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Walze zum Zentrieren und Ausrichten eines über sie laufenden ebenen
Bandes Die Erfindung bezieht sich auf eine in Achsrichtung mehrfach geteilte Walze
zum Zentrieren und Ausrichten eines über sie laufenden ebenen Bandes mit zwei auf
einer Welle oder Achse symmetrisch zur Mittelebene der Walze angeordneten Teilwalzen,
deren Rotationsachsen entweder durch die Belastung durch das Band infolge Nachgiebigkeit
von zwischen den Walzenmänteln und den Walzennaben angeordneten Scheiben oder Durchbiegung
der Welle oder infolge der Anordnung auf einer starren, vorgebogenen Achse von außen
nach innen wenigstens annähernd in Richtung der durch das Band auf die Walzen aufgebrachten
Kräfte geneigt sind.
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Es ist eine Walzeder eingangs genannten Art bekannt, die in zwei Walzenteile
unterteilt ist. Es bewirkt dabei jeweils derjenige der beiden Walzenteile, auf den
das Band stärker lastet, eine stärkere Zentrierung, wodurch das Band in seine Mittellage
zurückgeführt wird. Es hat sich aber gezeigt, daß bei einer solchen Anordnung die
Zentrierungskräfte, insbesondere wenn es sich um breite und dünne Bänder handelt,
,derart groß werden können, daß das Band in der Mitte gefaltet oder beschädigt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Vorrichtungen zu -beseitigen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden
Teilwalzen eine :sich mit ihnen drehende Zwischenwalze ist, deren Mantelfläche sich
eng an die Mantelflächen der äußeren Teilwalzen anschließt, so .daß eine kontinuierliche
Auflagefläche für das Band entsteht.
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Die Zwischenwalze kann an ihren beiden Enden durch die inneren Kanten
der beiden äußeren Walzen getragen werden. Die Zwischenwalzen können bei einer Walze
mit einer vorgebogenen Achse auch zwischen .in an sich bekannter Weise drehbar auf
der Achse gelagerten äußeren Teilwalzen angeordnet werden. Bei Verwend:unng einer
sich unter der Belastung durch ,das Band durchbiegenden Welle können auch die Zwischenwalzen
zwischen zwei auf der Welle je mit zwei Scheiben befestigten äußeren Teilwalzen
angeordnet werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Beschreibung und den
Zeichnungen veranschaulicht. Hierin ist F i .g. 1 eine Ansicht im Schnitt, die eine
Ausführungsform der Erfindung unbelastet im Ruhezustand veranschaulicht; F i g.
2 zeigt im Schnitt eine geringe Abänderung der Walze nach F i g. 1; F i g. 3 zeigt
im Schnitt ähnlich F i g. 1 eine weitere Abwandlung; F i g. 4 ist eine Ansicht der
Walze nach F i g. 1 und 2 mit einem darumgewickelten Riemen oder Band und zeigt
in übertriebener Form die Verformung der Walze; F i g. 5 zeigt im Schnitt eine solbstzentrierende
Walze mit gebogener Welle; F i g. 6 veranschaulicht eine Abwandlung der Walze nach
F i g. 5; F i g. 7 zeigt teilweise im Schnitt eine Walzenanordnung mit einer selbstzentrierenden
Walze einer abgewandelten Ausführung, und F i g. 8 zeigt im Schnitt eine weitere
abgewandelte Walze ähnlich der selbstzentrierenden Walze nach F i g. 7.
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In F ä g. 1 ist 2 eine Welle, die drehbar auf zwei getrennten Lagern
4 angeordnet ist. Die Welle 2
kann eine Verlängerung 6 über eines der
Lager 4 hinaus haben, an welcher die Walze angetrieben werden kann. Ein Walzenteil
8 ist neben jeden der Lager 4 auf der Welle 2 verkeilt oder sonstwie mit dieser
verbunden. Jeder -der Walzenteile 8 besteht aus einer Nabe 10, einem Stegteil
12 und einem den abrollenden Gegenstand tragenden Laufkranz 14. Ein mittlerer
Walzenteil 16 ist zwischen den seitlichen Walzenteilen 8 vorgesehen. Die den Gegenstand
tragenden Laufkränze 14 können entweder zylindrisch, in jeder Richtung oder leicht
konkav ausgebildet -sein. Wenn jedoch das
Ende mit großem Durchmesser
nahe am freien Rand des Laufkranzes 14 liegt, darf die Verjüngung nur gering sein.
Jedenfalls beträgt der Durchmesserunterschied nur wenige hundertstel Millimeter,
so daß die tragende Fläche praktisch zylindrisch ist. Die Lagerfläche 18 des Teiles
16 kann entweder zylindrisch oder leicht konkav sein. Das nicht gelagerte Ende jedes
der Walzenteile 8 weist eine Randpartie mit verringertem Durchmesser 20 auf zur
Aufnahme eines eng angepaßten versenkten Teiles 22 des Mittelteiles 16. Unter Belastung
bewirken die eng aufliegenden Partien 20 und 22 eine Drehung des Mittelteiles 16
gemeinsam mit den äußeren Teilen B.
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Die Walze nach F i g. 2 entspricht derjenigen nach F i g. 1 und eignet
sich insbesondere für Fälle, in denen die Walze im Verhältnis zu ihrem Durchmesser
äußerst lang ist. Entsprechende Teile wie in F i g. 1 sind durch gestrichene Bezugszeichen
bezeichnet. Die Walze nach F i g. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach F i g.
1 dadurch, daß jedes der Walzenteile 8' an seinem inneren Ende mit einem Stegtei124
versehen ist, der bis auf wenige hundertstel Millimeter sich bis zu der Welle 2'
nach innen erstreckt. Das Ende 20' jedes Walzenteiles 8' ist versenkt zur Aufnahme
eines Randes 22' geringeren Durchmessers des Walzenteiles 16', was für diese Walzenausführung
bevorzugt wird. Ein weiterer Unterschied zwischen dieser Walze und derjenigen nach
F i g. 1 besteht darin, daß der Stegteil 12' nicht am Laufkranz 14' befestigt ist,
obwohl bei jeder Walzenausführung der Stegteil 12 mit dem Laufkranz verbunden sein
kann oder nicht. Der mittlere, bandtragende Teil 16' kann, wie ersichtlich, zweiteilig
ausgeführt sein, mit einer Verbindung 26 dazwischen, oder in einem Stück wie in
F i g. 1. Unter Belastung berühren die Stegteile 24 die Welle 2' und bewirken ihr
Durchbiegen.
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Die Walze nach F i g. 3 besteht aus einer dünnen Welle 28, die drehbar
in Lagern 30 liegt, einem mittleren Walzenteil 32 und Walzenendteilen 34. DerTeil
32 besteht aus einem zylindrischen Laufkranz 36 und zwei Stegen 38, welche auf der
Welle 28 verkeilt oder in sonstiger Weise auf dieser angebracht sind. Jeder der
Walzenteile 34 besteht aus einem zylindrischen Laufkranz 40 und Stegteilen 42, welche
auf der Welle . 28 verkeilt oder sonstwie auf dieser angebracht sind. Die Arbeitsweise
dieser Walze beruht auf d,-r Durchbiegung der Welle 28, welche zu diesem Zweck relativ
dünn ausgeführt ist. Die Teile 34 und 36 haben etwas Abstand voneinander, so daß
unter dem Ein- ; fiuß des darüberlaufenden Bandes die Teile sich zueinander bewegen
können.
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F i g. 4. zeigt die Arbeitsweise der Walze nach F i g. 1, wenn ein
Riemen oder Band B von unten um die Walze läuft und dabei die Walz,- mit einem ;
Winkel zwischenn 90 und 180° umschließt. Eine Berührung des Bandes B mit den Walzenteilen
8 bewirkt eine Durchbiegung jedes der Laufkränze 14, so daß deren Drehachsen in
einem Winkel von der Mitt,-lebene der Walze und weg von der Stelle des geringsten
Abstandes des Riemens B verläuft. Angenommen, daß der Riemen oder das Band B an
der linken Kante kürzer als an der rechten Kante abgekrümmt wird, dann ist infolge
der Zugspannung der auf das linke Lager 4 wirkende Belastungsdruck c größer als
am -echten Lager, so daß die Ablenkung der Welle 2, der Stegteile 12 und der Laufkränze
14 am linken Ende des Teiles 16 größer ist als am rechten Ende. Bei gekrümmtem Riemen
oder Band kann also der Mittelteil 16 nie mit seinen Ebenen parallel zur theoretischen
Mittelebene der Walze noch parallel zu den rotierenden Ouerschnittsebenen der Endteile
8 rotieren. Auch ist der maximale Spalt bei Punkt 44 größer als bei Punkt 46, und
die Durchbiegung des linken Teiles 8 ist größer als die Durchbiegung des rechien
Teiles B. Die von dem linken Teil 8 ausgeübte Kraft, welche den Riemen nach rechts
zu bewegen strebt, ist größer als die von dem rechten Teil 8 ausgeübte Kraft, welche
den Riemen nach links zu bewegen strebt. Die vom Mittelteil 16 auf den Riemen
ausgeübten Kräfte versuchen ebenfalls den Riemen nach links zu bewegen, jedoch wirken
sie geringer als die vom rechten Teil 8 ausgeübte Kraft. Es .ergibt sich also, daß
der mittlere Walzenteil 16 ein rotierendes. kippendes, ausgleichendes Glied
zwischen den Endteilen 8 darstellt, das eine größere Ablenkung auf einem Endteil
zuläßt als auf dem anderen, was bei auf die Walze wirkenden ungleichen Riemen- oder
Banddrücken eintritt. Die von dem rechten Teil 8 und dem Mittelteil 16 ausgeübten
gesamten Seitenkräfte werden gleich den von dem linken Teil 8 ausgeübten gesamten
Seitenkräften sein, so daß der Riemen B auf der Walze zentriert wird. Der
Riemen B muß größere Breite als der Mittelteil 16 und auch ausreichende Größe
aufweisen, daß ein Endteil 8 in Richtung der Mittelebene Axialkräfte ausüben kann.
die genügend groß sind, um entgegengesetzte Kräfte im anderen Endteil und im Mittelteil
auszugleichen. Wenn die Bedingungen umgekehrt sind und der größer,- Druck auf den
rechten Teil 8 wirkt, wirken die Durchbiegungen in der Walzenanordnung und die sich
ergebenden seitlichen Kräfte umgekehrt. Die Walze bewirkt Gleichmäßigkeit des Banddruckes
über die Walzenanordnung im größtmöglichen Ausmaß, so daß keine lokalen Belastungen
auftreten, welche Faserbeanspruchung und Längsfaltenbildung des Bandmaterials in
seiner Breite infolge der Bandspannungen bewirken, was gutes, selbsttätiges Zentrieren
und Ausrichten gewährleistet. Wenn die Walzenteile 8 und 16 Bandlagerflächen aus
gleichem Material aufweisen, soll die Breite des Teiles 16 annähernd zweimal so
groß sein wie jeder Endteil8. Jedoch kann dieses Verhältnis geändert werden, wenn
z B. die Endteile mit Gummi oder anderem stark reibendem Material belegt sind und
der Mittelteil eine hochglanzpolierte, schwach reibende Oberfläche aufweist, in
welchem Falle der Mittelteil länger sein kann. Die Arbeitsweise der Walzen nach
F i g. 2 und 3 ist im wesentlichen dieselbe wie diejenige nach Fig.l.
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Die Walze nach F i g. 5 benutzt eine feststehende gebogene Welle 52,
die in Lagern 54 gelagert ist. Die Welle 52 ist so gebogen, ,daß sie von ihrer Mittelebene
und dem Punkt des geringsten Bandabstandes aus divergiert. Ein Teil 56 ist
an jedem Ende der Welle 52 vorgesehen und drehbar auf Lagern 58 gelagert. Ein Mittelteil
60 ist zwischen den Endteilen 56 vorgesehen. Die Teile 56 besitzen Randpartien
62 von geringerem Durchmesser zur Aufnahme eines Versenkung 64 des Teiles 60. Eine
Muffe 66 ist an jedem Ende d,-r Welle 52 vorgesehen, um die Teile 56 und 60 mit
genügend Druck zwischen den Teilstücken 62 und 64 zusammenzuhalten, so daß die 'feile
56 und 60 gemeinsam rotieren. Die Arbeits weise dieser Walze entspricht weitgehend
derjenigen
der Walze nach F i g. 1 und 2, ausgenommen, daß nicht
ausschließlich reine Durchbiegung die erforderliche Ausrichtwirkung :der Endteile
herbeiführt. Jedoch wird etwas Durchbiegung unter Belastung bewirkt, und zwar infolge
der Anordnung der Lager 58 relativ zu den Lagern 54.
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Die Walze nach F i g. 6 ist ähnlich derjenigen nach F i g. 5, und
ähnliche Teile sind durch gestrichene Bezugsziffern bezeichnet. Eine gebogene Welle
52' ist mit einem Mittelteil 68 versehen,. welcher in .einer zur erstrebten Bahn
des über die Walze laufenden Riemens .senkrechten Ebene liegt. Der Mittelteil 60
ist auf Innenlagern 70 auf dem Wellenteil 68 gelagert. Damit die Teile 56' und 60'
gemeinsam rotieren können, ragen Zapfen 72 zwischen den Teilen 56' und 60' in Vertiefungen
74 und 76. Die Riemen- oder Bandlagerfläche der Teile 56' und 60' haben denselben
Umriß wie die entsprechenden Teile der F i g. 1 und 2. Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform
ist im wesentlichen dieselbe wie diejenige nach F i g. 5 und wird bei extrem hohen
Drehzahlen eingesetzt.
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Bei der Ausführungsform nach F i g 7 a ruht eine gerade Welle 80 auf
Lagern 82, und ein zylindrischer mittlerer Walzenteil 84 ist zwischen den Endwalzenteilen
86 gelagert. Jeder der Endteile besitzt zylindrische Laufkranzflächen 88. Die Innenfläche
des Teiles 86 ist ,mit einer Schulter 90 versehen, an die sich eine äußere Lauffläche
92 für ein Kugellager 94 anlegt. Die innere Lauffläche 96 sitzt auf der Welle 80
und wird an der Auswärtsbewegung auf der Welle mittels der Muffe 98 und eines Halters
100 gehindert. Das innere Ende des Walzenteiles 86 ist bei 102 zur Aufnahme einer
abgesetzten Randpartie 104 des zylindrischen mittlerem Walzenteiles 84 versenkt.
Das Wälzlager 94 mit seiner inneren und äußeren Lauffläche arbeitet in ähnlicher
Weise wie die Stegteile der bei den übrigen Ausführungsformen veranschaulichten
äußeren Walzenteile. Der Riemen B v-rläuft um die selbstzentrierende Walze und um
eine zylindrische Walze mit kürzerem Mittelteil 106. Die Walze.106 besitzt eine
zylindrische Bandlagerfläche 108 von geringerer Breite als der Riemen B und ist
etwas breiter als die zylindrische Bandlagerfläche 110 des Walzenteiles 84. Die
Rollenlager 94 sind etwas einwärts vom äußeren Ende des Walzenteiles 86 in einem
Abstand von ungefähr einem Viertel bis ein Drittel der Gesamtlänge des Walzenteiles
86 angebracht. Die Teile sind derat zusammengesetzt, daß die Endteile 86 fest gegen
den Mittelteil 84 gedrückt werden, wenn die Walze belastet wird. Wenn also der Riemen
B um die Walze läuft, bewirkt er eine Durchbiegung der Endteile 86, wie aus der
Figur ersichtlich ist, .so daß ein Verklemmen der Teile 86 und 88 an den Stellen
eintritt, wo sie von d:em Riemen B berührt werden. Dies bewirkt :eine gemeinsame
Drehung der Teile 86 und 88. Die Wolle 80 ist nach der Zeichnung feststehend, sie
kann aber auch rotieren. Die den schmalen abgesetzten Mittelteil besitzende Walze
106 ruht drehbar auf Lagern 112. Wenn die linke Seite :des Riemens B ,kürzer als
die rechte Seite ist, wird, wie ersichtlich, ein Druck P1 ausgeübt, und das äußere
Ende des linken Walzenteiles 86 hebt sich ,etwas höher als das äußere Ende des rechten
Walzenteiles 86. Dies :steigert etwas die Spannung in der linken Kante des Riemens
B, wenn er sich nach links :bewegt, was eine raschere Zentrierung des Riemens B
als bei :den obigen Ausführungsformen bewirkt. Die besondere Anordnung :der ,selbstzentrierenden
Walze und der den abgsetzten Mittelteil besitzenden Walze wirkt sich in genauer
und rascher Zentrierung aus, da die maximale Spannung des Riemens an den anDinanderstoßenden
Laufkränzen der Walzenteile 84 und 86 auftritt. Diese Anordnung ermöglicht auch
eine geeignete Durchbiegung der an der Riemenlagerfläche 108 überhängenden Riemenränder.
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Die Walze nach F i g. 8 entspricht derjenigen nach F i g. 7, ausgenommen,
daß ein biegsamer Stegteil 114 die Lager und Laufflächen 92, 94 und 96 ersetzt und
die Welle 80' drehbar sein muß. Die übrigen Teile und die Arbeitsweise dieser Walze
sind im wesentlichen dieselben wie bei F i g. 7, und gleiche Teile werden durch
mit Strichen versehene Bezugszeichen nach F i g. 7 bezeichnet.
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Jede der oben beschriebenen Walzen wird vorzugsweise mit :einer oder
mehreren Walzen mit ,abgesetztem Mittelteil nach F i g. 7 verwendet. Wird ein langes
Band statt eines geschlossenen Riemens verwendet, zieht man eine Walze mit schmalem,
abgesetztem Mittelteil auf der Ein- und Ausgangsseite der selbstzentrierenden Walze
vor.
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Bei jeder Ausfühxungsforrn der .dargestellten und beschriebenem selbstzentrierenden
Walzen kann .an den äußeren Enden der Walzenendteile ein Teilstück mit etwas größerem
Durchmesser vorgesehen sein. Soll ein Band vorwärts bewegt werden, das schmaler
ist als der mittlere Walzenteil, so kann dieser aufgespalten sein, und die dazwischenliegende
Verbindung kann dieselbe sein wie die Verbindung zwischen dem End- und dem Mittelteil.