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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen eines Spreizbandes, umfassend eine um eine Drehachse drehbare Wickelrolle sowie ein Spreizband, das auf die Wickelrolle auf- und von der Wickelrolle abwickelbar ist.
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Ein Spreizband ist ein in Querrichtung bombiertes Band, welches, wenn es unbelastet ist, sich um eine zu seiner Längsachse parallele Achse wölbt bzw. einrollt. Solche Spreizbänder werden üblicherweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt. Infolge ihrer Wölbung zeigen sie eine beachtliche Druck- und Biegesteifigkeit, sie sind darüber hinaus auch sehr schubsteif, also anders als ein flaches Band, das ausschließlich auf Zug, jedoch nicht auf Schub belastet werden kann.
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Eine Vorrichtung zum Führen eines solchen Spreizbandes umfasst eine um eine Drehachse drehbare Wickelrolle sowie ein Spreizband, das auf die Wickelrolle auf- und von der Wickelrolle abwickelbar ist. Im aufgewickelten Zustand wird das Spreizband flachgedrückt, sobald es abgewickelt wird und letztlich nur noch auf Druck- oder Zug belastet ist, wölbt es sich. Eine solche Vorrichtung zum Führen eines Spreizbandes in Verbindung mit einem geeigneten Wickelrollenantrieb, also einem Spreizbandantrieb, kann überall dort eingesetzt werden, wo eine Schiebe- und eine Zugbewegung erforderlich ist. Aus
DE 10 2006 059 187 A1 ist beispielsweise die hierüber erwirkte Linearbewegung eines auf einer Führungsschiene bewegbaren Führungswagens eines Linearführungsmoduls bekannt. Aufgrund der beachtlichen Biege- und Knick- sowie Schubsteifigkeit ist es ohne weiteres möglich, den Führungswagen über das Spreizband längs der Führungsschiene zu bewegen. Hierzu ist es lediglich erforderlich, über den Antriebsmotor die Wickelrolle entsprechend um die Drehachse zu drehen und entweder abzuwickeln, also das Spreizband auf Schub zu beanspruchen, oder aufzuwickeln, mithin also das Spreizband zu ziehen.
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Bei bekannten Vorrichtungen zum Führen respektive zum Antreiben eines solchen Spreizbandes weist die Wickelrolle eine besondere Geometrie auf ( siehe z. B.
DE 38 38 724 A1 ). Die Wickelrolle weist eine Wickelnut auf, deren Nutgrund als Spirale ausgeführt ist, wobei das Band im Hinterschnitt frei aufliegt. Seitlich sind zwei Seitenborde vorgesehen, zwischen denen das Spreizband geklemmt ist. Diese Klemmung zwischen den beiden Seitenborden ist erforderlich, um bei Drehung der Wickelrolle einen Zug oder Druck auf das Band ausüben zu können, es also definiert bewegen zu können. Gerade diese Bordkontur bereitet jedoch große Probleme, da die Dauerfestigkeit infolge hohen Verschleißes, resultierend aus der dauerhaften, klemmenden respektive reibenden oder schabenden Beanspruchung beim Auf- und Abwickeln nicht gegeben ist.
US 3 474 976 A offenbart eine Vorrichtung zum Führen eines Spreizbandes, wobei mittels eines Antriebs
14 ein erstes Zahnrad
16 angetrieben wird, das mit einem ersten Zahnrad
17 und einem zweiten Zahnrad 27 kämmt. Das Zahnrad
17 ist über eine Welle mit der Antriebsrolle
9 und das Zahnrad 27 über eine Welle 25 mit der Wickelrolle
3 verbunden. Zum Ausgleich einer Differenzdrehzahl, die bei zunehmendem bzw. abnehmendem Radius der Wickelrolle aufgrund des Aufwickelns bzw. Abwickelns des Spreizbandes auf die Rolle entsteht, kann durch die Rutschkupplung 18 ausgeglichen werden.
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Der Erfindung liegt das damit Problem zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die ein einfaches Auf- und Abwickeln eines Spreizbandes auf und von einer Wickelrolle ohne die eingangs genannten Verschleißprobleme ermöglicht.
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Zur Lösung dieses Problems wird eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen dass der Wickelrolle ein Rollen- oder Walzenpaar zugeordnet ist, durch das das Spreizband läuft, wobei die Rollen oder Walzen ober- und unterseitig am Spreizband angreifen und wenigstens eine Rolle oder Walze über ein Antriebsmittel angetrieben wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch ein der Wickelrolle vorgeschaltetes Rollen- oder Walzenpaar aus, über das der eigentliche Abwickel- und Aufwickelvorgang, mithin also die Spreizbandbewegung in axialer Richtung erwirkt wird. Das Spreizband läuft, bezogen auf den Abwickelvorgang, von der keine speziell ausgeformten Seitenborde aufweisenden Wickelrolle zunächst zwischen das unmittelbar vorgeschaltete Rollen- oder Walzenpaar, es befindet sich zwischen den Rollen oder Walzen nach wie vor im flachgedrückten Zustand. Der Abstand der beiden Rollen oder Walzen zueinander ist derart, dass sie hinreichend fest ober- und unterseitig am Spreizband aufliegen, mithin also ein hinreichend guter Reibkontakt gegeben ist. Wenigstens eine der beiden Rollen oder der beiden Walzen wird nun über ein Antriebsmittel, beispielsweise einen elektromotorischen Antrieb oder über einen Riementrieb etc., drehend angetrieben, was dazu führt, dass das Spreizband hierüber durch das Rollen- oder Walzenpaar geschoben wird. Nach Verlassen des Rollen- oder Walzenpaares wölbt sich das Band, nachdem es dann nicht mehr querbelastet ist, es nimmt also seine gewölbte, hinreichend schubsteife Form ein, was es ermöglicht, es auf Schub zu beanspruchen. Wird die Drehrichtung der angetriebenen Rolle oder Walze umgekehrt, so kommt es zu einem Aufwickeln des Spreizbandes, das dann auf Zug beansprucht wird.
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Nachdem folglich die eigentliche Bandbewegung über das vorgeschaltete Rollen- oder Walzenpaar gesteuert wird, sind mit besonderem Vorteil keine Seitenborde oder sonstigen besonderen, der Bandbewegung erforderlichen Geometrien oder Konturen seitens der Wickelrolle vorzusehen, die als einfache Wickelrolle mit einer entsprechenden Wickelnut ausgeführt werden kann.
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Die Rollen oder Walzen sind zweckmäßigerweise aus Kunststoff, wobei natürlich ein solches Material gewählt wird, das einen hinreichend guten Reibkontakt zum aus Metall oder Kunststoff gebildeten Spreizband besitzt, so dass es zu keinem Schlupf kommt. Das heißt, dass der Kunststoff eine gewisse Weichheit und Haftfähigkeit besitzt. Alternativ dazu ist es auch denkbar, die Rollen oder Walzen aus Metall zu fertigen und mit einer entsprechenden Kunststoffbeschichtung zu versehen, die eine hinreichend gute Haftung respektive Friktion relativ zum Spreizband entwickelt.
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Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann das Rollen- oder Walzenpaar über eine Antriebsverbindung mit der Wickelrolle oder der Drehachse der Wickelrolle gekoppelt sein. Das heißt, dass der Wickelrollenantrieb, der letztlich erforderlich ist, um die Wickelrolle parallel zum Antrieb des Rollen- oder Walzenpaares zu bewegen, um das Band definiert auf- oder abzuwickeln, von dem Antrieb der Rolle oder der Walze des Rollen- oder Walzenpaares abgeleitet respektive abgezweigt wird. Zweckmäßigerweise ist diese Antriebsverbindung ein Reibradgetriebe oder sie umfasst ein solches Reibradgetriebe. Dies ist besonders vorteilhaft, als diese Antriebsverbindung letztlich nicht starr sein darf, da sich beim Auf- und Abwickeln der Wickelradius der Wickelrolle ändert, damit aber auch die Umfangsgeschwindigkeit. Ein solcher Reibradantrieb ermöglicht nun auf einfache Weise eine Kompensation, indem ein definierter Schlupf ermöglicht wird, so dass die Wickelrolle stets mit der richtigen Geschwindigkeit angetrieben wird.
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Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, das Spreizband aus zwei bombierten, zueinander entgegengesetzt angeordneten und entlang ihrer Ränder miteinander verbundenen Bandabschnitten auszuführen. Das Spreizband ist hier also mit besonderem Vorteil als Doppellagenband ausgeführt, das durch Querbelastung flachgedrückt werden kann, das sich aber im unbelasteten Zustand aufgrund der Bombierung beider Bandabschnitte aufwölbt, und zwar zu einer hohlen, im Querschnitt im Wesentlichen ovalen Form. Denn die beiden Spreizbandabschnitte sind, bezogen auf ihre Bombierungen, einander entgegengesetzt angeordnet, so dass sich im unbelasteten Zustand der Hohlkörper ergibt. Ein solches doppellagiges Band hat sich als besonders schubsteif respektive biegesteif herausgestellt, da etwaige Kräfte, die zu einem Einknicken oder Flachdrücken etc. führen würden, letztlich derart groß sein müssten, dass sie die doppelte Bandbombierung überwinden müssten. Unter Verwendung eines solchen Spreizbandes in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Antrieb kann folglich eine einfach aufgebaute Spreizbandvorrichtung respektive ein Spreizbandantrieb geschaffen werden, der gleichzeitig auch in der Lage ist, hohe Zug- und insbesondere Schubkräfte übertragen zu können.
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Die beiden Spannabschnitte können längs ihrer Ränder durch beliebige Verbindungstechniken miteinander verbunden sein, bevorzugt sind sie miteinander verschweißt, was sowohl bei Ausführung der Bandabschnitte aus Metall als auch aus Kunststoff möglich ist. Denkbar ist ein Laserschweißen, Punktschweißen, Druckschweißen, etc. Alternativ dazu können die Bandabschnitte auch miteinander verlötet werden, denkbar ist auch ein Nieten, Kleben oder Umbördeln etc.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einer ersten Ausführungsform mit einem „einteiligen“ Spreizband,
- 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem „zweiteiligen“ Spreizband bestehend aus zwei miteinander verbundenen Spreizbandabschnitten, und
- 3 zeigt eine Schnittansicht durch das Spreizband aus 2, wobei 3a das Spreizband im zusammengedrückten Zustand und 3b das Spreizband im unbelasteten, aufgewölbten Zustand zeigt.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Führen oder Bewegen eines Spreizbandes 2, umfassend eine Wickelrolle 3, die um eine Drehachse 4 drehbar ist. Auf der Wickelrolle 3 ist das Spreizband 2 im zusammengedrückten Zustand aufgewickelt, von dieser kann es abgewickelt respektive nach dem Abwickeln auch wieder aufgewickelt werden.
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Der Wickelrolle 3, die als einfache zylindrische Rolle ausgeführt sein kann, bei Bedarf aber auch zwei einfache Seitenborde besitzen kann, so dass sich eine Wickelnut ausbildet, wobei die Seitenborde jedoch keinerlei Triebfunktion besitzen, ist ein Rollen- oder Walzenpaar 5 vorgeschaltet, umfassend eine erste Rolle oder Walze 6 sowie eine zweite Rolle oder Walze 7, die zwischen sich das Spreizband 2 aufnehmen. Beide Rollen oder Walzen 6, 7 greifen ober- und unterseitig am Spreizband 2 an. Der Rollenabstand ist folglich so, dass er der Dicke des Spreizbandes 2 im flachgedrückten Zustand entspricht, respektive etwas geringer ist, um eine hinreichende Reibung zum Spreizband ausüben zu können, um es definiert schieben oder ziehen zu können. Die Rollen oder Walzen 6, 7 können beispielsweise aus Kunststoff sein, es kann sich aber auch um Metallteile handeln, die mit einer entsprechenden Kunststoffbeschichtung ausgeführt sind. Das gewählte Material ist stets im Hinblick auf das zu führende Spreizbandmaterial zu wählen, so dass sich eine hinreichende Reibung ergibt, die einen sicheren Bandtransport ermöglicht.
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Um das Spreizband 2 aktiv über das Rollen- oder Walzenpaar schieben oder ziehen zu können, ist eine der Rollen, hier die Rolle 6, über ein Antriebsmittel 8, beispielsweise einen Elektromotor 9, der beispielsweise unmittelbar auf die Drehachse der Rolle oder Walze 6 greift, antreibbar. Jedwede Rollenrotation führt folglich infolge der festen Anlage beider Rollen 6, 7 zu einer entsprechenden axialen Spreizbandbewegung. Je nach Drehrichtung wird hierbei das Spreizband 2 aufgewickelt oder abgewickelt.
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Über eine Antriebsverbindung 10, in die eine Reibradverbindung 11 umfassend zwei miteinander reibend zusammenwirkende Räder 12, 13 geschaltet ist, wird von der Rotation der Rolle oder Walze 6 auch ein Antrieb der Wickelrolle 3 abgeleitet. Das heißt, dass zum Bewegen des Spreizbandes 2 nicht nur aktiv die Rolle oder Walze 6 des Rollen- oder Walzenpaares 5 angetrieben wird, sondern, von deren Antrieb abgeleitet, auch die Wickelrolle 3. Dies ist erforderlich, um das Band zumindest zum Aufwickeln des Spreizbandes aktiv anzutreiben, infolge der gegebenen Kopplung erfolgt hierbei aber auch eine Wickelrollenrotation beim Abwickeln. Die Integration des Reibradgetriebes 11 ermöglicht es, die sich aufgrund des zu- oder abnehmenden Wickelradius beim Auf- oder Abwickeln des Spreizbandes 2 ergebende Wickelgeschwindigkeitsänderung kompensieren zu können, so dass das Band stets mit der richtigen Spannung auf- und abgewickelt wird, mithin also die entsprechenden Rotationsgeschwindigkeiten der Rollen oder Walzen 6, 7 und der Wickelrolle 3 korreliert sind.
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Wie 1 zeigt, wird das Spreizband 2 beim Durchlauf durch das Rollen- oder Walzenpaar 5 zusammengedrückt. Erst nach Verlassen des Rollen- oder Walzenpaares 5 in Abwickelrichtung, also weg von der Wickelrolle 3, wenn also das Spreizband 2 unbelastet ist, wölbt es sich aufgrund seiner Bombierung auf und geht in die hinlänglich bekannte, in Zug- und Schubrichtung gut belastbare gewölbte Form über.
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4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1, die insoweit identisch zur Vorrichtung 1 aus 1 ist. Sie weist ebenfalls eine Wickelrolle 3 auf, auf der das Spreizband 2 aufgewickelt und von welchem es abwickelbar ist. Die Wickelrolle 3 ist ebenfalls um eine Drehachse 4 drehbar. Zugeordnet und vorgeschaltet ist wiederum ein Walzen- und Rollenpaar mit den Rollen 6, 7, wobei die Rolle 6 wiederum über ein Antriebsmittel 8, beispielsweise einen Elektromotor 9, angetrieben wird. Über eine Antriebsverbindung 10 wird vom Rollen- oder Walzenantrieb wiederum der Drehantrieb der Wickelrolle 3 abgeleitet, was wiederum vorzugsweise unter Integration eines Reibradgetriebes 11 mit den beiden Reibrädern 12, 13 erfolgt.
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Unterschiedlich ist hier jedoch die Ausbildung des Spreizbandes 2. Das Spreizband 2 ist hier ein aus zwei Spreizbandabschnitten 14, 15 bestehendes, also zweilagiges Spreizband. Wie 3 und insbesondere dort 3b zeigt, sind die beiden Spreizbandabschnitte 14 und 15 jeweils bombiert und so angeordnet, dass sie mit ihrer konvexen Außenseite entgegengesetzt zueinander gerichtet sind. Im unbelasteten Zustand wölbt sich also das Spreizband 2 so auf, dass die beiden Bandabschnitte 14, 15 voneinander weggedrückt sind und sich die in 3b gezeigte, rohrartige Form mit im Wesentlichen ovalem Querschnitt ergibt. Die Spreizbandabschnitte 14, 15 sind an ihren Rändern 16, 17 fest miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt, verlötet, verklebt oder mechanisch miteinander verbunden.
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Werden die Spreizbandabschnitte 14, 15 bzw. wird das Spreizband 2 durch das Rollen- oder Walzenpaar 5 belastet, mithin also zusammengedrückt, so geht es ebenfalls in eine flache, in 3a gezeigte Form über. Ersichtlich liegen die beiden Spreizbandabschnitte 14, 15 flach aufeinander, die Breite nimmt etwas zu. Das Spreizband 2 kann in gleicher Weise auf und von der Wickelrolle 3 gewickelt werden.
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Dieses quasi hohle Spreizband ist deutlich schubsteifer und knickfester als das einteilige Spreizband aus 2, es lässt insbesondere die Übertragung weit höherer Schubkräfte zu und ist wesentlich resistenter gegen etwaige von außen einwirkende Kräfte.
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Das Spreizband 2, unabhängig davon, ob es nun „einteilig“ oder „zweiteilig“ ist, ist üblicherweise aus Metall, beispielsweise einem Federstahl, es kann aber auch aus Kunststoff gefertigt sein.
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Die 1 und 2 sind lediglich Prinzipdarstellungen. Das Antriebsmittel 8, das exemplarisch als Elektromotor beschrieben ist, kann natürlich auch jedwedes andere Antriebsmittel sein, das in irgendeiner Weise eine Rotation der Rolle oder Walze 6 erwirken kann. Die Antriebsverbindung kann direkt auf die Rollen- oder Walzendrehachse greifen, sie kann aber auch indirekt sein, beispielsweise über einen zwischengeschalteten Riemen oder dergleichen. Selbstverständlich ist auch die gezeigte Antriebsverbindung 10 nur exemplarisch, die Reibräder 12, 13 sind selbstverständlich in entsprechender Weise mit der Rolle oder Walze 6 respektive deren Drehachse und mit der Wickelrolle 3 respektive deren Drehachse 4 gekoppelt, wozu gegebenenfalls entsprechende Kopplungsverbindungen und Ähnliches vorgesehen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Spreizband
- 3
- Wickelrolle
- 4
- Drehachse
- 5
- Rollen- oder Walzenpaar
- 6
- Rolle oder Walze
- 7
- Rolle oder Walze
- 8
- Rolle oder Walze
- 9
- Elektromotor
- 10
- Antriebsverbindung
- 11
- Reibradverbindung
- 12
- Reibrad
- 13
- Reibrad
- 14
- Spreizbandabschnitt
- 15
- Spreizbandabschnitt
- 16
- Rand
- 17
- Rand
