DE3023127A1

DE3023127A1 - Vorrichtung zum vorgeben der in einer papierbahn herrschenden zugspannung

Info

Publication number: DE3023127A1
Application number: DE19803023127
Authority: DE
Inventors: Martinez Manuel Torres
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-06-21
Filing date: 1980-06-20
Publication date: 1981-01-08
Also published as: US4318513A; IT8067967A0; GB2051751A; GB2051751B; ES481772A2; IT1128817B

Description

Vorrichtung zum Vorgeben der in einer Papierbahn herrschenden Zugspannung.

Die Erfindung betrifft eine. Vorrichtung zum Vorgeben der in einer Papierbahn herrschenden Zugspannung bei Zuführeinrichtungen von Papierverarbeitungsmaschinen, mit einer beweglich gelagerten Vorderrolle als Bestandteil einer Rollenführung für die Papierbahn.

Bei Papierverarbeitungsanlagen, mit denen gewellte Pappe hergestellt wird oder die einem anderen Zweck dienen, geht man von einer Papierrolle aus, von der eine kontinuierliche Papierbahn abgezogen wird. Um Unterbrechungen in der Zuführung zu vermeiden, verwendet man automatisch arbeitende Anschlußeinrichtungen, die das Ende der Papierbahn einer verbrauchten Papierrolle mit dem Ende der Papierbahn einer' neuen Vorratsrolle verbinden. Diese Verbindung erfolgt, ohne daß der Betrieb der Vorrichtung unterbrochenwird.

Es ist ferner bekannt, im Zusammenhang mit diesen automatisch arbeitenden Verbindungseinrichtungen die Aufrechterhaltung einer vorgegebenen konstanten Zugspannung anzustreben und dadurch das mögliche Auftreten von Zugspannungsänderungen zu verhindern.

Eine spezielle Lösung dieses Problems wurde vom Anmelder bereits im Rahmen des spanischen Patentes 451, 946 vorgeschlagen, bei der die Vorderrolle einer die Papierbahn speichernden Rollenführung hin und her beweglich angeordnet ist. Die Vorderrolle wird hierbei

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gegenüber der von der Papierbahn selbst ausgehenden Zugwirkung und der von einigen Zylindern ausgeübten Kraft in einem Kräftegleichgewicht gehalten, wobei zwischen der Bewegung der betreffenden Vorderrolle und einer auf die Vorratsrolle wirkenden Bremseinrichtung eine funktionelle Abhängigkeit besteht derart, daß die in der Papierbahn herrschenden ZugspannungsSchwankungen selbst die auf die jeweilige Papierrolle wirkende Bremskraft regeln, um in dem oben genannten Sinne die Zugkraft konstant zu halten.

Die dem oben genannten Vorschlag entsprechende spezielle Lösung jedoch bereitet noch einige Schwierigkeiten, zum Beispiel hinsichtlich des Auftretens von Schwingungen und seitlicher Bewegungen der beweglichen Vorderrolle, wenn die Papierrolle nicht vollständig rund ist und entsprechende Verformungen aufweist, wie es häufig vorkommt. Da nämlich zwischen dem die Bewegung der Vorderrolle erfassenden bzw. beeinflussenden Zylinder und der Steuerung der auf die Papierrolle wirkenden Bremseinrichtung eine praktisch un-veränderliche Abhängigkeit vorhanden ist, können kleinere Zugspannungsschwankungen nicht ausgeglichen werden, welche auf die oben genannten Verformungen zurückzuführen sind. Will man zum Beispiel bei einem elliptischen Querschnitt der Papierrolle die aufeinanderfolgenden und abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen wirksamen ZuspannungsVeränderungen, die bei größerem und kleinerem Durchmesser der Papierrolle jeweils verursacht werden, durch die Vorrichtung ausgleichen lassen, kann diese hierdurch in Vibrationen geraten.

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Wenn ferner die erwähnte Vorderrolle an den Kolbenstangen der Zylinder befestigt bzw. aufgehängt ist, ändert sich die von den Zylindern aufgebrachte und auf die Vorderrolle wirksame Kraft in Abhängigkeit von der Lage der Vorderrolle. Wenn sich zum Beispiel die Vorderrolle in nicht genau vertikaler Aufhängung gegenüber dem Zylinderkörper befindet, übt ihr Gewicht einen Einfluß dahingehend aus, daß die jeweils aufrecht erhaltene Zugspannung doch nicht konstant ist.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die oben genannten Nachteile vermieden und mit möglichst einfachen Mitteln ein wesentlich genaueres Einhalten der konstanten Zugspannung gewährleistet werden.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Achsenden der Vorderrolle um
eine vorgegebene Strecke in Transportrichtung der
Papierbahn verschiebbar in zwei beweglich angeordneten Schlitten gelagert sind, daß die Schlitten
über ein Kraftübertragungssystem mit einer ersten
Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden sind, die mit
einem einstellbaren Druck beaufschlagt ist, daß an den Achsenden jeweils eine zweite Kolben-Zylinder-Anordnung unmittelbar angreift und daß der von der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung ausgeübte Druck
etwas geringer ist als derjenige Druck, mit dem die erste Kolben-Zylinder-Anordnung beaufschlagt ist,
so daß Zuspannungsschwankungen kleinerer Größe und damit im Bereich der vorgegebenen Strecke verbleibende

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Auslenkungen der Vorderrolle ohne eine Auslenkung der Schlitten von der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung ausgeglichen werden.

Durch die von der Erfindung vorgeschlagene Ausführung erreicht man ein Gleichgewicht zwischen den Schwingungen der Vorderrolle und den Zugspannungsschv/ankungen, so daß die Zugspannung konstant gehalten wird. Die Zugspannung wird hierbei über die ganze Breite der Papierbahn ausgeregelt. Das Gewicht der Vorderrolle selbst hat hierbei keinen _Einfluß auf die Zugspannungsregulierung, und die Zugspannung bleibt immer konstant. Ferner ermöglicht die durch die Schlitten gebildete Lageranordnung, in der sich die Vorderrolle bewegen kann, kleine Schwingungen der Vorderrolle, ohne daß hierdurch die Regulierung des auf die Papierrolle wirkenden Bremsdruckes beeinflußt wird, wenn kleinere Zugspannungsschwankungen in der Papierbahn auftreten, die auf eine Verformung der Papierrolle oder auf ähnliche Ursachen zurückzuführen sind. Derartige Unregelmäßigkeiten können vollständig ausgeglichen v/erden, ohne daß harte Schwingungen bzw. Ausgleichsbewegungen auf die Vorderrolle ausgeübt werden.

Wenn jedoch die Zugspannungsänderungen auf andere Ursachen zurückgehen und von größerer Bedeutung sind, wenn sich also zum Beispiel der Durchmesser der Papierrolle durch den Verbrauch ständig verringert, kann bei der vorgeschlagenen Vorrichtung von der Hin- und Herbewegung der Vorderrolle ausgehend eine Regulierung der auf die Papierrolle wirkenden Bremskraft erfolgen und mit Hilfe der Vorderrolle die Zugspannung jederzeit konstant gehalten werden.

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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere mit der Erfindung verbundene Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels· In der Zeichnung zeigen im einzelnen:

Figur 1 in schematischer Darstellung eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung;

Figur 2 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Figur 1 einschließ- · lieh der zugehörigen Hydraulik;

Figur 3 mit weiteren Einzelheiten einen Längsschnitt durch die Vorrichtung im Bereich des Zahnstangengetriebes und eines mit diesem verbundenen Dämpfungs-Zylinders.

Die nach der Erfindung ausgebildete Vorrichtung hat eine hin und her bewegliche Vorderrolle 1 als Bestandteil einer Zuführungseinrichtung, Die Vorderrolle 1 ist z,wischen zwei Schlitten 2 angeordnet, die in derselben Richtung beweglich sind wie eine Papierbahn 3, wobei die Achsenden der Vorderrolle 1 jeweils in einem Schlitz 4 eines Schlittens 2 gelagert sind.

Die beiden Enden eines Schlittens 2 sind jeweils mit einer Kette 5 verbunden, die um zwei Kettenräder 6 herumgeführt ist. Jeweils eines der Kettenräder 6 einer Kette 5 ist auf eine gemeinsame Welle 7 aufgesetzt, die mittels eines iahnrades 8 mit einer Zahnstange 9 zusammenwirkt. Letztere ist mit der Kolbenstange einer Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden, deren Zylinder mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet ist.

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Es sind ferner zwei jeweils auf ein Achsende der Vorderrolle 1 wirkende Zylinder 10 vorgesehen, die über eine gemeinsame Zuführungsleitung 15 an dieselbe Druckversorgung angeschlossen sind, mit der auch der Zylinder verbunden ist. Die Zylinder 10 und der Zylinder 16 sind so ausgelegt, daß die von den Zylindern 10 insgesamt auf die Vorderrolle 1 ausgeübte Kraft etwas geringer ist als diejenige Kraft, die vom Zylinder 16 auf die mit ihm verbundene Welle 7 und damit über die Ketten 5 auf die Schlitten 2 ausgeübt wird.

Einer der beiden Schlitten 2 ist mit einer Steuerfläche 11 versehen, deren Neigung verändert werden kann und die in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Bremsdruckeinsteller 13 zusammenwirkt. Letzterer dient zur Steuerung der Bremswirkung einer hier nicht dargestellten Bremseinrichtung für die Papierrolle 12, von der die Papierbahn 3 abgezogen wird.

Wenndie Zugspannung in der jeweils zugeführten Papierbahn 3 einer Veränderung unterliegt, wird diese Veränderung durch eine von den Zylindern 10 zugelassene Hin- und Herbewegung der Vorderrolle 1 in einer solchen Weise ausgeglichen, daß zwischen der Zugspannungsveränderung und der schwingenden Hin- und Herbewegung ein Gleichgewicht bzw. Ausgleich erreicht und die vorgegebene normale Zugspannung wieder hergestellt wird, so daß die vorgegebene Zugspannung zu jeder Zeit konstant bleibt.

Wenn die Zugspannungsveränderungen aufgrund einer Verformung der Papierrolle 12 oder aufgrund ähnlicher

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Ursachen klein sind, werden nur entsprechend kleine Schwingungen der Vorderrolle 1 bewirkt. Hierbei bewegt sich die Vorderrolle 1 innerhalb derjenigen Strecke, die durch die Länge der Schlitze 4 in den Schlitten 2 vorgegeben ist. Hierbei werden letztere nicht ausgelenkt, und die Zugspannungsveränderung wird nur durch die von den Zylindern 10 ausgeübte Kraft kompensiert.

Wenn jedoch die Zugspannungsänderungen auf andere Ursachen zurückzuführen sind und ein größeres Ausmaß annehmen, zum Beispiel aufgrund einer zunehmenden Veränderung des Durchmessers der Papierrolle 12 aufgrund des Papierverbrauchs, werden auch die Schwingungen der Vorderrolle 1 entsprechend größer und so lang werden, daß die Auslenkung der Vorderrolle 1 eine Bewegung der Schlitten 2 verursacht, da dann die Länge der Schlitze 4 für eine solche Bewegung nicht mehr ausreichend ist. Eine derartige Auslenkung der Schlitten 2 bewirkt über die Ketten 5 eine Drehung der Welle 7 gegen die Wirkung des Zylinders 16.

Bei einer Auslenkung der Schlitten 2 wirkt die Steuerfläche 11 des einen Schlittens 2 auf den Bremsdruckeinsteller 13 in einer solchen Weise, daß sich die Wirkung der hier nicht dargestellten Bremseinrichtung auf die Papierrolle 12 entsprechend verändert und einen Ausgleich der Kräfteverhältnisse im Sinne einer Konstanthaltung der -Zugspannung in der Papierbahn 3 herstellt.

Nimmt man an, daß die hier nicht dargestellte Bremseinrichtung auf die Welle 17 der Papierrolle 12 mit

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einem Bremsdruck P₁ wirkt, so entspricht dies einer in der Papierbahn 3 herrschenden Zugspannung T₁. Es ist offensichtlich, daß der Durchmesser der Papierrolle 12 mit zunehmendem Verbrauch des Papiers abnimmt und daß sich bei gleichem Bremsdruck P₁ in der Papierbahn 3 eine Zugspannung T₂ ergibt. Damit ist eine unerwünschte Zugspannungsdifferenz T₂ - T₁ vorhanden. Da die Zugspannung konstant gehalten werden soll, spricht die Regelung an. Da bei einer Bewegung der Schlitten 2 über die Steuerfläche 11 der Bremsdruckeinsteller 13 betätigt wird, wird hierdurch die auf die Papierrolle 12 ausgeübte Bremskraft bis zum Erreichen eines neuen Bremsdruckes P₂ verändert, der in der Papierbahn 3 wieder die richtige Zugspannung T₁ entstehen läßt. Es ergibt sich aus der Bremskraftdifferenz P₂ - P₁, daß immer kleinere Bremsdruckwerte zur Aufrechterhaltung der Zugspannung T₁ aufgebracht werden müssen, und zwar in demjenigen Maße, in dem

der Durchmesser der Papierrolle 12 abnimmt.

Es geht aus der obigen Beschreibung hervor, daß kleine Zugspannungsschwankungen in einfacher Weise durch die Leistung der Zylinder 10 ausgeglichen werden, die direkt auf die Vorderrolle 1 wirken. Hierdurch wird jede Art von Stoßbeanspruchung vermieden. Wenn aber die Zugspannungsveränderung weiter zunimmt, hat die Zugspannungskompensation dieselbe Wirkung, und zwar aufgrund der Leistung der Zylinder 10 und gleichzeitig auch aufgrund der Leistung des Zylinders 16 und aufgrund einer entsprechenden Veränderung der Bremswirkung, die auf die Papierrolle 12 ausgeübt wird.

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Es können in jedem Fall der Druck und damit die Leistung des Zylinders 16 und demzufolge auch der Zylinder 10 frei vorgewählt werden, und zwar mittels einer geeigneten und von Hand zu betätigenden Druckeinstellvorrichtung 14, die an die zu den Zylindern führende Zuführungsleitung 15 angeschlossen ist und mit der sich somit geeignete Bedingungen vorgeben lassen, wie sie für die Einstellung der Zugspannung in Abhängigkeit von der jeweiligen Papierqualität zweckmäßig sind. ■

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung läßt sich die Neigung der Steuerfläche 11 verändern. Hierdurch wird es möglich, die maximale Bremswirkung im Hinblick auf die gegebenen Druckverhältnisse jeweils frei einzustellen. Man kann hierdurch die für den jeweiligen Typ des Papierrollenhalters und der Bremseinrichtung am meisten geeigneten Bedingungen vorgeben bzw. eine entsprechende Anpassung vornehmen.

Es läßt sich der vorstehenden Beschreibung entnehmen, daß die von dem Schlitten 2 ausgehende Beeinflussung des Bremsdruckeinstellers 13 durch die Steuerfläche bewirkt wird. Dieselbe Beeinflussung kann aber auch durch geeignete elektrische Gleitkontakte, Magnetfühler, fotoelektrische Zellen oder durch andere bekannte Mittel erfolgen.

um zu verhindern, daß sich wiederholende kleinere Zugspannungsabweichungen mit jeweils entgegengesetztem Vorzeichen, wie sie beispielsweise durch eine Papierrolle 12 von elliptischem Querschnitt

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verursacht werden können, einen unerwünschten Regelvorgang auslösen bzw. freigeben und die abwechselnde Entstehung von klickenden Geräuschen bewirken, ist die Zahnstange 9 mit einem Dämpfungszylinder verbunden. Dieser gehört zu einem geschlossenen hydraulischen Schaltkreis, in dessen Verlauf ein nur in einer Richtung durchlässiges Rückschlagventil 2o eingeschaltet ist. In einem Kolben 21 des Dämpfungszylinders 18 ist ein enger Durchgang 22 vorgesehen. Aufgrund dieser Ausbildung wird in der einen Richtung der Durchfluß nicht beeinflußt, da die Flüssigkeit in geschlossenem Schaltkreis 19 frei durchströmen kann. Diese Durchflußrichtung entspricht einer logischen Verstellbewegung, die ihrerseits einer der Vergrößerung der Zugspannung in der Papierbahn 3 entgegengerichtet ist, was auf eine Verringerung des Durchmessers der Papierrolle 12 zurückgeführt werden kann. Wenn aber in der entgegengesetzten Durchflußrichtung das nur in einer Richtung durchlässige Rückschlagventil 20 den Durchgang von Flüssigkeit sperrt, wird diese gezwungen, den engen Durchgang 22 zu durchsetzen, der das Durchströmen schwierig macht. Hierdurch wird die Wirkung eines Stoßdämpfers erzielt. Zum Hervorrufen einer Verstellung in der umgekehrten Richtung, in der eine Vergrößerung der Zugspannung in der Papierbahn bewirkt werden soll, ist es also erforderlich, daß eine größere Regelabweichung vorliegt und daß diese eine längere Zeit andauert. Hierdurch vermeidet man die oben genannten Wechselerscheinungen.

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Bezugsziffernliste :

1	Vorderrolle
2	Schlitten
3	Papierbahn
4	Schlitz
5	Kette
6	Kettenrad
7	• Welle
8	Zahnrad
9	Zahnstange
10	Zylinder
11	Steuerfläche
12	Papierrolle
13	Bremsdruckeinsteller
14	Druckeinstellvorrichtung
15	Zuführungsleitung
16	Zylinder
17	Welle
18	Dämpfungszylinder
19	Schaltkreis
20	Rückschlagventil
21	Kolben
22	Durchgang

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Claims

Sancnoel Fuerte, 21-8- C, Pamplona/Spanien Ansprüche :

1. Vorrichtung zum Vorgeben der in einer Papierbahn herrschenden Zugspannung bei Zuführeinrichtungen von Papierverarbeitungsmaschinen, mit einer beweglich gelagerten Vorderrolle als Bestandteil einer Rollenführung für die Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsenden der Vorderrolle (1) um eine vorgegebene Strecke (4) in Transportrichtung der Papierbahn (3) verschiebbar in zwei beweglich angeordneten Schlitten (2) gelagert sind, daß die Schlitten (2) über ein Kraftübertragungssystem (5-9) mit einer ersten Kolben-Zylinder-Anordnung (16) verbunden sind, die mit einem einstellbaren Druck beaufschlagt ist, daß an den Achsenden jeweils eine zweite Kolben-Zylinder-Anordnung (10) unmittelbar angreift und daß der von der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung (10) ausgeübte Druck etwas geringer ist als derjenige Druck, mit dem die erste Kolben-Zylinder-Anordnung (16) beaufschlagt ist, so daß Zuspannungsschwankungen kleinerer Größe und damit im Bereich der vorgegebenen Strecke

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ORIGINAL INSPECTED

verbleibende Auslenkungen der Vorderrolle (1) von der zweiten Kolben-Zylinder-Anordnung (109 ohne eine Auslenkung der Schlitten (2) ausgeglichen werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten (2) jeweils mit einem Schlitz (4) von vorgegebener Länge versehen sind, in dem jeweils ein Achsende der Vorderrolle (1) verschiebbar gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungssystem jeweils eine an einen Schlitten (2) angreifende und über Kettenräder (6) geführte Kette (5) aufweist, daß jeweils ein einer Kette (5) zugeordnetes Kettenrad (6) auf eine gemeinsame Welle (7) aufgesetzt ist und daß die Welle (7) über ein Zahnstangengetriebe 0,9) mit der ersten Kolben-Zylinder-Anordnung (16) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn (3) entgegen der Wirkung einer steuerbaren Bremseinrichtung von einer Papierrolle (12) abgezogen wird und daß die Steuerung der Bremseinrichtung im Sinne einer konstanten Zugspannung in Abhängigkeit von der durch eine Auslenkung der Vorderrolle (1) verursachten Auslenkung der Schlitten (2) erfolgt .

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Schlitten (2) eine Steuerkurve (11) aufweist, durch die in Abhängigkeit von der durch

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größere Zugspannungs-Änderungen bedingten jeweiligen Auslenkung des Schlittens (2) ein die Bremseinrichtung im Sinne einer Konstanthaltung der Zugspannung beeinflussender Druckregler (13) verstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (11) eine zur Bewegungsrichtung des Schlittens (2) geneigte Steuerfläche aufweist und daß die Neigung der Steuerfläche zur Anpassung der jeweils erforderlichen Bremskraft an unterschiedliche Gegebenheiten, insbesondere an Rollenhalter und Bremseinrichtungen unterschiedlicher Art, veränderbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kolben-Zylinder-Anordnung (16) mit einem Dämpfungszylinder (18) verbunden ist und daß der Dämpfungszylinder (18) Bestandteil eines geschlossenen, ein Drossel-Element (22) enthaltenden Schaltkreises ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Dämpfungszylinder (18) zusammenwirkender Kolben (21) als Drossel-Element ausgebildet ist und einen engen Durchgang (22) aufweist und daß der Schaltkreis ein Rückschlagventil (20) enthält, das den Schaltkreis (19) in derjenigen Richtung sperrt, in die der Kolben (21) zwecks piner Vergrößerung der Zugspannung in der Papierbahn (3) bewegt wird.

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