Stand
der Technik
Im
Stand der Technik ist eine Vorrichtung zur Regelung des seitlichen
Versatzes von Materialbahnen bekannt, die nach 1 eine
Walze zum Führen einer
Materialbahn umfasst, die mittels Kugellagern auf einer mit einem
feststehenden Träger
verbundenen durchgehenden Welle drehbar sowie seitlich verstellbar
gelagert ist. Durch einen Detektor wird die seitlich Lage der Materialbahn
gemessen. Sofern eine Korrektur der Lage der Materialbahn notwendig ist,
kann die Walze während
des Vorschubes der Materialbahn auf der feststehenden Welle durch
einen Stellmotor seitlich versetzt werden. Hierzu ist eine Steuerungseinheit
vorgesehen, welche die Signale des Detektors verarbeitet und den
Stellantrieb entsprechend ansteuert. Da der Stellweg begrenzt ist, muss
vor Erreichen des maximalen Stellwegs eine Abhebeeinrichtung die
Materialbahn anheben, damit die Walze ohne Berührung der Materialbahn wieder in
eine Neutralstellung gefahren werden kann. Die Abhebeeinrichtung
besteht nach dem Stand der Technik aus einer einzigen Rolle, die
pneumatisch verstellbar ist. Nach dem Stand der Technik wird die Vorrichtung
aus oben genanntem Grund meist im intermittierenden Betrieb ge nutzt,
der die folgenden Betriebsphasen aufweist: Vorschub der Materialbahn mit
simultaner Regelung des seitlichen Versatzes der Materialbahn, und
Anhalten der Materialbahn mit Anheben durch die Abhebeeinheit und
Zurückführen der
Walze in Neutralstellung.
Zusammenfassung
der Erfindung
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur
Regelung des seitlichen Versatzes von Materialbahnen derart weiterzuentwickeln,
dass die Vorrichtung eine verbesserte Dynamik insbesondere im intermittierenden
Betrieb aufweist.
Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die
abhängigen
Patentansprüche
enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die
Vorrichtung zur Regelung des seitlichen Versatzes von Materialbahnen
weist nach vorliegender Erfindung eine Trägerstruktur zum Halten einer Walze
und eine Einrichtung zum Abheben der Materialbahn von der Walze
auf. Erfindungsgemäß umfasst
die Trägerstruktur
ein feststehendes Teil und mindestens ein bewegliches Teil.
Eine
derartige erfindungsgemäße Vorrichtung
wird in einer Anlage zum Fördern
einer oder mehrerer Materialbahnen bzw. zum Fördern von Materialstücken eingesetzt,
die zudem mindestens ein Transporband aufweist. Das Transportband
kann dabei in Materiallaufrichtung vor der Vorrichtung zur Regelung
des seitlichen Versatzes angeordnet sein, und ein weiteres Transportband
in Materiallaufrichtung nach der Vorrichtung zur Regelung des seitlichen
Versatzes. Außerdem
kann eine Einrichtung zur Aufnahme einer Materialbahnrolle vorgesehen
sein, wobei diese Einrichtung eine Antriebseinheit aufweist zum
Abwickeln der Materialbahnrolle. Um die Materialbahn in Materialstücke zu schneiden,
ist in Materi allaufrichtung nach der Vorrichtung zur Regelung des seitlichen
Versatzes eine Schneidevorrichtung vorgesehen.
Um
den seitlichen Versatz der Materialbahn durch Verstellen eines beweglichen
Teils der Trägerstruktur
zu regeln, ist eine Steuerungseinheit eingebaut. Diese Steuerungseinheit
verarbeitet die Signale einer Einheit zur Detektierung der Lage
der Materialbahn und ermöglicht
somit, dass das erste bewegliche Teil der Trägerstruktur und/oder (sofern
vorhanden) das zweite bewegliche Teil der Trägerstruktur durch ein oder
mehrere Stellantriebe verstellt werden können.
Die
Abhebeeinrichtung ist verschwenkbar und/oder translatorisch bewegbar
befestigt und ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten
Position verstellbar. In der ersten Position berührt die Abhebeeinrichtung die
Materialbahn nicht. In der zweiten Position hebt die Abhebeeinrichtung
beim Betrieb die Materialbahn von der Walze ab. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Regelung des seitlichen Versatzes von Materialbahnen kann dabei
intermittierend mit den folgenden Schritten betrieben werden, wobei
diese Schritte durch eine Steuerungseinheit kontrolliert werden:
- – Regelung
des seitlichen Versatzes der Materialbahn durch seitliches Verstellen
der Walze während
des Vorschubes der Materialbahn, wobei die Abhebeeinrichtung sich
in der ersten Position befindet,
- – Abbremsen
der Materialbahn,
- – Anheben
der Materialbahn von der Walze durch Verstellen der Abhebeeinrichtung
in ihre zweite Position, und
- – Zurückfahren
der Walze in eine Neutralstellung.
Erfindungsgemäß umfasst
die Trägerstruktur ein
feststehendes Teil und mindestens ein bewegliches Teil. Dabei ist
die Walze vorzugsweise an ersten Halterungen gelagert, die an einem
ersten beweglichen Teil der Trägerstruktur
befestigt sind, so dass die Walze gemeinsam mit den ersten Halterungen verfahren
werden kann. Der Vorteil dieser Konstruktion liegt darin, dass die
Lagerung der Walze auf einer zugehörigen Welle einfacher ausgestaltet
und geringer dimensioniert sein kann. Im Gegensatz zum Stand der
Technik, nach welchem die Walze auf einer feststehenden Welle verschiebbar
angeordnet ist, muss die Welle nach der vorliegenden Erfindung geringere
Kräfte
bzw. Drehmomente aufnehmen. Denn der Abstand der Kraftaufnahme auf
der Welle gegenüber
den ersten Halterungen kann konstruktiv relativ gering gehalten
werden, da kein Spiel zur seitlichen Verstellung der Walze auf der
Welle erforderlich ist. Stattdessen wird die seitliche Verstellung
der Walze durch eine seitliche Verstellung des beweglichen Teils
der Trägerstruktur
realisiert, wobei die Welle ebenfalls seitlich verstellt wird. In
dieser Variante regelt die Walze den seitlichen Versatz der Materialbahn
während
des Vorschubes der Materialbahn, wo hingegen die Abhebeeinheit während des
Stillstandes die Materialbahn trägt.
Die
Lagerung der Walze auf der Welle, die vorzugsweise als zwei Kugellager
ausgebildet ist, kann dabei einen kleineren Durchmesser aufweisen. Durch
diese Maßnahme
wird weiter erreicht, dass das Trägheitsmoment der Walze einschließlich der Kugellager
geringer ist, so dass sich ein verbessertes dynamisches Verhalten
ergibt.
Eine
weitere Variante zur oben beschriebenen Konstruktion ist, dass die
Abhebeeinrichtung an zweiten Halterungen gelagert ist, die an einem
zweiten beweglichen Teil der Trägerstruktur
befestigt sind, so dass sowohl die Walze gemeinsam mit den ersten
Halterungen als auch die Abhebeeinrichtung gemeinsam mit den Halterungen
der Abhebeeinrichtung verfahren werden können. Das erste bewegliche
Teil kann mit der Walze und das zweite bewegliche Teil mit der Abhebeeinrichtung
gemeinsam oder unabhängig
voneinander verfahren werden. Der Vorteil dieser Maßnahme ist
es, dass die Abhebeeinrichtung noch während der Bewegung der Materialbahn ausgefahren
werden kann, da sie gemeinsam mit der Walze seitlich verstellt werden
kann. Denn auch während
des Abbremsens der Materialbahn ist eine Regelung des seitlichen
Versatzes erforderlich.
In
einer dritte Variante ist die Walze an ersten Halterungen gelagert,
die an dem feststehendem Teil der Trägerstruktur befestigt sind,
und die Abhebeeinrichtung ist an zweiten Halterungen gelagert, die
an dem ersten beweglichen Teil der Trägerstruktur befestigt sind,
so dass die Abhebeeinrichtung gemeinsam mit den Halterungen der
Abhebeeinrichtung verfahren werden kann. In dieser Variante regelt
die Abhebeeinrichtung den seitlichen Versatz der Materialbahn während des
Vorschubes der Materialbahn. Die Walze hat während des Vorschubes keinen
Kontakt mit der Materialbahn, sondern trägt die Materialbahn nur während des
Stillstandes. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Regelung des seitlichen Versatzes von Materialbahnen kann dabei
nach dieser Variante intermittierend mit den folgenden Schritten
betrieben werden, wobei diese Schritte durch eine Steuerungseinheit
kontrolliert werden:
- – Regelung des seitlichen Versatzes
der Materialbahn durch seitliches Verstellen der Abhebeeinrichtung
während
des Vorschubes der Materialbahn,
- – Abbremsen
der Materialbahn,
- – Absenken
der Abhebeeinrichtung, so dass die Materialbahn in Kontakt mit der
Walze kommt, und
- – Zurückfahren
der Abhebeeinrichtung in eine Neutralstellung.
Das
erste bewegliche Teil der Trägerstruktur ist
vorzugsweise auf einem Schienensystem gelagert, um das erste bewegliche
Teil gegenüber
dem feststehenden Teil der Trägerstruktur
parallel zur Walzenachse verschieben zu können.
Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Walze einen Durchmesser
auf, welcher größer ist
als 1/4 der Länge
der Walze, insbesondere größer als
1/3 der Länge
der Walze. Durch diese Maßnahme
wird bei gleicher Geschwindigkeit der Materialbahn eine geringere
Winkelgeschwindigkeit der Walze gegenüber dem Stand der Technik erreicht.
Damit sind auch die Trägheitseffekte
der Walze geringer, da die Winkelgeschwindigkeit in die Gleichung
für die
kinetische Energie quadratisch eingeht, wohingegen das Trägheitsmoment
nur einfach eingeht. Zudem ist es bei einem größeren Walzendurchmesser möglich, die
Wandstärke des
Walzenkörpers zu
reduzieren. Unter Walzenkörper
wird hierbei der zylindrische Teil der Walze verstanden.
Der
Walzenkörper
weist vorzugsweise ein Komposit- bzw. Verbundwerkstoff auf insbesondere ein
Faserverbundstoff so dass der Walzenkörper eine geringe Masse besitzt
und somit die Massenträgheit
der gesamten Walze reduziert wird. Um die Masse des Walzenkörpers weiterhin
zu reduzieren, kann der Walzenkörper
auch einen oder mehrere Hohlräume
aufweisen und/oder eine zylindrische Wabenstruktur besitzen.
Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Abhebeeinrichtung mindestens zwei
Einzelrollen, die an zwei seitlichen Trägern drehbar gelagert sind.
Die Einzelrollen sind vorzugsweise entlang einer Kreisbogensegmentfläche oder entlang
einer gebogenen Fläche
angeordnet. Die Kreisbogensegmentfläche bzw. die gebogene Fläche weist
einen Krümmungsradius
auf, der größer als
1/2 des Radius der Walze ist, insbesondere größer als 4/5 des Radius der
Walze ist, damit in der zweiten Position der Abhebeeinheit die Materialbahn
knickfrei auf der Abhebeeinheit aufliegt. Mit anderen Worten soll
die Materialbahn mit einem möglichst
großen
Radius umgelenkt werden. Auf diese Weise wird ein unerwünschtes
Zurückschwingen
des durchhängenden Abschnittes
der Materialbahn, das durch den intermittierenden Betrieb erzeugt
wird, reduziert. Die Endabschnitte der Kreisbogensegmentfläche bzw.
der gebogenen Fläche
sollten zudem tangential zur vorgesehenen Materialbahnlaufrichtung
verlaufen, so dass eine knickfreie Umlenkung der Materialbahn bewirkt
wird, insbesondere eine knickfreie Umlenkung um 90°. Es ist
außerdem
vorteilhaft die Träger
der Abhebeeinrichtung außermittig
gegenüber
der Achse der Walze zu lagern, um auch so eine knickfreie Umlenkung
der Materialbahn zu ermöglichen.
Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Brems- und/oder Klemmeinrichtung
zur Fixierung der Materialbahn nach bzw. während des Abbremsens der Materialbahn
vorgesehen, so dass bei Anhalten der Materialbahn die Massenträg heit der Materialbahn
abgebremst wird. Die Brems- und/oder Klemmeinrichtung weist vorzugsweise
einen unteren Teil und einen oberen Teil auf.
Die
Brems- und/oder Klemmeinrichtung kann so konstruiert sein, dass
bei Betätigung
eine Kraft in Richtung der Walze ausgeübt wird. Somit wird bei Anhalten
der Materialbahn und Betätigung der
Brems- und/oder Klemmeinrichtung nicht nur die Massenträgheit der
Materialbahn, sondern auch die der Walze abgebremst.
Alternativ
kann die Brems- und/oder Klemmeinrichtung so angepasst sein, dass
bei Betätigung eine
Kraft in Richtung des feststehenden Teils der Trägerstruktur ausgeübt wird.
In diesem Fall kann der untere Teil an dem feststehenden Teil der
Trägerstruktur
befestigt sein bzw. direkt durch den feststehenden Teil der Trägerstruktur
gebildet werden.
Die
Brems- und/oder Klemmeinrichtung kann weiter alternativ zwei Querbalken
aufweisen, wobei die Brems- und/oder Klemmeinrichtung konstruiert
ist, um bei Betätigung
die zwei Querbalken gegen die Materialbahn zu pressen. Außerdem kann die
Brems- und/oder Klemmeinrichtung zwei Bremswalzen aufweisen, wobei
die Materialbahn zwischen den Walzen verläuft. Die Bremswalzen können zum Abbremsen
bzw. zum Einklemmen der Materialbahn eine Bremseinrichtung aufweisen.
Optional kann mindestens eine Achse der Bremswalzen als verstellbar
vorgesehen werden.
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Vorrichtung
zur Regelung des seitlichen Versatzes von Materialbahnen derart
weiterzuentwickeln, dass die Vorrichtung eine verbesserte Aufnahme
der Materialbahn ermöglicht.
Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 29 gelöst. Die
abhängigen Patentansprüche enthalten
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Die
Vorrichtung zur Regelung des seitlichen Versatzes von Materialbahnen
weist nach vorliegender Erfindung eine Führungseinrichtung zum Führen der
Materialbahn während
des Vorschubes der Materialbahn und eine Abhebeeinrichtung zum Abheben der
Materialbahn von der Führungseinrichtung
auf. Erfindungsgemäß umfasst
die Führungseinrichtung mindestens
zwei miteinander verbundene Führungseinheiten,
die jeweils mindestens eine Rolle aufweisen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist auch die Abhebeeinrichtung mindestens
zwei Abhebeeinheiten auf.
Die
Führungseinrichtung
ist auf einem Träger
bzw. einem beweglichen Teil einer Trägerstruktur beweglich gelagert,
um die Führungseinrichtung
gegenüber
dem Träger
bzw. der Trägerstruktur
entlang der axialen Richtung der Rollen der Führungseinheiten verschieben
zu können.
Dabei ist die Führungseinrichtung
vorzugsweise mittels eines Schienensystems auf dem Träger bzw.
dem beweglichen Teil der Trägerstruktur
beweglich gelagert.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die Abhebeeinheiten gegenüber
den Führungseinheiten
hintereinander bzw. alternierend angeordnet.
Die
Rollen der Führungseinheiten
sind vorzugsweise derart hintereinander angeordnet, dass die durch
die Achsen der Rollen aufgespannte Fläche eine Kreisbogensegmentfläche bzw.
eine gebogene Fläche
darstellt. Dabei sollte der Krümmungsradius
der Kreisbogensegmentfläche
bzw. eine gebogene Fläche
möglichst
groß sein,
um auf diese Weise ein unerwünschtes
Rückschwingen
des durchhängenden
Abschnittes der Materialbahn, das durch den intermittierenden Betrieb
erzeugt wird, reduziert wird. Der Krümmungsradius der Kreisbogensegmentfläche bzw.
der gebogenen Fläche
fällt bereits
durch die alternierende Anordnung von Führungs- und Abhebeeinheiten
konstruktionsbedingt meist relativ groß aus. Die Endabschnitte der
Kreisbogensegmentfläche
bzw. der gebogenen Fläche
sollten zudem tangential zur vorgesehenen Materialbahnlaufrichtung verlaufen,
so dass eine knickfreie Umlenkung der Materialbahn bewirkt wird,
insbesondere eine knickfreie Umlenkung um 90°.
Die
Abhebeeinheiten sollten gegenüber
den Führungseinheiten
derart hintereinander bzw. alternierend angeordnet sein, dass sie
die gleiche Kreisbogensegmentfläche
bzw. gebogene Fläche
darstellen wie die durch die Achsen der Rollen der Führungseinheiten
aufgespannte Fläche.
Dies ergibt sich ebenfalls meist konstruktionsbedingt durch die
alternierende Anordnung von Führungs-
und Abhebeeinheiten.
Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Abhebeeinheit jeweils
einen oder mehrere längliche
Körper
mit gerader oder gekrümmter Oberfläche.
Die
Abhebeeinrichtung ist zwischen einer ersten Position und einer zweiten
Position verstellbar. In der ersten Position berührt die Abhebeeinrichtung beim
Betrieb die Materialbahn nicht. In der zweiten Position hebt die
Abhebeeinrichtung beim Betrieb die Materialbahn von der Führungseinrichtung
ab. Um die Abhebeeinrichtung zwischen der ersten und der zweiten
Position zu verstellen, sind einer oder mehrere Stellantriebe vorgesehen.
Eine
erste Variante ist es, die Abhebeeinheiten gegenüber den Führungseinheiten in der vorgesehenen
Materiallaufrichtung hintereinander bzw. alternierend anzuordnen.
Die länglichen
Körper
der Abhebeeinheiten werden vorzugsweise in einer Zwangsführung, insbesondere
einer Kulissenführung,
zwischen der ersten und zweiten Position bewegt. Hierzu sind die
Abhebeeinheiten durch zwei erste Halterungen miteinander verbunden,
die derart verschwenkbar gelagert sind, dass die Abhebeeinheiten
in der ersten Position zurückgezogen
sind. Mit „zurückgezogen" ist hier gemeint,
dass ihre Oberflächen
sich radial gesehen unterhalb gedachter Punkte, die sich durch die
Auflagepunkte der Materialbahn auf den Rollen bei Vorschub der Materialbahn
ergeben, befinden. Somit berühren
die Abhebeeinheiten die Materialbahn nicht. In der zweiten Position
sind die Abhebeeinheiten „ausgeschoben", d.h. ihre Oberflächen befinden
sich radial gesehen überhalb
der gedachten Punkte, und sie heben die Materialbahn von der Führungseinrichtung
ab. Die Abhebeeinheiten sind vorzugsweise leicht gekrümmt, so
dass sie die Materialbahn mit genau dem gleichen Krümmungsradius
abheben, den auch die Führungseinrichtung
aufweist. Eine Knickung der Materialbahn bei Anheben durch die Abhebeeinrichtung
wird somit vermieden.
In
einer zweiten Variante sind die Abhebeeinheiten gegenüber den
Führungseinheiten
senkrecht zu der vorgesehenen Materiallaufrichtung hintereinander
bzw. alternierend angeordnet. Eine Führungseinheit umfasst dabei
eine oder mehrere einzelne Rollen, die derart hintereinander angeordnet
sind, dass ihre Achsen parallel zueinander verlaufen und dass sie
durch zwei zweite Halterungen an jeweils einer Seite einer Rolle
miteinander verbunden sind. Der längliche Körper einer Abhebeeinheit ist
vorzugsweise entlang seiner Längsrichtung
so gebogen, dass er genau oder in etwa den gleichen Krümmungsradius
aufweist wie die durch die Achsen der Rollen der Führungseinheiten
aufgespannte Kreisbogensegmentfläche
bzw. gebogene Fläche.
Dies ermöglicht
das Aufnehmen der Materialbahn durch die Abhebeeinrichtung mit genau
dem gleichen Krümmungsradius
den auch die Führungseinrichtung
aufweist. Eine Knickung der Materialbahn beim Anheben durch die
Abhebeeinrichtung wird somit vermieden. Die Abhebeeinrichtung ist
durch zwei seitliche Halterungen derart befestigt, dass sie translatorisch zwischen
der ersten und zweiten Position bewegbar ist.
Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Brems- und/oder Klemmeinrichtung
zur Fixierung der Materialbahn nach bzw. während des Abbremsens der Materialbahn
vorgesehen, so dass bei Anhalten der Materialbahn die Massenträgheit der Materialbahn
abgebremst wird. Die Brems- und/oder Klemmeinrichtung weist vorzugsweise
einen unteren und einen oberen Teil auf.
Die
Brems- und/oder Klemmeinrichtung kann so konstruiert sein, dass
bei Betätigung
eine Kraft in Richtung der Abhebeeinrichtung ausgeübt wird.
Die Brems- und/oder
Klemmeinrichtung weist dabei vorzugsweise einen unteren Teil auf,
der direkt durch die Abhebeeinrichtung gebildet wird, und einen oberen
Teil, der eine gebogene Gegenplatte umfasst, die passgenau zur Abhebeeinrichtung
in Richtung der Abhebeeinrichtung gedrückt werden kann. Bei Anhalten
der Materialbahn kann die Gegenplatte zuerst mit wenig Kraft gegen
die Materialbahn gedrückt werden,
um diese abzubremsen, um danach mit größerer Kraft die Materialbahn.
fixieren. Durch diese Konstruktion kann eine sehr schnelle Abbremsung der
Materialbahn erwirkt werden.
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen
unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert.
1 zeigt eine Anlage zum Fördern von Materialbahnen
nach Stand der Technik, wobei 1a den
Querschnitt und 1b die
Draufsicht von oben darstellt;
2 zeigt einen Querschnitt
einer Vorrichtung zur Regelung des seitlichen Versatzes von Materialbahnen
nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt einen Querschnitt
der Trägerstruktur
mit feststehendem und beweglichem Teil nach der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine Draufsicht
in Blickrichtung des Pfeils A gemäß 2 auf eine Vorrichtung zur Regelung des
seitlichen Versatzes von Materialbahnen nach der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt einen horizontalen
Querschnitt in Blickrichtung des Pfeils B gemäß 2 einer Vorrichtung zur Regelung des
seitlichen Versatzes von Materialbahnen nach der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt einen horizontalen
Querschnitt in Blickrichtung des Pfeils B gemäß 2 einer Vorrichtung zur Regelung des
seitlichen Versatzes von Mate rialbahnen nach einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
7 zeigt eine Anlage zum
Fördern
und Schneiden von einer oder mehrer Materialbahnen, die eine Vorrichtung
zur Regelung des seitlichen Versatzes von Materialbahnen nach einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst;
8 zeigt einen Querschnitt einer Vorrichtung
zur Regelung des seitlichen Versatzes von Materialbahnen nach einer
weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, wobei sich in 8a die Abhebeeinrichtung
in der ersten Position I und in 8b in
der zweiten Position II befindet.
Detaillierte
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Anlage zum Fördern von Materialbahnen
nach Stand der Technik, wobei 1a einen
Querschnitt und 1b eine
Draufsicht von oben darstellt. Die Anlage umfasst ein erstes Transportband,
das die Materialbahn fördert,
und eine Walze, die die hängende
Materialbahnschlaufe wieder aufnimmt. Anschließend folgt eine erneute Förderung
der Materialbahn durch ein zweites Transportband. Der Durchmesser
der Walze sowie der beiden Transportbänder ist hierbei ungefähr gleich
bemessen. Nach dem Stand der Technik wird die Vorrichtung meist
im intermittierenden Betrieb genutzt, der die folgenden Betriebsphasen
aufweist: Vorschub der Materialbahn mit simultaner Regelung des seitlichen
Versatzes der Materialbahn, und Anhalten der Materialbahn mit Anheben
durch die Abhebeeinheit und Zurückführen der
Walze in Neutralstellung. Um bei Stillstand der Materialbahn im
intermittierenden Betrieb die Materialbahn von der Walze abzuheben,
besteht die Abhebeeinrichtung nach dem Stand der Technik aus einer
einzigen Rolle, die pneumatisch verstellbar ist. Die Walze ist mittels
Kugellagern auf einer mit einem feststehenden Träger verbundenen durchgehenden
Welle drehbar sowie seitlich verstellbar gelagert, um den seitlichen
Versatz der Materialbahn zu regeln. Die seitliche Lage der Materialbahn
wird durch einen Detektor gemessen und von einer Steuerungseinheit
verarbeitet, die – falls
erforderlich – über einen
Stellantrieb die seitliche Position der Walze auf der Welle verändert.
2 zeigt einen Querschnitt
einer Vorrichtung zur Regelung des seitlichen Versatzes von Materialbahnen
nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung weist nach vorliegender
Erfindung eine Trägerstruktur 1 zum Halten
einer Walze 2 und eine Einrichtung 3 zum Abheben
der Materialbahn von der Walze 2 auf. Erfindungsgemäß umfasst
die Trägerstruktur 1 ein
feststehendes Teil 4 und mindestens ein bewegliches Teil 5.
Eine
derartige erfindungsgemäße Vorrichtung
wird in einer Anlage zum Fördern
einer oder mehrerer Materialbahnen bzw. zum Fördern von Materialstücken eingesetzt,
wie in 7 dargestellt
ist. Diese Anlage weist in dieser Ausführungsform zwei Transportbänder 14, 14' auf. Das Transportband 14 ist
in Materiallaufrichtung vor der Vorrichtung zur Regelung des seitlichen
Versatzes angeordnet, und das Transportband 14' in Materiallaufrichtung
nach der Vorrichtung zur Regelung des seitlichen Versatzes. Außerdem ist
eine Einrichtung zur Aufnahme einer Materialbahnrolle 15 vorgesehen,
wobei diese Einrichtung eine Antriebseinheit aufweist zum Abwickeln der
Materialbahnrolle. Um die Materialbahn in Materialstücke zu schneiden,
ist in Materiallaufrichtung nach der Vorrichtung zur Regelung des
seitlichen Versatzes eine Schneidevorrichtung 16 vorgesehen.
Um
bei der in 2 dargestellten
Ausführungsform
den seitlichen Versatz der Materialbahn durch Verstellen eines beweglichen
Teils 5 der Trägerstruktur 1 zu
regeln, ist eine Steuerungseinheit eingebaut. Diese Steuerungseinheit
verarbeitet die Signale einer Einheit 17 zur Detektierung
der Lage der Materialbahn und ermöglicht somit, dass das bewegliche
Teil 5 der Trägerstruktur 1 durch
einen Stellantrieb 13 verstellt werden kann.
Die
Abhebeeinrichtung 3 ist verschwenkbar bewegbar befestigt
und ist zwischen einer ersten Position I und einer zweiten Position
II verstellbar. In der ersten Posi tion I berührt die Abhebeeinrichtung 3 die Materialbahn
nicht. In der zweiten Position II hebt die Abhebeeinrichtung 3 beim
Betrieb die Materialbahn von der Walze 2 ab. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Regelung des seitlichen Versatzes von Materialbahnen kann dabei
intermittierend mit den folgenden Schritten betrieben werden, wobei
diese Schritte durch die Steuerungseinheit kontrolliert werden:
- – Regelung
des seitlichen Versatzes der Materialbahn durch seitliches Verstellen
der Walze 2 während
des Vorschubes der Materialbahn, wobei die Abhebeeinrichtung 3 sich
in der ersten Position 1 befindet,
- – Abbremsen
der Materialbahn,
- – Anheben
der Materialbahn von der Walze 2 durch Verstellen der Abhebeeinrichtung 3 in
ihre zweite Position II, und
- – Zurückfahren
der Walze 2 in eine Neutralstellung.
Nach
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, umfasst die Trägerstruktur 1 ein feststehendes
Teil 4 und ein bewegliches Teil 5. In 4 ist eine Draufsicht in
Blickrichtung des Pfeils A gemäß 2 auf eine Vorrichtung zur
Regelung des seitlichen Versatzes von Materialbahnen nach dieser Ausführungsform
dargestellt. 5 zeigt
entsprechend einen horizontalen Schnitt einer Vorrichtung zur Regelung
des seitlichen Versatzes von Materialbahnen nach dieser Ausführungsform
in Blickrichtung des in 2 dargestellten
Pfeils B. In dieser Ausführungsform
der Erfindung ist die Walze 2 vorzugsweise an ersten Halterungen 6 (siehe 4) gelagert, die an einem
ersten beweglichen Teil 5 der Trägerstruktur 1 befestigt
sind, so dass die Walze 2 gemeinsam mit den ersten Halterungen 6 um
einen maximalen Stellweg L (siehe 5)
verfahren werden kann. Die Abhebeeinheit 3 ist an zweiten
Halterungen 7 befestigt, die an dem feststehenden Teil 4 der
Trägerstruktur 1 befestigt
sind. Der Vorteil dieser Konstruktion liegt darin, dass die Lagerung
der Walze 2 auf einer zugehörigen Welle 9, die
mit den ersten Halterungen 6 verbunden ist, einfacher ausgestaltet und
geringer dimensioniert sein kann. Im Gegensatz zum Stand der Technik,
nach welchem die Walze auf einer feststehenden Welle verschiebbar
angeordnet ist, muss die Welle 9 nach der vorliegenden
Erfindung geringere Kräfte
bzw. Drehmomente aufnehmen. Denn der Abstand der Kraftaufnahme auf
der Welle 9 gegenüber
den ersten Halterungen 6 kann konstruktiv relativ gering
gehalten werden, da kein Spiel zur seitlichen Verstellung der Walze 2 auf
der Welle 9 erforderlich ist. Stattdessen wird die seitliche Verstellung
der Walze 2 durch eine seitliche Verstellung des beweglichen
Teils 5 der Trägerstruktur 1 realisiert,
wobei die Welle 9 ebenfalls seitlich verstellt wird. In
dieser Variante regelt die Walze 2 den seitlichen Versatz
der Materialbahn während
des Vorschubes der Materialbahn, wo hingegen die Abhebeeinheit 3 während des
Stillstandes die Materialbahn trägt.
Die
Lagerung der Walze 2 auf der Welle 9, die gemäß 5 vorzugsweise als zwei
Kugellager ausgebildet ist, weist dabei einen kleineren Durchmesser
auf. Durch diese Maßnahme
wird weiter erreicht, dass das Trägheitsmoment der Walze 2 einschließlich der
Kugellager geringer ist, so dass sich ein verbessertes dynamisches
Verhalten ergibt.
In 6 ist eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Walze 2 ist an
ersten Halterungen 6 gelagert, die an dem ersten beweglichen
Teil 5 der Trägerstruktur 1 befestigt
sind, und die Abhebeeinrichtung 3 ist an zweiten Halterungen 7 gelagert,
die an einem zweiten beweglichen Teil 5' der Trägerstruktur befestigt sind,
so dass sowohl die Walze 2 gemeinsam mit den ersten Halterungen 6 als
auch die Abhebeeinrichtung 3 gemeinsam mit den Halterungen 7 der
Abhebeeinrichtung verfahren werden können. Das erste bewegliche
Teil 5 der Trägerstruktur 1 kann
mit der Walze 2 und das zweite bewegliche Teil 5' der Trägerstruktur 1 mit
der Abhebeeinrichtung 3 gemeinsam oder unabhängig voneinander
verfahren werden. Der Vorteil dieser Maßnahme ist es, dass die Abhebeeinrichtung 3 noch
während
der Bewegung der Materialbahn ausgefahren werden kann, da sie gemeinsam
mit der Walze 2 seitlich verstellbar ist. Denn auch während des
Abbremsens der Materialbahn ist eine Regelung des seitlichen Versatzes
erforderlich.
In
einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Walze 2 an ersten Halterungen 6 gelagert,
die an dem feststehendem Teil 4 der Trägerstruktur 1 befestigt
sind, und die Abhebeeinrichtung 3 ist an zweiten Halterungen 7 gelagert,
die an dem ersten beweglichen Teil 5 der Trägerstruktur 1 befestigt
sind, so dass die Abhebeeinrichtung 3 gemeinsam mit den
Halterungen 7 der Abhebeeinrichtung verfahren werden kann.
In dieser Ausführungsform
regelt die Abhebeeinrichtung 3 den seitlichen Versatz der
Materialbahn während
des Vorschubes der Materialbahn. Die Walze 2 hat während des
Vorschubes keinen Kontakt mit der Materialbahn, sondern trägt die Materialbahn
nur während
des Stillstandes. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Regelung
des seitlichen Versatzes von Materialbahnen kann dabei nach dieser
Ausführungsform
intermittierend mit den folgenden Schritten betrieben werden, wobei
diese Schritte durch eine Steuerungseinheit kontrolliert werden:
- – Regelung
des seitlichen Versatzes der Materialbahn durch seitliches Verstellen
der Abhebeeinrichtung 3 während des Vorschubes der Materialbahn,
- – Abbremsen
der Materialbahn,
- – Absenken
der Abhebeeinrichtung 3, so dass die Materialbahn in Kontakt
mit der Walze 2 kommt, und
- – Zurückfahren
der Abhebeeinrichtung 3 in eine Neutralstellung.
3 zeigt einen Querschnitt
der Trägerstruktur 1 gemäß 2, 4 und 5,
wobei das erste bewegliche Teil 5 der Trägerstruktur 1 auf
einem Schienensystem 8 gelagert ist, um das erste bewegliche
Teil 5 gegenüber
dem feststehenden Teil 4 der Trägerstruktur 1 parallel
zur Walzenachse verschieben zu können.
Das Schienensystem 8 besteht in dieser Ausführungsform
aus zwei Laufschienen, die mit dem feststehenden Teil 4 der
Trägerstruktur 1 verbunden
sind, und darauf aufliegenden Laufrollen, die mit dem beweglichen
Teil 5 der Trägerstruktur 1 verbunden
sind.
Die
in 4 dargestellte Walze 2 weist
einen Durchmesser D auf, der in etwa 1/2 der Länge W der Walze 2 beträgt. Erfindungsgemäß kann aber
auch eine Walze 2 vorgesehen sein, dessen Durchmesser D
größer ist
als 1/4 der Länge
W der Walze 2, insbesondere größer als 1/3 der Länge W der
Walze 2. Durch diese Maßnahme wird bei gleicher Geschwindigkeit
der Materialbahn eine geringere Winkelgeschwindigkeit der Walze 2 gegenüber dem
Stand der Technik erreicht. Damit sind auch die Trägheitseffekte
der Walze 2 geringer, da die Winkelgeschwindigkeit in die
Gleichung für
die kinetische Energie quadratisch eingeht, wohingegen das Trägheitsmoment nur
einfach eingeht. Zudem ist es bei einem größeren Walzendurchmesser D möglich, die
Wandstärke
des Walzenkörpers 10 zu
reduzieren. Unter Walzenkörper 10 wird
hierbei der zylindrische Teil der Walze verstanden.
Der
Walzenkörper 10 weist
vorzugsweise ein Komposit- bzw. Verbundwerkstoff auf, insbesondere ein
Faserverbundstoff so dass der Walzenkörper 10 eine geringe
Masse besitzt und somit die Massenträgheit der gesamten Walze 2 reduziert
wird. Um die Masse des Walzenkörpers 10 weiterhin
zu reduzieren, kann der Walzenkörper 2 auch
einen oder mehrere Hohlräume
aufweisen und/oder eine zylindrische Wabenstruktur besitzen.
Gemäß 2 umfasst die Abhebeeinrichtung 3 mindestens
zwei Einzelrollen 11, die an zwei seitlichen Trägern 18 drehbar
gelagert sind. Die Einzelrollen 11 sind in dieser Ausführungsform
entlang einer Kreisbogensegmentfläche angeordnet, die einen Krümmungsradius
von 1/2 des Radius der Walze 2 aufweist. Erfindungsgemäß kann die
Kreisbogensegmentfläche
bzw. die gebogene Fläche
aber auch einen Krümmungsradius
aufweisen, der größer als 1/2
des Radius der Walze 2 ist, insbesondere größer als
4/5 des Radius der Walze 2 ist, damit in der zweiten Position
II der Abhebeeinheit 3 die Materialbahn knickfiei auf der
Abhebeeinheit 3 aufliegt. Mit anderen Worten soll die Materialbahn
mit einem möglichst großen Radius
umgelenkt werden. Auf diese Weise wird ein unerwünschtes Zurückschwingen des durchhängenden
Abschnittes der Materialbahn, das durch den intermittierenden Betrieb
erzeugt wird, reduziert. Die Endabschnitte der Kreisbogensegmentfläche bzw.
der gebogenen Fläche
sollten zudem tangential zur vorgesehenen Materialbahnlaufrichtung
verlaufen, so dass eine knickfreie Umlenkung der Materialbahn bewirkt
wird, insbesondere eine knickfreie Umlenkung um 90°. Es ist
außerdem
vorteilhaft die Träger 18 der
Abhebeeinrichtung 3 außermittig
gegenüber
der Achse der Walze 2 zu lagern, um auch so eine knickfreie
Umlenkung der Materialbahn zu ermöglichen.
Gemäß 2 ist eine Brems- und/oder Klemmeinrichtung 12 zur
Fixierung der Materialbahn nach bzw. während des Abbremsens der Materialbahn
vorgesehen, so dass bei Anhalten der Materialbahn die Massenträgheit der
Materialbahn abgebremst wird. Die Brems- und/oder Klemmeinrichtung 12 weist
vorzugsweise einen unteren Teil und einen oberen Teil auf.
Die
in 2 dargestellte Brems-
und/oder Klemmeinrichtung 12 ist so konstruiert, dass bei
Betätigung
eine Kraft in Richtung der Walze 2 ausgeübt wird.
Somit wird bei Anhalten der Materialbahn und Betätigung der Brems- und/oder
Klemmeinrichtung 12 nicht nur die Massenträgheit der
Materialbahn, sondern auch die der Walze 2 abgebremst.
Alternativ
kann die Brems- und/oder Klemmeinrichtung 12 so angepasst
sein, dass bei Betätigung
eine Kraft in Richtung des feststehenden Teils 4 der Trägerstruktur 1 ausgeübt wird.
In diesem Fall kann der untere Teil an dem feststehenden Teil 4 der Trägerstruktur 1 befestigt
sein bzw. direkt durch den feststehenden Teil 4 der Trägerstruktur 1 gebildet werden.
Die
Brems- und/oder Klemmeinrichtung 12 gemäß 2 weist zwei Querbalken auf, wobei die Brems-
und/oder Klemmeinrichtung 12 konstruiert ist, um bei Betätigung die
zwei Querbalken gegen die Materialbahn zu pressen. Alternativ kann
die Brems- und/oder Klemmeinrichtung 12 zwei Bremswalzen aufweisen,
wobei die Materialbahn zwischen den Walzen verläuft. Die Bremswalzen können zum
Abbremsen bzw. zum Einklemmen der Materialbahn eine Bremseinrichtung
aufweisen. Optional kann mindestens eine Achse der Bremswalzen als
verstellbar vorgesehen werden.
Der
in 8a und 8b dargestellte Querschnitt
zeigt eine Vorrichtung zur Regelung des seitlichen Versatzes von
Materialbahnen, die nach vorliegender Erfindung eine Führungseinrichtung 19 zum
Führen
der Materialbahn während
des Vorschubes der Materialbahn und eine Abhebeeinrichtung 3 zum
Abheben der Materialbahn von der Führungseinrichtung 19 aufweist.
Erfindungsgemäß umfasst die
Führungseinrichtung 19 mindestens
zwei miteinander verbundene Führungseinheiten 20,
die jeweils eine Rolle 21 aufweisen, und die Abhebeeinrichtung 3 weist
mindestens zwei Abhebeeinheiten 22 auf. Die Abhebeeinheiten 22 sind
gegenüber
den Führungseinheiten 20 hintereinander
bzw. alternierend angeordnet.
Die
Rollen 21 der Führungseinheiten 20 sind derart
hintereinander angeordnet, dass die durch die Achsen der Rollen 21 aufgespannte
Fläche
eine Kreisbogensegmentfläche
bzw. eine gebogene Fläche
darstellt. Wie in 8a und 8b zu erkennen ist, fällt der
Krümmungsradius
der Kreisbogensegmentfläche
bzw. der gebogenen Fläche
durch die alternierende Anordnung von Führungs- 20 und Abhebeeinheiten 22 konstruktionsbedingt
relativ groß aus. Die
Endabschnitte der Kreisbogensegmentfläche bzw. der gebogenen Fläche verlaufen
tangential zur vorgesehenen Materialbahnlaufrichtung, so dass eine
knickfreie Umlenkung der Materialbahn bewirkt wird, insbesondere
eine knickfreie Umlenkung um 90°.
Die
Abhebeeinheiten 22 sind gegenüber den Führungseinheiten 20 derart
hintereinander bzw. alternierend angeordnet, dass sie die gleiche
Kreisbogensegmentfläche
bzw. gebogene Fläche
darstellen wie die durch die Achsen der Rollen 21 der Führungseinheiten 20 aufgespannte
Fläche.
Dies ergibt sich meist ebenfalls konstruktionsbedingt durch die alternierende
Anordnung von Führungs- 20 und
Abhebeeinheiten 22. Die Abhebeeinheiten 22 bestehen jeweils
aus einem länglichen
Körper 23 mit
gerader bzw. leicht gekrümmter
Oberfläche.
Die
Abhebeeinrichtung 3 ist zwischen einer ersten Position
I und einer zweiten Position II verstellbar. In 8a befindet sich die Abhebeeinrichtung 3 in
der ersten Position I und berührt
beim Betrieb die Materialbahn nicht. In 8b ist die Abhebeeinrichtung 3 in
der zweiten Position II und hebt beim Betrieb die Materialbahn von
der Fuhrungseinrichtung 19 ab. Um die Abhebeeinrichtung 3 zwischen
der ersten Position I und der zweiten Position II zu verstellen,
sind einer oder mehrere Stellantriebe vorgesehen.
In
der in 8a und 8b dargestellten Ausführungsform
sind die Abhebeeinheiten 22 gegenüber den Führungseinheiten 20 in
der vorgesehenen Materiallaufrichtung hintereinander bzw. alternierend
angeordnet. Die länglichen
Körper 23 der
Abhebeeinheiten 22 werden vorzugsweise in einer Zwangsführung, insbesondere
einer Kulissenführung,
zwischen der ersten Position I und zweiten Position II bewegt. Hierzu
sind die Abhebeeinheiten 22 durch zwei erste Halterungen 24 miteinander
verbunden, die derart verschwenkbar gelagert sind, dass die Abhebeeinheiten 22 in
der ersten Position I zurückgezogen
sind. Vergleicht man 8a und 8b, so ist ersichtlich,
dass mit „zurückgezogen" hier gemeint ist,
dass sich die Oberflächen
der Abhebeeinheiten 22 radial gesehen unterhalb gedachten
Punkte (exemplarisch mit P gekennzeichnet) befinden. Die Punkte
P ergeben sich durch die Auflagepunkte der Materialbahn auf den
Rollen 21 bei Vorschub der Materialbahn. Somit berühren die
Abhebeeinheiten 22 die Materialbahn in der ersten Position
I nicht. In der zweiten Position II sind die Abhebeeinheiten 22 „ausgeschoben", d.h. ihre Oberflächen befinden
sich radial gesehen überhalb
der gedachten Punkte P, und sie heben die Materialbahn von der Führungseinrichtung 19 ab.
Die Abhebeeinheiten 22 sind vorzugsweise leicht gekrümmt, so
dass sie die Materialbahn mit genau dem gleichen Krümmungsradius
abheben, den auch die Führungseinrichtung 19 aufweist.
Eine Knickung der Materialbahn bei Anheben durch die Abhebeeinrichtung 3 wird
somit vermieden.
Die
Führungseinrichtung 19 ist
auf einem Träger
bzw. einem beweglichen Teil einer Trägerstruktur 26 beweglich
gelagert, um die Führungseinrichtung 19 ge genüber dem
Träger
bzw. der Trägerstruktur 26 entlang
der axialen Richtung der Rollen 21 der Führungseinheiten 20 verschieben
zu können. Dabei
ist die Führungseinrichtung 19 vorzugsweise mittels
eines Schienensystems auf dem Träger
bzw. dem beweglichen Teil der Trägerstruktur 26 beweglich
gelagert.
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine Brems- und/oder Klemmeinrichtung 25 zur
Fixierung der Materialbahn nach bzw. während des Abbremsens der Materialbahn (siehe 8b) vorgesehen, so dass
bei Anhalten der Materialbahn die Massenträgheit der Materialbahn abgebremst
wird. Die Brems- und/oder Klemmeinrichtung 25 weist vorzugsweise
einen unteren und einen oberen Teil auf. In der in 8a und 8b dargestellten
Ausführungsform
wird der untere Teil der Brems- und/oder Klemmeinrichtung 25 direkt
durch eme Abhebeeinheit 22 gebildet. Durch diese Konstruktion
kann eine sehr schnelle Abbremsung der Materialbahn erwirkt werden.
Es
wird jedoch ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass die Brems- und/oder Klemmeinrichtung auch
so konstruiert sein kann, dass bei Betätigung eine Kraft in Richtung
der Abhebeeinrichtung, insbesondere der gesamten Abehebeeinrichtung,
ausgeübt
wird. Die Brems- und/oder Klemmeinrichtung weist dabei vorzugsweise
einen unteren Teil auf, der direkt durch die Abhebeeinrichtung gebildet
wird, und einen oberen Teil, der eine gebogene Gegenplatte umfasst,
die passgenau zur Abhebeeinrichtung in Richtung der Abhebeeinrichtung
gedrückt
werden kann. Bei Anhalten der Materialbahn kann die Gegenplatte
zuerst mit wenig Kraft gegen die Materialbahn gedrückt werden,
um diese abzubremsen, und danach mit größerer Kraft, um die Materialbahn
zu fixieren. Auch durch diese Konstruktion kann eine sehr schnelle
Abbremsung der Materialbahn erwirkt werden.
Es
wird außerdem
ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass die Abhebeeinheiten gegenüber den Führungseinheiten
natürlich
auch senkrecht zu der vorgesehenen Materiallaufrichtung hintereinander bzw.
alternierend angeordnet sein können.
Eine Führungseinheit
umfasst dabei eine oder mehrere einzelne Rollen, die derart hintereinander
angeordnet sind, dass ihre Achsen parallel zueinander verlaufen
und dass sie durch zwei zweite Halterungen an jeweils einer Seite
einer Rolle miteinander verbunden sind. Der längliche Körper einer Abhebeeinheit ist
vorzugsweise entlang seiner Längsrichtung
so gebogen, dass er genau oder in etwa den gleichen Krümmungsradius
aufweist wie die durch die Achsen der Rollen der Führungseinheiten
aufgespannte Kreisbogensegmentfläche
bzw. gebogene Fläche.
Dies ermöglicht
das Aufnehmen der Materialbahn durch die Abhebeinrichtung mit genau
dem gleichen Krümmungsradius
den auch die Führungseinrichtung
aufweist. Eine Knickung der Materialbahn beim Anheben durch die
Abhebeeinrichtung wird somit vermieden. Die Abhebeeinrichtung ist
durch zwei seitliche Halterungen derart befestigt, dass sie translatorisch zwischen
der ersten und zweiten Position bewegbar ist.