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Vorrichtung zur Geradführung eines fortlaufenden starren Bandmaterials
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Geradführung eines fortlaufenden
starren Bandmaterials, bei welcher wenigstens eine Rolle vorgesehen ist, die auf
das Bandmaterial eine treibende oder bremsende Kraft ausübt und an der Oberfläche
mit Rippen versehen ist, die aus nachgiebigem Material bestehen und ihre Neigung
relativ zur Rollenachse ändern können.
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Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art verlaufen die Rippen parallel
zueinander in der Umfangsrichtung um die Rolle, und sie sind von beiden Seiten her
zur Mitte der Rolle hin geneigt. Diese Rippen sind beispielsweise dadurch gebildet,
daß vom Umfang her schräg nach außen verlaufende, schmale und tiefe Nuten in einen
Mantel aus dem nachgiebigen Material eingeschnitten sind oder daß entsprechend geformte
Scheiben unter Einfügung von Abstandsgliedern auf der Rolle festgespannt sind. Die
Geradführung entsteht bei dieser bekannten Rolle dadurch, daß im Gleichgewichtszustand
zu beiden Seiten der Rollenmitte gleich viele Rippen mit dem Bandmaterial in Berührung
stehen und von diesem relativ zur Rollenachse stärker zur Mitte hin geneigt werden.
Wenn dagegen das Bandmaterial aus der zentrischen Lage auswandert, kommt es auf
einer Seite der Rollenmitte mit mehr Rippen in Berührung als auf der anderen Seite.
Die größere Zahl von abgebogenen Rippen auf der einen Seite übt eine entsprechende
größere, zur Mitte hin gerichtete Schubkraft auf das Bandmaterial aus, wodurch dieses
wieder in die zentrische Lage zurückgeführt wird.
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Diese Wirkungsweise hat zur Folge, daß eine ausrichtende Wirkung
frühestens dann auftreten kann, wenn auf einer Seite der Rolle wenigstens eine Rippe
mehr von dem Bandmaterial bedeckt ist als auf der anderen Seite. Die ausrichtende
Wirkung findet also stufenweise statt. Dies hat zur Folge, daß die Geradführung
des starren Bandmaterials verhältnismäßig grob ist und größere Abweichungen zugelassen
werden müssen. Damit diese Abweichungen möglich sind, muß die Breite der Rolle auch
wesentlich größer als die Breite des Bandmaterials sein.
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Im übrigen sind diese bekannten Rollen auch verhältnismäßig schwierig
herzustellen, weil sowohl das Einschneiden von schräg nach außen verlaufenden Nuten
als auch das Zusammensetzen aus mehreren Scheiben verhältnismäßig kompliziert ist.
Ein unmittelbares Formen der Rippen in einem Stuck mit dem Mantel der Rollen würde
dagegen sehr komplizierte Formteile erfordern.
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Von diesen bekannten Rollen, bei denen die Geradführung durch die
Kräfte erreicht wird, die beim
Abbiegen von nachgiebigen Rippen entstehen, sind andere
bekannte Geradführungsrollen zu unterscheiden, bei denen die Geradführung durch
schraubenförmig um den Umfang der Rolle verlaufende Rippen bewirkt wird, die von
den beiden Stirnseiten der Rolle mit entgegengesetzter Neigung zur Mitte der Rolle
hin so zusammenlaufen, daß die in der Rollenmitte entstehende Spitze in Richtung
der entstehenden Schlupfkraft zeigt, also bei bremsenden Rollen in die Bewegungsrichtung
des Bandes. Die Geradführung entsteht bei diesen Rollen dadurch, daß die schraubenförmigen
Rippen etwa nach Art einer Förderschnecke eine zur Rollenmitte hin gerichtete Schubkraft
auf das Band ausüben. Das Band nimmt daher die Lage ein, bei der die beiden einander
entgegengesetzt gerichteten Schubkräfte im Gleichgewicht sind. Die ausrichtende
Wirkung solcher Rollen setzt eine beträchtliche Reibungskraft voraus, wie sie beispielsweise
bei Förderbändern aus Gummi oder bei schweren Kisten und ähnlichen Gegenständen
auftritt.
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Das Ziel der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Vorrichtung
der eingangs angegebenen Art, bei der also die ausrichtende Wirkung auf der Verformung
von nachgiebigen Rippen beruht, die aber gegenüber den bekannten Rollen dieser Art
den Vorteil aufweist, daß die ausrichtende Wirkung stufenlos erfolgt, so daß sie
bereits bei einer geringen Abwanderung des Bandmaterials aus der zentrischen Lage
eintritt und somit eine wesentlich genauere Geradführung möglich ist.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Rippen nach
Art einer Pfeilverzahnung angeordnet
sind, wobei die Pfeilspitze
bei einer treibenden Rolle an der Berührungsstelle mit dem Bandmaterial in die Bewegungsrichtung
des Bandes zeigt, während sie bei einer bremsenden Rolle entgegengesetzt gerichtet
ist.
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Im Gegensatz zu den bekannten Rollen mit nachgiebigen Rippen sind
also bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Rippen nicht parallel zueinander
in der Umfangsrichtung angeordnet, sondern von den Außenkanten der Rolle hin schräg
zur Mitte hin zusammenlaufend, wobei aber die entstehenden Spitzen gerade entgegengesetzt
wie bei den bekannten Rollen mit schraubenförmigen Rippen gerichtet sind. Die ausrichtende
Wirkung beruht auch in diesem Fall auf der Verformung der Rippen, die mit dem Bandmaterial
in Berührung kommen. Dadurch werden von beiden Seiten der Rolle her nach innen gerichtete
Kräfte auf das Bandmaterial ausgeübt. Das Bandmaterial sucht daher die Lage einzunehmen,
bei der diese Kräfte im Gleichgewicht sind. Da die Rippen stetig mit dem Bandmaterial
in Berührung stehen, wird bereits bei einer geringen Auswanderung des Bandmaterials
die nach innen gerichtete Kraft auf der einen Seite der Rollenmitte größer und auf
der anderen Seite der Rollenmitte kleiner, so daß die ausrichtende Wirkung unmittelbar
und stetig einsetzt. Da ferner die am weitesten von der Rollenmitte entfernt liegenden
Rippenteile am stärksten verformt werden, wächst die ausrichtende Wirkung bei einer
größeren Abweichung des Bandes sehr schnell an.
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Man erhält dadurch eine sehr wirksame und genaue Geradführung des
Bandmaterials.
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Die Rollen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind auch verhältnismäßig
einfach herzustellen, weil die Rippen verhältnismäßig flach und von einfacher Form
sein können; eine anfängliche Neigung der Rippen zur Rollenmitte hin ist nicht erforderlich.
Es ist daher ohne weiteres möglich, die Rippen beispielsweise in einem Stück mit
einem die Rolle umgebenden Mantel aus dem nachgiebigen Material zu formen.
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Die Verwendung von Vorsprüngen, die etwa nach Art einer Pfeilverzahnung
um den Umfang einer Rolle angeordnet sind, ist an sich bereits bei Rollen von Förderbändern
od. dgl. bekannt. Bei diesen bekannten Rollen haben aber die Vorsprünge lediglich
den Zweck einer Selbstreinigung. Eine ausrichtende Wirkung ist damit nicht beabsichtigt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Darin zeigt Fig. 1 eine schematische Oberansicht eines Teils einer Vorrichtung zur
Geradführung eines fortlaufenden starren Bandmaterials mit mehreren Rollenpaaren,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 1, F i g. 3 eine Oberansicht
einer Rolle der Vorrichtung von Fig. 1, Fig.4 einen vergrößerten Schnitt durch einen
Teil der Rolle nach der Linie 4-4 von F i g. 3, Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung
des Prinzips der Vorrichtung und Fig.6 eine Skizze eines einfachen Demonstrationsmodells
zum Verständnis des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips.
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In Fig. 1 und 2 ist schematisch ein BandS gezeigt, welches durch
mehrere Rollenpaare geführt ist.
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Diese Vorrichtung kann in irgendeine Anlage eingebaut sein, durch
die das BandS zur Behandlung
geführt wird. Das Bandmaterial ist in seiner Ebene starr,
d. h. im wesentlichen nicht verformbar. Natürlich kann es senkrecht zu seiner Ebene
biegsam sein.
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Diese Eigenschaft gilt beispielsweise für Metallblech, Papier od.
dgl.
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Es sind ein Rollenpaar X, ein zweites Rollenpaar Y und ein drittes
RollenpaarZ dargestellt. Das Rollenpaar X wird über Zahnräder 13 angetrieben, während
die Rollenpaare Y und Z leer laufen. Das Rollenpaar Z ist mit einer Bremsanordnung
14 ausgestattet. Das Rollenpaar Y ist so angeordnet, daß es Spannrollen bildet.
Alle Rollen der Rollenpaare X, Y undZ haben die in Fig. 3 und 4 im einzelnen dargestellte
Form. Die hier gezeigte Rolle 10 sitzt auf einer Welle 11. Bei der dargestellten
Ausführungsform besteht der Rollenkern aus Stahl oder einem ähnlichen Material,
der am Umfang mit einem Mantel 12 aus Gummi oder einem anderen elastischen und nachgiebigen
Material versehen ist. Die Oberfläche dieses Mantels ist mit Rippen R versehen,
zwischen denen Nuten G bestehen. Diese Rippen können nachträglich aus dem Material
des Mantels 12 herausgearbeitet sein oder bei der Herstellung des Mantels gleich
mit eingeformt werden. Die Rippen R verlaufen etwa in Form einer Pfeilverzahnung
schräg von den beiden Rändern der Rolle zu deren Mitte hin zusammen. Für die Wirkung
der Rolle ist wesentlich, daß diese Rippen nachgiebig und elastisch sind.
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In Fig. 6 ist ein vereinfachtes Demonstrationsmodell zur Erläuterung
des Prinzips der Wirkung der Rippen skizziert. Mit 20 ist ein gewöhnlicher Radiergummi
bezeichnet, der auf einer Fläche 21 befestigt ist. Wenn ein Lineal 22 gegen den
Radiergummi gepreßt und in der Richtung des Pfeils verschoben wird, so bemerkt man,
daß sich das Lineal seitlich so bewegt, wie in gestrichelten Linien angedeutet ist.
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Es entsteht also infolge der Abbiegung des Radiergummis eine Kraftkomponente,
welche das Lineal quer zur Bewegungsrichtung zu verschieben sucht.
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Die Anwendung des geschilderten Prinzips bei den Rippen der Pfeilverzahnung
läßt sich am besten an Hand des Diagramms von F i g. 5 verstehen. In diesem Diagramm
sind die beiden im Winkel zueinander stehenden Teile einer RippeR mit R' und R"
bezeichnet. Ein Teil des Bandes ist bei S angedeutet.
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Wenn die RippeR auf einer angetriebenen Rolle angebracht ist, dann
muß diese Rolle in Fig. 5 in solcher Richtung gedreht werden, daß der StreifenS
nach unten, d. h. in Richtung des Pfeils, bewegt wird. Dann ist die auf die elastischen
Rippen ausgeübte Reibungskraft dem Pfeil entgegengesetzt gerichtet. Wenn sich dagegen
die RippeR auf einer bremsenden Rolle befindet, dann muß sich das Band in der dem
Pfeil entgegengesetzten Richtung bewegen, wodurch wiederum eine relative Reibungskraft
auf die Rippen einwirkt, die dem PfeilA entgegengesetzt gerichtet ist. Natürlich
liegt die Spitze der pfeilförmigen Rippe R in der Mitte der Rolle, auf welcher sich
die Rippe befindet.
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Da in beiden Fällen auf die RippeR eine Reibungskraft einwirkt, erzeugt
nach dem Prinzip von Fig. 6 die Rippe R' eine Kraftkomponente F', und die Rippe
R" erzeugt eine Kraftkomponente F".
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Diese Kraftkomponenten sind einander entgegengesetzt und auf die Spitze
der Rippe R hin gerichtet.
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Diese Kräfte sind gleich groß, wenn die mit dem Band S in Berührung
stehenden Teile der Rippen R' und R" gleich groß sind. Wenn dagegen beispielsweise
ein
größerer Teil der RippeR' und ein kleinerer Teil der RippeR" mit dem Band in Berührung
stehen, ist die Kraft größer als die Kraft". Das Band 8 sucht die Lage einzunehmen,
bei der die Kräften und F" im Gleichgewicht sind. Die Vorrichtung ergibt also die
Wirkung, daß die Mittellinie des Bandes S auf den Spitzen der Rippen der Rolle läuft.
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In F i g. 1 und 2 bewegt sich das Band in Richtung der Pfeile, und
die Rollen drehen sich ebenfalls in Richtung der angedeuteten Pfeile. Da das Rollenpaar
X angetrieben wird, sind diese Rollen so angeordnet, daß die Spitzen der pfeilförmigen
Rippen in die Bewegungsrichtung des Bandes zeigen. Dies ist aus Fig. 1 genau zu
erkennen, wo die untere Rolle mit X' bezeichnet ist und ein Teil der oberen Rolle
in Oberansicht bei X" zu erkennen ist. Die Reibungskraft zwischen den Rollen und
dem Band ist also in Übereinstimmung mit dem Diagramm von Fig. 5 der Bewegungsrichtung
des Bandes und damit der Richtung der Spitzen der Rippen entgegengesetzt. Das Rollenpaar
7 besteht aus Leerlaufrollen, zwischen denen das BandS hindurchgeht, und diese Rollen
werden durch die Bremsanordnungen 14 gebremst, beispielsweise zur Erzeugung einer
Spannung im BandS. Die Rollen des PaaresZ müssen daher so liegen, daß die Spitzen
der Bewegungsrichtung des Bandes entgegengesetzt sind.
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An der Stelle des Rollenpaares Y läuft das Band einfach um zwei Leerlaufrollen
nacheinander in entgegengesetzten Richtungen. Diese Rollen sind weder angetrieben
noch gebremst, doch ist zu bemerken, daß bereits die in Gleitlagern erzeugte Reibungskraft
genügt, um die erforderliche Verformung der nachgiebigen Rippen zu bewirken und
die Kräfte zu erzeugen, welche für die Führungswirkung der Rollen notwendig sind.
Da das Band über die Rolle Y"
in der gleichen Richtung wie über die RolleZ' läuft,
ist die Rolle Y" genauso wie die Rolle Z' angeordnet.
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Dagegen läuft das Band um die Rolle Y' in der entgegengesetzten Richtung,
und diese Rolle muß daher in entgegengesetzter Richtung wie die Rollen Y" und 7'
liegen.
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Alle Rollen der Rollenpaare bei X, Y und Z liegen also so, daß die
Reibungskraft zwischen dem Band und der Rolle den Spitzen der Rippen entgegengesetzt
ist. Es ist ferner zu erkennen, daß die Spitzen der Rippen bei angetriebenen Rollen
in die Bewegungsrichtung des Bandes zeigen, während sie bei leer laufenden oder
gebremsten Rollen der Bewegungsrichtung des Bandes entgegengesetzt gerichtet sind.