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Gerät zum selbsttätigen Führen und Zentrieren von sich bewegenden
Bahnen Die Erfindung betrifft ein Gerät zum selbsttätigen Führen und Zentrieren
von sich bewegenden Bahnen aus Papier, Stoff, Folie, Metall u. dgl., mit getrennten
Sätzen von frei tragenden Walzen an jedem Rand der Bahn, die so angeordnet sind,
daß eine Walze eines jeden Satzes unterhalb der Bahn und eine andere Walze eines
jeden Satzes über der Bahn liegt, und mit Vorrichtungen zum selbsttätigen Einstellen
der Winkellage der Walzen in bezug auf die Bahnebene, um die Bahn in der zentrierten
Lage zu halten.
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Es ist bereits bekannt (vgl. deutsche Auslegeschrift 1 039 468),
durch Anderung der Neigung oder Schrägstellung von einer oder mehreren Walzen eine
Änderung des Bahnlaufs in die gewünschte Richtung zu bewirken, wodurch jedoch keine
schnelle, sondern nur eine allmähliche Rückführung der Bahn auf den vorgeschriebenen
Weg erreicht wird.
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Ein bekanntes Gerät zum Führen von Bahnen (vgl. deutsche Patentschrift
851 795) hat an jeder Bahnkante einen Walzensatz, zwischen dessen beiden Walzen
jeweils eine Bahnkante durchläuft. Die beiden Walzen jedes Walzensatzes sind genau
übereinander angeordnet, starr verbunden und lediglich um eine zur Bahnebene senkrechte
Achse verschwenkbar.
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Bei einem anderen bekannten Gerät (vgl. deutsche Auslegeschrift 1
039 468) ist eine sich über die ganze Breite der Bahn erstreckende Walze fest in
einem Gestell gelagert, das lediglich um eine zur Bahnebene senkrechte Achse verschwenkbar
ist. Ein bekanntes ähnliches Gerät (vgl. deutsche Auslegeschrift 1 084 226) hat
ein um eine zu der Bahnkante senkrechte Achse verschwenkbares Gestell mit zwei beiderseits
der Bahn angeordneten Walzen, wobei die eine Walze von der anderen abhebbar ist.
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Schließlich können bei einem bekannten Gerät (vgl. USA.-Patentschrift
2 779 591) zwei Walzen, zwischen denen die Bahn durchläuft, in ihrer Schrägstellung
zur Bahnlaufrichtung verändert und gleichzeitig unter Mitnahme der Bahn quer zur
Bahnlaufrichtung bewegt werden.
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Den erwähnten bekannten Geräten ist gemeinsam, daß mit ihnen keine
schnelle Zentrierung bei Bahnabweichungen vorgenommen werden kann, insbesondere,
wenn die Walzen parallel zur Bahnebene ausgerichtet bleiben.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die auf die
Bahn einwirkende Querverschiebungskraft in Abhängigkeit von dem Umschlingungswinkel
zwischen der Bahn und den Walzen einstellbar zu machen.
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Gemäß der Erfindung ist ein Gerät der eingangs genannten Art dadurch
gekennzeichnet, daß die
untere Walze eines jeden Satzes so angeordnet ist, daß ihre
Achse in Längsrichtung der Bahn von der Walze über der Bahn im Abstand angeordnet
ist, und daß die Lagerenden der Walzen des Satzes so untereinander verbunden sind,
daß die Achsen zusammen aus einer Grenzstellung, in der die Walzen eine Lage erreichen
oder sich dieser Lage nähern, in der sie parallel quer zur Bahnlaufrichtung verlaufen,
in eine andere Grenzstellung bewegt werden, in der sich die Projektion der Walzen
auf eine senkrecht zur Bahnebene und zur Bahnlängsrichtung gedachten Projektionsebene
überlappen, wobei die Achsen der zwei Walzen, wenn sie auf diese gedachte Projektionsebene
projiziert werden, unter einem spitzen Winkel in Bezug aufeinander angeordnet sind.
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Es ist zwar bereits ein Bahnführungsgerät bekannt (vgl. deutsche
Patentschrift 445 029), bei der die einen Enden von zwei oder mehr sich über die
ganze Bahnbreite erstreckenden Walzen ortsfest und die anderen Enden voneinander
versetzt auf einer manuell drehbaren Scheibe gelagert sind, so daß bei einer Drehung
die Walzen in ihrer gegenseitigen Neigung verändert werden. Im Gegensatz zum Gerät
gemäß der Erfindung kann aber dort durch Veränderung der gegenseitigen Neigung der
Walzen die Friktion zwischen den Walzen und der Bahn zur Änderung der Querverschiebungskraft
nicht geändert werden, da bei dem bekannten Gerät die Walzen stets mit hoher Friktionskraft
an der Bahn anliegen.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Gerät, bei
dem in an sich bekannter Weise eine Schwenkbewegung jedes Walzensatzes um eine senkrecht
zu der Bahnebene verlaufende Achse und eine Querbewegung der Walzen quer zu der
Bahnlaufrichtung möglich ist, so ausgebildet sein, daß die Querbewegung der Walzen
mit der Schwenkbewegung um die Achse kombiniert ist, so daß bei Bewegung der Walzen
aus der parallelen Lage die Neigung der Walzen zu der Bahnebene schneller als durch
die Querbewegung allein änderbar ist.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigt F i g. 1 die Vorderansicht einer Hälfte eines ersten Ausführungsbeispiels
des Gerätes gemäß der Erfindung zum selbsttätigen Führen und Zentrieren von sich
bewegenden Bahnen, entgegengesetzt zur Bahnlaufrichtung gesehen, wobei das Gerät
eine Zwischenstellung einnimmt, F i g. 2 in kleinerem Maßstab eine Aufsicht auf
die Hälfte des Geräts von Fig. 1 zusammen mit der anderen Hälfte des Geräts auf
der gegenüberliegenden Bahnkante, Fig. 3 eine von der Ebene entlang Linie 3-3 in
F i g. 1 gesehene Seitenansicht, Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 1, wobei schematisch
das die Walzen halternde Gestänge mit den Walzen in zwei Grenzstellungen auf beiden
Seiten der Zwischenstellung von F i g. 1 abgebildet ist, Fig. 5 schematisch ein
Ausführungsbeispiel einer Kantenabtastvorrichtung und der damit verbundenen Steuereinrichtung
für das Gerät gemäß der Erfindung, F i g. 6 eine Aufsicht ähnlich Fig. 2 auf ein
zweites Ausführungsbeispiel des Geräts gemäß der Erfindung, Fig. 7 in größerem Maßstab
eine Schnittansicht entlang Linie 7-7 von F i g. 6, F i g. 8 eine Schnittansicht
des mittleren Teils von Fig. 7, F i g. 9 einen Teil des Geräts von F i g. 7 in einer
anderen Stellung, und F i g. 10 eine Schnittansicht entlang Linie 10-10 von Fig.
7.
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Das erste Ausführungsbeispiel des Geräts zum selbsttätigen Führen
und Zentrieren von Bahnen, das in Fig. 1 bis 4 abgebildet ist, hat an beiden Bahnkanten
je einen Walzensatz mit einer einzelnen oberen Walze 10 und zwei unteren Walzen
11 und 12. Die Walzen 11 und 12 sind parallel zueinander beweglich. Die verschiedenen
Walzen führen und zentrieren eine in Richtung der Pfeile von F i g. 2 laufende Bahn
13 aus Papier, Stoff, Folie, Metall od. dgl. Die Walzen 11 und 12 liegen in der
Bahnlaufrichtung vor bzw. hinter der einzelnen Walze 10.
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Beim abgebildeten Ausführungsbeispiel sind zwei untere Walzen 11
und 12 vorhanden, es kann jedoch auch eine der Walzen 11 und 12 weggelassen werden,
ohne daß die durch die Erfindung erreichten Vorteile verlorengehen.
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Jede der Walzen 10 bis 12 ist von einem noch genauer zu beschreibenden
Gestänge frei tragend gehaltert und erstreckt sich von dem Gestänge teilweise über
die Breitseite der Bahn 13 (vergleiche z. B.
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Fig. 2). Die Walzen 10, 11 und 12 sind jeweils auf einer eigenen frei
tragenden Achse 20, 21 bzw. 22 durch ein Lager 25 an der Innenseite und ein Lager
26 an der Außenseite gelagert.
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Gewünschtenfalls brauchen die Walzen nicht senkrecht auf der Bahnlaufrichtung
wie in F i g. 2 zu stehen, sondern können auch etwas gegen die Bahnlaufrichtung
geneigt sein. Sie sollten dann so geneigt sein, daß das innere oder freie Ende der
Walzen 10 bis 12 vorn liegt, also dem unteren Rand von F i g. 2 am nächsten kommt.
Eine derartige Neigung läßt sich durch entsprechende Anordnung des Grundrahmens
(abgebildet in F i g. 1) einstellen.
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Die Achse 20 ist an Doppelhebeln 30 und 40 angelenkt und von diesen
gehaltert. Ähnlich ist die Achse 21 an Doppelhebeln 31 und 41 sowie die Achse 22
an Doppelhebeln 32 und 42 angelenkt. Die Doppelhebel 30 bis 32 und 40 bis 42 sind
an senkrechten Stützen 50 bis 52 und 60 bis 62 befestigt.
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Die oberen Enden der Doppelhebel 31 und 32 sind über eine Achse 35
(vgl. Fig. 3) verbunden. Zwei Verbindungsstangen 36 reichen vom oberen Ende des
Doppelhebels 30 zur Achse 35, so daß eine Verschiebung von Gelenken 37 (vgl. F i
g. 1 und 3) zwischen dem oberen Ende des Doppelhebels 30 und den Verbindungsstangen
36 eine Verschiebung der Achse 35 und eine Betätigung der daran angelenkten Doppelhebel
31 und 32 bewirkt. Das mittlere Element des Gelenks 37 wird durch den Schaft einer
Gabel 34 gebildet (vgl. F i g. 2). Das gegabelte Ende der Gabel 34 ist an einem
Lagerzapfen 38 angelenkt, der in eine Spindel 39 eingeschraubt ist, die durch einen
umsteuerbaren Luftmotor 46 antreibbar ist.
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Die verschiedenen Doppelhebel und ähnlichen Bauteile wie die Verbindungsstangen
36 weisen Querstücke 48 auf (vgl. Fi g. 1).
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Die Geräthälfte an der gegenüberliegenden Kante der Bahn 13 ist identisch
mit der eben beschriebenen Geräthälfte, wobei Bauteile mit entsprechendem Bezugszeichen
symmetrisch in bezug auf die gedachte Mittellinie der Bahn 13 angeordnet sind.
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Auf jeder Seite der Bahn 13 ist in der Nähe der jeweiligen Geräthälfte
eine Kantenabtastvorrichtung vorgesehen, die antriebsmäßig mit der jeweiligen Geräthälfte
über eine Steuereinrichtung (einschließlich dem Luftmotor 46) verbunden ist (vgl.
F i g. 5).
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Viele Bauteile der Steuereinrichtung sind in einem Gehäuse 54 (vgl.
F i g. 2) untergebracht. Die Kantenabtasteinrichtung weist ein Rohr 55 mit einem
Schlitz 56 auf, das mit Luft geringen Drucks über einen federvorgespannten Regler
57 gespeist wird, der den Druck von in eine Versorgungsleitung 58 eingespeister
Luft auf etwa 0,35 kg/cm2 reduziert. Der statische Druck im Rohr 55 wird auf den
Eingang eines Druckverstärkers 59 über eine Leitung 64 ausgeübt.
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Luft zur Betätigung der Steuereinrichtung wird dem Druckverstärker
59 über eine Leitung 65 von der Versorgungsleitung 58 mit einem Druck von etwa 2
kg/cm2 zugeführt, der von einem federvorgespannten Druckregler 66 erzeugt wird.
Eine Ausgangsleitung 67 ändert ihren Druck in an sich bekannter Weise entsprechend
dem Eingangsdruck in der Leitung 64 und betätigt eine Membran 68 zur Steuerung eines
federvorgespannten Ventils 69, so daß Luft von der Versorgungsleitung 58 und dem
federvorgespannten Druckregler 66 dem Luftmotor 46 über Leitungen 71 und 72 für
Vorwärts-, Null- und Rückwärtsdrehung entsprechend der Stellung der Kante der Bahn
13 über dem Schlitz 56 zuführbar ist. Es können auch andere Kantenabtastvorrichtungen
in Form von mechanischen, pneumatischen, hydraulischen
oder elektronischen
Einrichtungen oder Kombinationen davon verwendet werden.
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Es ist ersichtlich, daß die Umschlingung der Walzen 10 bis 12 durch
die dazwischen durchlaufende Bahn 13 davon abhängt, inwieweit sich die Projektionen
der die Bahn berührenden Mantelflächen 10 a bzw. 12 a der oberen Walze 10 einerseits
und der unteren Walzen 11 und 12 andererseits (kurz Walzenprojektionen genannt)
auf eine senkrecht zur Bahnebene und zur Bahnlängsrichtung gedachte Projektionsebene
überlappen (vgl. F i g. 1 und 4). Da bei dem abgebildeten Gerät die die Bahn berührenden
Mantelflächen der unteren Walzen 11 und 12 die gleiche Projektion auf die Projektionsebene
ergeben, ist in Fig. 1 und 4 nur die Mantelfläche 12 a der Walze 12 unter der Mantelfläche
10 a der Walze 10 abgebildet.
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Aus F i g. 1 und 3 ist ersichtlich, daß das oben beschriebene Gestänge
die Walzen so haltert, daß die Überlappung der Projektionen und der Mantelflächen
10 a bzw. 12 a der oberen Walze 10 einerseits und der beiden unteren Walzen 11 und
12 andererseits stetig zwischen einer ersten Grenzstellung (in Strichlinie in F
i g. 4 abgebildet), in der keine Überlappung der Walzenprojektionen stattfindet
und die obere Walze 10 parallel zu den unteren Walzen 11 und 12 verläuft, und einer
zweiten Grenzstellung (in Vollinie in F i g. 4 abgebildet), in der eine größere
Überlappung der Walzenprojektionen stattfindet und die Projektion der Achse 10 b
bzw. 20 der oberen Walze 10 auf die Projektionsebene unter einem spitzen Winkel
gegen die Projektion der Achsen 12 b bzw. 21 und 22 der unteren Walzen 11 und 12
auf die Projektionsebene geneigt ist, hin- und hereinstellbar ist. Im allgemeinen
kann jedoch in der ersten Grenzstellung eine gegenüber der zweiten Grenzstellung
kleinere Überlappung der Walzenprojektionen und kleine Neigung der Achsenprojektionen
zueinander vorhanden sein.
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Die Größe der Überlappung der Walzenprojektionen und der gegenseitigen
Neigung der Achsenprojektionen für die in Fig. 1 gezeigte Zwischenstellung liegt
zwischen den Werten der ersten und zweiten Grenzstellung von F i g. 4.
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Bei dem abgebildeten Gerät gemäß der Erfindung ist das die Walzen
halternde Gestänge so beschaffen, daß es die obere Walze 10 einerseits und die unteren
Walzenllundl2 andererseits zusammen quer zur Bahnlaufrichtung zwischen der oben
beschriebenen ersten und zweiten Grenzstellung hin- und herverschiebt.
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Die Walzen 10 bis 12 sind an dem halternden Gestänge so frei tragend
angeordnet, daß sie sich teilweise von dem Gestänge über die Breitseite der Bahn
erstrecken. Damit sind die freien Enden der Walzen 10 bis 12 im Abstand voneinander
angeordnet, und die Walzen können über die Bahn 13 gesetzt werden, oder aber die
Bahn 13 kann zwischen den Walzen eingeführt werden, ohne daß ein Zerlegen des Geräts
oder eine Veränderung der Steuereinrichtung erforderlich ist.
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Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel arbeiten die Walzensätze
an beiden Bahnkanten (vgl.
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F i g. 2) unabhängig voneinander, d. h., sie werden in Abhängigkeit
von der abgetasteten Stellung der zugehörigen Bahnkante betätigt.
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In F i g. 6 bis 10 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Geräts
gemäß der Erfindung abgebildet durch
das zusätzlich zu der mit dem ersten Ausführungsbeispiel
erreichten Bewegung der Walzen zwischen der ersten und zweiten Grenzstellung (vgl.
Fig.4) ein Verschwenken der Walzen um eine zu der Bahnebene senkrechte Achse möglich
ist, so daß in der ersten Grenzstellung mit geringer Überlappung der Walzenprojektion
und geringer gegenseitiger Neigung der Walzenachsenprojektionen in der senkrecht
zur Bahnebene und zur Bahnlängsrichtung gedachten Projektionsebene die Walzenachsenprojektionen
auf die Bahnebene schwach gegen die Bahnquerrichtung geneigt sind, während in der
zweiten Grenzstellung mit größerer Überlappung der Walzenprojektionen und größerer
gegenseitiger Neigung der Walzenachsenprojektionen in der Projektionsebene die Walzenachsenprojektionen
auf die Bahnebene stärker gegen die Bahnquerrichtung geneigt sind (vgl. F i g. 6).
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Das in F i g. 6 bis 10 abgebildete Gerät führt und zentriert eine
Bahn 113 und hat Walzen 110 bis 112, Achsen 120 bis 122, Doppelhebel 130 bis 132
und 140 bis 142, einen umsteuerbaren Luftmotor 146, Stützen 150 bis 152 und 160
bis 162 sowie Kantenabtasteinrichtungen mit einem Gehäuse 154 und ein Rohr 155.
Es ist ersichtlich, daß die eben aufgezählten Bauteile Bauteilen des Ausführungsbeispiels
von F i g. 1 bis 5 entsprechen, mit deren Bezugszahlen sie bis auf eine vorgesetzte
»1« übereinstimmen.
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Die Stützen 150 bis 152 und 160 bis 162 werden von einem Grundrahmen
175 gehalten, der eine ähnliche Gestalt wie der stationäre Rahmen in F i g. 1 bis
3 hat. Der Grundrahmen 175 ist jedoch an einem stationären Zapfen 176 angelenkt
und trägt nach unten gerichtete Räder 177, die in bogenförmigen Bahnen 178 geführt
sind.
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Der Doppelhebel 132 ist an der Stütze 152 mit Hilfe einer Welle 179
(vgl. Fig. 10) angelenkt, mit der der Doppelhebel 132 verkeilt ist. Auf der Welle
179 sitzt auch ein Hebel 180, der an einem Ende mit einer Stange 181 verbunden ist,
beispielsweise durch ein Stift-Schlitz-Gelenk. Das entgegengesetzte Ende der Stange
181 ist an einem ortsfesten Punkt durch ein Kugelgelenk gelagert, so daß es verschwenkbar
ist. Wenn sich das Gerät gemäß Fig. 6 bis 10 zwischen seiner ersten Grenzstellung
mit geringer Überlappung der Walzenprojektionen und geringer gegenseitiger Neigung
der Walzenachsenprojektion auf die Projektionsebene und seiner zweiten Grenzstellung
mit größerer Überlappung der Walzenprojektionen und größerer gegenseitiger Neigung
der Walzenachsenprojektion in der Projektionsebene hin- und herbewegt, bewegen sich
gleichzeitig die Walzenachsenprojektionen auf die Bahnebene zwischen einer kleinen
Neigung von 3 bis 5° zur Bahnquerrichtung und einer verhältnismäßig großen Neigung
zur Bahnquerrichtung von 10 bis 180 (vgl. F i g. 6).
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. Beispielsweise kann die Walze 11 weggelassen werden, die Walze 12 stationär
befestigt sein, so daß sie dauernd in der in Strichlinie in Fig. 4 abgebildeten
Stellung verharrt, und die Walze 10 so angebracht werden, daß sie nur zwischen der
gestrichelten Grenzstellung in Fig. 4 und einer zweiten Grenzstellung verschwenkbar
ist, die ähnlich der in Vollinie abgebildeten verschwenkten Stellung der Walze 10
in F i g. 4 ist, jedoch direkt oberhalb der stationären Walze 12 liegt. Die Walze
10 kann dann vom Luftmotor 46 zwischen diesen beiden Grenzstellungen hin- und herbewegt
werden.