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Vorrichtung zum selbsttätigen Zentrieren eines über eine in der vorgesehenen
Bewegungsrichtung umlaufende Zentrierwalze hinweggehenden Gegenstandes
Diei Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum selbsttätigen Zentrieren. und Ausrichten sich
b eiwegendeir Gegenstände, insbesondere von Streifen oder streifen artigen Materialien.
Bei. der Bearbeitung eines Metallstreifens wird dieser im aufgerollten Zustand über
Walzen vorgeführt. Wenn der Streifen über eine Walze zu der Verarbeitungseinrichtung
vorgeführt wird, kommt es oft vor, daß er unter einem geringen Winkel zu der Walze
vorgeführt wird. Demzufolge wird der Streifen seinen Weg schief zur Walzenfläche
nehmen. Außerdem hat die Wölbung und/oder die seitliche Krümmung, die in dem fertig
hergestellten Streifen infolge von Walzwiderständen vorhanden ist, zur Folge, daß
die Streifenkanten und die längs verlaufende Mittellinie sich der Walze unter einem
Winkel nähern, was wiederum zur Folge hat, daß sich der Streifen schief zur Walzenfläche
bewegt. Um den Streifen in der gewünschten Arbeitsbahn zu halten, hat man seine
Zuflucht zu verschiedenen Hilfsmitteln genommen. Das am meisten übliche ist die
Verwendung orts fester oder auch drehbarer Seitenführungen, an die sich die Kanten.
des Streifens an legen. In einigen Fällen wurden diese Seitenführungen in Verbindung
mit Greifervertiefungen verwendet, um dein Streifen auf die gewünschte Mittellinie
zurückzudrücken. Die Benutzung einer anomal hohen Streifenspannung ist gleichfalls
versucht
worden, um den Streifen ausgerichtet zu halten Ein anderer
Weg besteht darin, den Streifen periodisch m seine annähernd richtige Lage auf der
Förderwalze zurückgleiten zu lessen. Alle diese Einrichtungen zum Zentrieren des
Streifens suchen die Streifenkanten abzureiben und zu beschädigen, und in einigen
Fällen werden die Streifenkanten über die Elastizitätsgrenze des Metalls hinaus
gestreckt.
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Diagonal verlaufende oder seitliche Flächenschrammen werden gleichfalls
auf im hohem Maße fertit bearbeiteten flachen Produkten aller Art gebildet, und
diese Schrammen sind für die darauffolgenden Arbeitsvorgänge nachteilig und bedingen
zusammen mit einer Kantenbeschädigung einen hohen Prozentsak von Abfall des zu verarbeitenden
Materials.
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Die oben erörterten Nachteile sind auch bei Transportbändern und Antriebsriemen
vorhanden, die in Verbindung mit Riemenscheiben benutzt werden.
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Wenn der Riemen aus Gummi oder einem anderen verhältnismäßig weichen
Material gemacht wird, kann er sehr leicht beschädigt werden. Außer den erwähnten
Ausrichtungsmethoden sind gewölbt Walzen benutzt worden, um Materialien zu zentrieren,
die einen niedrigen Elastizitätsmodul haben, wie beispielsweise Stoffe, Gummi und
imitiertes Leder.
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Der Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum selbsttätigen
Zentrieren, bewegbarer Gegenstände ohne Gefahr einer Beschädiigung, wobei ein sich
bewegender Streifen zu einer senkrecht zur Achse der Vorrichtung verlaufenden gleichbleibenden
Ebene ausgerichtet und diese Ausrichtung aufrechterhalten werden soll.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar ist Fig. I eine Schnittansicht einer besonderen Aus führung
der Vorrichtung, und Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1; Fig.
3 ist ein Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1; Fig. 4 ist eine der Fig. I
ähnliche Ansicht und veranschaulicht eine Abänderung; Fig. 5 ist eine Schnittansicht
einer weiteren Ausführung der Vorrichtung, und Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie
VI-VI der Fig. 5; Fig. 7 ist eine Schnittansicht einer weiteren; abgeänderten Ausführung,
und Fig. 8 ist ein Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7; die Fig. 9 bas I3
veranschaulichen verschiedene andere Ausführungsformen, und Fig. 14 ist ein Schritt
nach der Linie XIV-XIV der Fig I3; Fig. I5 ist eine Schnittansicht einer weiteren
abgeänderten Ausführung.
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In den Fig. 1, 2, 3 und 4 bezeichnen die Bezugsziffern 2 und 4 ein
Paar gegenüberliegender und in einem gewissen Abstand voneinander stehender drehbarer
und kegelstumpfartig ausgebildeter Walzen, über die ein Streifen oder ein streifenartiges
Material S, wie beispielsweise ein Förderband, hinweggeht. In den Fig. 2 und 4 ist
die Kegelgestalt übertrieben dargestellt, um das Ausrichtungsprinzip klarer zu zeigen.
In der Praxils kann diese Kegelgestalt sich von Null bis zu einigen Winkelgraden
an den Außenflächen der Walzen von dem zentralen Durchmesser der Walzenanordnung
bis zu deren äußeren Kanten ändern In einigen Fällen kann die Kegelgestalt umgekehrt
sein, um eine rinnenartige Wirkung zu sichern. Die Walzen 2 und 4 sitzen auf einer
Welle 6, die gerade verläuft und drehbar ist.
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Die Welle kann aber auch gebogen und nicht dlrehbar sein. Die Welle
6 ist mit in einem gewissen Abstand liegenden Nuten 8 umd. 10 versehen, die sich
um ihren äußeren Umfang herum erstrecken. Der Boden dieser Nuten ist von kugeliger
Gestalt. Die Kranzteile 12, 14 der Walzen 2, 4 sind mit nach innen ragenden Rippen
oder Stegen I6, I8 versehen.
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Auf jeder Seite dieser Stege 16, I8 (Fig. 4) sind aus Gummi bestehende
Druckscheiben 20 angebracht, die in ihrer Lage neben den Stegen durch Bunde 22 gehalten
werden. Eine Stellschraube 24 ist in eine Bohrung eines jeden Bundes 22! ein geschraubt,
um diesen in seiner Lage auf der Welle 6 zu halten. Wenn das Walzenaggregat anzutreiben
ist, kommen auf der Welle 6 sitzende Antriebszapfen 26 zur Verwendung, weiche die
Walzen 2 und 4 im Gleichklang antreiben. Die Enden dieser Zapfen ragen in Öffnungen
28 der Stege 16, 18 hoinein. Die Öffnungen 28 sind größer als die Zapfen 26, um
eine gewisse relative Bewegung zwischen den Walzen 2, 4 und der Welle 6 zu ermöglichen.
In einigen Fällen: ist auf der Welle 6 ein aus Gummi bestehendes Zentrierungsglied
30 (Fig. I) angebracht.
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Dieses Glied 30 liegt zwischen den Walzen 2 und 4, und seine Enden
legen sich auf Schultern 32, 34 an den Kranzteilen 12, 14. In der Umfangsfläche
des Gliedes 30 sind Nuten 36 vorgesehen, um eine größere Elastizität dieser Flache
vorzusehen. Die Welle 6 ist in Lagern 38 angebracht und an dem einen Ende mit einem
Antriebs ansatz 39 versehen.
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In einigen Fällen können die inneren Scheiben 20 und die Bunde 22
in Fortfall kommen (Fig. I). In anderen Fällen kann das Zentrierungsglied 30, wie
in Fig. 4 dargestellt, fortgelassen werden.
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Die Walzen 2 und 4 sind für eine Drehung um die Mittelpunkte 40 und
41 dynamisch ausgewuchtet, und in ihrer Normallage ist zwischen den Kranzteilen
12 und 14 ein gleich großer Zwischenraum 42 (Fig. 4) vorhanden. Wenn aber auf die
Umfangsfläche der Walzen 2, 4 mittels des Streifens S ein Druck ausgeübt wird, kippen
die sich drehenden Kranzteile 12, 14 und bewegen sich an der Berührungsstelle einwärts
aufeinander zu und an einer nach einem Durchmesser gegenüberliegenden Stelle nach
außen (Flilg. I). Die Drehung der Walzen unter dem von. dein Streifen S ausgeübten
Druck setzt sich in der gekippten Lage um die Mittelpunkte 40 und 41 (Fig. I) fort,
wobei die Achten der Walzen 2 und 4 nach innen und unten auf eine quer verlaufende
Mittellinie des Walzenaggregates zu so lange geneigt verbleiben, wie der vom Streifen
S ausgeübte Druck anhält. Solange der Streifen S auf der Walze zentriert liegt undl
der Lagerdruck
des Streifens auf die Walze über deren volle Breite
gleichförmig ist, wird keine seitliche Bewegung des Streifens bei seiner Bewegung
über die Walze auftreten. Wenn aber der Streifen aus seiner Mittelstellung kommt
oder der Berührungsdruck des Streifens von der einen bis zur anderen Seite nicht
mehr gleichförmig ist, wird diejenige Walze, welche den größten Betrag der Spannung
und des auf sie ausgeübten Druckes auszuhalten hat, einwärts auf die Welle 6 zu
um einen größeren Betrag gebogen als die andere Walze. Hierdurch wird der Streifen
auf die Mitte des Walzenaggregates zu gedrückt. Mit anderen Worten: Wenn, wie in
Fig. I dargestellt, von dem Streifen mehr auf der rechten Seite der quer verlaufenden
Mittellinie des Walzen aggregates liegt, wird die Walze 2 um einen größeren Betrag
als die Walze 4 nach unten gedrückt, so daß der Streifen S nach links gedrängt wird,
bis er sich wieder selbst zentriert. Wenn die Spannung auf der rechten Seite des
Streifens größer ist als die auf der linken: Seite, tritt dasselbe Ergebnis ein.
Bei einigen Anwendungsgebieten wird nur eine Linienberührung zwischen der Walze
und den darüber hinweggehenden Gegenständen eintreten. In anderen Fällen (Fig. 2)
kann der Streifen auf die Zentrierungswalzen an dem Punkt 44 auflaufen und diese
an dem Punkt 46 verlassen. Die Walze kann entweder angetrieben werden oder eine
leer laufende Walze sein, wobei die Spannung P2 auf der einen Seite größer als die
Spannung P, auf der anderen Seite ist. Unter diesen Bedingungen wird der Streifen
auf die zwischen den Punkten 44 und 48 liegende Mitte zu zurückgeführt, jedoch wird
zwischen den Punkten 48 und 46 eine gewisse Neigung zum Zurücktreiben vorhanden
sein. Wenn sich die Umdrehungsrichtung ändert, wird P1 größer als P2, und die zurückführenden
und zurücktreibenden Zonen werden umgekehrt.
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Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen eine andere Ausführung der Erfindungm
ber der die kegelstumpfartigen Walzen 50, 52 auf einer Welle 54 sitzen, die zur
Ausführung einer Drehung in Lagern 56 gelagert ist. An der Welle 54 befindet sich
ein Ansatz 58, wenn es erwünscht ist die Walzen anzutreiben.
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Die Walzen 50, 52 haben Öffnungen 60, 62 zur Aufnahme der Welle 54.
Die Umfangsfläche einer jeden dieser Öffnungen ist konvex gestaltet. Jede Walze
50, 52 hat neben den Öffnungen 6o, 62 eine sich nach außen erstreckende Ausnehmung
64, so daß Schulterflächen 66 neben den Öffnungen 60, 62 gebildet werden. Die Walzen
50, 52 werden auf der Welle' mittels biegsamer Gummischeiben 68 ge halten, die sich
auf die Schulterflächen 66 anlegen und in ihrer Lage mittels einer Einstellmutter
70 gehalten werden, die auf die Welle 54 aufgeschraubt ist. Das breite innere Ende
einer jeden Walze 50, 52 ist mit einer halbkugelförmigen Aussparung 72 zur Aufnahme
eines kugelförmigen Ausrichtungsgliedes 74 versehen, das zwischen den Walzen 50,
52 liegt und in die Aussparungen 72 eingreift. Der Teil 74 ist mit einer Bohrung
76 versehen, die einen beträchtlich größeren Durchmesser als den der Welle 54 hat,
und die halbkugel förmigen Aussparungen 72 sind mit den Öffnungen 60, 62 durch Ausnehmungen
77 von größerem Durchmesser als dem der Welle 54 verbunden. Wenn die Welle 54 angetrieben
wird, werden die Walzen 50, 52 auf ihr mittels Keile 78 befestigt. Bei leer laufenden
Walzen sind die benachbarten Enden der Walzen 50, 52 bei 80 mit Schlitzen zwecks
Aufnahme von Antriebszapfen 82 versehen, welche in den Teil 74 eingeschraubt sind.
Die Walzen 50, 52 sind für eine geneigte Drehung um die Massenschwerpunkte 84 bzw.
86 herum dynamisch ausgewuchtet. Die Arbeitsweise dieser Walzenanordnung ist dieselbe
wie die der Fig. I bis 4, mit der Ausnahme, daß die Achsen der Walzen 50, 52 bei
ihrer Abbiegung unter dem Druck des Streifens S infolge der Ausrichtungsfähigkeit
des Kugelgliedes 7 stets gleichzeitig um einen: gleichen Betrag ohne Rücksicht auf
die Druckverteilung schräg verlaufen.
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Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen, eine weitere Abänderung, die ähnlich
der in den Fig. 5 und 6 gezeigten ist. Auch hier sind kegelstumpfartige Walzen 88,
90 auf Kugelflächen 92 bzw. 94 einer Welle 96 gelagert. Die Walzen 88, 90 werden
in ihrer Lage auf der Welle 96 mittels aus Gummi bestehender Druckglieder 98 gehalten,
die an den Schulterflächen 100 der Walzen durch Bunde 102 und eine Mutter 104 gehalten
werden, die auf die Welle 96 aufgeschraubt ist. Wenn es erwünscht ist, können für
die Muttern 104 Verriegelungsscheiben 105 vorgesehen sein. Ein Kugelglied 106, welches
ähnlich dem Teil 74 bei der Bauart der Fig. 5 ausgebildet ist, ist zwischen den
Walzen 88 und go vorgesehn. Die Walzen 88, go können gleichzeitig mittels eines
Zapfens 108 angetrieben werden, der an dem Ende der Walze 88 befestigt ist und sich
zwischen den Walzen 88, go in einen Längsschlitz 110 der Walze 90 hinein erstreckt.
Die Arbeitsweise dieser Walzenanordnung ist dieselbe wie die der Fig. 5 und 6.
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Fig. g veranschaulicht eine andere Abänderung der Erfindung, bei
der die kegelstumpfartigen Walzen II2, 114 auf Kugellagern 116 gelagert sind, die
zwischen zentralen Öffnungen der Stege innerhalb der Walzen und der Welle 118 vorgesehen
sind. Ein fest auf der Welle 1 I8 sitzendes Zentrierungsglied I20, das zwischen
den Walzen 112 und 114 liegt, hält diese beim Zusammenarbeiten mit Gummischeiben
122 in ihrer Lage, wobei die Gummischeiben I22 sich auf Schulterflächen 124 an den
Walzen 112, 114 anlegen. In jedes Ende des Zentrierungsgliedes 120 sind Antriebszapfen
126 eingeschraubt, die sich in längliche Öffnungen 128 in den Stegen der Walzen
112, 114 erstrecken. Die Walzen werden im ihrer Lage durch Ringe I30 ge: halten
und daran gehindert, sich auf der Welle: 118 nach außen zu bewegen; die Ringe I30
stehen mit den Außenflächen der Stege im Eingriff, und auf jeden dieser Ringe stützt
sich eine Gummischeibe 132 alb, die in ihrer Lage durch einen Bund 134 und eine
Mutter I36 gehalten wird, die auf die Welle 118 aufgeschraubt ist. Für die Muttern
I36 können gewünschtenfalls Verriegelungsscheiben 137 verwendet werden. Die Walzen
112 und 114 sind
dynamisch ausgewuchtet, und die Wirkung dieser
Walzenanordnung ist dieselbe wie die der Fig. 5 und 8.
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Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die im
besonderen für verhältnismäßig langsam arbeitende Einrichtungen geeignet ist. Bei
dieser Ausführung ist ein Paar in einem gewissen Abstand voneinander liegender kegelstumpfförmiger
Walzen 138 auf einer drehbaren Welle 140 gelagert.
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Das kleinere oder äußere Ende einer jeden Walze 138 ist auf der Welle
140 durch Vermittlung eines Ringes 142 aus elastischem Material, wie beispielsweise
Gummi, angebracht und mit einer Au.snehmung 144 versehen, von der eila Ring 146
aufgenommen wird. Von den Ringen 146 hervorragende Zapfen 148 erstrecken sich in
Bohrungen I50 der Walzen 138. Der Ring 146 wird an dem Boden der Ausnehmung 144
mittels einer Mutter 152 gehalten, die auf die Welle 140 aufgeschraubt ist. Wenn
es erwünscht ist, können für die Muttern 152 Verriegelungsscheiben 153 vorgesehen
sein. Das breite Ende einer jeden Walze 138 ist mit einer Lagermuffe I54 versehen,
deren Innendurchmesser wesentlich größer als der Außendurchmesser der Welle 140
ist, um eine Ablenkung der Kranzteile der Walzen nach innen in der Stelle zu ermöglichen,
an der von dem Streifen ein Druck ausgeübt wird.
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Eine Ringnut 156 kann in der Fläche des breiten Endes einer jeden
Walze 138 für die Aufnahme eines Zentrierungsgliedes 158 vorgesehen sein. Wenn auch
die Walzen 138 nicht dynamisch ausgewuchtet sind, ist ihre Arbeitsweise im wesentlichen
dieselbe wie die der Walzen der Fig. I und 2.
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Fig. 11 veranschaulicht eine der Fig. 10 ähnliche weitere Ausführung
der Erfindung. Bei deiser Ausführung kommt wieder ein Paar Walzen: 160 von kegelstumpfartiger
Gestalt zur Verwendung, von denen jede einen Kranzteil 162 hat, der an seinem äußeren
Ende auf einem Nabenteil 164 befestigt ist, welcher auf einer Welle I66 aufgekeilt
ist. Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist dieselbe wie die der Fig. 10, mit der
Ausnahme, daß eine geringe normale Federung in den Baustoffen, aus denen die Walzen
hergestellt sind, benutzt wird, um eine Abbiegung und hieraus folgende fortschreitende
Kippbewegung und Einwärtsbewegung der rotierenden Walzenkränze an dem breiten Ende
der Walzen an der Seite des Streifens zu sichern, an der sich der Streifen nähert,
wenn die Einrichtung unter dem Druck des Streifens steht.
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Fig. 12 veranschaulich eine andere Abänderung, die im besonderen
für die Benutzung als Reiemenscheibe bei einem Riemenantrieb geeignet ist. Bei dieser
Ausführung ist ein Paar kegelstumpfartiger Walzen 170 mit einem nach innen ragenden
Steg 172 vorhanden. Diese Stegteile werden in einem gewissen Abstand voneinander
mittels einer Nabe 174 und eines Paares von Gummischeiben 176 oder Scheiben aus
anderem elastischem Material auf jeder Seite eines jeden Steges 172 gehalten. Eine
Mehrzahl Bolzen 178 erstreckt sich durch in Ausrichtung liegende Löcher in den Stegen
172, der Nabe 174 und den Scheiben 176 hindurch, um die Teile zusammenzuhalten.
Die Krenzteile der Walzen 170 liegen in derselben Weise in einem gewissen Abstand
voneinander wie die Walzenkränze bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen,
so daß diese Kranzteile sich um die Punkte 180 frei aufeinander zu bewegen können'..
Das beschriebene Walzenaggregat ist auf einer Antriebswelle 182 aufgekeilt. Bei
hohen Geschwindigkeiten sollen die Walzen 170 um die Punkte 180 herum dynamisch
ausgewuchtet sein. Wenn das Aggregat als Riemenscheibe benutzt wird, geht ein Metallriemen
ungefähr um die Hälfte des Umfanges der Kranzteile herum, so daß sich diese über
die Berührungsfläche aufeinander zu bewegen. Das hat zur Folge, daß der Riemen sich
selbst zentriert.
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Fig. 13 und 14 veranschaulichen eine weitere Abänderung der Erfindung,
die ähnlich der der Fig. I2 ist. Bei dieser Ausführung hat eine jede der kegelstumpfartigen
Walzen 184 einen Kranzteil 186, der durch eine Mehrzahl Speichen 188 aus biegsamem
Material unterstützt wird. Diese Speichen erstrecken sich von dem Kranzteil nach
innen und sind: durch Bolzen 192 an einer Nabe I90 befestigt. Die Speichen 188 sind
ausgebogen und die konkaven Flächen der Speichen an der einen Walze den konkaven
Speichenflächen der anderen Walze zugekehrt. Die Speichen 188 können auch durch
einen dünnen: fortlaufenden Steg- oder Wandteil aus biegsamem Material ersetzt werden.
Die Nabe 190 ist auf einer Antriebswelle 194 aufgekeilt. Wenn die Anordnung als
Riemenscheibe benutzt wird, geht ein Riemen B ungefähr um die Hälfte der Umfangsfläche
des Kranzteiles von dem Punkt 196 bis zum Punkt 198 herum, und wenn auf die Scheibe
ein Druck ausgeübt wird, werden sich die Speichen 188 zwischen den Punkten 196 und
198 etwas auf die senkrechte Mittellinie der Riemenscheibe zu ausbiegen, und die
Speichen zwischen den Punkten 198 und 196 werden sich von dieser Mittelline hinwegbiegen,
wodurch der Riemen wäährend der Drehung der Riemenscheibe jederzeit selbsttätig
zentriert wird.
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Eine geringe Abweichung der beschriebenen Riemenscheibe ist in Fig.
15 dargestellt. Hier werden die Walzen 200 aus einem einzigen Stück aus dünnem Metallblech
hergestellt, wobei die Wand- oder Stegteile bei 202 gewellt sind. Im übrigen ist
die Bauart und Arbeitsweise dieselbe wie bei der Riemenscheibe der Fig. 13 und 14.
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Bei den beschriebenen Figuren kommen Paare von gegenüberliegenden
kegelstumpfförmigen Walzen, deren größter Durchmesser in der Mitte der Walzenanordnung
liegt, vorzugsweise zur Verwendung. In gewissen Fällen können aber zylindrische
oder kegelstumpffö'rmige Walzen, deren kleinste Durchmesser aneinander angrenzen,
für besondere Anwendungsgebiete benutzt werden, um zu fördernde Gegenstände selbsttätig
zu zentrieren.