DE2813514A1

DE2813514A1 - Schwerkraft-rollenfoerderer

Info

Publication number: DE2813514A1
Application number: DE19782813514
Authority: DE
Inventors: Andrew T Kornylak
Original assignee: Kornylak Corp
Current assignee: Kornylak Corp
Priority date: 1977-03-30
Filing date: 1978-03-29
Publication date: 1978-10-12
Also published as: CA1070252A; GB1577306A; JPS54380A; AU3439678A

Description

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B e s chreibung

Die Erfindung bezieht sich auf Fördereinrichtungen, bei denen sich eine Last — entweder als einzelner Gegenstand oder auf einer Palette - unter der Wirkung der Schwerkraft einen Rollenförderer hinunter bewegt, der eine Vielzahl von Rollen mit in einer Ebene angeordneten parallelen und horizontalen Achsen aufweist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbesserung im Aufbau der Rollen für einen derartigen Schwerkraft-Rollenförderer.

Ein Schwerkraft-Rollenförderer, bei dem die erfindungsgemäße verbesserte Rolle verwendet werden kann, ist in der USA-Patentschrift 3,443,674 beschrieben. Dieser Förderer, weist eine Vielzahl von Rollen auf, bei denen ringförmige elastomere Reifen auf einer Nabe montiert sind, wobei die Nabe ihrerseits über ein Rollenlager auf einer Achse montiert ist. Das Wälzlager dient dazu, den Laufwiderstand der Rolle zu verringern und über einen Bereich unterschiedlicher Belastungen nach Möglichkeit zu vergleichmäßigen. Der kompressible Reifen ist erwünscht, um zu erreichen, daß Fehler oder sonstige Höhenunterschiede an der Unterseite der Palette oder am Gegenstand selbst "durch" den Reifen laufen und nicht darüberhinwegsteigen müssen. Dies führt bei Schwerkraft-Rollenförderen zu einer geringeren erforderlichen Neigung sowie bei sämtlichen Arten von Rollenförderern zu einer glatteren Bewegung der Paletten bzw. Gegenstände.

Förderrollen mit einem ringförmigen elastischen oder elastomeren Reifen können so gebaut sein, daß sie ein erhebliches Maß an Hysterese aufweisen. Hysterese ist die Fähigkeit des Reifens, Energie von der Last zu absorbieren, um die Geschwindigkeit, mit der sich die Last einen Schwerkraftförderer hinunterbewegt, zu steuern, und insbesondere bei höherer Geschwindigkeit mehr Energie zu absorbieren, um entweder eine sich schnell bewegende Last abzubremsen oder zu verhindern, daß eine Last bei ihrer Bewegung auf einem

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Schwerkraft-Rollenförderer beschleunigt. Ein Beispiel, bei dem mit einer solchen hohen Hysterese gearbeitet wird, findet sich in der USA-Patentschrift 3,621,960. Andererseits haben einige elastische oder elastomere Materialien, die sich für ringförmige Reifen an derartigen Rollen eignen, keine merkliche Hysterese.

Der Roll- oder Laufwiderstand einer Förderrolle ist definiert als diejenige Zugkraft, die nötig ist, um eine von der Rolle unterstützte Last zu bewegen, gemessen bei einer Geschwindigkeit von im wesentlichen 0, um die Wirkung der Hysterese zu eliminieren. Die Hysterese beeinflußt also den Wert des Laufwiderstandes der Reifenmaterialien nicht, wobei dieser Viert bei verschiedenen für derartige Reifen verwendeten elastomeren Materialien erheblich schwankt. Wenn auch nicht bekannt, wird theoretisch angenommen, daß der Laufwiderstand durch interne molekulare Reibung verursacht wird. Er kann zwar nicht vollständig erklärt werden, läßt sich aber experimentell leicht messen. Während die Hysterese zur Geschwindigkeitsregulierung eine erwünschte Eigenschaft darstellt, bildet der Laufwiderstand praktisch immer eine unerwünschte Eigenschaft, wenn auch ein notwendiges Übel bei Verwendung eines elastischen Reifens. Generell nimmt der Laufwiderstand mit steigender Rollenbelastung zu, was bei einem Schwerkraftförderer unerwünscht ist.

Wird die Neigung eines speziellen Schwerkraftförderers so eingestellt, daß eine festgehaltene Last beim Loslassen sich zuverlässig zu bewegen beginnt (d.h. ist die Neigung groß genug), ohne daß dabei die Last über die Länge ihrer Bewegung auf zu hohe Geschwindigkeit kommt (d.h. daß die Neigung klein genug ist), und wird somit zwischen diesen beiden einander widersprechenden Forderungen ein befriedigender Kompromiß gefunden, so ist es doch möglich, daß dieser Förderer für eine Belastung, bei der an jeder Rolle ein erheblich anderes Gewicht angreift, völlig ungeeignet ist.

Der Erfindung liegt die generelle Aufgabe zugrunde, Schwierigkeiten, wie sie bei Rollenförderern nach dem Stand der Technik auftreten, mindestens teilweise zu beseitigen. Eine speziellere Aufgabe der Erfindung kann darin gesehen

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■werden, eine Rolle für Förderer, insbesondere Schwerkraft- _; Rollenförderer, vorzusehen, die aus den oben im Hinblick ".-.:. auf den angegebenen Stand der Technik erwähnten. Gründen mit einem/elastomeren Reifenversehen ist, jedoch gleichzeitig die beim Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten bezüglich des Lauf Widerstands vermeidet. :

■-"'■■-.- Die Erfindung vermittelt dazu eine Rolle mit. einem _. elastomeren Reifen, der aus seinem entspannten Zustarid nach ^:---,._-:" außen gewendet und sodann auf der Nabe der Rolle montiert ist, so daß er. eine Zugspannung in ümfangsrichtung aufweist, ν ,-■" die vom Außendurchmesser zum Innendurchmesser hin abnimmt, und zwar vom Außendurchmesser bis auf eine neutrale-Achse hin gleichmäßig abnimmt und von der neutralen Achse als / ■. Kompression zum Innendurchmesser hin gleichmäßig zunimmt^ ■ Der Reifen steht also am Außendurchmesser unter einer Zugspannung und am Innendurchmesser unter einer Druckspannung. .,-.- Es hat sich herausgestellt, daß ein solcher Reifen obwohl dies schwierig zu erklären ist - beim Einbau im nach außen gewendeten Zustand günstigere Eigenschaften bezüglich des Laufwiderstands aufweist als bei Einbau in der üblichen -' Weise nach dem Stand der Technik, auch wenn alle sonstigen Faktoren identisch sind. Insbesondere ergibt sich bei- einent erfindungsgemäß gebauten Reifen eine geringere Zunahme des Lauf widerständes bei gleicher Steigerung der Belastung pro Rolle als bei einem nach dem Stand der Technik aufgebauten Reifen. Für einen vorgegebenen Lastbereich läßt sich daher mit den erfindungsgemäßen Rollen ein Rollenförderer bauen, der:befriedigende Anlaufbedingungen über den gesamten^: Last-. bereich bei wesentlich geringerer Neigung aufweist als- ein ^:; entsprechender Förderer nach dem Stand der Technik, was dazu führt, daß auch eine Beschleunigung eines sich den Förderer hinunterbewegenden Gegenstands bei dem erfindungsgemäß gebauten Förderer weniger problematisch ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen -.-

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Rolle; ·■"'."."■■ Fig. 2 eine perspektivische Darstellung.ⁱdes ringförmigen Reifens nach Fig. 1, der von der Röllennabe abge-"--■'■ ■-■.-■ 8D98^^1/083i

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nommen und in dem Zustand gezeigt ist, in dem er gerade nach außen geλ^^rendet wird; und

Fig. 3 ein Diagramm mit experimentellen Daten, anhand derer der Laufwiderstand und die Belastung pro Rolle zweier verschiedener, jeweils nach dem

Stand der Technik und nach der Erfindung gebauter Rollen verglichen werden.

Ein Schwerkraft-Rollenförderer, auf den sich die Erfindung generell bezieht, umfaßt gewöhnlich vorzugsweise zwei starr abgestützte parallele Schienen, die in Förderrichtung abwärts geneigt sind, wobei jede dieser Schienen eine Vielzahl von nicht angetriebenen Stützrollen mit generell senkrecht zur Förderrichtung verlaufenden, in einer Ebene liegenden parallelen horizontalen Achsen umfaßt. Ein Beispiel eines derartigen Schwerkraft-Rollenförderers ist in der USA-Patentschrift Nr. 3,871,501 gezeigt.

Da die näheren Einzelheiten des Schwerkraft-Rollenförderers abgesehen von denen der einzelnen Rollen nicht Teil der Erfindung bilden, sind sie in der Zeichnung nicht enthalten. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel könnten die erfindungsgemäß aufgebauten Rollen sämtliche, die Last L in Fig. 1 der USA-Patentschrift Nr. 3,871,501 tragenden Rollen bilden. Da die Merkmale der Erfindung bezüglich der Verringerung der Laufwiderstandes eines elastomeren Reifens für einen Schwerkraftförderer am vorteilhaftesten sind und insbesondere Vorteile hinsichtlich eines leichten Anlaufens einer förderbereiten Last bilden, ist es mindestens zweckmäßig, derartige Rollen an einer Stelle vorzusehen, an der sie an den förderbereiten Gegenständen oder Paletten angreifen, selbst wenn die übrigen Rollen des gesamten Förderers anders aufgebaut sind. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung könnten die hier beschriebenen Rollen auch als Rollen oder Räder für Last-Förderwagen verwendet werden, wie sie in Fig. 2 der USA-Patentschrift Nr. 3,871,501 gezeigt sind.

In dem in Fig. 1 dargestellten Axialschnitt durch die Stützrolle eines Schwerkraft-Rollenförderers hat die Achse 1, die aus Stahl oder einem sonstigen starren Material bestehen kann, einen Innendurchmesser zur Befestigung an einem (nicht

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gezeigten) Stützschaft, etwa an dem Schaft 56 der USA-Patentschrift Kr. 3,871,501 oder an dem Schaft 36 der USA-Patentschrift 3,443,674. Die Verbindung zwischen der Achse und dem Schaft kann in einer Aufpressung oder in einer losen Passung bestehen, wobei als Schaft ein normaler Bolzen dient. Am äußeren Umfang ist die Achse 1 mit inneren Laufbahnen 3 versehen, die eine Vielzahl von Lagerrollen 4 halten und drehbar abstützen. Die Lagerrollen 4 v/erden ferner von äußeren Laufbahnen 6 in rollendem Eingriff gehalten, die am inneren Umfang der ringförmigen Nabe 5 vorgesehen sind. Die Laufbahnen 3 und 6 sind ringförmig und entsprechend einem üblichen Radial-Wälzlager paarweise angeordnet. Es kann zwar auch mit einem Gleitlager gearbeitet werden; ein Rollen- oder Kugellager wird jedoch bevorzugt,

Verlängerungen der Nabe 5 nach außen bilden zwei Ringflansche 7 und 8, die die äußere UmfangsStützfläche 9 begrenzen und einen ringförmigen elastomeren Reifen 10 in Achsialrichtung halten und begrenzen, der mit seiner inneren Umfangsflache 12 an der Stützfläche 9 anliegt. Die radiale Abmessung der Ränder oder Flansche 7 und 8 ist aus den in der USA-Patentschrift Nr. 4,006,810 angegebenen Gründen hinsichtlich einer Begrenzung der Kompression des Reifens 10 unter Last wesentlich geringer als die radiale Abmessung oder Dicke des Reifens 10.

Der elastomere Reifen 10 kann aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk, Silikonkautschuk, Urethan oder dergleichen bestehen. Er kann mittels eines Klebstoffs an der Stützfläche 9 der Nabe 5 befestigt oder auch ohne besondere Befestigung oder Verklebung darauf montiert sein. Ist der Reifen nicht angeklebt, so ist der Innendurchmesser der Umfangsf lache 12 des Reifenss 10 vor dem Zusammenbau vorzugsweise kleiner als der Außendurchmesser der Stützfläche 9 an der Nabe 5. Der Reifen 10 kann einen inneren mittigen ■ Flansch 13 aufweisen, der zwischen die Nabenhälften 5a und 5b eingespannt ist. Zu diesem Zweck sind die Nabenhälften 5a, 5b mit Stufen versehen, deren axiale Abmessung kleiner ist als die Hälfte der axialen Breite des Flansches 13, um'

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den Reifen 10 ohne Verwendung eines Klebstoffs gegen Drehung zu sichern.

Der Aufbau der Achse, des Rollenlagers, der Nabe und des Reifens kann, soweit er aus Fig. 1 hervorgeht, generell beliebig sein, etwa auch so wie in den obenerwähnten USA-Patentschriften gezeigt, wobei jedoch noch die Verbindung durch den Flansch 13 und die Stufen an den Nabenhälften und/oder die Merkmale nach Fig. 2 und 3 vorhanden sind. Förderrollen nach dem Stand der Technik, insbesondere nach den oben erwähnten USA-Patentschriften arbeiten mit einem ringförmigen Reifen, der sich vor dem Zusammenbau mit der Nabe in einem entspannten Zustand ohne jede Vorspannung befindet und der je nach den relativen Abmessungen des Reifen-Innendurchmessers und des Naben-Außendurchmessers ohne oder mit Dehnung auf die Nabe gesetzt wird. Fig. 3 .zeigt experimentell erhaltene Kurven für derartige Förderrollen nach dem Stand der Technik, wobei der Laufwiderstand (Zugkraft) über der Last pro Rolle für einen Reifen A aus einem vorgegebenen elastomeren Material sowie einen Reifen B aus einem davon verschiedenen elastomeren Material aufgetragen ist. Wie ersichtlich, nimmt die Zugkraft bzw. der Laufwiderstand mit steigender Last pro Rolle bei beiden Reifen A und B zu.

Erfindungsgemäß wird der entspannte bzw. ungespannte Reifen vor dem Zusammenbau mit der Nabe 5 gemäxß Fig. 2 nach außen gewendet oder gestülpt. Der noch nicht eingebaute ringförmige Reifen 10 weist in seinem entspannten Zustand eine innere Umfangsflache 11 und eine äußere Umfangsflache 12 auf. Vor dem Zusammenbau wird der Reifen nach außen gewendet, wobei Fig. 2 den erst teilweise beendeten Vorgang des Umwendens des Reifens zeigt, so daß im umgestülpten Zustand die Fläche 11 nun zur äußeren Umfangsflache und die Fläche 12 zur inneren Umfangsflache wird. In diesem nach außen gewendeten oder umgestülpten Zustand wird der Reifen 10 erfindungsgemäß auf der Nabe 5 montiert. In diesem Zustand ist der der inneren Umfangsflache 12 benachbarte Teil des elastomeren Reifens komprimiert, während

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das der äußeren Umfangsflache 11 benachbarte Material un ter Spannung steht, wobei diese Druck- und Zugspannungen ,jeweils zu einer inneren neutralen Achse hin abnehmen. Die radiale Lage dieser neutralen Achse oder Zylinderfläche hängt vom Verhältnis zwischen dem ursprünglichen Durchmes- - ser des ungespannten ringförmigen Reifens vor dem Umstülpen und vor'der Montage auf der Nabe und dem Außendurchmesser der Stützfläche--9 der Nabe 5 ab. Der Innendurch- -■ messer des ungespannten Reifens vor dem Umstülpen und vor

10- der Montage kann gleich, größer oder kleiner sein als der Außendurchmesser der Stützfläche 9 der Nabe 5.

In dem Diagramm nach Fig. 3 ist der Laufwiderstand über der Last pro Rolle für die gleichen Reifen A und B wie oben, jedoch auch unter der Bedingung gezeigt, daß diese Reifen erfindungsgemäß im umgestülpten Zustand auf den gleichen Naben mit gleichen Achsen und Lagern wie vorher montiert sind. Wie ersichtlich weist der Reifen A im umgestülpten Zustand für sämtliche Lasten innerhalb des Versuchsbereichs einen kleineren Laufwiderstand auf als im .

herkömmlichen Zustand. Das gleiche gilt für den Reifen B. Beispielsweise hat der Reifen B bei einer Belastung von 45,4 kp pro Rolle bei herkömmlicher Montage einen Laufwiderstand von 2,55 kp, während der gleiche Reifen im umgestülpten Zustand einen Laufwiderstand von nur 1,7 kp aufweist, was ein signifikanter Unterschied ist. Dabei* hat der Reifen 3 bei einer Last pro Rolle von 13,T kp so-, wohl bei herkömmlicher Montage als auch bei der erfindungsgenäßen umgestülpten Montage gleichen Laufwiderstand. Gene-, rell geht aus Fig. 3 hervor, daß die Kurven beträchtlich flacher verlaufen und somit erfindungsgemäß eine geringere Änderung des Laufwiderstandes über den konstruktionsmäßig jeweils vorgegebenen Lastbereich pro Rolle angeben.

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Claims

SCHIFF v.FUNER STREHL SCHÜBEL-HOPF BSBINSHAUS: FlNCK ' MARIAHILFPLATZ 2 43, MÖNCHEN SO POSTADRESSE: POSTFACH 95 0160.D-8000 MÜNCHEN 95. . ""-."■ KORTJYLAK -CORPQRA-TION" : -; DA-5596 29. März 1978 Schwerkraft-Rollenförderer Patentansprüche

1. Schwerkraft-Rollenförderer,, bei. dem eine Vielzahl _: von im wesentlichen identischen Rollen derart gelagert sind, daß ihre Drehachsen generell horizontal und in einer in Förderrichtung senkrecht zu den Rollenachsen abwärts geneigten gemeinsamen Ebene verlaufen, wobei jede Rolle mit einer generell starren Nabe einen äußeren ringförmigen Reifen trägt, der in Radialrichtung mindestens teilweise über den Rest der Rolle herausragt und die Arbeitsfläche des Förderers bildet, dadurch g e k e η η zeichnet, daß bei mindestens einigen der Rollen der Reifen (10) aus elastomerem Material besteht und in einem von der Nabe (5) abgenommenen und umgestülpten Zustand eine über seinen Querschnitt gleichförmige lockere Spannung aufweist, so daß die Rolle bei

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einer Drehzahl von im wesentlichen 0 einen Laufwiderstand aufweist, der wesentlich kleiner ist als der Laufwiderstand, den die Rolle hätte, wenn der Reifen¹ andersherum auf der Nabe montiert wäre.

2. Förderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Nabe (5) aus mindestens zwei Teilen (5a, 5b) mit Stufen besteht, die einander entsprechen und miteinander eine nach außen offene ringförmige Rille bilden, und daß der Reifen (10) an seiner inneren Umfangsflache (12) einen -aach innen springenden ringförmigen Flansch (13) aufweist, der zur Sicherung des Reifens (10) auf der Nabe (5) in der Rille axial zusammengedrückt ist.

3. Förderer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Innendurchmesser des Reifens (10) in seinem vcn der Nabe (5) abgenommenen, entspannten und gegenüber der montierten Stellung umgestülpten Zustand wesentlich kleiner ist als der Außendurchmesser der Nabe (5).

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