EP0039057A2

EP0039057A2 - Walze zum Umlenken, Führen oder Bearbeiten von band- oder bahnförmigem Material

Info

Publication number: EP0039057A2
Application number: EP81103099A
Authority: EP
Inventors: Herbert Komsthöft
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-04-28
Filing date: 1981-04-24
Publication date: 1981-11-04
Also published as: DE3172691D1; EP0039057A3; EP0039057B1; DE3016321A1; ATE16169T1

Abstract

Diese Walze weist einen parallel zur Zylinderachse in sich verformbaren Mantel (1) aus elastischem Material auf, welcher durch gleichmäßig über den Umfang verteilte, parallel zur Zylinderachse verlaufende Stäbe (4) verstärkt ist. Die Stäbe (4) sind an den Stirnseiten des Mantels (1) in mittels einer Verstellvorrichtung verstellbaren Flanschringen (6) gelagert, derart, daß die Drehebene des Mantels (1) unter Beibehaltung der Drehachse gegenüber der ursprünglichen Drehebene neigbar ist. Hierdurch verformt sich der Mantel (1) bei jeder Umdrehung derart in sich, daß über die gesamte axiale Länge des Mantels (1) alle Bandablaufpunkte gegenüber den Bandanlaufpunkten geringfügig seitlich verlagert werden, so daß eine gezielte seitliche Verlagerung des Bandes oder der Bahn ermöglicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze gemäß dem Gattungbegriff des Patentanspruches 1.
Walzen zum Umlenken, Antreiben oder Bearbeiten von band-oder bahnförmigem Material werden in der Technik vielfältig angewendet, beispielsweise als Umlenk- oder Antriebswalzen von Bandförderanlagen oder von Herstellungs-, Behandlungs-oder Verarbeitungsanlagen von band- oder bahnförmigen Materialien, oder als Breitstreckwalzen von band- oder bahnförmigem Material.
Bei allen derartigen Einsatzfällen der Walzen besteht ein Problem darin, durch geeignete Maßnahmen zu verhindern, daß das band- oder bahnförmige Material seitlich von der Walze abläuft, beispielsweise aufgrund von geringfügigen Dickenunterschieden im Material. Die Schwierigkeiten sind besonders groß, wenn die Bänder oder Bahnen verhältnismäßig breit sind und die Achsen der einzelnen Umlenk- oder Antriebswalzen nahe beieinander liegen.
Zur Lösung des aufgezeigten Problemes sind verschiedenartige Maßnahmen bekannt. Zur Zentrierung von Förderbändern werden beispielsweise ballige Walzen oder Walzen verwendet, deren Endabschnitte konisch ausgebildet sind. Weiterhin sind gummierte Walzen bekannt, die mit umlaufenden, zur Bandmitte geneigten Nuten versehen sind. Ferner ist es zum Zentrieren eines Bandes bekannt, die Achsen von zylindrischen Umkehrwalzen einstellbar schräg zu stellen oder unter dem Band sogenannte schräggestellte Steuerwalzen zu verwenden. Verschiedentlich werden auch die Bänder selbst mit ein oder zwei aufvulkanisierten Führungsleisten in Form von Keilriemen versehen, welche in entsprechende Führungsnuten der Walzen eingreifen.
Bei all diesen Einrichtungen mit Ausnahme der Bänder mit aufvulkanisierten Führungsleisten werden im wesentlichen in den Randbereichen des Bandes Führungskräfte auf das Band ausgeübt, die bei dünnen Bändern zur Faltenbildung führen. Ferner treten in Längsrichtung unterschiedliche Spannungen im Querschnitt der Bänder auf, was Längenänderungen zur Folge hat, so daß die Zentrierung noch problematischer wird und beispielsweise Förderbänder schon nach relativ kurzer Einsatzzeit nicht mehr einsatzfähig sind. Bei den Bändern mit aufvulkanisierten Führungsleisten treten bedingt durch die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen im Bereich des Bandes und der Führungsleisten erhebliche Schwierigkeiten auf.
Zur Breitstreckung von Bahnen in Herstellungs-, Behandlungs-und Verarbeitungsanlagen werden feststehende gebogene Stangen und auch gebogene Achsen eingesetzt, an denen über Wälzlager drehende Gummischläuche gelagert sind. Ferner sind zylindrische Walzen mit Links- und Rechtsgewinde gleichbleibender oder progressiver Steigung sowie sogenannte Lattenbreithalter bekannt, bei denen der Breitstreckeffekt durch seitliche Verschiebung von gleichmäßig am Umfang verteilte Leisten erzielt wird.
Bei gebogenen Breitstreckwalzen besteht insbesondere bei dünnen Bahnen die Gefahr der Überdehnung und damit bleibender Verformung. Bei den zylindrischen Breitstreckwalzen mit Links- oder Rechtsgewinde ist zur Erzielung eines Breitstreckeffektes eine Relativgeschwindigkeit zwischen Bahn und Walze erforderlich, Kas bei empfindlichen Bahnen zu Beschädigungen führt. Lattenbreithalter sind aufgrund der mechanischen Einrichtungen nur im unteren Geschwindigkeitsbereich einsetzbar und unterliegen einem relativ hohen Verschleiß. Allen Ausführungen gemeinsam ist, daß für ein gleichzeitiges Breitstrecken und Zentrieren zusätzliche Schwenkeinrichtungen erforderlich sind, die wiederum ähnliche Probleme wie beim oben diskutierten Zentrieren von Förderbändern mit sich bringen und das ganze System natürlich ererheblich verteuern.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine universell verwendbare Walze zum Umlenken, Antreiben oder Bearbeiten von band- oder bahnförmigem Material zu schaffen, welche es ermöglicht, die Bänder oder Bahnen beim Umlauf um die Walze gezielt seitlich zu verlagern, ohne daß die Randbereiche des Bandes oder der Bahn überlastet werden. Insbesondere sollen die bei der Lenkung des Bandes oder der Bahn auftretenden zusätzlichen Spannungen möglichst gleichmäßig über den Querschnitt des Bandes oder der Bahn verteilt werden, um örtliche Überlastungen zu vermeiden. Schließlich soll es mit der Walze gemäß der Erfindung möglich sein, einen gezielten, gleichförmigen Breitstreckeffekt auf das umlaufende Band oder die umlaufende Bahn auszuüben.
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einer Walze gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufgeführten Maßnahmen vor.
Bei der Walze gemäß der Erfindung ist die Drehebene des Mantels unter Beibehaltung der Drehachse gegenüber der ursprünglichen Drehebene nach zwei Seiten neigbar. Hierdurch verformt sich der Mantel bei jeder Umdrehung derart in sich, daß über die gesamte axiale Länge des Mantels alle Bandanlaufpunkte gegenüber den Bandablaufpunkten geringfügig seitlich verlagert werden. Die seitliche Verlagerung macht das unter Reibungsschluß an der Walze anliegende band- oder bahnförmige Material mit, so daß eine gezielte seitliche Verlagerung möglich ist. Daneben können die die seitliche Verlagerung bewirkenden Kräfte völlig gleichmäßig auf die Breite des Bandes oder der Bahn verteilt werden. Zum Zentrieren des Bandes oder der Bahn ist es lediglich notwendig, mittels geeigneter und bekannter Meßvorrichtungen die Kanten des einlaufenden oder ablaufenden Bandes abzutasten und in Abhängigkeit von den Signalen dieser Meßvorrichtung die Neigung der Drehebene des Mantels der Walze mittels der Verstellvorrichtung entsprechend zu korrigieren.
Um die Walze einerseits ausreichend biegesteif zu gestalten und andererseits eine gleichmäßige Verformung des Mantels in sich parallel zur Zylinderachse zu erzielen, sind die Merkmale des Patentanspruches 2 vorgesehen. Die dort aufgeführten, vorzugsweise aus Federstahl bestehenden Stäbe gewährleisten bei ausgezeichneter Stabilität des Mantels eine gleichmäßige Verteilung der von den neigbaren Flanschringen auf den Mantel ausgeübten, parallel zur Zylinderachse gerichteten Verformungskräfte auf die gesamte Mantelfläche.
Durch die im Patentanspruch 3 vorgeschlagene, in Umfangsrichtung verlaufenden Verstärkungseinlagen erhält der Mantel die erforderliche Gewölbesteifigkeit, ohne daß die Verformbarkeit des Mantels parallel zur Zylinderachse leidet.
Die im Patentanspruch 4 aufgeführten Pendellager ermöglichen es im Zusammenwirken mit der im gleichen Anspruch beanspruchten Exzenterverstellvorrichtung, auf einfache Weise die Drehebene des in sich verformbaren elastischen Mantels in bezug auf die feststehende, mit der gleichbleibenden Drehachse zusammenfallenden Achse in beliebigen Richtungen zu neigen. Hierzu braucht nur die Exzenterbuchse auf dem exzentrischen Zapfen der feststehenden Achse verdreht zu werden.
Alternativ zu der Ausführungsform gemäß Patentanspruch 4 können gemäß Patentanspruch 5 der Walzenkörper und der Mantel durch auf eine drehbare Achse aufgesteckte, axial aneinander liegende Ringscheiben aus Gummi oder Kunststoff gebildet werden. In diesem Falle kann die Verstellvorrichtung zur Einleitung der Verstellkräfte in den Mantel beispielsweise einfache Druckrollen aufweisen, die von einer oder von beiden Stirnseiten des Mantels her auf die dort angeordneten Flanschringe einwirken.
Vorteilhaft kann die Walze gemäß der Erfindung auch zum Breitstrecken von band- oder bahnförmigem Material eingesetzt werden. In diesem Falle ist der Mantel gemäß Patentanspruch 6 zweckmäßig in zwei gesondert verstellbare Abschnitte unterteilt und jedem Ende eine Verstellvorrichtung mit Exzenterzapfen und Exzenterbuchse zugeordnet. Hierdurch ist es möglich, das Band oder die Bahn in den beiden verstellbaren Abschnitten nach außen zu verlagern, so daß Breitungswirkung eintritt. Gleichzeitig kann das Bandmaterial auf einer derart ausgebildeten Breitstreckwalze zentriert werden, wie bereits oben erläutert worden ist. Um gegebenenfalls nach den Rändern hin einen progressiven Breitungseffekt zu erzielen, sind die Merkmale des Anspruches 7 vorgesehen. Die gewellten oder geknickten Stäbe erteilen dem Mantel dort, wo die Knicke oder Wellen höher ausgebildet sind, nämlich in den Randbereichen, eine stärkere seitliche Verlagerung, als in dem mittleren Abschnitt, wo die Knicke oder Wellen niedriger ausgebildet sind und die Stäbe infolgedessen einen höheren Verformungswiderstand haben. Auf diese Weise kann das Breitstreckverhalten der Walze gemäß der Erfindung der tatsächlichen seitlichen Breitung des Bandes oder der Bahn optimal angepaßt werden.
Zum gleichen Zweck sind die Merkmale des Anspruches 8 vorgesehen, durch welche der Mantel in den Randbereichen stärker verformt wird, als in den mittleren Bereichen.
Ein Ausführungsbeispiel einer Walze gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Prinzipsskizze die Walze gemäß der Erfindung in Seitenansicht;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Walze gemäß der Erfindung;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Seite des Mantels einer als Breitstreckwalze ausgebildete Walze gemäß der Erfindung;
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen mit Wellen versehenen Stab;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Walze gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist der Mantel der Walze in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Walze selbst ist um eine Achse 2 drehbar. Der Mantel 1 ist durch sei.tlich angreifende Kräfte ( Pfeil 3 ) einer in Fig. 1 nicht näher dargestellten Verstellvorrichtung parallel zur Achse 2 in sich verformbar, derart, daß die Drehebene E' des Mantels unter Beibehaltung der ursprünglichen Drehachse gegen die ursprüngliche Drehebene E ( in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet ) geneigt verläuft. Durch die ständig beim Umlauf um die Achse 2 erfolgende Verformung des Mantels 1 in sich erfahren die Ablaufpunkte P 2 eines von der Walze ablaufenden Bandes gegenüber den Auflaufpunkten P 1 einen seitlichen Versatz um den Betrag x. Dieser seitliche Versatz x kann durch die jeweilige Neigung der Drehebene E' beliebig eingestellt werden. Die Drehebene E' kann selbstverständlich auch in der entgegengesetzten Richtung gegen die ursprüngliche Drehebene E geneigt werden, so daß der Versatz x nach der anderen Seite erfolgt.
In Fig. 1 ist die Neigung der Drehebene E' gegen die ursprüngliche Drehebene E zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Tatsächlich reichen sehr viel kleinere Neigungswinkel aus.
Beim in Fig. 2 dargestellten konkreten Ausführungsbeispiel der Walze besteht der Mantel 1 aus abriebfestem, dynamisch hoch beanspruchbarem Kunststoff oder Gummi und ist durch Bewehrungseinlagen in Form von axial verlaufenden Stäben 4 und einer in Umfangsrichtung verlaufenden Schraubenfeder 5 verstärkt. Die Stäbe 4 sind in Umfangsrichtung in gleichen Abständen zueinander verteilt und bestehen ebenso wie die Schraubenfeder 5 vorzugsweise aus Federstahl. An die Stelle der Schraubenfeder 5 können auch entsprechend angeordnete und ausgebildete separate Ringe treten. Die Stäbe 4 sind stirnseitig in Flanschringen 6 gelagert, zwischen denen sich die Gummi- oder Kunststoffschicht des Mantels 1 erstreckt und die mit Flanschbuchsen 7 festverbunden sind. Diese Flanschbuchsen 7 sind mittels Pendellagern auf der Achse 2 gelagert. Die in Bezug auf ihre räumliche Anordnung feststehende Achse 2 weist an einem Ende einen über das Pendellager 8 hinausstehenden, exzentrisch angeordneten Zapfen 9 auf, auf welchem eine mit einer exzentrischen Bohrung versehene Exzenterbuchse 1o verdrehbar ist. Die Exzenterbuchse 1o ist außerdem mittels eines zweiten Pendellagers 11 an einem Flanschring 12 gelagert, welcher mit dem Flanschring 6 starr verbunden ist. Zwischen den beiden Pendellagern 6 und 11 befindet sich eine Distanzhülse 13. Die Achse 2 ist an ihren Enden in feststehenden Lagerböcken 14 gelagert.
Die aus Fig. 2 hervorgehende Verstellvorrichtung funktioniert wie folgt: Beim Verdrehen der Exzenterbuchse 1o relativ zum exzentrisch an der Achse 2 sitzenden Zapfen 9 verlagert sich die Exzenterbuchse 1o senkrecht zur Achse 2 und übt über das Pendellager 11 auf die Flanschbuchse 7 und den damit verbundenen Flanschring 6 ein Moment um die Pendelachse des Pendellagers 8 aus, so daß die Ebene des Flanschringes 6 geringfügig aus der dargestellten Lage verkippt wird. Die Verkippbewegung ( Neigung ) überträgt sich mittels der Stäbe 4 auf den gesamten Mantel 1 mitsamt dem gegenüberliegenden Flanschring 6. Bei verkippter Stellung ( Neigung ) des Flanschringes verformt sich der gesamte Mantel 1 bei jeder Umdrehung parallel zur Achse 2 in sich selbst derart, daß sich die Einlaufpunkte P 1 und die Ablaufpunkte P 2 gegeneinander verlagern, wie oben anhand der Fig. 1 erläutert worden ist. Durch ein entsprechendes Verdrehen der Exzenterbuchse 1o einerseits und der Achse 2 andererseits kann eine Neigung des Flanschringes 6 in praktisch jede denkbare Richtung eingestellt werden.
Die relative Verdrehung der beiden Teile gegeneinander kann gegebenenfalls von einem entsprechenden Meßgerät her gesteuert werden, welches die Abweichungen vom gewollten Bandlauf feststellt und entsprechende Korrektursignale gibt.
Falls die in Fig. 2 dargestellte Walze als Breitstreckwalze eingesetzt werden soll, sind die Stäbe 4 etwa in der Mitte der Walze unterbrochen und der Mantel 1 zusätzlich in diesem Bereich über Wälzlager auf der feststehenden Achse 2 abgestützt. Außerdem sind an beiden axialen Enden der Walze Exzenter- Einstellvorrichtungen vorgesehen, wie in Fig. 2 nur am rechten axialen Ende der Walze dargestellt ist. Um einen nach den Seiten hin progressiven Breitstreckeffekt zu erzielen, können die Stäbe 4 gegebenenfalls mit Wellen oder Knicken 4a versehen sein, deren Höhe nach den Rändern hin zunimmt ( siehe Fig. 4 ). Hierdurch können die Stäbe 4 in den Randbereichen einen etwas kleineren Verformungswiderstand als in den mittleren Bereichen erhalten, so daß sich in den Randbereichen die Neigung des Flanschringes 6 stärker auf den Mantel auswirkt, als in den mittleren Bereichen. Im zuletzt genannten Falle können die Stäbe sich auch über die gesamte axiale Länge der Walze erstrecken. Um in den Randbereichen eine stärkere Verformung des Mantels zu erzielen, kann die Wanddicke des Mantels zur Mitte hin zunehmen, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 werden der Mantel 1 und der Walzenkörper aus einer Vielzahl von aneinander anliegenden, auf eine drehbare Achse 2' aufgesteckten, Ringscheiben 15 aus Gummi oder Kunststoff gebildet. Um eine Verformung dieser Ringscheiben 15 bei der Verformung des Mantels 1 in sich zu erleichtern, können die Ringscheiben 15 gegebenenfalls unterhalb des Mantels 1 in axialer Richtung etwas dünner ausgebildet sein als im Bereich des Mantels 1 und im auf der drehbaren Achse 2' unmittelbar aufsitzenden Bereich. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Mantel 1 durch axial angeordnete Stäbe 4 aus Federstahl verstärkt, die in stirnseitig angeordneten Flanschringen 6 gelagert sind. Gegebenenfalls können in die Ringscheiben 15 auch in Umfangsrichtung verlaufende Ringe zur Erzielung einer besseren Gewölbesteifigkeit des Mantels eingebettet sein. Die Verstellvorrichtung wirkt bei diesem Ausführungsbeispiel mittels einer durch den Pfeil 3 symbolisierten Druckrolle unmittelbar auf den Flanschring 6 ein und bewirkt hierdurch die gewünschte Verformung des Mantels 1 in sich.

Claims

1. Walze zum Umlenken, Antreiben oder Bearbeiten von band- oder bahnförmigem Material, dadurch gekennzeichnet , daß der zylindrische Walzenkörper einen lediglich parallel zur Zylinderachse in sich elastisch verformbaren Mantel (1) aufweist und daß der Lagervorrichtung des Walzenkörpers eine Verstellvorrichtung zugeordnet ist, durch welche die Drehebene (E') des Mantels (1) unter Beibehaltung der Drehachse (2,2') gegenüber der ursprünglichen Drehebene (E) neigbar ist.

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gezeichnet, daß der Mantel ( 1 ) aus Gummi oder Kunststoff besteht, welcher durch sich über die gesamte Länge des Mantels ( 1 ) erstreckende , gleichmäßig auf den Umfang verteilte Stäbe ( 4 ) insbesondere aus Federstahl verstärkt ist, wobei die Stäbe an den Stirnseiten des Mantels ( 1 ) in mittels der Verstellvorrichtung verstellbaren Flanschringen ( 6 ) gelagert sind.

3. Walze nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel ( 1 ) durch in Umfangsrichtung verlaufende Verstärkungseinlagen ( 5 ) in Form von Ringen oder einer Schraubenfeder insbesondere aus Federstahl verstärkt ist.

4. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine feststehende Achse ( 2 ), auf welcher die stirnseitig am Mantel befindlichen Flanschringe ( 6 ) mittels Flanschbuchsen ( 7 ) und Pendellagern ( 8 ) gelagert sind, wobei die Achse ( 2 ) an einem über ein Pendellager ( 8 ) axial hinausstehenden Ende mit einem exzentrisch angeordneten Zapfen ( 9 ) versehen ist, auf welchem eine mit einer exzentrischen Bohrung versehene Exzenterbuchse ( 1₀) verdrehbar gelagert ist, welche über ein Pendellager ( 11 ) und eine Flanschbuchse ( 12 ) an der Flanschbuchse ( 7 ) des benachbarten Flanschringes ( 6 ) abgestützt ist.

5. Walze nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper und der Mantel ( 1 ) auf eine drehbare Achse ( 2' ) aufgesteckte, axial aneinander liegende Ringscheiben ( 15 ) aus Gummi oder Kunststoff gebildet wird.

6. Walze nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere zum Breitstrecken von band- oder bahnförmigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel ( 1 ) axial in zwei gesondert verstellbare Abschnitte unterteilt ist und jedem Ende eine Verstellvorrichtung zugeordnet ist.

7. Walze nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung des Mantels ( 1 ) verlaufenden Stäbe ( 4 ) gewellt oder geknickt ausgebildet sind, wobei die Höhe der Wellen oder Knicke in den Stäben ( 4 ) in der Walzenmitte kleiner als in den Endabschnitten der Walze sind.

8. Walze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in sich elastisch verformbare Mantel ( 1 ) in der Walzenmitte dicker als in den Endabschnitten der Walze ist.