federförmigen Randteilen 85 und 86 versehen, welche längs gegenüberliegenden Seiten derart angeordnet und ausgebildet sind, dass sie die entsprechenden vorspringenden Teile 85 und 86 des auf der Rolle benachbarten Leisten 12 überlappen und damit zusammenwirken. Diese überlappenden Randteil 85 und 86 umhüllen wirksam die Halteorgane 80 und verhindern ein Eindringen von Vliespartikeln, Schmutz oder anderen Fremdkörpern, welche sich sonst gerne in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Leisten 12 ansammeln.
Wie vorangehend festgestellt wurde, ist in jede Leiste in Richtung ihrer Längsachse, ein Federorgan eingebettet, welches primär dazu dient, die Dehnung und die Kontraktion der Leiste gleichmässig über der Länge zu verteilen, so dass sich in den Endteilen der Leiste keine Spannungsspitzen ausbilden. Zu diesem Zweck ist, wie aus Fig. 7 und 10 hervorgeht, eine Feder 87 im Fussteil 81 der Leiste 12 eingebettet, welches in der Längsachse angeordnet ist und sich von einem Ende bis zum gegen überliegenden Ende erstreckt.
Die Federorgane 87 sind aus geeignetem Federstahl hergestellt, wobei, wie Fig. 8 zeigt, die gegenüberliegenden Enden einer jeden Feder 87 mit den entsprechenden inneren Stahlbändern 88 verbunden sind, deren äussere Enden für die Aufnahme der Schrauben 63 gelocht sind.
Auf diese Weise ist die Feder 87 von jeder Leiste zusammen mit den Fussteilen 81 und Kopfteilen 82 an den ringförmigen Trägern 18 befestigt. Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Federform, welche sich bei der Verwendung in Ausgleichsrollen 10 als befriedigend erwies und die für relativ hohe Leistungen gebaut ist. Fig. 11 zeigt eine sinusförmige Feder 87a, die sich bei relativ geringeren Leistungen in Spreizrollen als ausreichend erwies.
Ausser zu einer gleichmässigen Verteilung der Dehnung und Kontraktion der Leisten 12, dienen die Federn 87 und 87a noch dazu, den Leisten eine ausreichende Starrheit und den inneren Teilen der Leisten eine ausreichende Steifigkeit zu verleihen, was bei den hohen Umlaufgeschwindigkeiten moderner Maschinen wichtig ist, um die natürlichen Schwingungen in der Längsrichtung der elastischen Leisten 12 über den ganzen Schwingbereich eines Arbeitsganges gleichmässig zu verteilen. In den meisten Fällen sollte jede elastische Leiste eine minimale errechnete Steifigkeit von 0,07 Kgjmm2 als federkonstante Steifigkeit aufweisen.
Wie vorangehend festgestellt wurde, dient die Halteschnur 80 dazu, um während des Betriebes der Rolle ein Abheben der leistenförmigen Elemente 12 von der Stützfläche zu verhindern. Trotzdem neigen die durch die Drehung der Rolle entstehenden Zentrifugalkräfte dazu, die Leisten 12 von der Stützfläche abzuheben, so dass sie zwischen dem Stützglied 16 und den Leisten 12 reibungsvermindernd wirken, wenn sich die letzteren beim Drehen der Rolle ausdehnen und zusammenziehen. Die Leisten 12 schwimmen im wesentlichen auf der Stützfläche, so dass die Reibungskräfte dort auf ein Minimum reduziert werden, so dass sich die Leisten 12 gegenüber dem Stützglied 16 und auch gegenseitig unabhängig voneinander dehnen und zusammenziehen können.
Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 12, welches eine Vorrichtung zur Einstellung der Neigung der Widerlager 22a aufweist, um dadurch die Dehnung oder die Kontraktion der Leisten 12 zu vergrössern oder zu verkleinern. Die Neigung der feststehenden Widerlager 22a auf der Achse 20a kann, wie der Pfeil 90 angibt, um den Anlenkzapfen 91 durch die Einstellschrauben 92 und 93 vorgenommen werden, welche im feststehenden Widerlager 22a angeordnet sind und gegen die feststehende Achse 20a drücken. Daraus ergibt sich, dass in dem Mass, wie das feststehende Widerlager 22a gegen über der Achse 20a geneigt wird, mit anderen Worten, in dem Mass, wie der Neigungswinkel des feststehenden Widerlagers 22a gegenüber der Achse 20a vergrössert oder verkleinert wird, sich die den Leisten 12 aufgezwungene Dehnung oder Kontraktion während jeder halben Umdrebung vergrössert oder verkleinert.
Die Einstellung der Neigung der Widerlager 22a gegenüber der Achse 20a mittels der Einstellschrauben 92 und 93 kann während einer Drehung der Rolle nicht ausgeführt werden, so dass um die notwendigen Einstellungen vornehmen zu können, das durchlaufende Vlies und die Rolle 100 angehalten werden müssen.