DE10109104C2 - Wickelwelle zum Aufwickeln von bandförmigen Materialien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelwelle zum Aufwickeln bandförmiger Materialien, insbesondere für Rollenschneid- und Wickelmaschinen zum Längsteilen von dünnem Walzband aus Metall und Stahl in Einzelbänder und Aufwickeln der Einzelbänder zu Bandrollen, mit einer motorisch antreibbaren Kernwelle, Spannelementen zum Befestigen der auf die und von der Wickelwelle aufschiebbaren und abziehbaren Wickelhülsen für die Bandrollen sowie Bauelementen zum Übertragen des Drehmomentes der Kernwelle auf die einzelnen Wickelhülsen beim Aufwickeln der Einzelbänder mit gleichem Bandzug.

Das Aufwickeln der durch Längsteilen eines Walzbandes erhaltenen Einzelbänder auf Wickelhülsen, die auf einer gemeinsamen Wickelwelle angeordnet sind, bringt Probleme mit sich, die ihren Ursprung in der Beschaffenheit gewalzter Bänder haben. Gewalzte Bänder sind in der Mitte und an den Seiten unterschiedlich dick, wobei meistens die Dicke in der Bandmitte etwas größer ist als im Bereich der beiden Bandkanten. Daher bestehen im Band innere mechanische Spannungen zwischen Bandkanten und Bandmitte. Beim Längsteilen des Walzbandes mittels einer Rollenschneidmaschine in Einzelbänder werden die inneren Spannungen aufgehoben und es ergeben sich dabei bei relativ dünnen Bändern unterschiedlich lange Teilstreifen bzw. Einzelbänder, d. h., die Einzelbänder, die sich durch das Längsteilen des dickeren Mittelbereiches des Walzbandes ergeben, sind kürzer und die durch das Längsteilen der dünneren Kantenbereiche des Walzbandes entstehenden Einzelstreifen bzw. Einzelbänder sind länger. Die unterschiedlichen Längen und unterschiedlichen Banddicken der Einzelbänder müssen zum Aufwickeln aller Einzelbänder mit gleichem Bandzug ausgeglichen werden, wenn die Einzelbänder auf Wickelhülsen aufgewickelt werden, die auf einer gemeinsamen Wickelwelle angeordnet sind, und alle Einzelbänder gleichmäßig fest aufgewickelt werden sollen.

Zum Aufwickeln mehrerer Rollen aus bandförmigen Materialien auf eine aus der EP 0 863 101 A2 bekannte Wickelwelle der gattungsgemäßen Art wird eine mit Friktionselementen bestückte Kernwelle eingesetzt, um die einzelnen Bandrollen kinematisch zu entkoppeln und um definierte Drehmomente aufbringen zu können. Damit soll erreicht werden, daß alle Bandrollen, unabhängig von ihrer jeweiligen Bandbreite, mit spezifisch gleichen Bandzügen belastet werden, um eine Faltenbildung und eine Verspannung innerhalb der Schneidemaschine sowie die Zerstörung einzelner Materialbänder zu vermeiden.

Die bekannte Wickelwelle zum Aufwickeln bandförmiger Materialien auf Wickelhülsen besteht aus einer von Friktionselementen in ringförmiger Anordnung umgebenen Kernwelle sowie radial wirkenden Spannelementen, die in Betriebsstellung einen Reibschluß zwischen von der Kernwelle mitgenommenen Reibelementen und den Friktionselementen herstellen, durch den unter Schlupf ein Drehmoment von der Kernwelle auf die Friktionselemente übertragbar ist. Die Friktionselemente sind nach außen beweglich, um im Betrieb eine drehstarre Verbindung zwischen den Friktionselementen und der Wickelhülse herzustellen.

Die Spannelemente bewegen mittels der von ihnen aufgebrachten Radialkräfte über die Reibelemente die Friktionselemente in radialer Richtung nach außen und bringen die Friktionselemente in Anlage an die Wickelhülse, um zuverlässig eine schlupffreie Mitnahme der Wickelhülse mit einem bestimmten Drehmoment zu gewährleisten. Dabei liegt unter den in Betriebsstellung wirkenden Radialkräften der Spannelemente das durch die Reibpaarung Reibelement/Friktionselement übertragene Drehmoment unter dem von der Paarung Friktionselement/­ Wickelhülse übertragbaren Drehmoment, so daß zwischen Friktionselement und Wickelhülse eine drehstarre Mitnahme erfolgt.

Die DE 195 15 723 A1 beschreibt eine gattungsgemäße Wickelwelle, die aus einer Kernwelle mit am Umfang verteilt angeordneten Längsnuten besteht, in denen jeweils eine zur Außenseite hin weisende Gleitleiste und ein aufblasbarer Druckmittelschlauch angeordnet sind, um die Gleitleiste radial nach außen zu bewegen. Auf der Kernwelle sitzt ein ringförmiger Grundkörper, an dessen Innenfläche die Gleitleisten zur Anlage kommen. Die sich über die gesamte Länge der Kernwelle erstreckenden Gleitleisten bestehen entweder aus ölgetränkten Filzleisten oder aus einem Gleitmaterial, das Schmierstoff abgeben kann. Auf der Außenseite des Grundkörpers sind über den Umfang verteilt mehrere schräg verlaufende Laufflächen angeordnet, die mit als Kugeln ausgebildeten Spannelementen zusammenwirken. Die Kugeln sind in Ausnehmungen eines Spannrings derart angeordnet, daß sie auch in ungespanntem Zustand der Wickelwelle geringfügig über die Außenfläche des Spannrings hervortreten.

Zu Beginn eines Aufwickelvorgangs werden die Wickelhülsen auf die Friktionswickelwelle aufgesteckt. Da die Kugeln etwas über die Außenseite des Spannrings vorstehen, lassen sich die Wickelhülsen sehr leicht in axialer Richtung auf die Friktionswickelwelle bis in die jeweils gewünschte bzw. erforderliche Position aufschieben. Vorher sind die einzelnen Druckmittelschläuche aufgeblasen worden, so daß über die Gleitleisten ein Reibschluß zum Grundkörper hin erfolgt und sich dieser zusammen mit der Drehbewegung der Kernwelle entsprechend im Uhrzeigersinn mitdreht. Dadurch werden die Kugeln aufgrund der Schräglage der Laufflächen weiter nach außen gedrückt, wodurch schließlich die Wickelhülsen fest in ihrer eingenommenen Lage gehalten werden. Im entspannten Zustand der Friktion nehmen die Kugeln wieder ihre ursprüngliche Lage ein, in der sie geringfügig über die Außenfläche des Spannrings hervorstehen, so daß die fertig gewickelten Bandrollen leicht von der Wickelwelle abgezogen werden können.

Aus der US 5,518,203 ist eine gattungsgemäße Wickelwelle zum Aufwickeln von Bandmaterial bekannt, die mit hydraulischen oder pneumatischen, radial beweglichen Spannkolben zum Festspannen der auf die und von der Wickelwelle aufschiebbaren und abziehbaren Wickelhülsen für das Bandmaterial ausgerüstet ist.

Bei den bekannten Friktionswickelwellen ist es schwierig, insbesondere bei kleinen Bandrollendurchmessern ein großes Drehmoment von der Kernwelle auf die Wickelhülsen der einzelnen Bandrollen zu übertragen und mit einem konstanten Bandzug ein gleichmäßiges Aufwickeln der einzelnen Materialbänder zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickelwelle der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die ein gleichmäßiges Aufwickeln von Bandrollen mit unterschiedlichen Durchmessern und Rollenbreiten ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Wickelwelle zum Aufwickeln bandförmiger Materialien mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Die Erfindung ist nachstehend anhand schematischer Zeichnungsfiguren erläutert, die folgendes darstellen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Wickelwelle und

Fig. 2 einen Querschnitt der Wickelwelle nach Linie II- II der Fig. 1.

Die Wickelwelle 1 nach den Fig. 1 und 2 zum Aufwickeln von Einzelbändern 2 für eine nicht dargestellte Rollenschneid- und Wickelmaschine zum Längsteilen von dünnem Walzband aus Metall in Einzelbänder und Aufwickeln der Einzelbänder zu Bandrollen 3 weist eine motorisch antreibbare Kernwelle 4 mit einer in Richtung der Wellenachse 5-5 verlaufenden, durchgehenden Abflachung 6 auf, in der eine über die Länge der Kernwelle 4 verlaufende zylindrische Nut 7 als Lager für nebeneinander liegende Ritzel 8 mit einer Außenverzahnung 9 ausgebildet ist. Der Umfangswinkel der Nut 7 der Kernwelle 4 ist um einige Grad größer als 180°, und der Umfangswinkel des Außenumfangs der Kernwelle 4 ist wesentlich größer als 180°.

Auf der Kernwelle 4 sind Zahnkränze 10 mit einer Innenverzahnung 11 drehbar gelagert, die mit der Außenverzahnung 9 der den einzelnen Zahnkränzen 10 zugeordneten Ritzel 8 in Eingriff steht.

Die Ritzel 8 und die Zahnkränze 10, die jeweils in Reihe nebeneinander in bzw. auf der Kernwelle 4 drehbar gelagert sind, sind jeweils flüssigkeitsdicht gegeneinander und gegen die beiden Enden der Kernwelle flüssigkeitsdicht abgedichtet. Auf diese Weise bildet die Kernwelle 4 mit den Zahnkränzen 10 eine geschlossene Hydraulikkammer 12, die über nicht dargestellte Kanäle in der Kernwelle sowie eine Zuleitung zum Auffüllen mit Öl und zum Zuführen von Kühlöl an einen Ölbehälter mit einer Ölpumpe angeschlossen ist.

Durch die nebeneinander angeordneten Ritzel 8 wird die Hydraulikkammer 12 in zwei Kammern 12a, 12b aufgeteilt.

Die beiden Kammern 12a, 12b der Hydraulikkammer 12 und die Zahnlücken 14 zwischen den Zähnen 13 der Zahnkränze 10 sind mit Öl 15 gefüllt.

Auf dem Außenumfang der Zahnkränze 10 sind nicht dargestellte Spannelemente zum Aufspannen von Wickelhülse 16 zum Aufwickeln der Einzelbänder 2 angeordnet. Beim Aufwickeln von Einzelbändern 2 mit gleicher Bandbreite weisen die Wickelhülsen 16 eine der Bandbreite angepaßte gleiche Wickelbreite auf. Zum Aufwickeln von Einzelbändern 2 mit unterschiedlicher Bandbreite werden entsprechende Wickelhülsen 16 mit unterschiedlicher Wickelbreite eingesetzt. Je nach Wickelbreite werden die Wickelhülsen 16 auf einen oder mehrere Zahnkränze 10 der Wickelwelle 1 aufgespannt.

Die Betriebsweise der Wickelrolle ist folgende:

Zu Beginn eines Aufwickelvorgangs, bei dem mehrere Einzelbänder 2 auf nebeneinander auf die Kernwelle 4 einer Wickelwelle 1 aufgespannte Wickelhülsen 16 zu Bandrollen 3 aufgewickelt werden, wird durch die im Gegenuhrzeigersinn a angetriebene Kernwelle 4, deren Drehzahl vom Wert Null auf die Betriebsdrehzahl hochgefahren wird, ein an den Einzelbändern 2 angreifender Bandzug B aufgebaut, dem ein Rückhaltezug R entgegen der Bandlaufrichtung c entgegenwirkt. Durch die in Drehrichtung a angetriebene Kernwelle 4 und den über die Wickelhülsen 16 an den einzelnen Zahnkränzen 10 angreifende Rückhaltezug R werden die mit den Zahnkränzen 10 im Eingriff stehenden Ritzel 8 im Uhrzeigersinn b in Drehung versetzt und die sich drehenden Ritzel 8 fördern Öl 15 aus der Kammer 12a in die Kammer 12b der Hydraulikkammer 12, so daß in der Kammer 12b ein Öldruck aufgebaut wird. Durch den Öldruck in den Kammern 12b wirkt über die Zahnflanken 17 der Zähne 13 eine Druckkraft K auf die einzelnen Zahnkränze 10.

Nach Beendigung der Anlaufphase werden die Einzelbänder 2 durch die mit einer konstanten Betriebsdrehzahl rotierende Kernwelle 4 mit einem konstanten Bandzug B auf die einzelnen Wickelhülsen 16 der Wickelwelle 1 zu Bandrollen 3 aufgewickelt, wobei sich ein Gleichgewicht zwischen der auf die einzelnen Zahnkränze 10 aufgrund des Öldrucks in der Kammer 12b wirkenden Druckkraft K und dem Rückhaltezug R einstellt, so dass die Zahnkränze 10 synchron mit der Kernwelle 4 rotieren.

Lassen Bandzug B und Rückhaltezug R an einem oder mehreren der Zahnkränze 10 aufgrund einer geringeren Banddicke eines oder mehrerer Einzelbänder 2 gegenüber den anderen Einzelbändern mit der Folge eines kleineren Wickeldurchmessers der entsprechenden Bandrolle oder Bandrollen 3 im Vergleich zu den anderer Bandrollen nach, wird bzw. werden dieser Zahnkranz bzw. diese Zahnkränze 10 aufgrund der in der Kammer 12b nachlassenden Druckkraft K kurzzeitig in eine voreilende Drehbewegung in Pfeilrichtung a relativ zur Kernwelle 4 versetzt, so daß das bzw. die Ritzel 8 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht bzw. drehen, bis die Druckkraft K durch den Öldruck in dem benachbarten Raum der Kammer 12b wieder aufgebaut und ausgeglichen ist.

Es stellen sich ein erneutes Gleichgewicht zwischen der Druckkraft K und der Rückhaltekraft R an dem bzw. den entsprechenden Zahnkränzen 10 und ein konstanter Bandzug B an der bzw. den zugehörigen Bandrollen 3 ein. Dieser Vorgang erfolgt im Betrieb kontinuierlich und stufenlos.

Je nach Bandzug B an den Bandrollen 3 der Einzelbinder 2, der sich aufgrund von Banddickenunterschieden der Einzelbänder ändert, können sich automatisch unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten der Zahnkränze 10 der Wickelwelle 1 einstellen.

Das Kühlöl wird zweckmäßig in einem Kühlkreislauf mittels einer druckgeregelten Pumpe über die drucklose Kammer 12a in die Druckkammer 12b geleitet.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Wickelwelle können die Ritzel 8 auf einer zusätzlichen Welle drehbar gelagert sein.

Ferner können die Spannelemente für die Wickelhülsen 16 durch das Drucköl in der Kammer 12b der Hydraulikkammer 12 betätigt werden.

Bezugszeichen

1

Wickelwelle

2

Einzelband

3

Bandrolle

4

Kernwelle

5-5

Wellenachse von

4

6

Abflachung

4

7

zylindrische Nut in

6

8

Ritzel

9

Außenverzahnung von

8

10

Zahnkranz

11

Innenverzahnung von

10

12

Hydraulikkammer

12

a Kammer von

12

12

b Kammer von

12

13

Zahn von

10

14

Zahnlücke zwischen

13

,

13

15

Öl in

12

a,

12

b und

14

16

Wickelhülse

17

Zahnflanke von

13

a Drehrichtung von

4

und

10

b Drehrichtung von

8

c Bandlaufrichtung
B Bandzug
K Druckkraft in

12

b
R Rückhaltezug

Claims (7)

1. Wickelwelle zum Aufwickeln bandförmiger Materialien, insbesondere für Rollenschneid- und Wickelmaschinen zum Längsteilen von dünnem Walzband aus Metall und Stahl in Einzelbänder und Aufwickeln der Einzelbänder zu Bandrollen, mit einer motorisch antreibbaren Kernwelle, Spannelementen zum Befestigen der auf die und von der Wickelwelle aufschiebbaren und abziehbaren Wickelhülsen für die Bandrollen sowie Bauelementen zum Übertragen des Drehmoments der Kernwelle auf die einzelnen Wickelhülsen beim Aufwickeln der Einzelbänder mit gleichem Bandzug, gekennzeichnet durch eine Kernwelle (4) mit einer in Richtung der Wellenachse (5-5) verlaufenden Abflachung (6), in der mindestens eine in Richtung der Wellenachse (5-5) verlaufende, zylindrische Nut (7) als Lager für nebeneinander liegende Ritzel (8) mit einer Außenverzahnung (9) ausgebildet ist, auf der Kernwelle (4) drehbar gelagerte Zahnkränze (10) mit einer Innenverzahnung (11), die mit der Außenverzahnung (9) der den einzelnen Zahnkränzen (10) zugeordneten Ritzel (8) in Eingriff steht, sowie auf dem Außenumfang der Zahnkränze (10) angeordnete Spannelemente zum Aufspannen der Wickelhülsen (16), wobei die Ritzel (8) und die Zahnkränze (10) jeweils flüssigkeitsdicht gegeneinander und gegen die beiden Enden der Kernwelle (4) abgedichtet sind, derart, daß die Kernwelle (4) mit den Zahnkränzen (10) eine geschlossene, mit einer Hydraulikflüssigkeit (Öl 15) gefüllte Hydraulikkammer (12) bilden.

2. Wickelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzel (8) mit enger Passung gegeneinander abgedichtet sind.

3. Wickelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelhülsen (16) entsprechend ihrer Wickelbreite auf einen oder mehrere Zahnkränze (10) der Wickelwelle (1) aufspannbar sind.

4. Wickelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikkammer (12) durch die Ritzel (8) in zwei Kammern (12a, 12b) aufgeteilt wird.

5. Wickelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikkammer (12) über Kanäle in der Kernwelle (4) zum Auffüllen mit Öl (15) und zur Versorgung mit Kühlöl an eine Ölquelle anschließbar ist.

6. Wickelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Betätigung der Spannelemente für die Wickelhülsen (16) durch die Druckflüssigkeit in der Hydraulikkammer (12b).

7. Wickelhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzel (8) auf einer zusätzlichen Welle drehbar gelagert sind.