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Bahnspannungsregeleinrichtung für Werkstoffbahnen Die üblichen B ahnspannungsregeleinrichtungen,
die als Meßglied eine Pendelwalze mit einem bestimmten Schwenkbereich besitzen,
sind so ausgelegt, daß sie ein einwandfreies Vorziehen bzw. Wickeln von Bahnen gestatten,
wenn mit Zugkräften von etwa 3 bis 50 kg gearbeitet wird. Bei leichten Kunststoffbahnen,
die in steigendem Maße insbesondere auch als Verpackungsmaterial Verwendung finden,
muß aber mit Zugkräften zum Vorziehen bzw. Wikkeln gearbeitet werden, die wesentlich
kleiner als 3 kg sind und im unteren Grenzfall etwa 0,5 kg betragen können.
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Nun sind aber die Verarbeiter von Bahnen aus Papier oder Kunststoff
im allgemeinen nicht gewillt oder auch nicht in der Lage, mehrere gleichartige Maschinen
nebeneinander anzuschaffen, was nötig wäre, um für die Bearbeitung nur eines Teiles
der anfallenden und zu bearbeitenden Materialien jeweils eine Maschine zur Verfügung
zu haben, da dann bei Anwendung von in engeren Grenzen liegenden Zugkräften die
einwandfreie Bearbeitung bestimmter Materialien oder auch Materialien bestimmter
Stärke ermöglicht würde.
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Der Gedanke, mit einer einzigen Maschine dadurch auszukommen, daß
man nebeneinander z. B. zwei Bahnspannungsregeleinrichtungen vorsieht, die je für
einen Zugkraftbereich bestimmt sind, läßt sich praktisch kaum realisieren, und zwar
sowohl aus konstruktiven als auch aus wirtschaftlichen Gründen.
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Aus der deutschen Patentschrift 723 417 ist bereits eine Regeleinrichtung
bekannt, bei der der Sollwert der Spannung einer Papierbahn durch Verschieben eines
Gewichtes verändert werden kann, das ein eine Pendelwalze lagerndes Schwenkhebelpaar
belastet. Dabei ist es gemäß der genannten deutschen Patentschrift auch möglich,
die Steuerwirkung der gezeigten Einrichtung durch Vergrößern oder Verkleinern der
Arme des Schwenkhebelpaares oder von wirksam damit verbundenen anderen Hebelarmen
zu verändern. Im übrigen arbeitet diese bekannte Regeleinrichtung mit einem Stoßdämpfer,
dessen Verwendung in einer Bahnspannungsregeleinrichtung nachteilig ist, da ein
Stoßdämpfer nur eine langsame Bewegung der Pendelwalze zuläßt, so daß, insbesondere
beim Arbeiten mit sehr geringen Zugkräften, vorübergehend jegliche Spannung verlorengehen
oder eine Überspannung auftreten kann.
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Aus der USA.-Patentschrift 2250540 ist bereits eine Bahnspanneinrichtung
bekannt, bei der die Bahnspannung durch eine Spannwalze erzielt wird, wobei eine
Änderung der Bahnspannung in engen
Grenzen dadurch möglich ist, daß der Abstand der
Spannwalze von ihrem Drehpunkt verändert wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bahnspannungsregeleinrichtung
zu schaffen, bei der sowohl die Kraft, mit der die Pendelwalze auf der Bahn aufliegt,
als auch die Wirkung, die eine Pendelwalzenauslenkung im Spannungskreis hervorruft,
einstellbar sind, so daß sowohl bei einer großen als auch bei einer kleinen Zugkraft
zum Vorziehen bzw. Wickeln von Bahnen aus beliebigen Materialien einwandfreies Arbeiten
gewährleistet ist.
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Bei der Lösung dieser Aufgabe war vor allem darauf zu achten, daß
mit Rücksicht auf das Messen kleiner Zugkräfte das Gewicht aller durch die Bahn
auszulenkenden Teile möglichst gering blieb. Dabei sollte die Einrichtung zum bequemen
Einbau in Bahnenverarbeitungsmaschinen, insbesondere Druckmaschinen, platzsparend
ausgebildet sein und beim Übergang von einer kleinen Zugkraft auf eine große Zugkraft
und umgekehrt keiner zeitraubenden und umständlichen Umstellungen bedürfen.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Bahnspannungsregeleinrichtung
für Werkstoffbahnen mit einer als Meßglied dienenden, in einem Schwenkhebelpaar
gelagerten Pendelwalze, bei welcher eine die Bahnspannung bestimmende Regelgröße
durch die Schwenkhebelstellung gesteuert wird, dadurch gelöst, daß zur Anpassung
an Zugkräfte unterschiedlicher Größenordnung eine weitere Pendelwalze an dem Schwenkhebelpaar
mit einem anderen Abstand von der Schwenkachse als die erste gelagert ist. Durch
diese Maßnahme wird überraschenderweise gleichzeitiges Verändern der Regelsteilheit
und der Bahnbelastung ermöglicht.
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Die von der Schwenkachse des Schwenkhebelpaares am weitesten entfernte
Walze wird als Meßglied der Bahnspannungsregeleinrichtung benutzt, wenn zum Vorziehen
bzw. Wickeln von Bahnen mit kleinen
Zugkräften gearbeitet wird,
während die der Schwenkachse nächstgelegene Walze als Meßglied der Bahnsp annungsregeleinrichtung
benutzt wird, wenn mit größeren Zugkräften gearbeitet wird. Infolge der unterschiedlich
langen zur Verfügung stehenden Hebelarme für große und kleine Zugkräfte ergeben
sich die verschiedensten Vorteile. Bei Benutzung der in der Nähe der Schwenkachse
angeordneten Pendelwalze kann infolge ihres kurzen Hebelarmes die Auflagerkraft
dieser Walze in der Bahnschlaufe zum Messen der maximalen Zugkraft durch ein sehr
kleines, auf der gleichen Seite der Schwenkachse am Ende eines der Schwenkhebel
angeordnetes Gewicht auf den erforderlichen Wert gebracht werden, wobei die mit
als Belastungsgewicht wirkende andere Meßwalze natürlich zu berücksichtigen ist.
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Das Gesamtgewicht der von der Bahn auszulenkenden Teile ist hierdurch
wesentlich geringer, als wenn die gleiche Auflagerkraft einer Meßwalze in der Bahnschlaufe
erzeugt werden müßte, die einen größeren Abstand von der Drehachse hat, da es aus
Platzgründen unmöglich ist, die Schwenkhebel im selben Verhältnis zu verlängern,
um wiederum mit einem entsprechend kleinen Gewicht die Auflagerkraft zu erzeugen.
Ein geringes Gesamtgewicht aller auszulenkenden Teile ist aber sehr wesentlich,
da die der Auslenkung entgegenwirkenden Massenkräfte insbesondere beim Messen niedriger
Zugspannungen die Auslenkung verzögern. Auch der Lagerdruck der Schwenkachse des
Schwenkhebelpaares wird durch geringes Gesamtgewicht niedrig gehalten, womit die
Lagerreibung und damit wiederum die Toleranz in der Bahnspannung niedrig gehalten
werden kann, was alles einer Erhöhung der Genauigkeit der Arbeit des Meßsystems
gleichkommt. Bei Benutzung der weiter von der Schwenkachse entfernt angeordneten
Pendelwalze bei kleineren Zugkräften wird das Zusatzgewicht bis in den Bereich jenseits
der Schwenkachse verschoben, um die Auflagerkraft der Meßwalze in der Bahnschlaufe
zu verringern. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Meßwalze für
große Bahnzugkräfte aus dem Schwenkhebelpaar herausnehmbar sein, wodurch das Zusatzgewicht
verkleinert oder der Hebelarm jenseits der Schwenkachse verkürzt werden kann.
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Besondere Vorteile bietet für das Arbeiten mit kleinen Zugkräften
der große Abstand der dabei benutzten Meßwalze von der Schwenkachse. Den geringeren
Bahnzugkräften steht ein längerer Hebelarm als den in der Nähe der Schwenkachse
angreifenden großen Zugkräften zur Verfügung, so daß das für die Auslenkung des
Hebelsystems wirksame Drehmoment auch bei kleinen Zugkräften ausreichend groß ist.
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Durch den großen Abstand der Meßwalze für kleine Zugkräfte von der
Schwenkachse steht dieser Walze bei gleichem, im Winkelmaß gemessenen Ausschlag
des Hebelpaares bei großen und kleinen Zugkräften ein wesentlich größerer Bogen
zur Verfügung, was bei kleinen Zugkräften eine wesentlich größere Veränderung der
Länge der die Meßwalze aufnehmenden Bahnschlaufe gestattet, als beim Messen großer
Zugkräfte. Die Regelsteilheit des Systems ist daher beim Messen kleiner Zugkräfte
klein, was einem Umstand zugute kommt, der von dem Wickelmotor ausgeht. Der Wickelmotor
muß für das Wickeln von Bahnen mit der größten Zugspannung ausgelegt sein und ist
infolgedessen für das Wickeln mit den geringen Zugkräften überdimensioniert, was
zur Folge
hat, daß er beim Wickeln mit kleiner Bahnspannung im Bereich seiner Leerlaufbelastung
läuft. Der Leerlaufbelastung gegenüber fällt seine Schwungmasse wesentlich stärker
ins Gewicht, als beim Laufen unter einer seiner Größe angemessenen Belastung. Bei
niedrigen Bahnspannungen läßt sich daher der Wickelmotor, weil im Leerlaufbereich
laufend, sehr schlecht und infolge des Einflusses der zur Leistung unverhältnismäßig
großen Schwungmasse nur sehr langsam regeln, so daß bei den üblichen Bahnspannungsregeleinrichtungen
ohne einen Stoßdämpfer Überregelungen in diesem Bereich nicht zu vermeiden waren.
Ein Stoßdämpfer läßt aber nur eine langsame Bewegung der Pendelwalze zu, wodurch
die Gefahr entsteht, daß die Bahn vorübergehend jegliche Spannung verliert oder
eine Überspannung erhält. Ein einwandfreies Arbeiten war also nicht möglich. Infolge
des langen Meßbereiches der bei kleinen Bahnspannungen benutzten Meßwalze mit großem
Abstand von der Schwenkwalze ist die Regelsteilheit des Systems so klein, daß es
auch ohne Stoßdämpfer nicht zu Überregelungen kommen kann.
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Im folgenden ist an Hand der Zeichnung ein A führungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Bahnspannungsregeleinrichtung ausführlich beschrieben. Die einzige
Figur der Zeichnung zeigt die Bahnspannungsregeleinrichtung in einer Bahnbearbeitungsmaschine
vor der Aufwickelstation für die Bahn.
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine leichte Kunststoffbahn
1 in einer nicht weiter dargestellten Bearbeitungsmaschine bearbeitet, beispielsweise
bedruckt worden. Am Ende der Arbeitsmaschine ist eine Aufwickelstation vorgesehen,
in der die Bahn zu einer Rolle2 aufgewickelt wird. Auf ihrem Weg zur Aufwickelstation
ist die Bahn 1 über Umlenkrollen 3, 4, 5 geführt. Zwischen den beiden Umlenkrollen
4 und 5 ist eine Bahnschlaufe gebildet, in der eine erste Meßwalze 6 liegt. Die
Meßwalze 6 ist an den freien Enden eines aus zwei Schwenkhebeln 7 und 21 gebildeten
Schwenkhebelpaares frei drehbar gelagert. Das Schwenkhebelpaar ist auf einer Schwenkachse
8 befestigt. Auf der Schwenkachse 8 ist ein weiterer Hebel 22 befestigt, auf dem
ein Gewicht 9 verschiebbar angeordnet ist. Das Gewicht 9 ist so ausgebildet, daß
es über die Schwenkachse 8 hinweggleiten und somit auf beide Hebelarme 23 und 24
des Hebels 22 verschoben werden kann. Zum Wickeln der I(unststoffbahn 1, das unter
Anwendung geringer Zugkräfte erfolgt, ist das Gewicht 9, wie in der Zeichnung dargestellt,
auf dem jenseits der Schwenkachse 8 gelegenen Arm 23 des Hebels 22 angeordnet, wodurch
die Auflagerkraft der Meßwalze 6 in der Bahnschlaufe verringert wird. Auf der Schwenkachse
8 ist noch ein Zahnsegmentld) vorgesehen, das mit einem Ritzel 11 auf einer Welle
12 im Zahneingriff steht. Die Welle 12 trägt einen Schleifkontakt 13 eines Stelltransformators
14. Die Übersetzung zwischen der Schwenkachse 8 und der Welle 12 ist so gewählt,
daß der Schleifkontakt den ganzen Verstellbereich überstreichen kann, wenn das Schwenkhebelpaar
7,21 aus seiner einen Grenzstellung in seine andere Grenzstellung geschwenkt wird.
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In Abhängigkeit von der am Stelltransformator abgegriffenen Spannung
wird über eine elektrische Schaltung, z. B. über einen Verstärker 15, der Wikkelmotor
16 gesteuert. Eine vom Motor angetriebene Wickelwelle, auf der die Rolle 2 gewickelt
wird, ist mit 17 bezeichnet.
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In den Schwenkhebel 7 und 21 ist parallel zur Meßwalze 6 eine Meßwalze
18 frei drehbar gelagert.
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Diese Meßwalze wird dann benutzt, wenn beim Aufwickeln von Bahnen
mit größeren Zugkräften gearbeitet wird. In diesem Fall laufen die Bahnen, wie strichpunktiert
angedeutet, über die Umlenkrolle 3 und zwei weitere Umlenkrollen 19,20 zur Aufwickelstation.
Zwischen den Umlenkrollen 19, 20 wird wiederum eine Bahnschlaufe gebildet, in der
dann die Meßwalze 18 liegt. Durch Verschieben des Gewichts 9 aus der in der Zeichnung
dargestellten Stellung über die Schwenkachse 8 hinweg auf den Hebelarm 24, z. B.
in die Stellung 9', wird die Auflagerkraft der Meßwalze 18 zum Messen der maximalen
Zugkraft auf den erforderlichen Wert gebracht. Auf Grund des in diesem Fall wesentlich
kürzeren wirksamen Hebelarms der Meßwalze 18 kann das Belastungsgewicht9, das im
Verein mit der ebenfalls eine Belastung hervorrufenden Walze 6 wirkt, verhältnismäßig
klein gehalten werden. Wird andererseits bei sehr leichten Kunststoffbahnen mit
der Meßwalze 6 gearbeitet, so kann die Meßwalze 18 aus ihrer Lagerung in den Schwenkhebeln
7 und 21 her-
ausgenommen werden, um das Gesamtgewicht der Einrichtung herabzusetzen.