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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ausrichten einer Materialbahn,
die zur Behandlung durch eine Behandlungsvorrichtung in einer Transportrichtung
bewegt wird.
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Großflächige Materialbahnen
werden zur Behandlung derselben durch entsprechende Behandlungsvorrichtungen,
beispielsweise Beschichtungsvorrichtungen, Befeuchter oder Trockner
bewegt. Insbesondere zum Trocknen werden die Materialbahnen häufig kontaktlos
oder nur mit einseitigem Kontakt durch den Trockner bewegt. Die
Materialbahn wird nur am Anfang und am Ende des Trockners durch
Führungswalzen
geführt
und unter Spannung gehalten, damit die Materialbahn in der Spur bleibt.
Bei längeren
Behandlungsvorrichtungen besteht die Gefahr, dass die Materialbahn
zwischen den Führungswalzen
quer zur Transportrichtung Auslenkungen erfährt, die zu ungleichen Behandlungen oder
sogar zum Reißen
der Materialbahn führen.
Die durch die Führungsrollen
aufgebrachte Spannung zur Verbesserung der Führung kann jedoch nicht beliebig
hoch gewählt
werden, da dann die Materialbahn ebenfalls reißen würde.
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Die
Führungswalzen
sind häufig
relativ zur Transportrichtung bewegbar ausgestaltet, damit die Materialbahn
quer zur Transportrichtung ausgerichtet werden kann. Dazu ist es
jedoch erforderlich, dass die Materialbahn mit einem relativ großen Umschlingungswinkel
um die Führungswalze
läuft,
damit die Querkräfte
in die Materialbahn eingeleitet werden können. Solche Anordnungen sind
daher so getroffen, dass hinter der betreffenden Behandlungseinrichtung
die Materialbahn um die Führungsrolle
umgelenkt wird. Erst damit kann der notwendige Umschlingungswinkel
erzeugt werden.
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Im
Zuge der immer größer werdenden
Geschwindigkeiten, mit der die Materialbahnen durch solche Behandlungsvorrichtungen
bewegt werden, ist es insbesondere bei Trocknern erforderlich, diese immer
länger
zu bauen, damit die benötigte
Trocknungszeit beispielsweise der aufgebrachten Beschichtung erreicht
wird. Der Länge
eines Trockners sind aber wegen der seitlichen Auslenkung der Materialbahn
quer zur Transportrichtung Grenzen gesetzt, da bei zu langen Trocknern
die absolute Auslenkung der Materialbahn so groß wird, dass die Materialbahn außerhalb
des Trockners gelangt. Dies ist auch dann der Fall, wenn mehrere
Trockner in Reihe hintereinander in einer Ebene liegen.
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Ein
Umlenken der Materialbahn in eine andere Ebene zwischen zwei Trocknern
oder zwischen zwei Trocknerelementen ist aus baulichen Gründen und
aus Platzgründen
nicht ohne weiteres möglich. Es
ist zu beachten, dass die Länge
einer Trocknungstrecke bis zu hundert Meter und mehr betragen kann.
Eine Umlenkung von einer horizontalen in eine vertikale oder schräge Transportrichtung
ist daher nicht möglich.
Auch ist ein paralleler Versatz der Materialbahn nicht möglich. Zum
einen würde
die Materialbahn bei hohen Geschwindigkeiten der dafür erforderlichen
zweimaligen Umlenkung nicht folgen können. Zum anderen würde wenigstens
eine Führungswalze
mit der beschichteten und noch nicht getrockneten Oberfläche in Kontakt
kommen. Das ist in jedem Fall unerwünscht.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum
Ausrichten einer Materialbahn zu schaffen, die auch bei längeren Behandlungsvorrichtungen
einsetzbar ist, durch die die Materialbahn im wesentlichen in einer
Ebene bewegt werden.
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Die
Aufgabe wird gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung dadurch gelöst,
dass die Einrichtung wenigstens zwei nebeneinander liegende Walzen
umfasst, die jeweils um eine Achse drehbar gelagert sind, die sich
quer zur Transportrichtung und im wesentlichen parallel zur Materialbahn
erstrecken, dass zwischen den Walzen ein Unterdruck erzeugbar ist,
durch den die Materialbahn gegen die Walzen gedrückt wird, und dass die Mantelflächen der
Walzen konkav oder ballig ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich ist
es möglich,
dass im Transportrichtung im Bereich zwischen den Walzen auf der den
Walzen abgekehrten Seite der Materialbahn Mittel zur Beaufschlagung
der Materialbahn mit einem gasförmigen
Medium vorhanden ist, durch das die Materialbahn gegen die Walzen
gedrückt
wird, und dass die Mantelflächen
der Walzen konkav oder ballig ausgebildet sind.
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Dadurch
wird erreicht, dass die Materialbahn nur geringfügig aus ihrer Ebene ausgelenkt
wird und dennoch einen ausreichenden Umschlingungswinkel mit den
Walzen einschließt.
Aufgrund der balligen oder konkaven Ausbildung der Mantelflächen wird sich
die Materialbahn daher wieder in ihre ursprüngliche Richtung bewegen, da
die Materialbahn dazu neigt, sich zentriert zu einer balligen Mantelfläche oder
zentriert zwischen den seitlichen Überhöhungen einer konkaven Mantelfläche auszurichten,
sofern ein ausreichender Umschlingungswinkel vorhanden ist.
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Die
Aufgabe wird gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung dadurch gelöst,
dass die Einrichtung wenigstens zwei nebeneinander liegende Walzen
umfasst, die jeweils um eine Achse drehbar gelagert sind, die sich
quer zur Transportrichtung und im wesentlichen parallel zur Materialbahn
erstrecken, dass zwischen den Walzen ein Unterdruck erzeugbar ist,
durch den die Materialbahn gegen die Walzen gedrückt wird, und dass die Achsen
der Walzen relativ zur Transportrichtung bewegbar sind. Alternativ
oder zusätzlich
kann vorgesehen werden, dass im Transportrichtung im Bereich zwischen
den Walzen auf der den Walzen abgekehrten Seite der Materialbahn
Mittel zur Beaufschlagung der Materialbahn mit einem gasförmigen Medium
vorhanden ist, durch das die Materialbahn gegen die Walzen gedrückt wird,
und dass die Achsen der Walzen relativ zur Transportrichtung bewegbar
sind.
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Auch
durch diese Maßnahmen
wird erreicht, dass die Materialbahn nur geringfügig aus ihrer Ebene ausgelenkt
wird und dennoch einen ausreichenden Umschlingungswinkel mit den
Walzen einschließt.
Die erforderliche Querkraft zum Ausrichten der Materialbahn kann
in die Bahn eingeleitet werden. Die Materialbahn braucht daher zum
Ausrichten nicht mehr vollständig
umgelenkt zu werden. Vielmehr erfährt sie lediglich eine geringe
Auslenkung in einer Richtung senkrecht zur ihrer Flachseite.
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Es
ist daher möglich,
dass wenigstens ein Satz solcher Walzen in einer Behandlungsvorrichtung
angeordnet ist. Die Behandlungsvorrichtung kann somit wesentlich
länger
ausgebildet werden als bisher. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die
Walzen am Auslauf oder Einlauf der Behandlungsvorrichtung angeordnet
sind. Schließlich
können
die Walzen auch zwischen zwei Behandlungsvorrichtungen angeordnet
sein. Dabei ist es möglich, dass
die Behandlungsvorrichtungen in einer Ebene hintereinander liegen.
Es kann damit erreicht werden, dass die Behandlungsvorrichtung und
insbesondere ein Trockner nahezu eine beliebige Länge aufweisen
kann. Zudem liegt eine Oberfläche
der Materialbahn über
die gesamte Länge
vollkommen frei und kann optimal behandelt werden. Weiterhin wird die
Materialbahn stets in einer Ebene transportiert.
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In
der Regel ist die Anordnung so getroffen, dass die Materialbahn
durch eine im wesentlichen horizontale Behandlungsvorrichtung geführt ist.
Die Materialbahn wird auf ihrer Unterseite auf Tragwalzen aufliegen
und durch endständige
Spann- und/oder Antriebswalzen bewegt werden. Die zu behandelnde
Oberseite liegt demnach frei und kann beispielsweise durch ein gasförmiges Medium,
wie Luft oder Inertgas, behandelt und getrocknet oder durch Strahlungsenergie,
beispielsweise UV-Licht, konditioniert werden.
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Die
Einrichtung zum Ausrichten ist unterhalb der Materialbahn angeordnet.
Die Walzen liegen parallel unmittelbar nebeneinander und begrenzen
somit einen Zwischenraum. Durch die Druckdifferenz zwischen diesem
Zwischenraum und der den Walzen abgekehrten Oberseite der Materialbahn
wird diese gegen die Walzen gedrückt
und teilweise in den Zwischenraum gezogen. Damit wird ein ausreichender Umschlingungswinkel
zwischen Materialbahn und Walzen erzeugt. Wenn nunmehr die Achsen
der Walzen relativ zur Transportrichtung bewegt werden, bewegen
die Walzen die Materialbahn mit. Ein Ausrichten der Materialbahn
ist damit möglich.
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Die
Mittel zur Erfassung der Bahnspur oder der Bahnkante sowie zur Steuerung
der Lage der Walzen sind als solche bekannt, da diese auch zur herkömmlichen
Bahnkantensteuerung mit Umlenkwalzen eingesetzt werden. Diese bedürfen daher
an dieser Stelle keiner weiteren Erläuterung.
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Es
ist zweckmäßig, wenn
die Achsen der Walzen relativ zur Transportrichtung verschwenkbar und/oder
verkippbar sind. Auch kann vorgesehen werden, dass die Achsen der
Walzen relativ zur Transportrichtung linear und insbesondere senkrecht zur
Transportrichtung und/oder senkrecht zur Materialbahn bewegbar sind.
Damit können
die Walzen stets so bewegt werden, dass die Materialbahn die gewünschte Spurkorrektur
erhält.
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Die
Mantelflächen
der Walzen können
zylindrisch, konkav oder ballig ausgebildet sein. Durch die ballige
oder konkave Ausbildung einerseits und die bewegliche Anordnung
der Walzen andererseits kann eine optimale Ausrichtung der Materialbahn
bewirkt werden.
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Die
Oberfläche
der Walze oder Walzen kann glatt, gummiert, rau, gerastert oder
mit umlaufenden Rillen versehen sein. Damit ist eine flexible Anpassung
der Walzenoberflächen
an die Eigenschaften der Materialbahn möglich. Auch kann vorgesehen werden,
dass wenigstens eine Walze der Einrichtung temperiert ist. Aufgrund
der durch die Druckdifferenz erzeugten großen Umschlingungswinkel der
Materialbahn um diese Walzen eignen sich diese besonders für eine gesonderte
Wärmezufuhr
oder -abfuhr.
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Gemäß der Erfindung
ist weiterhin vorgesehen, dass die Walzen einen Zwischenraum einschließen, der
seitlich neben der Materialbahn durch Begrenzungselemente begrenzt
wird, die in den zwischen den Walzen gebildeten Zwickel passen.
Damit wird der Raum zwischen den Walzen seitlich begrenzt, so dass
ein Unterdrucks dort leichter erzeugt werden kann. Ein unkontrolliertes
Einsaugen von Umgebungsluft oder -gas wird vermieden.
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Die
Walzen können
auf einem relativ zur Transportrichtung bewegbaren Rahmen angeordnet sein.
Damit wird in einfacher Weise die parallele Ausrichtung der Walzen
zueinander auch bei einer Bewegung derselben relativ zur Transportrichtung
erreicht und beibehalten.
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Grundsätzlich wird
es ausreichend sein, wenn die Walzen frei um ihre Achsen drehbar
sind. Insbesondere bei empfindlichen Bahnen kann aber vorgesehen
werden, dass die Walzen angetrieben sind. Die Umfangsgeschwindigkeit
ist der Bahngeschwindigkeit angepasst, so dass Relativbewegungen
in Transportrichtung vermieden werden. Auch braucht die Materialbahn
die Walzen dann nicht zu drehen, so dass keine Kräfte in Transportrichtung übertragen
zu werden brauchen. Es wirken auf die Materialbahn daher nur die
Ausrichtkräfte
quer zur Transportrichtung und die Kräfte aufgrund der Druckdifferenz,
die die Materialbahn zwischen die Walzen drückt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 die
Einrichtung gemäß der Erfindung in
perspektivischer Darstellung,
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2 die
Seitenansicht auf die Einrichtung gemäß 1,
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3 die
Draufsicht auf die Einrichtung gemäß 1 und
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4 einen
Schnitt entlang der Linie A-A in 3.
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Die
in der Zeichnung dargestellte Einrichtung zum Ausrichten einer Materialbahn 11,
die durch eine nicht dargestellte Behandlungsvorrichtung in Transportrichtung 12 bewegt
wird, weist zwei Walzen 13 auf, die in einem Rahmen 14 montiert
sind. Die Achsen 15, um die sich die Walzen drehen, verlaufen
parallel nebeneinander quer zur Transportrichtung 12 und
im Wesentlichen parallel zur Materialbahnebene. Der Abstand der
Achsen 15 ist so gewählt,
dass die Mantelflächen
relativ eng nebeneinander liegen und einen Zwickel 16 einschließen.
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In
der Regel verläuft
die Materialbahn horizontal und die diese Einrichtung wird unterhalb
der Materialbahn 11 angeordnet. Bei anderen Ausrichtungen
sind die im Folgenden gewählten
Bezugsbegriffe, beispielsweise oberhalb oder unterhalb, entsprechend
zu verstehen.
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Der
Rahmen 14 ist auf der der Materialbahn abgekehrten Seite 17 der
Walzen 13 geschlossen ausgebildet. Es ist eine nicht gezeigte
Unterdruckquelle vorhanden, die über
Verbindungskanäle 18 und Öffnungen 19 im
Rahmen in Verbindung mit dem Raum zwischen den Walzen 13 und
insbesondere mit dem Zwickel 16 steht. Dadurch kann im
Zwischenraum und dem Zwickel 16 ein Unterdruck erzeugt
werden. Da die Materialbahn 11 im Betrieb den Zwickel 16 von
oben abschließt,
wirkt der Unterdruck auf die Unterseite der Materialbahn. Aufgrund
der so erzeugten Druckdifferenz zwischen der Oberseite 20 und
der Unterseite der Materialbahn in Transportrichtung 12 im Bereich
zwischen den Walzen 13 wird die Materialbahn in den Zwischenraum 16 und
somit gegen die Walzen gedrückt.
Es wird ein relativ großer Umschlingungswinkel 21 bewirkt.
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Die
Walzen sind mittels des Rahmens 14 quer zur Transportrichtung
insbesondere in Richtung der Doppelpfeile R-R, L-L und K-K bewegbar.
Da die Materialbahn mit einem großen Umschlingungswinkel an
den Walzen anliegt und dementsprechend auch Reibungskräfte übertragen
werden können, wird
sie der Bewegung der Walzen 13 folgen können. Ein Ausrichten der Materialbahn
ist daher möglich.
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Die
Bewegung der Walzen in Richtung des Doppelpfeils R-R entspricht
einer Rotationsbewegung der Walzen quer zu der Flächennormalen
der Materialbahn. Eine Bewegung der Walzen in Richtung des Doppelpfeils
L-L entspricht einer linearen Verschiebung der Walzen senkrecht
zur Transportrichtung 12. Eine Bewegung der Walzen in Richtung der
Doppelpfeile K-K bewirkt ein Verkippen der Materialbahn um die Transportrichtungsachse.
Sofern eine gleich große
Bewegungen in Richtung der Doppelpfeile K-K durchgeführt werden,
entspricht dies einem Anheben oder Absenken der Einrichtung. Alle Bewegungen
können
durch entsprechende Stellmotoren, die an den Seiten des Rahmens
angreifen, bewirkt werden. Es kann auch vorgesehen werden, dass
der Rahmen einseitig gelenkig mit dem Maschinenrahmen verbunden
ist, und nur einseitig solche Stellmotoren angreifen.
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Die
Mantelflächen
der Walzen können
zylindrisch ausgebildet sein. Dann erfolgt die Ausrichtung nur über die
Reibungskräfte.
Die Mantelfläche
wenigstens einer und vorzugsweise beider Walzen kann aber auch ballig
oder konkav ausgebildet sein. Dadurch wird die mittige Ausrichtung
der Materialbahn auf den Walzen unterstützt.
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Der
Zwickel 16 oberhalb der Walzenachsen 15 als auch
der Zwickel unterhalb der Walzenachsen wird bei dem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel
durch Begrenzungselemente 22 begrenzt. Im Betrieb liegen
diese Begrenzungselemente seitlich neben der Materialbahn und grenzen
den Zwischenraum, in dem Unterdruck herrscht, seitlich ein. Ein
Einsaugen von Umgebungsluft wird zuverlässig vermieden.
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Vorstehend
ist die Einrichtung zum Ausrichten einer Materialbahn anhand von
zwei Walzen beschrieben worden. Es ist selbstverständlich auch möglich, drei
oder mehrere Walzen in einem solchen Rahmen zu montieren. Auch können in
einer Behandlungsvorrichtung mehrere solcher Einrichtungen vorhanden
ist. Zweckmäßig ist
in jedem Fall die Anordnung einer solchen Einrichtung zwischen Behandlungseinrichtungen,
die in Reihe hintereinander in einer Ebene liegen.