Vorrichtung zum Kuppeln eines drehbaren zylindrischen Hohlkörpers mit einer koaxialen Welle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, durch die ein zylindrischer Hohlkörper, wie z. B. ein Rohr oder eine Trommel, mit einer mit ihm koaxialen Welle gekuppelt werden kann. Diese Vorrichtung soll. insbesondere Idazu dienen, auf Trommeln oder Hülsen gewickelte Werkstoffbahnen, wie Papierbahnen und dergleichen, während des Betriebes oder während des Arbeitsvorganges mit den Wellen von Abwickelvorrichtungen fest zu v.erbinden oder beim Aufwickeln solcher Bahnen die als Rollenkern vorgesehenen Hülsen mit der Aufwickelachse fest zu kuppeln. Dabei sollen die Hülsen beim Stillstand leicht von ihren Wellen gelöst werden.
Die bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art sind verhältnismässig kompliziert und einem hohen Verschleiss unterworfen. Auch sind sie umständlich in der Handhabung und erfordern beim Auswechseln der Hülse einen grösseren Arbeits-und Zeitaufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen drehbaren zylindrisuchen Hohlkörper mit einer ko- axialen Welle selbsttätig zu kuppeln, um den Einund Ausbau des Hohlkörpers mit einem wesentlich geringeren Zeitaufwand d als bisher bewerkstelligen zu können. Der Erfindungsgedanke beruht auf der Ausnutzung der bei einer Drehbewegung auftretenden Bewegungsdivergenz zwischen der Maschinenwelle und dem zunächst lose auf ihr befindlichen Hohlkörper zur Erreichung einer selbsttätigen Klemmwirkung. So dreht sich beispielsweise in einer Abwickelvorrichtung anfangs nur die die aufgewikkelte Werkstoffbahn tragende Hülse, während die mit der Bremse versehene Abwickelwelle stehenbleibt.
Beim Aufwickeln einer Werkstoffbahn findet der umgekehrte Vorgang statt, und es dreht sich zunächst nur die angetriebene Welle, während die zur Aufnahme der Werkstoffbahn vorgesehene Hülse noch in Ruhe bleibt.
Die Erfindung besteht darin, dass auf einer mit Abflachungen versehenen Welle ein Halteglied mit parallel zu den Abfl, achungen verlaufenden Führungen für in den Hohlkörper eingreifende achsparallele walzenförmige Klemmelemente angeordnet sind, von n denen mindestens eines zu Beginn des Bewegungs- vorganges durch Reibung an der Innenwand des Hohlkörpers auf der zugehörigen Abflachung verschoben wird und zwischen Welle und Hohlkörper eine. ihn zentrierende Klemmwirkung, ausübt.
Diese Klemmwirkung entsteht nur während des Arbeitsvorganges, während beim Stillstand der anfänglich lose Zustand zwischen Welle und Hohl körper wieder eintritt. Der Hohlkörper wird d durch die von dem Halteglied geführten Klemmelemente selbsttätig gegen die Welle festgeklemmt, ohne dass irgendwelche zusätzliche Hilfsmittel erforderlich sind.
Die Klemmelemente können leicht in den Hohlkörper eingeführt und nach Beendigung des Arbeitsvorganges mühelos aus diesem herausgezogen werden.
Im Sinne der Erfindung wird die stets vorhandene Reibung zwischen der Innenwandung des Hohlkörpers und den beweglich im Halteglied gelagerten Klemmelementen ausgenutzt, um diese in Richtung auf die Innenwandung des Hohlkörpers hin in Bewegung zu setzen und dadurch den Klemmvorgang zu bewerkstelligen, durch den der Hohlkörper mit tels der walzenförmigen Klemmelemente e gleichzeitig auch gegen die Welle zentriert wird. Die Bewegungsrichtung, bei der der Klemmvorgang eintritt, kann durch die Anordnung der Führungen im Halteglied bestimmt werden.
Die Klemmelemente und deren im Halte glied befindliche Führungen werden zweckmässig in gleicher Anzahl wie die Abflachungen der Welle vorgesehen.
Ist diese z. B. als Drei- oder Vierkant ausgebildet, so erhält das Halteglied ; drei oder vier parallel zu diesen Abflachungen angeordnete Führungen. Bei einem Sechskant genügen auch drei Kliemimeliementte. Die walzenförmigen Klemmelemente haben vorzugsweise einen solchen Durchmesser, dass sie an den Ab flachungen, der Welle anliegen. Durch eine solche Anordnung wird der weitere Vorteil erreicht, dass die von dem Hohlkörper getragene Last, z. B. eine aufgewickelte Werkstoffblahn, das Halteglied nicht beansprucht.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beschrieben, in der zwei Ausführlmglsbeispiele des Erfindungsgegenstandes für eine als Vierkant ausgebildete Welle veranschaulicht sind. Es zeigen:
Fig. 1 den Längsschnitt einer Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung gemäss der Erfindung,
Fig. 2 die Draufsicht der Fig. 1,
Fig. 3 die Rückansicht der Fig. 1,
Fig. 4 den Längsschnitt einer anderen Ausfüh rungsform der Kupplungsvorrichtung gemäss der Erfindung in der Ebene IV-IV der Fig. 5 im entkuppelten Zustand,
Fig. 5 die Draufsicht der Fig. 4, Fig. 6 den Längsschnitt in der Ebene VI-VI der Fig. 7 im eingekuppelten Zustand,
Fig. 7 die Draufsicht, der Fig. 6,
Fig. 8 die Draufsicht eines Einzelteils der Kupplungsvorrichtung,
Fig. 9 den Schnitt in der Ebene IX-IX der Fig. 8,
Fig. 10 die Seitenansicht der Fig. 8,
Fig.
11 die Draufsicht eines anderen Einzelteiis der Kupplungsvorrichtung,
Fig. 12 den Schnitt in der Ebene XII-XII der
Fig. 13 die Ansicht der Fig. 11,
Fig. 14 die Seitenansicht eines Klemmelements,
Fig. 15 die Vorderansicht der Fig. 14.
In der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 ist auf der als Vierkant ausgebildeten, horizontal gelagerten Welle 1, z. B. einer Aufwickelvorrichtung für eine Papierbahn, ein Halteglied 2 angeordnet, das mit vier parallel zu den Abflachungen der Vierkantwelle 1 verlaufenden Schlitzen 3 versehen ist. In jeden Schlitz 3 greift ein Bolzen 4, der in ein walzenförmiges Klemmelement 5 geschraubt ist Die vier Klemmelemente 5 liegen horizontal und parallel zur Welle 1.
Die Klemmelemente sind in den Schlitzen 3 durch an den Bolzen 4 vorgesehene Köpfe 6 gehalten, die in schrägen Schlitzen 7 eines Ringes 8 geführt sind.
Dieser ist mittels in seine Langlöcher 9 eingreifender Schrauben verdrehbar an dem Halteglied 2 befestigt und erleichtert, as Aufsetzen des Haltegliedes 2 auf die Welle 1, wobei die Klemmelemente 5 in ihre in Fig. 2 in ausgezogenen, Linien veranschaulichte Ausgangsstellung gebracht werden.
Die walzenförmigen Klemmelemente 5 haben einen solchen Durchmesser, dass sie die Abflachungen der Welle 1 berühren. Der mit der Welle 1 zu kuppelnde Hohlkörper 10, z. B. eine die aufgewickelte Papierbahn tragende Hülse, ist für eine Linksdrehung in Richtung des in Fig. 2 eingezeichneten Pfeiles bestimmt, oder die mit einem Antrieb gekuppelte Welle 1 führt eine Drehung im Uhrzeigersinn aus.
Wenn der Hohlkörper 10 eine Linksdrehung oder die Welle 1 eine Rechtsdrehung ausführt, bewegen sich die Klemmelemente 5 unter der Einwirkung der auf mindestens einem von ihnen ruhenden Belastung und dadurch erzeugten Reibung an der Innenwandung des Hohlkörpers 10 in Richtung der Schlitze 3 aus der in Fig. 2 in ausgezogenen Linien veranschaulichten Ausgangsstellung in die in strichpunktierten Linien angedeutete Endlage, wobei sie sich auf den Abflachungen der Welle 1 abwälzen und sich der Innenwand d, des Hohlkörpers 10 so weit nahem, bis dieser vollständig gegen die Welle 1 festgeklemmt wird.
Diese Festklemmung bleibt wäh- rend der Dauer des umlaufenden Bewegungsvorganges bestehen, nach dessen Beendigung wenigstens ein Klemmelement 5 durch Einwirkung der Belastung des Hohlkörpers 10 wieder in die Ausgangsstellung gelangt. Der Ring 8 wird d hierbei in seinen Lang- löchern 9 gegenüber dem Halteglied 2 verdreht und nimmt die übrigen Klemmelemente 5 in ihre e End- bzw. Ausgangslage mit, wodurch die Bewegung der einzelnen Klemmelemente 5 selbsttätig koordiniert wird.
Da die walzenförmigen Klemmelemente 5 an den Abflachungen der Welle 1 anliegen, übertragen sie die auf den Hohlkörper 10 einwirkende Belastung unmittelbar auf die Welle 1. Die Klemmelemente 5 sind nur Führungselemente, haben aber keine tragende Funktion. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Belastung des Hohlkörpers 10 das Halteglied 2 nicht beansprucht.
Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Hohlkörper 10 eine Linksdrehung bzw. die Welle 1 eine Rechtsdrehung. ausführen, sind die Schlitze 3 des Haltegliedes 2 von der Mitte der Abflachung der Welle 1 bis zu deren in der Drehrichtung hinten liegender Kante angeordnet. Wenn die Klemmverbindung für eine umgekehrte Bewegungsrichtung wirken soll, so verlaufen die Schlitze 3 in entgegengesetzter Richtung. Ihre Anordnung hängt von der jeweiligen Bewegungsrichtung ab, bei der die Klemmverbindung zwischen Hohlkörper 10 und Welle 1 durchgeführt werden soll.
Die walaenförmigen Klemmelemente 5 können zur Vergrösserung ihres Reibungswertes geriffelt oder mit einem Haftbelag, wie Gummi oder dergleichen, versehen sein, damit zwischen ihnen und der Innenwandung des Hohlkörpers 10 eine möglichst grosse Reibung auftritt.
Obwohl die Erfindung in erster Linie für horizontal gelagerte Wellen und Hohlkörper in Betracht kommt, kann sie auch bei einer anderen Lage der Welle, z. B. auch bei schräger oder vertikaler Achsrichtung, Anwendung finden, wenn dafür Sorge getragen wird, dass der Hohlkörper 10 zu Beginn des Bewegungsvorganges exzentrisch zur Welle 1 liegt, damit wenigstens ein in seiner Ausgangslage befindliches Klemmelement 5 an der Innenwandung des Hohlkörpers 10 anliegt und eine Reibungskraft auftritt, die alle Klemmelemente 5 in ihre Klemmstellung bringt.
Durch die Erfindung wird der Hohlkörper selbsttätig infolge seiner Bewegungsdivergenz gegen die Welle festgeklemmt, wobei durch den drehbar mit dem Halteglied 2 verbundenen Ring 8 eine gleichmässige Bewegung sämtlicher Klemmelemente 5 gewährleistet wird. Diese Klemmwirkung hört selbsttätig beim Stillstand des Hohlkörpers 10 oder der Welle 1 auf.
Bei der in den Fig. 4 bis 15 veranschaulichten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist der Aufbau der Kupplungsvorrichtung durch Fortfall jeglicher Schrauben wesentlich vereinfacht worden.
Auf das als Vierkant ausgebildete Ende der Welle ist ein Halteglied 17 gesteckt, das in den Fig. 11 bis 13 im einzelnen dargestellt ist. Das Halteglied 17 ist mit vier parallel zu den Abflachungen 21 der Welle verlaufenden Einfräsungen 19 versehen, in die das zapfenförmige Ende 25 der zylindrischen Klemmelemente 15 eingreift. Die vier Klemmelemente 15 liegen parallel zu der horizontalen Achse der Welle und des mit dieser zu kuppelnden zylindrischen Hohlkörpers 10. Über das Halteglied 17 greift ein Führungsring 16, der im einzelnen in den Fig. 8 bis 10 veranschaulicht ist. Der Führungsring 16 ist mit vier radialen Ausnehmungen 18 versehen, die an der dem Hohlkörper 10 zugewendeten Seite aus einem Teil 1 8a geringerer Weite bestehen. Dieser verengte Teil 1 8a greift über eine Ringnut 23 des Klemmelements 15.
Der Teil 18b der Ausnehmungen 18 hat den gleichen Querschnitt wie der zylindrische Teil 24 des Klemmelements 15, das dadurch von dem Führungsring 16 in axialer Richtung gehalten ist. An dem über das Halteglied 17 greifenden Ende des Führungsrings 16 ist eine innere Ringnut 22 angebracht, in die zwei Stifte 20 des Halteglieds 17 nach Art eines Bajonettverschlusses eingreifen, wodurch der Führungsring 16 ohne Verwendung von Schrauben verdrehbar mit dem Halteglied 17 verbunden ist. Durch die radialen Ausnehmungen 18 des Führungsrings 16 sowie die Nuten 19 Ides Halteglieds 17 sind alle vier Klemmelemente 15 in ihrer achsparallelen Lage gehalten, wobei der Führungsring 16 nach Art eines Rollenkäfigs die Klemmelemente 15 auch dann in ihrer Lage zusammenhält, wenn das Halteglied 17 von der Welle. abgezogen ist.
In dem Halteglied 17 ist eine radiale Bohrung 26 zur Aufnahme einer nicht gezeichneten Schraube angebracht, die das Halteglied 17 gegen die Vierkantwelle festklemmt. Nach Lösen der Klemmschraube lässt sich das Halteglied 17 mit dem Führungsring 16 und den Klemmelementen 15 leicht von der Welle abziehen.
Die walzenförmigen Klemmelemente 15 haben einen solchen Durchmesser, dass sie stets die Abflachungen 21 der Welle berühren.
Beim Stillstand befinden sich die Klemmelemente 15 in der in den Fig. 4 und 5 gezeichneten Lage, wobei der Hohlkörper 10, der z. B. aus einer eine aufgewickelte Papierbahn tragenden Hülse besteht, eine zur horizontalen Welle exzentrische Lage einnimmt, in der er an einem Klemmelement 15 anliegt, während die drei übrigen Klemmelemente die Innenwand des Hohlkörpers 10 nicht berühren. Sobald die Welle ihre Drehung beginnt, verschiebt sich das an dem Hohlkörper 10 anliegende Klemmelement infolge der auftretenden Reibung in seiner Führungsnut 19, welche Bewegung durch den drehbaren Führungsring 16 auf die übrigen Klemmelemente übertragen wird.
Die Klemmelemente 15 gelangen dann in die in den Fig. 6 und 7 gezeichnete Betriebsstellung, in der sie sich in dem Ende der Führungsnuten 19 befinden, das in der Drehrichtung jeweils hinten liegt. Dadurch wird der Hohlkörper 10 mittels der vier Klemmelemente 15 kraftschlüssig mit der Welle verbunden und gegen diese zentriert. Da die Führungsnuten 19 sich über der ganzen Breite Ider Abflachungen 21 erstrecken, ist es gleichgültig, in welcher Richtung der Führungsring 16 gegenüber dem Halteglied 17 verdreht wird, so dass in beiden Drehrichtungen der Welle bzw. des Hohlkörpers 10 eine einwandfreie Klemmwirkung und Zentrierung erreicht wird. Die Bewegung der vier Klemmelemente 15 wird dabei durch den als Käfig wirkenden Führungsring 16 koordiniert.
Die walzenförmigen Klemmelemente 15 liegen stets an Iden Abflachungen 21 der Welle an und d ver- lassen diese niemals bei einer Bewegung, so dass sie die auf den Hohlkörper 10 ein. wirkende Belastung unmittelbar auf die Welle übertragen. Die Belastung des Hohlkörpers 10 beansprucht daher weder das Halteglied 17 noch den Führungsring 16.
Die Kupplungsvorrichtung kann daher auch bei grossen, auf den Hohlkörper 10 wirkenden Belastungen verhältnismässig klein ausgeführt sein.