DE4422217C2 - Spannvorrichtung für durch Schlitzen gebildete Bänder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen von durch Schlitzen gebildeten Bändern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere wird eine derartige Vorrichtung zum Korrigieren einer beim Aufwickelvorgang auftretenden ungleichmäßigen Zugspannung in den durch Schlitzen gebildeten Bändern nach einem Vorgang eines Längsteilens oder Spaltens eines breiten Metallbands zu einer Anzahl von Bändern bzw. Platten oder Blechen in einer Spaltscherenstraße eingesetzt.

Eine breites Band bzw. eine breite Bandplatte ist im allgemeinen, im Querschnitt gesehen, nicht vollkommen flach, vielmehr ist es im Mittelbereich dick und an den beiden Enden dünn. Wenn die breite Bandplatte zu Bändern (Blechbändern) geschlitzt wird, besitzen die vom Mittelbereich stammenden, durch Schlitzen gebildeten Bänder eine gegenüber den von den beiden End- bzw. Seitenbereichen stammenden durch Schlitzen gebildeten Bändern unterschiedliche Dicke. Wenn die durch Schlitzen gebildeten Bänder auf einen Wickel-Dorn aufgewickelt werden, bilden die um den Dorn herumgewickelten dicken Bänder einen größeren Durchmesser als die dünnen Bänder, wobei eine Aufwickelgeschwindigkeit der Bänder im Mittelbereich des Dorns von derjenigen an den beiden Enden des Dorns verschieden ist und die aufzuwickelnden Bänder ungleichmäßig gespannt sind oder werden. An den Endteilen des Dorns werden nämlich die Bänder lockerer aufgewickelt als in den Mittelbereichen. Beim Abspulen vom Dorn werden diese locker gewickelten Bänder teleskopartig oder elliptisch deformiert. Diese Deformation der Bänder macht deren Abspulen, Transportieren o. dgl. unmöglich.

Zur Verhinderung eines lockeren Aufwickelns von geschlitzten Bändern auf dem Wickel-Dorn wird gemäß dem Stand der Technik eine Rollenzugspannungvorrichtung oder eine Zugpolstervorrichtung verwendet, die eine Zugspannung auf die geschlitzten Bänder ausübt. Diese Zugspannungsvorrichtungen sind jedoch mit anderen Problemen behaftet. Bei der ersten Vorrichtung werden die geschlitzten Bänder entsprechend dem Dickenunterschied ungleichmäßig gespannt, während bei der letzteren Vorrichtung die Oberflächen der geschlitzten Bänder zerkratzt oder genarbt werden.

In der US-PS 3 735 937 ist eine spezielle Spannvorrichtung offenbart, welche die Oberflächen der geschlitzten Bänder nicht zerkratzt und die ungleichmäßige Aufwickelspannung, die vom Dickenunterschied der geschlitzten Bänder herrührt, zu korrigieren vermag. Diese bisherige Spannvorrichtung, die endlose Riemen verwendet, ist so ausgebildet, daß obere und untere Gruppen endloser Riemen, die zwischen einem Paar von Riemenscheiben gespannt sind, einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die einzelnen Gruppen der endlosen Riemen in der Querrichtung nebeneinander angeordnet sind. Die geschlitzten Bänder laufen durch einen Spalt zwischen den Außenflächen der oberen und unteren Gruppen der endlosen Riemen hindurch. Zwischen den endlosen Riemen sind Andruckelemente vorgesehen, welche lotrecht gegen die Innenflächen der Riemen andrücken und diese an die beiden Seiten der geschlitzten Bänder anpressen, wobei die Riemen mit der Bewegung der geschlitzten Bänder zyklisch oder periodisch umlaufen. In den Bändern wird eine Zugspannung durch eine Reibungskraft aufgrund eines Schlupfes erzeugt, der bei der Relativbewegung der Innenflächen der Riemen zu den Andruckelementen auftritt. Dabei ist ein Reibungskoeffizient oder Reibbeiwert der Außenflächen der Riemen höher als derjenige ihrer Innenflächen. Mit dieser Konstruktion können die Bänder ohne einen Schlupf gegenüber den Riemen und ohne Zerkratzen oder Narben der Bänder aufgewickelt werden.

Bei dieser bisherigen Spannvorrichtung laufen die zwischen zwei Riemenscheiben gespannten endlosen Riemen kreisförmig endlos auf einer Bahn einer elliptischen Form um, d. h. sie laufen wiederholt auf geraden Bahnen zwischen den Riemenscheiben und halbkreisförmigen Bahnen um die Riemenscheiben herum. Demzufolge erfahren die Riemen abwechselnd eine lineare Verformung oder Deformation bei ihrer Bewegung längs der linearen Bahn zwischen den Riemenscheiben und eine halbkreisförmige Verformung bei ihrer Bewegung längs der halbkreisförmigen Bahn um die Riemenscheibe(n) herum. Ein Biegewiderstand der umlaufenden endlosen Riemen ist dabei groß. Insbesondere im Fall dünner Platten bzw. Bänder oder Bleche bei niedriger Zugspannung ist der Druck der Riemen gegen die Bänder gering, so daß eine auf die Riemen und die Bänder wirkende Reibungskraft kleiner ist als der Biegewiderstand der Riemen. Hierdurch wird ein ungestörter Umlauf der Riemen zwischen den Riemenscheiben behindert; als Ergebnis entstehen Kratzer oder Narben an den Oberflächen der Bänder. Dabei werden auch die Oberflächen der Riemen zerkratzt, so daß sie häufig ausgewechselt werden müssen.

Da die lineare und die halbkreisförmige Verformung beim zyklischen Umlauf der Riemen wiederholt auftreten, muß der Werkstoff der Riemen flexibel sein, so daß er leicht verschleißt. Aus einem solchen Werkstoff bestehende Riemen müssen demzufolge in vergleichsweise kurzen Zeitabständen erneuert werden. Der Vorgang des Auswechselns einer Anzahl endloser Riemen ist aber mühsam und zeitaufwendig. Beim Auswechseln der Riemen ist das Aufwickeln der geschlitzten Bänder nicht möglich, woraus sich ein niedriger Leistungsgrad des Aufwickelvorgangs ergibt.

Eine gattungsgemäße Spannvorrichtung zum Spannen von geschlitzten Bändern ist aus der GB 20 72 152 A bekannt. Die Auswahl des Materials für die Außenfläche der endlosen Riemen wird durch den Reibungskoeffizienten mit den zu spannenden geschlitzten Bändern bestimmt. Eine weitere Spannvorrichtung, bei der geschlitzte Bänder zwischen einer oberen und einer unteren Andruckeinheit hindurchlaufen, wobei die untere Andruckeinheit eine Anzahl von Gummi-beschichteten Walzen aufweist, die nebeneinander unter Zwischenfügung von Scheiben individuell drehbar auf einer Welle angeordnet und zur Erhöhung einer Bremswirkung in Axialrichtung gegen diese Scheiben drückbar sind, ist in der US 33 86 679 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Spannvorrichtung für durch Schlitzen gebildete Bänder, bei welcher die endlosen Riemen auf einer Bahn entsprechend praktisch einem Kreis umlaufen und in diesen Riemen kein Biegewiderstand herbeigeführt wird, so daß ein gleichmäßiger Umlauf dieser Riemen gewährleistet ist, auf den Oberflächen der geschlitzten Bänder keine Kratzer oder Narben auftreten und eine möglichst große Spannkraft bei vergleichsweise geringen Anpreßkräften auf die geschlitzten Bänder ausgeübt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Im wesentlichen beinhaltet die erfindungsgemäße Lösung die Verwendung von endlosen Riemen ausreichender Kompressibilität und Stabilität bzw. Rückstellkraft in der Dickenrichtung, um damit in den geschlitzten Bändern eine zusätzliche Zugspannung infolge einer Widerstandskraft zu erzeugen, die sich aus einer Verformung unter einer Druckbeanspruchung ergibt, wenn die Riemen in der Dickenrichtung entsprechend zusammengedrückt werden, und die zusätzlich zu der Zugspannung aus einer Widerstandskraft aufgrund eines Schlupfes bei der Relativbewegung der Innenflächen der endlosen Riemen zu den oberen und unteren Andruckelementen auftritt.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung arbeitet wie folgt: Beim Durchlauf der geschlitzten Bänder durch einen Spalt zwischen den Außenflächen der oberen und unteren Gruppen der im wesentlichen kreisförmig umlaufenden Riemen üben die oberen und unteren Andruckelemente, die jeweils die oberen und unteren Gruppen der Riemen abstützen und jeweils im wesentlichen kreisförmig sind, so daß die Riemen auf einer Kreisbahn umlaufen können und dabei in einer im wesentlichen kreisförmigen oder kreisrunden Konfiguration gehalten werden, und welche die Innenflächen der Riemen nach außen drücken, jeweils gleich große Drücke auf die mit ihnen in Berührung stehenden Innenflächen der Riemen aus, wobei die Andruckelemente gleichmäßig gegen die geschlitzten Bänder, die an den mit den Andruckelementen in Berührung stehenden Riemen anliegen, andrücken.

Die Krümmungen an den jeweiligen Punkten auf den im wesentlichen kreisförmigen endlosen Riemen sind jeweils praktisch gleich. Dabei tritt kein Biegewiderstand in den praktisch auf einer Kreisbahn umlaufenden Riemen auf. Die Riemen werden zur Bewegung durch Reibungsangriff bzw. Kraftschluß der Riemen selbst mit den sich bewegenden geschlitzten Bändern ohne jeden Schlupf angetrieben, d. h. mitgenommen. Dabei bewegen sich die Riemen unabhängig mit den durchlaufenden Bändern mit, so daß sie praktisch auf einer Kreisbahn umlaufen. Durch eine Reibungskraft infolge eines Schlupfes, der bei der Relativbewegung der Innenflächen der Riemen gegenüber den Andruckelementen auftritt, wird eine gleichmäßige Zugspannung auf die geschlitzten Bänder ausgeübt, ohne auf deren Oberflächen Kratzer oder Narben hervorzurufen.

Da die endlosen Riemen erfindungsgemäß ausreichende Kompressibilität und Rückstellkraft in der Dickenrichtung aufweisen, erzeugen sie in den geschlitzten Bändern aufgrund einer Widerstandskraft, die von einer Verformung unter Druckbeanspruchung bei entsprechender Zusammendrückung der Riemen in der Dickenrichtung herrührt, eine zusätzliche Zugspannung. Diese Zugspannung wirkt zusätzlich zu der durch Reibung erzeugten Zugspannung auf die geschlitzten Bänder ein.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines Hauptteils einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3A bis 3C Diagramme zur Erläuterung des Grundprinzips einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 4 eine schematische, im Schnitt gehaltene Seitenansicht der Gesamtausgestaltung einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Eine in den Fig. 1 und 2 dargestellte kreisförmig umlaufende Spannvorrichtung beaufschlagt bzw. strafft durch Schlitzen gebildete Bänder a mit einer vorgegebenen Zugspannung. Diese Spannvorrichtung ist einer nicht dargestellten Aufwickelvorrichtung auf der Bewegungsstrecke der geschlitzten Bänder a vorgeschaltet; sie umfaßt obere und untere Gruppen von im Querschnitt der Vorrichtung im wesentlichen kreisrunden endlosen Riemen 1, die auf einer im wesentlichen kreisförmigen Bahn bzw. Kreisbahn umlaufen, sowie obere und untere Druckbeaufschlagungs- bzw. Andruckelemente 3 bzw. 2, welche die jeweiligen oberen und unteren Gruppen der Riemen 1 abstützen und diese kreisförmig umlaufen lassen, während sie die Riemen praktisch in einer Kreisform halten und die Innenflächen 1a der Riemen 1 nach außen drücken. Das untere Andruckelement 2 drückt die unterseitigen Riemen 1 nach oben, während das obere Andruckelement 3 die oberseitigen Riemen 1 nach unten drückt.

Die Riemen 1 sind in der Bewegungs- bzw. Laufrichtung der Bänder a so angeordnet, daß sie kreisförmig umlaufen können. Die Riemen 1 sind in der Querrichtung, d. h. in der Richtung orthogonal zur Laufrichtung der Bänder a, nebeneinander und in zwei Gruppen, nämlich einer oberen Gruppe und einer unteren, unterhalb der oberen Gruppe befindlichen Gruppe, angeordnet.

Jede der übereinander angeordneten oberen und unteren Gruppen endloser Riemen 1 umfaßt endlose Einzelriemen, die, im Querschnitt der Vorrichtung gesehen, jeweils praktisch kreisrund sind. Die oberen und unteren Gruppen der Riemen 1 sind jeweils auf die Außenflächen des oberen Andruckelements 3, das einen kreisrunden Querschnitt aufweist, bzw. auf paarweise vorgesehene, übereinander angeordnete halbkreisförmige Anpreßelemente 4 und 5 aufgesetzt. Die halbkreisförmigen Anpreßelemente 4 und 5 bilden gemeinsam eine Struktur eines kreisrunden Querschnitts als unterseitiges Andruckelement 2. Die so angeordneten Gruppen endloser Riemen 1 können unabhängig voneinander auf den Außenflächen der jeweiligen Andruckelemente in einer Kreisbahn umlaufen. Die Riemen 1 laufen dabei in der Laufrichtung der Bänder a um.

Die Andruckelemente 2 und 3 mit den auf ihnen angeordneten endlosen Riemen 1 sind nicht mit Antriebskraftquellen für das Umlaufenlassen der Riemen 1 versehen, vielmehr werden die Riemen 1 durch Reibungsberührung bzw. Kraftschluß derselben mit den durchlaufenden Bändern a angetrieben, d. h. mitgenommen. Mit anderen Worten: die endlosen Riemen 1 sind nicht für Drehung angetrieben, so daß sie nur dann umlaufen, wenn sie mit den Bändern a in Berührung stehen.

Außenflächen 1b der Riemen 1 wirken mit den Bändern a so zusammen, daß die Riemen 1 durch diese Bänder für Kreisumlauf angetrieben werden. Die Innenflächen der Riemen 1 bewirken ein Spannen oder Straffen der Bänder a mittels einer Reibungskraft, die bei einem Schlupf der Riemen auf den Andruckelementen 2 und 3 entsteht.

Aufgrund dieser unterschiedlichen Funktionen bestehen die Außenflächen 1b der Riemen 1 aus einem Werkstoff, der einen höheren Reibbeiwert als derjenige ihrer Innenflächen 1a besitzt. Die Innenflächen der Riemen 1 können mithin aus einem verschleißfesten Werkstoff, z. B. einem Kunstharz eines niedrigen Reibbeiwerts, bestehen. Die Außenfläche jedes Riemens kann aus einem elastischen Werkstoff mit Kompressibilität und Rückstellkraft sowie hohem Reibbeiwert bestehen. Spezifische Beispiele eines solchen Werkstoffs sind Gummi bzw. Kautschuk oder Kunstharz. Im Gegensatz zu den herkömmlichen endlosen Riemen braucht der Werkstoff der endlosen Riemen 1 nicht weich zu sein. Folglich kann für die Rückseiten der Riemen 1 ein vergleichsweise harter, verschleißfester Werkstoff, wie dünnes Metallblech, verwendet werden. Wahlweise kann der Reibbeiwert (Reibungskoeffizient) der Innenflächen 1a der Riemen 1 dadurch unter den ihrer Außenflächen 1b verringert werden, daß die Innenflächen 1a der Riemen 1 und die Schlupfflächen der Andruckelemente 2 und 3 mit einem Gleitmittel beschichtet werden.

Das Andruckelement 2 ist in eine Anzahl von unterseitigen endlosen Riemen 1 eingesetzt und besteht aus einem oberen und einem unteren, jeweils etwa halbkreisförmigen Anpreßelement 4 bzw. 5 sowie einem (einer) aufweitbaren Beutel oder Hülle 6. Die halbkreisförmigen Anpreßelemente 4 und 5 pressen unmittelbar an die Innenflächen 1a der Riemen 1 an. Der bzw. die aufweitbare oder aufblasbare Beutel bzw. Hülle 6 ist zwischen die Anpreßelemente 4 und 5 eingefügt, um diese an die Innenflächen 1a der Riemen 1 anzupressen.

Die jeweils einen etwa halbkreisförmigen Querschnitt besitzenden oberen und unteren Anpreßelemente 4 bzw. 5 weisen vorbestimmte Länge und Höhe auf und sind zu einer einen kreisrunden Querschnitt besitzenden Struktur als kombiniertes Andruckelement 2 zusammengesetzt, wobei ihre Flachseiten einander zugewandt sind. Diese Struktur ist mit ihrer Längsrichtung bzw. Längsachse orthogonal zur Laufrichtung der geschlitzten Bänder a und durch die endlosen Riemen 1 verlaufend angeordnet.

Die mit den Innenflächen 1a der Riemen 1 in Berührung bringbaren Flächen der halbkreisförmigen Anpreßelemente 4 und 5 sind kreisbogenförmig geformt, während ihre die aufweitbare Hülle 6 einschließenden Flächen flach ausgebildet sind. Die mit derart geformten Flächen versehenen Anpreßelemente 4 und 5 pressen somit gleichmäßig gegen die Innenflächen 1a der in der Querrichtung nebeneinander angeordneten Riemen 1 an. Ferner sind die Oberflächen der Anpreßelemente 4 und 5 so ausgebildet oder behandelt, daß sie gegenüber den Innenflächen 1a der Riemen 1 eine niedrige Reibung gewährleisten.

In gegebenen Abständen sind an den halbkreisförmigen Außenflächen der betreffenden Anpreßelemente 4 und 5 jeweils umfangsmäßig verlaufende Riemen-Leitrippen 4a bzw. 5a vorgesehen, welche die in der Querrichtung nebeneinander angeordneten Riemen 1 voneinander trennen. In dem den Bändern a nähergelegenen Anpreßelement 4 ist ein in der Richtung quer über die Riemen 1 langgestreckter Kühlwasserraum 4b ausgebildet.

Die aufweitbare Hülle 6 ist zwischen die oberen und unteren halbkreisförmigen Anpreßelemente 4 bzw. 5, die lotrecht übereinander liegen, eingefügt und besteht aus einem leeren Beutel vorgegebener Werte von Breite, Länge und Höhe. Die Hülle 6 ist so angeordnet, daß ihre Längsrichtung orthogonal zur Laufrichtung der Bänder a liegt, wobei sie quer über die in Querrichtung nebeneinander liegenden Riemen 1 verläuft. Die mit einem gasförmigen oder flüssigen Fluid gefüllte Hülle 6 besteht aus einem Werkstoff zufriedenstellender Dichtheit, um einen Austritt des Fluids zu verhindern. Bei diesem Werkstoff handelt es sich um gut bzw. leicht dehnbares und zusammenziehbares Material, z. B. Kunstharz.

Wenn die Hülle 6 durch den Druck eines in ihr enthaltenen Fluids aufgeweitet bzw. expandiert ist, preßt sie mittels des Fluiddrucks gleichmäßig an die Flachseiten der übereinander angeordneten halbkreisförmigen Anpreßelemente 4 und 5 an. Die Hülle 6 kann somit über das Anpreßelement 4 die Bänder a gleichmäßig mit Druck beaufschlagen. Mit einer Druckänderung innerhalb der Hülle 6 ändert sich auch der auf das Anpreßelement 4 einwirkende Druck. Der mittels der Hülle 6 über das Anpreßelement 4 auf die Bänder a ausgeübte Druck kann mithin durch Änderung des Innendrucks der Hülle 6 geregelt werden. Bei dem Fluid kann es sich um ein Gas oder eine Flüssigkeit, wie Luft bzw. Öl, handeln.

An den beiden Enden der halbkreisförmigen Anpreßelemente 4 und 5 sind mit einem U-förmigen Querschnitt geformte Anschläge oder Stopper 7 angebracht, welche die beiden oberen und unteren Anpreßelemente 4 bzw. 5, die zwischen sich die aufweitbare Hülle 6 einschließen, praktisch in einer kreisrunden Querschnittsform halten. Vorspringende Teile bzw. Schenkel 7a der Stopper 7 sind jeweils in in den beiden Enden des Anpreßelements 5 ausgebildete Ausnehmungen eingesetzt, während ihre vorspringenden Teile bzw. Schenkel 7b jeweils in Ausnehmungen 4c in den beiden Enden des Anpreßelements 4 eingesetzt sind. Die Öffnungen 4c sind dabei etwas größer als die Schenkel 7b des Stoppers 7.

Das Andruckelement 3 besitzt einen praktisch kreisförmigen bzw. kreisrunden Querschnitt und verläuft quer durch die Anordnung aus den oberseitigen endlosen Riemen 1. Das obere Andruckelement 3 wirkt mit dem unteren Andruckelement 2 zusammen, um die durch den Spalt zwischen den oberen und unteren Gruppen der einander gegenüberliegend angeordneten endlosen Riemen 1 hindurchlaufenden Bänder a von beiden Seiten her mit gleich großen Drücken zu beaufschlagen und damit die Bänder a unter eine vorgegebene Zugspannung zu setzen.

Die mit den Innenflächen 1a der endlosen Riemen 1 in Berührung stehende Unterseite des Andruckelements 3 ist parallel zur Oberseite des das untere Andruckelement 2 bildenden halbkreisförmigen Anpreßelements 4 angeordnet. Die mit solchen Flächen ausgebildeten Andruckelemente können gleichmäßig an die Innenflächen 1a der in der Querrichtung nebeneinander angeordneten Riemen 1 anpressen. Die Unterseite des Andruckelements 3 ist so behandelt, daß sie eine niedrige Reibung gegen die Innenflächen 1a der Riemen 1 ausübt.

Die in der Querrichtung nebeneinander angeordneten endlosen Riemen 1 laufen jeweils unabhängig oder getrennt um die Außenumfangsfläche des einen praktisch kreisrunden Querschnitt aufweisenden Andruckelements 3 um. Die Oberfläche des Andruckelements 3 ist so kreisbogenförmig ausgebildet, daß die Riemen 1 ungehindert in einer Kreisform oder Kreisbahn um diese Fläche umlaufen können.

An der kreisförmigen Außenfläche des Andruckelements 3 sind in gegebenen Abständen mehrere umfangsmäßig verlaufende Riemen-Leitrippen 3a vorgesehen bzw. angeformt. Die Leitrippen 3a dienen zum Trennen der in der Querrichtung nebeneinander angeordneten endlosen Riemen 1. Innerhalb des Andruckelements 3 ist in dessen unterem Bereich ein quer über die Riemen 1 verlaufender Kühlwasserraum 3b ausgebildet.

Die an den beiden Enden der paarweise vorgesehenen oberen und unteren halbkreisförmigen Anpreßelemente 4 bzw. 5 des Andruckelements 2 vorgesehenen Stopper 7 sind an waagerechten Tragarmen 8 befestigt, die auf beiden Seiten des Andruckelements 2 in waagerechter Lage vorgesehen sind. Das Andruckelement 2 wird durch die waagerechten Tragarme 8 vom Hauptaufbau der kreisförmigen Spannvorrichtung getragen.

Das Andruckelement 3 ist an seinen beiden Enden an schräg angeordneten Hub-Tragarmen 9 befestigt, deren untere Enden jeweils mittels einer Achse 10 drehbar gelagert sind; die Achse 10 ist dabei von einem über dem ersten Ende jedes waagerechten Tragarms 8 angeordneten Lager 8a aufgenommen. Das obere Ende eines Zylinders 11 ist mit dem oberen Ende jedes Hub-Tragarms 9 mittels eines Bolzens gekoppelt, während sein unteres Ende mittels eines Bolzens mit dem zweiten Ende des jeweiligen waagerechten Tragarms 8 gekoppelt ist.

Die Hub-Tragarme 9, die Achse 10 und der Zylinder 11 bilden einen. Mechanismus zum lotrechten Bewegen des Andruckelements 3 gegenüber dem Andruckelement 2. Wenn ein Kolben des Zylinders 11 nach oben ausgefahren wird, wird jeder Hub- Tragarm 9 um die Achse 10 herum nach oben geschwenkt, um das an den Hub-Tragarmen 9 befestigte Andruckelement 3 anzuheben. Wenn der Kolben des Zylinders 11 eingefahren wird, schwenken die Hub-Tragarme 9 um die Achse 10 herum abwärts, um das Andruckelement 3 gegen das Andruckelement 2 abzusenken.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der oben beschriebenen. Spannvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung erläutert.

Der Kolben des Zylinders 11 wird ausgefahren, um die Hub- Tragarme 9 nach oben zu schwenken und das Andruckelement 3 abzuheben. Die geschlitzten Bänder a werden in den Spalt zwischen den gegenüberstehenden Außenflächen 1b der oberen und unteren Gruppen von endlosen Riemen 1 eingeführt. Sodann wird der Kolben des Zylinders 11 eingefahren, um das Andruckelement 3 zum Schließen gegen das Andruckelement 2 abzusenken. Nach dem Einführen der Bänder a wird in die zwischen den oberen und unteren Anpreßelementen 4 bzw. 5 angeordnete aufweitbare Hülle 6 zum Aufweiten derselben ein Fluid eingeleitet. Das Fluid wird beispielsweise mit Hilfe einer nicht dargestellten Pumpe zwangsweise in die Hülle 6 eingeführt.

Die aufgeweitete Hülle 6 beaufschlagt die mit ihr in Berührung stehenden halbkreisförmigen Anpreßelemente 4 und 5 mit einem Druck. Da der Druck bekanntlich an jeder Stelle im Fluid gleich groß ist, beaufschlagt die Hülle 6 die Anpreßelemente 4 und 5 über ihre gesamten Flächen, mit denen diese mit der Hülle 6 in Berührung stehen, mit jeweils gleichem Druck. Als Folge der lotrechten Ausdehnung oder Expansion der Hülle 6 wird die Oberseite des Anpreßelements 4 in feste Anlage gegen die Innenflächen 1a der Riemen 1 gebracht. Mit dem Hochdrücken des Anpreßelements 4 mittels des Fluiddrucks der Hülle 6 werden die endlosen Riemen 1 so aufwärts verlagert, daß die Außenflächen 1b der fest am Anpreßelement 4 anliegenden Riemen 1 in innige Berührung mit den Rückseiten der Bänder a gebracht bzw. an diese angedrückt werden.

Durch Andrücken der Außenflächen 1b der Riemen 2 an die Rückseiten der Bänder a werden diese aufwärts und in feste Berührung mit den Außenflächen 1b der oberen Gruppe der endlosen Riemen 1 gedrückt, wobei in den Bändern a eine Reaktions- oder Gegenwirkkraft auftritt. Die Außenflächen 1b der oberen und unteren Gruppen der Riemen 1 drücken dabei mit gleichgroßen Drücken von gegenüberliegenden Seiten her an die Vorder- und Rückseiten der Bänder a an. Da der Druck in dem in der Hülle 6 enthaltenen Fluid an jeder Stelle gleich groß ist, werden die Gesamtoberflächen beider Seiten der Bänder a, die fest an den Außenflächen 1b der oberen und unteren Gruppen der endlosen Riemen 1 anliegen, gleichmäßig mit Druck beaufschlagt.

Wenn der Vorgang des Aufwickelns der Bänder a einsetzt, werden die oberen und unteren Gruppen der endlosen Riemen 1 aufgrund der Reibungsberührung bzw. des Kraftschlusses der beiden Seiten der durchlaufenden Bänder a mit den Außenflächen 1b der Riemen 1 zu einer Umlaufbewegung praktisch auf einer Kreisbahn gebracht. Die Krümmungen an den jeweiligen Punkten der kreisförmig umlaufenden endlosen Riemen sind daher jeweils im wesentlichen gleich. In den praktisch auf einer Kreisbahn umlaufenden Riemen 1 tritt dabei kein Biegewiderstand auf. Die Riemen 1 laufen daher ohne jeden Schlupf jeweils mit den durchlaufenden Bändern a mit.

Durch eine Reibungskraft aufgrund eines Schlupfes, der in der Relativbewegung der Innenflächen 1a der endlosen Riemen 1 gegenüber dem oberen Andruckelement 3 und den das untere Andruckelement 2 bildenden Anpreßelementen 4 und 5 auftritt, wobei das Andruckelement 3 und die Anpreßelemente 4 und 5, die gegen die Innenflächen 1a der praktisch in einer Kreisbahn verlaufenden Riemen 1 andrücken und dabei als eine Art Bremse wirken, wird in den zwischen der Band- Aufwickelvorrichtung und der Spannvorrichtung verlaufenden Bändern eine Zugspannung erzeugt. Diese Zugspannung kann durch Regelung des Fluiddrucks in der aufweitbaren Hülle 6 beliebig geregelt werden.

Die Fig. 3A und 3C sind Diagramme zur Erläuterung weiterer Grundprinzipien der Erfindung.

Die endlosen Riemen 1 besitzen ausreichende Kompressibilität und Stabilität bzw. Rückstellkraft in der Dickenrichtung. Die Riemen 1 erzeugen in den geschlitzten Bändern a eine zusätzliche Zugspannung mittels einer Widerstandskraft, die von einer Verformung durch eine Druckbeanspruchung herrührt, wenn diese Riemen in der Dickenrichtung in ausreichendem Maße zusammengedrückt werden. Diese Zugspannung wirkt additiv auf die Bänder a ein.

Bei den Riemen 1 läßt sich eine in den Bändern a durch die Reibung, die bei der Relativbewegung der Innenflächen 1a der oberen und unteren Gruppen der endlosen Riemen 1 gegenüber dem Andruckelement 3 und den Anpreßelementen 4 und 5 erzeugt wird, herrührende Zugspannung T1 wie folgt ausdrücken:

T1 = 2 (µ . W)

Die Zahl 2 wird benutzt, weil die Zugspannung auf beide Seiten der Bänder a einwirkt.

In obiger Gleichung bedeuten:
µ = Reibungskoeffizient der Innenflächen 1a der endlosen Riemen 1 und
W = lotrechte Belastung durch das Andruckelement 3.

Da die Riemen 1 bei der Erfindung in der Dickenrichtung ausreichende Kompressibilität und Stabilität bzw. Rückstellkraft besitzen, erzeugen die endlosen Riemen 1 in den Bändern a eine zusätzliche Zugspannung aufgrund einer Widerstandskraft, die sich aus einer Verformung unter Druckbeanspruchung ergibt, wenn die Riemen in der Dickenrichtung entsprechend zusammengedrückt werden. Diese Zugspannung wirkt zusätzlich zu der durch Reibung hervorgerufenen Zugspannung auf die Bänder a ein.

Gemäß Fig. 3A werden die Riemen 1 bei der Erfindung unter Verformung in der Dickenrichtung in ausreichendem Maße zusammengedrückt, wenn sie in feste Berührung mit den Oberflächen der Bänder a gebracht sind oder werden. In Fig. 3A bezeichnen ein Punkt A einen Anfangspunkt der Zusammendrückung jedes der Riemen 1, ein Punkt B einen Endpunkt der Zusammendrückung der Riemen 1 und ein Punkt C einen Endpunkt der Formrückstellung der verformten Riemen 1. Der Zusammendrückendpunkt B koinzidiert mit dem Formrückstellendpunkt C jedes endlosen Riemens 1. Die unter Berührung mit den Bändern a mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Riemen 1 bewegen sich unter ihrer Trägheit in der Richtung entsprechend der Laufrichtung der Bänder a. Aus diesem Grund entsteht in einem Bereich von einem Punkt B' bis zu einem Punkt C' ein schraffiert eingezeichneter Spalt oder Zwischenraum 1c zwischen der Innenfläche 1a jedes Riemens 1 und dem Andruckelement 3.

Eine Größe der Zusammendrückung oder Verdichtung des Riemens 1, der in seiner Dicke im Bereich vom Anfangspunkt A bis zum Zusammendrückendpunkt B ausreichend, d. h. beträchtlich zusammengedrückt ist, nimmt zum Zusammendrückendpunkt B hin zunehmend zu. In Abhängigkeit von der Zusammendrückung wirkt im zusammengedrückten und verformten Riemen 1 eine Reaktions- oder Gegenwirkkraft f, die zum Zentrum des endlosen Riemens 1 hin gerichtet ist, weil dieser praktisch mit einer Kreisform angeordnet ist.

Dabei ist die Reaktions- oder Gegenwirkkraft f am Endpunkt B lotrecht zum Riemen 1 gerichtet, und sie weist keine waagerechte oder horizontale Komponente auf. Im Bereich vom Punkt B zum Anfangspunkt A ist die Gegenwirkkraft f fortlaufend zum endlosen Riemen 1 schräggestellt. In diesem Bereich enthält somit die Gegenwirkkraft f eine parallel zum Riemen 1 liegende horizontale Komponente f1. Die Summe aus allen horizontalen Komponenten f1 der Gegenwirkkraft erzeugt eine weitere Zugspannung T2 in den Bändern a. Diese Zugspannung T2 entspricht

T2 = 2 (W . tanβ)

In obiger Gleichung bedeuten:
W = lotrechte Belastung durch das Andruckelement 3,
β = Neigung oder Schrägstellung der Gesamt-Gegenwirkkraft F gegenüber einer zum endlosen Riemen 1 (bzw. zum Band a) senkrechten Ebene.

Die Gleichung für die Zugspannung T2 kann auf die im folgenden beschriebene Weise hergeleitet werden.

In Fig. 3A ist das Zentrum des Kreises des Riemens 1 mit O bezeichnet. Es sei ein Kräftegleichgewicht bei einem Winkel θ betrachtet, bei dem die Gegenwirkkraft von einer Linie OB in Richtung auf eine Linie OA schräggestellt oder verschoben ist.

Unter der Voraussetzung, daß eine Verformung des endlosen Riemens 1 in der Dickenrichtung beim Winkel θ gleich Δt ist, entspricht die Gegenwirkkraft f beim Winkel θ

f = (E . Δt)/t

Darin bedeuten:
E = Elastizitätsmodul des endlosen Riemens 1 in der Dickenrichtung,
t = Dicke des endlosen Riemens 1.

Der Verzug Δt läßt sich wie folgt ausdrücken:

ΔT = (R + t) - (L/cosθ)

Darin bedeuten:
R = Radius des Innenumfangs des endlosen Riemens 1,
L = Länge vom Punkt B zum Zentrum O.

Unter der Voraussetzung, daß eine gekrümmte, infinitesimale Fläche an einem Punkt, an welchem die Gegenwirkkraft f unter dem Winkel θ wirkt, mit Δs bezeichnet ist, ist eine Neigung oder Schrägstellung der infinitesimalen Fläche Δs an diesem Punkt gleich θ. Die horizontale Komponente f1 der Gegenwirkkraft bestimmt sich zu

f1 = (f . Δs) . sinθ

Darin bedeutet Δs = R . Δθ (Δθ = infinitesimaler Winkel beim Winkel θ, vgl. Fig. 3B).

Die horizontale Komponente F1 der Gesamt-Gegenwirkkraft F im Bereich vom Punkt A zum Punkt B, wo der Riemen 1 fest an dem Band a anliegt, entspricht

F1 = Σ f1.

Diese horizontale Komponente F1 (= Σ f1) ist die neue, im Band a erzeugte Zugspannung T2. Die Zugspannung T2 entspricht

T2 = 2F1 = 2Σ f1

Die Zahl 2 wird benutzt, weil die Zugspannung auf beide Seiten des Bandes a einwirkt.

Die lotrechte oder vertikale Komponente f2 beim Winkel θ ergibt sich zu

f2 = (f . Δs) . cosθ.

Die vertikale Komponente F2 der Gesamt-Gegenwirkkraft F im Bereich vom Punkt A zum Punkt B, wo der Riemen 1 in inniger oder fester Berührung mit dem Band a steht, entspricht

F2 = Σ f2.

Die vertikale Komponente F2 der Gesamt-Gegenwirkkraft F ist gleich einer vertikalen Belastung W. Dementsprechend gilt:

F2 = Σ f2 = W.

Für die Neigung oder Schrägung β der Gesamt-Gegenwirkkraft F gegenüber einer Ebene senkrecht zum endlosen Riemen 1 bzw. zum Band a gilt die folgende Gleichung:

tanβ = (F1/F2)

(vgl. Fig. 3C)

Durch Umformung der Gleichung erhält man:

F1 = F2 . tanβ = W . tanβ.

Die neue, im Band a erzeugte Zugspannung T2 läßt sich daher wie folgt ausdrücken:

T2 = 2F1 = 2 (W . tanβ).

Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung entspricht die im Band a erzeugte Gesamtzugspannung T

T = T1 + T2 = 2 (µ . W) + 2 (W . tanβ).

Eine Größe von tanβ kann auf die im folgenden beschriebene Weise gewonnen oder abgeleitet werden.

Die horizontale Komponente f1 der Gegenwirkkraft und ihre vertikale Komponente f2 beim Winkel θ im Bereich vom Punkt A zum Punkt B werden im Bereich von O bis α integriert, wie dies im folgenden angegeben ist:

F1 = Σ f1 = {(R + 1) (1 - cosα) + L . log (cosα)} . (E . R)/t

F2 = Σ f2 = {(R + 1) . sinα - L . α} . (E . R)/t

Darin bedeutet:
α = Winkel zwischen einer Linie OA, welche das Zentrum O mit dem Anfangspunkt A verbindet, bei dem die Zusammendrückung oder Kompression des endlosen Riemens 1, der in fester Andruckberührung mit dem Band a steht, einsetzt, und einer Linie OB, welche den Zusammendrückendpunkt B mit dem Zentrum O verbindet (Fig. 3A). Auf der Grundlage der obigen Gleichungen läßt sich tanβ ausdrücken zu

tanβ = (F1/F2) = {(R + 1) (1 - cosα) + L . log (cosα)}/ {(R + 1) . sinα - L . α}

Obgleich die Erfindung vorstehend anhand spezifischer Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie selbstverständlich innerhalb des Erfindungsrahmens verschiedenen Änderungen, Abwandlungen und Umordnungen zugänglich. Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen werden die Innenflächen 1a der oberen Gruppe von endlosen Riemen 1 durch das einen praktisch kreisrunden Querschnitt besitzende Andruckelement 3 mit Druck beaufschlagt. Erforderlichenfalls kann aber das obere Andruckelement 3 durch das aus den paarweise vorgesehenen halbkreisförmigen Anpreßelementen 4 und 5 bestehende untere Andruckelement 2 ersetzt werden.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen werden die Innenflächen 1a der unteren Gruppe der Riemen 1 durch das aus den paarweise angeordneten halbkreisförmigen Anpreßelementen 4 und 5 bestehende Andruckelement 2 mit Druck beaufschlagt. Erforderlichenfalls kann aber das Andruckelement 2 durch das Andruckelement 3 ersetzt werden.

Bei der Konstruktion der Spannvorrichtung kann das unterseitige Andruckelement 2 mit dem oberseitigen Andruckelement 3 vertauscht werden. Dies bedeutet, daß das Andruckelement 2 an der Oberseite, das Andruckelement 3 an der Unterseite angeordnet sein kann.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen ist die aufweitbare Hülle 6 zwischen die das Andruckelement 2 bildenden, Anpreßelemente 4 und 5 eingefügt. Erforderlichenfalls kann die Hülle 6 durch eine Schrauben- oder Schraubspindeleinrichtung ersetzt werden, mit welcher der Abstand zwischen den Anpreßelementen 4 und 5 verstellbar ist.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen dient der Hub-Tragarm 9 zum Anheben und Absenken bzw. Öffnen und Schließen des Andruckelements 3. Wahlweise kann gemäß Fig. 4 ein mit einer geradlinigen Bewegung arbeitender Translationszylinder benutzt werden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung laufen bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung die endlosen Riemen praktisch auf einer Kreisbahn um. Die Krümmungen der endlosen Riemen sind an ihren jeweiligen Punkten jeweils praktisch gleich groß, so daß in den kreisförmig umlaufenden Riemen 1 kein Biegewiderstand auftritt und damit ein gleichmäßiger oder ruckfreier Umlauf der endlosen Riemen gewährleistet ist. Mit der beschriebenen Spannvorrichtung kann somit jede beliebige Art dünner Bänder bzw. Blechbänder gehandhabt werden. Dabei wird die unerwünschte Erscheinung vermieden, daß die Riemen ungleichmäßig umlaufen und auf den Oberflächen der Bänder Kratzer oder Narben erzeugen. Ebenso wird eine andere unerwünschte Erscheinung vermieden, daß nämlich die Oberflächen der endlosen Riemen zerkratzt werden und diese Riemen häufig gegen neue Riemen ausgetauscht werden müssen.

Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung können ferner praktisch kreisrunde, endlose Riemen verwendet werden. Aus diesem Grund ist für die Herstellung der endlosen Riemen kein flexibler Werkstoff nötig, während dies bei der herkömmlichen Spannvorrichtung erforderlich ist. Erfindungsgemäß können aus einem vergleichsweise harten, verschleißfesten Werkstoff bestehende Riemen verwendet werden, so daß die Betriebslebensdauer der endlosen Riemen verlängert ist. Dadurch verlängert sich die Zeitspanne für das Auswechseln der endlosen Riemen. Infolgedessen ist die Herabsetzung der Arbeitsleistung beim Aufwickeln der geschlitzten Bänder aufgrund des häufigen Auswechselns der Riemen ausgeschaltet. Außerdem brauchen für die mehreren Riemen auch nicht mehrere Riemenscheibenpaare benutzt zu werden, woraus eine deutliche Herstellungskostensenkung resultiert.

Da bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung die Riemen ausreichende Kompressibilität und Rückstellkraft in der Dickenrichtung aufweisen, erzeugen die Riemen in den Bändern eine zusätzliche Zugspannung aufgrund einer Widerstandskraft, die sich aus einer Verformung unter einer Druckbeanspruchung der Riemen ergibt, wenn die Riemen in ihrer Dickenrichtung ausreichend bzw. beträchtlich zusammengedrückt sind. Diese Zugspannung wirkt zusätzlich zu der durch Reibung hervorgerufenen Zugspannung auf die Bänder ein. Im Vergleich zu der Spannvorrichtung mit einer solchen Ausgestaltung, daß sie eine gewünschte Zugspannung nur unter Nutzung eines Reibungswiderstands erzeugt, vermag die Bandvorrichtung mit der beschriebenen Konstruktion eine gewünschte Zugspannung mit einem geringen Druck entsprechend einem Druckverzugs- oder -verformungswiderstand zu erzeugen. An den Innenflächen der Riemen entsteht somit weniger Verschleiß, so daß die Riemen eine verlängerte Betriebslebensdauer besitzen.

Claims (6)

1. Spannvorrichtung zum Spannen von durch Schlitzen gebildeten Bändern, umfassend:
ein einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweisendes oberes Andruckelement (3)
ein einen im wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweisendes unteres Andruckelement (2),
eine Anzahl von Paaren oberer und unterer endloser Riemen (1), die unabhängig voneinander kreisförmig auf den jeweils zugeordneten Andruckelementen (2, 3) umzulaufen vermögen und über die Andruckelemente (2, 3) an die zwischen den Riemenpaaren in Transportrichtung durchlaufenden geschlitzten Bänder (a) andrückbar sind,
wobei der Reibungskoeffizient zwischen den Innenflächen (1a) der Riemen (1) und dem jeweiligen Andruckelement (2, 3) kleiner ist als der zwischen den Außenflächen (1b) der Riemen (1) und den Bändern (a), so daß eine Zugkraft aufgrund eines Schlupfes bei der Relativbewegung zwischen den Innenflächen (1a) der Riemen (1) und dem jeweiligen Andruckelement (2, 3) entgegengesetzt der Transportrichtung auf die geschlitzten Bänder (a) wirkt,
dadurch gekennzeichnet, daß die endlosen Riemen (1) ein Material aufweisen, das ihnen in ihrer Dickenrichtung Kompressibilität und Rückstellvermögen verleiht, derart, daß bei einer Verformung der endlosen Riemen (1) in der Dickenrichtung bei Andruck an die geschlitzten Bänder (a) eine aus der Rückstellkraft des Materials resultierende Zugkraft auf die geschlitzten Bänder (a) entgegengesetzt der Transportrichtung zusätzlich zu der Zugkraft aufgrund des Schlupfes wirkt.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen (1a) der endlosen Riemen (1) aus Metall, ihre Außenflächen (1b) aus Gummi bzw. Kautschuk geformt sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Innenflächen (1a) der endlosen Riemen (1) und den Außenflächen der jeweiligen Andruckelemente (2, 3) ein Gleitmittel vorgesehen ist.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das untere oder das obere Andruckelement umfassen:
ein den geschlitzten Bändern (a) zugewandtes halbkreisförmiges Element (4),
ein den geschlitzten Bändern (a) abgewandtes halbkreisförmiges Element (5) und
eine zwischen die halbkreisförmigen Elemente (4, 5) eingefügte Druckregeleinheit (6) zum Regeln des auf die endlosen Riemen (1) ausgeübten Drucks.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das untere bzw. das obere Andruckelement ferner mit Vorsprüngen (7a, 7b) versehene Eingreifmittel (7) zum Eingreifen in die halbkreisförmigen Elemente (4, 5) aufweist,
die halbkreisförmigen Element (4, 5) in ihren Seiten- oder Stirnflächen Eingreifausnehmungen (4c) zum Aufnehmen der Vorsprünge (7a, 7b) aufweisen, und
die Eingreifausnehmungen (4c) in dem den geschlitzten Bändern (a) zugewandten halbkreisförmigen Element größer (geformt) sind als die zugehörigen Vorsprünge (7b) der Eingreifmittel (7), daß das den geschlitzten Bändern (a) zugewandte halbkreisförmige Element gleitend zu diesen hin verschiebbar ist.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen die halbkreisförmigen Elemente (4, 5) eingefügte Druckregeleinheit (6) eine mit einem Fluid befüllbare aufweitbare Hülle umfaßt.