DE19833977A1 - Verfahren zum Steuern der Querposition einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton - Google Patents

Abstract

Die Querposition (P) einer laufenden Materialbahn (14), insbesondere aus Papier oder Karton, welche mittels wenigstens eines "air turn"-Bahnleitelements (12) auf einem Druckgaspolster (16) berührungslos geführt wird, wird erfindungsgemäß dadurch gesteuert, daß man die Raumorientierung des Bahnleitelements (12) oder/und das Querprofil des Druckgasausstoßes beeinflußt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern der Querposition einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton.

Im Betrieb einer Maschine zur Herstellung oder/und Beschichtung einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, kann es vorkommen, daß die Materialbahn ihren Sollpfad durch die Maschine seitlich, d. h. in Querrichtung der Materialbahn, verläßt. Um die Materialbahn auf dem gewünschten Sollpfad halten bzw. wieder auf diesen zurückführen zu können, d. h. zur sogenannten Bahnkantensteuerung der Materialbahn, ist es bei herkömmlichen Maschinen zur Herstellung oder/und Beschichtung von Materialbahnen bekannt, verlagerbare Walzen vorzusehen. Diese Walzen sind aufgrund des körperlichen Kontakts mit der Materialbahn in der Lage, bei ihrer Verlagerung die Materialbahn mitzunehmen. Somit ist es durch gezieltes Verlagern dieser Walzen möglich, die Materialbahn auf den gewünschten Sollpfad zurückzuführen.

Bei modernen Bahnführungen geht man mehr und mehr dazu über, die Materialbahn auf ihrem Weg durch die Maschine mittels Bahnleit- bzw. Bahnumlenkelementen zu führen, welche keinen körperlichen Kontakt mit der Materialbahn haben, sondern auf diese über ein Druckgaspolster, vorzugsweise ein Druckluftpolster, einwirken, auf welchem die Materialbahn entlanggleitet. Bei derartigen berührungslos arbeitenden "air turns" gibt es bislang keine Möglichkeit, eine von dem gewünschten Sollpfad abweichende Materialbahn wieder auf den Sollpfad zurückzuholen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern der Querposition einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton anzugeben, welches bei modernen Bahnführungen mit berührungslos arbeitenden Bahnleitelementen eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Steuern der Querposition einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, gelöst, bei welchem man wenigstens ein die Materialbahn auf einem Druckgaspolster berührungslos führendes Bahnleitelement einsetzt und die Raumorientierung des Bahnleitelements oder/und das Querprofil des Druck­ gasausstoßes beeinflußt. Das Ziel beider Maßnahmen ist es, das Druckgas­ polster, über welches das berührungslos arbeitende Bahnleitelement auf die Materialbahn einwirkt, über die Breite der Materialbahn gezielt inhomogen zu gestalten. Wirkt das Druckgaspolster auf eine Seite der Materialbahn stärker ein als auf die jeweils andere, so kann hierdurch - gegebenenfalls in Zusammenwirken mit der Spannung der Materialbahn in deren Laufrich­ tung - ein Lenkeffekt erzielt werden, der dazu genutzt werden kann, die Materialbahn wieder auf ihren Sollpfad zurückzuführen.

Beispielsweise kann man ein das wenigstens eine Bahnleitelement tragendes Gestell um eine Achse verschwenken, die vorzugsweise derart gewählt ist, daß das Bahnleitelement mit seiner einen Seite näher an der Materialbahn angeordnet ist als mit seiner anderen Seite. Hierdurch entsteht ein inhomo­ genes Druckgaspolster, welches auf der einen Seite auf die Materialbahn eine höhere Druckkraft ausübt als auf der anderen Seite. Im Zusammen­ wirken mit der Spannung der Materialbahn in deren Laufrichtung ergibt sich eine auf die Materialbahn in deren Querrichtung einwirkende Lenkkraft, welche von der einen Seite in Richtung zu der anderen Seite hin weist.

Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, daß man ein das wenigstens eine Bahnleitelement;tragendes Gestell in Querrichtung der Materialbahn trans­ latorisch verlagert. Verlagert man das Gestell zu der einen Seite der Materialbahn hin, so wird hierdurch das auf die Materialbahn auf der jeweils anderen Seite einwirkende Druckgaspolster geschwächt. Wiederum ergibt sich im Zusammenwirken mit der Spannung der Materialbahn in deren Lauf­ richtung eine zu der anderen Seite der Materialbahn hin weisende Querkraft.

Zusätzlich oder alternativ ist es ferner möglich, daß man das wenigstens eine Bahnleitelement relativ zu dem es tragenden Gestell in wenigstens einer Raumrichtung verstellt. Die wenigstens eine Raumrichtung sollte dabei wie­ derum so gewählt sein, daß sich infolge der Verstellung auf der einen Seite der Materialbahn eine verstärkte Einwirkung des Druckgaspolsters und auf der anderen Seite der Materialbahn eine schwächere Einwirkung des Druck­ gaspolsters ergibt. Bei Verstellung in zwei oder mehr Richtungen müssen diese nicht notwendigerweise zueinander paarweise orthogonal verlaufen.

Eine weitere Möglichkeit zum Ausüben einer Lenkkraft auf die Materialbahn besteht darin, die Druckgas-Ausstoßrichtung in wenigstens einem Breiten­ abschnitt des Bahnleitelements zu verändern. Die Lenkwirkung ergibt sich in diesem Fall aus einer Änderung der Bahnspannung infolge der geänderten Druckgas-Ausstoßrichtung. Stößt man beispielsweise das Druckgas auf einer der beiden Längsseiten der Materialbahn verstärkt in Laufrichtung der Materialbahn aus, so kann die Materialbahn hierdurch zu der jeweils anderen der beiden Längsseiten hin gelenkt werden. Stößt man das Druckgas hin­ gegen auf einer der beiden Längsseiten der Materialbahn verstärkt entgegen der Laufrichtung der Materialbahn aus, so wird die Materialbahn zu dieser Längsseite hin gelenkt. Selbstverständlich kann der Lenkeffekt durch gleichzeitigen verstärkten Druckgasausstoß in Laufrichtung auf der einen Seite der Materialbahn und verstärkten Druckgasausstoß entgegen der Laufrichtung auf der jeweils anderen Seite der Materialbahn erhöht werden.

Einen dem vorstehend diskutierten Verschwenken des Bahnleitelements ana­ logen Effekt kann man bei Beeinflussung des Druckgasausstoßes beispiels­ weise dadurch erzielen, daß man die pro Zeiteinheit ausgestoßene Druck­ gasmenge in wenigstens einem Abschnitt des Bahnleitelements verändert.

Selbstverständlich können zur Erhöhung der Lenkeffizienz auch mehrere, insbesondere wenigstens zwei, zusammenwirkende berührungslos arbeitende Bahnleitelemente eingesetzt werden.

Um auch an den beiden Seitenrändern der Materialbahn ein möglichst hochwertiges Produkt bereitstellen und somit die bei Herstellung oder/und Beschichtung anfallende Abfallmenge möglichst gering halten zu können, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Abweichung der Materialbahn von einem vorbestimmten Sollpfad bezogen auf die Breite der Materialbahn höchstens 5%, vorzugsweise höchstens 1%, beträgt.

Besonders effektiv kann man die Materialbahn auf dem vorbestimmten Sollpfad halten, wenn man die Ist-Querposition der Materialbahn mit Hilfe von Sensoren, vorzugsweise von Fotozellen, erfaßt und entsprechende Erfassungssignale einer Regeleinrichtung zuführt, welche auf Grundlage dieser Erfassungssignale und einer vorbestimmten Soll-Querposition wenigstens eine Stellvorrichtung zur Beeinflussung der Raumorientierung oder/und des Druckgasausstoßes ansteuert.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:

Fig. 1 eine grobschematische Seitenansicht einer Bahnumlenk­ vorrichtung;

Fig. 2-4 Schnittansichten längs der Linie A-A in Fig. 1 verschiedener Ausführungsvarianten von verstellbaren, berührungslos arbeitenden Bahnleitelementen; und

Fig. 5 eine grobschematische Perspektivansicht eines Bahnleitelements mit verstellbarem Druckgasausstoß.

In Fig. 1 ist eine Bahnumlenkvorrichtung, bei welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, allgemein mit 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 umfaßt zwei Bahnleitelemente 12, welche aus Düsen 12a Druckluft ausstoßen, so daß sich zwischen der sich in Laufrichtung L bewegenden Materialbahn 14 und dem jeweiligen Bahnleitelement 12 ein Druckluftpolster 16 ausbildet, das in Fig. 1 lediglich grob schematisch angedeutet ist. Auf diesem Druckluftpolster 16 gleitet die Materialbahn 14 berührungslos um die Bahnleitelemente 12 herum. Derartige berührungslos arbeitende Bahnleitelemente werden in der Fachsprache häufig auch als "air turn" bezeichnet.

In Fig. 1 erkennt man ferner Bahnkanten-Sensoren 18, die im Bereich wenigstens einer der Bahnkanten 14a der Materialbahn 14 (siehe Fig. 4) vor, hinter und zwischen den beiden Bahnleitelementen 12 angeordnet sind. Diese Bahnkanten-Sensoren können beispielweise von Photozellen gebildet sein und dienen zur Erfassung der jeweiligen Ist-Querposition P der Materialbahn 14. Der erfaßten Ist-Querposition P entsprechende Sensor­ signale der Bahnkanten-Sensoren 18 werden einem Regler 20 über Signal­ leitungen 18a zugeführt, welcher dann der Abweichung der Ist-Querposition P von einer vorbestimmten Soll-Querposition P' entsprechende Stellsignale für den Bahnleitelementen 12 zugeordnete Stellvorrichtungen S bestimmt und diesen über Signalleitungen 20a übermittelt.

Mit Hilfe der Stellvorrichtungen S können die Bahnleitelemente 12 derart beeinflußt werden, daß die aus den Blasdüsen 12a ausgestoßene Druckluft entweder allein oder in Zusammenwirken mit der Spannung der Material­ bahn 14 in Laufrichtung L auf die Materialbahn 14 eine in Querrichtung Q der Materialbahn 14 gerichtete Lenkkraft ausüben, welche die Materialbahn 14 wieder zu der Soll-Querposition P' zurückführt. Die in Fig. 1 grob­ schematisch als "Black Box" S dargestellten Stellvorrichtungen können unterschiedlichen Aufbau und unterschiedliche Funktionsprinzipien aufweisen.

Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Stellvorrichtung S kann der bei der Materialbahn 14 erzielte Lenkeffekt auf einem Ver­ schwenken des Bahnleitelements 12 um eine im wesentlichen in Laufrich­ tung L der Materialbahn 14 verlaufende Achse B beruhen. Hierzu umfaßt die Stellvorrichtung S zwei Kraftgeräte 22, die sich einenends am Maschinen­ rahmen 24 abstützen und andernends bei 22a an einem das Bahnleitelement 12 tragenden Gestell 26 angelenkt sind. Selbstverständlich können auch mehr als zwei derartige Kraftgeräte 22 vorgesehen sein. Die Kraftgeräte können beispielsweise hydraulisch, pneumatisch, hydropneumatisch, elektrisch, elektrochemisch oder auf andere geeignete Art und Weise angetrieben sein.

Durch entsprechende Betätigung der Kraftgeräte 22 kann die Lage der Schwenkachse in Querrichtung Q beliebig gewählt werden. Wird beispiels­ weise lediglich das rechte Kraftgerät betätigt, so verläuft die Schwenkachse durch den Anlenkpunkt 22a des linken Kraftgeräts 22 am Gestell 26. Werden beide Kraftgeräte um den gleichen Betrag, jedoch gegensinnig verstellt, so liegt die Schwenkachse im Bereich der Mitte zwischen den beiden Anlenkpunkten 22a. Dies seien lediglich zwei Beispiele für mögliche Anordnungen der Schwenkachse.

Wenn vorstehend gesagt wurde, daß die Schwenkachse in Laufrichtung L der Materialbahn verläuft, so gilt dies selbstverständlich im strengen Sinne lediglich für die Stelle der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2. Präzise gilt, daß die Schwenkachse in einer sowohl zur Verstellrichtung der Kraftgeräte 22 als auch zur Querrichtung Q der Materialbahn 14 orthogonalen Richtung verläuft.

Die Lenkwirkung der Stellvorrichtung S gemäß Fig. 2 beruht darauf, daß das Bahnleitelement 12 infolge des Verschwenkens mit einer Seite näher an der Materialbahn 14 angeordnet ist als auf der jeweils anderen Seite. Infolge dieser Annäherung kommt es zu einem Druckanstieg des dieser näheren Seite zugeordneten Teils des Druckluftpolsters 16. In Verbindung mit der Zugspannung der Materialbahn 14 in deren Laufrichtung L führt dieser Druckanstieg zu einer Lenkkraft, die von der Annäherungsseite der Material­ bahn 14 zur jeweils anderen Seite weist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 umfaßt die Stellvorrichtung S ein Kraftgerät 30, das sich einenends am Maschinenrahmen 24 und andernends an einem das Bahnleitelement 12 tragenden Gestell 26 abstützt. Gemäß Fig. 3 ist das Gestell 26 am Maschinenrahmen 24 in Querrichtung Q gleit­ verschieblich geführt, wobei die jeweilige Querposition des Gestells 26 und somit des Bahnleitelements 12 mit Hilfe des Kraftgeräts 30 frei gewählt werden kann. Bezüglich des Aufbaus und der Funktion des Kraftgeräts 30 gilt das vorstehend zu den Kraftgeräten 22 Gesagte.

Verlagert man das Bahnleitelement 12 relativ zur Materialbahn 14 beispiels­ weise in Fig. 3 nach links, so kommt es im Bereich der rechten Bahnkante 14a der Materialbahn 14 zur einer Absenkung des Drucks in dem Druckluft­ polster 16. Dies führt wiederum in Zusammenwirken mit der Zugspannung der Materialbahn 14 in Laufrichtung L zu der gewünschten Lenkwirkung auf die Materialbahn 14.

Festzuhalten ist, daß die translatorische Verlagerung des Bahnleitelements 12 auch in anderen Raumrichtungen als der Querrichtung Q der Material­ bahn 14 erfolgen kann, solange hieraus nur eine Inhomogenisierung des Druckluftpolsters resultiert.

Festzuhalten ist ferner, daß die Stellvorrichtungen gemäß Fig. 2 und Fig. 3 auch in Kombination miteinander eingesetzt werden können.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist die Stellvorrichtung S nicht wie bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3 zwischen dem Maschinen­ rahmen 24 und dem Gestell 26 angeordnet, sondern zwischen dem Gestell 26 und dem Bahnleitelement 12. Die zur Verstellung des Bahnleitelements 12 erforderlichen Kraftgeräte 36 sind in Fig. 4 lediglich grobschematisch als "Black Box" dargestellt, da je nach Bedarf eine Verstellung in einer oder mehreren Raumrichtungen oder/und ein Verschwenken des Bahnleitelements 12 denkbar sind. Bei einer Verstellung längs mehrerer Raumrichtungen müssen diese nicht notwendigerweise zueinander paarweise orthogonal verlaufen.

Festzuhalten ist, daß die Stellvorrichtung S gemäß Fig. 4, welche zwischen dem Gestell 26 und dem Bahnleitelement 12 vorgesehen ist, mit der Stell­ vorrichtung S gemäß Fig. 2 oder/und mit der Stellvorrichtung S gemäß Fig. 3 kombiniert werden kann.

Nachzutragen ist noch, daß die Kraftgeräte 22 gemäß Fig. 2 und 30 gemäß Fig. 3, sowie die Stellvorrichtungen S gemäß Fig. 4 von der Regleeinheit 20 über die Signalleitungen 20a angesteuert und somit gezielt verstellt werden können.

Wie in Fig. 5 schematisch dargestellt ist, kann die Stellvorrichtung S eine Anordnung 40 von Ventilen 42 in den Druckluft-Zufuhrleitungen 44 zu den Düsen 12a des Bahnleitelements 12 umfassen, wobei der Durchlaßquer­ schnitt dieser Ventile 42 durch den Regler 20 über Signalleitung 20a beeinflußt werden kann. Durch eine Erhöhung des Druckluftausstoßes aus den auf einer Seite des Bahnleitelements 12 angeordneten Düsen 12a und gewünschtenfalls eine entsprechende Absenkung des Druckluftausstoßes auf der jeweils anderen Seite des Bahnleitelements 12 kann in Zusammen­ wirken mit der Zugspannung der Materialbahn 14 in deren Laufrichtung L ein vergleichbarer Lenkeffekt erzielt werden, wie er bei der Ausführungs­ form gemäß Fig. 2 durch ein Verschwenken des Bahnleitelements 12 her­ vorgerufen wird.

Darüber hinaus umfaßt das Bahnleitelement 12 gemäß Fig. 5 (siehe auch Fig. 1) nicht nur Düsen 12a, welche die Luft im wesentlichen orthogonal zur Oberfläche der Materialbahn 14 ausstoßen, sondern auch Düsen 12b, welche die Druckluft entgegen der Laufrichtung L der Materialbahn 14 aus­ stoßen, und Düsen 12c, welche die Druckluft in Laufrichtung der Material­ bahn 14 ausstoßen. Verstärkt man beispielsweise auf einer Seite der Mate­ rialbahn 14 den Druckluftausstoß durch die Düsen 12b, also den Druckluft­ ausstoß entgegen der Laufrichtung L der Materialbahn 14, so wird hierdurch auf diese Seite der Materialbahn 14 ein gewisse Verzögerungs- bzw. Brems­ kraft ausgeübt. Dies bewirkt, daß die Materialbahn 14 die Neigung hat, sich zu dieser Seite hin zu verlagern.

Wird hingegen der Druckluftausstoß durch die Düsen 12c verstärkt, d. h. der Druckluftausstoß in Laufrichtung L der Materialbahn 14, so resultiert hieraus eine gewisse Beschleunigungskraft, die auf die Materialbahn 14 ausgeübt wird, was letzten Endes zu einer Verlagerung der Materialbahn zu der jeweils anderen Seite hin führt.

Festzuhalten ist, daß die Veränderung des Druckluftausstoßes aus den Düsen 12a oder/und 12b oder/und 12c in beliebiger Art und Weise mit­ einander kombiniert werden kann und auch eine Kombination mit den vorstehend diskutierten Stellvorrichtungen S gemäß den Fig. 2, 3 und 4 denkbar ist.

Claims (11)

1. Verfahren zum Steuern der Querposition (P) einer laufenden Material­ bahn (14), insbesondere aus Papier oder Karton, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens ein die Materialbahn (14) auf einem Druckgaspolster (16) berührungslos führendes Bahn­ leitelement (12) einsetzt und die Raumorientierung des Bahnleit­ elements (12) oder/und das Querprofil des Druckgasausstoßes beeinflußt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein das wenigstens eine Bahnleit­ element (12) tragendes Gestell (26) um eine Achse verschwenkt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein das wenigstens eine Bahnleit­ element (12) tragendes Gestell (26) in Querrichtung (Q) der Mate­ rialbahn (14) translatorisch verlagert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das wenigstens eine Bahnleit­ element (12) relativ zu dem es tragenden Gestell (26) in wenigstens einer Raumrichtung verstellt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Druckgas-Ausstoßrichtung in wenigstens einem Abschnitt des Bahnleitelements (12) verändert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Druckgas auf einer der beiden Längsseiten (14a) der Materialbahn (14) verstärkt in Laufrichtung (L) der Materialbahn (14) ausstößt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das Druckgas auf einer der beiden Längsseiten (14a) der Materialbahn (14) verstärkt entgegen der Laufrichtung (L) der Materialbahn (14) ausstößt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die pro Zeiteinheit ausgestoßene Druckgasmenge in wenigstens einem Abschnitt des Bahnleitelements (12) verändert.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man wenigstens zwei berührungslos arbeitende Bahnleitelemente (12) einsetzt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichung der Materialbahn (14) von einem vorbestimmten Sollpfad (P') bezogen auf die Breite der Materialbahn höchstens 5%, vorzugsweise höchstens 1%, beträgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ist-Querposition (P) der Materialbahn (14) mit Hilfe von Sensoren (18), vorzugsweise von Fotozellen, erfaßt und entsprechende Erfassungssignale einer Regeleinrichtung (20) zuführt, welche auf Grundlage dieser Erfassungssignale und einer vorbestimmten Soll-Querposition (P') wenigstens eine Stellvorrichtung (S) zur Beeinflussung der Raumorientierung oder/und des Druckgasausstoßes ansteuert.