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Vorrichtung zum Regeln der Spannung in einer durchlaufenden Bahn Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Regeln der Spannung in einer durchlaufenden
Bahn mit einer von je einem pneumatisch betätigten, an einen gemeinsamen einstellbaren
Druckregler angeschlossenen Kolben- und Zylinderaggregat an beiden Enden gehaltenen
Spannwalze und mit Vorrichtungen zum Abtasten der Stellung der Spannwalze zur entsprechenden
Änderung der Durchlaufgeschwindigkeit der Bahn.
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Die Vorrichtung ist von der Art, daß die Spannwalze eine Bahn, z.
B. aus Papier, Kunststoff, Folie, Gewebe od. dgl., spannt und - üblicherweise vertikal
- rechtwinklig zu ihrer Drehachse beweglich ist, um die Bandschleife in Abhängigkeit
von einer Abnahme oder Zunahme der Spannung der Bahn zu verlängern oder zu verkürzen,
und zwar ausgehend von einer mittleren Lage der Spannwalze, die durch eine vorher
bestimmte, auf die Spannwalze in Übereinstimmung mit der gewünschten Spannung der
Bahn ausgeübte Kraft gegeben ist; die Verlagerung der Spannwalze aus ihrer mittleren
Stellung wird abgefühlt und zum Steuern einer Zuführ- oder Aufnahmevorrichtung der
Bahn in dem Sinn benutzt, daß diese die Durchlaufgeschwindigkeit der Bahn verringert
oder erhöht und so eine Abweichung von der gewünschten Spannung der Bahn korrigiert.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art ist die Spannwalze beiderseits
an einem Ende von Hebeln gelagert, die auf einer Welle schwenkbar und am anderen
Ende mit den Kolbenstangen von an den gemeinsamen Druckregler angeschlossenen Zylinderaggregaten
verbunden sind, wobei ein Elektromotor durch Verschiebung eines weiteren Kolbens
in einem weiteren Zylinder der Druckregelung dient.
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Es hat sich gezeigt, daß eine solche unmittelbare Regelung des Druckes
dann nicht genügend schnell erfolgt, wenn es sich um Bahnen aus besonders empfindlichen
Werkstoff handelt, wobei die Spannwalze unbedingt gleichbleibend belastet werden
muß.
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Andererseits ist eine Tänzerwalzenanordnung zur Überwachung unter
Spannung laufender Bahnen bekannt, bei der die Tänzerwalze nicht je ein Kolben-und
Zylinderaggregat im Anschluß an die beiden Walzenenden, sondern insgesamt nur ein
Kolben-und Zylinderaggregat aufweist, welches jedoch über einen besonderen Luftvorratsbehälter,
dessen Inhalt erheblich größer als der Inhalt des Zylinders ist, an den Druckregler
und die Druckquelle angeschlossen ist.
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Schließlich ist auch eine Vorrichtung zum Regeln der Spannung mit
einer Spannwalze bekannt, bei der die Spannwalze an beiden Enden im wesentlichen
allein von je einem Kolben- und Zylinderaggregat gehalten wird, bei der jedoch kein
zusätzlicher Luftvorratsbehälter großen Inhalts vorgesehen ist, sondern eine relativ
aufwendige Druckregelung unter Verwendung weiterer acht Kolben- und Zylinderaggregate
zur Spannungseinstellung dient.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art so weiterzuentwickeln, daß eine möglichst einfache und zuverlässige
Konstruktion geschaffen wird, die eine feinere und genauere Spannungsregelung als
die bisher bekannten Vorrichtungen gestattet.
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Bei der Lösung dieser Aufgabe wird von an sich bekannten Merkmalen
Gebrauch gemacht, die in überraschender Weise erst in ihrer gleichzeitigen Anwendung
zu dem erstrebten Erfolg führen.
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Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß durch die Kombination folgender
an sich bekannter Merkmale gekennzeichnet: daß die Zylinder unmittelbar durch einen
Luftvorratsbehälter, dessen Inhalt erheblich größer als der Inhalt der Zylinder
ausgebildet ist, über den Druckregler zur Einstellung eines konstanten Druckes an
eine Druckmittelquelle angeschlossen sind, daß die Kolben in ihren Zylindern
frei
geführt und durch eine faltbare biegsame Membran abgedichtet sind, daß eine die
Spannwalze tragende Welle an ihren Enden allein von den Kolben- und Zylinderaggregaten
gehalten ist.
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Auf diese Weise sind die nachteiligen Reibungserscheinungen systematisch
ausgeschaltet, und es ist für einen selbsttätigen Ausgleich des Druckes ohne irgendwelche
Regelvorgänge von außen schon dadurch gesorgt, daß der besondere Luftvorratsbehälter
ausgleichend wirkt. So werden Änderungen der Bandgeschwindigkeit, die Verstellbewegungen
der Kolben zur Folge haben, wesentlich schneller im Hinblick auf das Konstanthalten
der Bahnspannung korrigiert, als dies bei Regelungen von außen möglich ist. Gerade
bei diesem unmittelbaren Ausgleich des in den Zylindern herrschenden Druckes und
der Verstellbewegung ist es wichtig, daß keine störenden Reibungskräfte mehr in
Erscheinung treten.
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Zweckmäßig sitzt die Spannwalze drehbar auf einer Welle, die über
einen schwenkbaren Arm mit einem Korrektursignalgeber in einem Servosystem gekuppelt
ist, das die Durchlaufgeschwindigkeit der Bahn regelt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht;
es zeigt F i g. 1 eine schematisch dargestellte Vorrichtung zum Regeln der Spannung,
die erfindungsgemäß ausgebildet ist, F i g. 2 einen axialen Längsschnitt durch einen
Kolben und Zylinder derjenigen Art, wie sie bei der Vorrichtung nach F i g. 1 benutzt
wird.
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Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform läuft die Bahn
2 durch die Klemmstelle zwischen einem Paar von Förderwalzen 3 und 4, die von einem
Elektromotor 5 angetrieben werden, die Bahn läuft dann unter einem Paar mit horizontalem
Abstand voneinander parallel und horizontal gelagerten Führungswalzen 6 und 7 hindurch.
Zwischen den beiden Führungswalzen 6 und 7 und parallel zu deren Achsen ist eine
in einer vertikalen Ebene bewegbare Spannwalze 8 drehbar auf einer Welle oder Achse
9 gelagert, die in der Nähe ihrer beiden Enden durch ein Paar von einseitig wirkenden
Kolben der mit einem Druckmedium gespeisten Zylinder-Druckvorrichtungen 10 und 11
unterstützt ist, welche je auf einer Seite der Bahn und unterhalb der Welle 9 angeordnet
sind.
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Die Zylinder beider Druckvorrichtungen werden aus einem gemeinsamen
Vorratsbehälter 12 oder einem Druckakkumulator gespeist, dessen Inhalt im Vergleich
zu dem der Zylinder 10 und 11 groß ist, so daß eine Verschiebung der Kolben nur
eine unbedeutende Druckänderung in dem Vorratsbehälter 12 ergibt. Der Vorratsbehälter
12 wird seinerseits aus einer Druckmediumquelle (nicht dargestellt) über einen einstellbaren
DruckregIerl3 gespeist, der gesteuert werden kann, um den Druck in dem Vorratsbehälter
und so die von dem Kolben der Druckvorrichtungen auf die Spannwalze ausgeübte Kraft
zu ändern.
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Die Spannwalzenachse 9 wird von dem gegabelten Ende eines Schwenkarmesl4
umfaßt, der fest auf einer Spindel 15 sitzt, die einen Korrektursignalgeber 16 eines
üblichen Servosystems 17 betätigt, das dazu bestimmt ist, die Drehzahl zu steuern,
mit der der Elektromotor 5 die Förderwalzen 3 und 4 antreibt.
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Im Betrieb der Vorrichtung wird der Druckregler 13 auf einen vorgegebenen
Wert eingestellt, so daß
er einen gewünschten, im wesentlichen konstanten Druck in
dem Vorratsbehälter 12 aufrechterhält; dadurch wird eine erforderliche, nach aufwärts
gerichtete Druckkraft auf die beiden Enden der Welle oder Achse 9 der Spannwalze
übertragen, welche eine Schleife der Bahn 2 zwischen den beiden Führungsrollen 6
und 7 nach oben drückt, um die notwendige Spannung in der Bahn zu erzeugen. Bei
jeder Zunahme oder Abnahme der Spannung in der Bahn 2 nimmt die Länge der Schleife
in entsprechender Weise ab oder zu, unter gleichzeitigem Senken oder Ansteigen der
Spannwalze 8, welche immer den bestimmten Spanndruck auf die Schleife ausübt; diese
Vertikalbewegung der Spannwalze bewirkt über die Welle 9, den Gabelarm 14 und die
Spindel 15 eine äquivalente Schwenkbewegung auf den Korrektursignalgeber 16, welcher
seinerseits die Drehzahl des Antrieb es der Förderwalzen 3 und 4 erhöht oder vermindert,
um so die Spannung der Bahn zu korrigieren.
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Für eine feinfühlige Regelung der Spannung der Bahn ist es zweckmäßig,
wenn die Reibung zwischen den Kolben und Zylindern der Druckvorrichtungen 10 und
11 gering ist. Zu diesem Zweck ist - wie es die F i g. 2 zeigt - jeder Kolben 20
mit einem erheblich kleineren Durchmesser als die Bohrung seines Zylinders 21 ausgeführt,
und die Abdichtung zwischen diesen Teilen erfolgt durch eine gummisackähnliche Membran
22, deren oberes Ende geschlossen ist und den Kolben 20 mit einer nach innen ragenden
Einstülpung22' der Membran trägt, die zwischen dem Umfang des Kolbens und der Innenfläche
des Zylinders derart verläuft, daß eine Bewegung des Kolbens in dem Zylinder von
einem Abrollen des eingestülpten Wandteiles der Membran längs der inneren Wandfläche
des Zylinders begleitet ist.
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Durch diese Maßnahme wird eine unmittelbare Reibungsberührung zwischen
Kolben 20 und Zylinder 21 vermieden, und die noch vorhandene Reibung ist nur die
Reibung, die sich dem biegenden Verformen der Membran 22 entgegenstellt.
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Als zu verwendendes Druckmedium ist Luft besser geeignet als eine
Flüssigkeit, da Luft gleichzeitig eine elastische Nachgiebigkeit in der Halterung
der Spannrolle 9 ergibt.