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Die
Erfindung betrifft ein Stellelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Durch
die
US 41 49 682 A ,
die
US 49 51 894 A und
die
US 47 15 553 A sind
Spanndorne zur drehbaren Lagerung von Papierbahnrollen bekannt,
wie sie an Rotationsdruckmaschinen zum Einsatz kommen. An den Spanndornen
sind dabei jeweils Auswerfereinrichtungen vorgesehen, mit denen
die Hülse,
auf die die Papierbahn aufgewickelt ist, vom Spanndorn abgestreift
werden kann. Beim Einführen des
Spanndorns in die Hülse
werden an der Auswerfereinrichtung vorgesehene Federelemente elastisch vorgespannt.
Wird der Spanndorn zum Wechseln der Papierbahn aus der Hülse zurückgezogen,
sorgt die Vorspannung der Federelemente dafür, dass die Hülse durch
die Auswerfereinrichtung von den beiden einander gegenüberliegenden
Spanndornen abgestreift wird.
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Nachteilig
an dieser Art der Ausbildung der Auswerfereinrichtung ist es, dass
die Kraft mit der die Hülse
vom Spanndorn abgestreift werden kann, durch die Bauart der Federelemente
begrenzt ist. Außerdem
muss die Vorspannung der Federelemente beim Einführen der Spanndorne in die
Hülse überwunden
werden.
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Aus
der
DE 28 14 338 A1 ist
ein Spanndorn bekannt, bei dem zwischen dem Anschlagflansch des
Dorns und der Hülse
ein verschiebbarer Ring angeordnet ist, der sich zusammen mit dem
Spanndorn drehen kann. Zum Auswerfen der Hülse ist eine Betätigungseinrichtung
vorgesehen, die feststehend an einem Gestell befestigt ist. An der
Betätigungseinrichtung
sind Klauen vorgesehen, wobei sich der Ring in einer Stellung der
Klauen, nämlich
der Ruhestellung, frei drehen kann und nicht mit den Klauen in Eingriff
ist. Bei Betätigung
der Betätigungseinrichtung
werden die Klauen gegen den Ring gedrückt, so dass die Hülse vom
Spanndorn abgestreift werden kann.
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Nachteilig
an der aus der
DE 28
14 338 A1 bekannten Betätigungseinrichtung
ist es, dass die Auswerfereinrichtung aufgrund des mechanischen Antriebes
ein großes
Bauvolumen benötigt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stellelement mit geringem
Verschleiß zu
schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass zum Antrieb der Auswerfereinrichtung ein druckbeaufschlagter
Kolben eingesetzt wird. Da das druckführende Fluid, beispielsweise
Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit,
durch Kanäle
mit an sich beliebig gestaltbarer Geometrie zum Hubraum über dem
Kolben geführt
werden kann, sind Spanndornen in sehr kompakter Bauweise möglich. Außerdem können durch
einen entsprechend hoch gewählten
Arbeitsdruck sehr hohe Abstreifkräfte erzeugt werden.
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Zur
Verringerung des technischen Aufwandes bei der Konstruktion des
Spanndorns ist es vorteilhaft, wenn der Kolben nur einseitig wirkend
ausgebildet ist. Der Kolben ist dabei so anzuordnen, dass der Kolben
zum Abstreifen der Hülse
mit dem Fluid angetrieben werden kann. Zur Rückstellung des Kolbens in die
Ausgangsposition können
elastische Federelemente, beispielsweise Schraubenfedern, Verwendung
finden.
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Da
die Auswerfereinrichtung einen mit dem Spanndorn drehbaren Teil
und einen feststehenden Teil aufweist, die miteinander in Eingriff
gebracht werden müssen,
besteht die Gefahr, dass im Kontaktbereich zwischen dem drehbar
gelagerten und dem feststehenden Teil der Auswerfereinrichtung ein
erhöhter
Verschleiß auftritt.
Die Ausbildung der Auswerfereinrichtung sollte deshalb so gewählt werden, dass
der zweite Teil zwischen einer Ruhestellung und zumindest einer
Arbeitsstellung verstellt werden kann. In der Ruhestellung ist der
erste Teil durch einen Spalt vollständig vom zweiten Teil getrennt,
während
er in der Arbeitsstellung am zweiten Teil zur Anlage kommt, so dass
Kräfte
zur Betätigung
des zweiten Teils übertragen
werden können.
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Zur
Rückstellung
des zweiten Teils aus zumindest einer Arbeitsstellung in die Ruhestellung können besonders
vorteilhaft Magnetelemente eingesetzt werden. Die von einem Magnetelement
ausgehenden Anziehungskräfte
wirken nämlich
berührungsfrei über einen
Luftspalt hinweg und können
so in besonders einfacher Weise selbsttätig den feststehenden zweiten
Teil, beispielsweise einen Betätigungskolben,
zurückziehen.
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Ganz
allgemein ist es bei Anordnungen, die ein drehbar gelagertes und
axial betätigbares
Stellelement, das durch einen axial verschiebbaren, fluidgetriebenen
Kolben zwischen einer Ruhestellung und zumindest einer Arbeitsstellung
verstellbar ist, besonders vorteilhaft, wenn der Kolben durch zumindest
ein Magnetelement aus der Arbeitsstellung in die Ruhestellung zurückgestellt
werden kann. Durch diese Maßnahme
kann Verschleiß in
der Kontaktzone zwischen dem feststehenden Kolben und dem drehbar
gelagerten Stellelement in einfacher Weise vermieden werden, da
der Kolben, solange er zur Betätigung
des Stellelements nicht benötigt
wird, durch das Magnetelement selbsttätig und in einfacher Weise
in die Ruhestellung zurückgezogen
und dort zuverlässig
gehalten wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 einen
Spanndorn im seitlichen Querschnitt;
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2 die
Einzelheit X aus 1 in einem ersten Betriebszustand;
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3 die
Einzelheit X aus 1 in einem zweiten Betriebszustand.
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In 1 ist
ein Spanndorn 01 dargestellt, der in einem gebrochen dargestellten
Gestell 02 eines ansonsten nicht dargestellten Rollenwechslers
befestigt ist. Indem mit dem Gestell 02 fest verbundenen
Gehäuse 03 des
Spanndorns 01 ist mit den Wälzlagern 04; 06 eine
mehrteilige Welle 07 drehbar gelagert.
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Auf
der linken Seite des Gehäuses 03 erstreckt
sich die mehrteilige Welle 07 auf die Außenseite
des Gehäuses 03 und
bildet einen Spannzylinder 08, auf dem eine schematisch
dargestellte Hülse 09 fixiert
werden kann. Zur Fixierung der Hülse 09 am Spanndorn 01 werden
durch Tellerfedern und Druckfedern die Kniehebel an den vorgesehenen
Spannbacken 11 radial nach außen gedrückt. Zur Betätigung der
Spannbacken 11 kann ein Stellelement 12, z. B.
eine Betätigungswelle 12 in
einer Hohlwelle 13 axial verstellt werden, so dass die
Spannbacken 11 durch formschlüssigen Eingriff der Spreizelemente 14 nach
außen
gedrückt
werden.
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Die
Hülse 09 trägt eine
aufgerollte Bahn, z. B. Papierbahn.
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Zum
Abstreifen einer verbrauchten Hülse 09 vom
Abstreifring 10 ist am Spanndorn 01 eine Auswerfereinrichtung
mit mehreren Stellelementen 16, z. B. drehbargelagerte
Teile 16, z. B. Auswerferbolzen 16, vorgesehen.
Die Auswerferbolzen 16 sind dabei so an der Hohlwelle 13 angeordnet,
dass das eine Ende der des Abstreifringes 10 an der Stirnfläche der Hülse 09 zur
Anlage kommen kann. Zur Entfernung der Hülse 09 werden die
Auswerferbolzen 16 mit dem Abstreifring 10 synchron
ausgefahren und drücken dabei
die Hülse 09 relativ
zum Spannzylinder 08 zur Seite. Es ist zu beachten, dass
die Auswerferbolzen 16 und der Abstreifring 10 an
der Hohlwelle 13 axial verschiebbar gelagert sind und zusammen
mit der Hohlwelle 13 im Gehäuse 03 um die Mittelachse 17 rotieren.
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Zur
Betätigung
der Auswerterbolzen 16 wird ein nichtdrehbares Teil 18,
z. B. ein kreisringförmiger Kolben 18 verwendet,
der über
eine Druckleitung 19 mit Druckmittel beaufschlagt werden
kann. Die Wirkungsweise der Betätigung
der Auswerterbolzen 16 durch den Kolben 18 wird
anhand der Zeichnungen 2 und 3, die die
Einzelheit X aus 1 im Ausschnitt vergrößert darstellen,
erläutert.
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Man
erkennt in 2 den Kolben 18 im Querschnitt
und das rechte Ende des Auswerferbolzens 16. Zur Funktion
der Betätigung
des Auswerferbolzens 16 ist zu beachten, dass der Kolben 18 zusammen
mit dem Gehäuse 03,
einem Zwischenstück 21 und
dem Außenring
des Wälzlagers 06 relativ
zum Gestell 02 feststeht, wohingegen der Auswerterbolzen 16 zusammen
mit der Hohlwelle 13 um die Mittelachse 17 des
Spanndorns 01 rotieren kann. Dadurch ist gewährleistet,
dass der Kolben 18 mit einfachen Mitteln, die in der Art
von Kolbenringen ausgebildet sind, abgedichtet werden kann.
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In 2 ist
der Kolben 18 in seiner Ruhestellung dargestellt, bei der
die Auswerterbolzen 16 und der Kolben 18 durch
einen Spalt 22 getrennt sind. In der Ruhestellung des Kolbens 18 können die
Auswerterbolzen 16 verschleiß- und widerstandsfrei um die
Mittelachse 17 rotieren. An der von den Auswerterbolzen 16 abgewandten
Stirnfläche
des Kolbens 18 sind Magnetelemente 23, z. B. Dauermagneten 23 befestigt,
die den Kolben 18 gegen das metallische Zwischenstück 21 ziehen
und so dafür
sorgen, dass der Kolben 18 zuverlässig in der Ruhestellung gehalten
wird. Der Kolben 18 ist mit Dichtringen 24; 26 gegenüber dem
Gehäuse 03 bzw.
dem Zwischenstück 21 abgedichtet,
so dass durch Beaufschlagung der Druckleitung 19 mit Druckmittel
eine in Richtung des Auswerferbolzens 16 gerichtete Kraft
ausgeübt
werden kann.
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In 3 ist
der Kolben 18 in einer Arbeitsstellung dargestellt. Durch
Zufuhr von Druckmittel durch die Druckleitung 19 wird der
Kolben 18 gegen den Auswerferbolzen 16 gedrückt, so
dass dieser seinerseits die Hülse 09 vom
Spannzylinder 08 abstreifen kann. Sobald die Hülse 09 abgestreift
ist, wird das Druckmittel aus der Druckleitung 19 abgelassen,
so dass auf den Kolben 18 keine Druckkräfte mehr wirken.
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An
den Auswerferbolzen 16 sind jeweils Federn 27,
z. B. Schraubenfedern 27, vorgesehen, die die Auswerferbolzen 16 gegenüber der
Hohlwelle 13 vorspannen. Durch die Vorspannung der Schraubenfedern 27 wirkt
auf die Auswerferbolzen 16 eine Rückstellkraft, die nach Ablassen
des Druckmittels dafür
sorgt, dass die Auswerferbolzen 16 wieder selbsttätig eingezogen
werden. Zusammen mit den Auswerferbolzen 16 wird auch der
Kolben 18 so weit zurückgeschoben,
bis die Auswerferbolzen 16 an entsprechend vorgesehenen
Endanschlägen 28 zur Anlage
kommen. In dieser hintersten Arbeitsstellung, in der Kolben 18 noch
am Auswerferbolzen 16 anliegt, besteht ein Spalt 29 zwischen
dem Kolben 18 und dem Zwischenstück 21, der zur Rückstellung
des Kolben 18 aus der hintersten Arbeitsstellung in die Ruhestellung überwunden
werden muss. Aufgrund der am Kolben 18 vorgesehenen Dauermagneten 23 wirkt
auf den Kolben 18 eine nach rechts gerichtete Magnetkraft,
die Rückstellung
des Kolbens 18 über den
Spalt 29 hinweg bewirkt. Am Ende der Betätigung der
Auswerterbolzen 16 nimmt der Kolben 18 wieder
eine Ruhestellung ein, wie sie in 2 dargestellt
ist, und wird durch den Spalt 22 von den Auswerferbolzen 16 getrennt.
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Da
zur Betätigung
der drehbar gelagerten Auswerterbolzen 16 der lediglich
verschiebbar gelagerte Kolben 18 eingesetzt werden kann,
wird die Abdichtung des Arbeitsraumes über dem Kolben 18 sehr
vereinfacht. Denn die den Dichtspalt bildenden Wandungen des Kolbens 18 einerseits
und des Gehäuses 03 bzw.
des Zwischenstückes 21 andererseits
weisen keine rotatorisch gerichtete Relativbewegung auf.
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Die
Endstellungen des Kolbens 18 werden mittels Initiatoren 30 abgefragt.
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Der
Einsatz von Magnetelementen zur Entkoppelung eines lediglich betätigt werden
kann, ist beispielsweise auch bei der Ausbildung der Betätigungseinrichtung
für die
Spannbacken 11 denkbar. Man erkennt in 1,
dass die Betätigungswelle 12, die
ein solches drehbar gelagertes Betätigungselement darstellt, zur
Betätigung
der Spannbacken 11 mittels eines nur axial verstellbaren
Kolbens 31 nach links verschoben werden kann. Dazu wird über eine Druckleitung 32 Druckmittel
in einen vom Kolben 31 und dem Gehäuse 03 gebildeten
Zylinderraum zugeführt.
Das Druckmittel sorgt dafür,
dass der Kolben 31 nach links verschoben wird und so durch
Einwirkung auf die Stirnplatte 33 die Betätigungswelle 12 verstellt,
so dass im Ergebnis die Spannbacken 11 betätigbar sind.
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Nach
Ablassen des Druckmittels aus der Druckleitung 32 sorgen
die Federn 34 für
eine Rückstellung
der Betätigungswelle 12,
so dass der Kolben 31 durch die Stirnplatte 33 zurückgeschoben
wird. Die Rückstellung
der Betätigungswelle 12 ist
durch Endanschläge
begrenzt, so dass der Kolben 31 durch die Stirnplatte 33 nur
bis zu einem bestimmten Punkt, nämlich
der hintersten Arbeitsstellung, zurückgeschoben werden kann. In
dieser Stellung liegt der Kolben 31 noch an der Stirnplatte 33 an,
was wegen des dabei auftretenden Verschleiß im Falle einer Relativbewegung
zwischen Stirnplatte 33 und Kolben 31 unerwünscht ist.
Zur Vermeidung dieses Verschleißes
sind auf der von der Stirnplatte 33 abgewandten Stirnseite
des Kolbens 31 Magnetelemente 37, z. B. Dauermagnet 37 vorgesehen,
durch deren Magnetkräfte
der Kolben 31 in eine Ruhestellung zurückgestellt werden kann, in
der der Kolben 31 nicht mehr an der Stirnplatte 33 zur
Anlage kommt.
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- 01
- Spanndorn
- 02
- Gestell
- 03
- Gehäuse
- 04
- Wälzlager
- 05
-
- 06
- Wälzlager
- 07
- Welle,
mehrteilige
- 08
- Spannzylinder
- 09
- Hülse
- 10
- Abstreifring
- 11
- Spannbacken
- 12
- Stellelement,
Betätigungswelle
- 13
- Hohlwelle
- 14
- Spreizelement
- 15
-
- 16
- Stellelement,
Teil, Auswerferbolzen
- 17
- Mittelachse
- 18
- Teil,
Kolben
- 19
- Druckleitung
- 20
-
- 21
- Zwischenstück
- 22
- Spalt
- 23
- Magnetelement,
Dauermagnet
- 24
- Dichtring
- 25
-
- 26
- Dichtring
- 27
- Feder,
Schraubenfeder
- 28
- Endanschlag
- 29
- Spalt
- 30
- Initiator
- 31
- Kolben
- 32
- Druckleitung
- 33
- Stirnplatte
- 34
- Feder
- 35
-
- 36
-
- 37
- Magnetelement,
Dauermagnet