DE2540357C3 - Vorrichtung zur Anordnung einer RoUe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anordnung einer Rolle mit einer Längsachse für eine Drehbewegung, Schwenkbewegung und Kardanbewegung um drei zueinander orthogonale Achsen, und mit einer in einem festen Rahmen (53) gehalterten Lagerwelle mit einer Längsachse.

Im »Research Disclosure Bulletin«, Vol. 124, Aug. 74, ist eine Rollenanordnungsvorrichtung der oben genannten Art gezeigt. Dabei wird eine Jochanordnung zur drehbaren Lagerung der Rolle benutzt, und eine Kugelanordnung dient zur Lagerung der Rolle für eine Schwenkbewegung um eine gegenüber der Rolle mit Abstand angeordnete Achse. Joch- und Kugelanordnungen sind körperlich über eine Stange verbunden. Wegen der Notwendigkeit einer körperlicher Verbindung der Rolle mit der Schwenkachse benötigt diese Rollenanordnung ziemlich viel Raum und kann daher in vielen Anwendungsfällen nicht benutzt werden.

DE-OS 20 53 721 bezieht sich ebenfalls auf eine Halterungsvorrichtung für eine Rolle für eine Dreh-Schwenkungssowie Schwenkbewegung, wobei hier jedoch zahlreiche Beschränkungsglieder verwendet werden, die in ausgeklügelter Weise ausgerichtet und in dieser Ausrichtung gehalten werden müssen. Die US-PS 22 62 325 schließlich zeigt Befestigungsmittel im Inneren einer Rolle, wobei aber hier keine Schwenkungsbewegung (um eine von der Rolle mit Abstand angeordnete Achse) vorgesehen ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Vorrichtung zur Anordnung einer Rolle der eingangs genaiinten Art derart auszubilden, daß wenig Platz beansprucht wird und nur wenige Halterungsbauteile

■»5 erforderlich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vor.

Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich auch aus so den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Bandlagers;

Fig. 2a einen Längsschnitt durch das Bandlager;
F i g. 2b eine Teilseitenansicht des Bandlagers;
F i g. 2c ein weiteres Aiisführurigsbeispiel des erfindungsgemäßen Bandlagers, wobei eine das Lager tragende Büchse dargestellt ist, welche biegsam an der Rolle an ihrem Mittelpunkt angeordnet ist, um eine Translationsbewegung längs der Welle und eine Schwenkbewegung um die Mitte der Rolle zu erreichen; F i g. 3a ein weiteres Ausführurigsbeispiel des erfindungsgemäßen Bandlagers, wobei ein Zwangsarm dargestellt ist, der ein Joch an einem Ende und eine Kugelgelenkanordnung am anderen Ende aufweist;

Fig.3b eine Seitenansichi des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 3a in der man erkennt, daß der Beschrän-

kungsarm schwenkbar am Rollenaußenlager für eine Schwenkbewegung um eine Achse angeordnet ist, welche die Längsachse der Rolle schneidet.

Es sei nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Elemente in den verschiedenen Darstellungen verwendet werden. F i g. 1 zeigt ein Bandlager oder eine Bandhalterung 10 mit einer schwenkbar und kardanisch angeordneten Rolle 11, die in der Form einer hohlen zylindrischen Trommel ausgebildet und gei.iäß der Erfindung angeordnet ist Wie man ohne weiteres aus den Fig. 1 und 2a erkennt, weist das Bandlager 10 ferner ein sich selbst ausrichtendes, auf einer Buchse 56 angeordnetes Radialkugellager (Pendellager) 55, ein über einen Außenring 82 mit einem Beschränkungsarm 60 verbundene Buchse 80 sowie ein Ausgleichsgegengewicht 52 auf.

Die Buchse 56 ist gleitend und drehbar auf einer festen Welle 51 gelagert, die durch ein Joch 71 gehaltert ist, welches seinerseits an einem festen Rahmen 53 befestigt ist. Das Lager 55 ist mittig an Buchse 56 und Rolle 11 angeordnet und in seiner Position gegenüber der Buchse und der Rolle durch Verriegelungsringe 14 bzw. einen Verriegelungsring 12 befestigt (vergleiche F i g. 2a). Das Radialkugellager 55 halten in Kombination mit der Kugelbüchse die Rolle 11 drehbar allein an ihrem Mittelpunkt, wobei die Rolle gleichzeitig in die Lage versetzt wird, um ihren Mittelpunkt herumzuschwenken und längs der Welle 51 eine Translationsbewegung auszuüben. Die Schwenk- und Translationsbewegung der Rolle 11 erfolgt relativ zum festen Rahmen 53, der der Rahmen einer Bandführungsvorrichtung sein kann, wie dies in DE-OS 25 40 345 beschrieben ist.

Ein Beschränkungsarm 60 verbindet mechanisch die Rolle 11 mit dem Joch 71 und reduziert die Freiheitsgrade der Bewegung der Rolle U auf die Schwenkbewegung um Kardanachse (Schwenkungsachse) 20 und Schwenkachse 30, ohne die Drehbewegung der Rolle um die Längsachse 40 herum zu beeinflussen. Der Beschränkungsarm 60 weist ein steifes Element 63 auf, an welchem an einem Ende ein elastischer Draht 61 und am entgegengesetzten Ende eine halbstarre Platte 62 befestigt ist. Der elastische Draht 61 ist mechanisch mit Joch 71 verbunden, und zwar durch Befestigung des freien Endes an einem Glied 70, welches im Joch 71 durch eine Schraubenanordnung 72 einstellbar anzuordnen ist Die Platte 62 des Beschränkungsarms 60 ist längs einer Linie 64 (F i g. 2b) gebogen, die senkrecht zur Wirkungslinie 66 des Beschränkungsarms 6C verläuft und diese Linie schneidet. Der Teil der Platte 62 zwischen Biegelinie 64 und starrem Element 63 bildet einen Winkel ungleich 90° mit der Längsachse 40 der Rolle 11, wohingegen der Teil zwischen Biegelinie 64 und dem entgegengesetzten Ende, das mit dem starren Element 63 verbunden ist, senkrecht zur Längsachse der Rolle verläuft. Die Bedeutung dieses Winkels ungleich 90° ergibt sich aus der folgenden Diskussion, wobei eine Betrachtung der F i g. 2b die andere Seite zeigt.

Der Teil der Platte 62, der sich senkrecht zur Längsachse 40 der Rolle Il erstreckt, ist durch Schrauben 67 am Außenring oder Rand 82 eines Außenlagers oder Büchsengliedes 80 befestigt. Wie in F i g. 2a gezeigt, umgibt die innere zylindrische Hülse 81 der Büchse 80 lose die Rollenlagerwelle 51, um zu gestatten, daß sich die Rolle um einen Punkt in der Ebene ihres Lagers verschwenkt. Damit sich die Rolle 11 frei bezüglich der Buchse 80 drehen kann, während das Buchsenglied 80 weiterhin als eine starre mechanische Verbindung zwischen der Rolle und dem Beschränkungsann 60 dient, ist die Rolle 11 drehbar mit der inneren zylindrischen Hülse 81 der Büchse 80 über ein Kugellagerglied 83 gekuppelt Da die Büchse 80 nicht durch Welle 51 gehaltert und mit dem Joch 71 nur über den flexiblen Beschränkungsarm 60 verbunden ist, ist es klar, daß die Rolle 11 an ihrem Ende im wesentlichen keine Halterung erfährt Um das zusätzliche Gewicht der Büchse 80, des Lagers 83 und des Einschränkungsarms 60 am einen Ende der Rolle Il auszugleichen, wird am entgegengesetzten Ende der Rolle ein Gegengewicht 52 hinzugefügt, so daß das Bandlager 10 statisch und dynamisch um den Mittelpunkt der Rolle 11 herum ausgeglichen ist.

Aus dem Vorstehenden erkennt man, daß der Beschränkungsarm 60 an dem den elastischen Draht 61 aufweisenden Ende in jeder Richtung frei verschwenkbar ist, und an dem die Platte 62 aufweisenden Ende sich nur frei um Schwenkachse 65 verschwenken kann. Die Befestigung des Beschränkungsarms 60 an der Büchse 80 erfolgt derart, daß sich die Wirkungslinie 66 des Beschränkungsarms 60, die Schwenkachse 65 und die Längsachse 40 der Rolle 11 an einem gemeinsamen Punkt schneiden. Darüber hinaus verläuft die Schwenkachse 65 im wesentlichen senkrecht zu der imaginären Ebene 45, die durch Wirkungslinie 66 und Längsachse 40 (Fig. 1) gebildet ist; diese imaginäre Ebene 45 wird aus Gründen der Bequemlichkeit im folgenden als Eintrittsebenc bezeichnet.

Die resultierende Bewegungsfreiheit der Rolle 11 ist infolge der verschiedenen oben beschriebenen mechanischen Teile des Bandlagers 10 die folgende:

1) Schwenkbewegung um eine in der Eintrittsebene 45 liegende Kardanachse 20, die senkrecht zur Längsachse 40 verläuft und diese am Mittelpunkt der Rolle U schneidet;

2) Schwenkbewegung um eine Schwenkachse JO (Fig. 1 und 2b), welche im wesentlichen senkrecht zur Eintrittsebene 45 verläuft und diese am Schnittpunkt zwischen Kardanachse 20 und Wirkungslinie 66 des Einschränkungsarms 60 schneidet. Es ist klar, daß die Größe von Radius 35 von dem Winkel ungleich 90° abhängt, den die Wirkungslinie 66 mit der Längsachse 40 bildet.

Eine Betrachtung der Fig. 1 und 2a zeigt, daß der Radius 35 sich entsprechend der Größe der Translationsbewegung des Mittelpunkts der Rolle längs Welle 51 ändert. Wenn die Translation der Rolle 10 zum Einschränkungs- oder Biegearm 60 hin erfolgt, so wird der Schwenkradius länger. Wenn andererseits die Translation vom Biegearm 60 weg erfolgt, so wird der Schwenkradius kürzer. Für kleine Translationen gegenüber der Nominalstellung verbleibt der Schwenkradius in enger Annäherung verhältnismäßig konstant. In ähnlicher Weise ändert sich die Kardanachse 20 leicht aus ihrer Nominalstellung. Wie man aus Fig. 1 und deutlicher aus F i g. 2b erkennt, zeigen die Enden der Rolle 10 eine durch Pfeil 68 angedeutete bogenförmige Bewegung und nicht eine geradlinige Bewegung längs der Schwenkachse 65. Dies ist auf die Schwenkwirkung des Beschränkungsarms 60 zurückzuführen. Wie bei den Änderungen hinsichtlich des bogenförmigen Radius 35, führen bei kleiner Schwenkbewegung der Rolle 10 um Achse 20 die Enden bei enger Annäherung eine Linearbewegung und nicht eine bogenförmige Bewegung aus. Diese Änderungen gegenüber dem Nominalzustand sind lediglich aus Gründen der Klarheit

angegeben, sie beschränken die Funktionsweise des Bandlagcrs nicht in irgendeiner signifikanten Weise.

Bei einer Vorrichtung, welche das bevorzugte in den Pig. 1—2b dargestellte Ausführungsbeispicl der Erfindung umfaßt, besteht die Oberfläche der Rolle 11 aus poliertem Aluminium, das sich in Berührung mit der Rolle 11 befindliche Band ist aus Polyäthylentenephthalai und hat eine Dicke in der Größenordnung von 0,17 mm, der Umschlingungswinkel des Bandes IV um die Rolle 11 herum liegt in der Größenordnung von 120", das Verhältnis der in Transportrichtung aufwärts liegenden Bandspanne zur Bandbreite ist annähernd 1 und die Bandspannung des Bandes W beträgt annähernd eine halbe Unze pro Zoll. Es sei an diesem Punkt darauf hingewiesen, daß das Lager 10 nur in einer Richtung wirkt, d. h. es muß bezüglich der Eintrittsebene des Bandes und der Laufrichtung angeordnet sein. Wie man aus den Fi g. 1 und 2b erkennt, liegt die Ebene des eintretenden Bandteils 15 des Bandes im wesentlichen parallel zur Eintrittsebene 45, wohingegen die Laufrichtung des Bandes von jolcher Art ist, daß die Schwenkachse 30, welche im wesentlichen senkrecht zur Ebene des eintretenden Bandteils 115 des bewegenden Bandes W ist, in Laufrichtung aufwärts gegenüber dem Bandlager 10 liegt.

im Betrieb »sieht« der vollständig eingeschränkte eintretende Bandteil 15 des Bandes W, der sich in Richtung des Pfeiles 5 bewegt, das Bandlager 10 nicht als einen seillichen Zwang, da die Rolle 11 sich um die Schwenkachse 30 verschwenkt, bis die Längsachse 40 senkrecht zur Laufrichtung des eintretenden Bandteils 15 verläuft. Das heißt, durch das Spurführen richtet sich die Rolle 11 selbst mit dem eintretenden Bandteil 15 durch Verschwenken um Achse 30 aus, bis die Längsachse senkrecht zur Laufrichtung des eintretenden Bandteils verläuft. Jeglicher Schwenkwiderstand um Schwenkachse 30, hervorgerufen durch Reibungskräfte oder mechanische Kräfte, die verhindern würden, daß sich die Rolle 11 vollständig selbst mit der Laufrichtung des eintretenden Bandteils 15 ausrichtet (und somit einen kleinen seitlichen Zwang auf das Band ausübt), wird dadurch kompensiert, daß man Rolle 11 mit einer eine geringe Reibung aufweisenden polierten Aluminiumoberfläche versieht, welche den Schlupf zwischen der Oberfläche der Rolle 11 und dem mit einer derartigen Oberfläche in Berührung befindlichen Band fördert.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Ausrichtung der Rolle 11 mit dem voll eingeschränkten eintretenden Bandteil 15 des bewegten Bandes, veranschaulicht durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, umgekehrt zu dem ist, was auftritt, wenn ein nicht vollständig eingeschränktes, sich bewegendes Band in ein winkelmäßig einschränkendes Bandlager, wie beispielsweise eine eine feste Achse aufweisende zylindrische Trommel, eintritt. In dieser letztgenannten Situation ist es das eintretende Band, welches sich selbst mil dem Bandlager ausrichtet, so daß seine Laufrichtung senkrecht zur festen Längsachse der sich drehenden zylindrischen Trommel wird.

Dem austretenden Bandteil 16 des sich bewegenden Bandes W wird die Freiheit gegeben, seine Winkelrichtung in der Ebene des Bandes zu ändern, und zwar durch winkclmäßiges Entkuppeln des vollständig eingeschränkt eintretenden Bandteils 15 des sich bewegenden Bandes W. Diese Freiheit, im austretenden Bandteil 16 seine Winkelrichtung zu ändern, ohne die seitliche räumliche und/oder Winkelstellung des in Laufrichtung aufwärts eintretenden Bandteils 15 zu beeinflussen, isl auf die Fähigkeil der Rolle 11 zurückzuführen, sich um die Kardanachse 20 infolge von in Laufrichlung abwärts auftretenden Bedingungen zu verschwenken. Obwohl es aufgrund einer Betrachtung der bogenförmigen Bewegung des Endes von Rolle 11, angedeutet durch Pfeil 68 in Fig. 2b, erscheinen möchte, daß die Bewegung der Rolle 11 um Kardanachse 20 eine Änderung des Senkrechtzustands der Längsachse 40 und der Laufrichtung des eintretenden Bandteils 15 hervorrufen würde (was die seitliche Position des eintretenden Bandteils 15 beeinflussen würde), so ergibt eine genauere Betrachtung, daß die Rolle 11 automatisch jegliche Änderungen des Senkrechtzustands kompensiert, und zwar einfach durch Verschwenkung um Schwenkachse 30. Der austretende Bandteil 16 ist somit frei, seine Winkelrichtung zu ändern, ohne die seitliche Position des eintretenden Bandteils 15 zu beeinflussen.

Die Fig. 2c—3b veranschaulichen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung. F i g. 2c zeigt eine Büchse, die biegsam an der Rolle angeordnet ist, um die Maßnahme der mittigen Schwenkbewegung vorzusehen. Das heißt, die Schwenkbewegung der Rolle 11' um ihren Mittelpunkt wird durch Biegeglied 90 erreicht und nicht durch das in Fig. 2a gezeigte selbstausrichtende Lager 55. Die Fig.3a und 3b veranschaulichen die Verwendung eines Jochs 92, welches auf einer Kugelgelenkanordnung 85 angeordnet ist und nicht einen der in Fig. 2a dargestellten Biegearme 60 verwendet. Das Kugelgelenk 85 gestattet die Ver-Schwenkung des Jochs 92 in jeder Richtung. Das Joch 92 ist schwenkbar am Außenkugellager 80' durch Stifte 93 befestigt. Die Mittellinie der Stifte 93 schneidet die Drehachse der Rolle IV. Wie im bevorzugten Ausführungsbeispiel ändern sich Schwenkradius und Kardanachse leicht gegenüber dem Nominalwert. Wie jedoch bereits erwähnt, bedeutet dies keinerlei Einschränkungen hinsichtlich der Funktionsweise des Bandlagers.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Anordnung einer Rolle mit einer Längsachse für eine Drehbewegung, Schwenkbewegung und Kardanbewegung um drei zueinander orthogonale Achsen, und mit einer in einem festen Rahmen gehalterten Lagerwelle, gekennzeichnet durch im Inneren der Rolle (H, 11') an einer Stelle zwischen den Rollenenden ungeordnete Befestigungsmittel zur Halterung der Rolle auf der Lagerachse (51,51') nicht nur für eine Dreh- und Schwenkbewegung, sondern auch für eine Translationsbewegung relativ zur Lagerachse, und durch einen Beschränkungsarm (60, 92) verbunden zwischen Rolle (11, 11') und Rahmen (53) zur Beschränkung der Schwenk- und Translationsbewegung der Rolle auf eine Schwenkbewegung um eine senkrecht zur Längsachse (40) der Rolle verlaufende und diese schneidende Kardanachse (20), eine Schwenkbewegung um eine senkrecht zur Kardanachse verlaufende und diese in Laufrichtung aufwärts gegenüber der Rolle schneidende Schwenkachse (30), und eine für die Schwenkbewegung der Rolle um die erwähnte Schwenkachse erforderliche Translationsbewegung entlang der Längsachse der Lagerwelle (51,51').

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel eine Büchse (56, 56') aufweisen, die gleitend und drehbar auf der Lagerwelle (51, 5Γ) gelagert ist, und daß ferner ein sich selbst ausrichtendes Pendellager (55, 55') vorgesehen ist, welches die Büchse mit der Rolle verbindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel eine Büchse aufweisen, die gleitend und drehbar auf der Lagcrwelle (5Γ) gelagert ist, und wobei ferner ein Biegeglied (90) die Büchse mit der Rolle verbindet (F ig. 2c).

4. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Beschränkungsarm (60) ein langgestrecktes, eine in ihrer Verlängerung die Schwenkachse schneidende Längsachse aufweisendes, mit einem Ende schwenkbar am festen Rahmen befestigtes Glied besitzt, dessen anderes Ende starr mit einer Büchse (80) gekuppelt ist, und daß der Beschränkungsarm (60) ferner Mittel zur drehbaren Lagerung eines Endes der Rolle auf der erwähnten Büchse besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (62) des Beschränkungsarms (60) längs einer Linie (64) gebogen ist, welche senkrecht zur Wirkungslinie (66) des Beschränkungsarms (60) verläuft und diese schneidet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Platte (62) zwischen Biegelinie (64) und einem starren Glied (63) einen schrägen Winkel mit der Längsachse (40) bildet, wohingegen der Teil zwischen der Biegelinie (64) und dem entgegengesetzten mit einem starren Glied (63) verbundenen Ende senkrecht zur Längsachse der Rolle verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (65) im wesentlichen senkrecht zur imaginären Ebene (45), gebildet durch die Wirkungslinie (66) und die Längsachse (40) verläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kugelgelenk (85) eine Verschwenkung eines Jochs (92) in jeder Richtung gestattet, welch letzteres schwenkbar an einem Außenlager (80') gelagert ist (F i g. 3a, 3b).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie der Halterungsstifte (93) für das joch (92) die Drehachse der Rolle (H') schneidet.