Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Materialbahnen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei derartigen Vorrichtungen ist es ganz allgemein nicht möglich, die Vorschubeinrichtung und die Aufwickelvorrichtung synchron diskontinuierlich anzutreiben, da mit zunehmendem Wickeldurchmesser auch die Länge des pro Antriebsschritt aufgewickelten Materialbahnabschnittes zunimmt. Um beim Aufwickeln das Durchhängen der aufzuwickelnden Materialbahn zu vermeiden und damit die Bildung eines festen Wickels zu erreichen, ist es bei einer aus der GB-A-1 0018 A.D 1911 bekannten Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art bereits bekannt, die Aufwickelwalze mit der die aufzuwickelnde Papierbahn vorschiebenden Vorschubwalze über eine Endlosspirale so zu koppeln, daß die Aufwickelwalze bei jedem Vorschubschritt der Vorschubwalze angetrieben wird, jedoch stets mit einer gegenüber der Vorschubwalze höheren Winkelgeschwindigkeit, so daß die Papierbahn zwischen der Vorschubwalze und der Aufwickelwalze stets gespannt ist. Um zu vermeiden, daß die Papierbahn reißt oder über die Vorschubwalze gezogen wird, muß ein Schlupf zwischen der Endlosspirale und der Aufwickelwalze möglich sein. Das bedeutet, daß die Endlosspirale beispielsweise auf der mit der Aufwickelwalze verbundenen Schnurrolle gleiten können muß, über die sie geführt ist. Zu Beginn der Wickelbildung dreht sich die Aufwickelwalze um einen relativ großen Winkelbetrag, der jedoch mit zunehmendem Wickeldurchmesser abnimmt, so daß die Endlosspirale, die ja von der Vorschubwalze stets um einen gleichen Betrag bewegt wird, in zunehmendem Maße über die Schnurrolle der Aufwickelwalze gleiten muß. Bei einer Vorschubbewegung wird dabei der von der Aufwickelwelle zur Vorschubwalze zurücklaufende Abschnitt des Endlosbandes gedahnt, wobei diese Dehnung durch das Nachrutschen des von der Vorschubwalze zur Aufwickelwelle laufenden Teiles des Endlosbandes zwischen zwei Vorschubschritten wieder ausgeglichen wird. Dabei übt jedoch durch die Reibung zwischen dem nachrutschenden Band und der Aufwickelwelle diese ständig eine Kraft auf die aufzuwickelnde Materialbahn aus, so daß die Gefahr besteht, daß die Materialbahn auch zwischen den Vorschubschritten nachgezogen und somit gegebenenfalls aus einer Bearbeitungsstation herausgezogen wird, in der die Materialbahn zwischen zwei Vorschubschritten bearbeitet werden sollte. Wählt man aber die Elastizität und Vorspannung des Endlosbandes so, daß ein solches unerwünschtes Nachziehen der Materialbahn zwischen zwei Vorschubschritten nicht erfolgen kann, besteht wiederum die Gefahr, daß der Antrieb der Aufwickelwalze nicht mit der nötigen Kraft erfolgt und die gewünschte Festigkeit des Wickels nicht erreicht wird.
Es sind ferner Aufwickelvorrichtungen bekannt, welche die Aufwickelwelle mit einem kontinuierlich wirkenden Drehmoment antreiben. Wenn die Materialbahn vor dem Aufwickeln eine Bearbeitungsstation durchläuft, in der eine Bearbeitung der stillstehenden Materialbahn erfolgt, so muß das an der Aufwickelwelle angreifende Drehmoment begrenzt werden, damit die Materialbahn nicht während des Bearbeitungsvorganges aus der Bearbeitungsstation herausgezogen wird. Dadurch ist die erreichbare Festigkeit des Wickels beschränkt, so daß dieser viel Raum benötigt. Ferner sind Aufwickelvorrichtungen bekannt mit einem Antrieb, der über eine Meldung, z. B. einen eine Vorratsbildung von Wickelgut vor der Aufwickelvorrichtung faststellenden Kontakt, gesteuert wird. Diese Aufwickelvorrichtungen besitzen ebenfalls den oben genannten Nachteil einer lockeren Wickelbildung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aus der GB-A-10018 A.D 1911 bekannte Vorrichtung anzugeben, die bei einfachem Aufbau die Bildung eines festen Wickels ermöglicht ohne daß die Gefahr besteht, daß die Materialbahn während des Bearbeitungsvorganges aus der Bearbeitungsstation herausgezogen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Aufwickelvorrichtung wird bei einem oder mehreren Vorschubschritten der Vorschubeinrichtung der elastische Riemen elastisch gedehnt und damit gespannt, so daß bei der Freigabe des Rastgesperres die Aufwickelwelle durch den sich entspannenden elastischen Riemen ruckartig verdreht wird und dabei die Materialbahn aufwickelt. Durch das ruckartige Verdrehen der Aufwickelwalze wird die aufzuwickelnde Materialbahn gespannt, so daß sich ein fester Wickel bildet. Die von der Vorschubeinrichtung über den Riemenantrieb auf die Aufwickelwelle übertragene Antriebsenergie wird daher zunächst in dem elastischen Riemen gespeichert, bevor sie beim Lösen des Rastgesperres schlagartig auf die Aufwickelwalze übertragen wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet somit nicht wie etwa die aus der GB-A-10018 bekannte Vorrichtung mit einem schwer einzustellenden Schlupf zwischen dem Antriebsriemen und der Aufwickelwalze. Da die in dem Riemen gespeicherte Antriebsenergie durch die Riemenelastizität und die das Spannen des Riemens bewirkenden Vorschubschritte genau vorwählbar ist, kann auch die auf die Materialbahn wirkende Kraft so gewählt werden, daß einerseits die Materialbahn gespannt und ein fester Wickel gebildet wird und andererseits ein Hereusziehen der Materialbahn aus der Bearbeitungsstation während eines Bearbeitungsvorganges vermieden werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aufwickelwelle mit einem Rastrad mit an seinem Umfang ausgebildeten Rastzähnen drehfest verbunden, zwischen die ein zwischen einer Eingriffsstellung und einer Freigabestellung verschwenkbar gelagerter Rasthebel eingreift, wobei der Rasthebel über eine Klinke verschwenkbar ist, die im Wege der Mitnehmerzähne eines mit der Antriebswelle der Vorschubeinrichtung drehfest verbundenen Mitnehmerrades angeordnet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand einer als Ausführungsbeispiel dargestellten Papieraufwickelvorrichtung bei einem Schreibwerk erläutert. Es zeigen:
Die Papieraufwickelvorrichtung ist in Verbindung mit einem Schreib- oder Druckwerk dargestellt. Die Figuren zeigen jeweils eine, nämlich die rechte Lagerplatine 1 des Schreibwerkes, an der alle für die Funktion erforderlichen Bauteile gelagert sind.
Von einer Papiervorratsrolle 2 wird eine Papierbahn 3 um eine Führungsstange 29 und weiter um eine Schreibwalze 6 des Schreibwerkes zu einem Wickeldorn oder einer Aufwickelwelle 4 geführt, wo das Vorderende der Papierbahn in einem Klemmschlitz 5 gehalten wird. Nahe der Führungsstange 29 ist eine Spannachse 30 angeordnet, die beidendig an Andruckhebeln 31 befestigt ist, die ihrerseits im Nieten 33 schwenkbar an der Lagerplatine 1 gelagert und mit Hilfe von Federn 32 so vorgespannt sind, daß die Spannachse 30 gegen die Papierbahn 3 gedrückt wird und die Papierbahn vor dem Einlauf in die Bearbeitungsstation (die Schreibwalze) straff hält. Mit Hilfe von Andruckrollen 7 und 71 wird die Papierbahn gegen die Schreibwalze gedrückt, um eine gute Übertragung der Abzugskraft von der Schreibwalze 6 auf die Papierbahn 3 zu erreichen.
In der Fig. 2 erkennt man den Antrieb der Schreibwalze 6. Ein Motor 16 treibt über ein Getriebe 17, ein Ritzel 18 und ein Zwischenrad 19 ein Zahnrad 20 an, das drehfest mit der Welle 8 der Schreibwalze 6 verbunden ist. Mit der Welle 8 ist ferner eine Keilriemenscheibe 21 verbunden, von der über einen elastischen Vierkant-Keilriemen 22 eine Keilriemenscheibe 26 und eine mit dieser drehfest verbundene Achse 25 des Wickelantriebes angetrieben wird (siehe auch Fig. 3 bis 5). Die Achse 25 ist in einem Haltewinkel 28 und in einem Federgehäuse 23 axial verschiebbar gelagert, um den Wickeldorn 4 von der Achse 25 abkuppeln und den Wickel aus dem Schreibwerk herausnehmen zu können. Zum Auskuppeln ist eine Verschiebeinrichtung vorgesehen, die einen an der Lagerplatine 1 befestigten gezahnten Stator 27 und einen auf der Achse 25 drehbar gelagerten gezahnten Ausheber 24 mit einem Betätigungshebel 241 umfaßt. Die Fig. 4 zeigt den Ausheber 24 in Eingriff mit dem Stator 27 entsprechend der Kupplungsstellung zwischen Achse 25 und Wickeldorn 4. In dieser Stellung wird die Achse 25 durch eine in dem Federgehäuse 23 untergebrachte Feder mit dem Wickeldorn 4 in einer Drehmoment übertragenden Verbindung gehalten. Fig. 5 zeigt dagegen den Ausheber 24 in seiner ausgehobenen Stellung, in der die Zähne von Ausheber 24 und Stator 27 durch ein Verdrehen des Aushebers übereinander stehen. Dadurch wird die Achse 25 in axialer Richtung entgegen der Vorspannung der in dem Federgehäuse 23 untergebrachten Feder nach rechts (in den Fig. 4 und 5 betrachtet) verschoben und die Drehmoment übertragende Verbindung zwischen der Achse 25 und dem Wickeldorn 4 gelöst, so daß der Wickel aus dem Schreibwerk entnommen werden kann.
Die Achse 25 ist ferner mit einem Rastrad 15 mit Rastzähnen 151 drehfest verbunden, in die ein Rasthebel 13 mit einer Rastklinke 14 eingreift. Der Rasthebel 13 ist mittels einer Buchse 101 auf einem Stift 11 drehbar gelagert (Fig. 1) der seinerseits an der Lagerplatine 1 befestigt ist. Eine einerseits an der Lagerplatine und andererseits an dem Rasthebel 13 angreifende Feder 12 spannt den Rasthebel 13 in seine Raststellung vor. Der Rasthebel 13 weist an seinem der Rastklinke 14 abgewandten Ende einen Klinkenhebel 10 auf, der zum Eingriff in ein Mitnehmerrad 9 bestimmt ist, das auf der Achse 8 der Schreibwalze 6 befestigt ist. Das Mitnehmerrad 9 weist auf seinem Umfang Mitnehmerzähne 91 auf, deren gegenseitiger Abstand etwa jeweils zwei Schreibzeilen entspricht.
Sobald eine Zeilenschaltung der Schreibwalze 6 erfolgt, bildet die Papierbahn 3 hinter derselben eine kleine Vorratsschlaufe, während sich der Keilriemen 22 spannt, da die Rastklinke 14 ein Verdrehen der Achse 25 und damit des Wickeldornes 4 verhindert. Nach einer oder zwei weiteren Zeilenschaltungen hat dann der gerade mit dem Klinkenhebel 10 in Eingriff stehende Mitnehmerzahn 91 den Klinkenhebel 10 und damit den Rasthebel 13 soweit verschwenkt, daß die Rastklinke 14 aus den Rastzähnen 151 ausgehoben ist und der Keilriemen 22 über die Achse 24 ruckartig den Wickeldorn 4 und damit den Wickel antreibt. Danach rastet der Rasthebel 13 wieder ein. Die ruckartige Wickelbewegung führt zu einer festen-Wickelbildung. Andererseits bewirkt sie kein Herausziehen des Papiers aus der Schreibstellung auf der Schreibwalze, da die Papierbahn durch die Führung um die Führungsstange 29 einen großen Wickelbereich der Schreibwalze 6 umschlingt. Ein ständiger Zug auf die Papierbahn von der Aufwickelvorrichtung her erfolgt nicht, da das Rastgesperre den Riemenzug aufnimmt.
Der elastische Vierkant-Keilriemen gewährleistet ein ausreichendes Drehmoment sowie eine ausreichende Speicherung der Vorschubenergie und gleicht durch Gleiten auf der Riemenscheibe 26 das sich ständig ändernde Übersetzungsverhältnis bei zunehmender Wickeldicke aus.
Die Elastizität des Keilriemens 22 muß so gewählt werden, daß die in dem Keilriemen 22 während der Sperrung des Wickeldornes 4 vom Antrieb her eingespeicherte Energie ausreicht, die Reibungsverluste zu überwinden, die bei einem vollen Wickel in den Lagern des Wickeldornes 4 und den Lagern der Achse 25 auftreten. Ein nach dem erfolgten Drehen des Wickeldornes verbleibender Energieüberschuß wird durch die erneute Verrastung des Rastgesperres 13, 14, 15 aufgefangen und wirkt nur sehr kurz bis zur Verrastung auf die Papierbahn 3 zurück, so daß kein Nachziehen der Papierbahn 3 aus der Bearbeitungsstellung 61 erfolgen kann.
Die in dem Riemen elastisch speicherbare Energie ergibt sich einerseits aus dem Reibschluß zwischen dem Keilriemen 22 und der Riemenscheibe 26 und andererseits aus der Dehnung des Keilriemens 22 auf der Zugseite zwischen den Riemenscheiben 26 und 21 bei diesem Reibschluß.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß die Belastung des Antriebes durch die Wickelvorrichtung nicht von der veränderlichen Größe des Wickels abhängt, sondern nur von dem zum Spannen des Keilriemens 22 über die Riemenscheibe 21 erforderlichen Drehmoment.