DE2825112A1

DE2825112A1 - Bandtransport, insbesondere magnetband-transport, und verfahren zur erzeugung eines konstanten bandzugs dafuer

Info

Publication number: DE2825112A1
Application number: DE19782825112
Authority: DE
Inventors: James Bjordahl; Donald L Burdorf
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1977-06-13
Filing date: 1978-06-08
Publication date: 1978-12-21
Also published as: FR2394486A1; NL7806410A; SE7806378L; JPS546507A; US4093150A; BE868035A; AU516633B2; GB2000353A; AT359302B; ATA426478A; DK261678A; AU3701178A; GB2000353B

Description

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Bandtransport, insbesondere Magnetband-Transport, und Verfahren zur Erzeugung eines konstanten Bandzugs dafür

Die Erfindung betrifft einen Bandtransport, insbesondere Magnetband-Transport, bei dem die Abwickel- und Aufwickelrollen gleichzeitig durch Oberflächenberührung mit einer eine elastisch verformbare Umfanpsfläche aufweisenden Treibrolle angetrieben werden und bei der Andruckvorrichtungen vorgesehen sind, die die Abwickel- und Aufwickelrollen gegen die Umfangsfläche der Treibrolle drücken, xvodurch die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickel- und Aufwickelrollen über diejenige der Treibrolle vergrößert wird, sowie ein Verfahren zur Erzeugung eines konstanten Bandzugs in einem solchen Transport.

Ein derartiger Bandtransport ist beispielsweise für eine Video-Bandaufzeichnungseinrichtung mit hoher Bandtransportgeschwindigkeit einsetzbar, kann allgemein jedoch auch in jedem System, in dem eine Materialbahn unter Zugspannung von einer Abwickel- und eine Aufwickelrolle transportiert wird, angewendet werden.

Ein Band- oder Bahntransportsystern, bei dem Abwickel- und Aufwickelrollen gleichzeitig durch Oberflächenkontakt mit einer Antriebsrolle angetrieben werden, das Vorhandensein einer Zugspannung in dem zwischen Abwickel- und Aufwickelrollen befindlichen Band- oder Bahnabschnitt. Diese Band-

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spannung ermöglicht die Herstellung einer Bandrolle, die ihre Form ohne seitliche Abstützung beibehält und die auch den hohen Geschwindigkeiten und der raschen Beschleunigung und Verzögerung standhalten kann, die normalerweise bei Geräten dieser Art auftreten. Außerdem ist eine konstante Bandspannung auch wünschenswert, um gleichförmigen Kontakt zwischen dem Aufzeichnungs- und Abtastknopf und der Bandoberfläche aufrechtzuerhalten, so daß die Übertragung eines Signals ohne Störkomponenten (Bandflutter) sichergestellt wird.

Ein Beispiel für ein solches Transportsystem ist im US Patent 3 921 933 beschrieben. In diesem bekannten Bandtransport wird die Konstantspannung fast völlig durch Abbremsung der jeweils als Abwickelrolle fungierenden Rolle aufrechterhalten. Diese Abbremsung bewirkt, daß die Umlaufgeschwindigkeit der Antriebsrolle und diejenige der nicht abgebremsten Aufwickelrolle die Oberflächengeschwindigkeit der Abwickelrolle leicht übersteigt. Um den Geschwindigkeitsunterschied zwischen Abwickelrolle und Aufwickelrolle auszugleichen, wird der dazwischenliegende Bandabschnitt gestreckt und auf diese Weise die erwünschte Bandspannung erzeugt.

Als Alternative zur Abbremsung der Abwickelrolle ist in anderen Bandtransportsystemen das Prinzip der Masseflußkräfte und im einzelnen sind differentielle Verformungs- bzw. Progressionskräfte benutzt worden, z.B. im US Patent 3 370 803. Die Bandspannung wird mittels einer Antriebsrolle erzielt, die am Umfang eine Zone von elastischer Verformbarkeit aufweist. Dadurch, daß in den Berührungsstellen zwischen Aufwickelrolle und Treibrolle eine größere Andruckkraft aufgewandt wird als an den Berührungsstellen zwischen Abwickelrolle und Antriebsrolle, wird die durch die elastische Verformung (Massefluß) des Antriebsrollenmaterials an der ersten

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γ τ

Berührungssteile erzeugte Lokalbeschleunigung diejenige an der zweiten Berührungsstelle übersteigen. Dadurch erhält die Aufwickelrolle eine etwas höhere Geschwindigkeit, wodurch eine Spannung in dem zwischen Abwickel- und Aufwickelrollen befindlichen Bandabschnitt erzeugt wird, da, ähnlich wie durch Abbremsen der Abwickelrolle, auch hier ein Geschwindigkeit sunt erschied zwischen Abwickel- und Aufwickelrollen bewirkt wird. Es wurde gefunden, daß bei beiden dieser bekannnten Methoden zur Erzeugung einer Bandspannung Schwierigkeiten in der Erzielung einer konstanten Bandspannung während des gesamten TransportVorgangs auftreten. Als Hauptursache für diese Schwierigkeiten wurde der ständige Wechsel der Durchmesser der Abwickel- und Aufwickelrolle beim Bandtransportvorgang ermittelt.

Es wurden zur Behebung dieser Schwierigkeiten verschiedene Versuche unternommen, um die Wirkungen der Progression und der Abbremsung der Abwickelrolle miteinander zu kombinieren, und um unabhängig vom jeweiligen Durchmesser der Bandrolle eine gleichförmige Bandspannung zu erzielen. So wurde zum Beispiel im US Patent H 018 402 der Progressionseffekt mit der Wirkung einer automatischen Bremsvorrichtung kombiniert, wobei die auf die Abwiekelrolle einwirkende Bremskraft in Abhängigkeit vom Rollendurchmesser geändert wurde. In der Praxis wurde jedoch festgestellt, daß dieses veränderliche Bremssystem aufwendig in der Herstellung und umständlich einzustellen ist. Diese Nachteile beruhen in erster Linie auf der Tatsache, daß vorzugsweise ein Paar Ein-Richtungs-Kupplungen in diesem System verwendet werden müssen, die zusammen mit Federn arbeiten, deren Kennwerte in einem großen Dehnungsbereich unverändert bleiben müssen. Außerdem müssen diese Federn miteinander abgeglichen sein, um den Betrieb des Laufwerks in beide Richtungen zu ermöglichen.

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Ein Alternativverfahren, das die Auswirkungen der Progres- ^Ί sion und der Abbremsung der Abwickelrolle miteinander kombinier^ um eine gleichförmige Bandspannung während des gesamten Transportvorgangs zu erzielen, wird im US Patent i| o49 216 beschrieben. Darin wird eine konstante Bandspannung hauptsächlich dadurch aufrechterhalten, daß um den Umfang der elastischen Antriebsrolle ein im Umfang biegsamer, in Radialrichtung jedoch verhältnismäßig unelastischer Reifen herumgelegt wurde. Mit Hinblick auf die größere Torsionssteifheit des Umfangs der Antriebsrolle, die durch Verwendung eines derartigen Reifens bewirkt wird, kann der "Kriech"-Effekt (creep), der im einzelnen weiter unten beschrieben wird, und der eine Bandschleifenbildung bei lose gewickelten, neuen Bandrollen verhindern soll, nicht ausreichend erzeugt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Band- bzw. Bahntransportsysteme zu verbessern und ihre Nachteile zu vermeiden, insbesondere soll ein Bandtransport mit hochkonstantem Bandzug bereitgestellt werden.

Die Erfindung betrifft einen Bandtransport der eingangs beschriebenen Art mit den folgenden Besonderheiten:

Einrichtungen, die die Abwickelrolle mit einer konstanten Bremskraft beaufschlagen und am Umfang der Abwickelrolle Vorspannungs- und Drehmomentkräfte erzeugen, wobei die Vorspannungskraft die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle während des Bandtransportvorgangs gleichförmig reduziert und so eine erste Spannungskomponente in dem zwischen Abwickel- und Aufwickelrollen liegenden Bandabschnitt erzeugt; und wobei das Drehmoment die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle während des gesamten Transportvorgangs direkt proportional zum abnehmenden Durchmesser des auf sie gewickelten Bandes reduziert und

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so eine zweite Spannungskomponente in dem zwischen Abwickel-³ und Aufwickelrollen liegenden Bandabschnitt erzeugt; sowie Einrichtungen zum Abgleichen jener ersten und zweiten Spannungskomponenten der Bremseinrichtungen derart, daß die Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle der Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Aufwickelrolle entspricht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe außerdem durch ein Verfahren zur Erzeugung einer konstanten Bandspannung in einem Bandtransport, bei dem die Ab- und Aufwickelrollen durch Oberflächenkontakt mit einer Treibrolle mit einer elastischen verformbaren Umfangsfläche gleichzeitig angetrieben werden, wobei erstens die Abwickel- und Aufwickelrollen an die Umfangsfläche der Treibrolle angedrückt werden, wodurch die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickel- und Aufwiekelrollen über die der Treibrolle vergrößert wird, gelöst durch:

Anlegen einer konstanten Bremskraft an die Abwickelrolle, wodurch an dieser Rolle Vorspannungs- und Drehmomentkräfte erzeugt werden und die Umfangsgeschwindigkeit dieser Abwickelrolle während des Bandtransportvorgangs durch die Vorspannungskraft gleichförmig vermindert wird und direkt proportional zum abnehmenden Durchmesser des auf diese Rolle gewickelten Bandes während des gesamten Bandtransportvorgangs aufgrund des Drehmoments verringert wird; und

Abgleichen der Vorspannungs- und Drehmomentkräfte während des BandtransportVorgangs, so daß die Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle der Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Aufwickelrolle entspricht.

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vorliegende Erfindung stellt eine einfache und billig herzustellende konstante Bremsvorrichtung bereit, um die erwähnten Probleme in den bekannten Bandtransportsystemen zu lösen. Die Drehmoment- und Vorspannkräfte, die an der Berührungsstelle der Abwickelrolle zur Wirkung kommen und die durch die Konstantbremsvorrichtung verursacht werden, werden hier miteinander kombiniert, um während des gesamten Transportvorgangs durch Abgleichen der Geschwindigkeitsänderungen der Wickelrollen einen hochkonstanten Bandzug zu erzeugen.

Bei vorliegender Erfindung ist ein Vorteil, daß ein einfaches Zweirichtungsbremssystem Anwendung finden kann, da die auf die Abwickelrolle wirksame Bremskraft während des gesamten Transportvorgangs konstant bleibt, wobei bei diesem Bremssystem die erforderlichen Material- und Einstellkosten wesentlich verringert sind.

Außerdem wird eine Bandschleifenbildung, die bei lose gewickelten Abwickelrollen auftritt, praktisch ausgeschlossen, da die Drehmoment- und Vorspanneffekte, die durch die auf die Abwickelrolle ausgeübtey konstante Bremskraft erzeugt werden, vom Zustand der Bandrolle unabhängig sind.

Weitere praktische Ausführungen der Erfindung betreffen die Bremseinrichtungen, die beispielsweise gespannte Schnüre im Eingriff mit den Abwickel- und Aufwickelrollen sowie starke und schwache Federn zur Erzielung eines konstanten Bremsverhaltens umfassen.

Bei einer sehr zweckmäßigen Ausführung der Einrichtung ist die schwache Feder als V-förmige Blattfeder ausgebildet, was die Verwendung aufwendiger Ein-Richtungs-Kupplungen an den Wellen der Rollen erübrigt.

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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein geschlossenes System als Konstantbremseinrichtung verwendet.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend mit Bezug auf Zeichnungen beschrieben.

Figur 1 zeigt ein Rollengeschwindigkeits-(PV)/Bandverteilungs-(TP)-Diagramm, das die Wirkungen der verschiedenen Kräfte auf die Abwickel- und Aufwickelrollen während des TransportVorgangs veranschaulicht.

Figur 2 ist eine schematische Draufsicht auf einen Bandtransport nach der Erfindung.

Bekanntlich wird in einem Bandtransport, in dem die Abwickel- und Aufwickelrollen an eine Antriebsrolle oder Treibrolle mit einem elastisch verformbaren Umfangsrand angedrückt werden, die Geschwindigkeit dieser Rollen über diejenige der Treibrolle hinaus vergrößert. Dieses Phänomen wird allgemein als der "Progressionseffekt" bezeichnet und dadurch bewirkt, daß das Material der verformten Oberfläche der Treibrolle seine Geschwindigkeit erhöht, während es relativ zu den Berührungsstellen mit der Abwickel- und Aufwickelrolle "fließt" (Massefluß) und so den beiden Rollen eine etwas höhere Geschwindigkeit erteilt als die Geschwindigkeit der Treibrolle.

Die PV-Achse zeigt den Anstieg der Umfangsgeschwindigkeit in Proζentangaben, während die TP-Achse den Momentandurchmesser der Rollen angibt, während BE den Anfang, MI die Mitte und EN das Ende bezeichnen. Im Zeitpunkt BE befindet sich das gesamte Band auf der Abwickelrolle, im Zeitpunkt MI weisen beide Rollen dieselbe Bandmenge auf, und im Zeitpunkt EN befindet sich das gesamte Band auf der Auf-Wickelrolle. 809851/0857

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Die Linie A in Figur 1 veranschaulicht das typische Ansteigen der die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickerolle darstellenden Kurve, wie sie während des Transportvorgangs aufgrund des Progressionseffektes und in Abwesenheit eines Bremseffektes auftritt. Ebenso veranschaulicht die Linie B die entsprechend abfallende Kurve, die der abnehmenden Umfangsgeschwindigkeit der Aufwickelrolle während derselben Periode und in Abwesenheit eines Bremseffektes entspricht.

Die an- und absteigende Tendenz dieser Rollengeschwindigkeitskurven wird durch die ständigen Änderungen der Durchmesser der Rollen bewirkt, während das Band von der Abwickelrolle zur Aufwickelrolle transportiert wird. Allgemein ist der auf Progression zurückzuführende Rollengeschwindigkeitszuwachs direkt proportional zum Verformungsweg des elastischen Treibrollenumfangsrandes, soweit die Verformung durch eine Rolle verursacht wird. Daher muß bei einer zwischen Rolle und Treibrolle aufzubringenden konstanten Andruckkraft die kleinere Berührungszone einer Rolle geringen Durchmessers eine um einen geringen Betrag größere Verformung der Treibrolle und einen größeren, progressionsbedingten Zuwachs der Umfangsgeschwindigkeit verursachen.

Die steigenden bzw. fallenden Kurven, die in Figur 1 die Geschwindigkeiten der Abwickelrolle (A) und der Aufwickelrolle (B) darstellen, beleuchten den Effekt dieser Geschwindigkeit sänderungen, die während des Bandtransports aufgrund des Rollendurchmessers auftreten. In dem Maße, in dem die Geschwindigkeit der Abwickelrolle während es Bandtransportvorgangs kleiner wird, verringert sich die Bandspannung (T), die durch die Differenz der beiden Rollengeschwindigkeiten entsteht, bis sie am Schnittpunkt der Kurven dort, wo das Band den mittleren Abwickelpunkt erreicht hat, zu Null wird und wird dann zu einem negativen (Bandschlaffheit erzeugenden) Wert (S) zwischen diesem

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funkt und dem das Bandende bezeichnenden Punkt der Kurve. Falls die Bandschlaffheit nicht ausgeglichen wird, würde sie zur Bandschleifenbildung zwischen Abwickelrolle und Antriebsrolle führen, besonders, wenn das Band vor Beginn des Transportvorgangs nicht straff auf die Abwickelrolle aufgewikkelt ist.

Um daher stets einen positiven, gleichförmigen Bandzug während des Bandtransportvorgangs zu erzielen, muß der absteigende Teil der Kurve der Abwickelrolle derart kompensiert werden, daß die Aufwickelrolle stets mit einer Geschwindigkeit umläuft, die gleichförmig höher als die der Abwickelrolle ist. Dieses Ziel wird durch die Verwendung einer konstant wirkenden Bremseinrichtung erreicht, die die Effekte der auf die Abwickelrolle wirkenden Drehmoment- und Vorspannkräfte miteinander kombiniert, so daß die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle allgemein unter diejenige der Aufwickelrolle abgesenkt wird und die Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle der Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Aufwickelrolle angeglichen wird, wodurch eine konstante Bandspannungskomponente im System während des gesamten Transportvorgangs aufrechterhalten bleibt.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Bandtransport vorrichtung, bei der ein Beispiel der Konstantbremseinrichtung der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gelangt. Die Antriebsrolle 1 wird von einem (hier nicht gezeigten) Motor angetrieben, der im Unterteil der Antriebseinheit untergebracht ist. Der Umfangsrand 2 der Treibrolle besteht aus einem elastischen Material, z.B. Gummi, das elastisch verformbar ist.

Die Treibrolle 1 treibt die Abwickelrolle 10 und die Aufwickelrolle 20 gleichzeitig an (wenn man das System in Verbindung mit der Rotation der Rollen und der Treibrolle,

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angegeben durch die Pfeile, betrachtet), und zwar aufgrund ^Ί des Oberflächenkontaktes des elastischen Randes 2 mit den auf die Rollen 10 und 20 aufgewickelten Bandwickeln. Gemäß Darstellung in Figur 2 ist der Bandtransportvorgang im Anfangsstadium mit einem großen Bandwickel 12, der sich auf der Abwickelrolle 10 befindet, und einem kleinen Bandwickel 22, bestehend aus nur wenigen Windungen auf der Aufwickelrolle 20.

Abwickelrolle 10 und Aufwickelrolle 20 sind drehbar auf beweglichen Trägern 14 und 24, z.B. Schlitten, montiert, die es einer die Schlitten verbindenden Vorspannfeder 30 erlauben, die Rollen mit gleicher Andruckkraft gegen die Antriebsrolle 1 anzudrücken. Diese Anordnung zur gleichen Beaufschlagung der Abwickel- und Aufwickelrollen in Richtung auf den elatischen Rand 2 der Antriebsrolle ergibt die besagten Progressionskräfte, die auf die Umfangsgeschwindigkeiten dieser Rollen einwirken.

Figur 2 enthält auch einen Magnetkopf 40, der zwischen den Teilen der Bandführung 42 montiert ist, über die das Band 50 auf seinem Weg von der Abwickel- auf die Aufwickelrolle 10 bzw. 20 transportiert wird. Es wurde festgestellt, daß beim Einsatz eines 6,35 mm breiten Bandes beim Betrieb eines Schnelläufer-Video-Aufzeichnungsgerätes optimal eine Spannungskomponente von etwa 56,7 g in dem Bandabschnitt aufrechterhalten wird, der zwischen der Berührungsstelle zwischen Antriebsrolle und Abwickelrolle und der Berührungsstelle 26 der Antriebsrolle und Aufwickelrolle verläuft.

Wir wollen uns nunmehr der einzigarten Konstantbremseinrichtung zuwenden, die eine der wichtigsten Komponenten dieses Bandtransportsystems ist. Eine Schnur 60 ist um die Nabe 18 der Abwickelrolle und eine ähnliche Schnur 62 um die Nabe 28 der Aufwickelrolle gewickelt. Ein Ende die-

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Ser Schnur wird an einer V-förmigen Feder 32 befestigt, die"¹ um einen festen Zapfen 33 schwenkbar ist. Das andere Ende jeder Feder wird an seinem Ende ähnlicher Schwenkhebel und 72 befestigt, die an Drehpunkten 7^ und 76 auf festen Zapfen 75 bzw. 77 montiert sind. Die anderen Enden der Schwenkhebel 70 und 72 sind über Spiralfedern 34 miteinander verbunden. Auf diese Weise wird ein zusammenhängendes Bremssystem mit geschlossenem Regelkreis geschaffen, das alternativ auf gleiche Art und Weise bei Umkehr des Transportmechanismus entweder auf die Abwickel- oder auf die Aufwickelrolle einwirken kann.

An den Drehgelenkpunkten 75 und 77 sind Anschläge 36 und 37 vorgesehen, welche die Auswärtsschwenkbewegung der Schwenkhebel 70 und 72 begrenzen, und zwar an deren Enden, an denen die Schnüre 60 und 62 befestigt sind. Auf ähnliche Weise begrenzen die Anschläge 38 und 39 nach innen gerichtete Bewegungen der Arme der V-förmigen Feder 32.

Im Betrieb erzeugt die zwischen der umlaufenden Abwickelnabe 18 und der Schnur 60 auftretende Reibung eine Kraft, die der Kraft der Spiralfeder 3^ entgegenwirkt, welch letztere den Schwenkhebel 70 vom Anschlag 36 abhebt. Das andere Ende der Spiralfeder J>k bleibt am aufwickelseitigen Ende der Transportvorrichtung wirksam verankert, da infolge der Drehrichtung der Aufwickelrolle 28 nur ein kleiner Betrag der Kraft über die Schnur 62 auf den Hebel 72 übertragen wird, wodurch letzterer um den Drehpunkt geschwenkt wird, bis er am Anschlag 37 anliegt. Ähnlich erzeugt die Reibung zwischen der rotierenden Aufwickelrolle 28 und der Schnur 62 eine Kraft, die der Kraft der V-förmigen Feder 32 entgegenwirkt, so daß diese vom Anschlag 39 abgehoben wird. Der andere Arm der' V-förmigen Feder 32 bleibt am Anschlag 38 wirksam verankert, und zwar aufgrund der Drehung der Abwickelrolle 18, die in der

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Schnur 60 eine zum Anschlag 38 gerichtete Kraft erzeugt. Wie man sieht tritt aufgrund der symmetrischen Auslegung der Einrichtung in Figur 2 bei einer Umkehr der Bandtransportrichtung genau die entgegengesetzte Folge von Wirkungen und Kräfteverteilungen ein, und zwar aufgrund der Lageänderung der V-förmigen Feder 32, der Schwenkhebel 70 und 72 und der Verbindungspiralfeder 34. Unabhängig von der Bandtransportrichtung erzeugen also die V-förmige Feder 32 und die Spiralfeder 34 Kräfte in den Schnüren 60 und 62, so daß diese auf konstante, vorbestimmte Weise während des gesamten Transportvorgangs gespannt werden.

In der vorliegenden, zweckmäßigen Ausführungsform des Gerätes hat die Abwickelrolle 10 einen Maximaldurchmesser (einschließlich des aufgespulten Bandwickels 12) von etwa 10,2 cm, und die Aufwickelrolle 20 einen Mindestdurchmesser von etwa 5,7 cm. Die Spiralfeder 34 erzeugt einen Bandzug von etwa 450 g im Abschnitt der Schnur 60 zwischen Schwenkhebel 70 und Abwickelnabe l8. Die V-förmige Feder übt eine Kraft von etwa 80 g, also etwa ein Sechzehntel des von der Feder 34 erzeugten Bandzugs aus, und zwar im Abschnitt der Schnur 60 zwischen Feder und Abwickelnabe l8 und im Abschnitt der Schnur 62 zwischen Feder und Aufwickelnabe 28. Arbeitet die Bandtransportvorrichtung in der aus Figur 2 ersichtlichen Richtung, beträgt die Zugkraft der Schnur 62 zwischen Aufwickelnabe 28 und Schwenkhebel 72 etwa ein Sechsunddreißigstel der Zugkraft in Schnur 62 zwischen der Abwickelnabe 18 und dem Schwenkhebel 70. Wird die Transportrichtung in einem Zweirichtungstransport umgekehrt, so tritt auch eine genaue Kräfteumkehr ein. Im übrigen wirkt die Vorspannfeder 30 mit einer konstanten, nach innen gerichteten Kraft von etwa 1400 g sowohl auf die Abwickel- als auch die Aufwickelrollenträger 14 und 24 ein, unabhängig von der momentanen Bandtransportrichtung.

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wie aus Figur 2 hervorgeht, können die Schnüre 60 und 62 un eine Welle oder einen nach unten gerichteten Vorsprung 19 bzw. 29 der Abwickelnabe 18 und der Aufwickelnabe 28 geschlungen sein, um an den Berührungstellen zwischen den Bandrollen und der Antriebsrolle die erwünschten Vorspannungs- und Drehmomenteffekte zu erzielen. Es wurde festgestellt, daß eine komplette Umschlingung der Schnüre 60 und 62, die aus einer Aramidfaser oder einem ähnlichen, geeigne ten Material bestehen können, zufriedenstellende Resultate ergibt, ohne daß die metallischen Wellenteile 19 bzw. 29 der Naben übermäßig abzuschleifen. Zweckmäßig bestehen die Wellenteile 19 bzw. 29 aus gehärtetem Stahl und haben einen Durchmesser von etwa 1,3 cm.

Bei einer derartigen Anordnung erhält man das auf die Welle der Abwickelrolle wirkende Drehmoment aus der Gleichung

T = (PA - PB) R,

wobei PA der in der Schnur 60 zwischen der Abwickelnabe 18 und dem Schwenkhebel 70 vorhandene Bandzug ist, PB der in der Schnur 60 zwischen Abwickelnabe 18 und der V-förmigen Feder 32 vorhandene Bandzug und R der Radius der Welle 19 ist.

Außerdem ist bekannt, daß das Verhältnis zwischen den Kräften PA und FB durch die Gleichung

/U9

FA/PB = e '

gegeben ist, wobei e der natürlich Logarithmus,/U der Reibungskoeffizient zwischen Schnur 60 und Welle 19, und θ die Konstante 2 TT ist, die einer kompletten Umschlingung der Schnur 60 um die Welle 19 entspricht.

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Löst man die Gleichung nach PB auf, erhält man folgendes Ergebnis:

,uö
FB = FA/e , und

-,uQ
T = FA (1-e ' ) R

Aus dieser Gleichung geht hervor, daß das an die Welle 19

— u9 angelegte Drehmoment der Komponente (1 - e / ) direkt proportional ist, da FA direkt von der Kraft der Spiralfeder 34 abhängt, die über die Lebensdauer der Transportvorrichtung im wesentlichen konstant bleibt. Wenn auch der Reibungskoeffizient ,n mit der Benutzungsdauer des Transports aufgrund der durch die Schnur 60 verursachten Schleifspuren an der Oberfläche der Welle 19 ansteigt, so bleibt doch das auf die Welle einwirkende Drehmoment mit Hinblick auf den exponentiellen Verlauf von /U im wesentlichen konstant, unabhängig von der Änderung von /U. In einem neuen, unbenutzten Transport hat ,u etwa einen Wert

— uö

von 0,3 bis 0,4, der für die den Ausdruck (1 - e / ) einen Wert zwischen 0,85 bis 0,92 ergibt. In dem Maße, in dem der Wert ,u mit dem Verschleiß (Schleifwirkung) anwächst, wird der Wert dieses Ausdrucks dem theoretischen Maximum von Eins zustreben.

Obwohl derartige Einflüsse auf das Drehmoment, das an der Welle 19 angreift, durch Verwendung verschiedene^bekannter Brems- und Kupplungsvorrichtungen aus schaltbar wäre, ist dieser zusätzliche Aufwand derartiger Vorrichtungen für die ordnungsgemäße Funktion der vorliegenden Einrichtung nicht erforderlich, da das Drehmoment innerhalb der Lebensdauer der Transportvorrichtung höchstens um einen unbedeutenden Betrag von 8 bis 15 Prozent geändert wird, aufgrund des Anwachsens des Rexbungskoeffizienten zwischen der Bremsschnur und der Welle.

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Die im wesentlichen konstante Bremskraft, die über die ^Ί Schnur 60 auf die Welle 19 der Abwickelrolle wirkt, erzeugt zwei wichtige Effekte an der Peripherie der Abwickelrolle an der Berührungsstelle 16 mit der Antriebsrolle.

Eine erste Wirkung ist eine nach außen wirkende Vorspannung, bei der die Abwickelrolle gegen die Kraft der Vorspannfeder 30 von der Treibrolle weggezogen wird, aufgrund der konstant nach außen gerichteten Spannungskomponente, die in der Schnur 60 zwischen Welle 19 und Schwenkhebel 70 vorhanden ist. Wie bereits festgestellt wurde, ist der Betrag, um den die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle aufgrund der Progression über diejenige der Treibrolle hinaus vergrößert wird, direkt proportional dem Betrag des Verformungswegs des elastisch verformbaren UmfangVandes der Treibrolle, verursacht durch die Abifickelrolle. Da die mittels der Schnur 60 auf die Welle 19 übertragene Bremskraft den Betrag des Verformungswegs des Umfangrandes verringern muß, wird die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle, soweit sie diejenige der Treibrolle übersteigt, während des TransportVorgangs abnehmen. Diese Wirkung wird durch die Gerade C in Figur 1 veranschaulicht, wobei die über der Umfangsgeschwindigkeit der Treibrolle liegende Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle um etwa 0,5 Prozent verringert wird, und zwar unterhalb diejenige der Kurve A, die keine Bremskomponente enthält. Da die Brems- und Bandabziehkraft, die auf die Welle 19 einwirkt, während des gesamten Transportvorgangs konstant bleibt, sinkt die Umfangsgeschwindigkeit der Abwicke!rolle um einen konstanten Betrag unter diejenige der Abwickelrolle ab, ohne daß eine Bremswirkung ausgeübt wird.

Der zweite dieser wichtigen Effekte, die durch die konstante Bremskraft erzeugt werden, ist ein Drehmomenteffekt, der die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle während

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des gesamten Bandtransportvorgangs direkt proportional zum abnehmenden Durchmesser des davon abgewickelten Bandes reduziert. Obwohl die auf die Welle 19 einwirkende Bremskraft während des gesamten BandtransportVorgangs konstant bleibt, steigt das Drehmoment bzw. das Widerstandsmoment an, das durch diese konstante Bremskraft auf die Abwickelrolle an der Berührungsstelle mit der Treibrolle übertragen wird, aufgrund des abnehmenden Radius der Rolle umgekehrt proportional dem Durchmesser der Abwickelrolle. Mit anderen Worten, um die auf die Welle 19 der Abwickelrolle 10 einwirkende Bremskraft zu überwinden, muß die Treibrolle an der Umfangsfläche des Wickels der Abwickelrolle an der Berührungsstelle 16 eine größere Kraft ausüben, während der Radius oder der Hebelarm der Abwickelrolle während des BandtransportVorgangs abnimmt.

Ein derartiges Widerstandsmoment in der Berührungszone zwischen Abwickelrolle und Treibrolle bringt ein zweites physikalisches Phänomen mit sich, das die Fließkennlinie des elastischen Umfangsrandes der Treibrolle an der Berührungsstelle der Abwickelrolle beeinflußt und allgemein mit Kriechen (creep) bezeichnet wird. Da das "Kriechen" die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle verringern will, ohne daß zwischen Treibrolle und Abwickelrolle Schlupf auftritt, wirkt es dem Progressionseffekt auf die Abwickelrolle entgegen. Im übrigen ist die Auswirkung des "Kriechens" auf die Umfangsgeschwindigkeit direkt proportional zum Betrag des Widerstandsmomentes, das an der Berührungsstelle zwischen Treibrolle und Abwickelrolle vorhanden ist und muß daher auch dem abnehmenden Durchmesser des Abwickelrollenwickels proportional sein.

Es kann festgestellt werden, daß durch entsprechende Wahl und Abgleich der variablen Größen, die die Progressionswirkungen und das im Transportsystem auftretende "Kriechen"

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steuern, z.B. Federspannungen, Bandwickeldurchmesser und ^Ί die Kenndaten des Materials des elastischen Treibrollenumfangsrandes, sowohl die Steigung als auch die Kurve der Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle leicht zu verändern sind, um sie der größeren, jedoch entsprechend steilen Umfangsgeschwindigkeitskurve der Aufwickelrolle anzupassen. Die endgültige Kurve der Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle, nachdem sowohl der Bremsabzieh- als auch der Drehmomenteffekt über die Konstantbremseinrichtung der Figur 1 übertragen wurde, ist durch die Gerade D angegeben. Das Differential zwischen dieser Geraden und derjenigen, die die Aufwickelrolle B darstellt, erzeugt einen konstanten Bandzug während des gesamten Transp.ortvorgangs und wird durch die Distanz CTD (Constant Reel Speed Tension Producing Differential) dargestellt.

Im praktischen Betrieb gleicht sich das System nach einer gewissen Streckung des Bandabschnittes zwischen den Berührungszonen der Abwickelrolle und der Aufwickelrolle aus, um die gewünschten 56,7 g Bandzugkraft zu erreichen, und eine durchschnittliche Bandgeschwindigkeit wird durch die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickel- und Aufwickelrollen erreicht. Diese Durchsehnittsbandgeschwindigkeit ist in Figur 1 durch die gestrichelte Gerade Έ dargestellt und wird durch das durch die Bandspannung -verursachte "Kriechen" (creep) bewirkt, das die Umfangsgeschwindigkeit der Rollen durch Geschwindigkeitsverringerung der Aufwickelrolle und Geschwindigkeitserhöhung der Abwickelrolle ausgeglichen wird.

Der Umstand, daß die sich ergebende Durchschnittsbandgeschwindigkeits-Kurve nicht konstant ist, sondern während des TransportVorgangs schräg abwärts verläuft, ist für die Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Bandgeschwindigkeit nicht von kritischer Bedeutung, da der Treibrollenmotor

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durch eine von vielen bekannten elektronischen Methoden derart geregelt werden kann, daß er diese konstante Geschwindigkeitsabweichung kompensiert.

Zur Ausfuhrungsform in Figur 2 sei noch bemerkt: Obwohl die V-förmige Feder 32 ein gewisses unerwünschtes Widerstandsmoment während des Transportvorgangs an der Aufwickelspule 20 erzeugt, ist der dadurch auf die in Figur 1 dargestellten, geradlinigen Kurven ausgeübte Effekt von vernachlässigbarer Bedeutung, da es sich im Vergleich zu der von der Spiralfeder 3^ auf die Abwickelrolle 10 ausgeübten Kraft um eine verhältnismäßig niedrige Zugkraft handelt (die erste Kraft ist typisch etwa 6- bis 10-mal zu groß wie diese Zugkraft). Die Verwendung dieses V-förmigen Federsystems wird daher für äußerst vorteilhaft gehalten, .da es die Verwendung von Ein-Richtungs-Kupplungen im Bandtransport erübrigt und damit die Kosten des Transports erheblich senkt.

Oben sind mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im einzelnen gezeigt und beschrieben. Durch verschiedene, naheliegende Abänderungen sind Modifikationen des erfindungsgemäßen Bandtransports durchaus möglich. Mit den Patentansprüchen sollen solche Abänderungen und Modifikationen abgedeckt werden.

BASF Aktiengesellschaft

Zeichn.

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-η-

Leerseite

Claims

BASF Aktiengesellschaft 28251

Unser Zeichen: O. Z. J>2 689 De/Gl 6700 Ludwigshafen, 05.06.1978

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Patentansprüche

Bandtransport, bei dem die Abwickel- und Aufwickelrollen gleichzeitig durch Oberflächenberührung mit einer eine elastisch verformbare Umfangsfläche aufweisenden Treibrolle angetrieben werden und bei der Andruckvorrichtungen vorgesehen sind, die die Abwickel- und Aufwickelrollen gegen die Umfangsfläche der Treibrolle drücken, wodurch die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickel- und Aufwickelrollen über diejenige der Treibrolle vergrößert wird, gekennzeichnet durch Einrichtungen, die die Abwickelrolle mit einer konstanten Bremskraft beaufschlagen und am Umfang der Abwickelrolle Vorspannungs- und Drehmomentkräfte erzeugen, wobei die Vorspannungskraft die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle während des Bandtransportvorgangs gleichförmig reduziert und so eine erste Spannungskomponente in dem zwischen Abwickel- und Aufwickelrollen liegenden Bandabschnitt erzeugt; und wobei das Drehmoment die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle während des gesamten Transportvorgangs direkt proportional zum abnehmenden Durchmesser des auf sie gewickelten Bandes reduziert und so eine zweite Spannungskomponente in dem zwischen Abwickel- und Aufwickelrollen liegenden Bandabschnitt erzeugt; sowie Einrichtungen zum Abgleichen jener ersten und zweiten Spannungskomponenten der Bremseinrichtungen derart, daß die Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle der Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Aufwickelrolle entspricht.

2. Bandtransport nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtungen eine gespannte Schnur umfaßt, die mit der Abwickelrolle in Eingriff steht.

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3. Bandtransport nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , ^Ί daß die gespannte Schnur um eine an der Abwickelrolle befestigte Welle herumgeschlungen ist und damit in Reibverbindung steht.

4. Bandtransport nach Ansprüchen 2 und 3j dadurch gekennzeichnet , die Bremseinrichtung eine starke und eine schwache Feder umfaßt, und daß die gespannte Schnur an einem Ende an der starken Feder und am anderen Ende an der schwachen Feder befestigt ist.

5. Bandtransport nach Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß eine spiegelbildlich aufgebaute Bremseinrichtung eine gleiche Schnur-/Federeinheit umfaßt, die mit der Aufwickelrolle in Eingriff steht.

6. Bandtransport nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die starke Feder die entsprechenden stark gespannten Enden der Schnüre verbindet, die mit den Abwickel- und Aufwickelrollen im Eingriff stehen.

7. Bandtransport nach Ansprüchen 4 und 5_S dadurch gekennzeichnet, daß die schxvache Feder die entsprechend schwach angespannten Enden der mit den die Abwickel- und Aufwickelrollen in Eingriff stehenden Schnüre verbindet.

8. Bandtransport nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die schwache Feder eine V-förmige Blattfeder ist.

9. Bandtransport nach Anspruch 7» gekennzeichnet durch einen Anschlag, der als Verankerungspunkt wirkt und mit der starken Feder an der Aufwickelrolle in Eingriff gelangt, wodurch das Auftreten einer erheblichen Kraft im starkgespannten Ende der Schnur, die mit der Aufwickelrolle in Eingriff steht, verhindert wird.

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5o. Bandtransport nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag, der als Verankerungspunkt wirkt, mit der schwachen Feder an der Seite der Abwickelrolle in Eingriff kommt, wodurch vermieden wird, daß ein erheblicher Kraftbetrag während des Transportvorgangs auf das schwach angespannte Ende der mit der Abwickelrolle in Eingriff stehenden Schnur übertragen wird.

11. Bandtransport nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung eine geschlossene Regelschleife enthält, die ihre spiegelbildlichen auf die Abwickel- und Aufwickelrollen einwirkenden Kraftkomponenten, nach erfolgter Umkehr der Bandlaufrichtung in einem Zweirichtungs-Bandtransportsystem genau umkehren kann.

12. Bandtransport nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckeinrichtungen, die die Abwickel- und Aufwickelrollen gegen die Umfangsfläche der Treibrolle andrücken, eine Feder umfassen, die bewegliche Schlitten miteinander verbindet, auf denen die Abwickel- und Aufwickelrollen drehbar montiert sind.

13. Verfahren zur Erzeugung einer konstanten Bandspannung in einem Bandtransport, bei welchem die Abwickel- und Aufwickelrollen gleichzeitig durch Oberflächenkontakt mit einer Treibrolle angetrieben werden, die eine elastisch verformbare Umfangsfläche aufweist, wobei erstens die Abwickel- und Aufwickelrollen gegen die Umfangsfläche der Treibrolle angedrückt werden, wodurch die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickel- und Aufwickelrollen über diejenige der Treibrolle vergrößert wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

Anlegen einer konstanten Bremskraft an die Abwickelrolle, wodurch Vorspannungs- und Drehmomentkräfte auf

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diese Rolle ausgeübt werden und die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle während des Bandtransportvorgangs aufgrund der Vorspannungskraft gleichförmig vermindert wird und während des Bandtransportvorgangs aufgrund des Drehmoments direkt proportional zum abnehmenden Durchmesser des auf die Abwickelspule aufgewickelten Bandes verringert wird;

Abgleichen der Vorspannungs- und Drehmomentkräfte, so daß die Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Abwickelrolle der Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Aufwickelrolle entspricht.

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