DE69114103T2

DE69114103T2 - Vorrichtung und verfahren zum verringern des zusammenziehens des bahnmaterials beim abwickeln von rollen aus bahnförmigem material unbestimmter länge.

Info

Publication number: DE69114103T2
Application number: DE69114103T
Authority: DE
Inventors: Dennis Mcintyre
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2011-05-31
Also published as: US5098029A; EP0485592B1; EP0485592A1; DE69114103D1; JPH05500791A; WO1991018817A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abspulen von Bahnmaterialwickeln unbestimmter Länge und insbesondere auf bestimmte besondere Merkmale, die das Festziehen des Bahnmaterials auf dem Vorratswickel während des Abspulvorganges minimieren.
Ein bekanntes System zum Abspulen von Bahnmaterial unbestimmter Länge ist in Fig. 1 dargestellt. Hierbei ist Bahnmaterial, zum Beispiel fotografischer Film, auf drehfest auf Wellen 14, 16 sitzenden Wickeln 10, 12 aufgewickelt. Den Wellen sind jeweils elektrisch betätigbare Bremsen 18, 20 zur Steuerung ihrer Drehgeschwindigkeit zugeordnet. Das Bahnmaterial wird in unbestimmter Länge von den Vorratswickeln 10, 12 abgewickelt und über Führungsrollen 26, 28 Aufnahme- und Zwischenspeichermitteln 30 zugeführt, von denen das Bahnmaterial dann durch eine nicht dargestellte nachgeschaltete Verarbeitungsvorrichtung, zum Beispiel im Falle fotografischen Films einer Aufspulvorrichtung, ab gezogen wird. Die Arbeitsweise der Mittel 30 muß es ermöglichen, vorübergehende Unterschiede in den Geschwindigkeiten des Bahnmaterials zu Beginn und gegen Ende der Bewegungsbahn, wenn das Bahnmaterial vom Vorratswickel abgewickelt bzw. der nachgeschalteten Verarbeitungsvorrichtung zugeführt wird, auszugleichen. Zunächst wird das Bahnmaterial eines Vorratswickels durch die Mittel 30 hindurchgeführt und die dargestellte Vorrichtung bis zum vollständigen Verbrauch des Vorratswickels betätigt, wonach das Bahnmaterial eines anderen Bahnmaterials mit dem Ende des Bahnmaterials des vorherigen Vorratswickels verbunden und der Betrieb fortgesetzt wird.
Die Mittel 30 umfassen ein im wesentlichen rechteckiges Gestell 32, an dessen oberem Rahmenteil mindestens eine Führungsrolle sitzt, wobei jedoch normalerweise, wie in der Zeichnung dargestellt, eine Vielzahl derartiger Rollen in einer im wesentlichen horizontalen Reihe vorgesehen ist. Zwischen den seitlichen Rahmenteilen des Gestells 32 ist ein normalerweise als langgestreckter Stab ausgebildeter Träger 36 gleitend auf einem Paar sich zwischen den oberen und unteren Rahmenteilen 32 erstreckender paralleler Führungsstangen 38, 40 angeordnet. Der Träger 36 kann sich dadurch im wesentlichen vertikal zum Rahmen 32 in Richtung zur Führungsrollenreihe 34 hin und von dieser weg bewegen. Auf dem Träger 36 ist mindestens eine weitere Führungsrolle 42 angeordnet, wobei jedoch normalerweise, wie in der Zeichnung dargestellt, eine Vielzahl solcher weiterer Führungsrollen in einer im wesentlichen horizontalen Reihe vorgesehen ist. Das Bahnmaterial 22, 24 wird abwechselnd über eine der Rollen 34 und dann unter einer der Rollen 42 hindurchgeführt, so daß das Bahnmaterial von allen Rollen geführt wird, wonach es von den Mitteln 30 zu der nachgeschalteten Verarbeitungsvorrichtung läuft.
Wenn die nachgeschaltete Verarbeitungsvorrichtung kein Bahnmaterial benötigt oder mit &iner niedrigeren Geschwindigkeit als das vom Vorratswickel kommende Material läuft, senkt sich der Träger 36 durch Schwerkraft innerhalb des Rahmens 32 ab, so daß mehr Bahnmaterial aufgenommen und solange zwischengespeichert wird, bis wieder ein höherer Bedarf an Bahnmaterial entsteht. Falls jedoch der Träger 36 ganz bis zum unteren Rahmenelement 32 absinken sollte, würden die Mittel 30 kein zusätzliches Bahnmaterial mehr aufnehmen können, der Vorratswickel würde sich jedoch weiter drehen, und Bahnmaterial würde nutzlos außerhalb der Mittel 30 abgerollt. Um ein solches weiteres Abwickeln zu vermeiden, sind Bremsen 18, 20 vorgesehen, die zur Vermeidung eines solchen nutzlosen Abwickelns von Bahnmaterial das Abwickeln von den Vorratswickeln steuern sollen. Wenn andererseits die nachgeschaltete Verarbeitungsvorrichtung mit einer höheren Bandgeschwindigkeit läuft als das vom Vorratswickel kommende Bahnmaterial, bewegt sich der Träger innerhalb des Rahmens 32 aufwärts. Um diese Bewegung zu ermöglichen, müssen die Bremsen 18, 20 in gewissem Maße gelöst werden. Falls jedoch die nachgeschaltete Verarbeitungsvorrichtung weiterhin mehr Bahnmaterial benötigt als aufgrund der gegebenen Vorratswickelgeschwindigkeit zur Verfügung steht, kann der Träger 36 aufgrund eines weiteren Abbremsens oder aufgrund von Reibung im System soweit steigen, daß er am oberen Rahmenelement 32 zur Anlage kommt, was zum Reißen des Bahnmaterials führen kann.
Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist das bekannte System mit einem Paar jeweils an den seitlichen Rahmenteilen 32 befestigter Endschalter 44, 46 ausgestattet, die durch den vorbeilaufenden Träger 36 betätigt werden können. Die Endschalter sind mit einer Bremsensteuerung 48 verbunden, die die Bremsen 18, 20 in Abhängigkeit von der vertikalen Position des Trägers 36 elektrisch betätigt. Wenn sich bei dieser bekannten Arbeitsweise der Träger 36 über den oberen Endschalter 44 hinausbewegt, löst die Bremsensteuerung 48 die elektrisch betätigte Bremse des laufenden Vorratswickels, so daß der Vorratswickel mit einer dem Materialbedarf der nachgeschalteten Verarbeitungsvorrichtung entsprechenden höheren Geschwindigkeit laufen kann. Wenn sich der Träger 36 oberhalb des Endschalters 44 befindet, sollte die innerhalb der Mittel 30 zwischengespeicherte Bandlänge ausreichen, um auch.den höchsten zu erwartenden Materialbedarf der nachgeschalteten Verarbeitungsvorrichtung decken zu können, ohne daß der Träger 36 am oberen Rahmen element 32 zur Anlage kommt. Wenn später der Materialbedarf sinkt, bewegt sich der Träger 36 abwärts bis unterhalb des oberen Endschalters 44, und infolgedessen aktiviert die Bremsensteuerung 48 die elektrisch betätigte Bremse des laufenden Vorratswickels, so daß die Geschwindigkeit des Vorratswickels auf eine dem Materialbedarf besser angepaßte Geschwindigkeit sinkt. Wenn der Träger 36 weiter absinkt und in eine Position unterhalb des Endschalters 46 gelangt, aktiviert die Bremsensteuerung die elektrisch betätigte Bremse mit einer Bremskraft, von der bekannt ist, daß sie ausreicht, um auch schwerste und sich mit höchster Geschwindigkeit drehende Vorratswickel abzubremsen, bevor der Träger 36 das untere Rahmenelement 32 erreicht.
In Fig. 2 ist mit der gestrichelten Linie die bei dem bekannten System ausgeübte Bremskraft in Abhängigkeit von der Position des auch als Pufferrahmen bekannten Trägers 36 dargestellt. Wenn der Träger 36 sich unterhalb seiner unteren Grenzposition befindet, wird im wesentlichen keine Bremskraft ausgeübt Wenn der Träger 36 bei seiner Abwärtsbewegung den oberen Endschalter 44 passiert, legt die Steuerung 48 zunächst eine sehr hohe Spannung an die elektrisch betätigten Bremsen an, um deren Trägheit zu überwinden, wonach die Spannung dann schnell auf eine Bremskraft im mittleren Bereich verringert wird. Falls der Träger 36 weiter absinkt und den Endschalter 46 passiert, wird den elektrisch betätigten Bremsen eine höhere Spannung zugeführt um sicherzustellen, daß der Vorratswickel abgebremst wird, bevor der Träger 36 das untere Rahmenelement 32 erreicht. Diese bekannte Art des Abbremsens der Vorratswickel bewirkt eine sehr rasche Verlangsamung&sub1; die ein Festziehen des Materials auf dem Vorratswickel bewirken kann, wenn der Kern des Vorratswickels schneller abgebremst wird als das außen vom Vorratswickel abgewickelte Bahnmaterial, wie dies insbesondere während des Anliegens der sehr hohen Spannung der Fall sein kann, die für die Überwindung der Trägheit elektrisch betätigter Bremsen erforderlich ist. Dies trifft insbesondere auf größere Rollen zu, bei denen die Abwickelkraft auf einen größeren Durchmesser ausgeübt wird. Das Festziehen kann zu unerwünschtem Verkratzen und anderen Beschädigungen des Bahnmaterials führen, und zwar insbesondere beim Abspulen fotografischen Films. Vorratswickel werden mit einer bestimmten Aufwickelkraft oder Aufwickelspannung gewickelt und können bei Übergabe an ein Abspulsystem sehr straff oder auch lockerer gewickelt sein. Diese Straffheit, mit der der Vorratswickel gewickelt ist, bestimmt, welches Drehmoment der Wickel durch Reibung zwischen seinen Windungen übertragen kann, ohne daß die Windungen noch fester oder straffer angezogen werden. Wird eine Abwickelkraft auf das freie Ende eines feststehenden oder sich bewegenden Wickels ausgeübt, werden sich die Windungen dann anziehen oder festziehen, wenn die ausgeübte Kraft dazu führt, daß der Wickel ein größeres Drehmoment als jenes überträgt, dem die Reibung zwischen den Windungen standhalten kann. Wird die mittlere Bremskraft so verringert, daß teilweise verbrauchte Wickel nicht zu rasch abgestoppt werden, kann es vorkommen, daß volle Wickel selbst von der hohen Bremskraft nicht abgebremst werden können.
Wenn der Materialbedarf der nachgeschalteten Verarbeitungsvorrichtung steigt, steigt der Träger 36 aufwärts, und nach Passieren des Endschalters 46 wird die höhere Bremskraft gelöst. Nach Passieren des Endschalters 44 wird die mittlere Bremskraft gelöst. Dies wiederholt sich dann so lange, bis der Vorratswickel vollständig verbraucht ist. Eine weitere Eigenschaft elektrisch betätigter Bremsen, die im bekannten System zu Problemen führen kann, ist der Restmagnetismus, der noch nach dem Lösen der Bremsen durch die Steuerung 48 weiterwirkt und dazu führt, daß die Bremsen selbst nach Passieren des Endschalters 44 durch den Träger 36 teilweise aktiviert bleiben. Diese Restbremskraft kann eine Beschleunigung des Vorratswickels entsprechend dem Bedarf an Bandmaterial verhindern und dazu führen, daß der Träger 36 gegen das obere Rahmenelement 32 auf läuft. Eine weitere Schwierigkeit bei elektrisch betätigten Bremsen besteht darin, daß diese im Laufe der Zeit dazu neigen, ihr Ansprechen auf die angelegte Spannung zu ändern, so daß das System dann neu kalibriert werden muß.
Bandtransportsysteme der Art, wie sie allgemein in Fig. 1 dargestellt sind, sind in dem der US-A-3.836.089 entsprechenden Patent FR-A-2.222.294 und in dem der US-A-3.822.838 entsprechenden Patent FR-A-2.177.355 beschrieben; keine dieser Veröffentlichungen bietet jedoch eine eindeutige Lösung dafür, wie das Festziehen des Bahnmaterials im Betrieb verhindert werden kann.
Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Bahnmaterial von einem Vorratswickel zur Zuführung zu einer Verarbeitungsvorrichtung ohne Festziehen des Bahnmaterials auf dem Vorratswickel abgespult werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung und eines Verfahrens dieser Art, die einfach und ohne große Kosten an vorhandene Systeme zum Abspulen von Bahnmaterial angepaßt werden können. Ferner hat die Erfindung zur Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren dieser Art anzugeben, bei denen das Anlegen und Lösen der Bremskraft präzise gesteuert werden können, ohne daß die ausgeübte Bremskraft zu stark wird oder nach dem Lösen noch eine Restbremskraft verbleibt. Die vorstehend aufgezählten Aufgaben der Erfindung sind nur als Beispiele zu verstehen; weitere wünschenswerte Ziele und Vorteile, die mit der beschriebenen Vorrichtung und dem beschriebenen Verfahren erzielt werden, sind für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich oder erkennbar. Derer Umfang der Erfindung wird ausschließlich durch die beiliegenden Ansprüche beschränkt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren sind eine drehbare Welle für einen aus einem Bahnmaterial unbestimmter Länge bestehenden Wickel sowie Mittel zum Abbremsen der Drehbewegung der Welle vorgesehen. Das vom Vorratswickel kommende Bahnmaterial wird Aufnahme- und Zwischenspeichermitteln zugeleitet, bestehend aus einem Gestell, mindestens einer vom Gestell gehalterten Führungsrolle, einem Träger, Mitteln, die es dem Träger ermöglichen, sich im wesentlichen vertikal relativ zum Gestell von der mindestens einen Führungsrolle weg und auf diese zu zu bewegen, und mindestens einer weiteren Führungsrolle, die zwischen einem Bereich minimaler Bremskraft in der Nähe der ersten Führungsrolle und einem von der ersten Führungsrolle entfernten Bereich maximaler Bremskraft auf dem Träger angeordnet ist. Das Bahnmaterial wird abwechselnd um die mindestens eine Führungsrolle und um die mindestens eine weitere Führungsrolle geführt. Das Bahnmaterial wird von einer nachgeschalteten Verarbeitungsvorrichtung, zum Beispiel bei fotografischem Film einer Spulvorrichtung, von den Aufnahme- und Zwischenspeichermitteln abgezogen. Zum Erfassen der Position des Trägers innerhalb des Gestells und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals sind Mittel oder ein entsprechender Verfahrensschritt vorgesehen. Durch entsprechende Mittel oder einen entsprechenden Verfahrensschritt, die auf dieses Signal ansprechen, werden auf die Bremsmittel ausreichende, sich steigernde Bremskräfte ausgeübt, wenn der Träger sich durch die Vielzahl von Positionsbereichen von der ersten Führungsrolle aus abwärts bewegt, und die auf die Bremsmittel ausgeübten Bremskräfte ausreichend verringert, wenn der Träger sich durch die Vielzahl der Positionsbereiche zur ersten Führungsrolle hin aufwärts bewegt, um auf diese Weise im Bahnmaterial eine erwünschte Spannung aufrechtzuerhalten und das Festziehen des Bahnmaterials auf dem Vorratswickel zu verhindern. Die Bremskraft wird vorzugsweise dann gesteigert oder verringert, wenn der Träger sich während seiner Bewegung relativ zum Gestell jeweils durch einen der Vielzahl der Positionsbereiche nach oben oder unten bewegt. So wird in einem ersten, obersten Bewegungsbereich des Trägers keine Bremskraft ausgeübt, während bei der Abwärtsbewegung des Trägers durch einen zweiten, tiefer liegenden Bewegungsbereich eine stetig steigende Bremskraft ausgeübt wird, bis eine vorbestimmte maximale Bremskraft für den betreffenden zweiten Bewegungsbereich erreicht ist. Während der weiteren Abwärtsbewegung des Trägers durch die nachfolgenden, jeweils weiter unten liegenden Bewegungsbereiche wird die Bremskraft in jedem Bewegungsbereich stetig über die im vorhergehenden Bewegungsbereich ausgeübte Bremskraft hinaus gesteigert, bis jeweils wieder die für den betreffenden tieferliegenden Bereich vorbestimmten maximalen Bremskräfte erreicht sind. Bei der Aufwärtsbewegung des Trägers relativ zum Gestell in den nächst höheren Bewegungsbereich wird die Bremskraft bis zum Erreichen der vorbestimmten maximalen Bremskraft für den nächst höheren Bewegungsbereich stetig verringert; jedoch geht die Bremskraft auf Null, wenn der Träger hierbei in den ersten, obersten Bewegungsbereich gelangt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bremsen pneumatisch betätigt&sub6; um eine gleichmäßige Bremswirkung zu ermöglichen. Das Signal der Erfassungsmittel wird einem Komparator zugeführt, wo es mit voreingestellten Werten für die Position des Trägers innerhalb der einzelnen Bewegungsbereiche verglichen wird, und mit der weiteren Abwärtsbewegung des Trägers durch die einzelnen Bewegungsbereiche werden Steuersignale zunehmender Größe erzeugt. Vorzugsweise wird das Steuersignal für die einzelnen Bewegungsbereiche vor der Integration dem Steuersignal für den vorausgehenden Bewegungsbereich hinzuaddiert Bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Trägers relativ zum Gestell in den nächst höheren Bewegungsbereich hinein verringern sich dann das Aktiviersignal und der der Bremse zugeführte Druck entsprechend.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein bekanntes System zum Abspulen eines Vorratswickels eines Bahnmaterials unbestimmter Länge;
Fig. 2 ein Diagramm der ausgeübten Bremskraft in Abhängigkeit von der Position des Pufferrahmens, aus dem bestimmte Unterschiede in der Arbeitsweise des bekannten Systems und der vorliegenden Erfindung ersichtlich sind;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäß an einem System zum Abspulen eines Vorratswickels erzielten Verbesserungen;
Fig. 4 ein Diagramm der Bremskraft in Abhängigkeit von der Zeit für die erfindungsgemäße Lösung und den Fall, daß ein großer oder annähernd voller Vorratswickel abgespult wird; und
Fig. 5 ein Diagramm der Bremskraft in Abhängigkeit von der Zeit für die erfindungsgemäße Lösung und den Fall, daß ein kleiner oder f&st leerer Vorratswickel abgespult wird.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Figuren jeweils gleiche Bauelemente bezeichnen.
Die erfindungsgemäßen Verbesserungen sind in Fig. 2 bis 5 dargestellt. Betrachtet man nun zunächst Fig. 3, so umfaßt die Erfindung Mittel 50 zum Erfassen der Position des Trägers 36 und seiner Bewegung relativ zum Gestell 32 und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals. Geeignet für diesen Zweck ist zum Beispiel ein Ultraschalldetektor der Art, wie er von der Agastat Electro Corporation als Modell PCU hergestellt wird; jedoch ist auch jeder andere geeignete Sensor im Rahmen der Erfindung einsetzbar. Die Ausgabe des Sensors 50 wird einem Komparator 52 zugeführt, bei dem es sich mit den hierin beschriebenen kleineren Änderungen um einen Komparator allgemein der Bauart handeln kann, wie er in dem System und in dem Verfahren nach dem gemeinsam abgetretenen US-Patent 4.924.419 verwendet wird.
Der Gesamtbewegungsbereich des Trägers 36 ist in mehrere kleine Bereiche unterteilt. Bei dem in Fig. 2 und 3 dargestellten Beispiel wurden fünf Bereiche gewählt; für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, daß bezüglich der Anzahl der Bereiche und ihrer vertikalen Höhe Abweichungen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Innerhalb des ersten, obersten Bereichs oder Abschnitts liegt die Bremskraft vorzugsweise bei Null, steigt jedoch in den aufeinanderfolgenden jeweils niedrigeren Bereichen oder Abschnitten stetig an, bis jeweils ein vorbestimmtes Maximum für den betreffenden Bereich erreicht ist, wie dies im Diagramm der Fig. 2 schematisch dargestellt ist.
Der Komparator 52 ist mit über eine Skala wählbaren Sollwerten entsprechend dem Wertebereich des Signals des Sensors 50 ausgestattet, das dieser während der Bewegung des Trägers 36 innerhalb des Bereichs oder Abschnitts niedriger Bremskraft, des Bereichs oder Abschnitts mittlerer Bremskraft, des Bereichs oder Abschnitts hoher Bremskraft oder - in außergewöhnlichen Fällen - des Bereichs oder Abschnitts sehr hoher Bremskraft erzeugt. Wenn der Träger 36 zunächst in den unteren Bereich eintritt, erzeugt der Komparator 52 eine Ausgabe über den Kontakt 54. Wenn der Träger 36 dann in den mittleren Bereich absinkt, wird über den Kontakt 56 ein zusätzliches Ausgangssignal erzeugt, das zu dem Signal des vorhergehenden Bereichs hinzuaddiert wird. Ebenso wird, wenn das Steuerelement 36 in den Bereich hoher Bremskraft absinkt, über den Kontakt 58 ein weiteres Ausgangssignal erzeugt, das zu dem Signal der vorherigen beiden Bereiche hinzuaddiert wird. Wenn schließlich der außergewöhnliche Fall eintritt, daß das Steuerelement ganz absinkt und den Bereich sehr hoher Bremskraft erreicht, wird über den Kontakt 60 noch ein weiteres Ausgangssignal erzeugt, das zu dem Signal der vorherigen drei Bereiche hinzuaddiert wird. Auf Wunsch kann für die Ablaufsteuerung oder Überwachung das Ausgangssignal des Kontakts 60 auch der Gesamtablaufsteuerung 62 zugeführt werden. Bewegt sich das Steuerelement 36 relativ zum Gestell 32 in Aufwärtsrichtung, wird das Steuersignal jedes Bereichs oder Abschnitts beim Austreten des Steuerelements 36 aus dem betreffenden Bereich vom Gesamtsignal subtrahiert.
Die von den Kontakten 54 bis 60 gelieferten Steuersignale werden getrennten Eingängen eines Summierers 64 zugeführt, dessen noch verbleibender Eingang mit der Ablaufsteuerung 62 verbunden ist, von der er ein zusätzliches Signal erhält, das auch den Komparator 52 deaktiviert. Wenn nun der Komparator 52 deaktiviert ist, gelangt nur das zusätzliche Signal, sofern dies gewählt wurde, zum Summierer 64. In manchen Fällen, zum Beispiel wenn eine fliegende Verbindung des Bahnmaterials der Vorratswickel 10, 12 herzustellen ist, wird der Komparator 52 weder durch ein Aktiviersignal aktiviert, noch durch ein zusätzliches Signal der Steuerung 62 deaktiviert, so daß dem Summierer 64 keine Signale zugeführt werden und die Bremsen vollständig gelöst bleiben. Die Ausgabe des Summierers 64 wird einem Integrator 66 herkömmlicher Bauart zugeführt, dessen Integrationszeitkonstante vorzugsweise für die einzelnen Bewegungsbereiche des Trägers 36 gleich gewählt wird, wobei sie sich jedoch auch von einem Bewegungsbereich zum anderen verändern kann, ohne daß dadurch vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird. Das integrierte Signal steigt an, bis ein vorgewählter, durch die Signalstärke der Kontakte 54 bis 60 und die Eigenschaften des Integrators 66, d.h. hauptsächlich die Zeitkonstante seines Widerstandes und seiner Kapazität, bestimmter Maximalwert erreicht ist, und bleibt dann im wesentlichen konstant, solange der Träger 36 sich innerhalb eines gegebenen Bewegungsbereichs befindet. Das vom Integrator 66 gelieferte Signal wird einem Treiberverstärker 68 herkömmlicher Art zugeführt, der mit einem Spannungs/Luftdruck-Wandler herkömmlicher Bauart in Verbindung steht. Geeignet für diesen Zweck ist zum Beispiel ein Wandler der von der ISI Fluid Power Inc. als Modell PV1 hergestellten Art. Die Luftdruck-Ausgabe des Wandlers 70 wird über ein Schnellventil 72 einer Druckluft-Regeleinheit 74 zugeführt, die mit einer auf der Welle 14, 16 des Vorratswickels sitzenden Bremsscheibe 76 in Wirkverbindung steht. Bei dem Ventil 72 kann es sich zum Beispiel um ein solches handeln, wie es von der Humphrey Valve Company als Modell SQE1 hergestellt wird; dieses überträgt den Luftdruck an die Regeleinheit 74, solange der Druck über einem vorbestimmten Grenzwert, z.B. Null psi, liegt, entlüftet jedoch die Regeleinheit 74, sobald der übertragene Druck unter diesen Grenzwert abfällt. Bei der Regeleinheit 74 kann es sich um solche handeln, wie sie von der Tol-O- Matic, Inc. als Modell P10DAR hergestellt wird und die im Inneren eine Feder aufweist, die die Bremsschuhe in Richtung von der Scheibe weg vorspannt, bis ein bestimmter Mindestdruck von z.B. 10 psi anliegt; darin bewirkt ein weiteres Ansteigen des ausgeübten Drucks, daß die Bremsschuhe sich mit steigender Kraft an die Scheibe anlegen und damit ein sich sehr langsam steigerndes, steuerbares und weiches Wirksamwerden der Bremsen in Abhängigkeit von dem vom Integrator 66 erzeugten, empfangenen integrierten Signal ermöglicht.
Fig. 4 und 5 zeigen typische Diagramme der ausgeübten Bremskraft in Abhängigkeit von der Zeit unter Einsatz der erfindungsgemäßen Verbesserungen gemäß Fig. 3. Von links in Fig. 4 aus betrachtet liegt die Bremskraft zunächst bei Null, was anzeigt, daß der Träger 36 sich in seinem obersten Bewegungsbereich befindet. Wenn sich der Träger 36 nun senkt, steigt die Bremskraft allmählich entsprechend dem Kurvenabschnitt 78 an, bis das für diesen Bewegungsbereich vorbestimmte Maximum erreicht ist. Senkt sich nun der Träger 36 weiter in den mittleren Bereich oder Abschnitt, steigt die Bremskraft langsam weiter entsprechend dem Kurvenabschnitt 80, bis das für diesen Abschnitt vorbestimmte Maximum erreicht ist. Wenn der Träger 36 später dann zu steigen beginnt und wieder in den Bereich oder Abschnitt niedriger Bremskraft eintritt, fällt das vom Komparator 52 gelieferte Signal ab, und die Bremskraft verringert sich nach und nach entsprechend dem Kurvenabschnitt 82, bis wiederum das vorbestimmte Maximum für den Bereich niedriger Bremskraft erreicht ist. Wenn der Träger 36 sich anschließend wiederum in den mittleren Bereich oder Abschnitt absenkt, steigt das vom Komparator 52 gelieferte Signal an, und die Bremskraft verstärkt sich allmählich entsprechend dem Kurvenabschnitt 84, bis wiederum das vorbestimmte Maximum für diesen Bereich erreicht ist. Wenn anschließend der Träger 36 wieder zu steigen beginnt und wieder in den Bereich oder Abschnitt niedriger Bremskraft eintritt, fällt das Signal des Komparators 52 ab, und die Bremskraft verringert sich allmählich entsprechend dem Kurvenabschuitt 86, bis wiederum das für diesen Bereich vorbestimmte Maximum erreicht ist. Und wenn schließlich der Träger 36 wieder zu steigen beginnt und in den Bereich oder Abschnitt eintritt, in dem keine Bremskraft ausgeübt wird, endet das vom Komparator 52 gelieferte Signal unvermittelt. Infolgedessen erzeugt der Wandler 70 am Schnellventil 72 einen Druck, der das Ventil 72 veranlaßt, die Regeleinheit 74 zu entlüften, womit die Bremskraft unvermittelt entsprechend dem Kurvenabschnitt 88 auf Null fällt. Das Schnellventil 72 kann zum Beispiel einen Lösedruck von 0 psi aufweisen. Diese allgemeine Veränderung der Bremskraft setzt sich, wie in Fig. 4 rechts zu erkennen ist, dann in Abhängigkeit von bestimmten Faktoren, wie dem Verbrauch an Bahnmaterial in der nachgeschalteten Verarbeitungsvorrichtung&sub1; dem Gewicht und Durchmesser des Vorratswickels und der allgemeinen Zwischenspeicherkapazität der Mittel 30, fort. Mit zunehmender Verringerung der Größe des Wickels nähern sich die Bremskraft/Zeit-Kurven den Kurven in Fig. 5 an, aus denen ersichtlich ist, daß der kleinere Wickel sich häufiger als der größere Wickel in dem Bereich oder Abschnitt dreht, in dem keine Bremskraft ausgeübt wird. Dies ist hauptsächlich bedingt durch die geringere Trägheit des kleineren Wickels und die höheren Umfangsgeschwindigkeiten, die bei kleineren Wickeln erforderlich sind, um den Bedarf an Bahnmaterial zu decken. Fig. 2 zeigt eine einzelne Bremskraftkurve für die Bewegung des Trägers 36 in Abwärtsrichtung über seinen gesamten Bewegungsbereich hinweg, einschließlich des Bereichs mit sehr hoher Bremskraft. Wird ein Abbremsen in diesem letzten Bereich nötig, wird ein Signal an die Steuerung 62 zurückgeführt, das ein zusätzliches Signal für den Komparator 52 und den Summierer 64 erzeugt, wodurch der Vorratswickel mit einer zusätzlichen Bremskraft an der weiteren Drehung gehindert wird, bis die Ursache für den Eintritt in den Bereich sehr hoher Bremskraft festgestellt und durch entsprechende Maßnahmen behoben werden kann.
Die Erfindung löst damit die Probleme der bekannten Systeme. Die anfängliche hohe Bremskraft der bekannten Systeme wird durch die Verwendung steuerbarer pneumatischer Bremsen und das allmähliche Anlegen der Bremsen vermieden. Die Restbremskraft wird durch die Verwendung eines Schnellventils vermieden, das bei Eintritt des Trägers in seinen oberen Bewegungsbereich die Bremsen vollständig löst. Durch diese Verbesserungen wird ein Festziehen von Vorratswickeln praktisch ausgeschlossen.

Claims

1. Vorrichtung zum Umspulen einer Materialbahn (22, 24) unbestimmter Länge, mit einer drehbar gelagerten Welle (14, 16); Mitteln zum Drehen eines aus dem Bahnmaterial bestehenden Wickels (10, 12) gemeinsam mit der Welle; Mitteln (18, 20) zum Abbremsen der Welle; einer Vorrichtung (30) zum Abspulen von auf dem Wickel befindlichem Bahnmaterial und zum Zwischenspeichern einer variablen Bahnlänge, bestehend aus einem Gestell (32), mindestens einer vom Gestell gehalterten ersten Führungsrolle für das Bahnmaterial, einem Träger (36) und Mitteln (38, 40), die es dem Träger ermöglichen, sich vertikal innerhalb des Gestells in einen nahe der ersten Führungsrolle liegenden Bereich minimaler Bremskraft zur ersten Führungsrolle hin- und in einen von der ersten Führungsrolle entfernten Bereich maximaler Bremskraft von dieser wegzubewegen, wobei die Vorrichtung (30) mindestens eine auf dem Träger angeordnete zweite Führungsrolle (42) umfaßt, derart, daß das Bahnmaterial bei seinem Durchgang durch die Vorrichtung zum Zwischenspeichern abwechselnd um die erste(n) und zweite(n) Führungsrolle(n) geführt ist; Mitteln zum Abführen des Bahnmatials vom Zwischenspeicher (30); Mitteln (447 46, 50) zur Positionserfassung des Trägers und zum Erzeugen eines Positionssignals; und mit auf das Signal ansprechenden Mitteln, die die auf die Bremsmittel ausgeübten Kräfte mit stetig zunehmender Wirkung beeinflussen, wenn der Träger sich durch eine Vielzahl von Positionsbereichen abwärts von der ersten Führungsrolle wegbewegt, und die die auf die Bremsmittel ausgeübten Kräfte mit stetig abnehmender Wirkung beeinflussen, wenn der Träger sich durch die Vielzahl von Positionsbereichen aufwärts zur ersten Führungsrolle hinbewegt, wobei die Bremskraftsteuermittel in einem ersten Bewegungsbereich des Trägers keine Bremswirkung erzeugen, jedoch die Bremskraft stetig steigern, wenn sich der Träger von der ersten Führungsrolle weg- und durch einen zweiten Bewegungsbereich abwärtsbewegt, bis eine erste vorgegebene Maximalbremskraft erreicht ist,

gekennzeichnet durch

Mittel (52 - 72) zum Steuern der Bremskräfte, die (a) den ersten vorgegebenen Maximalbremskraftwert für den Rest des zweiten Bewegungsbereichs aufrechterhalten, (b) die Bremskraft über den vorgegebenen Maximalbremskraftwert des vorangegangenen Bewegungsbereichs hinaus stetig steigern, wenn der Träger sich von der ersten Führungsrolle weg durch anschließende Bewegungsbereiche abwärtsbewegt, bis weitere vorgegebene Maximalbremskraftwerte erreicht sind, und (c) jeden der nachfolgenden Maximalbremskraftwerte für den Rest eines jeden anschließenden Bewegungsbereichs aufrechterhalten, um ein Festziehen des das Bahnmaterial liefernden Wikkeis während dessen Abspulung infolge der Trägerbewegungen zwischen den Bereichen minimaler und maximaler Bremskraft zu verhindern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (52 - 72) die Bremskraft stetig verringern, bis der vorgegebene maximale Bremskraftwert eines anschließenden Bewegungsbereichs erreicht ist, wenn sich der Träger durch die Bewegungsbereiche zur ersten Führungsrolle hin aufwärtsbewegt, der Bremskraftwert jedoch auf Null geht, wenn der Träger hierbei in den ersten Bewegungsbereich gelangt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsmittel pneumatisch betätigbar (74) sind und die Mittel zum Steuern der Bremskraft einen mit den Positionserfassungsmitteln verbundenen Komparator (52) aufweisen, um das Positionssignal des Trägers mit für dessen Positionen innerhalb der Bewegungsbereiche geltenden, entsprechend vorgegebenen Werten zu vergleichen und Steuersignale (54 - 60) zunehmender Größe zu erzeugen, wenn sich der Träger von der ersten Führungsrolle weg durch die Bewegungsbereiche abwärtsbewegt; daß Integratormittel (66, 68) die Steuersignale eines jeden Bewegungsbereichs integrieren, um ein Bremsbetätigungssignal zu erzeugen; und daß ein Spannungs-/Druck-Wandler (70) vorgesehen ist, der das Bremsbetätigungssignal empfängt und pneumatisch auf die Mittel zum Betätigen der Bremse einwirkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (64), die das Steuersignal für jeden Bewegungsbereich zum Steuersignal vorangegangener Bewegungsbereiche addiert, um ein kombiniertes Steuersignal für die Integratormittel zu erzeugen.

5. Verfahren zum Umspulen einer Materialbahn (22, 24) unbestimmter Länge, wobei eine drehbar gelagerte Welle (14, 16), ein aus Bahnmaterial bestehender und gemeinsam mit der Welle drehbarer Wickel (10, 12) und Mittel (18, 20) zum Abbremsen der Welle vorgesehen sind; eine Vorrichtung (30) zum Abspulen von Bahnmaterial von dem Wickel und zum Zwischenspeichern einer variablen Bahnlänge vorgesehen ist, wobei die Vorrichtung (30) ein Gestell (32) aufweist, mindestens eine vom Gestell gehalterte erste Führungsrolle (34) für das Bahnmaterial, ein Träger (36), Mittel (38, 40), die es dem Träger ermöglichen, sich vertikal innerhalb des Gestells in einen nahe der ersten Führungsrolle liegenden Bereich minimaler Bremskraft zur ersten Führungsrolle hin- und in einen von der ersten Führungsrolle entfernten Bereich maximaler Bremskraft von dieser wegzubewegen, wobei die Vorrichtung (30) mindestens eine auf dem Träger angeordnete zweite Führungsrolle (42) umfaßt, derart, daß das Bahnmaterial bei seinem Durchgang durch die Vorrichtung zum Zwischenspeicher abwechselnd um die erste(n) und zweite(n) Führungsrolle(n) geführt ist; wobei das Bahnmaterial von dem Zwischenspeicher (30) abführbar wird; die jeweilige Position des Trägers innerhalb des Gestells erfaßt und ein Signal erzeugt wird; und die auf das Positionssignal ansprechenden, auf die die Bremse betätigenden Bremsmittel mit stetig zunehmender Bremskraft einwirken, wenn der Träger sich durch eine Vielzahl von Positionen abwärts von der ersten Führungsrolle wegbewegt, und die auf die Bremse mit stetig abnehmender Bremskraft einwirken, wenn der Träger sich durch die Vielzahl von Positionen aufwärts zur ersten Führungsrolle hinbewegt, wobei beim Betätigen der Bremse in einem ersten Bewegungsbereich des Trägers keine Bremswirkung erzeugt wird, jedoch die Bremskraft stetig zunimmt, wenn sich der Träger von der ersten Führungsrolle weg durch einen zweiten Bewegungsbereich bewegt, bis ein erster vorgegebener Maximalbremskraftwert erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) der erste vorgegebene Maximalbremskraftwert für den Rest des zweiten Bewegungsbereichs aufrechterhalten wird, (b) die Bremskraft über den vorgegebenen Maximalbremskraftwert des vorangegangenen Bewegungsbereichs hinaus stetig gesteigert wird, wenn der Träger sich von der ersten Führungsrolle weg durch anschließende Bewegungsbereiche abwärtsbewegt, bis weitere vorgegebene Maximalbremskraftwerte erreicht sind, und (c) jeder der nachfolgenden Maximalbremskraftwerte für den Rest eines jeden anschließenden Bewegungsbereichs aufrechterhalten wird, um ein Festziehen des das Bahnmaterial liefernden Wickels während dessen Abspulung infolge der Trägerbewegungen zwischen den Bereichen minimaler und maximaler Bremskraft zu verhindern.

6 Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskraft stetig verringert wird, bis der vorgegebene maximale Bremskraftwert eines anschließenden Bewegungsbereichs erreicht ist, wenn sich der Träger durch die Bewegungsbereiche zur ersten Führungsrolle hin aufwärtsbewegt, der Bremskraftwert jedoch auf Null geht, wenn der Träger in den ersten Bewegungsbereich gelangt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsmittel pneumatisch betätigt werden, daß zum Steuern der Bremskraft das Positionssignal mit für die Positionen des Trägers innerhalb der Bewegungsbereiche entsprechend vorgegebenen Werten verglichen wird; Steuersignale zunehmender Größe erzeugt werden, wenn sich der Träger von der ersten Führungsrolle weg durch die Bewegungsbereiche abwärtsbewegt, wobei das Steuersignal für jeden Bewegungsbereich integriert wird, um ein Bremsbetätigungssignal zu erzeugen; und das Bremsbetätigungssignal in pneumatischen Druck umgewandelt wird, der die Bremsmittel betätigt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal für jeden Bewegungsbereich zum Steuersignal vorangegangener Bewegungsbereiche addiert wird, um ein kombiniertes Steuersignal für die Integratormittel zu erzeugen.