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Vorrichtung zum seitlichen Steuern des Laufes von Bahnen aus Papier
o. dgl. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum seitlichen Steuern des Laufes
von Bahnen aus Papier o. dgl. Es ist z. B. beim Umrollen und Aufwickeln von Papier
erforderlich, den Lauf --von Bahnen aus Papier *o. dgl. so zu steuern, daß die Seitenkanten
der Bahn auf der aufgewickelten Rolle in . einer Fläche liegen, so daß sich also
glatte Stirnflächen an der aufgewickelten Rolle ergeben. Es ist hierbei gebräuchlich,
z. B. durch Verschieben der abzuwickelnden Rolle in Richtung ihrer Achse den Lauf
der Seitenkanten zu beeinflussen.
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Es ist bereits bekannt, mechanische Taster anzuordnen, die selbsttätig
den Lauf der Seitenkanten prüfen und eine Vorrichtung zum Verschieben der auf- bzw.
abzuwickelnden Rolle steuern.
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Die Einwirkung eines mechanischen Tasters auf die Seitenkante der
meistens mit hoher Geschwindigkeit laufenden Bahn ist nachteilig; durch einen solchen
mechanischen Taster werden nämlich sehr leicht Beschädigungen der Seitenkante hervorgerufen.
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Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, den Lauf der Seitenkanten von
Bahnen dadurch zu steuern, daß ein senkrecht auf die Bahn in unmittelbarer Nähe
ihrer Kante gerichteter Luftstrahl von der Bahn, je nach dem Lauf der Seitenkante,
nicht beeinflußt oder abgelenkt wird und hierdurch ein in Richtung des Luftstrahles
hinter der Bahn liegender elektrischer Schalter derart bewegt wird, daß ein elektrischer
Stromkreis geschlossen oder unterbrochen oder die Stromrichtung umgeschaltet wird,
wodurch ein unter der Wirkung des elektrischen Stromes stehendes Zwischengetriebe
ein axiales Verschieben der ab- bzw. aufzuwickelnden Rolle bewirkt.
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Bei empfindlichen Bahnen wirkt der Luftstrahl nachteilig auf die Kanten
ein. Die Kontakte, die sehr häufig geschlossen und geöffnet werden, weisen leicht
Störungen auf. Der hauptsächlichste Nachteil der beschriebenen Anordnung liegt jedoch
darin, daß bei jedesmaligem Schließen der Kontakte Steuerimpulse von gleicher Stärke
ausgeübt werden, und daß jedesmal ein vollkommenes Ein- bzw. Abschalten und bei
jedem Einschalten ein Überwinden der Trägheit des zunächst noch in Ruhe befindlichen
Zwischengetriebes erfolgt.
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Ähnliche Anordnungen_ sind als Siebla.ufregler für Papier- und ähnliche
Maschinen vorgeschlagen worden; bei diesen Anordnungen sollen in der Nähe der einen
oder beider Siebkanten ein oder mehrere elektrisch leitende Flüssigkeitsstrahlen
angeordnet werden, durch die Stromleise geschlossen werden, wenn eine oder beide
Siebkanten beim seitlichen Verlaufen des Siebes von den Flüssigkeitsstrahlen getroffen
werden. Derartige Anordnungen können bei den auf- bzw. abzuwickelnden Bahnen aus
Papier, Karton, Glashaut usw. deshalb nicht verwendet werden, weil diese Bahnen,
im Gegensatz zu Papiermaschinen
-sieben, elektrisch nicht leitend
sind und durch Flüssigkeitsstrahlen beschädigt werden würden.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, zum Steuern des Laufes der Seitenkanten
von Bahnen selbsttätige Einrichtungen zu verwenden. bei denen die Stromstärke eines
elektrischen Steuerstromkreises von dem Lauf einer Seitenkante der Bahn abliängig
ist. Diese AbhängPigkeit der Stromstärke eines elektrischen Steuerstromkreises vom
Lauf der Seitenkante der Bahn wird beispielsweise dadurch erreicht, daß Lichtstrahlen,
die lichtempfindliche Zellen beeinflussen, die Kanten der Bahn streifen. Hierdurch
ergibt sich eine Änderung des Stromdurchganges durch die lichtempfindliche Zelle
in Abhängigkeit von der Größe des auftreffenden Strahlenbüschel-' teiles, also von
dem Lauf der Seitenkanten der Bahn.
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Es ist weiterhin eine Vorrichtung bekannt, bei der auf der Achse der
ab- oder aufzuwickelnden Rolle Schnecken- oder Zahnräder mit schräg zur Radachse
gestellten Zähnen und ferner von diesen Schnecken- oder Zahnrädern angetriebene
Gegenräder und auf den Weilen dieser Gegenräder Bremsen angeordnet sind, deren Bremswirkung
von mechanischen, den Lauf der Seitenkanten der zu s -teuern den Bahn überwachenden
Tasten durch Verschieben von Laufgewichten gesteuert wird. Es ist auch vorgeschlagen
worden, die mechanischen Bremsen durch Elektromagnete zu steuern. Das Einstellen
der Bremsen durch die Taster erfolgt derart, daß sich die Zahndrücke, die an den
auf der Achse der zu steuernden Nickelrolle angebrachten Schnekken- oder 7ahnrädern
auftreten, bei geradem Lauf der ab- bzw. aufzurollenden Bahn gegenseitig aufheben,
jedoch bei seitlichem Verlaufen der Bahn ein axiales Verschieben der Welle bewirken
und somit den erwünschten Lauf der Seitenkante der Bahn herbeiführen.
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Bei der zuletzt erwähnten Vorrichtung ist die Wärmeentwicklung der
Bremse unerwünscht. Die durch die Steuerung hervorgerufene wechselnde Einstellung
der Bremsen ruft in der laufenden Bahn in nachteiliger Weise zusätzliche Spannungen
in der Längsrichtung hervor.
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Beider erfindungsmäßigen Vorrichtung wird, nie bei der soeben beschriebenen
Einrichtung, die Wickehvelle durch Ändern des Geschwindigkeitsv erhältnisses zweier
ständig umlaufender Wellen in Abhängigkeit von einem durch den Lauf der Seitenkanten
der Bahn gesteuerten Stromkreis verschoben; das Kennzeichen der Erfindung liegt
darin, daß die beiden Wellen, unabhängig vom Wickelantrieb, von zwei Elektromotoren
angetrieben werden. Das Steuergetriebe ist also vom Maschinenantrieb unabhängig.
Irgendwelche Bremsen, die zusätzliche und daher unerwünschte Spannungen der laufenden
Bahn hervorrufen, werden nicht benötigt.
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Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung sind die vorerwähnten gesteuerten
Motoren vorzugsweise als Gleichstromelektromotoren ausgebildet, durch deren Erregerwicklungen
der Steuerstrom fließt. Um ein übersteuern zu verhüten, werden gemäß- weiterer Ausbildung
der Erfindung Erreger; wicklungen, die den vom Steuerstrom durchflossenen Erregerwicklungen
entgegenwirken, eingeschaltet, sobald sich die mechanischen Mittel der Steuerung
ihrer Endlage nähern bzw. ihre Endlage erreichen.
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Eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung wird dadurch
erhalten, daß zwei Glieder eines Differentialgetriebes, dessen Verwendung zum seitlichen
Verstellen von auf-oder abzuwickelnden Rollen bekannt ist, durch zwei Elektromotoren,
von denen mindestens einer hinsichtlich seiner Drehzahl durch den elektrischen Steuerstromkreis
beeinflußt wird, angetrieben werden und daß ein drittes Glied des Differentialgetriebes
in bekannter Weise auf den Lauf der Seitenkante der zu steuernden Bahn einwirkt.
Bei .einer besonders einfachen Ausführungsform besteht das Differentialgetriebe
in bekannter Weise aus zwei parallel zueinander angeordneten Gewindespindeln und
einem zwischen den Gewindespindeln angeordneten und mit diesen Spindeln im Eingriff
stehenden Schneckenrad, dessen Lager verschiebbar, also z. B. auf einem in Richtung
der Spindeln geführten Schlitten angeordnet ist. Die beiden Spindeln werden von
den Elektromotoren mit entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben; das verschiebbare
Lager des Schneckenrades ist mit der Achse der auf- bzw. abzuwickelnden Rolle verbunden.
Beim Einwirken des Steuerstromkreises tritt ein Drehzahlunterschied zwischen den
beiden Motoren und somit auch ein Verschieben des Schneckenrades ein. An dem verschiebbaren
Teil, der das Lager des Schneckenrades trägt, sind die bekannten mechanischen Mittel,
die auf den Lauf der Seitenkante der zu steuernden Bahn einwirken, angeschlossen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird mindestens
ein Motorteil eines als Differential wirkenden, an sich bekannten Doppelmotors hinsichtlich
seiner Relativdrehzahl durch den Steuerstromkreis beeinflußt. Es ist zweckmäßig,
die Anordnung derart zu treffen, daß die resultierende Drehzahl (absolute Drehzahl)
jenes Motorteils, der auf die mechanischem, den Lauf der Seitenkante der Bahn bestimmenden
Mittel einwirkt, bei richtigem Lauf der Seitenkante der zu steuernden Bahn gleich
Null ist. Der Doppelmotor kann
hierbei ebensogut aus einem Motor
mit zwei ineinander angeordneten umlaufenden Ankern wie auch aus einem Aggregat
bestehen, das sich aus einem normalen Motor und einem Motor mit umlaufendem Anker
und umlaufenden Erregenvzcklungen zusammensetzt.
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Nachstehend werden. .einige Ausführungsbeispiele beschrieben: Abb.
i zeigt ein Steuerschema.
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Abb.2 zeigt die gesteuerten Motoren mit Differentialgetriebe.
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Abb.3 zeigt einen Schnitt durch das Differentialgetriebe gemäß der
Linie E-F der Abb. 2.
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A66. 4 zeigt ein weiteres Steuerschema. Abb. 5 zeigt eine Draufsicht
auf die gemäß dem in Abb. .1 dargestellten Schema gesteuerten Elektromotoren und
auf das zugehörige Differentialgetriebe. , Abb.6 zeigt einen Schnitt durch das Differentialgetriebe
gemäß der Linie C-D der Abb. 5.
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Abb.7 zeigt einen Schnitt durch das Differentialgetriebe gemäß. der
Linie -4-B der Abb. 5.
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Abb.8 zeigt einen Doppelmotor mit zwei ineinander angeordneten umlaufenden
Ankern. Abb.9 zeigt einen Doppelmotor, der aus zwei zu einem Aggregat zusammengesetzten
Motoren besteht.
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Abb. to zeigt ein Steuerschema für die durch Abb.8 und 9 dargestellten
Doppelmotore.
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Bei der durch die Abb. i bis 3 erläuterten Ausführungsform der Erfindung
ist eine Lichtquelle L angeordnet. Die von dieser Lichtquelle L ausgesandten Lichtstrahlen
streifen die Seitenkante S der zu steuernden Papierbahrt-7 und treffen auf die bekannte
lichtempfindliche Zelle Z, die beispielsweise aus einer Selenzelle besteht. Von
der Lichtquelle L werden die Lichtstrahlen in bekannter Weise mittels eines Linsensystems
derart ausgesandt, daß der Brennpunkt des ausgesandten Strahlenbündels etwa auf
der Bahn T bzw. auf der Führungsfläche U liegt. Die Führungsfläche U weist eine
kleine öffnung für den Durchgang der Lichtstrahlen auf. Bei richtigem Lauf der Seitenkante
wird etwa die Hälfte der Lichtstrahlen abgedeckt, so daß die lichtempfindliche Zelle
nur zur Hälfte erregt ist. Die lichtempfindliche Zelle ist an ein Gleichstromnetz,
das aus den Hauptleitern a und b besteht, angeschlossen. Von der lichtempfindlichen
Zelle Z wird in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke der Zelle die Stromstärke
!, des Steuerstromkreises c beeinflußt.
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An. den Hauptleitern a und b des Gleichstromnetzes sind
zwei Gleichstrommotoren M, und Y12 angeschlossen. Beide Motoren sind mit gleichen
Anker- und Erregerwicklungen ausgerüstet und als Nebenschlußmotoren derart geschaltet,
daß sie mit derselben Drehrichtung umlaufen. An dem Motor Ml ist vor die Erreger«zcklung
ei noch ein Widerstand w, vorgeschaltet. Die Stromstärke des die Erregerwicklung
e, des Motors ,111 durchlaufenden Stromes ist also geringer als die Stromstärke
in der Erregerwicklung e-. des Motors Mn.
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Der Motor M. ist mit den zusätzlichen Erregerwicklungen d, die in
den Steuerstromkreis c eingeschaltet und von dem Steuerstrom durchflossen werden,
versehen. Diese zusätzlichen Erregerwicklungen d sind derart geschaltet, daß sie
das von den Erregen-,dcklungen e1 erzeugte Feld verstärken.
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. Die Erregerwicklungen sind derart abgestimmt, daß sie den Einfluß
des Widerstandes w1 ausgleichen, wenn die Hälfte des von der Lichtquelle L ausgesandten
Lichtstrahlenbüschels auf die lichtempfindliche Zelle Z trifft, d. h. also: Wenn
die Seitenkante S der Bahn T richtig läuft und wenn daher die lichtempfindliche
Zelle zur Hälfte erregt wird, so ruft der durch den Steuerstromkreis c fließende
Steuerstrom beim Durchlaufen der Erregerwicklung d eine derartige Verstärkung des
von den Erregerwicklungen ei erzeugten Feldes hervor, daß dieses verstärkte Erregerfeld
gleich dem von den Wicklungen e= des Motors M@ erzeugten Felde ist, daß also unter
den angegebenen Voraussetzungen -beide Motoren mit derselben Drehzahl umlaufen.
Man erkennt weiterhin, daß der Motor Al,
schneller oder langsamer laufen wird
als der Motor M2; je nachdem ob durch die Seitenkante S der Bahn T mehr oder weniger
als die Hälfte des von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlenbündels abgeschirmt
wird.
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Die beiden Motoren Ml und M2 -zrken auf ein durch die Abb. 2 und 3
dargestelltes Differentialgetriebe. Auf der Welle des Motors Ml ist ein mit Außenverzahnung
versehenes Zahnrad i starr befestigt und ein weiteres, mit Innen- und Außenverzahnung
versehenes Zahnrad 2 drehbar gelagert. In die Außenverzahnung des Rades z greift
ein auf der Welle des Motors M., befestigtes Zahnrad 3 ein. Auf dem Zapfen 4 der
Kurbel 5 ist ferner drehbar ein weiteres Zahnrad 6. das Planetenrad, gelagert. Die
Zähme dieses Rades greifen in die Verzahnung des Rades i und in die Innenverzahnung
des Rades 2 ein. Die Zähnezahlen der Zahnräder sind so gewählt. daß die Kurbel 5
stillsteht, wenn die beiden Motoren t111 und a-1., mit derselben Drehzahl umlaufen.
Wird jedoch die Drehzahl des Motors Ml größer oder kleiner als die Drehzahl des
Motors AI., so beginnt die Kurbel 5 in der einen oder anderen Richtung umzulaufen.
Mit
der Kurbel 5 ist die Spindel ; verbunden, die in eine an der Drehung verhinderte,
jedoch axial verschiebbare Mutter 8 eingreift. An dieser beim Umlauf der Kurbel
5 axial verschobenen Stellmutter 8 ist das Gestänge 9 und ro, das zum Verschieben
der abzuwickelnden Papierrolle dient, angelenkt.
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Die beschriebene Steuerung wirkt also folgendermaßen: Wenn die Seitenkante
S der zu steuernden Bahn T nicht mehr richtig läuft, so wird durch diese Seitenkante
der Bahn mehr oder weniger als die Hälfte des von der Lichtquelle ausgesandten Strahlenbündels
abgeschirmt. Das hat, wie vorstehend beschrieben, eine Erhöhung bzw. Erniedrigung
der Drehzahl des Motors Ml zur Folge. Wenn. sich die Drehzahl des Motors Ml gegenüber
der Drehzahl des Motors M. erhöht oder erniedrigt, so beginnt die Kurbel 5 in der
einen oder anderen Richtung umzulaufen, was ein Verschieben der Stellmutter 8 und
somit auch ein axiales Verschieben der Rolle, von der das Papier abge«-ickelt wird,
zur Folge hat.
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Eine andere Ausfühnmgsform des Gegenstandes der Erfindung wird durch
die Abb. 4 bis 7 erläutert. Auch bei dieser Ausführungsform streift das von einer
Lichtquelle L ausgesandte Strahlenbündel die Kante S der zu steuernden, über eine
Unterlage U geführten Bahn T und trifft auf eine lichtempfindliche Zelle Z, von
deren Erregung die Stromstärke in dem Steuerstromkreis c abhängig ist.
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Es sind ferner an den Hauptleitungen a und b ,eines Gleichstromnetzes
zwei Motoren X
und Y angeschlossen. Die Motoren laufen mit entgegengesetzter
Drehrichtung um. Beide Motoren haben gleiche Anker- und gleiche Erregerwicklungen
ex bzw. ey. Vor die Erregerwicklungen des Aiotors Y ist jedoch noch ein Widerstand
w, vorgeschaltet. Beide Motoren sind mit zusätzlichen Erregerwicklungen d" bzw.
d" die von dem Strom des Steuerstromkreises c durchflossen werden, versehen. Im
Motor Y verstärken die Erregerwicklungen dy das von den Erregerwicklungen
ey erzeugte Feld. In dem Motor X wirken die Erregerwicklungen ex und d" gegeneinander.
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Die Wicklungen sind hier derart abgestimmt, daß beide Motoren mit
derselben Drehzahl umlaufen, wenn gerade die Hälfte des von der Lichtquelle L ausgesandten
Lichtstrahlenbündels durch die Kante S der zu steuernden Bahn T abgeschirmt wird.
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Von. den beiden Motoren werden, wie besonders Abb.5 erkennen läßt,
zwei parallel zueinander angeordnete, mit dem gleichen Gewinde versehene Spindeln
11 und 12 mit entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben. Zwischen den beiden
Spindeln befindet sich ein Schneckenrad 13, dessen Zähne in das Gewinde der Spindel
n und 12 eingreifen. Dieses Schneckenrad 13 ist auf einem Bolzen 1 ¢ drehbar
gelagert, der von einem Schlitten 15 getragen wird. Der Schlitten 15 ist parallel
zur Richtung der Spindeln I I und 12 geführt und kann in Richtung der Pfeile
PX bzw. Py hin und her gezogen werden. An dem Schlitten. 15 ist ferner eine Stange
16 angeschlossen, die an der Welle angreift, die die abzu«ickelnde Papierrolle trägt.
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Wenn die Spindeln i i und 12 in der in Abb. 5 eingetragenen Drehrichtung
umlaufen, so läuft auch das Schneckenrad in Richtung der eingetragenen Pfeile p
um. Wenn die Drehzahl beider Monore X und Y und somit auch beider
Spindeln i i und 12 gleich ist, so verharrt der Schlitten 15 in seiner Lage.
Sobald jedoch ein Drehzahlunterschied zwischen den beiden Motoren und somit auch
zwischen den beiden Spindeln auftritt, wird der Schlitten 15 in der Richtung des
Pfeiles P,r oder des Pfeiles P, verschoben. Wenn der Motor Y schneller läuft, so
erfolgt ein Verschieben in Richtung des Pfeiles P,.
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Um ein übersteuern zu vermeiden, sind ferner noch die Erregenvicklungen
fz und f, angebracht. In der Anschlußleitung dieser Erregerwicklungen liegen die
Schalter Sx bzw. S" die von einem Anschlag R, der auf dem Bolzen 14 angebracht ist,
gesteuert werden, sobald sich der Schlitten 15 einer Endlage nähert.
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Wenn beispielsweise die Bahn nicht richtig läuft und weniger als die
Hälfte des von der Lichtquelle L ausgesandten Lichtstrahlenbündels abgeschirmt wird,
so bat das die folgende Wirkung: Durch den Steuerstromkreis wird das Feld des Motors
X geschwächt, das Feld des Motors Y verstärkt. Der Motor X läuft schneller
als der Motor Y. Der Schlitten wird in Richtung des Pfeiles Px verschoben. Wenn
trotz dieser Verschiebung aus irgendeinem Grunde nicht rechtzeitig eine entsprechende
Steuerung der Bahn T erfolgt, so wird ein Übersteuern dadurch vermieden, daß durch
den Anschlag R der Endschalter S, eingeschaltet wird. Es wird dann die Erregerwicklung
Fr, die während des normalen Betriebes nicht -vom Strom durchflossen wird, ein Feld
erregen, das entgegengesetzt dem durch die Erregerwicklungdx erzeugten Feld gerichtet
ist, also die Wirkung des Steuerstromkreises c ausgleicht, die Drehzahl des Motors
X erniedrigt und die Gefahren des Überschreitens der Endlagen beseitigt: Es ist
ferner möglich, bei der Anwendung der Erfindung das mechanische Differentialgetriebe
dadurch zu ersetzen, daß ein als Differential wirkender Doppelmotor benutzt wird.
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.Abb.8 zeigt einen Doppelmotor, bei dem in einem feststehenden- Gehäuse
ineinander zwei umlaufende Anker drehbar gelagert sind.
Abb.9 zeigt
einen anderen Döppelmotor. Dieser besteht aus einem Aggregat, das sich zusammensetzt
aus einem normalen Motor und einem Motor, bei dem sowohl Anker wie Feld umlaufen
und dessen die Erregerwicklungen tragendes Gehäuse mit dem Anker des ersten Motors.
gekuppelt-ist.
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Für beide vorerwähnten Doppelmotoren kann die durch Abb. io erläuterte
Schaltung verwendet werden. Diese Schaltung ist nach den für die Abb. i gegebenen
Erläuterungen ohne weiteres verständlich und unterscheidet sich nur durch die Drehrichtung
des Motors M2 von der Abb. i. In der Abb. io bezeichnet 2l bzw. a2 die Anker der
Motorteile Ml bzw. M2. Die in der Abb. io benutzten Bezeichnungen sind sinngemäß
auch in den Abb. 8 und 9 eingetragen.
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Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß bei richtigem Lauf der Bahn,
also bei Gleichgewicht der Steuerung, die Relativdrehzahl des Motorankers a1 gegenüber
seinem Felde e1 gleich der Relativdrehzahl des Motorankers a2 gegenüber seinem Felde
e2 ist. In solchem Falle steht die freie Welle W, die die mechanischen Mittel zum
Beeinflussen des Laufes der Seitenkante der Bahn- betätigt, still. Sobald jedoch
die Seitenkante der Bahn nicht richtig läuft, also mehr oder weniger als die Hälfte
des von der Lichtquelle L ausgesandten Lichtstrahlenbündels abschirmt, sind die
Relativdrehzahlen zwischen dem Anker a1 und seinem Felde e, und zwischen dem Anker
a2 und seinem Felde e2 einander nicht gleich. Die Welle W läuft äann in der einen
oder anderen Richtung um und beeinflußt den seitlichen Lauf der Bahn.