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Rol lenstauförderer mit induktiver
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Staubremsung Im Rahmen der Stetigförderung von Warenpaketen, Ware
in Behältern oder beim Anschub leerer Behälter oder Verpackungen zu Befüllungsmaschinen,
kommt den Rollenförderern mit Staubremsung eine den Förderablauf regelnde Aufgabe
zu, dergestalt, daß über einen kurzen Zeitraum der Transportfluß angehalten und
später wieder freigegeben wird, wobei Stauanfall und -auflösung durch eine Sperre
erfolgt, die ihre Auslöseimpulse über im Transportweg nachfolgende Oberwachungseinrichtungen
erhält.
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Es stehen für diese Aufgabe eine Reihe von Systemen zur Verfügung,
die je nach Art des Fördergutes und des Transportweges bestimmten Aufgabengebieten
zugeordnet sind, wie: 1. mechanische Schaltsperren, die über Kupplungen auslösende
Gestänge beim Anhalten des ersten Fördergutes die Antriebe der nachfolgenden Fördergüter
abschalten, wobei diese jeweils unter Innehaltung eines größeren Abstandes nacheinander
zum Stillstand kommen.
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2. In Antriebsrollen mit Kettenantrieb eingebaute Reibungskupplungen
mit feststehenden Auslösemomenten, die beim Festhaken oder Auflaufen des Fördergutes
zur Auslösung kommen.
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3. Förderstrecken mit unterseitigem Gurtantrieb, wobei durch Veränderung
des Reibungsschlusses zwischen Gurt und Rolle eine weitgehende Anpassung des Gesamtantriebsmomentes
an den Bewegungswiderstand des Fördergutes, bestehend aus Rollreibungswiderstand
und Staudruck, ermöglicht wird.
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Durch besondere Ausbildung des Gurtantriebes ist es dabei möglich,
auf die Einzelrollen Antriebsimpulse unterschiedlicher Art zu übertragen.
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Bei den letzteren Systemen wird ein Aufs tau des Fördergutes Wand
an Wand in Kauf genommen, jedoch ist ein sanftes Auffahren sicherzustellen, bzw.
auch die Länge der Staustrecke in Anpassung an die Widerstandsfähigkeit des Fördergutes
zu begrenzen.
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Eine weitere Verbesserung des gesamten Staufördersystems kann noch
durch ein Verfahren erzielt werden, weiches mit selbsttätig kuppelnden Antriebsrollen
ausgestattet ist, deren Auslösemomente in weiten Grenzen einzeln leicht einzustellen
sind, verschleißlos arbeiten und deren Einstellwerte über lange Zeiträume hinweg
erhalten bleiben. Der Antrieb soll außerdem geräuscharm, leicht wartbar und zugänglich
gestaltet sein. Besonders zweckmäßig wäre es noch, die Auslösemomente jeder Rolle
örtlich unterschiedlich einstellen zu können, ferner ohne nennenswerten Aufwand
gewissen Streckenabschnitten innerhalb einer Gesamtstrecke unterschiedliche Fördergeschwindigkeiten
zuzuordnen, wenn es der Betriebsablauf erforderlich macht. Es sollten auch Strecken
mit leichtem Gefälle oder mit leichter Steigung eingebaut sein können, ohne daß
der Staueffekt nennenswert beeinträchtigt wird.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Staufördersystem, welches den vorgenannten
Anforderungen weitgehend Rechnung trägt und die folgenden Hauptkennzeichnungen aufweist:
1. Auf einer Stauförderstrecke übernimmt nur jede dritte Rolle die Gutförderung
und schaltet sich selbsttätig durch Auslösung einer einfach gestalteten Dauermagnetkupplung
vom Antrieb ab, wenn durch Fördergutaufstau
der Gesamtwiderstand,
bestehend aus Rollreibungswiderstand und Staudruck einen genau eingestellten Wert
überschreitet.
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2. Der Rollreibungswiderstand der nicht angetriebenen Rollen wird
über das Fördergut selbst, kraftschlüssig auf die angetriebenen Rollen übertragen.
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3. Die Auslösemomente können an den Rollen selbst einzeln und in einfachster
Weise auf den geringst notwendigen Wert eingestellt werden.
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4. Bei Steigungen in der Förderstrecke ist ein überhöhtes, bei Gefällstrecken
ein niedrigeres Auslösemoment wie auf der Hauptstrecke einstellbar und kann so der
Förderstromablauf über die Gesamtstrecke hinweg gleichmäßig gehalten werden.
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5. In antriebslosen Gefällestrecken können Festrollen mit Induktionsbremse
eingebaut werden, wobei der Gesamt-Bremseffekt sowohl durch Veränderung der Einzelauslösemomente
als auch durch Auswahl der Anzahl der Bremsrollen innerhalb der Strecke in weiten
Grenzen anpaßbar ist.
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6. Der Gesamtantrieb der Förderrollen erfolgt durch einen endlosen,
nur an der Unterseite angesetzten Riemen, der mittels auf der Strecke in bestimmten
Abständen ansetzbaren Umlenkrollen den notwendigen Umschlingungswinkel erhält. Der
Antrieb ist daher ohne Förderrollen-Ausbau leicht ansetzbar.
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7. Durch unterschiedliche Durchmesser der Antriebsrollen können über
gewisse Streckenabschnitte hinweg höhere oder niedrigere Fördergeschwindigkeiten
eingeplant werden, beispielsweise bei Stau-Auflösung oder Stau-Aufbau.
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Die durch die Wirksamkeit der ausgelösten Induktionskupplung freiwerdende
Energie wird durch den Wirbelstromeffekt restlos in Wärme umgesetzt, die jedoch
durch die geringen an den Einzelrollen auftretenden Bremswerte, den meist nur kurzen
Zeiteinsatz der Bremsung und eine günstige Wärmeabfuhr keine schädigenden Nebenwirkungen
auftreten läßt.
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Die Förderrollen, angetriebene und nicht angetriebene, können sowohl
in bekannter Weise auf Steckachsen aufgereiht sein, welche gleichzeitig die statische
Verbindung der Fördererrahmenlängsträger übernehmen, als auch auf beiderseits angebrachten
Einschraubzapfen abgetragen werden, wobei im letzteren Fall die Steifigkeit des
Fördererrahmens durch besonderen Traversen sichergestellt sein muß.
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Es ist ferner möglich, mit den beiden vorgezeichneten grundsätzlichen
Bauweisen, bzw. mit deren besonders entwickelten Einzelbauteilen auch antriebslose
Rollenbahnstrecken mit und ohne Gefälle baukastenartig zusammenzustellen, in gleicher
Form auch angetriebene Strecken ohne Staueffekt, d.h. ohne eingebaute Induktiv-Mitnehmer.
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Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Rollenbahn mit Induktiv-Staubremsung.
In den Rahmenteilen 1 ist in bekannter Weise eine Festachse 2 mit Einstellmutter
3 und Kappenmutter 4 befestigt und an einem Achsende die Antriebsrolle 5 mit Doppelkugellagern
6 aufgesetzt, welche mit Sicherungsringen 7 gegen achsiale Verschiebung abgesichert
ist. Am anderen Achsende ist, in ebenfalls bekannter Weise, die Tragrolle 8 kugelgelagert
und gegen Achsialverschiebung gesichert über einen Stahl ring 9 und ein Abstütznadellager
lo auf der Antriebsrolle abgestützt. Auf der Mantelinnenseite der Tragrolle ist
der äußere Magnetring 12 durch Kleben befestigt, an der Stirnseite des Antriebsrades
der innere Magnetring 11. Der Antrieb der Förderrolle erfolgt mittels Treibriemen
13 nur unterseitig und wird dieser über die Abtragrolle 14 wieder zurückgeführt.
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Fig. 2 zeigt die praktische Ausbildung des induktiven Mitnehmers in
Form eines Vielpolmagneten, bestehend aus Außenring 12 und Innenring 11, aus Magnetlegierungswerkstoff
und sind dabei gegenüberliegende Pole 15 entgegengesetzt polarisiert. Durch Abwechslung
der Polrichtung wird ein hohes Mitnahmedrehmoment erzielt.
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Eine weitere Art der Magnetausbildung ist in Fig. 3 dargestellt. Magnetinnenring
11 und -außenring 12 bestehen in bekannter Weise aus einem keramischen Dauermagnetwerkstoff
mit eingeprägten sich gegenüberliegenden Pol flecken 16 entgegengesetzter Polarität.
Durch die Magnetstoffauswahl, Stärke der Aufmagnetisierung, Breite des Luftspaltes
17 bestimmt sich das Auslösemoment, bei welchem die Mitnahme aussetzt und die Bremsenergie
über das entstehende Wirbelfeld in Wärme umgewandelt wird.
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Zur Regelung des Auslösemomentes des Ringmagneten 11, 12 wird am zweckmäßigsten
der Innenring 11 gegenüber dem Außenring 12 achsial verschoben, wobei die Mitnahmekraft
proportional mit der Länge der Oberdeckung abnimmt, wie dies in Fig. 4 ersichtlich
ist.
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Die Verstellung um den Achsialschub "A" erfolgt nach Fig. 5 am Tragrollenlager
18, dessen Lagerbüchse 19 mit Innengewinde versehen ist und durch Drehen an der
Schlüsselfläche 20 achsial verschoben wird. Zur weiteren Drehsicherung durch Reibung
ist ein O-Ring 21 eingebaut.
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Eine weitere Möglichkeit der Magnetausbildung ist in Fig. 6 dargestellt,
wobei sich zwei gleiche Magnetscheiben 22 gegenüberstehen. Die Abstützung der Tragrolle
8 erfolgt unmittelbar über ein weiteres Kugellager 23 auf einer Verstärkungsbüchse
24, auf welche sich die Antriebsrolle 5 mit den Kugellagern 6 ebenfalls abstützt.
In der Tragrolle ist noch ein äußerer Stützring 25 eingebaut, an welchem eine der
beiden Magnetscheiben 22 haftet, während die andere mit der Antriebsrolle 5 verbunden
ist.
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Fig. 7 zeigt die Ausbildung einer Magnetscheibe aus einem Magnetlegierungswerkstoff
22, wobei die sich gegenüberliegenden ausgeprägten Polflächen 26 abwechselnd in
verschiedener Polrichtung polarisiert sind.
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Fig. 8 zeigt für den gleichen Zweck eine Ringscheibe 27 aus einem
keramischen Dauermagnetwerkstoff, wobei die Mitnahme über eingeprägte Polflecken
28 abwechselnder Polrichtung erfolgt.
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In Fig. 9 ist eine weitere Ausbildung der Förderrolle mit induktivem
Mitnehmer dargestellt. Die Antriebsrolle 29, beispielhaft für Rundriemenantrieb,
wird auf einem Wellenzapfen 30 für gehäuselose Doppelkugellager 31 abgestützt, der
wiederum über die Spannschraube 32 fest mit dem Rahmenteil 1 verbunden ist. Auf
der Innenseite der Tragrolle befindet sich das Abstütznadellager lo, wobei sich
in bereits beschriebener Weise die Tragrolle 8 über den Stahlring 9 auf der Antriebsrolle
abstützt. Der Induktiv-Mitnehmer ist in Form von zwei Ringteilen 33 dargestellt,
die in gleicher Weise,wie in Fig. 3 bereits dargestellt, polarisiert sind. Bei achsialer
Verschiebung der Magnetüberdeckung genügt durch die gleichzeitige Spaltvergrößerung
ein geringerer Verschiebeweg für die gleiche Veränderung der Auslösemomente als
bei einem zylindrischen Spalt.
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Passend zur Wellenzapfen-Abstützung des Antriebsrades nach Fig. 9
ist in Fig. lo das Gegenlager für die Tragrolle 8 dargestellt. Auf dem Gewindezapfen
34 ist die über Gewinde radial verschiebbare Lagerbüchse 35 angebracht, die wiederum
über Schlüsselansatz 20 gedreht werden kann und durch den O-Ring 21 eine weitere
Drehsicherung durch Reibungsschluß erhält.
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In Fig. 11 ist der grundsätzliche Aufbau des Antriebes durch einen
endlosen Flachriemen dargestellt. Zwischen zwei Treibrollen 36 befinden sich noch
die Laufrollen 37, die um die Breite des Antriebsrades kürzer ausgeführt sind wie
die Treibrollen. Ober eine Umlenkrolle 38 wird ein minimaler Umschlingungswinkel
erzielt, der zusammen mit der Längsspannung des Riemens eine ausreichende Haftreibung
erzielt.
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Für den Riemenrücklauf ist unterhalb der Umlenkrolle 38 noch die Abtragungsrolle
14 vorgesehen, wobei beide Rollen zweckmäßigerweise zu einer Einbau-Einheit 39 vereinigt
sind.
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Fig. 12 zeigt die Antriebssituation über eine längere Förderstrecke
und wird dabei gezeigt, wie die Umlenkrollen 38 nur zwischen jedem zweiten Laufrollenpaar
37 angeordnet sind, und die Treibrollen 36 dabei einen sehr kleinen Umschlingungswinkel
erhalten. Diese Anordnung genügt im allgemeinen, insbesondere beim Zustellen von
Leergut vor Befüllungsstationen. In den Fällen, wo ein solch kleiner Umschlingungswinkel
nicht ausreicht, d.h.
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nicht die notwendige Haftreibung auf der Antriebsscheibe erzielt wird,
kann durch Einbau einer weiteren Rolleneinheit 39 eine Vergrößerung der Haftreibung
erzielt werden. Es ist aus wirtschaftlichen Gründen beabsichtigt, diese Ergänzung
nur dann vorzusehen, wenn sich die Notwendigkeit herausstellt und ist aus diesem
Grund der zusätzliche Einbau durch Verwendung einer Einbaueinheit erleichtert. Der
Einbau kann sich auch auf Teilstrecken beschränken. In Fig. 13 ist das Förderschema
mit Verdoppelung der Rolleneinheiten 39 dargestellt.
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Fig. 14 und 15 zeigen den Einbau der Rolleneinheit im Querschnitt
und in der Frontansicht.
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In Fig. 16 ist der Riemenantrieb beispielhaft für einen Rundriemen
40 dargestellt. Obgleich einerseits die Haftreibung durch die Rillenführung erhöht
wird, werden größere Scheibendurchmesser erforderlich. Die Umlenkrolle 38 wird zweckmäßigerweise
nicht mehr mit der Abtragungsrolle zu einer Einheit zusammengebaut, eine Verdoppelung
der Umlenkrollenzahl im Antriebssatz entfällt und braucht die Abtragungsrolle nur
nach jeder zweiten Umlenkrolle eingebaut zu werden.
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Fig. 17 und 18 zeigen Querschnitte durch die Umlenkrolle 38 und die
Abtragungsrollen 14, die auf Rollenzapfen 41 und 42 aufgesetzt sind und über Gewinde
an festgelegten Stellen der Rahmenteile 1 angesetzt werden.
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In Fig. 19 ist die Lagerung der Laufrolle an der Riemenlaufseite dargestellt.
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Auf einem mit der Spannschraube 32 gehaltenen Tragzapfen 43 ist die
Tragrolle 8 über ein gehäuseloses Kugellager 44 abgestützt, dessen innere Stützbüchse
45 auf dem Tragzapfen längsverschiebbar angeordnet ist, wobei ein O-Ring 46 einen
leichten Haftsitz sicherstellt. Zur Führung des Antriebsriemens 40 ist ein Mindestabstand
vom Rahmenteil 1 erforderlich. Die Längsverschiebung wird dann benötigt, wenn ein
Mitnahmeriemen zur Antriebs-Förderrolle 49 aufgelegt werden muß. Das Gegenlager
ist wie bei der angetriebenen Förderrolle nach Fig. lo ausgebildet.
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Während im allgemeinen es zur Aufrechterhaltung des Förderflusses
genügt, daß jede dritte Förderrolle mit Antrieb versehen ist, kann es vorkommen,
daß, besonders bei zu kurzem Fördergut, zumindestens eine weitere nicht angetriebene
Förderrolle 47 unmittelbar über einen Flachriemen 48 mit einer bereits angetriebenen
Förderrolle 49 kraftschlüssig verbunden wird. Bei Verwendung von Schmalriemen ist
es auch ohne weiteres möglich, zwei Rollen gleichzeitig anzutreiben, wie in Fig.
20 dargestellt.
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Nach Fig. 21 kann mit gleichen Bauteilen wie für Stauförderung erforderlich,
eine in der Bremswirkung leicht einstellbare Bremsrolle für antriebslose Gefällestrecken
zusammengese tzt werden.
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Während Tragrolle 8, Induktionskupplung 33, Abstütz -Nadellager lo
und Spannschraube 32 übernommen werden können, ist lediglich ein Abstützkörper 50
und ein verlängerter Stahlring 51 zusätzlich erforderlich. Das Gegenlager ist verstellbar
nach Fig. lo auszubilden.
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Die Ausbildung von Normalförderern ohne Staueffekt ist in Fig. 22
dargestellt. Während die Teile 29, 30, 31 und 32 aus dem vorgenannten übernommen
werden, wird die Tragrolle 8 mit Hilfe eines Ausgleichringes 52 in die Antriebsrolle
29 eingekittet.
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Das Gegenlager zur Förderrolle ohne Staueffekt nach Fig.22 ist nach
Fig. 23 auszubilden, wobei die Pos. 8, 32, 44, 45 aus dem bereits beschriebenen
übernommen sind, und nur der Tragzapfen 53 als neues Bauteil hinzukommt. Die vorhandenen
Achsialverschiebbarkeit soll dabei lediglich maß- und spielausgleichend wirken.
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In Fig. 24 ist noch dargestellt, wie allein durch die Anwendung verschiedener
Antriebsdurchmesser an den Antriebsrollen eine Anderung der Fördergeschwindigkeit
herbeigeführt werden kann und somit beispielhaft eine Stau-Auflösung möglich ist.
Während noch auf der Teilstrecke "A" durch die Tätigkeit der Sperre 54 ein Aufstau
der Ware Wand an Wand vorhanden ist, findet auf der Strecke "B" durch stufenweisen
Obergang der Antriebsrollen 29 auf einen kleineren Antriebsdurchmesser eine allmähliche
Beschleunigung des Fördergutes mit Stauauflösung statt. Im Teilstück "C" findet
wieder eine gleichmäßige Förderung mit Abstand statt, der sich aus dem Verhältnis
der Fördergeschwindigkeiten zueinander ergibt.
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In Fig. 25 ist noch das Gegenstück der Stauauflösung, die Anstauung
dargestellt und findet dabei eine Verlangsamung vor der Fördergeschwindigkeit statt.
Diese Anordnung kann dem Streckenabschnitt vorgesehen werden, der für den Anstau
in Frage kommt, um ein sanftes Auflaufen des Fördergutes sicherzustellen.
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