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Vorrichtung zum Ausgleichen des ab- oder zunehmenden Gewichtes der
Rollen aus Papier o. dgl. an Druck-, Schneid-, Wickel- und ähnlichen Maschinen Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleichen des ab- oder zunehmenden Gewichtes
von Rollen aus Papier, Gewebe o. dgl. bei Druck-, Schneid-, Wickel- oder ähnlichen
Maschinen. Das z. B. zum Druck von Zeitungen dienende Papier wird in Form schwerer
Rollen in die Maschine gebracht, und die Achsen dieser Rollen müssen daher verhältnismäßig
stark sein. Es ist nun bereits bekannt, zur Entlastung der Rollenachse Schwinghebel
zu benutzen, die durch ein Gegengewicht unten gegen den Umfang der Rolle gedrückt
werden und die Rollenachse entlasten. Dieser Gewichtsausgleich ist aber nur sehr
unvollkommen, weil das Rollengewicht mit ab- bzw. mit zunehmendem Durchmesser sich
verändert, und zwar nicht nach der Sinuskurve, die bei der bekannten Ausführung
den Hebelarm des Gegengewichtes bestimmt.
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung, einen Gevzchtsausgleich
herzustellen, der die Rolle jederzeit frei schwebend tragen kann. Dies geschieht
erfindungsgemäß dadurch, daß das Drehmoment des Schwinghebels genau entsprechend
der Gewichtsveränderung der Rolle geändert wird. Zu diesem Zweck kann man die Masse
des Gewichtes oder die Länge des Hebelarmes, der die Rolle trägt, oder den, der
das Gegengewicht trägt, verändern. Das Maß der Änderung ist bestimmt durch die Reihe
der Quadratzahlen, da sich das Rollengewicht mit dem Quadrat ihres Radius ändert;
denn ihr Gewicht ist r2 # ;@ # L # Y, worin r der Rollenradius, L ihre Länge
und y ihr spezifisches Gewicht ist. Der die Rolle stützende Hebelarm dagegen dreht
sich gleichmäßig mit zu-bzw. abnehmendem Rollenradius. Erfindungsgemäß wird nun
das Drehmoment des Schwinghebels nach der Reihe der Quadratzahlen geändert, und
zwar in dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Länge des Hebelarmes
des Gegengewichtes. Zu diesem Zweck dreht der schwingende Hebelarm ein oder mehrere
Paare unrunder Zahnräder, deren Radienverhältnis der Reihe der Quadratzahlen entspricht,
während die Summe der Radien selbstverständlich konstant ist. Da die Quadratzahlen
sehr stark zunehmen, empfiehlt es sich, mindestens zwei Zahnradpaare zu verwenden,
weil bei nur einem Paar der Radius des treibenden Rades am Anfang der Kurve zu groß
oder der des getriebenen sehr bald zu klein würde. Zu berücksichtigen ist dabei
natürlich, daß das letzte unrunde Rad nur höchstens eine Umdrehung machen kann wie
jedes vorhergehende selbstverständlich auch, wenn man die Räder nicht etwa seitlich
verschieben will. Das letzte angetriebene Zahnrad bewegt eine Zahnstange oder Schraubenmutter
oder
Schnecke mit steilem Gewinde, die das Gegengewicht auf dessen
Hebelarm verschiebt.
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Einen annähernd konstanten Gewichtsausgleich erhält man erfindungsgemäß,
wenn man die Drehbewegung des Schwinghebels unmittelbar dazu benutzt, das Gegengewicht
nach der Tangensfunktion zu verschieben; denn die Kurve der Quadratzahlen und die
Tangenskurve laufen eine größere Strecke fast parallel im Gegensatz zu der bei der
bekannten Vorrichtung verwendeten Sinuskurve, die gerade entgegengesetzt gekrümmt
ist. Selbstverständlich ist es möglich, auch andere geeignete Reihen bzw. Kurven
zu verwenden. Die Größe des Gegengewichtes selbst ist ,abhängig von dem Gewicht
der Papierrolle. Man kann aber ,auch die Anfangsstellung und damit überhaupt die
Stellung des Gewichtes ändern.
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Auf der Zeichnung stellen schematisch dar: Abb. i die Quadratzahlen-,
die tg- und die sin-Kurve, Abb. --,eine Vorrichtung mit dem bekannten Gewichtsausgleich
nach der sin-Kurve, _ Abb.3 eine Vorrichtung mit einem Gewichtsausgleich nach der
n=-Kurve mit Gewindeübertragung, Abb. q. dieselbe Vorrichtung -mit einer Zahnstange,
Abb. 5 eine Vorrichtung mit einem Gewichtsausgleich nach der tg-Kurve.
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Wie Abb. i zeigt, laufen die QuadratzahIenkurve und die gleichgerichtet,
während entgegengesetzt gekrümmt die sin-Kurve abbiegt; sie ist nur in der Nähe
des Schnittpunktes mit der Quadratzahlenkurve brauchbar und bestimmt das Drehmoment
nach Abb. z gemäß der Formel R # a = G # b # sin (3, worin
R das Rollengewicht, a der die Rolle stützende Hebelarm, (3 der Winkel zwischen
b und der Senkrechten, G das Gegengewicht und b dessen Hebelarm ist; der Winkel
ändert sich mit ab- oder zunehmendem Rollendurchmesser linear genau so wie der Winkel
a des Hebelarmes a.
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Gemäß Abb.3 sitzt auf der feststehenden Achse des Schwinghebels ein
Kegelrad c, an dem sich ein Kegelrad d abwälzt, das auf dem Schwinghebel drehbar
und mit einem Rad e fest verbunden ist; dies kämmt mit einem Rad f, das fest auf
derselben Welle sitzt wie ein Rad g.. Diese Welle ist an einem Aren des Schwinghebels
gelagert. Das Radg treibt ein Rad h, das mittels Gewinde/4,k' das GegengewichtGr
verschiebt. Die Rädere, f, g, lz oder auch nur e, t bzw. g, h sind
unrund nach der Kurve der Quadratzahlen geformt, so daß das Gegengewicht genau entsprechend
der Gewichtsänderung der Rolle verschoben wird.
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In Abb. q. steht das Stirnrad e fest; darauf wälzt sich bei sich drehendem
Schwinghebel das Rad i ab, das mit dem Rad g fest verbunden ist; dieses treibt das
Radh, das auf derselben Welle sitzt wie ein. Rad!, das die Zahnstange h" und damit
das Gegengewicht G verschiebt. Die Räder ;e, f, g, lt, i sind zum
Teil oder sämtlich nach der Kurve der Quadratzahlen geformt; auf der Zeichnung sind
sie schematisch kreisrund dargestellt.
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Bei dem Gewichtsausgleich gemäß der tg-Kurve nach Abb: 5 wälzt sich
auf dem feststehenden Rad c ein Rad l ab, das unmittelbar oder über weitere Rädert
oder eine Kette o. dgl. ein Rad m treibt. Dies trägt einen Arm o, der das Gegengewicht
auf dessen Hebelarm mittels Rolleng o. dgl. verschiebt. Wenn die Räder c,1, m sämtlich
denselben Durchmesser haben, besteht die Beziehung R # a = G-# p # tg (3,
worin p die Entfernung der Achsen der Räder c und m ist.
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Die Stange o kann auch an ihrer Spitze, soweit sie zum Verschieben
. des Gewichtes G dient, gekrümmt sein, so daß der Unterschied zwischen der Quadratzahlen-
und der tg-Kurve ganz oder annähernd ausgeglichen wird; dies ist besonders vorteilhaft
für die hohen Gewichte bei großem Winkel (3, wo die sin-Kurve ganz versagt.
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Selbstverständlich kann die Größe der Räder c und d und der Gewindesteigung
(Abb. 3) und des Rades i (Abb. q.) sowie der Räder c,1, in (Abb. 5) und damit
das übersetzungsverhältnis verschieden gewählt werden; es kann sich also (3 um ein
Vielfaches oder einen Bruchteil von a ändern, auch braucht der Winkel zwischen p
und dem Hebelarm des Gegengewichtes nicht go° zu sein.
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Die Längenänderung des Schwinghebels durch seine Drehbewegung kann
vernachlässigt werden, solange a klein bleibt, der Schwinghebel also nicht allzu
weit von der Waagerechten abweicht; er darf daher im Verhältnis zum Rollendurchmesser
nicht zu kurz gewählt -werden. Das Gewicht selbst ist nach dem spezifischen Gewicht
des Papiers o. dgl. an der Schraube h', der Stange h" bzw. dem Halter
der Rolleng einstellbar.
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Anstatt die Wickelrolle, ist es manchmal vorteilhaft, die T _ragrolle
r -ortsfest und damit den Schwinghebel fest zu lagern, z. B. wenn die Tragrolle
nicht unmittelbar die Papierrolle, sondern eine dünne Messerwelle zum Längsschneiden
des Papiers stützt; es ist .dann notwendig, dä sich der Schwinghebel ja nicht bewegt,
zum Verstellen des Gewichtes oben auf den Umfang der Wickelrolle oder auf ihre Achse
einen Tasthebel zu legen.
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Statt einer Roller können auch mehrere u. U. durch einen G_u_rt_
verbundene- R__flllen Verwendung finden.