-
Vorrichtung zum Kontrollieren des Abrollens und zum Messen einer nachgiebigen
Bahn od. dgl.
-
Die Erfindung hat zum Gegenstand einen Mechanismus, welcher gestattet,
ein nachgiebiges Band, einen Faden od. dgl. gespannt zu halten, dessen Lieferungsgeschwindigkeit
konstant ist, dessen Verarbeitungsgeschwindigkeit aber unregelmäßig oder sogar unstetig
ist, oder umgekehrt, wobei dieser Mechanismus umkehrbar ist, d. h. gleichgültig
nach einem Sinn oder dem anderen Sinn das genannte Band oder den genannten Faden
durchlaufen läßt.
-
Das Prinzip dieses Mechanismus besteht darin, entlang des Bandes
und vor dem Verarbeitungsapparat eine Schleife von einer veränderlichen Länge zu
bilden, welche durch ein Umlaufrädergetriebe dauernd gespannt gehalten wird, welches
sich in Abhängigkeit der in jedem Augenblick zwischen der Verarbeitungsgeschwindigkeit
und der Ankunftsgeschwindigkeit, d. h. zwischen den augenblicklichen Drehungsgeschwindigkeiten
zweier Zylinder bestehender Differenz, versetzt, auf welchen sich 4as Band oder
der Faden aufrollt und welche am Eintritt bzw. am Austritt des Mechanismus eingeordnet
sind.
-
In der Praxis wird das Umlaufrädergetriebe aus einem zylindrischen,
um die Achse des zweiten Zylinders schwankenden drehbaren Gestell und einem Ablenkungszylinder
oder einer Ablenkungsrolle bestehen, welche das Band gegen diesen zweiten Zylinder
ablenkt, wobei die Schwankungen dieses Gestells entweder in einem oder in dem
anderen
Sinn in Abhängigkeit der verschiedenen Lieferungs- bzw. Austrittsgeschwindigkeiten
mechanisch bestimmt werden.
-
Die mathematischen Bedingungen der Arbeit des Antriebsmechanismus
dieses schwankenden Gestells sind mehr oder minder schwer, je nachdem man wünscht,
daß die Ablenkungsrolle selbst positiv angetrieben sei oder sich einfach durch Anhaften
mit dem Band dreh.
-
Das Prinzip der Erfindung sowie der Aufbau des auf diesem Prinzip
gegründeten Mechanismus und die Vorteile dieses letzteren werden in der folgenden
Beschreibung erklärt und in den Zeichnungen veranschaulicht.
-
Fig. I stellt schematisch im Aufriß eine erste Ausführung der Erfindung
dar; Fig. 2 stellt einen ähnlichen Aufriß einer weiteren Ausführung in einem besonderen
Falle dar; Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2; Fig. 4 ist
eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
und zwar die Kombination von zwei derjenigen der Fig. 2 und 3 ähnlichen Gesamteinrichtungen
umfassend; Fig. 5 ist ein Durchschnitt nach der LinieV-V der Fig. 4.
-
Der in der Fig. I schematisch dargestellte Mechanismus besteht im
wesentlichen aus einem sich um eine Achse I' drehenden Zylinder 1, auf welchem sich
der Ankunftsstreifen des Bandes, aufrollt, und einem sich um eine Achse 2' drehenden
Zylinder 2, auf welchem sich der mit der -Verarbeitungsmaschine verbundene Streifens,
aufrollt. Die zwei Zylinder drehen sich mit den -Geschwindigkeiten w1 bzw. oj2,
in jedem Augenblick sind die Vorschubsgeschwindigkeiten 1t1 bzw. V2 derart proportional,
daß, wenn man mit R1 und R2 die Radien der beiden Zylinder bezeichnet, V1 = CO1
R1 V2 = "2 R2 ist.
-
Wie ersichtlich, wird, wenn die Geschwindigkeiten V1 und V2 voneinander
verschieden sind, das Band zwischen dem Zylinder I und dem Zylinder 2 eine Schleifer,
bilden, deren Länge in jedem Augenblick von der Differenz zwischen diesen Geschwindigkeiten
abhängig sein wird.
-
Erfindungsgemäß läuft dieses Band A3 auf einem als zylindrischer
Sektor geformten Gestell 3, welches sich um die Achse 2' frei dreht, und einem sich
um einer Achse 4' drehenden Zylinder 4, wobei sich die Achse 4' in einem radialen
Schlitz oder einer radialen Nut bewegen kann. Die Schwingungen dieses Gestells um
die Achse 2' werden in Abhängigkeit der Differenz 71-K2, d. h. der Länge der Schleife,
derart bestimmt, daß die Schleife auf dem Träger 3 und dem Zylinder 4 dauernd gespannt
bleibt.
-
Der dazu vorgesehene Mechanismus besteht aus folgenden Teilen: Auf
der Achse 2' ist ein mit dem Zylinder 2 fest verbundenes Ritzel 6 eingebaut, welches
einerseits mit einem auf einer mit dem Träger fest verbundenen Achse 4 frei eingebauten
Ritzel 7 und anderseits mit einem Ritzel mit innerer Verzahnung 9 eingreift. Dieses
Ritzel 9 wird durch die Bewegung des Zylinders I über Getriebe irgendeines Typs
derart angetrieben, daß seine Drehungsgeschwindigkeit #9 der Drehungsgeschwindigkeit
0)1 des Zylinders I derart proportional sei, daß 9 = K (I) C)i In der Figur wurde
diese Transmission mittels einer mit einem dem Zylinder I fest verbundenen Ritzel
1 1 und einem mit dem Ritzel g fest verbundenen Ritzel I2 eingreifenden Kette Io
schematisch dargestellt.
-
Man wird nun die Bedingungen untersuchen, welche die Radien der verschiedenen
Zylinder und Zahnradgetriebe des Mechanismus damit erfüllen müssen, daß in jedem
Augenblick die Ausdehnung des zwischenliegenden Streifens 243 der Längendifferenz
dL der abgerollten Länge auf den Zylindern I bzw. 3 gleich sei, d. h. algebraisch
AL = #1R1 - #2R2, und zwar welche auch die Werte von wl bzw. C'92 haben mögen.
-
Die folgenden Zeichen bezeichnen: R6 den Radius des Zahnrades 6,
R9 den Radius des Zahnrades 9, R3 den Radius des zylindrischen Sektors 3, w9 die
Winkelgeschwindigkeit des Zahnrades 9, w5 die Winkelgeschwindigkeit des schwankenden
Gestells, welches den zylindrischen Sektor 3, das Planetenritzel 7 und den Zylinder
4 trägt.
-
Die durch die Schwingungen des schwankenden Gestells bemessene Ausdehnung
des Streifens ist gleich Wg (R3 + R2) Somit muß die folgende Gleichung bestehen:
(01R1-w2R2 = Co (R3 + R2) (2) Schließlich geht aus dem Willischen Satze, der für
das aus den Zahnrädern 6, 7, 9 bestehende Dfflerentialgetriebe anwendbar ist, hervor
#2 - #3 = ~ R9 Co9 - W3 R6 (3) Die Kombination der Gleichungen(I), (2) und (3) führt
zu der Bedingung R2 + R3 m1R1 - #2R2 = R6 + R9 (#2R6 - K#1R9) (4) Damit diese Gleichheit
erfüllt sei, d. h. damit der Mechanismus arbeiten könne, welche auch die Werte von
°o1 bzw. 092 sein mögen, muß diese Gleichheit zu einer Identität werden. Mathematisch
ist feststellbar, daß diese Bedingung dann erfüllt
wird, wenn die
verschiedenen Parameter des Mechanismus die eine oder die andere der folgenden ßedingungs=ruppen
erfüllen: I. Bedingungen R2 R = R3 oder - = R6 3) R9 der - -b) Ii K R6 R1 2. Bedingungen
a) R2 = R6 b) R3 c) Ii K = R3 Die erste mathematische Bedingungsgruppe wird durch
folgende Ausführungsbedingungen erfüllt. a) Die Radien des Austrittszylinders 2
und des zylindrischen Sektors 3 sind zueinander proportional, und zwar in dem gleichen
Verhältnis K wie die Geschwindigkeiten cto9 bzw. w1 des Ritzels g und des Zylinders
I; b) das Verhältnis K muß dem Verhältnis der Radien der zwei Ritzel 6 und 9 des
Getriebes gleich gewählt werden.
-
In der Praxis wird auch die Arbeitsweise des Slechanismus dadurch
beschränkt, daß die Versetzungen des schwankenden Gestelles nach dem einen oder
dem anderen Sinn sich von einer Mittellage nicht zuviel entfernen können, welche
dem Fall entspricht, daß die Ankunfts- bzw. Verarbeitungsgeschwindigkeiten gleich
sind und das Gestell unbewegt bleibt. In der Tat ist in der Figur unmittelbar zu
sehen, daß die Versetzung in dem Sinn Fa.' durch das Zusammenstoßen der Kante 3u
des Gestells 3 mit dem Austrittsstreifen A2 und in dem Sinn Fb durch das Zusammenstoßen
der Kante 36 mit demselben Streifen=42 begrenzt wird.
-
Der Winkel a des Gestells muß darum groß genug sein, daß sich das
den Zylinder I verlassende Band auf den zylindrischen Sektor 3 tangential anlegt.
In der Praxis wäre im allgemeinen ein Sektor mit einem Winkel a, = ungefähr 900
vorzusehen. wobei die maximalen Versetzungen nach jeder Seite der Mittellage 900
nicht überschreiten.
-
Infolgedessen müssen sich, damit die Vorrichtung praktisch einwandfrei
arbeite, die mittleren Ankunfts- und Verarbeitungsgeschwindigkeiten, und zwar nach
einer gewissen Zeit dem sogenannten Zyklus des Mechanismus periodisch angleichen
und die augenblicklichen Geschwindigkeiten während der Dauer dieses Zyklus keine
so große Differenz aufweisen, daß das schwankende Gestell die oben definierten Endlagen
überschreite.
-
Es ist zu bemerken, daß, ohne den Betrieb zu stören, die Durchmesser
der Eintritts- bzw. Austrittszylinder geändert werden können, jedoch mit dem Vorbehalt,
daß die Proportionalität einerseits zvvischcn den Radien R, und R6 und anderseits
zwischen den Radien Ra und R9 beibehalten wird, d. h. in jedem Fall muß sein R2
~ R3 R6 R9 Der erfindungsgemäße Mechanismus ist insbesondere für das Querschneiden
eines sich mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit bewegenden kontinuierlichen
Bandes in gleichlange Abschnitte, z. B. zum Querschneiden von unbedruckten Zigarettenpapierbahnen
anwendbar, wobei der den Zylinder 2 antreibende Apparat aus einem aussetzend arbeitenden
,2bschneidmechanismus besteht.
-
Die oben erläuterte Bedingung hat in diesem Fall zur Folge, daß es
für jede Abmessungsänderung der abgeschnittenen Stücke genügen wird, die Zylinder
I und 2 und das mit dem Zylinder 2 fest verbundene Ritzel 6 auszutauschen. Unter
Berücksichtigung dieser Möglichkeit wurde in der Fig. I der Zylinder oder die Rolle
4 dargestellt, welche sich um eine Achse ' drehen, wobei diese Achse in einer Längsnut
5 derart gleitet, daß sich die Lage dieser Rolle der Abmessung des Zylinders 2 anpaßt.
-
Es ist jedoch zu bemerken, daß in der soeben beschriebenen Ausführung
die Rolle 4 frei drehend ist, d. h. durch den Streifen A selbst mitgenommen wird.
Bei den Umkehrungen des Bewegungss innes des Gestells und wegen der Umkehrung des
Drehungssinnes der Rolle kann die Tätigkeit dieser letzteren ein Gleiten hervorrufen,
welches den einwandfreien Betrieb des Mechanismus stören könne.
-
Die Fig. 2 und 3 stellen eine der obigen zweiten Bedingungsgruppe
angepaßte Ausführung dar.
-
Die Bedingungen R2 = R6 und R3 = R9 haben zur Folge, daß die Radien
der Kränze 6 bzw. g des Planetengetriebes den Radien des Zylinders 2 bzw. des schwankenden
Sektors 3 gleich sind, und demzufolge, daß die Achse der Ablenkungsrolle 4 immer
von der Achse 2' zwangsweise gleich entfernt bleibt wie die Achse des Planetenrades
7. Praktisch, wie in der Figur ersichtlich, werden die Rolle 4 und das Planetenrad
7 miteinander fest verbunden auf derselben Achse eingebracht.
-
Die Bedingung K = R1 , R3 worin, wie oben angedeutet, K das Verhältnis
der Geschwindigkeiten des Zylinders I und des Zahnrades g bezeichnet, hat übrigens
noch zur Folge, daß das Verhältnis der Geschwindigkeiten das gleiche ist wie dieses
der Radien des Einführungszylinders I und des schwankenden Sektors 3, welcher, wie
oben angedeutet, dem Radius des Zylinders g gleich ist.
-
In der Praxis wird es somit darauf ankommen, das Ritzel g durch zwei
ineinandergreifende Ritzel
12 bzw. II anzutreiben, von denen das
Ritzel 12 den gleichen Teilkreisdurchmesser wie dieser, jedoch mit äußerlicher Verzahnung,
und das andere Ritzel II einen Teilkreis mit demselben Durchmesser wie der Zylinder
I hat.
-
Es ist zu bemerken, daß diese Ausführung der Fig. 2 und 3 die Austauschbarkeit
der Zylinder I und 2 wie diese der Fig. I nicht gestattet. Dagegen hat diese den
Vorteil, daß die Rolle auf der Achse des Planetenrades 7 durch Keile befestigt werden
kann und infolgedessen positiv angetrieben wird, was jede Gefahr eines Gleitens
des Streifens ausschließt.
-
Wie auch die gewählte Ausführung sein mag, (Fig. I oder 2 und 3),
ermöglicht die Erfindung, die geschnittenen Bogen zu trennen und diese in mehreren
getrennten Reihen abzulegen.
-
Die mit der des Bandes 2 verknüpfte Bewegung des Zylinders 2 ist
dann unstetig. Das Stillsetzen dieses Zylinders löst die Bewegungen eines Messers
aus, welches hinabfällt und eine bestimmte Länge der Bahn abschneidet. Jeder abgeschnittene
Bogen kann auf ein Transportband aufgelegt werden, welches mit irgendeiner konstanten
Geschwindigkeit antrieben ist, und auf Grund dieses konstanten Vorganges werden
die Blätter auf diesem Transportband gestapelt, d. h. unter geringem Versetzen zweier
einanderfolgender Bogen.
-
Reihen einer bestimmten Bogenzahl können dadurch getrennt werden,
daß dem Mechanismus ein Zähler zugeordnet wird, welcher für jedes N-te Stillsetzen
des Zylinders 2, d. h. für jede Reihe von N Bogen, während einer bestimmten Zeit
den Vorschub des Papiers derart zurückhält, daß eine eindeutige Trennung auf dem
Transportband entsteht.
-
Dieses Stillsetzen ändert denBetrieb des Systems nicht. In der Tat
bewirkt ein momentanes Stillsetzen nur eine Diskontinuit des Laufes des Zylinders
2, welche ein größeres Versetzen des Gestells g bewirkt. Die Dauer dieses Aufhörens
muß offenbar in Abhängigkeit von der Lage des maximalen Versetzens der Rolle 4 bestimmt
werden, für welche das Ende des Sektors 3 den Zylinder 1 verläßt. Jedoch könnte
die Dauer dieses Aufhörens dadurch vergrößert werden, daß das Anderungsgesetz Co2
geändert wird, wie oben definiert.
-
Es ist auch möglich, die Voraussetzungen des Gestells mittels zweier
Anschläge zu begrenzen, welche das Gestell nicht überschreiten kann und auf welchen
es sich in seinen Endlagen abstützt, indem z. B. ein Differentialantrieb eingeschaltet
wird, dessen Wirkung auf das Zahnradg oder 6, deren Drehungsgeschwindigkeit vermindert
oder vergrößert und infolgedessen eine Versetzung des Gestells gegen eine Mittellage
bewirkt. Natürlich wird diese Versetzung eine Erhöhung der Geschwindigkeit oder
eine Verminderung der Bewegung des Bandes zur Wirkung haben, und zwar entweder an
dem Eintritt oder an dem Austritt des Mechanismus, nachdem das Differentialgetriebe
das eine oder das andere der Zahnräder beeinflußt.
-
Mittels zweier nacheinander auf den Kreislauf des Transportbandes
eingeschalteter ähnlicher Mechanismen kann ein Gebiet des Abrollens mit unregelmäßiger
Geschwindigkeit zwischen zwei Endgebieten eines konstanten Abrollens geschaffen
werden. Das gleiche Ergebnis kann auch dadurch erhalten werden, daß die Bestandteile
der beiden Mechanismen in einer Baueinheit kombiniert werden, wie es auf den Fig.
4 und 5 dargestellt ist, wobei diese beiden Mechanismen hier denselben Typ aufweisen
wie die nach Fig. 2 und 3.
-
In dieser Vorrichtung werden zwei Zylinder 4 und 4a verwendet. Diese
Zylinder laufen um Achsen 4' und 4a' welche in zwei ähnlichen Gestellen 3 und 3a
mit zwei Ritzeln 7 und 7a fest verbunden gelagert sind. Die Ritzel greifen mit derselben
Kombination von Ritzeln ein, von denen das eine, 6, mit einem sich um die Achse
2' mit der unregelmäßigen Geschwindigkeit des Papiers drehenden Zylinder 2 fest
verbunden ist, und das andere, 9, im Innern des mit einer Trommel I6 fest verbundenen
zylindrischen Teils 17 angeordnet ist. Die Trommel I6 dreht sich um dieselbe Achse
2' mit der konstanten Eintritts- und Austrittsgeschwindigkeit des Papiers, und die
Bewegung wird über ein Ritzel 12 übertragen, welche wie das Ritzel 9 auf dem zylindrischen
Teil 17 der Trommel I6, jedoch außen, angeordnet ist, und zwar über ein mit dem
sich um eine Achse I' drehenden Zylinder I fest verbundenen Zahnrad I I und ein
mit dem sich um eine Achse 1a' -drehenden Zylinder 1a fest verbundenes Ritzel 1
Ia. Die Ritzel 7 und 7a greifen in die Ritzel 6 und g ein und wirken je wie das
Ritzel 7 der auf der vorherigen Figur dargestellten Vorrichtung.
-
Sie drehen sich je um eine in einem Gestell befestigte Achse4a', welche
mit einem zylindrischen Sektor 3 oder 3a versehen und um die Achse 2' frei schwenkbar
ist. Diese durch Veränderungen der Verarbeitungsgeschwindigkeit des Papierbandes
gesteuerten Schwankungen ermöglichen die Spannungsänderungen auszugleichen, welche
in diesem Band entstehen, und dieses wird aus der Vorrichtung mit der gleichen konstanten
Geschwindigkeit austreten, wie es eingetreten ist.