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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung
einer konstanten Zugspannung auf eine Materialbahn, insbesondere
auf eine in einem Etikettiergerät
verwendete Etikettenbahn, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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In
der Praxis ist es häufig
notwendig, die Zugspannung, welche auf eine geförderte Materialbahn einwirkt,
zumindest annähernd
konstant zu halten. Beispielsweise ist dies der Fall bei Etikettiergeräten, mittels
denen unter anderem Selbstklebeetiketten von einer Etikettenträgerbahn
abgezogen und positionsgenau auf zu etikettierende Produkte aufzubringen
sind. Die Etikettenträgerbahn
ist dabei zu einer Rolle aufgewickelt und wird von dieser mittels stromabwärts der
Etikettenrolle angeordneten Antriebswalzen abgezogen sowie der Spendekante
des Etikettiergerätes,
an der die Etiketten von der Etikettenträgerbahn abgelöst werden,
zugeführt.
Die Etiketten können
dabei unbedruckt oder bereits bedruckt sein. Im ersteren Fall ist
vor der Spendekante noch eine Druckeinheit angeordnet.
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Während des
Gebrauchs einer Etikettenrolle verringert sich deren Durchmesser,
so dass sich das Gewicht der Etikettenrolle reduziert und damit
ebenfalls die Massenträgheit
bzw. das Massenträgheitsmoment
der Etikettenrolle abnimmt. Die Massenträgheit hat aber großen Einfluss
auf die Präzision
des Appliziervorgangs, d.h. auf die Präzision beim Aufbringen des
Etiketts auf ein an der Spendekante vorbeibewegendes Produkt. Die
Geschwindigkeit des Produkts kann beispielsweise bis zu 40m/s betragen, so
dass die Etikettenbahn und damit auch die Etikettenrolle aus dem
Stand auf diese Geschwindigkeit beschleunigt werden muss. Zwar kann
zu Beginn des Einsatzes der Etikettenrolle die dabei vorhandene anfängliche
Massenträgheit
in der Einstellung des Etikettiergeräts berücksichtigt werden, jedoch verändert sich,
wie vorstehend erwähnt,
die Massenträgheit
bei zunehmenden Gebrauch der Etikettenrolle.
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Um
bei der Veränderung
des Durchmessers der Etikettenrolle mit den vorstehend geschilderten Folgen
einen Ausgleich für
die Zugspannung, die sich in Folge dieser Durchmesseränderung
ebenfalls ändert,
bereitzustellen, ist es in der Praxis bekannt, zwischen der Etikettenrolle
und der Spendekante einen sogenannten Tänzerarm zwischenzuschalten, an
dem die Etikettenträgerbahn
vorbeigeführt
wird. Dieser Tänzerarm
kann ein schwenkbarer Hebel sein, der an seinem einen Ende drehbar
an dem Gehäuse
des Etikettiergeräts
angelenkt ist und an seinem anderen Ende mit einer Rolle, um die
die Etikettenträgerbahn
herumgeführt
wird, versehen ist. Weiterhin ist dieser Tänzerarm in seine Ausgangsstellung
durch eine Torsionsfeder vorgespannt. Wird die Zugspannung auf die
Etikettenträgerbahn
erhöht,
so wird der Tänzerarm
aus seiner Ausgangsstellung entgegen der Federkraft der Torsionsfeder
ausgelenkt und setzt mit zunehmender Auslenkung ein wachsendes Drehmoment
der Auslenkbewegung entgegen.
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Es
hat sich hierbei als nachteilig erwiesen, dass der Widerstand, den
der Tänzerarm
der sich ggf. verändernden,
insbesondere steigenden Zugspannung entgegensetzt, nicht konstant über seinen gesamten
Bewegungsbereich ist, so dass im Ergebnis die Zugspannung der Etikettenträgerbahn
ebenfalls nicht konstant ist. Darüber hinaus ist die Lebensdauer
einer Torsionsfeder verhältnismäßig gering,
so dass schon nach kurzer Zeit die Torsionsfeder ausgewechselt werden
muss oder aber während
des Betriebes bricht so dass das Etikettiergerät nicht mehr einsetzbar ist.
Weiterhin handelt es sich bei der Torsionsfeder um ein ver hältnismäßig kompliziertes Bauteil,
die sowohl wegen der für
ihre Montage notwendigen Maßnahmen
an dem Etikettiergerät
als auch ihrer verhältnismäßig teueren
Beschaffung die Kosten des Etikettiergeräts erhöht.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine kostengünstige Lösung für einen
Zugspannungsausgleich bereitstellt.
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Die
vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. In den
sich daran anschließenden
Ansprüchen
2 bis 38 finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu.
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Die
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Aufrechterhaltung einer zumindest annähernd konstanten Zugspannung
auf eine Materialbahn, vorzugsweise auf eine in einem Etikettiergerät verwendete
Etikettenbahn enthält:
eine ortsfeste Drehachseneinrichtung mit einer geometrischen Drehachse
und eine aus einer Ausgangsstellung um die Drehachse der Drehachseneinrichtung
drehbare Zugspannungsausgleichseinrichtung, welche eine Krafteinheit
aufweist, die eine der Drehbewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung
aus der Ausgangsstellung entgegenwirkende Kraft auf die Zugspannungsausgleichseinrichtung
ausübt.
Dabei ist die Kraft der Krafteinheit eine an der Zugspannungsausgleichseinrichtung
an einem Kraftangriffspunkt mit einem radialen Abstand zu der Drehachse
der Drehachseneinrichtung angreifende, linear wirkende Kraft.
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Hiernach
besteht die Möglichkeit,
dass die Zugspannungsausgleichseinrichtung einfachst und damit sehr
kostengünstig
aufgebaut sein kann. Denn generell gilt, dass Krafterzeugungseinrichtungen,
die eine linear wirkende Kraft hervorbringen, sehr einfach gestaltet
sind und damit kostengünstig
hergestellt werden können.
Darüber
hinaus sind die in der Zugspannungsausgleichseinrichtung vorzusehenden
Montageeinrichtungen für
die Krafteinheit ebenfalls einfach aufgebaut, was wiederum die Gesamtkosten
des Gerätes,
an dem die erfindungsgemäße Vorrichtung
eingesetzt ist, sinken lässt.
Die Zugspannung, welche durch die erfindungsgemäße Vorrichtung hervorgerufen
wird und welche einen Ausgleich für die Zugspannung bewirkt,
die von dem Gerät,
bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung
eingesetzt ist, auf die Materialbahn einwirkt und die sich während der
Nutzungsdauer der Materialbahn aus verschiedenen Gründen, wie
vorstehend erwähnt, ändern kann,
wird durch ein Drehmoment, welches der Drehbewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung
aus Ihrer Ausgangsstellung entgegenwirkt, hervorgerufen. Mit anderen
Worten wird durch die verhältnismäßig einfach
aufgebaute Krafteinheit, welche eine linear wirkende Kraft erzeugt,
und dem Abstand zwischen dem Kraftangriffspunkt dieser Krafteinheit
und der Drehachse der Drehachseneinrichtung ein Drehmoment erzeugt,
welches der Bewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung aus ihrer
Ausgangsstellung entgegenwirkt.
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Dabei
ist es vorteilhaft, wenn die Krafteinheit in dem Kraftangriffspunkt
gegenüber
der Zugspannungsausgleichseinrichtung schwenkbar ist. Hierdurch
kann die Bahnkurve der Krafteinheit gegenüber der Bahnkurve des Anlenkpunktes
der Krafteinheit an der Zugspannungsausgleichseinrichtung verschieden
sein. Wird dabei der andere Abstützpunkt der
Krafteinheit ortsfest gehalten, um den sich die Krafteinheit aber
ebenfalls verschwenken kann, kann die Krafteinheit durch das Verschwenken
der Zugspannungsausgleichseinrichtung ggf. betätigt werden.
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Eine
Erfindungsidee des vorliegenden Vorschlags besteht darin, dass Wirklinien
der durch die Krafteinheit erzeugten Kraft einen Winkel mit der durch
die Dreh und Mittellängsachse
sowie dem Kraftangriffspunkt der Krafteinheit definierten Geraden
einschließt,
wobei bevorzugt ist, dass der Winkel zwischen 0° und 90° und insbesondere im Bereich größer 90° und kleiner
90° liegt.
Ist dabei der Winkel zwischen der Kraftlinie der durch die Krafteinheit
hervorgerufenen, linear wirkenden Kraft und dem radialen Abstand
zwischen der Drehachse sowie dem Kraftangriffspunkt veränderbar,
so kann die aus der durch die Krafteinheit erzeugten Kraft abgeleitete Kraftkomponente,
die ein auf die Zugspannungsausgleichvorrichtung wirkendes Drehmoment
hervorrufen kann, so gesteuert werden, dass das hierdurch hervorgerufene
Drehmoment konstant bleibt. Insbesondere ist bevorzugt, dass sich
der Winkel zwischen der Kraftlinie der durch die Krafteinheit hervorgerufenen,
linear wirkenden Kraft und dem radialen Abstand zwischen der Drehachse
sowie dem Kraftangriffspunkt stetig verändert und/oder insbesondere kleiner
wird.
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Grundsätzlich kann
die erfindungsgemäße Vorrichtung
in Fällen
eingesetzt werden, bei denen der Verlauf der auf die Materialbahn
einwirkenden Zugspannung über
die Einsatzdauer der Materialbahn bekannt ist. Wurde beispielsweise
durch vorab durchgeführte
Versuche festgestellt, dass die über die
Nutzungsdauer einer Materialbahn auf diese einwirkende Zugspannung
mit fortschreitendem Gebrauch abnimmt, kann durch eine entsprechende Gestaltung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
der Betrag bzw. die Höhe
der durch die Krafteinheit erzeugten Zugspannung bzw. der Betrag
des durch die Krafteinheit erzeugten Drehmoments entsprechend zunehmen.
Gleiches gilt für
einen umgekehrten Sachverhalt.
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Hierbei
kann die Veränderung
des Betrages der Krafteinheit einmal über die Krafteinheit selber gesteuert
werden, wie dies nachstehend noch erwähnt wird. Zum anderen besteht
aber auch die Möglichkeit,
durch eine Veränderung
in der Geometrie der Kraftkomponenten eine Veränderung herbeizuführen. So
ist es beispielsweise denkbar, dass sich durch eine entsprechende
Ausgestaltung diejenigen Kraftkomponente der durch die Krafteinheit
erzeugten Kraft, welche ein auf die Zugspannungsausgleichseinrichtung
wirkendes Drehmoment hervorruft, über den Schwenk- bzw. Drehbereich
der Zugspannungsausgleichseinrichtung verändert, wodurch sich wiederum
das Drehmoment verändert.
Hierbei ist grundsätzlich
sowohl eine Zunahme als auch eine Abnahme des Betrages dieser Kraftkomponente
als auch eine Kombination hieraus möglich. Bevorzugt ist jedoch,
dass sich der Betrag der Kraftkomponente der durch die Krafteinheit
erzeugten Kraft, welche das auf die Zugspannungsausgleichseinrichtung
wirkende Drehmoment hervorruft, zumindest annähernd gleich bleibt und damit
ebenfalls der Betrag des hierdurch hervorgerufenen Drehmoments zumindest
annähernd
konstant bleibt.
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Ebenfalls
kann ergänzend
hierzu oder alternativ vorgesehen werden, dass sich der Abstand bzw.
der Stützabstand
zwischen der Drehachse der Drehachsenein richtung und dem Kraftantriebspunkt an
der Zugspannungsausgleichseinrichtung zumindest teilweise über die
Drehbewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung ändert. Durch
die Änderung
des Abstandes wird eine Änderung
des durch die Kraft der Krafteinheit hervorgerufenen Drehmoments
bewirkt, welches der Drehbewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung
aus deren Ausgangsstellung in Folge der auf die Materialbahn einwirkenden
Zugspannung entgegenwirkt. Ebenso kann hierdurch, durch Änderung
des Abstandes eine Änderung
im Betrag der das Drehmoment hervorrufenden Kraftkomponente ausgeglichen
werden, so dass insgesamt das sich aus dieser Kraftkomponente und
dem Abstand ergebende Drehmoment zumindest annähernd konstant bleibt. In diesem
Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn eine stetige Änderung
des Abstandes zwischen der Drehachse und dem Kraftangriffspunkt über zumindest
nahezu die vollständige
Drehbewegung der Zugspannungsausgleichsrichtung erfolgt. Wie bereits
vorstehend dargelegt worden ist, kann dabei der Betrag bzw. die
Höhe der
durch die Krafteinheit erzeugten Kraft progressiv oder degressiv
oder linear zunehmen. Im Fall einer progressiven oder linearen Zunahme
ist es besonders vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen der Drehachse
und dem Kraftantriebspunkt bei der Drehbewegung der Zugspannungsausgleichsrichtung
ausgehend von deren Ausgangsstellung abnimmt.
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Ist
der Verlauf der auf die Materialbahn während der Einsatzdauer wirkenden
Zugspannung unbekannt oder schwankt diese, d.h. die Zugspannung nimmt
zu oder ab, so kann auch eine Lösung
durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
vorgesehen werden, bei der sich der Betrag bzw. die Höhe der durch die
Krafteinheit erzeugten Kraft über
die Einsatzdauer ändert.
Beispiele für
derartige Krafteinheiten sind Federn, die eine nicht-lineare Federrate,
sei sie nun progressiv oder degressiv, aufweisen.
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Durch
die Kombination einer derartigen Krafteinheit mit dem bereits vorstehend
angesprochenen Gedanken, nämlich
dass der Winkel zwischen der Kraftlinie, entlang der die durch die
Krafteinheit erzeugte Kraft linear wirkt, und dem Stützabstand
zwischen dem Kraftangriffspunkt und der Drehachse veränderbar
ausgestaltet wird, besteht die Möglichkeit,
ein zumindest annähernd
konstantes Drehmoment, welches der auf die Materialbahn einwirkenden
Zugspannung entgegenwirkt, bereitzustellen. Dabei kann die Abstimmung
in der Weise erfolgen, dass mit zunehmenden Betrag bzw. zunehmender
Höhe der
durch die Krafteinheit erzeugten Kraft der Winkel verändert wird.
Mit anderen Worten wird mit ein und derselben Krafteinheit, die
eine linear wirkende Kraft hervorruft, durch deren schwenkbare Anlenkung
an der Zugspannungsausgleichseinrichtung erreicht, dass trotz zunehmenden
Betrags der durch die Krafteinheit erzeugten linear wirkenden Kraft
das auf die Zugspannungsausgleichseinrichtung wirkende Drehmoment
zumindest annähernd
konstant bleibt, da sich durch die Veränderung des Winkels die jeweilige
Kraftkomponente, die das Drehmoment hervorruft, gleich bleibt. Durch
eine entsprechende geometrische Ausgestaltung des Systems lässt sich dies,
wie dies nachstehend noch näher
erläutert
wird, erreichen.
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Wie
vorstehend dargelegt worden ist, kann eine Veränderung in dem Betrag oder
der Höhe
des Drehmoments, welches der Drehbewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung
aus deren Ausgangstellung bei zunehmender Zugspannung auf die Materialbahn
entgegenwirkt, durch Veränderung
des Betrags der Kraftkomponente der durch die Krafteinheit erzeugten
Kraft, welches das Drehmoment hervorruft, und/oder durch Veränderung
des Abstandes zwischen dem Kraftangriffspunkt und der Drehachse hervorgerufen
werden. Dabei wird zunächst
vorausgesetzt, dass sich der Betrag bzw. die Höhe der durch die Krafteinheit
erzeugten Kraft selbst nicht ändert,
jedoch durch eine entsprechende geometrische Ausgestaltung der Betrag
der Kraftkomponente dieser Kraft, welche das Drehmoment hervorruft.
Wie ebenfalls bereits vorstehend dargelegt worden ist, kann dies
durch eine Veränderung
des Winkels zwischen denjenigen Kraftkomponenten, in die sich die durch
die Krafteinheit erzeugte Kraft in einem Kräfteparallelogramm zerlegen
lässt,
erreichen. Ebenso besteht aber durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
die Möglichkeit,
den Betrag der Kraftkomponente, welches das Drehmoment hervorruft,
bzw. den Abstand zwischen dem Kraftantriebspunkt der Drehachse konstant
zu halten, dafür
aber den Betrag bzw. die Höhe
der durch die Krafteinheit erzeugten Kraft über den Verlauf der Drehbewegung
der Zugspannungsausgleichseinrichtung zumindest abschnittsweise
zu ändern.
Auch hier ist es bevorzugt, wenn sich der Betrag bzw. Höhe der durch die
Krafteinheit erzeugten Kraft über
den Verlauf der Drehbewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung
stetig ändert,
vorzugsweise ansteigt. Wie ebenfalls vorstehend dargelegt worden
ist, besteht ein besonderer Erfindungsgedanke des vorliegenden Vorschlags
darin, dass nicht allein der Betrag der Kraftkomponente der durch
die Krafteinheit erzeugten Kraft, welche das Drehmoment hervorruft,
verändert
wird oder der Abstand zwischen der Drehachse und dem Kraftangriffspunkt
verändert
wird oder der Betrag bzw. die Höhe
der durch die Krafteinheit erzeugten Kraft verändert wird, sondern dass beide Änderungen
aufeinander abgestimmt sind. Beispielsweise kann dies dadurch geschehen,
dass als Krafteinheit ein Maschinenelement zum Einsatz gelangt,
welches eine linear wirkende Kraft erzeugt, die bei zunehmender
Belastung progressiv oder linear ansteigt. Ebenso ist selbstverständlich auch
ein degressiver Anstieg möglich.
Ein derartiges Maschinenelement wird beispielsweise durch eine Druckfeder
mit einer progressiven Federrate bereitgestellt.
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Die
von der Krafteinheit erzeugte, linear wirkende Kraft kann sowohl
eine Druck- als
auch eine Zugkraft sein. Da Krafteinheiten, die eine Druckkraft erzeugen,
im Vergleich zu Zugkräften
erzeugenden Krafteinheiten, häufig
eine längere
Lebensdauer besitzen, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders bevorzugt,
dass die Kraft der Krafteinheit eine Druckkraft ist.
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Für die Krafteinheit
können
die unterschiedlichsten Maschinenelemente vorgesehen werden. So besteht
zum einen die Möglichkeit,
dass die Krafteinheit durch wenigstens eine Feder, vorzugsweise
eine Druckfeder, welche weiter vorzugsweise eine nicht-linear, insbesondere
progressive Federrate aufweist, gebildet ist. Zum anderen kann die
Krafteinheit durch mindestens eine Gasdruckfeder oder mindestens
einen Elektromagneten gebildet sein. Selbstverständlich ist aber auch jede andere
Lösung
für die
Krafteinheit, durch die eine linear wirkende Kraft hervorgerufen
werden kann, einsetzbar.
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Eine
besonders einfache Ausgestaltung der Zugspannungsausgleichseinrichtung
hinsichtlich des einen Abstand zu der Drehachse der Drehachseneinrichtung
aufweisenden Kraftangriffspunkts für die durch die Krafteinheit
erzeugte, linear wirkende Kraft kann dadurch erreicht werden, dass
die Zugspannungsausgleichseinrichtung um die Drehachse der Drehachseneinrichtung
drehbar, ist und der Kraftangriffspunkt exzentrisch zu der Drehachse
der Drehachseneinrichtung vorgesehen ist. Dabei kann sich die Krafteinheit
einerseits an dem Kraftangriffspunkt der Zugspannungsausgleichsrichtung
und andererseits an einem Kraftangriffspunkt einer Abstützeinheit abstützen.
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Handelt
es sich bei der Krafteinheit beispielsweise um ein Druckfederelement,
so ist es vorteilhaft, wenn die Krafteinheit an ihrem Abstütz- bzw.
Kraftangriffspunkt der Zugspannungsausgleichseinrichtung schwenkbar
gehalten ist. Ist darüber
hinaus eine Abstützeinheit
vorgesehen, so ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Krafteinheit
mit ihrem Abstütz-
bzw. Kraftangriffspunkt an der Abstützeinheit und/oder an der Zugspannungsausgleichseinrichtung
jeweils schwenkbar angelenkt ist.
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Ist
die Materialbahn, deren Zugspannung zumindest annähernd konstant
gehalten werden soll, zu einer Rolle aufgewickelt, ist es weiterhin
vorteilhaft, wenn mindestens eine Abwickeleinheit vorgesehen ist,
die drehbar um die Drehachseneinrichtung an dieser gehalten ist.
Dabei ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Abwickeleinheit axial
fest an der Drehachseneinrichtung fixiert ist.
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Um
den Einfluss eines Schlupfes, der zwischen der Abwickeleinheit und
der zu einer Rolle aufgewickelten Materialbahn wirken könnte, zu
verringern, ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Abwickeleinheit
Spannmittel zum vorzugsweise schlupffreien, reversiblen Aufspannen
des Wickelgutes aufweist.
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Damit
sich vorzugsweise bei einem Stillstand der Materialbahn diese nicht
selbsttätig
bewegt, besteht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung darin, dass eine ortsfeste Bremseinheit vorgesehen ist,
deren Bremskraft vorzugsweise auf die Abwickeleinheit wirkt. Selbstverständlich kann
aber die ortsfeste Bremseinheit auch auf eine andere Einrichtung
bzw. Einheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wirken.
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Da
insbesondere zu Beginn einer Vorwärtsbewegung der Materialbahn
sich die Zugspannungsausgleichseinrichtung in ihrer Ausgangsstellung
befindet und in dieser Stellung eine unbeabsichtigten Bewegung der
Materialbahn verhindert werden soll, ist es von Vorteil, wenn sich
die Bremseinheit bei in ihrer Ausgangstellung befindlichen Zugspannungsausgleichseinrichtung
in ihrer Bremsstellung befindet.
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Die
Bremseinheit kann sowohl durch aktive als auch durch passive Elemente
betätigt
werden. Bei einem aktiven Element handelt es sich um einen motorischen
Antrieb, wie beispielsweise einem Hydraulikzylinder. Bei einem passiven
Element handelt es sich um eine Lösung, bei der die Betätigung der Bremseinheit
von der Drehbewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung abgeleitet
wird. In einem solchen Fall ist es weiterhin bevorzugt, dass die Bremseinheit
mittels wenigstens einem mit der Zugspannungsausgleichseinrichtung
in Bewegungs- und Übertragungsverbindung
stehenden Betätigungselement
aus ihrer Bremsstellung in ihre Freigabestellung reversibel bewegbar
ist. Hierbei kann das Betätigungselement
in Wirkverbindung mit der Zugspannungsausgleichseinrichtung in der
Weise stehen, dass die Drehbewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung
das Betätigungselement
betätigt.
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Weiterhin
sollte die Bremseinheit einen einfachen Aufbau aufweisen. Bei dem
Einsatz eines Betätigungselements
kann dies dadurch bewirkt werden, dass das Betätigungselement unmittelbar
auf eine Bremsbacke der Bremseinheit wirkt. Um weiterhin die Möglichkeit
zu haben, die Bewegung der Bremsbacke in Abhängigkeit der Drehposition der Zugspannungsausgleichseinrichtung
vorzugsweise variabel steuern zu können, kann das Betätigungselement
durch ein Nockenelement gebildet sein, dessen Nockenoberfläche vorzugsweise
einen stetigen Flächenverlauf
aufweist, der aber beispielsweise ungleichmäßige Krümmungsradien besitzt.
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Eine
besonders einfache Betätigung
der Bremseinheit kann dadurch realisiert werden, dass mit Beginn
der Drehbewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung die Bremseinheit
aus ihrer Bremsstellung lösbar
ist. Dabei ist es weiter hin von Vorteil, wenn das Lösen der
Bremseinheit aus ihrer Bremsstellung stetig erfolgt.
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Wie
bereits vorstehend erwähnt,
kann die Bremseinheit durch aktive Elemente, beispielsweise einen
Hydraulikzylinder betätigt
werden. Jedoch ist, wie dies eingangs erläutert worden ist, bei derartigen Vorrichtungen
zur Aufrechterhaltung einer zumindest annähernd konstanten Zugspannung
erwünscht, dass
diese einfach und damit kostengünstig
aufgebaut sind. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, wenn die
Bremseinheit in ihrer Bremsstellung mittels wenigstens einem Vorspannelement
vorgespannt ist. Dabei kann es weiterhin von Vorteil sein, dass
die Vorspannkraft des Vorspannelements auf die Kraft der Krafteinheit
in der Weise abgestimmt ist, dass sie dieser additiv hinzufügbar ist.
Handelt es sich beispielsweise bei der Krafteinheit um eine Druckfeder, so
weist diese in aller Regel zu Beginn ihres Federweges nur eine sehr
geringe Kraft auf. Diese anfängliche
Lücke im
Kraftverlauf der Krafteinheit kann dann durch das Vorspannelement
der Bremseinheit überbrückt werden.
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Für die Vorspannung
der Bremseinheit können
die unterschiedlichsten Maschinenelemente eingesetzt werden. Es
ist vorteilhaft, wenn die Vorspannung der Bremseinheit mittels wenigstens
einem Federelement, vorzugsweise einer Zugfeder auftragbar ist.
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Für den Aufbau
der Bremseinheit können wiederum
unterschiedliche Lösungen
vorgesehen werden. Eine besonders einfache Gestaltung der Bremseinheit
ist dadurch erzielbar, dass die Bremseinheit durch eine Backenbremse
gebildet ist, deren wenigstens eine Bremsbacke starr mit der Drehachseneinrichtung
verbunden ist, wobei die Bremsbacke auf eine mit der Abwickeleinheit
drehfest verbundenen Bremstrommel einwirkt. Die Bremstrommel kann dabei
konzentrisch zur Drehachse der Drehachseneinrichtung drehbar angeordnet
sein und die Bremseinheit zwei Bremsbacken aufweisen, die symmetrisch
zu der Bremstrommel angeordnet sind. Wie bereits erwähnt, können dabei
die Bremsbacken durch wenigstens eine Zugfeder in die Bremsstellung
der Bremseinheit vorgespannt sein.
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Damit
insbesondere die Krafteinheit zur Aufbringung der linear wirkenden
Kraft vor Beschädigung
geschützt
ist, kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Zugspannungsausgleichseinrichtung
ein Gehäuse
umfasst, welches zumindest teilweise Bestandteile der Drehachseneinrichtung
und/oder der Krafteinheit umschließt. Hierbei kann weiterhin
vorgesehen sein, dass die Drehachse der Drehachseneinrichtung innerhalb
des Gehäuses
liegt. Eine derartige Anordnung erlaubt es, dass die Gewichtsverteilung
der Zugspannungsausgleichseinrichtung bezüglich der Drehachse der Drehachseneinrichtung
symmetrisch ist. Hierdurch lässt
sich erreichen, dass die Zugspannungsausgleichseinrichtung so ausgestaltet wird,
dass sie unabhängig
von der Position, d.h. in jeder beliebigen Lage innerhalb der Maschine,
in der sie Verwendung findet, angeordnet werden kann.
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Das
Gehäuse
kann dabei jede beliebige Form annehmen. Besonders bevorzugt ist,
wenn das Gehäuse
in Draufsicht die Form eines Vierecks, vorzugsweise die Form eines
Rhombus, weiter vorzugsweise die Form eines Drachenvierecks aufweist.
Dabei kann der Schnittpunkt der Diagonalen des Vierecks auf der
Drehachse der Drehachseneinrichtung liegen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen sowie ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Dabei
ist zu bemerken, dass sich die während
der Beschreibung verwendeten Begriffe „rechts", „links", „unten" und „oben" auf die Zeichnungsfiguren
in einer Ausrichtung beziehen, in der die Bezugsziffern sowie Figurenbezeichnungen normal
lesbar sind. Hierbei ist:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Etikettiergeräts, bei der die erfindungsgemäße Vorrichtung
Verwendung findet;
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2 eine
perspektivische Explosionsdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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3 eine
Zusammenbauzeichnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, betrachtet
von deren Vorderseite;
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4 eine
Zusammenbauzeichnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, betrachtet
von deren Rückseite;
und
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5a-5f:
verschiedene Darstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung von der Vorder- und
der Rückseite
in unterschiedlichen Betriebspositionen.
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In 1 ist
in perspektivischer Darstellung ein Etikettiergerät E wiedergegeben,
bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur
Aufrechterhaltung einer zumindest annähernd konstanten Zugspannung
auf eine Materialbahn – hier
eine Etikettenträgerbahn – eingesetzt
ist. Das Etikettiergerät
E umfasst neben der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 noch
eine Druck-/Spendeeinheit DS, die unterhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 angeordnet ist.
Weiterhin weist das Etikettiergerät E eine Aufwickeleinheit A
auf, auf der die leere Etikettenträgerbahn, d.h. die Trägerbahn
nach Abnahme der einzelnen Etiketten an der Druck-/Spendeeinheit
DS aufgewickelt wird. Sind die Etiketten bereits bedruckt, so kann
an Stelle der Druck-/Spendeeinheit DS nur eine Spendeeinheit vorgesehen
sein. Schließlich
besitzt das Etikettiergerät
E ein Bedienfeld B mittels dem Betriebsbefehle in das Etikettiergerät E eingegeben
und gegebenenfalls der Betriebszustand des Etikettiergeräts E abgelesen
werden kann.
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Die
nicht weiter dargestellte Etikettenträgerbahn wird von einer Abwickeleinheit 20 nach
links unten zu einer nachstehend noch näher erläuterten Umlenkrolle 54 der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 und
von dort über
weitere, nicht näher
bezeichnete Rollen, bei denen es sich teilweise um Antriebsrollen handelt,
zu der Druck-/Spendeeinheit DS geführt. An der Druck-/Spendeeinheit
DS können
die einzelnen Etiketten der Etikettenträgerbahn entweder bedruckt und
anschließend
abgespendet oder nur abgespendet werden, falls sie bereits bedruckt
sind. Die leere Etikettenträgerbahn
wird, wie bereits erwähnt,
an der Druck-/Spendeeinheit DS nach links hinten zu der Aufwickeleinheit
A geführt.
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Wie
insbesondere aus den 1 bis 3 hervorgeht,
besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur
zumindest annähernden
Konstanthaltung der Zugspannung einer Materialbahn als Hauptbaugruppen
eine Aufwickeleinheit 20, eine Drehachseneinrichtung 30,
eine Zugspannungsausgleichseinrichtung 40, eine Krafteinheit 60 sowie
eine Bremseinheit 80. Diese Hauptbaugruppen werden nachstehend
im Zusammenhang mit den 1 bis 4 näher erläutert.
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Die
Abwickeleinheit 20 weist eine in der 1 in
vertikaler Ausrichtung angeordnete Anlagescheibe 22 auf,
die in der Draufsicht von vorne eine Kreisform besitzt. Zur Gewichtsersparnis
ist die Anlagescheibe 22 mit Schlitzen 22a versehen,
die sich mit einem Abstand vom äußeren Rand
der Anlagescheibe 22 radial bzw. strahlenförmig nach
Innen erstrecken. Wie aus 1 ersichtlich
ist, ist die radiale Länge
der Schlitze 22a deutlich kleiner als der Radius der Anlagescheibe 22.
Weiterhin besitzt die Abwickeleinheit 20 eine Spanneinheit 24,
die das schlupffreie Aufspannen einer zu einer Rolle aufgewickelten Etikettenträgerbahn
erlaubt. Die Spanneinheit 24 besitzt einen üblichen
Aufbau und wird daher nachstehend nicht näher erläutert.
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Die
Drehachseneinrichtung 30 weist eine an dem nicht näher dargestellten
Gehäuserahmen
des Etikettiergeräts
E oder an dem Gehäuserahmen
jedes anderen Geräts,
bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 eingesetzt
wird, drehfest angebrachte Drehachse auf, von der in der 2 lediglich
die geometrische Dreh- und Mittellängsachse M wiedergegeben ist
und die beispielsweise aus Stahl und dgl. gefertigt sein kann. In
der in 1 gezeigten Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 an
dem Etikettiergerät
E steht die Drehachse der Drehachseneinrichtung 30 zumindest
annährend
senkrecht aus der sich vertikal erstreckenden, nicht näher bezeichneten
Gehäuseebene
des Etikettiergeräts
E hervor und erstreckt sich im Wesentlichen horizontal. Jedoch kann
aufgrund der besonderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung 10,
wie dies nachstehend noch näher
erläutert
wird, die Dreh- und Mittellängsachse
M der Drehachse bzw. die Drehachse selbst jede andere beliebige
Lage annehmen. Anzumerken ist noch, dass die Drehachse im Querschnitt
zumindest annährend
die Form eines Kreises besitzt.
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Wie
insbesondere aus 2 entnehmbar ist, enthält die Drehachseneinrichtung 30 weiterhin
eine weitestgehend ebene, aus Stahlfeinguss bestehende Trägerplatte 32,
die dreh- und axialfest mit der Drehachse der Drehachseneinrichtung 30 verbunden
ist. Die Trägerplatte 32 besitzt
in der Draufsicht zumindest annähernd
die Form des auf dem kopfstehenden griechischen Buchstabens „Ω". Ihre Dicke ist
dabei sehr viel kleiner als ihr Durchmesser. Die Trägerplatte 32 dient
zur Anbringung und Abstützung
von Bauteilen der Bremseinheit 80, wie dies nachstehend noch
näher erläutert wird.
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Weiterhin
besitzt die Trägerplatte 32 in
ihrer geometrischen Mitte eine im zusammengebauten Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 konzentrisch
zu der Dreh- und Mittellängsachse
M angeordnete und in der Draufsicht die Form eines Kreises aufweisende,
zentrale Durchgangsdurchbrechung 34, die mit einem einstückig angeformten,
in Richtung nach links weisenden und in Umfangsrichtung gleich hohen
Rand 34a versehen ist. Durch diese Durchgangsdurchbrechung 34 wird
die Drehachse der Drehachseneinrichtung 30 hindurch gesteckt.
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Darüber hinaus
besitzt die Trägerplatte 32 an ihrem
unteren Rand eine Erhebung oder Materialverstärkung 36. Die Materialverstärkung 36 ist
mit zwei Durchgangsdurchbrechungen 36a versehen, die in Draufsicht
jeweils die Form eines liegenden, aber in Umfangsrichtung der Trägerplatte 32 leicht
gekippten Ovals aufweisen und die zur Anbringung von Bauteilen der
Bremseinheit 80 dienen. Die beiden Durchgangsdurchbrechungen 36a sind
beidseits durch eine sich vertikal erstreckenden und durch den Mittelpunkt
der Trägerplatte 32 gehenden,
nicht näher
dargestellten Symmetrielinie bzw. Symmetrieachse der Trägerplatte 32 symmetrisch
angeordnet.
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Auf
der in vertikaler Richtung diametral zu der Materialverstärkung 36 gegenüberliegenden
Seite der Trägerplatte 32 ist
an dieser eine sich aus der Ebene der Trägerplatte 32 radial
nach außen
erstreckende Erweiterung 38 vorgesehen, welche insbesondere
das charakteristische Erscheinungsbild des Buchstabens „Ω" bestimmt. Auch diese
Erweiterung 38 ist mit zwei durchgehenden Längsschlitzen 38a versehen,
die in Draufsicht jeweils die Form eines liegenden, aber in Umfangsrichtung
der Trägerplatte 32 leicht
gekippten Ovals aufweisen und die zur Anbringung von Bauteilen der
Bremseinheit 80 dienen. Die Längserstreckung der beiden Längsschlitze 38a in Umfangsrichtung
der Trägerplatte 32 ist
dabei größer als
die der beiden ovalen Durchgangsdurchbrechungen 36a der
Materialverstärkung 36.
Wie die beiden Durchgangsdurchbrechungen 36a der Materialverstärkung 36 sind
die beiden Längsschlitze 38a der Erweiterung 38 beidseits
der sich vertikal erstreckenden und durch den Mittelpunkt der Trägerplatte 32 gehenden,
nicht näher
dargestellten Symmetrielinie der Trägerplatte 32 symmetrisch
angeordnet.
-
Darüber hinaus
ist an der Erweiterung 38 eine weitere in Draufsicht kreisförmige Durchgangsdurchbrechung 38b vorgesehen,
deren Mittelpunkt auf der vorstehend erwähnten, vertikal verlaufenden Symmetrielinie
liegt und die zwischen den beiden Längsschlitzen 38a angeordnet
ist.
-
Anzumerken
ist noch, dass zwischen der zentralen Durchgangsdurchbrechung 34 und
der Erweiterung 38 eine weitere Durchgangsdurchbrechung 39 angeordnet
ist. Diese ist sowohl zu der zentralen Durchgangsdurchbrechung 34 als
auch zu der Erweiterung 38 beabstandet, aber näher zu der
zentralen Durchgangsdurchbrechung 34 angeordnet. Diese
weitere Durchgangsdurchbrechung 39 besitzt zumindest annährend die
Form eines liegenden Schlüsselloches
für einen
beidseitigen Bartschlüssel und
dient zur Anbringung von Steuer- und/oder Überwachungselementen, wie beispielsweise
Lichtschranken. Diese können
beispielsweise zur Erfassung der Drehbewegungsrichtung der Etikettenrolle, der
Drehgeschwindigkeit der Etikettenrolle, der Durchmesserverringerung
der Etikettenrolle usw. verwendet werden.
-
Die
Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 enthält zunächst ein
Gehäuse 42,
welches beispielsweise aus Alu-Druckguss oder Stahlfeinguss gefertigt
sein kann. In der Draufsicht besitzt das Gehäuse 42 die Form eines
Rhombus, insbesondere die Form eines zu der längeren seiner beiden Diagonalen
symmetrischen Drachenvierecks mit abgerundeten Ecken. Das unterhalb
der kürzeren
der beiden sich in einem Winkel von 90° schneidenden Diagonalen, d.h.
der horizon tal verlaufenden Diagonalen liegende, gleichschenklige
Dreieck des Gehäuses 42 besitzt
dabei eine größere Höhe als das
oberhalb dieser Diagonalen liegende, gleichschenklige Dreieck.
-
Weiterhin
weist das Gehäuse 42 an
seiner Vorderseite und an seiner Rückseite je eine Ausnehmung 44, 46 auf,
die jeweils von einem zumindest annähernd senkrecht aus der Ebene
des Gehäuses 42 hervorstehenden
Rand 42a umschlossen werden. Die an der Vorderseite des
Gehäuses 42 befindliche, erste
Ausnehmung 44 nimmt, bis auf den Rand 42a, die
gesamte Fläche
des oberen gleichschenkligen Dreiecks des drachenviereckförmigen Gehäuses 42 ein
und dient zur Aufnahme von Bauteilen bzw. Baugruppen der Drehachseneinrichtung 30 und
der Bremseinheit 80, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird.
Darüber
hinaus erstreckt sich die Ausnehmung 44 über die
kürzere
der beiden sich in einem Winkel von 90° schneidenden Diagonalen des Drachenvierecks
hinaus in den Bereich des unteren gleichschenkligen Dreiecks hinein.
-
Die
Ausnehmung 44 wird durch eine im Wesentlichen horizontal
ausgerichteten Trennwand 42b begrenzt. Wie aus 2 ersichtlich
ist, läuft
die Trennwand 42b von einem der beiden gegenüberliegenden
Ränder 42a des
Gehäuses 42 zunächst horizontal,
um dann in ein nicht näher
bezeichnetes Kreisbogensegment, welches sich nach unten erstreckt, überzugehen
und endet wiederum in einem horizontal ausgerichteten, ebenfalls
nicht näher
bezeichneten Abschnitt der Trennwand 42b. Das Kreisbogensegment
ist zwischen den beiden horizontal verlaufenden Abschnitte der Trennwand 42b symmetrisch
zu der vertikal verlaufenden Symmetrieachse des drachenviereckförmigen Gehäuses 42 angeordnet.
Im Anschluss nach unten zu der Trennwand 42b geht das Gehäuse 42 von
der Höhe
der Trennwand 42b aus in eine zumindest annährend plane
Fläche 42c über, die
den Boden der zweiten, auf der Rückseite
des Gehäuses 42 befindlichen
Ausnehmung 46 bildet.
-
Die
zweite Ausnehmung 46, die an der Rückseite des Gehäuses 42 vorgesehen
ist, dient zur Aufnahme verschiedener Bauteile bzw. Baugruppen der Krafteinheit 60,
wie dies nachstehend noch näher
erläutert
wird. Sie nimmt, bis auf den Rand 42a und denjenigen Teil
der ersten Ausnehmung 44, der sich über die kürzere der beiden sich in einem
Winkel von 90° schneidenden
Diagonalen des Drachenvierecks hinauserstreckt, die Fläche des
unteren gleichschenkligen Dreiecks des drachenviereckförmigen Gehäuses 42 ein.
Nach oben hin wird die zweite Ausnehmung 46 durch die Trennwand 42b begrenzt.
Im Anschluss daran geht das Gehäuse 42 von
der Höhe der
Trennwand 42b aus in eine nach oben hin sich erstreckende,
die gesamte Fläche
des oberen gleichschenkligen Dreiecks des drachenviereckförmigen Gehäuses 42 einnehmende
und zumindest annährend
plane Fläche 42d über, die
den Boden der ersten, auf der Vorderseite des Gehäuses 42 befindlichen
Ausnehmung 44 bildet.
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Die
Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 besitzt weiterhin
eine in der Draufsicht kreisförmige Durchgangsdurchbrechung 48,
deren Mittelpunkt auf der sich vertikal erstreckenden Symmetrieachse
des drachenviereckförmigen
Gehäuses 42,
beabstandet unterhalb des Schnittpunkts der sich in einem Winkel von
90° schneidenden
Diagonalen des Vierecks, angeordnet ist. Durch die Durchgangsdurchbrechung 48 wird
die Drehachse der Drehachseneinrichtung 30 konzentrisch
hindurch geführt.
Wie aus 2 weiterhin zu ersehen ist,
besitzt die Durchgangsdurchbrechung 48 einen sich nach
links erstreckenden, aus der Ebene der Ausnehmung 44 hervorstehenden
und einstückig
mit dem Gehäuse 42 verbundenen
Rand 48a. Auf diesen Rand 48a der Durchgangsdurchbrechung 48 wird,
wie dies nachstehend noch näher
erläutert
wird, die Bremstrommel 82 der Bremseinheit 80 aufgesetzt.
Im Inneren der Durchgangsdurchbrechung 48 kann noch, falls
sich dies als erforderlich erwieisen sollte, ein Kugel- oder Rollenlager
angeordnet sein, welches ermöglicht,
dass sich die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 um die
Drehachse der Drehachseneinrichtung 30 bzw. um die Dreh-
und Mittellängsachse
M der Drehachseneinrichtung 30 leichtgängig drehen bzw. verschwenken
kann. Grundsätzlich
besteht die Möglichkeit,
dass dieses Lager auch als Gleitlager ausgebildet ist.
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Die
erste Ausnehmung 44 besitzt oberhalb der Durchgangsdurchbrechung 48 einen
zumindest annährend
C-förmigen
Schlitz 50, der so angeordnet ist, dass er die Durchgangsdurchbrechung 48 über einen
Winkel von zumindest annährend ca.
180° oberhalb
dieser umschließt.
Der Schlitz 50, dessen Enden abgerundet sind, ist dazu
vorgesehen, Bauteilen der Bremseinheit 80 die beim Verschwenken
der Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 notwendige Bewegungsfreiheit
zu gewähren.
Darüber
hinaus können
durch den Schlitz 50 etwaige vorhandene Kabel, beispielsweise
für die
vorstehend erwähnten Lichtschranken
hindurchgeführt
werden.
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Weiterhin
weist die erste Ausnehmung 44 einen im Wesentlichen vertikal
verlaufenden weiteren Schlitz 52 auf, der oberhalb der
Durchgangsdurchbrechung 48 und ebenfalls oberhalb des C-förmigen Schlitzes 50 mit
Abstand zu letzterem angeordnet ist. Dieser Schlitz 52,
der sich zumindest annährend
entlang der vertikal verlaufenden Symmetrieachse des Gehäuses 42 erstreckt
und im Bereich einer nicht näher
bezeichneten Materialverstärkung
des Gehäuses 42 angeordnet
ist, dient zur Aufnahme eines nachstehend noch näher erläuterten Führungselements 94 der
Bremseinheit 80, welches zur Betätigung der Bremseinheit 80 dient.
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An
der untersten Ecke des drachenviereckförmigen Gehäuses 42 ist die bereits
vorstehend erwähnte
Führungs-
und Umlenkrolle 54 angeordnet, welche zur Führung der
Material- bzw. Etikettenträgerbahn
dient. Diese Rolle 54, welche im Wesentlichen senkrecht
von dem Gehäuse 42 aus
der Ebene der Fläche 42c nach
vorne, bezogen auf 2, hervorsteht, ist drehbar
auf einer nicht näher
bezeichneten Achse, welche fest mit dem Gehäuse 42 verbunden ist,
axial sicher aufgesteckt. Gegebenenfalls kann die Rolle 54 mit
einer die Beschädigung
der Etikettenträgerbahn
vermeidenden Beschichtung, beispielsweise aus Gummi, versehen sein.
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Die
Krafteinheit 60, die innerhalb der zweiten Ausnehmung 46 angeordnet
ist, besteht zunächst aus
einer Schraubendruckfeder 62, die vorzugsweise eine progressiv
verlaufende Federrate aufweist. Die Schraubendruckfeder 62 ist
auf einem Führungsstab 64 aufgeschoben,
dessen Außendurchmesser
zumindest annährend
dem Innendurchmesser der Druckfeder 62 entspricht. Weiterhin
ist die Druckfeder 62 von einem Federgehäuse 66 umschlossen,
so dass insgesamt ein Ausknicken der Schraubendruckfeder 62 sicher
verhindert ist. Der Federstab 64 und das Federgehäuse 66 sind
an ihrem jeweils von der Druckfeder 62 weg weisenden Ende
mit einem ersten und einem zweiten Befestigungselement 64a, 66a der
Krafteinheit 60 versehen.
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Das
erste Befestigungselement 64a, mit dem sich die Schraubendruckfeder 62 an
dem Gehäuse 42 der
Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 in den Abstütz- bzw. Kraftangriffspunkt 65 abstützt, wird durch
einen nicht näher
bezeichneten Drehzapfen gebildet, der sich in der 2 im
Wesentlichen horizontal erstreckt. Der Drehzapfen ist in der zweiten Ausnehmung 46 im
Bereich der untersten Ecke des drachenviereckförmigen Gehäuses 42 in einer entsprechenden
Bohrung aufgenommen, die vorzugsweise mit der Bohrung für die Achse
der Führungsrolle 54 zusammenfällt. Gegebenenfalls
kann die Achse der Führungsrolle 54 mit
dem Drehzapfen identisch sein. Über
den Drehzapfen des ersten Befestigungselements 64a ist
die Krafteinheit 60 gelenkig an dem Gehäuse 42 angebracht,
d.h. sie kann in der Ebene der zweiten Ausnehmung 46 verschwenken.
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Wie
aus 4 entnehmbar ist, bildet die Mittellängsachse
der Krafteinheit 60 mit der in 4 vertikal
verlaufenden und die Dreh- und Mittellängsachse M schneidenden Symmetrielinie
bzw. Diagonalen des drachenviereckförmigen Gehäuses 42 einen Winkel.
Wird an der Spitze dieses Winkels bzw. an dem Kraftangriffspunkt 65 eine
vektorielle Kräftezerlegung
der durch die Krafteinheit 60 erzeugten Kraft vorgenommen,
so ergibt sich u.a. eine in einem Winkel von 90° zu der vertikal verlaufenden
Diagonalen des Gehäuses 42 ausgerichtete
Kraftkomponente. Diese Kraftkomponente ruft über den Stützabstand zwischen dem Kraftangriffspunkt 65 der
Krafteinheit 60 sowie der Dreh- und Mittellängsachse
M, der mit der vertikal verlaufenden Diagonalen des Gehäuses 42 zusammenfällt, ein
auf die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 wirkendes
Drehmoment um die Dreh- und Mittellängsachse M hervor. Daher wird
diese Kraftkomponente auch als Drehmoment-Kraftkomponente der Krafteinheit 60 bezeichnet.
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Weiterhin
kann sich der Winkel zwischen der in 4 vertikal
verlaufenden und die Dreh- und Mittellängsachse M schneidenden Symmetrielinie
bzw. Diagonalen des drachenviereckförmigen Gehäuses 42 sowie der
Mittellängslinie
der Krafteinheit 60 während
der Schwenkbewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 ändern, insbesondere,
betrachtet ausgehend aus der Ausgangsstellung der Zugspannungsausgleichsrichtung 40,
kleiner werden (vgl. 5b, 5d, 5f).
Dadurch kann wiederum die vorstehend erwähnte Drehmoment-Kraftkomponente
der durch die Krafteinheit 60 erzeugten, längs der
Mittellinie der Krafteinheit 60 wirkenden Kraft zumindest
annähren
konstant gehalten werden, obwohl die durch die Krafteinheit 60 erzeugte
Kraft in Folge der progressiven Federrate steigt. Dadurch wird über den
gesamten Schwenkbereich der Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 ein
der Auslenkung dieser Einrichtung 40 entgegenwirkendes,
zumindest annährend
konstantes Drehmoment erzeugt.
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An
dem freien Ende des Federgehäuses 66 ist,
wie dies bereits erwähnt
worden ist, das zweite Befestigungselement 66a der Krafteinheit 60 vorgesehen.
Mit diesem zweiten Befestigungselement 66a ist die Krafteinheit 60 gelenkig
an einer zu der Krafteinheit 60 gehörenden Abstützeinheit 68 angelenkt. Letztere
wird durch eine Scheibe gebildet, welche in der Draufsicht zumindest
annähernd
die Form eines Wassertropfens besitzt. Die Scheibe 68,
deren Dicke sehr viel kleiner ist als ihr Durchmesser und die aus Stahl
hergestellt sein kann, ist mit einer mittig angeordneten Durchgangsdurchbrechung 68a versehen, mittels
der die Scheibe 68 auf die Drehachse der Drehachseneinrichtung 30 aufgesteckt
und damit konzentrisch zu der Dreh- und Mittellängsachse M angeordnet ist.
Die Anordnung der Abstützeinheit 68 auf
der Drehachse der Drehachseneinrichtung 30 ist so gewählt, dass
die Abstützeinheit 68 gegenüber dieser
sowohl axial als auch radial fest ist.
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Wie
insbesondere aus 4 entnehmbar ist, weist die
Abstützeinheit 68 vier
konzentrisch um die Dreh- und Mittellängsachse M angeordnete Durchbrechungen 68b auf,
mittels der die Abstützeinheit 68 an
dem nicht näher
dargestellten Gehäuse
des Etikettiergeräts
E oder jedem anderen beliebigen Rahmen desjenigen Geräts, an dem
erfindungsgemäße Vorrichtung 10 angebracht
ist, drehfest angebracht wird. Da, wie dies bereits vorstehend erläutert worden
ist, die erfindungsgemäß Vorrichtung 10 in
jeder beliebigen Lage angeordnet werden kann, werden die vier Durchgangsdurchbrechungen 68b jeweils immer
nur paarweise genutzt. Bei der in der 4 dargestellten
Ausrichtung der Abstützeinheit 68 werden
nur die beiden Durchgangsdurchbrechungen 68b, die links
unten und rechts oben angeordneten sind, genutzt. Wird die Krafteinheit 60 in
der Ausnehmung 46 auf der anderen Seite, bezogen auf 4, angeordnet,
so werden die beiden anderen Durchgangsdurchbrechungen 68b,
d.h. die in 4 im Augenblick links oben und
rechts unten befindlichen Durchgangsdurchbrechungen 68b verwendet.
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Weiterhin
besitzt die Abstützeinheit 68 den seine
Tropfenform mitgestaltenden Fortsatz 68c, der sich an der
Abstützeinheit 68 radial
nach außen
erstreckt und der zur Anlenkung bzw. zum Abstützen der Krafteinheit 60 über deren
oberes Befestigungselement 66a an dem Anlenkpunkt 69 dient.
Der Anlenkpunkt oder Abstütz-
bzw. Kraftangriffspunkt 69 wird durch den Schnittpunkt
der Mittellängslinie
einer Durchgangsdurchbrechung in dem Fortsatz 68c, in die
ein das Befestigungselement 66a mit der Abstützeinheit 68 gelenkig
verbindender, nicht dargestellter Drehzapfen einsetzbar ist, mit
der Ebene der Abstützeinheit 68 definiert.
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Wie
bereist vorstehend erläutert
wurde, kann die durch die Schraubendruckfeder 62 hervorgerufene
Kraft, deren Vektor bzw. deren Kraftrichtung sich entlang der Mittellängslinie
der Schraubendruckfeder 62 erstreckt, an dem Kraftangriffspunkt 65 in
einzelne Kraftkomponenten anhand eines Kräfteparallelogramms bzw. Kräftedreiecks
zerlegt werden. Eine dieser Komponenten bildet dabei diejenige Drehmoment-Kraftkomponente,
welche ein Drehmoment, dass auf die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 einwirkt,
hervorruft. Wie insbesondere aus einem Vergleich der 5b, 5d und 5f entnehmbar
ist, verändert
sich der Winkel zwischen der in 4 vertikal
verlaufenden und die Dreh- und Mittellängsachse M schneidenden Symmetrielinie
bzw. Diagonalen des drachenviereckförmigen Gehäuses 42 sowie der
Mittellängslinie
der Krafteinheit 60 während
der Schwenkbewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 in
der Weise, dass er kleiner wird. Dies geschieht dadurch, dass sich
die Schraubendruckfeder einerseits an ihrem einen Kraftangriffspunkt 65 an
der Führungsrolle 54 und
damit an der längeren
Diagonalen des Drachenviereckförmigen
Gehäuses 42, welche
durch die Dreh- und Mittellängsachse
M hindurch geht, und andererseits exzentrisch an dem Fortsatz 68c der
Abstützeinheit
mit einem Abstand zu der Dreh- und Mittellängsachse M abstützt. Während der
Schwenkbewegung der Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 bzw.
des Gehäuses 42 bleibt
der Kraftangriffspunkt 65 ortsfest, wogegen sich der Kraftangriffspunkt 65 auf
einer Bahnkurve bewegt. Gleichzeitig wird, wie dies aus einem Vergleich
der 5b, 5d, 5f hervorgeht,
der Winkel zwischen der zwischen der Dreh- und Mittellängsachse
M und dem Kraftangriffspunkt 65 bestehenden Radiuslinie
und der Mittellängslinie der
Schraubendruckfeder 62 größer. Trotz zunehmender Druckkraft
infolge des immer größeren Eintauchens
der Schraubendruckfeder 62 mit progressiver Federrate bleibt
hierdurch die Drehmoment-Kraftkomponente, welche das auf das Gehäuse 42 einwirkende
Drehmoment hervorruft und welche sich aus der vektoriellen Kräftezerlegung
der durch die Schraubendruckfeder 62 erzeugten Druckkraft
ergibt, gleich.
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Wird
also die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 bzw.
das Gehäuse 42 aus
der in 1 gezeigten Ausgangstellung durch die auf die
Materialbahn in Folge des Förderantriebs
der Druck-/Spendeeinheit DS einwirkenden Zugkraft in 1 nach
rechts ausgelenkt, so wird in Folge dieser Schwenkbewegung des Gehäuses 42 die
Schraubendruckfeder 62 zusammengedrückt. Hierdurch übt die Schraubendruckfeder 62 eine
sich an der Abstützeinheit 68 abstützende Druckkraft
auf die Zugspannungsausgleicheinrichtung 40 aus, welches
als Drehmoment der Schwenkbewegung des Gehäuses 42 aus dessen
Ausgangsstellung heraus entgegenwirkt. Gleichzeitig verringert sich,
wie vorstehend erläutert,
der Winkel zwischen der Mittellängslinie
der Krafteinheit 60 und der in 4 vertikal
verlaufenden Diagonalen des Gehäuses 42.
Mit anderen Worten bleibt das sich daraus ergebende Drehmoment über den
gesamten Bewegungs- bzw. Verschwenkbereich des Gehäuses 42 zumindest
annähernd
konstant bleibt, so dass die auf die Materialbahn ausgeübte Zugspannung
ebenfalls zumindest annähernd
konstant ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 10 besitzt
weiterhin eine Bremseinheit 80, welche in der ersten Ausnehmung 44 des
Gehäuses 42 angeordnet
ist. Die Bremseinheit 80 weist zunächst eine Bremstrommel 82 auf,
welche konzentrisch zu und drehbar auf der Drehachse der Drehachseneinrichtung 30 angeordnet
ist. Zwischen der Bremstrommel 82 und der Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 bzw.
ihrem Gehäuse 42 besteht
eine Drehverbindung, so dass bei einem Verdrehen bzw. Verschwenken
des Gehäuses 42 die
Bremstrommel 82 ebenfalls mitgedreht wird. Wie aus 2 ersichtlich
ist, besitzt die Bremstrommel 82 eine ausreichend breite, zylindrische
Seitenumfangsfläche 82a,
die als Angriffsfläche
oder Gegenfläche
für die
beiden nachstehend noch näher
erläuterten
Bremsbacken 84 der Bremseinheit 80 dient.
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Die
Bremseinheit 80 besitzt weiterhin die bereits erwähnten Bremsbacken 84,
die symmetrisch zu der Bremstrommel 82 und damit symmetrisch
zu der Dreh- und Mittellängsachse
M der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 bzw.
der Drehachseneinrichtung 30 angeordnet sind. Die Bremsbacken 84 besitzen
die übliche
Außenkontur,
d.h. sie haben die Form eines Bogensegments, welches sich über zumindest annährend 180° erstreckt.
An ihrer zu der Bremstrommel 82 weisenden Seite sind sie
jeweils mit einem Bremsbelag 84a versehen. An ihren unteren
Enden 84b sind sie schwenkbar mittels geeigneter Kopfbolzen 85 über die
ovalen Durchgangsdurchbrechungen 36a an der Trägerplatte 32 der
Drehachseinrichtung 30 schwenkbar angelenkt. An ihren oberen
Enden 84c sind sie mittels ebenfalls geeigneter, nicht
näher bezeichneter
Kopfbolzen in den beiden Längsschlitzen 38a der
Trägerplatte 32 geführt. Hierdurch
besteht die Möglichkeit,
dass die beiden Bremsbacken 84 jeweils um ihre beiden unteren Drehachsen
in eine Richtung nach radial auswärts, bezogen auf die Bremstrommel 82,
verschwenkt werden können,
so dass die Bremseinheit 80 aus der Bremsstellung, in der
die Bremsbacken 84 fest an der zylindrischen Außenumfangsfläche 82a der
Bremstrommel 82 anliegen, in eine Freigabestellung, in der
die beiden Bremsbacken 84 einen Abstand zu der zylindrischen
Umfangsfläche 82a der
Bremstrommel 82 aufweisen, bewegt werden können. In der
Freigabestellung übt
die Bremseinheit 80 keine Bremswirkung auf die Bremstrommel 82 und
damit auf die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 bzw. die
gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung 10 aus.
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Die
beiden Bremsbacken 84 werden durch eine Zugfeder 86,
welche an den oberen Enden 84c der Bremsbacken 84 mit
diesen jeweils verbunden ist, in die Bremsstellung vorgespannt.
Um die Bremsbacken 84 reversibel aus der Bremsstellung
in die Freigabestellung zu bewegen, ist zwischen den beiden oberen
Enden 84c der Bremsbacken 84 ein Kulissenstein 88 vorgesehen,
der an seiner zu den Bremsbacken 84 weisenden Seiten mit
Nockenflächen 88a versehen
ist. Die Nockenflächen 88a gelangen
in Kontakt mit zwei Kugellagern 90, welche auf die Führungsstifte,
mittels denen die Bremsbacken 84 in den Längsschlitzen 38a der
Trägerplatte 32 geführt sind,
aufgesteckt und dort axial gesichert sind. Wie aus 2 entnehmbar
ist, sind die Kugellager 90 in jeweils einem Schlitz im
oberen Ende 84c der Bremsbacken 84 eingesetzt.
Die nicht näher
bezeichneten äußeren Lagerringe
der Kugellager 90 bilden die Gegenflächen zu den Nockenflächen 88a des
Kulissensteins 88 und können
sich auf diesen abrollen.
-
Der
Kulissenstein 88 besitzt in der Draufsicht, d.h. in der
Ansicht von vorne die Form eines Parallelogramms, wobei die Ecken
abgerundet sind. Weiterhin ist der Kulissenstein 88 mit
einem Kopfdrehzapfen 91, der in der Durchgangsdurchbrechung 38b der
Trägerplatte 32b drehbar
eingesetzt ist, dreh- und axialfest verbunden. Der Kulissenstein 88 kann
aus der in 2 gezeigten Bremsstellung in eine
in der 5c gezeigten Freigabestellung
um ca. 90° verschwenkt
werden.
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Zum
Verschwenken des Kulissensteins 88 ist ein Hebel 92 vorgesehen,
der in seinem unteren Ende 92a mit dem Kulissenstein 88 drehbar
verbunden ist und der an seinem oberen Ende einen Längsschlitz 92b besitzt.
In diesen Längsschlitz 92 greift ein
Führungsstein 94 ein,
welcher wiederum in dem Längsschlitz 52 in
der oberen Ausnehmung 44 des Gehäuses 42 positionierbar
ist, um hierdurch den Schaltpunkt der Bremseinheit 80 verändern zu
können.
Wird das Gehäuse 42 bzw.
die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 verschwenkt, wird
der Hebel 92 über
die durch den Führungsstein 94 und
den Hebel 92 gebildete Betätigungsverbindung um seine Drehachse
ebenfalls verschwenkt, wodurch wiederum der Kulissenstein 88 verschwenkt
wird. Hierdurch gelangen die Nockenoberflächen 88a des Kulissensteins 88 in
Kontakt mit den Kugellagern 90. Durch die parallelogrammförmige Ausgestaltung
des Kulissensteins 88 werden bei weiterem Verschwenken des
Gehäuses 42 die
beiden oberen Enden 84c der Bremsbacken 84 auseinander
gedrückt,
so dass sich die Bremse löst.
Kehrt das Gehäuse 42 in
seine Ausgangstellung zurück,
verdreht sich wiederum der Kulissenstein 88 zurück in seine
Ausgangsstellung, so dass die Bremsbacken 84 unter Einwirkung
der Zugfeder 86 in ihre Ausgangstellung, d.h. Bremsstellung zurückkehren.
-
Abschließend ist
noch zu bemerken, dass die Zugspannungsausgleichsseinrichtung 40 bzw. das
Gehäuse 42 und
die darin aufgenommenen Bauteile bzw. Baugruppen so zueinander angeordnet und
so in eine Gewichtsbeziehung gesetzt sind, dass die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 gegenüber der
Dreh- und Mittellängsachse
M nahezu gewichtsneutral ist. Mit anderen Worten befindet sich die
Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 unabhängig von
ihrer Drehlage in einem stabilen Gleichgewicht zu der Dreh- und
Mittellängsachse
M und damit in Ruhe. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 in
jeder beliebigen Lage eingebaut werden.
-
Die
Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 wird
nachstehend anhand der 5a bis 5f erläutert:
In
den 5a bis 5f sind
jeweils die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 in Vorder-
und in Rückansicht
wiedergegeben, wobei jeweils die 5a, 5b und 5c, 5d und 5e, 5f zwei
zueinander gehörende
Paare bilden, d.h. in den 5a, 5b wird
die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 von der Vorder-
und Rückseite in
der gleichen Stellung wiedergegeben. Gleiches gilt für die 5c, 5d und 5e, 5f.
Weiterhin sind zwischen den jeweiligen 5a, 5b und 5c, 5d und 5e, 5f Detailvergrößerungen
wiedergeben, die mit I. bis III. bezeichnet sind.
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In
den 5a, 5b ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 bzw.
die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 in ihrer Ausgangsstellung
gezeigt. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, dass diese Ausgangsstellung
in ihrer Drehwinkelposition nicht mit der in 1 gezeigten
Ausgangstellung der erfindungsge mäßen Vorrichtung 10 bzw.
der Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 übereinstimmt,
was aber auf die Funktion keinen Einfluss hat.
-
Die
Ausgangstellung nimmt die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 insbesondere
dann ein, wenn die Materialbahn nicht gefördert wird und das Gerät E, an
dem die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 eingesetzt
wird, nicht in Betrieb ist. Die Bremseinheit 80 findet
sich dabei in ihrer Bremsstellung, wie dies auch das Detail I zeigt.
-
Wird
nun das Gerät,
an dem die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 angeordnet
ist, beispielsweise das Etikettiergerät E in Betrieb genommen, so
ziehen nicht näher
bezeichnete Antriebswalzen der Druck-/Spendeeinheit DS die Etikettenträgerbahn von
der Abwickeleinheit 20 ab. Dabei bewegt sich die Etikettenträgerbahn
linksseitig um die Führungsrolle 54 der
Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 herum. In Folge des
durch die Antriebswalzen der Druck-/Spendeeinheit DS auf die Materialbahn
ausgeübten
Zugs wird gleichzeitig die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 nach
links verschwenkt (bzw. nach rechts in 2), wie
es in der 5c, 5d gezeigt
ist. Dabei wird die Krafteinheit 60 in der Weise betätigt, dass
die Druckfeder 62 zusammengedrückt wird. Dies erfolgt dadurch,
dass sich durch die Verschwenkung der Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 der
Kraftangriffspunkt 65, wie dies in 5d gezeigt
ist, nach rechts bewegt. Da die Schraubenduckfeder 62 nicht
ausweichen kann, da sie an ihrem oberen Ende 66a mit der
ortsfesten Abstützeinheit 68 verbunden
ist, muss die Schraubendruckfeder 62 eintauchen. Hierdurch
wird die an dem Kraftangriffspunkt 65 angreifende Drehmoment-Kraftkomponente
hervorgerufen, die über
den Stützabstand
zwischen dem Kraftangriffspunkt 65 und der Dreh- und Mittellängsachse
M ein Drehmoment auf die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 ausübt, das
der Auslenkung der Einrichtung 40 entgegenwirkt.
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Weiterhin
wird der Hebel 92 aus seiner Ausgangslage, in der er vertikal
ausgerichtet ist, nach links verschwenkt, da sich das Gehäuse 42 der
Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 ebenfalls nach links
verschwenkt wird. Da wiederum der Kulissenstein 88 bzw.
seine nicht näher
bezeichnete Drehachse ortsfest bleibt, wird der Hebel 92 verschwenkt,
wodurch sich der Kulissenstein 88 beginnt zu drehen, so dass
sich wiederum die Bremsbacken 84 aus ihrer Bremsstellung
herausbewegen, wie dies u.a. in dem Detail II gezeigt ist.
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Bei
weiterer Zunahme des Zuges kann sich die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 in
die in den 5e, 5f gezeigte
Lage verschwenken. Hierbei wird die Bremseinheit 80, wie
dies das Detail III zeigt, vollständig geöffnet, d.h. die Bremsbacken 84 sind
vollständig
von der zylindrischen Außenumfangsfläche 82a der
Bremstrommel 80 abgehoben. Gleichzeitig hat sich die Zugspannungsausgleicheinrichtung 40 weiter
gedreht, wodurch, wie bereits vorstehend dargelegt, die Schraubendruckfeder 62 weiter
zusammengedrückt
wird, da sie aufgrund der ortsfesten Fixierung am oberen Ende 66a nicht
ausweichen kann. In dieser Stellung übt die Schraubendruckfeder 62 die
größte Druckkraft
auf die Zugspannungsausgleichseinrichtung 40 bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 aus.
In Folge der Tatsache, dass sich der Winkel zwischen der Mittellängslinie der
Krafteinheit 60 und dem Stützabstand bzw. der längeren Diagonalen
des Gehäuses 42 verkleinert, bzw.
der Winkel zwischen der Mittellängslinie
der Krafteinheit 60 und dem Abstand zwischen der Dreh- und
Mittellängsachse
M und dem Kraftangriffspunkt 69 vergrößert, ist aber das Drehmoment
gegenüber dem
in der 5a, 5b sowie
der 5c, 5d gezeigten Situation gleich
groß.
Insgesamt wird also ein konstantes Drehmoment auf die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ausgeübt.
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Wird
der Fördervorgang
für die
Materialbahn unterbrochen, insbesondere keine Zugkraft auf die Bahn
ausgeübt,
kehren die Bauteile in Folge der Wirkung der Schraubendruckfeder 62 und
der Zugfeder 86 in ihre Ausgangstellung zurück.