DE1425089B2 - Zentrierrolle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rolle zum automatischen Zentrieren eines über diese laufenden, in Querrichtung biegsamen Streifens, bestehend aus einem im wesentlichen unelastischen Rollenkern, der mit einer sich an diesem abstützenden zylindrischen Ummantelung aus elastischem Werkstoff, wie insbesondere Gummi od. dgl., versehen ist.

Bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von band- oder streifenförmigem Material, wie insbesondere Metallbändern, wird das Material häufig unaufgewickelt über Rollen hinweggeführt. Dabei kann es bekanntlich vorkommen, daß die Streifen ihre mittige Lage in bezug auf die Rollen nicht beibehalten und sich gegenüber den Rollen seitlich verschieben oder schräg zu den Rollen einstellen. Die Gründe hierfür liegen zumeist in den Bewegungsschwankungen und in einer Pendelbewegung der Streifen sowie in Krümmungen, Verwerfungen und Wölbungen der Streifen, wie sie z. B. durch das Aufwickeln der Streifen bewirkt werden.

Es sind Vorrichtungen in verschiedenen Ausführungen bekannt, um Streifenmaterial, wie vor allem dünne Bänder, in ihrem Verlauf gegenüber den Rollen zu zentrieren. Bekannt ist z. B. die Anbringung von stationären oder drehbaren Tast- und Führungsrollen, an denen die Seitenkanten des zu zentrierenden Streifens entlanggleiten und die dadurch den Streifen in seiner mittigen Lage in bezug auf die Rollen halten. Auch hat man schon vorge-

xo schlagen, den mittigen Verlauf der Streifen oder Bänder über die Rollen dadurch sicherzustellen, daß die Spannung der Streifen od. dgl. sehr stark erhöht wird. Bei diesen beiden Maßnahmen besteht aber die Gefahr, daß die Seitenkanten der Streifen abgenutzt und beschädigt werden oder sich auf der Oberseite der Metallstreifen Kratzer einstellen, die den Streifen in manchen Fällen für die Weiterverarbeitung unbrauchbar machen.

Das Problem der mittigen Führung eines Streifens oder Bandes über eine Rolle besteht nicht nur bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Streifenmaterial, sondern z. B. auch bei Gurten von Riemenantrieben, die nicht selten aus Gummi oder einem anderen verhältnismäßig weichen und wenig verschleißfesten Material hergestellt werden, welches mit den bekannten Zentriervorrichtungen leicht beschädigt werden kann.

Bekannt sind auch Zentrierrollen, die mit balligen Mantelflächen versehen sind oder aus mehreren Rollenabschnitten bestehen, von denen die äußeren Rollenabschnitte gegenüber dem mittleren Rollenabschnitt geneigt angeordnet sind, so daß auf den über die Rolle hinweglaufenden Streifen eine zentrierend wirkende Kraft ausgeübt wird. Weiterhin sind Zentrierrollen bekannt, die auf einem zylindrischen Rollenkern eine Ummantelung aus elastischem Werkstoff, wie z. B. Gummi, aufweisen. Bei diesen Zentrierrollen erfolgt die Zentrierung dadurch, daß der elastische Rollenmantel an seiner Umfangsfläche mit einer besonderen Formgebung und Profilierung versehen wird. Beispielsweise hat man vorgeschlagen, den elastischen Rollenmantel mit verhältnismäßig dicht nebeneinander angeordneten und tief in den Mantel hineinreichenden, gegeneinander konvergierenden Einschnitten zu versehen, die den Mantel in eine Vielzahl nebeneinanderliegender Lamellen unterteilen, welche bei der Radialbelastung durch den Streifen gegeneinander beweglich sind und auf den über die Rolle hinweglaufenden Streifen eine denselben in die Mittellage rückstellende Kraft ausüben. Eine andere bekannte Zentrierrolle weist eine Mantelprofilierung in Gestalt von gegeneinander konvergierenden Rippen auf. Schließlich ist auch eine Zentrierrolle bekannt, die einen tonnenförmig ausgewölbten Rollenmantel aus elastischem Werkstoff aufweist, der innenseitig unabgestützt ist, so daß durch die von dem Streifen ausgeübte Radialbelastung die Rolle durchgebogen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zentrierrolle von vergleichsweise einfacher und robuster Bauart zu schaffen, die außenseitig keine Mantelprofilierung in Gestalt von Rippen, die in empfindlichen Bahnen unter Umständen unerwünschte Oberflächenmarkierungen u. dgl. hervorrufen, und auch keine Einschnitte zur Bildung eines Lamellensystems od. dgl. benötigt.

Die erfindungsgemäße Zentrierrolle ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung aus dem ela-

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stischen Werkstoff im mittleren Bereich der Rolle 12 läuft, übt er auf den elastischen Rollenmantel 16 einen zylindrischen Abschnitt aufweist, der stärker einen radialen Druck aus, wodurch der mit dem radial verformbar ist als die seitlich von diesem Streifen 10 in Berührung stehende Teil des Mantels mittleren Zylinderabschnitt im Bereich der Rollen- 16 radial nach innen gedrückt wird. Es wäre an sich enden liegenden Zylinderabschnitte, und daß die end- 5 zu vermuten, daß der Streifen 10 sich infolge dieser seitigen Zylinderabschnitte und der mittlere Zylinder- Radialbewegung langsamer bewegen würde als die abschnitt mit ihren zylindrischen Außenumfangs- unbelasteten Außenseiten des Mantels 16 im Bereich flächen im unbelasteten Zustand einen über die ge- der Rollenenden, weil der Radius R an den unbesamte axiale Länge der Ummantelung durchgehen- lasteten Seiten des Mantels 16 größer ist als der den, ungestuften Zylinder bilden. io Radius in demjenigen Bereich des Mantels, in dem Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der der Streifen 10 anliegt. Es hat sich jedoch gezeigt, Erfindung besteht der mittlere Zylinderabschnitt der daß das Gegenteil der Fall ist und daß die Lauf-Rollenummantelung aus einem Werkstoff, dessen geschwindigkeit des Streifens im Bereich seiner AnElastizität größer ist als die Elastizität des Werkstoffs lage an dem Mantel 16 größer ist als die Umfangsder endseitigen Zylinderabschnitte. 15 geschwindigkeit des Mantels 16 an seinen unbelaste-Andererseits kann die Anordnung aber auch so ten Enden, da der Mantel unter dem Radialdruck des getroffen sein, daß der mittlere Zylinderabschnitt der Streifens eine Umfangslängerung erfährt, elastischen Ummantelung eine größere radiale Dicke Der zylindrische Mantel 16 ist mit dem Rollenkern als die endseitigen Zylinderabschnitte erhält. In die- fest verbunden, so daß die Punktet, Al, A2 und sem Fall weist der Rollenkern entsprechend im mitt- 20 A 3 an der Verbindungsstelle zwischen Kern und leren Bereich einen kleineren Durchmesser auf als Mantel auch bei einer radialen Verformung des an seinen die endseitigen Zylinderabschnitte tragen- Mantels keine Lageänderung erfahren. Die Punkte B, den Endteilen. Der mittlere Zylinderabschnitt und Bl, B 2 und B 3 liegen dagegen auf der Außenseite die endseitigen Zylinderabschnitte bilden zweck- des Mantels 16 in radialer Fluchtrichtung zu. den mäßig einen einstückigen elastischen Rollenmantel. 25 entsprechenden »/!«-Punkten, wenn der Mantel nicht Wie im folgenden noch näher erläutert wird, verformt ist. Die Punkte B und B 3 sind dabei diekommt die Zentrierwirkung bei den erfindungs- jenigen Punkte, an denen keine merkliche Verforgemäßen Zentrierrollen dadurch zustande, daß der mung des Mantels 16 durch die vom Streifen 10 auselastische Rollenmantel unter dem Anpreßdruck des geübte Kraft vorhanden ist. Zwischen den Punkten über die Rolle hinweglaufenden Streifens örtlich 3° Bl und B 2 liegt der Streifen 10 an dem radial nach unterschiedlich radial verformt wird und dabei ort- innen verformten Mantel 16 an. Aus F i g. 1 ist zu lieh unterschiedliche Durchmesser und Umfangs- ersehen, daß die Punkte Bl und B 2 bei Belastung längen annimmt, wodurch ein den Streifen in seine des Mantels 16 durch den Streifen 10 einen größeren Mittellage zurückstellendes Kräftemoment hervor- Abstand voneinander haben als bei unbelastetem gerufen wird. 35 Mantel 16. Der Umfangsabstand zwischen den Punk-In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der ten B1 und B 2 bei unbelastetem Mantel 16 ist durch Erfindung dargestellt. Es zeigt den Winkel α bestimmt, während dieser Abstand im F i g. 1 einen Teilquerschnitt durch eine erfindungs- Belastungszustand des Mantels den Winkel b begemäße Zentrierrolle zur Erläuterung des Prinzips, stimmt, der größer ist als der Winkel a. auf dem die Zentrierwirkung dieser Rolle beruht, 4° Wenn daher die Zentrierrolle 12 um den Winkel a F i g. 2 eine Zentrierrolle gemäß der Erfindung im gedreht wird, holt der Punkt B1 den Punkt A 1 ein Längsschnitt, und überholt diesen. Folglich ist die geradlinige Um-F i g. 3 die in F i g. 2 dargestellte Zentrierrolle in fangsgeschwindigkeit der Rollenoberfläche zwischen Seitenansicht zusammen mit einem über die Rolle den Punkten B1 und B 2 größer als die geradlinige hinweglaufenden Streifen, 45 Umfangsgeschwindigkeit an den anderen Oberflächen-F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin- punkten des Mantels 16, weil, wie vorstehend dardungsgemäßen Zentrierrolle im Längsschnitt. gelegt, der Mantel 16 durch den radialen Druck des In Fig. 1 ist ein Streifen 10 dargestellt, der über Streifens 10 zwischen den PunktenBl und B2 eine die zylindrische Mantelfläche einer sich drehenden Umfangslängung erfahren hat. Auf Grund dieser Zentrierrolle 12 läuft. Die Zentrierrolle weist einen 5° Umfangslängung des Mantels 16 im belasteten Beim wesentlichen starren Rollenkern 14 auf, der aus reich wird die lineare Geschwindigkeit des Streifens Stahl oder einem Werkstoff mit ähnlichen Eigen- 10, die von der Umfangsgeschwindigkeit des mit dem schäften hergestellt ist und eine zylindrische Gestalt Streifen 10 in Berührung stehenden Teils des Mantels hat. Auf dem Kern 14 ist ein Mantel 16 angeordnet, 16 bestimmt wird, erhöht. Die Größe der Umfangsder aus einem elastischen Werkstoff, wie insbesondere 55 längung des Mantels im Belastungszustand und dem-Gummi, besteht. zufolge die Erhöhung der Umfangsgeschwindigkeit An Hand der Fig. 1 sei nachstehend das Prinzip des Mantels im belasteten Bereich sind dabei selbsterläutert, auf welchem die erfindungsgemäße Zen- verständlich abhängig von dem Maß der Verformtrierrolle beruht: Wie erwähnt besteht der Mantel 16 barkeit des Mantels unter radialer Belastung, aus einem elastischen, gummiartigen Werkstoff, der 60 F i g. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der unter einer äußeren Belastung stark elastisch ver- erfindungsgemäßen Zentrierrolle. Diese weist eine formbar, jedoch nicht unter Verminderung seines glatte, ungestufte zylindrische Ummantelung 16 aus Volumens komprimierbar ist. Diese Eigenschaft des Kautschuk oder einem anderen gummiartigen Matefür den Mantel 16 verwendeten gummiartigen Werk- rial auf. Die Zentrierrolle ist in zwei im Abstand Stoffs wird bei der erfindungsgemäßen Zentrierrolle 65 voneinander angeordneten Lagern 20 und 22 mit zur selbsttätigen Zentrierung des über die Rolle 12 Lagerbüchsen 24 drehbar gelagert. Der den Mantel hinweglaufenden Streifens 10 ausgenutzt. 16 tragende Rollenkern 26 ist mit Endzapfen 30 und Wenn der Streifen unter Spannung über die Rolle 32 versehen, die in den Lagerbüchsen 24 liegen. Der

auf dem unelastischen Rollenkern liegende Mantel weist zwei Endabschnitte 40 und 42 auf, zwischen denen ein Mittelabschnitt 44 angeordnet ist, dessen Breite in Achsrichtung der Rolle unterschiedlich sein kann. Es empfiehlt sich, die Breite des Mittelabschnittes 44 nicht größer einzustellen als die Breite des über die Rolle hinweglaufenden Streifens 10.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Mantel, wie erwähnt,

Geschwindigkeit bewegt als die mit dem Mittelabschnitt 44 in Berührung befindliche Seite des Streifens, stellt sich eine Rückstellkraft ein, welche den Streifen in seine Mittellage zurückführt.

Diese vorerwähnten Verhältnisse sind in Fig. 3 veranschaulicht. Wenn der Streifen 10 sich auf der Zentrierrolle 12 z. B. nach rechts bewegt, so überwiegt der Einfluß des Endabschnittes 42 gegenüber demjenigen des Endabschnittes 40. Da die Umfangsauf seiner ganzen Länge eine im wesentlichen io längung des Mittelabschnittes 44 größer ist als die gleichmäßige Dicke auf. Der zur Herstellung der Umfangslängung des Endabschnittes 42, ist der Strei-Endabschnitte 40 und 42 des Mantels verwendete fen 10 bestrebt, sich an seiner vom Endabschnitt 42 Werkstoff hat eine geringere elastische Verformbar- abgewandten Seite mit einer durch den Vektor Vl keit als der für die Herstellung des Mittelabschnitts dargestellten größeren Geschwindigkeit und an einer 44 verwendete Werkstoff. Dies bedeutet, daß die i₅ am Endabschnitt 42 liegenden Stelle mit einer durch Endabschnitte 40 und 42 unter dem Radialdruck des den Vektor V2 dargestellten kleineren Geschwindig-Streifens 10 in geringerem Maße verformt werden als keit zu bewegen. Der Unterschied zwischen den Geder Mittelabschnitt 44. Entsprechend ist die sich bei schwindigkeiten Vl und V2 erzeugt ein Drehmoment der Radialbelastung einstellende Umfangslängung Cl am Streifen 10, das den Streifen 10 beim Ablauf des Mantels im Bereich des Mittelabschnitts 44 größer 20 von der Rolle 12 in Richtung des Pfeiles Ml zu verals im Bereich der endseitigen Mantelabschnitte 40 schieben bestrebt ist. Dieses Drehmoment Cl hat und 42. eine umgekehrte Wirkung auf den sich der Rolle 12

Im Betrieb läuft der Streifen 10 über die sich nähernden Streifen 10 und ist daher bestrebt, den drehende Rolle 12 hinweg. Da der Streifen unter Streifen beim Auflaufen auf die Zentrierrolle in einer axialen Zugspannung steht, übt er hierbei einen 25 Richtung des Pfeiles M2 zu bewegen. Infolgedessen radialen Druck auf den Mantel 16 der Zentrierrolle wird der Streifen 10 bei seiner Annäherung an die aus. Unter diesem radialen Druck werden die mit Rolle 12 in Richtung auf den Endabschnitt 40 verdem Streifen 10 in Berührung befindlichen Teile des schoben. Die gleiche Wirkung tritt umgekehrt ein, Mantels 16 in Umfangsrichtung gelängt. Die Größe wenn der Streifen 10 in Richtung auf den Endder Umfangslängung, d. h. die Verlängerung des Ab- 30 abschnitt 40 auswandert.

Standes zwischen den Punkten Bl und B2 gemäß Während in Fig. 2 eine Zentrierrolle dargestellt

Fig. 1, bestimmt dabei das Maß, um das die Linear- ist, bei der der zylindrische Rollenmantel aus Gummi geschwindigkeit dieses mit dem Mantel 16 in Beruh- bzw. gummiartigem Material unterschiedlicher Weichrung stehenden Teiles des Streifens 10 erhöht wird. heit gefertigt ist, besteht aber auch die Möglichkeit, Bei einer bestimmten Radialkraft verformt sich der 35 einen Mantel zu verwenden, der insgesamt aus einem weniger elastische Werkstoff der Endabschnitte 40 elastischen Werkstoff mit gleichem Elastizitätsver- und 42 in geringerem Maße als der Werkstoff des
Mittelabschnittes 44. Der Abstand zwischen den
Punkten B1 und B 2 ist daher an den Endabschnitten
40 und 42 kleiner als am Mittelabschnitt 44. Dies be- 4°
deutet, daß bei einer bestimmten Radialkraft der
Streifen 10 an der Stelle, wo er sich mit den Endabschnitten 40 und 42 in Berührung befindet, bestrebt ist, sich mit geringerer Lineargeschwindigkeit
zu bewegen als dort, wo der Streifen 10 am Mittel- 45 hier einstückig aus einem elastischen Werkstoff geabschnitt 44 anliegt. Wenn der Streifen 10 zentriert fertigt. Die unterschiedliche radiale Verformbarkeit ist, heben sich die von den Endabschnitten 40 und 42 des Mantels wird hier dadurch erreicht, daß der auf den Streifen ausgeübten Kräfte gegenseitig auf. Mantel im mittleren Bereich, d. h. im Bereich des Bei außermittiger Lage des Streifens 10, z. B. bei Kernabschnitts 50 eine größere radiale Dicke hat als Verschiebung des Streifens in Richtung auf den End- 50 an seinen endseitigen Abschnitten, die auf den im abschnitt 42, kommt jedoch ein größerer Bereich des Durchmesser größeren Walzenenden 52 und 54 Streifens 10 mit dem Endabschnitt 42 in Berührung
und verformt diesen, während ein kleinerer Bereich
des Streifens 10 an dem Endabschnitt 40 anliegt und
diesen verformt. Die von dem Endabschnitt 42 auf 55 tels als im mitteleren Bereich. Die Arbeitsweise dieser den Streifen 10 ausgeübte Mitnahmekraft ist daher Zentrierrolle entspricht somit im wesentlichen dergrößer als die Mitnahmekraft an dem Abschnitt 40.
Da die mit dem Endabschnitt 42 in Berührung befindliche Seite des Streifens 10 sich mit geringerer

halten besteht. Wesentlich ist aber, daß die radiale Verformbarkeit des Mantels im Bereich seinies Endes kleiner ist als im mittleren Bereich.

In F i g. 4 ist eine Zentrierrolle dargestellt, die einen gestuften Kern aus Metall od. dgl. aufweist, dessen im Durchmesser kleinerer Mittelabschnitt mit 50 und dessen im Durchmesser größere Endabschnitte mit 52 und 54 bezeichnet sind. Der Mantel 16 ist

liegen. Folglich ergibt sich im Betrieb bei einer bestimmten Radialkraft im Bereich der Endabschnitte 52 und 54 eine geringere Umfangslängung des Man-

jenigen gemäß Fig. 2. Von Bedeutung ist auch hier, daß der elastische Mantel an seiner Umfangsfläche glatt und ungestuft ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Rolle zum automatischen Zentrieren eines über diese laufenden, in Querrichtung biegsamen Streifens, bestehend aus einem im wesentlichen unelastischen Rollenkern, der mit einer sich an diesem abstützenden zylindrischen Ummantelung aus elastischem Werkstoff, wie insbesondere Gummi od. dgl., versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (16) aus dem elastischen Werkstoff im mittleren Bereich der Rolle einen zylindrischen Abschnitt (44) aufweist, der stärker radial verformbar ist als die seitlich von diesem mittleren Zylinderabschnitt (44) im Bereich der Rollenenden liegenden Zylinderabschnitte (40, 42), und daß die endseitigen Zylinderabschnitte (40, 42) und der mittlere Zylinderabschnitt (44) mit ihren zylindrischen Außenumfangsflächen im unbelasteten Zustand einen über die gesamte axiale Länge der Ummantelung durchgehenden, ungestuften Zylinder bilden.

2. Rolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Zylinderabschnitt (44) der Rollenummantelung (16) aus einem Werkstoff besteht, dessen Elastizität größer ist als die Elastizität des Werkstoffs der endseitigen Zylinderabschnitte (40, 42).

3. Rolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Zylinderabschnitt (44) der Ummantelung (16) eine größere radiale Dicke als die endseitigen Zylinderabschnitte (40, 42) hat und daß entsprechend der Rollenkern (50) im mittleren Bereich einen kleineren Durchmesser aufweist als an seinen die endseitigen Zylinderabschnitte (40, 42) tragenden Endteilen (52, 54).

4. Rolle nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Zylinderabschnitt (44) und die endseitigen Zylinderabschnitte (40, 42) einen einstückigen elastischen Rollenmantel (16) bilden.