DE10018497C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Fördern einer Materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Aus der Praxis sind Verfahren und Vorrichtungen zum Fördern einer Material­ bahn bekannt, bei denen die mit regelmäßigen Markierungen versehene Materialbahn im Hinblick auf eine Abweichung der Markierungen von einer vorgesehenen Sollposition überprüft wird und entsprechend der Antrieb, der in der Regel über ein Walzenpaar erfolgt, in seiner Geschwindigkeit angepaßt wird. Während diese Vorgehensweise bei kontinuierlich geförderten Bahnen eine zufriedenstellende Einstellung des Vorschubs ermöglicht, mit der ein Schlupf kompensiert werden kann, stellt sich die Situation bei diskontinuierlich geförderten Bahnen anders dar. Dies ist zum einen darauf zurückzuführen, daß durch das stoßweise Fördern der Materialbahn, die in der Regel von einer Rolle abgewickelt wird, diese in größeren Abschnitten von der Rolle herunter gezogen wird und anschließend bezüglich ihres Abrollwiderstandes über mehrere Takte nicht einstellbar ist. Entsprechend addiert sich ein Schlupf zu einer nicht akzeptablen Genauigkeitsabweichung. Zur Behebung der Ungenauigkeiten ist bei intermittierendem Vorschub eine zeitraubende Nachstellung im Schleichgang erforderlich.

Ein weiteres aus der Praxis bekanntes Verfahren sieht eine Vorrichtung vor, bei der die Materialbahn über sogenannte Tänzer-Kreuze geführt wird, bei denen es sich um eine Reihe von Walzen handelt, die von der Materialbahn abwechselnd umschlungen werden und bei denen der Abstand zwischen unteren und oberen Walzen in Reaktion auf einen detektierten Schlupf einstellbar ist. Nachteilig bei dieser Technologie ist, daß die Materialbahn im Bereich des Tänzer-Kreuzes hohen örtlichen Zugbelastungen ausgesetzt ist, die insbesondere bei einer Materialbahn, auf der empfindliche elektronische Bauteile oder Transponder angeordnet sind, zu einer hohen Beschädigungsrate oder sogar Bahnabriß führen kann und damit inakzeptabel ist. Die bekannte Technologie läßt nur langsame Vorschübe zu.

DE-GM 76 29 437 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fördern einer Materialbahn, insbesondere einer zu bedruckenden Materialbahn mit Registermarkierungen, welche eine Fotozelle auf der Förderstrecke zur Erfassung der Registermarkierungen anordnet und im wesentlichen zur Kompensation von Dehnungsschwankungen der Materialbahn die Spannung der Materialbahn und damit ihre Dehnung mittels eines durch Motor verlagerbaren Gewichts beeinflußt, und ferner eine einstellbare, motorisch antreibbare Leitwalze aufweist. Die bekannte Vorrichtung versucht zum registerhaltigen Fördern in erster Linie die Dehnung der Materialbahn zu ändern, was bei empfindlichen Materialien oder Aufdrucken nicht zugelassen werden kann. Ferner kann aufgrund der Art des Antriebs der zur Verfügung stehende Verlagerungsweg der Materialbahn und die Verlagerungs­ geschwindigkeit jeweils nur langsam angepaßt werden, so daß der Einsatz der bekannten Vorrichtung bei schnell oder intermittierend fördernden Material­ bahnen keinen Vorteil bringt.

GB-OS 2 249 782 beschreibt eine Vorrichtung, mit der eine Materialbahn einer Einrichtung zum Bilden von Säcken zugeführt wird, wobei die Materialbahn intermittierend dadurch gefördert wird, daß diese in einem ersten Schritt von einer Vorratsrolle über ein dieser nachgeschaltetes antreibbares Walzenpaar in einen stirnseitig offenen Saugschacht eingesogen wird, bis ein unterer Sensor aktiviert wird. Dann wird in einem zweiten Schritt ein in eine Packeinrichtung integrierter Fördermechanismus betätigt, der die Materialbahn ein Stück fördert und damit aus dem Saugschacht entgegen der Saugkraft abzieht. Nachteilig ist bei dieser Vorrichtung einerseits, daß die Materialbahn aufgrund der Saugkraft gegen die Wände des Saugschachts gezogen wird, wo sie beim Fördern Beschädigungen erleiden kann. Ferner besteht die Gefahr des Knickens der Materialbahn in dem Saugschacht, z. B. bei Zu- oder Abfördern. Die eingestellte Saugkraft ist nicht in Abhängigkeit von kleinen Toleranzschwankungen einstellbar, und somit kann in dem Saugschacht auch keine feine Einstellung einer Förderung der Materialbahn erfolgen.

US-PS 4 787 544 beschreibt eine Puffer-Vorrichtung zum Spannen einer Materialbahn, in der eine zwischen zwei Stationen übergebene Materialbahn zunächst über eine erste perforierte Walze geführt ist, in der Luft in Folge Überdrucks austritt, anschließend über eine in einem Schacht höhen­ verstellbare Tänzer-Walze umgelenkt ist und über eine zweite perforierte Walze geführt ist. Die Tänzer-Walze ist an ihren axialen Enden mit stirnseitigen Verzahnungsabschnitten ausgebildet, in denen sie axial drehbar ist, welche Verzahnungsabschnitte mit ein Verkanten erlaubenden, komplementären Gleit­ elementen mit verzahnten Oberflächen kämmen, die in dem Schacht in entsprechenden Führungsbahnen axial verschiebbar sind. Im unteren Bereich des Schachts sind Belüftungslöcher vorgesehen, an die auch eine Unterdruckquelle anschließbar ist, welche bei z. B. in Folge Bahnriß herunterfalllender Tänzer-Walze von den Gleitelementen verschlossen werden, wodurch im unteren Bereich des Schachts ein den Fall bremsendes Luftpolster geschaffen ist. Die Spannung der Bahn zwischen den beiden perforierten Walzen und der Tänzer-Walze erfolgt durch den in diesem Bereich bestehenden Überdruck.

DE-OS 39 36 038 beschreibt eine Einrichtung zum intermittierenden Schweißen und Perforieren von Kunststoffbeuteln aus einer endlosen Materialbahn, die anschließend kontinuierlich zu einer Rolle aufgewickelt werden, bei der zum Abkühlen der Materialbahn und zum Entkoppeln der beiden unterschiedlichen Förderprozesse die Materialbahn in einem Puffergehäuse ohne Spannung durchhängend vorgehalten und zugleich mit Druckluft abgekühlt und von den Wänden des Gehäuses auf Abstand gehalten wird. Eine seitlich an Stegen geführte, nicht drehbare Stange kann für die Umlenkung der Materialbahn in dem Puffergehäuse vorgesehen sein. Die bekannte Einrichtung ist passiv und läßt eine Regelung des Vorschubs bzw. der Geschwindigkeit der Materialbahn nicht zu. Auch ist das Ablesen von Markierungen auf der Materialbahn nicht vorgesehen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11 anzugeben, mit denen eine Schlupfkompensation ohne Gefahr der Beschädigung der Materialbahn einfach möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und bei der eingangs genannten Vorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen es, sowohl bei einer kontinuierlichen als auch bei einer diskontinuierlichen Förderung einer Materialbahn deren Schlupf einzustellen und damit den Vorschub der Materialbahn derart zu regeln, daß nur geringste Abweichungen von vorgegebenen Ist-Lagen eintreten. Hierdurch ist es insbe­ sondere bei Änderungen von Vorschubgeschwindigkeiten, Unterbrechungen, unterschiedlich langen Taktzyklen oder anderen mit konventionellen Regeleinrichtungen kaum in den Griff zu bekommenden Situationen möglich, einen sehr exakten Vorschub der Materialbahn zu erreichen. Die Kosten für die Vorrichtung sind hierbei gering. Überdies wird die Materialbahn in schonender Weise örtlich beansprucht, so daß es nicht zu Spannungsspitzen kommt, die die Materialbahn durch Mikrorisse oder abrasiv aufgrund von Staubkörnern beeinträchtigen können. Insbesondere die Beeinträchtigung aufgrund von Verunreinigungen im Bereich des Umlenkglieds ist durch die permanente Absaugung weitestgehend vermieden. Hierdurch sind innerhalb von 50 bis 300 Millisekunden vorteilhaft hohe Beschleunigungen und Abbremsungen der Materialbahn ohne Beschädigung derselben möglich. Zugleich lassen sich hohe Vorschübe einstellen, die mehrere Takte pro Sekunde zulassen.

Bei der Materialbahn handelt es sich im wesentlichen um eine dünne Bahn wie aus Papier, Pappe, Kunststoff, die in einfacher Weise durch ein Förderwalzen­ paar angetrieben werden kann. Alternativ kommen aber auch Materialbahnen aus anderen Konsistenzen in Betracht, beispielsweise Geflechte, Gewebe, Filze, Gewirke, Matten, oder Bahnen, die Durchbrechungen wie Lochungen oder Ausstanzungen aufweisen.

Die Lagehaltigkeit der Materialbahn wird über eine Erfassungseinrichtung detektiert, die regelmäßige Markierungen auf der Materialbahn erfaßt und den Betrag und das Vorzeichen der Lagerabweichung einer Steuerung zuführt. In der Steuerung kann vorteilhaft bereits eine Tendenz ermittelt werden und gemäß bekannter Regelungsalgorithmen, insbesondere geeigneter Differential­ gleichungen, eine präventive Erhöhung oder Absenkung der Abziehkraft der Materialbahn eingestellt werden, indem der Unterdruck in dem Rohr gemäß einer voreingestellten Regelungsformel aufgrund von Erfahrungswerten, die das in der Art einer Fuzzy-Logik ausgestaltete System selbst gelernt hat, eingestellt wird. Alternativ ist es möglich, Korrekturen vorzusehen, die in Abhängigkeit von überschrittenen Schwellenwerten eingestellt werden, so daß für jeden überschrittenen Betrag jeweils ein entsprechender Betrag im Bereich der Einstellung des Unterdrucks einstellbar ist.

Die Markierungen auf der Materialbahn sind vorzugsweise optisch detektierbare Markierungen, beispielsweise eine Strichmarkierung auf oder ein Loch in der Materialbahn. Alternativ ist es möglich, die Markierungen auch in anderer physikalisch detektierbarer Weise vorzusehen, beispielsweise aufgrund einer kapazitiv erfaßbaren Änderung eines Magnetfeldes oder dgl. Auch ein taktiles Detektieren einer Markierung ist möglich, wenn diese gegenüber der übrigen Oberfläche der Materialbahn zum Beispiel erhaben ist. Insgesamt ist vorzugsweise die Markierung Bestandteil eines auf der Materialbahn aufgebrachten oder deponierten weiteren Materials, wie beispielsweise einer Siebdruckfarbe, oder einer Antennenbahn eines Transponders.

Das Umlenkglied unterteilt das Rohr in zwei Bereiche, einem ersten Bereich, der der Rohröffnung zugewandt ist und einem zweiten Bereich, der der Rohröffnung abgewandt ist, wobei in dem zweiten Bereich ein Unterdruck dadurch einstellbar ist, daß das in diesem Bereich enthaltene Luftvolumen abgesaugt wird und das Nachströmen von Umgebungsluft durch den Spalt, der zwischen Umlenkglied und Rohr vorgesehen ist, nicht ausreicht, den Unterdruck wieder auszugleichen. Das Umlenkglied ist axial in dem Rohr verlagerbar, so daß das Volumen der beiden Bereiche sich entsprechend der Lage des Umlenkglieds in dem Rohr ändert. Das Umlenkglied hat somit eine ähnliche Funktion wie ein pneumatischer Kolben, der in dem Rohr als Zylinder geführt ist, ohne an dem Rohr festgelegt zu sein.

Als weitere Funktion des Umlenkglieds ist vorgesehen, daß dieses die Material­ bahn um ca. 180° umlenkt, derart, daß die Materialbahn zunächst entlang der einen Kante des Rohrs bis zu dem Umlenkglied hingeführt wird, im Bereich des Umlenkglieds umgelenkt wird und entlang der zweiten, zur ersten Kante parallelen Kante wieder aus dem Rohr herausgeführt wird. Vorzugsweise ist im Bereich der Umlenkung ein Mitdrehen des Umlenkglieds vorgesehen, um eine Beschädigung der Materialbahn möglichst durch Reiben auf der vorzugsweise glatten oder polierten Oberfläche des Umlenkglieds zu vermeiden. Hierzu kommen verschiedene Ausgestaltungen in Betracht. Zum einen ist es in besonders einfacher Weise möglich, das Umlenkglied als zylindrische Rolle auszugestalten, die durch die Vorschubbewegung der Materialbahn um die eigene Achse drehbar ist, wobei aufgrund des Umstands, daß die Rolle nicht an dem Rohr gelagert ist eine äußerst reibungsarme Führung gewährleistet ist. In diesem Fall wird die Materialbahn innerhalb des Bereichs, in dem sie die Rolle umgibt, durch den Unterdruckbereich mit dem dort anliegenden Unterdruck hindurchgeführt.

Alternativ ist es möglich, das Umlenkglied als an den vorzugsweise rechteckigen Querschnitt des Rohrs angepaßte Kolbenfläche als Basis auszugestalten, an derer dem Unterdruck abgewandten Seite eine Umlenkrolle gelagert ist, um die die Materialbahn herumführbar ist. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Umlenkrolle nur einseitig zu lagern, damit die Materialbahn auch wenn sie auf einer Vorratsrolle aufgewickelt ist hinter die Umlenkrolle greifen kann. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können mehrere Umlenkrollen an der Basis vorgesehen sein, um die Materialbahn zu führen. Wird die Materialbahn zudem über eine weitere, örtlich feststehende drehbare Umlenkwalze geführt, tritt ein Effekt in der Art eines Flaschenzugs ein, mit der Folge, daß das Rohr entsprechend kurz und kompakt ausgebildet werden kann, oder daß große Materialvorschübe in kurzer Zeit einstellbar sind. An einer Basis können eine Vielzahl von Umlenkrollen hierzu vorgesehen sein. Diese können z. B. für eine Umrüstung der Vorrichtung auswechselbar sein. Insbesondere bei Vorsehen eines Umlenkglieds mit Basis kann vorteilhaft jeder Rohrquerschnitt eingesetzt werden, z. B. ein runder Querschnitt oder ein Querschnitt, der nur eine Orientierung zum Einfügen des Umlenkglieds zuläßt.

Vorzugsweise ist die Rolle oder Umlenkrolle hohl ausgebildet, um eine Gewichtsersparnis herbeizuführen und zugleich störende Momente aufgrund hoher Massen zu vermeiden.

Soweit eine Rolle als Umlenkglied vorgesehen ist, ist idealer Weise eine zylindrische Ausgestaltung vorgesehen. Es ist aber möglich, die Rolle in anderer Weise an den Querschnitt des Rohrs und an die Konsistenz der Materialbahn anzupassen, so ist es insbesondere möglich, anstatt eines zur Achse der Rolle parallelen Mantelumfangs eine konkave oder konvexe Krümmung in der Art eines Doppelkegelstumpfes oder dgl. vorzusehen. Vorzugsweise sind die Rolle und das Rohr aus Aluminium hergestellt. Hierdurch wird gerade beim Fördern von Kunststoffbahnen eine elektrostatische Aufladung, die die auf der Materialbahn vorgesehenen elektronischen Bauteile beeinträchtigen könnte, vorteilhaft vermieden.

Entsprechend kann vorgesehen sein, daß der Übergang zwischen dem Zylindermantel und den Stirnseiten der zylindrischen Rolle leicht abgerundet sind, um Beschädigungen der Materialbahn zu verhindern.

Zweckmäßigerweise sind die Abmessung der als Hohlzylinder ausgebildeten Rolle an den lichten Querschnitt des Rohrs derart angepaßt, daß der nach Durchführung der Materialbahn verbleibende Spalt äußerst gering ist und damit der hieraus folgenden Druckverlust in dem Unterdruckbereich des Rohrs gering bleibt. Der Druckverlust kann im Einzelfall dadurch verringert werden, daß die Materialbahn, die entlang der Kanten des Rohrs verläuft, wenn sie um das als Rolle ausgebildete Umlenkglied herumgeführt wird, den Spalt weiter begrenzt. wobei die Schmalseiten des Rohrs auf die Höhe der Rolle angepaßt sein können. Es ist möglich, eine Berührung der Materialbahn mit den Rohrwänden einzustellen, damit eine etwaige statische elektrische Aufladung der Materialbahn über eine an dem Rohr vorteilhaft anliegende Erdung entladen werden kann. Es ist weiterhin möglich, auch das Umlenkglied durch ein entsprechend schleifend geführtes Mittel zu erden.

Vorzugsweise ist das Umlenkglied derart dimensioniert, daß ein Spalt zwischen dem Umlenkglied und dem Rohr von einigen Zehntel Millimetern verbleibt. Hierdurch ist es möglich, das Umlenkglied praktisch umlaufend reibungsfrei auf einer Art Luftkissen zu verlagern. Wenn das Umlenkglied als Rolle oder dgl. ausgebildet ist und so zwischen Rolle und Rohr gelangt, ist dies bei den Abmessungen der Rolle zu beachten. Insbesondere bei einer Materialbahn, auf der Mikrochips vorgesehen sind, die um ca. 0,3 mm über die Bahn überstehen, wird dadurch eine beschädigungsfreie Führung gewährleistet. Der Spalt sollte in der Regel 1 mm nicht übersteigen. Darüberhinaus tritt Verschleiß weder an Rohr noch an Umlenkglied auf.

Zum weiteren Reduzieren des Druckverlustes ist es möglich, das Rohr mit einem Filz oder dgl. auszukleiden, der zwar einen gewissen Widerstand bei der Verlagerung der Rolle darstellt, jedoch zugleich die Materialbahn schont und einen dichteren Abschluß zwischen Rolle und Rohr bewirkt.

Vorzugsweise ist das der Öffnung des Rohres abgewandte Ende des Rohrs durch einen abnehmbaren Verschluß abgedichtet, wobei der Abschnitt zwischen dem Verschluß und dem Umlenkglied im Bereich des Verschlusses an die Saugseite einer Pumpe angeschlossen ist, um den Unterdruck in diesem Abschnitt einzustellen. Das Anschließen an die Pumpe im Bereich des Verschlusses ermöglicht es, daß das Umlenkglied recht tief in das Rohr eindringen kann, so daß die Tiefe des Rohrs entsprechend geringer bemessen werden und die Vorrichtung kompakter ausgestaltet werden kann. In dem Abschnitt zwischen Verschluß und Pumpe ist vorzugsweise ein Bypass oder Ventil angeordnet, das eine Öffnung gegen die Umgebungsatmosphäre aufweist und selektiv durch die Steuerung dahingehend betätigbar ist, daß bei einer beabsichtigten Reduzierung des Unterdrucks in dem Abschnitt zwischen Umlenkglied und Verschluß die Pumpe zeitweise oder über einen längeren Zeitraum gegen Umgebungsluft fördert, wodurch bei entsprechendem Absenken der Drehzahl der Pumpe auch vollständiges Belüften des Abschnitts möglich ist. Darüber hinaus ist zweckmäßigerweise die Pumpe mit der Steuerung verbunden, um die Drehzahl anzupassen, so daß es möglich ist, bei erreichen einer hinreichend genauen Förderung der Materialbahn die Häufigkeit der Belüftungen des Ventils soweit wie möglich zu reduzieren, und dadurch den Energieverbrauch der Pumpe zu minimieren.

Gegenüber einem theoretischen Vorschub der Materialbahn wird deren Antrieb stets für einen größeren Vorschub eingestellt sein, da beim Anfahren und Abbremsen der Materialbahn, also insbesondere dann, wenn ein intermitierender Betrieb vorgesehen ist, Schlupf auftritt. Dieser Schlupf ist auch theoretisch schwer zu beherrschen, so daß mit dem vorgestellten Verfahren bei Detektieren von Schlupf aufgrund eines Auswanderns der Markierungen pneumatisch eine Schlupfkompensation vorgesehen ist. Hierbei ist zu verstehen, daß aufgrund des Unterdrucks im Abschnitt zwischen Umlenkglied und Verschluß stets ein kleiner Schlupf generiert wird, da der Unterdruck dem Antrieb der Materialbahn kräftemäßig entgegenwirkt.

Vorzugsweise ist eine Meßeinrichtung vorgesehen, die die Lage des Umlenkglieds in dem Rohr erfaßt. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise sichergestellt werden, daß das Umlenkglied nicht aus einer günstigen mittleren Lage in dem Rohr auswandert, und sich aufgrund aufaddierender Änderungen im Bereich des Unterdrucks in Richtung auf die Öffnung oder in Richtung auf den Verschluß verlagert, und möglicherweise außer Funktion gelangt. Darüber hinaus ist zu beachten, daß sowohl bei einem kleinen Unterdruckvolumen als auch bei einem sehr großen Unterdruckvolumen die Differentialwirkung eines selektiven Belüftungsvorgangs verhältnismäßig zu- oder abnimmt, wodurch das Erreichen vorbestimmter Effekte erschwert wird. Die Meßeinrichtung ist vorzugsweise als Ultraschallsensor ausgebildet, die im Bereich des geschlos­ senen Endes des Rohrs und vorzugsweise integriert in dem Verschluß vorgesehen ist, und die eine präzise Abstandsmessung des Umlenkglieds bzw. von dessen Abstand zu dem Verschluß ermöglicht. Die ermittelten Daten werden der Steuerung zugeführt und von dieser verarbeitet, und entsprechend die Länge der zugeführten Materialbahn eingestellt. Dies geschieht vorzugs­ weise dadurch, daß die ansonsten freigegebene Drehbewegung einer Vorrats­ rolle, auf der die Materialbahn eingestellt ist, wenigstens zeitweise gebremst oder freigegeben wird, so daß der Längenabschnitt, der dem Umlenkglied zugeführt wird, entsprechend verkürzt oder verlängert wird und das Umlenk­ glied entsprechend in dem Rohr in Richtung auf die Öffnung oder in Richtung auf den Verschluß verlagert wird. Hierbei ist zu beachten, daß aufgrund der leichten Verlagerbarkeit des Umlenkglieds in dem Rohr das Bremsen der Vorratsrolle nicht zu unerwünschten Kerbspannungen im Bereich der Materialbahn führt, sondern diese weiter verarbeitet werden kann. Auch hier ist es möglich, das Freigeben der Materialbahn entsprechend der Lage des Umlenkglieds zu regeln, es ist aber vorzugsweise lediglich ein oberer und ein unterer Schwellenwert in dem Rohr vorgegeben, bei deren Überschreiten eine entsprechende Änderung der Freigabe der Materialbahn erfolgt. Es ist zu verstehen, daß grundsätzlich der in einem Arbeitstakt vorgeschobene Längenabschnitt der Materialbahn von der Vorratsrolle auch abgewickelt wird und dementsprechend die Bremse regelmäßig gelöst wird. Neben den Schwellenwerten für die Freigabe der Materialbahn können weitere Schwellenwerte vorgesehen sein, die als Alarmlage bzw. als Notstopplage von der Steuerung verarbeitet werden.

Alternativ zu der Ausgestaltung der Meßeinrichtung als Ultraschallsensor kommt auch eine optische Meßeinrichtung, beispielsweise ein Laser oder eine Lichtschrankenkaskade in Betracht. Ferner ist es möglich, über in dem Rohr vorgesehene kapazitive Aufnahmen die Lage des Umlenkglied in dem Rohr zu erfassen und an die Steuerung weiterzugeben.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch ein Rohr der Vorrichtung aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das Rohr aus Fig. 2 entlang der Linie III-III.

Fig. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel an Stelle der Variante aus Fig. 2.

Die insgesamt mit Bezugszeichen 1 bezeichnete Vorrichtung dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Fördern einer Materialbahn 2, die vorliegend als endlose von einer Vorratsrolle 3 abgewickelte Polyesterbahn ausgestaltet ist, auf der in regelmäßigen Abständen Transponder angeordnet sind. Bei den Transpondern handelt es sich um auf dem Polyester aufgebrachte Leiterbahnen für eine Antenne sowie um auf die Bahn 2 aufgebrachte, mit der Leiterbahn durch Bonden verbundene Mikrochips. Es ist sowohl möglich, von der Transponderbahn 2 einzelne Transponder abzulängen und mit weiteren Teilen zu verbinden als auch die Transponderbahn 2 unzerschnitten mit weiteren Bahnen zu verbinden. Entsprechend ist es möglich, eine Funktionsprüfung der Transponder, die vorliegend nicht dargestellt ist, vorzusehen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Transponderbahn 2 einer (nicht dargestellten) Schneidestation zugeführt, wo der jeweils vorderste Transponder von der Transponderbahn 2 abgeschnitten wird. Für den Antrieb der Transponderbahn 2 ist ein Förderwalzenpaar 4 vorgesehen, das die Vorschubbewegung zwischen seinen beiden Walzen auf die Transponderbahn 2 überträgt, wobei der Vorschub getaktet erfolgt, d. h. daß die Materialbahn 2 kurzzeitig stoppt, zeitweise im Schleichgang nach vorne verlagert wird und zeitweise auf höhere Vorschubgeschwindigkeiten beschleunigt wird. Die Ansteuerung der Führungswalzen 4 erfolgt über eine schematisch dargestellte Steuerung 5. Die Steuerung 5 steuert auch eine im einzelnen nicht dargestellte Bremse an, die auf die Welle 6 einwirkt, auf der die Vorratsrolle 3 aufgebracht ist. Die Förderrichtung der Materialbahn 2 ist durch den Pfeil 7 angedeutet.

Man erkennt, daß die Materialbahn 2 ausgehend von der Vorratsrolle 3 über eine Umlenkwalze 8 in das Innere eines um ca. 30° zur Horizontalen geneigten Rohrs 9 geführt wird, wobei die Umlenkwalze 8 derart angeordnet ist, daß ihr Umfang mit der einen Innenkante des rechteckförmig ausgebildeten Rohrs 9 annähernd ausgefluchtet und parallel angeordnet ist. In dem Rohr 9 ist ein als Rolle 10 ausgebildetes Umlenkglied angeordnet, die hohlzylindrisch ausgebildet ist und aus einem dünnwandigen Aluminiummantel besteht, dessen Oberfläche poliert oder in anderer Weise mit geringer Rauhtiefe versehen ist. In Fig. 2 erkennt man, daß eine Berührung der Materialbahn 2 mit den Wänden des Rohrs 9 nicht vorgesehen ist. Hierdurch wird die Rolle 10 von der Materialbahn 2 in dem Rohr 9 vorteilhaft zentriert.

Ausgehend von der Rolle 10 wird die Materialbahn 2 über eine weitere ausgefluchtete Umlenkwalze 11 den Antriebswalzen 4 zugeführt. Es ist möglich, weitere Unterstützungs- und Umlenkwalzen vorzusehen, wobei diese zum Verständnis des Ausführungsbeispiels nicht erforderlich und daher weggelassen sind. Auch ist es möglich, die Umlenkwalzen 8, 11 ebenfalls anzutreiben, ebenso ggf. die Vorratsrolle 3.

Unmittelbar vor der Führungswalzenanordnung 4 ist eine Erfassungseinrichtung 12 vorgesehen, die vorzugsweise derart im Abstand zu den Führungswalzen 4 bzw. der nicht dargestellten Schneidestation angeordnet ist, daß eine Markierung in einem einer Anzahl von Arbeitstakten entsprechenden Abstand von der Schneideeinrichtung beim Anhalten der Fördereinrichtung erfaßt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Erfassungseinrichtung 12 als CCD- Kamera ausgebildet, die die in Bewegungsrichtung 7 der Bahn 2 vorderste Leiterbahn der Antenne eines Transponders erfaßt. Aufgrund der von den Dioden der CCD-Kamera erfaßten Bilddaten und der bekannten mittleren Breite der Leiterbahn kann die Lage der stirnseitigen Leiterbahn auf die Breite eines halben Pixels, also auf wenige µm genau, bestimmt werden. Alternativ ist es möglich, eine magnetische oder kapazitive Meßeinrichtung vorzusehen, die auf die Leiterbahnen reagiert. Auch ein Meßlaser kommt in Betracht. Als Markierungen sind bei einer Transponderbahn in der Regel mittig Quadrate z. B. aus dem Leiterbahnmaterial vorgesehen.

Die von der Erfassungseinrichtung 12 gemessenen Daten werden der Steuerung 5 zugeführt, die wie weiter unten noch im einzelnen dargestellt, den Schlupf der Transponderbahn 2 in der Vorrichtung 1 durch ein selektives Erhöhen oder Absenken des Abzugswiderstands der Transponderbahn 2 erhöht oder senkt. Hierbei ist zu beachten, daß zwei benachbarte Transponder auf der Bahn 2 jeweils einen ausreichenden Abstand voneinander aufweisen, um einen späteren Schnitt zuzulassen. Es ist möglich, die Genauigkeit des Schnitts durch die Vorrichtung 1 auf weniger als eine 1/10 mm einzuregeln.

Um den Vorschub der Transponderbahn 2 zu beeinflussen ist die Rolle 10 in dem Rohr 9 in ihrer Lage veränderbar. Die Rolle 10 ist hierzu frei in dem Rohr 9 verlagerbar und muß nicht an dem Rohr 9 angebracht oder gelagert sein. In dem der Öffnung 13 des Rohrs 9 abgewandten Ende 14 ist das Rohr mit einem abdichtenden Verschluß 15 versehen, der im wesentlichen fluiddicht, z. B. mittels Dichtung, auf das Rohr aufgebracht ist, wodurch in einem zwischen der Rolle 10 und dem Verschluß 15 verlaufenden Volumenabschnitt des Rohrs 9 ein vom Umgebungsdruck verschiedener Druck einstellbar ist. Im Bereich des Verschlusses 15 ist eine Öffnung vorgesehen, an die ein Schlauch 16 angeschlossen ist, der der Saugseite einer Pumpe 17 zugeführt wird. Über den Schlauch 16 wird in dem Volumen zwischen der Rolle 10 und dem Verschluß 15 ein Unterdruck erzeugt, der zugleich die Rolle 10 in Richtung auf das Ende 14 des Rohrs 9 ansaugt. Die Rolle 10 ist mithin von der Transponderbahn 2 in ihrer Lage gehalten, wobei die Verlagerung bzw. deren Geschwindigkeit und Beschleunigung begrenzt wird einerseits durch die Bremsung der Vorratsrolle 3 und andererseits durch die maximalen Schlupf im Bereich der Führungswalzen 4. Zugleich strömt Umgebungsluft über die Öffnung 13 und den Spalt zwischen Rolle 10 und Rohr 9 nach, so daß bei Abklemmen der Pumpe 17 nach kurzer Zeit ein Druckausgleich erfolgt. Daneben ist ein als Ventil 18 dargestellter Bypass vorgesehen, mit dem der Volumenabschnitt kurzfristig belüftet werden kann. Das Ventil 18 ist von der Steuerung 5 ansteuerbar. Man erkennt in Fig. 2, daß eine weitere Leitung 16a, die an dieselbe Pumpe 17 anschließbar ist, nicht belüftet werden kann, so daß stets ein restlicher, mittels Ventile 18a, 18b einstellbarer Unterdruck einen Sog und damit eine Anzugskraft auf das Umlenkglied ausübt und ein Trudeln verhindert. Der eingestellte Unterdruck muß kein hochwertiges Vakuum sein, vielmehr reicht es aus, wenige Prozent Unterdruck vorzusehen.

Im Bereich des Verschlusses 15 ist ferner ein Ultraschallsensor 19 angeordnet, der den Abstand der Rolle 10 mit der diese umlaufenden Transponderbahn 2 mißt und entsprechende Daten an die Steuerung 5 abliefert. Alternativ zu einer Ultraschallmessung kommt auch eine Entfernungsmessung mittels Laser in Betracht, ferner bei einem durchsichtigen Rohr 9 auch eine optische Messung mit einer Anzahl von Lichtschranken im Bereich der Kanten des Rohrs 9 oder eine induktive Messung.

Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
Wird im Bereich der Meßeinrichtung 12 ein Auswandern der Markierung in eine oder in die andere Richtung ermittelt, wird über die Steuerung 5 entsprechend eine Unterdruckänderung in dem Abschnitt des Rohrs 9 zwischen der Rolle 10 und Verschluß 15 wahlweise dadurch ausgelöst, daß das Belüftungsventil 18 betätigt wird, das Umgebungsluft zum Beispiel dem Schlauch 16 zuführt oder wahlweise einen bestehenden Belüftungsstrom wenigstens zeitweise mittels Ansteuerung des Ventils 18 verschließt. Durch die im Rohr 9 auftretende Änderung im Unterdruck wird der Abzugswiderstands der Transponderbahn 2 kurzfristig erhöht beim höheren Unterdruck und abgesenkt bei niedrigerem Unterdruck, mit der Folge, daß die Rolle 10 entsprechend in die eine oder in die andere Richtung innerhalb des Rohrs 9 verlagert wird. Durch die entsprechende Einstellung des Unterdrucks läßt sich zugleich eine sehr schnelle Regelung der Lage und damit des Schlupfes der Bahn 2 erreichen. Überdies kann die Drehzahl der Pumpe 17 für eine langfristige Einstellung angepaßt werden.

Um zu verhindern, daß die Rolle 10 aus dem Rohr 9 herausgezogen wird oder gegen den Verschluß 15 in Anschlag gelangt, meldet der Ultraschallsensor 19 die ermittelte Lage der Rolle 10 an die Steuerung 5, die bei Annäherung an erste innere und äußere Schwellenwerte eine entsprechende Freigabe der Bremse der Vorratsrolle 3 auslöst, bis die Rolle 10 wieder im wesentlichen mittig in dem Rohr 9 angeordnet ist, bzw. im umgekehrten Falle die Bremse anzieht, um die verlängerte Transponderbahn 2 wieder zu kürzen. Beim Überschreiten von zweiten, näher an den Enden 13, 14 des Rohrs 9 liegenden Schwellenwerten wird eine Störung angezeigt und zugleich der Vorschub der Einrichtung 1 abgeschaltet.

Der besondere Vorteil der beschriebenen Regelung besteht darin, daß diese die Lage der Markierungen in besonders einfacher Weise unabhängig von der Ausgangslage der Rolle 10 einstellbar ist, so daß die Vorrichtung 1 in gleicher Weise bei kontinuierlichem Betrieb und bei getaktetem Betrieb betrieben werden kann.

Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden, bei dem eine Transponderbahn 2 mit beschädigungsempfindlichen Transpondern eingesetzt wurde. Es versteht sich, daß ebenso gut der Einsatz bei beschädigungsunempfindlichen Bahnen in Betracht kommt, beispielsweise aus Papier, Kunststoff oder anderen vergleichbaren bahnförmigen Materialien, und daß für das Funktionieren der Vorrichtung 1 die Neigung des Rohrs 9 keinen Einfluß hat, d. h. es könnte genauso gut horizontal oder vertikal mit der Öffnung 13 nach unten oder nach oben angeordnet sein. Durch eine geringfügig von der Waagerechten abweichende Anordnung wird jedoch vorteilhaft verhindert, daß Verunreinigungen in das Rohr hineinfallen.

Fig. 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Rohrs 9 einer Vorrichtung 1'. Dieselben Bezugszeichen wie bei Fig. 1 bis 3 bezeichnen hierbei die funktional übereinstimmenden Teile und werden daher nicht mehr im Einzelnen eingeführt. Bei der Vorrichtung 1' besteht ein Umlenkglied 10' aus einer Basis 10a, an der drehbar eine erste und eine zweite Umlenkrolle 10b, 10c angeordnet sind. Die Materialbahn 2 wird über die Umlenkwalze 8 der ersten Umlenkrolle 10b zugeführt, umgelenkt, einer weiteren Umlenkwalze 30 zugeführt, die außerhalb des Rohrs 9 ortsfest nahe von dessen Öffnung 13 angeordnet ist, erneut umgelenkt und der zweiten Umlenkrolle 10b zugeführt, umgelenkt, und der Umlenkwalze 11 zugeführt. Hierdurch wirkt das Umlenk­ glied 10' wie ein Flaschenzug und ermöglicht insbesondere das schnelle intermittierede Abziehen langer Materialbahnabschnitte, ohne hierdurch für das Umlenkglied 10' einen entsprechend weiten Weg vorsehen zu müssen. Hierdurch kann die Vorrichtung 1' kompakter ausgestaltet werden. Es ist möglich, mehr als zwei Umlenkrollen auf der Basis 10a anzuordnen.

Die Erfindung ist vorstehend anhand einer deutlich breiteren als dickeren Materialbahn beschrieben worden. Es ist aber möglich, die erfindungsgemäße Technologie (Verfahren und Vorrichtung) auch für schmale Bahnen, z. B. fadenförmige Bahnen oder dicke Bahnen wie Laminaten vorzusehen, wenn diese eine ausreichende Flexibilität aufweisen. Insbesondere kann zur seitlichen Führung in den Rollen und Walzen eine Vertiefung in der Art einer als Rille oder Nut ausgebildeten Spur vorgesehen sein, in der die Materialbahn dann geführt ist.

Claims (29)

1. Verfahren zum Fördern einer Materialbahn (2), die mit regelmäßigen Markierungen versehen ist, bei dem die Markierungen durch eine Erfassungseinrichtung (12) detektiert werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Materialbahn (2) über ein in einem einseitig offenen Rohr (9) verlagerbares Umlenkglied (10) geführt wird, und
daß ein in dem Rohr (9) eingestellter Unterdruck in Abhängigkeit von den detektierten Markierungen zur Beeinflußung der Lage des Umlenkglieds (10) mit der Materialbah (2) eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (9) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, und daß das Umlenkglied eine zylindrische Rolle (10) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkglied (10) in dem Rohr (9) mit geringer Reibung hin und her verlagerbar und um die eigene Achse drehbar ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkglied (10) hohl ausgebildet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das der Öffnung (13) des Rohrs (9) abgewandte Ende (14) durch einen Verschluß (15) abgedichtet ist, und daß im Abschnitt des Rohrs (9) zwischen Verschluß (15) und Umlenkglied (10) durch wenigstens eine Pumpe (17) der Unterdruck eingestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen Verschluß (15) und Umlenkglied (10) von einer Steuerung (5) in Abhängigkeit von der Lageabweichung der Markierung wenigstens zeitweise über einen Bypass (18) in seinem Unterdruck einstellbar ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung (19) die Lage des Umlenkglieds (10) in dem Rohr (9) erfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein Ultraschallsensor (19) ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Umlenkglieds (10) in dem Rohr (9) einer Steuerung (5) zugeführt wird, die diese mit voreingestellten Schwellenwerten vergleicht, wobei die Zufuhr der Materialbahn (2) dahingehend gesteuert wird, daß das Umlenkglied (10) innerhalb der Schwellenwerte verbleibt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (2) eine Polyesterbahn mit aufgebrachten Transpondern ist, die taktweise vorgeschoben wird.

11. Vorrichtung zum Fördern einer Materialbahn (2), umfassend
wenigstens eine Antriebswalze (4; 8, 11) für die Materialbahn (2),
eine Erfassungseinrichtung (12) für Markierungen auf der Materialbahn (2), und
ein in Reaktion auf Lageabweichungen der Markierungen verlagerbares Umlenkglied (10), das die Materialbahn (2) führt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Umlenkglied (10) in einem einseitig offenen Rohr (9) durch in Abhängigkeit von Lageabweichungen der Markierungen eingestellten Unterdruck verlagerbar angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkglied (10) ungelagert und aus dem Rohr herausnehmbar ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (2) jeweils entlang zweier paralleler Wände des Rohrs (9) dem Umlenkglied (10) zu- und abgeführt ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rohr (9) an einem Ende (14) abgedichtet ist, und daß in dem Bereich zwischen Abdichtung (15) und Umlenkglied (10) der Unterdruck anliegt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck über ein ansteuerbares Belüftungsventil (18) und eine Pumpe (17) einstellbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Meßeinrichtung (19) vorgesehen ist, die die Lage des Umlenkglieds (10) in dem Rohr (9) erfaßt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung als Ultraschallsensor (19) ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (19) in dem abgedichteten Ende (14) des Rohrs (9) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Steuerung (5) von der Erfassungseinrichtung (12) erfaßte Lageabweichungen der Markierungen auf der Materialbahn (2) verarbeitet und den Unterdruck in dem Rohr (9) in Reaktion auf Vorzeichen und Betrag der Abweichung einstellt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Markierungen auf der Materialbahn (2) Leiterbahnen sind.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Umlenkglied als hohlzylindrische dünnwandige Rolle (10) ausgebildet ist, die aus einem Leichtbaumaterial wie Aluminium hergestellt ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Umlenkglied (10) eine polierte Oberfläche aufweist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Rohr (9) einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei wenigstens eine Innenkantenlänge des Rohrs (9) an die Breite der Materialbahn (2) angepaßt ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkglied (10) in Gestalt eines Hohlzylinders ausgebildet ist, dessen Höhe an die Breite der Materialbahn (2) und dessen Durchmesser an die andere Kantenlänge des Rohrs (9) angepaßt ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Materialbahn (2) taktweise antreibbar ist, und eine Vorratsrolle (3), auf der die Materialbahn (2) aufgewickelt ist, eine Bremse (6) aufweist, die ebenfalls taktweise freigebbar ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Umlenkglied (10') eine im Rohr (9) verlagerbare Basis (10a) umfaßt, an der wenigstens eine Umlenkrolle (10b, 10c) angeordnet ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Umlenkrollen (10a, 10b) vorgesehen sind.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt der Materialbahn (2) zwischen zwei nacheinandergeschalteten Umlenkrollen (10b, 10c) von einer weiteren Umlenkwalze (30) geführt ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Umlenkwalze (30) ortsfest außerhalb des Rohrs (9) angeordnet ist.