DE69528224T2

DE69528224T2 - Gerät und Verfahren zum berührungslosen aktiven Spannen von sich bewegendem bandförmigem Material

Info

Publication number: DE69528224T2
Application number: DE69528224T
Authority: DE
Inventors: Michael Long
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1995-07-22
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2015-07-23
Also published as: DE69528224D1; JP3492817B2; EP0694492A3; EP0694492A2; JPH0853246A; EP0694492B1; US5558263A

Description

Die Erfindung betrifft Geräte und Verfahren zum Fördern bandförmiger Materialien, insbesondere zum Spannen und Lenken solcher bandförmigen Materialien und vor allem zum berührungslosen gleichzeitigen Spannen, Lenken und Umlenken sich bewegender bandförmiger Materialien.
Maschinen, die bandförmige Materialien fördern, bestehen in der Regel aus mehreren aufeinander folgenden Prozessabschnitten. So kann beispielsweise eine Beschichtungsmaschine für Fotofilm oder Fotopapier mehrere Beschichtungsabschnitte, Abbindeabschnitte und Trocknungsabschnitte umfassen, die während eines einzigen Durchlaufs eines bandförmigen Materials durch die Maschine auf eine oder beide Seiten des Materials einwirken. In der Regel erfordert jeder Prozessabschnitt eine andere Spannung, sodass es vorteilhaft ist, wenn er von unmittelbar vorhergehenden und folgenden Abschnitten getrennt ist.
Damit sich ein bandförmiges Material zügig durch eine solche Maschine bewegen und an einem Ende der Maschine ab- und am anderen Ende aufgewickelt werden kann, muss das bandförmige Material dauernd gespannt sein. Da jedoch viele der Förderelemente in einer Maschine, insbesondere Transportrollen, das bandförmige Material trägheitsbedingt verzögern, tritt nach dem Überfahren zahlreicher Rollen ein Spannungsverlust auf. Aus diesem Grunde wird die Maschine in bestimmten Abständen mit Antriebsrollen versehen, die in Abhängigkeit von Spannungsfühlern die Spannung ändern oder wieder auf einen ausgewählten Wert einstellen. Antriebsrollen können beispielsweise am Ende eines Abschnitts und/oder am Anfang des nächsten Abschnitts vorgesehen werden.
Instabilitäten in der Spannung des bandförmigen Materials zwischen diesen Antriebsrollen erfordern eine dynamische Einrichtung für eine variierbare Verlängerung oder Verkürzung der Bahn des bandförmigen Materials. Diese Einrichtung und ihre Funktion zwischen Maschinenelementen, welche die Spannung wiederherstellen, wird im Folgenden als "Spannen" bezeichnet. In der Regel wird dafür eine in der Bahn des bandförmigen Materials angeordnete Vorrichtung verwendet, die aus zwei parallel zueinander auf einem gemeinsamen Rahmen gelagerten Rollen bzw. Walzen besteht, wobei eine erste Seite des bandförmigen Materials einer Walze und die zweite Seite des bandförmigen Materials der anderen Walze zugewandt ist. Der Rahmen ist um eine mittig zwischen den Walzen und parallel zu diesen sowie quer zur Förderrichtung des bandförmigen Materials verlaufende Achse schwenkbar, um je nach Bedarf bandförmiges Material anzuhäufen oder ablaufen zu lassen. Eine um die Achse wirksame Drehvorrichtung beaufschlagt den Rahmen mit einem Kräftepaar, welches das bandförmige Material in Abhängigkeit von einem Bandspannungsfühler variierbar spannt. US-A-2 685 417 und US-A-2 714 268 ebenso wie US-A-4 496 113 zeigen Band spann Vorrichtungen mit zwei parallelen Rollen bzw. Walzen, die um eine zwischen und parallel zu den Walzenachsen verlaufende Achse drehbar sind, um die Spannung durch Aufnahme und Freigabe bandförmigen Materials zu regulieren.
Beim Fördern eines bandförmigen Materials besteht auch die Notwendigkeit, das bandförmige Material auf seinem Weg durch die Maschine steuerbar und zuweilen wiederholt in Querrichtung zu positionieren. Ohne eine solche Steuerung wandert das bandförmige Material infolge der kumulativen Wirkung winziger Fehlausrichtungen der Förderelemente und Veränderungen in der Geradheit und Planheit des bandförmigen Materials selbst seitlich in einer Maschine aus. Es kann auch vorkommen, dass aufeinander folgende Abschnitte der Maschine konstruktions- oder fehlerbedingt nicht fluchten. Die seitliche Positionierung eines sich bewegenden bandförmigen Materials in einer Bandfördermaschine wird im Folgenden als "Lenken" bezeichnet. US-A-2 807 465, die der vorliegenden Erfindung wohl am nächsten kommende Entgegenhaltung, offenbart in den Hauptansprüchen 1 und 6 folgende Merkmale:
- erste und zweite zylindrische Führungen, um die sich das bandförmige Material bewegt;
- wobei die Führungen sich um eine gemeinsame Achse drehen, um die Spannung des bandförmigen Materials zu regulieren; und
- wobei die Führungen um eine weitere Achse schwenkbar sind, um das bandförmige Material zu lenken.
Diese Entgegenhaltung zeigt somit eine Bandführungsvorrichtung zum Zentrieren eines bandförmigen Materials und gleichzeitigen Ausgleichen der durch die Lenksteuerung erzeugten Spannung.
Zum Lenken des bandförmigen Materials wird in der Regel ein mit Walzen versehener Rahmen vergleichbar mit der vorher beschriebenen Spannvorrichtung um eine Achse in der Ebene und Richtung des einlaufenden bandförmigen Materials und tangential zur ersten Walze in dem Rahmen geschwenkt. Eine Vorrichtung dieser Art wird in US-A-4 069 959 offenbart. Zum Schwenken dieses Rahmens wird das auslaufende bandförmige Material seitlich verschoben. Dies bewirkt jedoch, und erfordert sogar, eine Verwindung des ein- und auslaufenden bandförmigen Materials. In Verbindung mit einer nachgeschalteten Abtastvorrichtung für die seitliche Position und einem geeigneten Betätigungs- und Kopplungssystem dient diese Vorrichtung als Lenkvorrichtung für ein bandförmiges Material.
Verwindungen in den ein- und auslaufenden bandförmigen Materialien in der Maschine können unerwünscht sein. Eine bekannte Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht darin, die Verwindung von der eigentlichen Förderung des bandförmigen Materials in der Weise zu trennen, dass man das bandförmige Material an einer arretierten Walze mit hoher Umwicklung vorbei um zwei parallele, gewöhnlich als "Luftwalzen" bezeichnete Luftförderelemente, die in einem um eine rechtwinklig zur Achse der ersten Luftwalze verlaufende Achse schwenkbaren Rahmen gelagert sind, und dann an einer zweiten arretierten Walze mit hoher Umwicklung vorbeiführt. Eine Vorrichtung dieser Art wird von der Kohler Coating Machinery Corp., Greentown, Ohio, USA angeboten.
Alle diese bekannten Spannungstrenn- und Lenkvorrichtungen haben den Nachteil, dass die Mitnahmereibung des bandförmigen Materials bei hohen Geschwindigkeiten infolge des Mitführens einer dünnen Luftschicht zwischen den Walzen und dem bandförmigen Material abnimmt. Die geringere Mitnahmereibung des bandförmigen Materials führt zu einer verminderten Lenksteuerung und ist besonders bei bandförmigen Materialien mit reibungsarmen Beschichtungen problematisch. Die bekannten Vorrichtungen erfordern getrennte Geräte zum Spannen und zum Lenken und bedingen dadurch teure Anlagen mit großem Platzbedarf. Die bekannten Vorrichtungen erfordern ferner eine sehr genaue Ausrichtung zwischen den Walzen in den Spann- und Lenkrahmen sowie zwischen den Rahmen und benachbarten vor- oder nachgeschalteten Walzen, um Kräuseln, Verkratzen oder Abrieb bandförmiger Materialien zu vermeiden. Dies gilt insbesondere für sehr dünne bandförmige Materialien. Eine solche Ausrichtung ist schwierig und beispielsweise bei Anwendungen, die eine schnelle Umstellung oder Wartung zwischen unterschiedlichen Fertigungen erfordern, teuer. Das Fehlen einer solchen Ausrichtung kann bei den bekannten Fördermaschinen zu Beschädigungen oder Qualitätsmängeln, erhöhten Fertigungskosten und Reklamationen führen.
Der Erfindung liegt primär die Aufgabe zugrunde, ein Gerät und ein Verfahren zum berührungslosen Spannen und Lenken eines bandförmigen Materials zu schaffen.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Gerät und ein Verfahren zum berührungslosen und gleichzeitigen Spannen und Lenken eines bandförmigen Materials zu schaffen, bei dem zwei Luftwalzen in einem gemeinsamen Rahmen gelagert sind, der um zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Achsen schwenkbar ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Geräts und eines Verfahrens zum berührungslosen und gleichzeitigen Spannen, Lenken und Umlenken eines bandförmigen Materials.
Die Erfindung hat darüber hinaus die Aufgabe, ein Gerät und ein Verfahren zum hochgenau kontrollierten Spannen, Lenken und Umlenken eines bandförmigen Materials zu scharfen, bei dem die Förderelemente keine hochgenaue Ausrichtung erfordern.
Die Erfindung schafft erstens ein Gerät zum Fördern eines bandförmigen Materials, gekennzeichnet durch:
a) einen Maschinenrahmen;
b) einen Vorrat an bandförmigem Material, das eine erste und eine zweite Seite aufweist und dem Maschinenrahmen entlang läuft,
c) eine erste Luftwalze, die eine erste, im Wesentlichen zylindrische Fläche und eine erste Achse aufweist und auf dem Maschinenrahmen schwenkbar gelagert ist, wobei die erste Seite des bandförmigen Materials in einer ersten Umwicklung zumindest teilweise um die erste zylindrische Fläche gewickelt ist,
d) eine zweite Luftwalze, die eine zweite, im Wesentlichen zylindrische Fläche und eine zweite Achse aufweist, wobei die zweite Luftwalze von der ersten Luftwalze beabstandet ist und die zweite Achse sich parallel zur ersten Achse erstreckt, und die auf dem Maschinenrahmen schwenkbar gelagert ist, wobei die zweite Seite des bandförmigen Materials in einer zweiten Umwicklung zumindest teilweise um die zweite zylindrische Fläche gewickelt ist,
e) eine dritte, arretierte Luftwalze, die im Maschinenrahmen derart fest gelagert ist, dass sie bewirkt, dass das bandförmige Material in einem ersten Umwicklungswinkel von etwa 180º um die erste Luftwalze gewickelt ist,
f) Mittel zum Schwenken der ersten und zweiten Luftwalze in fester relativer Beziehung um eine dritte Achse parallel zu und zwischen der ersten und zweiten Achse, um das bandförmige Material im Gerät zu spannen, wobei die erste und zweite Luftwalze derart gesteuert ist, dass sie jeweils um eine vierte Achse schwenkbar ist, die im Wesentlichen rechtwinklig zur ersten und zweiten Achse verläuft, um das bandförmige Material durch das Gerät zu lenken und
g) Mittel zum Ziehen des bandförmigen Materials durch das Gerät.
Vorzugsweise wird eine vierte arretierte Luftwalze vorgesehen, die in dem Rahmen derart fest gelagert ist, dass sie bewirkt, dass das bandförmige Material einen zweiten Umwicklungswinkel bildet, der dem ersten Umwicklungswinkel des bandförmigen Materials um die zweite Luftwalze entspricht und ihm entgegengesetzt ist.
Die Erfindung schafft zweitens ein Gerät zum Fördern eines bandförmigen Materials, gekennzeichnet durch:
a) einen Maschinenrahmen,
b) einen Vorrat an bandförmigem Material, das eine erste und eine zweite Seite aufweist und dem Maschinenrahmen entlang läuft,
c) eine erste Luftwalze mit einer ersten im Wesentlichen zylindrischen Fläche und einer ersten Achse, wobei die erste Seite des bandförmigen Materials in einem ersten Umwicklungswinkel zumindest teilweise um die erste Luftwalze gewickelt ist,
d) eine zweite Luftwalze mit einer zweiten, im Wesentlichen zylindrischen Fläche und einer zweiten Achse, wobei die zweite Seite des bandförmigen Materials in einem zweiten Umwicklungswinkel zumindest teilweise um die zweite Luftwalze gewickelt ist,
e) eine dritte arretierte Luftwalze, die in dem Rahmen derart fest gelagert ist, dass sie bewirkt, dass das bandförmige Material in einem ersten Umwicklungswinkel von etwa 180º um die erste Luftwalze gewickelt ist,
f) einen auf dem Maschinenrahmen gelagerten Halterahmen zum Haltern der ersten und zweiten Luftwalze in fester Beziehung zur ersten und zweiten Achse im Abstand voneinander und im Wesentlichen parallel,
g) Mittel zum kontrollierten Schwenken des Halterahmens um eine drifte Achse im Wesentlichen parallel zu einer Ebene durch die erste und zweite Achse, um das bandförmige Material durch das Gerät zu spannen, und wobei die erste und zweite Luftwalze um eine zur ersten und zweiten Achse im Wesentlichen rechtwinklige vierte Achse kontrolliert schwenkbar ist, um das bandförmige Material durch das Gerät zu lenken, und
h) Mittel zum kontrollierten Schwenken des Halterahmens um eine zur dritten Achse rechtwinklige, zur ersten und zweiten Achse im Wesentlichen parallele fünfte Achse, die die dritte Achse zwischen der ersten und zweiten Achse schneidet, um das bandförmige Material in einen gespannten Zustand zu versetzen,
i) eine vierte arretierte Luftwalze, wobei die dritte und die vierte arretierte Luftwalze im Wesentlichen zylindrische Flächen aufweisen und in der Bahn des bandförmigen Materials zwischen der ersten und zweiten, auf dem Maschinenrahmen gelagerte Luftwalze auf jeweils einander gegenüberliegenden Seiten der durch die erste und dritte Achse verlaufenden Ebene angeordnet sind, und wobei die zweite Seite des bandförmigen Materials zumindest teilweise um die zylindrische Fläche der dritten arretierten Luftwalze und die erste Seite des bandförmigen Materials zumindest teilweise um die zylindrische Fläche der vierten arretierten Luftwalze gewickelt ist, um für den ersten und zweiten Umwicklungswinkel auf der ersten und zweiten schwenkbaren Luftwalze Werte von jeweils 30º und 210º zu erzeugen, und
j) Mittel zum Ziehen des bandförmigen Materials durch das Gerät.
Die Erfindung schafft drittens ein Verfahren zum Lenken und Spannen eines mit einer ersten und einer zweiten Seite versehenen bandförmigen Materials in einem Gerät zum Fördern des bandförmigen Materials, gekennzeichnet durch die Schritte:
a) teilweises Umwickeln des bandförmigen Materials um die Flächen der ersten und zweiten, jeweils voneinander beabstandeten Luftwalzen mit ihren ersten und zweiten Achsen, wobei die erste Seite des bandförmigen Materials der Fläche der ersten Luftwalze und die zweite Seite des bandförmigen Materials der Fläche der zweiten Luftwalze zugewandt ist, wobei die Luftwalzen jeweils in Beziehung zueinander arretiert sind und die erste Achse parallel zur zweiten Achse verläuft, wobei die beiden Luftwalzen um eine zur ersten und zweiten Achse im Wesentlichen parallel dritte Achse und gleichzeitig um eine rechtwinklig zur dritten Achse und im Wesentlichen parallel zu oder innerhalb einer durch die erste und zweite Achse führenden Ebene kontrolliert drehbar sind,
b) Antreiben des bandförmigen Materials durch das Gerät,
c) Abtasten der relativen seitlichen Position und der relativen Spannung des angetriebenen bandförmigen Materials im Gerät,
d) kontrolliertes Drehen der beiden Luftwalzen um die dritte Achse, um das angetriebene bandförmige Material in Abhängigkeit von der Abtastung von der seitlichen Position in eine andere seitliche Position zu lenken, und
e) kontrolliertes Drehen der beiden Luftwalzen um die vierte Achse, um die Bahnlänge des bandförmigen Materials in Abhängigkeit von der Abtastung der relativen Spannung zu verändern.
Die Erfindung schafft viertens ein Verfahren zum Lenken und Spannen eines bandförmigen Materials in einem Gerät zum Fördern eines solchen bandförmigen Materials, wobei das bandförmige Material sich über eine erste und eine dieser benachbarten zweite Luftwalze mit einer ersten und einer dazu parallelen zweiten Achse bewegt und wobei das bandförmige Material in gleichen und entgegengesetzten Winkeln von mindestens 30º um die erste bzw. zweite Luftwalze gewickelt ist, gekennzeichnet durch gleichzeitiges Schwenken der ersten und zweiten Luftwalze um eine dritte Achse rechtwinklig zur ersten und zweiten Achse und um eine vierte Achse parallel zu und zwischen der ersten und zweiten Achse und rechtwinklig zur dritten Achse, wobei alle Achsen in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Die erfindungsgemäßen Geräte und Verfahren ermöglichen eine kontrolliert variierbare Spannung und dynamische Führung oder Lenkung bandförmigen Materials in einer Bandfördermaschine. Die Verwendung von Luftwalzen ist für die Förderung des bandförmigen Materials in den erfindungsgemäßen beweglichen Geräten und bei den erfindungsgemäßen Verfahren eine notwendige Voraussetzung. Luftwalzen haben keine Berührung mit dem bandförmigen Material. Vielmehr schwebt das bandförmige Material auf einem Luftkissen, das von den Luftwalzen kontinuierlich mit niedriger Geschwindigkeit erzeugt wird. Luftwalzen bieten einen weiteren Freiheitsgrad, der bei Rollenförderern nicht gegeben ist, nämlich den einer schraubenförmigen Bewegung des bandförmigen Materials auf seinem Weg um die Walze. Wenn sich ein bandförmiges Material schraubenförmig um eine Transportrolle bewegt, muss es sich seitwärts und vorwärts bewegen. Dabei scheuert das bandförmige Material an der Oberfläche der Rolle und wird dadurch verkratzt. Bei Rollenförderern darf zwischen der Rolle und dem bandförmigen Material in keiner Richtung eine Relativbewegung auftreten, während Luftwalzen eine Bewegung des bandförmigen Materials in jeder beliebigen Richtung parallel zur Oberfläche der Walze zulassen. Die erfindungsgemäßen Geräte und Verfahren gestatten diese Freiheit.
Zwei Luftwalzen mit einer ersten bzw. zweiten Achse werden mit Abstand zueinander und im Wesentlichen quer zur Bahn des bandförmigen Materials angeordnet. Das bandförmige Material kommt in einer ersten axialen Richtung an der ersten Luftwalze an und wird in einem Winkel von mindestens etwa 90 Grad um jede Luftwalze gewickelt, wobei jedoch der ersten und zweiten Luftwalze jeweils entgegengesetzte Oberflächen des bandförmigen Materials zugewandt sind (eine Bandführung, die als "S-Wickel"-Bahn des bandförmigen Materials bezeichnet wird). Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Maschinenabschnitt an beiden Enden der Bahn des bandför migen Materials mit Antriebsrollen versehen. Die gewöhnlich als "Sauganleger" bezeichneten Antriebsrollen greifen das bandförmige Material mit einem Vakuum, das im Innern erzeugt und über Öffnungen mit der Außenfläche verbunden wird. Die Luftwalzen bleiben mit ihren Achsen dauernd parallel zueinander ausgerichtet, können jedoch um eine dritte Achse zwischen und parallel zu den Achsen der ersten und zweiten Luftwalze geschwenkt werden, sodass die Bahn des bandförmigen Materials steuerbar verkürzt oder verlängert wird, um die Spannung in dem bandförmigen Material zu verändern. Gleichzeitig können die Luftwalzen auch um eine vierte Achse rechtwinklig zur dritten Achse geschwenkt werden, sodass das bandförmige Material nach rechts oder links, aber parallel zur vorigen Bahn, d. h. in dieselbe axiale Richtung gelenkt wird. Die Luftwalzen werden vorzugsweise parallel zueinander starr auf einen robusten Rahmen gelagert, der gleichzeitig wie beschrieben um die dritte und vierte Achse schwenkbar ist.
Stattdessen können auch zwei Rahmen vorgesehen werden, von denen einer größer ist als der andere und diesen umgibt. Dabei sind die beiden Rahmen kardanisch so miteinander verbunden, dass ein Rahmen die zum Lenken erforderliche Schwenkbewegung und der andere die zum Spannen erforderliche Schwenkbewegung ausführt. Beide Funktionen können von dem größeren oder dem kleineren Rahmen wahrgenommen werden.
In fester Beziehung zur Fördermaschine können zwei zusätzliche Luftwalzen vorgesehen werden, die so angeordnet sind, dass sie eine doppelte "Z-förmige" Bahn des bandförmigen Materials durch die Vorrichtung definieren, wie im Folgenden anhand der Zeichnung ausführlicher beschrieben. Die zusätzlichen Luftwalzen werden in der Bahn des bandförmigen Materials zwischen den schwenkbaren Luftwalzen so angeordnet, dass sie den Umwicklungswinkel an jeder der zum Spannen/Lenken des Materials vorgesehenen Luftwalzen auf einen festen, hohen Wert im Bereich von etwa 30º bis 210º, vorzugsweise etwa 180º, erhöhen.
In der Bahn des bandförmigen Materials nach der zweiten Luftwalze zum Spannen/Lenken des Materials befindet sich eine zusätzliche Luftwalze, die in ihrem Mittelpunkt um eine fünfte, tangential zur Luftwalze am Luftwalzeneintrittspunkt des einlaufenden bandförmigen Materials und rechtwinklig zur Lenkachse und zur Spannachse verlaufende Achse schwenkbar ist. Durch Schwenken dieser zusätzlichen Luftwalze wird das bandförmige Material in eine Richtung umgelenkt, die nicht parallel zur vorhergehenden Bahn des bandförmigen Materials verläuft, d. h. in eine andere axiale Richtung, damit das bandförmige Material gegebenenfalls in den nächsten Prozessabschnitt einlaufen kann.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen vereinfachten schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Geräts zur Darstellung der Bahn eines bandförmigen Materials zwischen zwei trennenden Sauganlegern und um bewegliche Luftwalzen-Förderelemente zum Spannen, Lenken und Umlenken des bandförmigen Materials;
Fig. 2 einen vereinfachten schematischen Querschnitt der in Fig. 1 dargestellten Bahn des bandförmigen Materials mit zwei zusätzlichen Luftwalzen-Förderelementen, die an den Luftwalzen zum Spannen/Lenken jeweils einen konstanten Umwicklungswinkel von etwa 180º bewirken;
Fig. 3 einen vereinfachten schematischen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Darstellung der in Fig. 2 dargestellten Bahn des bandförmigen Materials (der Einfachheit halber ohne die in früheren Zeichnungen gezeigten Luftkissen zwischen dem bandförmigen Material und den Luftwalzen), zusätzlich mit einem Rahmen, der die beiden Luftwalzen zum Spannen/Lenken in der richtigen Beziehung zueinander hält, und auf den Rahmen wirkenden Dreh- und Betätigungselementen zum Spannen bzw. Lenken des bandförmigen Materials;
Fig. 4 eine isometrische Ansicht des in Fig. 3 schematisch dargestellten Geräts, in der die von den Linearbetätigungselementen auf den Rahmen ausgeübte Lenkwirkung in gestrichelten Linien dargestellt ist;
Fig. 5 eine isometrische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung mit zwei kardanisch miteinander verbundenen getrennten Rahmen zum Spannen und Lenken, wobei ein innerer Rahmen die Spannfunktion und ein äußerer Rahmen die Lenkfunktion übernimmt; und
Fig. 6 eine isometrische Ansicht einer weiteren, der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ähnlichen alternativen Ausführungsform der Erfindung, bei der ein innerer Rahmen die Lenkfunktion und ein äußerer Rahmen die Spannfunktion übernimmt.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung werden gleiche Konstruktionselemente in den verschiedenen Darstellungen mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Bahn des bandförmigen Materials im Prinzip. Bandförmiges Material 11 aus einem Vorrat (nicht dargestellt) läuft dabei an einem Fördermaschinenrahmen (ebenfalls nicht dargestellt) entlang. Das bandförmige Material 11 läuft in einen Abschnitt 13 der Fördermaschine ein, in dem das bandförmige Material gelenkt, gespannt und umgelenkt werden soll. Der Abschnitt 13 wird durch Sauganleger 15 und 17 von vorhergehenden und folgenden Maschinenabschnitten spannungsmäßig getrennt. Das bandförmige Material 11 läuft mit im Wesentlichen gleichen ersten und zweiten Umwicklungswinkeln in einer S-Wickel- Bahn über eine erste Luftwalze 19 und eine zweite Luftwalze 21, wobei eine erste Seite 23 des bandförmigen Materials 11 der ersten Luftwalze 19 und eine zweite Seite 25 des bandförmigen Materials 11 der zweiten Luftwalze 21 zugewandt ist. Die Oberflächen der den Seiten 23 und 25 des bandförmigen Materials zugewandten Luftwalzen 19 bzw. 21 sind im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Nach der zweiten Luftwalze 21 läuft das bandförmige Material 11 um eine dritte Luftwalze 27 und verlässt den Abschnitt 13 über den Sauganleger 17.
Die Luftwalzen 19 und 21 werden in einer festen beabstandeten Beziehung zueinander so gehaltert, dass ihre Längsachsen parallel zueinander und in einer Ebene verlaufen und dass sie um eine dritte Achse 29 etwa in der Mitte zwischen den Luftwalzen 19 und 21 und in der Ebene, die deren Achsen enthält, schwenkbar sind, wobei dieses Schwenken die Länge der Bahn des bandförmigen Materials zwischen den Sauganlegern 15 und 17 verlängert oder verkürzt.
Eine gegenüber der Darstellung in Fig. 1 verbesserte Bahn des bandförmigen Materials ist in Fig. 2 dargestellt. Luftwalzen 31 und 33 sind fest auf der Maschine gelagert und so angeordnet, dass die arretierte Luftwalze 31 einen Umwicklungswinkel von etwa 180 Grad an der schwenkbaren Luftwalze 19 und die arretierte Luftwalze 33 einen gleichen und entgegengesetzten Umwicklungswinkel an der schwenkbaren Luftwalze 21 verursacht. Eine gegebene Drehung der Luftwalzen 19 und 21 um die Achse 29 bewirkt bei der in Fig. 2 dargestellten Bahn des bandförmigen Materials eine doppelt so große Verkürzung oder Verlängerung wie bei der in Fig. 1 gezeigten Bahn des bandförmigen Materials. Dies erweitert den Stellbereich der Vorrichtung und verdoppelt ihre Wirkung pro Drehwinkelgrad.
Fig. 3 zeigt die in Fig. 2 schematisch dargestellte Vorrichtung mit Betätigungselementen. Ein Rahmen 35 verbindet die Luftwalzen 19 und 21 in einer festen, parallelen Beziehung zueinander. Der Rahmen kann mit einem ersten Drehmomentmotor 37 und einem zweiten Drehmomentmotor 39 (in Fig. 4 dargestellt) um die dritte Achse 29 geschwenkt werden. Ein Messfühler (nicht dargestellt) überwacht die Spannung des bandförmigen Materials und schaltet über eine Rückkopplung (ebenfalls nicht dargestellt) die Motoren 37 und 39 ein, um den Rahmen 35 in die entsprechende Richtung zu schwenken. Zur Unterstützung der Motoren 37 und 39 können auf den Rahmen 35 wirkende hydraulische Betätigungselemente (nicht dargestellt) verwendet werden. Dies ermöglicht die Verwendung kleinerer Motoren und verbessert die Ansprechgeschwindigkeit der Spannvorrichtung.
Die Erfindung wurde im Vorhergehenden als Luftwalzenversion eines herkömmlichen Spannrahmengeräts mit Transportrollen beschrieben. Wie oben erwähnt, ermöglicht die Verwendung von Luftwalzen jedoch eine schraubenförmige Relativbewegung zwischen dem bandförmigen Material 11 und den Luftwalzen 19 bzw. 21. Der Rahmen 35 kann daher so ausgerüstet werden, dass die Luftwalzen 19 und 21 um eine vierte Achse 41 schwenkbar sind. Diese Bewegung bewirkt, dass sich das bandförmige Material 11 zwischen dem Sauganleger 15 und der Luftwalze 27 seitlich (gelenkt) relativ nach rechts oder links bewegt. Linearbetätigungselemente 43 und 45 auf entgegengesetzten Seiten des Rahmens 35 sind an ihren entgegengesetzten Enden schwenkbar mit Drehmomentmotoren 37 und 39 und dem Maschinenrahmen verbunden (nicht dargestellt). Diese Betätigungselemente greifen mit gleicher Kraft und parallel zueinander an und bewirken infolge ihrer entgegengesetzten Ausrichtung, dass der Rahmen 35 um die Achse 41 geschwenkt wird. Die seitliche Position des bandförmigen Materials nach Passieren der Luftwalze 21 wird von einem herkömmlichen Sensor für bandförmiges Material (nicht dargestellt) abgetastet, dessen Signal über einen Regler (nicht dargestellt) zu den Betätigungselementen 43 und 45 rückgeführt wird. Der Rahmen 35 kann somit steuerbar und gleichzeitig sowohl um die Achse 29 als auch die Achse 41 geschwenkt werden und dadurch das bandförmige Material 11 gleichzeitig spannen und lenken. Anders als bei den bekannten Lenkrahmen mit Transportrollen unterliegt die Ebene des bandförmigen Materials zwischen dem Sauganleger 15 und der Luftwalze 19 und zwischen der Luftwalze 21 und der dritten Luftwalze 27 keiner Verwindung.
Fig. 4 zeigt eine isometrische Ansicht der in Fig. 3 im Querschnitt dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die von den Betätigungselementen 43 und 45 auf den Rahmen 35 ausgeübte Lenkwirkung und die daraus resultierende seitliche Verschiebung des bandförmigen Materials 11 wird von den gestrichelten Linien dargestellt.
Im nächsten Prozess nach dem Maschinenabschnitt 13 kann für das bandförmige Material eine zweite axiale Richtung 47 erforderlich sein, die von der ersten axialen Richtung 12 abweicht. Die vorher beschriebenen Drehungen um die Achsen 29 und 41 ändern nur die Länge der Bahn des bandförmigen Materials und/oder dessen seitliche Position. Dagegen ist die Richtung, in der das bandförmige Material die Luftwalze 21 verlässt, exakt parallel zu der Richtung, in der das Material an der Luftwalze 19 ankommt. Zum Ändern der axialen Richtung des bandförmigen Materials kann die Luftwalze 27 um eine fünfte Achse 49 geschwenkt werden, die tangential zur Luftwalze 27 in der Ebene des einlaufenden bandförmigen Materials und rechtwinklig zur Achse 41 verläuft. Der Schwenkmechanismus (nicht dargestellt) umfasst einen herkömmlichen Rahmen, ein Betätigungselement, einen Positionssensor und eine Rückkopplung. Eine Verwindung des bandförmigen Materials 11 lässt sich beim Schwenken der Luftwalze 27 nicht ganz vermeiden. Diese Verwindung ist jedoch insofern irrelevant als sie im Vergleich zu der bei Lenkeinrichtungen auftretenden starken Verwindung sehr gering ist und lediglich zum Ausgleich von Ausrichtungsfehlern dient.
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Statt den Rahmen 35 so anzutreiben, dass er die Spann- und die Lenkbewegung ausführt, ist es manchmal wünschenswert, diese beiden Bewegungen zu trennen. Der hier dargestellte innere Rahmen entspricht dem Rahmen 35 der vorher beschriebenen Ausführungsform. Auch die Bahn des bandförmigen Materials um die Betätigungsachsen haben sich nicht geändert. Dagegen ist der Rahmen 35 hier von einem äußeren Rahmen 51 umgeben, durch den das bandförmige Material läuft. Der innere und der äußere Rahmen bilden zusammen eine kardanische Aufhängung für das bandförmige Material. Mit Linearbetätigungselementen, die bewirken, dass der innere Rahmen 35 nur um die Achse 41 geschwenkt wird, übernimmt der äußere Rahmen 51 die Lenkfunktion. Für die Spannfunktion ist der innere Rahmen 35 über Drehmomentmotoren entlang der Achse 29 mit dem äußeren Rahmen 51 in der Weise verbunden, dass der Rahmen 35 innerhalb des Rahmens 51 nur um die Achse 29 geschwenkt wird.
Eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform nur dadurch, dass die Lenk- und Spannfunktionen zwischen dem inneren Rahmen und dem äußeren Rahmen vertauscht worden sind. Auch hier bleiben die Achsen und die Bahn des bandförmigen Materials im Vergleich zu der in Fig. 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsform unverändert.

Claims

1. Gerät (13) zum Fördern eines bandförmigen Materials (11), gekennzeichnet durch

a) einen Maschinenrahmen (35, 51),

b) einen Vorrat an bandförmigem Material (11), das eine erste und eine zweite Seite (23, 25) aufweist und dem Maschinenrahmen (35, 51) entlang läuft,

c) eine erste Luftwalze (19), die eine erste, im wesentlichen zylindrische Fläche und eine erste Achse aufweist und auf dem Maschinenrahmen (35, 51) schwenkbar gelagert ist, wobei die erste Seite (23) des bandförmigen Materials in einer ersten Umwicklung zumindest teilweise um die erste zylindrische Fläche gewickelt ist,

d) eine zweite Luftwalze (21), die eine zweite, im wesentlichen zylindrische Fläche und eine zweite Achse aufweist, wobei die zweite Luftwalze (21) von der ersten Luftwalze (19) beabstandet ist und die zweite Achse sich parallel zur ersten Achse erstreckt, und die auf dem Maschinenrahmen (35, 51) schwenkbar gelagert ist, wobei die zweite Seite (25) des bandförmigen Materials in einer zweiten Umwicklung zumindest teilweise um die zweite zylindrische Fläche gewickelt ist,

e) eine dritte, arretierte Luftwalze (31), die im Maschinenrahmen (35, 51) derart fest gelagert ist, dass sie bewirkt, dass das bandförmige Material (11) in einem ersten Umwicklungswinkel von etwa 180º um die erste Luftwalze (19) gewickelt ist,

f) Mittel zum Schwenken der ersten und zweiten Luftwalze (19, 21) in fester relativer Beziehung um eine dritte Achse (29) parallel zu und zwischen der ersten und zweiten Achse, um das bandförmige Material (11) im Gerät (13) zu spannen, wobei die erste und zweite Luftwalze (19, 21) derart gesteuert ist, dass sie jeweils um eine vierte Achse (41) schwenkbar ist, die im wesentlichen rechtwinklig zur ersten und zweiten Achse verläuft, um das bandförmige Material (11) durch das Gerät (13) zu lenken, und

g) Mittel (15, 17) zum Ziehen des bandförmigen Materials (11) durch das Gerät (13).

2. Gerät (13) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vierte arretierte Luftwalze (33), die im Maschinenrahmen (35, 51) derart fest gelagert ist, dass sie bewirkt, dass das bandförmige Material (11) einen zweiten Umwicklungswinkel bildet, der dem ersten Umwicklungswinkel des bandförmigen Materials (11) um die zweite Luftwalze (21) entspricht und ihm entgegengesetzt ist.

3. Gerät (13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte und vierte arretierte Luftwalze (31, 33) in der Bahn des bandförmigen Materials zwischen der ersten und zweiten schwenkbaren Luftwalze (19, 21) auf jeweils einander gegenüberliegenden Seiten der durch die erste und zweite Achse verlaufenden Ebene angeordnet ist und jeweils im wesentlichen zylindrische Flächen aufweist, wobei die zweite Seite (25) des bandförmigen Materials zumindest teilweise um die zylindrische Fläche der dritten arretierten Luftwalze und die erste Seite (23) des bandförmigen Materials zumindest teilweise um die zylindrische Fläche der vierten arretierten Luftwalze gewickelt ist, um für den ersten und zweiten Umwicklungswinkel auf der ersten und zweiten Luftwalze (19, 21) Werte von jeweils zwischen 30º und 210º zu erzeugen.

4. Gerät (13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte und vierte arretierte Luftwalze (31, 33) in der Bahn des bandförmigen Materials zwischen der ersten und zweiten schwenkbaren Luftwalze (19, 21) auf jeweils einander gegenüberliegenden Seiten der durch die erste und zweite Achse verlaufenden Ebene angeordnet ist, wobei die zweite Seite (25) des bandförmigen Materials zumindest teilweise um die dritte arretierte Luftwalze (31) und die erste Seite des bandförmigen Materials zumindest teilweise um die vierte arretierte Luftwalze gewickelt ist, um für den ersten und zweiten Umwicklungswinkel auf der ersten und zweiten schwenkbaren Luftwalze (19, 21) Werte von jeweils zwischen 30º und 210º zu erzeugen.

5. Gerät (13) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

a) eine dritte Luftwalze (27) unterhalb der zweiten Luftwalze (21), wobei die dritte Luftwalze (27) eine im wesentlichen zylindrische Fläche aufweist und im allgemeinen parallel zur ersten und zweiten Luftwalze (19, 21) angeordnet ist, und

b) Mittel zum Schwenken der dritten Luftwalze (27) um eine rechtwinklig zur dritten Achse (29) verlaufende fünfte Achse (49), um die axiale Richtung des bandförmigen Materials (11) zu verändern.

6. Gerät (13) zum Fördern eines bandförmigen Materials (11) gekennzeichnet durch

a) einen Maschinenrahmen (35, 51),

c) eine erste Luftwalze (19) mit einer ersten, im wesentlichen zylindrischen Fläche und einer ersten Achse, wobei die erste Seite (23) des bandförmigen Materials in einem ersten Umwicklungswinkel zumindest teilweise um die erste Luftwalze (19) gewickelt ist,

d) eine zweite Luftwalze (21) mit einer zweiten, im wesentlichen zylindrischen Fläche und einer zweiten Achse, wobei die zweite Seite (25) des bandförmigen Materials in einem zweiten Umwicklungswinkel zumindest teilweise um die zweite Luftwalze (21) gewickelt ist,

e) eine dritte arretierte Luftwalze (31), die im Maschinenrahmen (35, 51) derart fest gelagert ist, dass sie bewirkt, dass das bandförmige Material (11) in einem ersten Umwicklungswinkel von etwa 180º um die erste Luftwalze (19) gewickelt ist,

f) einen auf dem Maschinenrahmen (35, 51) gelagerten Halterahmen zum Haltern der ersten und zweiten Luftwalze (19, 21) in fester Beziehung zur ersten und zweiten Achse im Abstand voneinander und im wesentlichen parallel,

g) Mittel zum kontrollierten Schwenken des Halterahmens um eine dritte Achse (29) im wesentlichen parallel zu einer Ebene durch die erste und zweite Achse, um das bandförmige Material (11) durch das Gerät (13) zu spannen, und wobei die erste und zweite Luftwalze (19, 21) um eine zur ersten und zweiten Achse im wesentlichen rechtwinklige vierte Achse (41) kontrolliert schwenkbar ist, um das bandförmige Material (11) durch das Gerät (13) zu lenken,

h) Mittel zum kontrollierten Schwenken des Halterahmens um eine zur dritten Achse (29) rechtwinklige, zur ersten und zweiten Achse im wesentlichen parallele fünfte Achse (49), die die dritte Achse (29) zwischen der ersten und zweiten Achse schneidet, um das bandförmigen Material (11) in einen gespannten Zustand zu versetzen,

i) eine vierte arretierte Luftwalze (33), wobei die dritte und die vierte arretierte Luftwalze im wesentlichen zylindrische Flächen aufweisen und in der Bahn des bandförmigen Materials (11) zwischen der ersten und zweiten, auf dem Maschinenrahmen (35, 51) gelagerten Luftwalze (19, 21) auf jeweils einander gegenüberliegenden Seiten der durch die erste und dritte Achse verlaufenden Ebene angeordnet sind, und wobei die zweite Seite (25) des bandförmigen Materials zumindest teilweise um die zylindrische Fläche der dritten arretierten Luftwalze (31) und die erste Seite (23) des bandförmigen Materials zumindest teilweise um die zylindrische Fläche der vierten arretierten Luftwalze (33) gewickelt ist, um für den ersten und zweiten Umwicklungswinkel auf der ersten und zweiten schwenkbaren Luftwalze (19, 21) Werte von jeweils zwischen 30º und 210º zu erzeugen, und

j) Mittel (15, 17) zum Ziehen des bandförmigen Materials (11) durch das Gerät (13).

7. Verfahren zum Lenken und Spannen eines mit einer ersten und einer zweiten Seite (23, 25) versehenen bahnförmigen Materials (11) in einem Gerät (13) zum Fördern des bandförmigen Materials (11), gekennzeichnet durch die Schritte:

a) teilweises Umwickeln des bandförmigen Materials (11) um die Flächen der ersten und zweiten, jeweils voneinander beabstandeten Luftwalzen (19, 21) mit ihren ersten und zweiten Achsen, wobei die erste Seite (23) des bandförmigen Materials der ersten Fläche und die zweite Seite (25) der zweiten Fläche zugewandt ist, wobei die erste und zweite Luftwalze (19, 21) jeweils in Beziehung zueinander arretiert sind und die erste Achse parallel zur zweiten Achse verläuft, wobei die beiden Luftwalzen (19, 21) um eine zur ersten und zweiten Achse im wesentlichen parallele dritte Achse (29) und gleichzeitig um eine rechtwinklig zur dritten Achse (29) und parallel zu oder innerhalb einer durch die erste und zweite Achse führenden Ebene kontrolliert drehbar sind, und wobei das bandförmige Material (11) teilweise um eine dritte Luftwalze (31) gewickelt ist, derart, dass die dritte Luftwalze (31) bewirkt, dass das bandförmige Material (11) in einem ersten Umwicklungswinkel von etwa 180º um die erste Luftwalze (19) gewickelt ist,

b) Antreiben des bandförmigen Materials (11) durch das Gerät (13),

c) Abtasten der relativen seitlichen Position und der relativen Spannung des angetriebenen bandförmigen Materials (11) im Gerät (13),

d) kontrolliertes Drehen der beiden Luftwalzen (19, 21) um die vierte Achse (41), um das angetriebene bandförmige Material (11) in Abhängigkeit von der Abtastung der seitlichen Position in eine andere seitliche Position zu lenken, und

e) kontrolliertes Drehen der beiden Luftwalzen (19, 21) um die dritte Achse (29), um die Bahnlänge des bandförmigen Materials (11) in Abhängigkeit von der Abtastung der relativen Spannung zu verändern.

8. Verfahren zum Lenken und Spannen eines bahnförmigen Materials (11) in einem Fördergerät (13), wobei das bandförmige Material (11) sich über eine erste und eine dieser benachbarte zweite Luftwalze (19, 21) mit einer ersten und einer dazu parallelen zweiten Achse bewegt, und wobei das bandförmige Material (11) in gleichen und entgegengesetzten Winkeln von mindestens 30º um die erste bzw. zweite Luftwalze (19, 21) gewickelt ist, gekennzeichnet durch gleichzeitiges Schwenken der ersten und zweiten Luftwalze um eine dritte Achse (29) parallel zur ersten und zweiten Achse und zwischen diesen um eine vierte Achse (41) rechtwinklig zur ersten und zweiten Achse, wobei die vierte Achse (41) rechtwinklig zur dritten Achse (29) verläuft und alle Achsen in einer gemeinsamen Ebene liegen, und gekennzeichnet durch teilweises Wickeln des bandförmigen Materials um eine dritte Luftwalze derart, dass diese bewirkt, dass das bandförmige Material in einem ersten Umwicklungswinkel von etwa 180º um die erste Luftwalze (19) gewickelt ist.