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Die
Erfindung betrifft einen Spannkonus zur Aufnahme unterschiedlicher
Typen von Materialrollen in einem Rollenwechsler gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In
Rollenwechslern mit fliegendem Rollenwechsel hat sich eine achslose
Rollenaufnahme bewährt. Dabei werden Spannkonen motorisch
in die Hülsen der Materialrollen eingeführt und
meist mittels Spannbacken automatisch gespannt, um eine optimale
Drehmomentübertragung auf die Hülse zu gewährleisten.
Für verschieden Typen und Breiten von Materialrollen werden
im Stand der Technik unterschiedliche Wickelhülsen verwendet,
die unterschiedliche Innendurchmesser haben. Weit verbreitet sind
beispielsweise 3 Zoll- und 6 Zoll-Wickelhülsen, welche
hier beispielhaft als unterschiedlichen Typen angeführt
werden.
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Um
eine gute Auslastung der Maschinen zu erreichen, ist es mitunter
erforderlich, solche verschiedenen Typen von Materialrollen in einer
oder in verschiedenen aufeinander folgenden Produktionen zu verarbeiten.
Dies kommt besonders in kleineren bahnverarbeitenden Anlagen oder
Druckanlagen häufig vor. Bisher müssen verschiedene
Rollenwechsler in einer Anlage vorgesehen werden, um verschiedene
Typen von Materialrollen verarbeiten zu können, oder es
ist eine aufwendige Umrüstung am Rollenwechsler erforderlich,
was hohe Stillstandszeiten verursacht.
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Eine
größere Flexibilität beim Einsatz der Rollenwechsler
könnte erreicht werden durch die Verwendung von Spannkonen,
welche für unterschiedliche Hülsentypen geeignet
sind.
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Aus
der
DE 100 56 274
B4 ist ein Spanndorn bekannt, welcher für Hülsen
mit unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen ist. Dieser Spanndorn weist
in axialer Richtung hintereinander liegend mehrere verschieden große
Aufnahmen auf, die am Innenumfang der Materialrolle zur Anlage gebracht werden
können und deren Durchmesser in einem bestimmten Bereich
veränderbar ist. Die Veränderung des Durchmessers
der Aufnahmen erfolgt durch Spannbacken, welche in radialer Richtung
nach außen verstellbar sind. Dazu ist eine als Kolben ausgebildete
Betätigungseinrichtung mit konisch ausgebildeten Kolbenabschnitten
vorgesehen. Bei axialer Verschiebung der Betätigungseinrichtung
erfolgt eine radiale Stellbewegung der Spannbacken. Nachteilig ist
bei dieser Lösung, dass durch die axiale Ausdehnung der
Spannbacken durch die nacheinander angeordneten Aufnahmen eine andere
Steuerung der Rollentragarme und eine größere
(breitere) Konstruktion des Rollenwechslers erforderlich ist. Um
die größte Rollenbreite aufnehmen zu können,
müssen nämlich nun die Tragarme zunächst
so weit auseinander gefahren werden, bis die Materialrolle dazwischen
passt. Dies bedingt einen größeren Stellweg, als
bei den Spannkonen mit nur einer Aufnahme.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannkonus zur Aufnahme
unterschiedlicher Typen von Materialrollen in einem Rollenwechsler
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 die Anpassung des Spannkonus für unterschiedliche
Hülsentypen von Materialrollen besonders einfach und ohne
große Umrüstzeiten am Rollenwechsler erfolgen
kann. Weiterhin hat der Spannkonus keine wesentlich größere axiale
Ausdehnung als die bisher verwendeten Spannkonen, was das Einfädeln
beim Aufachsen erleichtert. Außerdem kann dadurch die bisherige
Konstruktion und Steuerung der Rollenwechsler beibehalten werden.
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Ein
Spannkonus umfasst einen Innenkonus und einen auf diesen aufsteckbaren
Außenkonus.
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Der
Innenkonus ist zur Aufnahme einer Materialrolle eines kleinen ersten
Typs (3 Zoll-Wickelhülse, Hülseninnendurchmesser
3 Zoll bzw. 75 mm) vorgesehen. Er umfasst mehrere auf dessen Umfang verteilte
Innenspannbacken, welche vorzugsweise radial verstellbar sind. In
einer bevorzugten Ausführungsform sind vier Innenspannbacken
vorgesehen.
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Der
Außenkonus ist als Adapter ausgeführt und auf
den Innenkonus aufschiebbar, so dass nun eine Materialrolle eines
großen zweiten Typs (6 Zoll-Wickelhülse, Hülseninnendurchmesser
6 Zoll bzw. 150 mm) aufgeachst werden kann. Der Außenkonus
umfasst vorzugsweise ebenfalls mehrere auf dessen Umfang verteilte
Außenspannbacken, welche zur besseren Hülsenspannung
radial verstellbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind vier Außenspannbacken im Außenkonus vorgesehen.
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Beim
Aufachsvorgang der unterschiedlichen Typen der Materialrollen im
Rollenwechsler stehen jeweils im Spannkonus radial verlagerbare
Spannbacken zur Verfügung, so dass eine optimale Drehmomentübertragung
auf die eingespannte Materialrolle gewährleistet ist. Dabei
kann in beiden Varianten derselbe Spannmechanismus Verwendung finden.
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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
Innenkonus eines Spannkonus an einem Rollentragarm eines Rollenwechslers
in einer Längsschnittdarstellung;
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2 eine
Innenspannbacke des Innenkonus in räumlicher Darstellung;
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3 einen
Außenkonus des Spannkonus in einer räumlichen
Darstellung;
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4 den
Außenkonus in einer Längsschnittdarstellung III-III;
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5 eine
perspektivische Darstellung einer Blattfeder eines Blattfederpaketes;
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6 eine
Außenspannbacke des Außenkonus in perspektivischer
Darstellung;
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7 den
Spannkonus im zusammengebauten Zustand in einer Längsschnittdarstellung,
wobei der Innenkonus mit aufgestecktem Außenkonus gezeigt
ist;
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8 den
Spannkonus gemäß 7 in einer
Querschnittsdarstellung VII-VII;
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9 eine
zweite Längsschnittdarstellung VIII-VIII des Innenkonus
mit aufgesetztem Außenkonus gemäß 7;
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10 den
Rollentragarm eines Rollenwechslers mit dem Spannkonus.
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1 zeigt
einen Innenkonus 01, welcher an einem Rollentragarm 02 eines
in dieser Ansicht nicht dargestellten Rollenwechslers befestigt
ist. Der Innenkonus 01 umfasst mehrere, insbesondere vier
auf dessen Umfang verteilte Innenspannbacken 03, welche über
einen Kniehebelmechanismus 04 radial verstellbar sind.
Der Kniehebelmechanismus 04 arbeitet in der Weise, indem
eine Stellachse 06 in axialer Richtung verschoben wird.
Stellelemente 07, welche beweglich an der Stellachse 06 gelagert
sind, greifen in Ausbuchtungen 08 der Innenspannbacken 03 ein und
spannen sich durch das Entlanggleiten an den Ausbuchtungen 08 der
Innenspannbacken 03 wie ein Schirm auf, wodurch die Innenspannbacken 03 in
radialer Richtung nach außen bewegt werden.
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Der
Spannmechanismus kann aber auch in anderer, Weise ausgeführt
sein, beispielsweise durch eine axiale Bewegung eines Stellkolbens
mit konischen Kolbenabschnitten, welche mit entsprechend geformten
Abschnitten der Spannbacken zusammenwirken.
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Bei
der in 1 dargestellten Ausführungsform sind
mindestens eine innere Feder 09, z. B. eine innere Blattfeder 09,
insbesondere innere Blattfederpakete 05 zwischen einem
Konusgrundkörper 11 und den Innenspannbacken 03 vorgesehen,
um eine Rückstellung der Innenspannbacken 03 in
eine radial innere Position zu ermöglichen. Dies ist zum
Abachsen der Materialrolle erforderlich.
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Ein
Blattfederpaket 05 besteht z. B. aus mindestens einer Blattfeder 09 und
einer zusätzlichen Blattfeder (5).
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Am
freien Ende des Innenkonus 01 ist eine Zentrierkappe 12 vorgesehen,
welche durch ihre konische Form ein Auffädeln einer Materialhülse
einer Materialrolle beim Aufachsvorgang erleichtert. Ein Auswerfer 13,
z. B. Auswerferscheibe 13 mit einem lösbaren Innenteil 14 ist
am Rollentragarm 02 vorgesehen, um eine Auswerferfunktion
für leere Materialhülsen zu realisieren, welche
später detaillierter erläutert wird.
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Zwischen
der Zentrierkappe 12 und den Innenspannbacken 03 ist
ein Zwischenring 15.
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2 zeigt
eine räumliche Darstellung der Innenspannbacke 03.
Die Ausbuchtungen 08 dienen der bereits beschriebenen radialen
Verstellung der Innenspannbacken 03 mittels des Kniehebelmechanismus 04.
An den dem Konusgrundkörper 11 zugewandten Stirnflächen
der Innenspannbacke 03 ist jeweils eine Nut 16 vorgesehen,
in welche die inneren Blattfedern 09 im montierten Zustand
eingreift. Die Innenspannbacken 03 weisen weiterhin zwei
Bohrungen 17 auf, auf deren Funktion später eingegangen
wird. Die Bohrungen 17 sind vorzugsweise mit einem Innengewinde
versehen. Vorzugsweise sind an den radial nach außen gerichteten
Flächen der Innenspannbacken 03 axial verlaufende
Stege 18 vorgesehen, welche beim Aufspannen einer Materialhülse
in den Hülsenkörper eingepresst werden, um auf diese
Weise die Drehmomentübertragung zu verbessern.
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Die
Blattfedern 09 und 24 werden vorzugsweise immer
gemeinsam als „Federpaket" eingebaut, um die Rückstellung
aller Spannbacken (innere und äußere Spannbacken)
zu erreichen.
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In 3 ist
ein Außenkonus 19 des Spannkonus in räumlicher
Darstellung gezeigt. Im Außenkonus 19 sind verteilt
auf dessen Umfang in Schlitzen vier Außenspannbacken 21 gelagert.
In axialer Richtung verlaufende durchgehende Bohrungen 22 dienen
der Befestigung des Außenkonus 19 am Konusgrundkörper 11.
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4 zeigt
einen Längsschnitt des Außenkonus 19 entlang
der in 3 angedeuteten Schnittlinie III-III. Der Außenkonus 19 weist
einen inneren Hohlraum 23 auf, welcher der Größe
des Innenkonus 01 bei eingefahrenen Innenspannbacken 03 im
Wesentlichen entspricht.
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Die
Außenspannbacken 21 sind mit einer radialen Bewegungsfreiheit
im Außenkonus 19 gelagert. Diese Lagerung wird
durch Spannstifte 26 realisiert, welche einerseits im Außenkonus 19 fest
eingespannt sind und andererseits in eine seitliche Nut 27 der
Außenspannbacke 21 eingreifen. Weiterhin ist eine
seitliche Bohrung 28, direkt im Anschluss an die seitliche
Nut 27, in der Außenspannbacke 21 vorgesehen,
in welche der Spannstift 26 von außen hineingeschlagen
werden kann, um bei Bedarf eine Demontage der Außenspannbacken 21 zu
ermöglichen.
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Die
Außenspannbacken 21 werden an ihren axialen Enden
durch mindestens eine äußere Feder 24,
z. B. eine äußere Blattfeder 24, insbesondere äußere
Blattfederpakete 25, welche zwischen Außenkonus 19 und
Außenspannbacken 21 angeordnet sind, in radialer
Richtung zurückgestellt. Die äußeren Blattfedern 24 greifen
in eine seitliche Einkerbung 29 ein, die an den Stirnseiten
der Außenspannbacken 21 vorgesehen ist.
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In 5 ist
ein Blattfederpaket 05, bestehend aus einer Blattfeder 09 und
einer weiteren Blattfeder dargestellt. Die innere Blattfeder 09 ist
vorzugsweise aus einem Federbandstahl hergestellt und bietet eine
hohe Zugfestigkeit. Durch ihre Vorspannung werden die Innenspannbacken 03 bei
Entlastung in eine innere Position zurückgestellt. Die
inneren Blattfeder 09 besteht vorzugsweise aus einem flachen Metallband,
das bogenförmig vorgespannt ist. Es können auch
mehrere Blätter (Federlagen) mit verschiedenen Längen
und Vorspannungen zu einem Blattfederpaket zusammengefasst werden,
das durch einen gemeinsamen Herzbolzen und Federklemmen zusammengehalten
wird. Durch eingelegte Kunststoffblättchen oder Schmierung
mit Fett wird die Reibung vermindert, wenn sich die Enden der Lagen
durch Längenänderung beim Einfedern gegeneinander
verschieben.
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Zum
leichtern "Einfädeln" des Innenkonus 01 in den
Außenkonus 19 weisen die Außenspannbacken 21 an
der dem Rollentragarm 02 (siehe 10) zugewandten
Seite eine Abschrägung 30 auf. Die Zentrierkappe 12 muss
zu diesem Zweck abgenommen werden. Der in 1 gezeigte
Zwischenring 15 am Innenkonus 01 weist außerdem
vorteilhafterweise nicht dargestellte Nuten auf, in welchen die
Außenspannbacken 21 beim Aufschieben des Außenkonus 19 entlang
gleiten.
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6 zeigt
die Außenspannbacke 21 in einer räumlichen
Darstellung. In der radial nach außen gerichteten Seite
weist die Außenspannbacke 21 vorzugsweise zwei
in Längsrichtung verlaufende Stege 31 auf, welche
sich beim Spannvorgang in das Hülsenmaterial einpressen.
In der 6 sind auch die seitliche Nut 27 sowie
die seitliche Bohrung 28 zu erkennen, in welche der Spannstift 26 im
montierten Zustand eingreift.
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Weiterhin
ist eine beidseitige seitliche Einkerbung 29 zu erkennen,
in welche die äußeren Blattfederpakete 25 im
montierten Zustand eingreift. Die Abschrägung 30 an
der Vorderseite der Außenspannbacke 21 ist durch
die gestrichelten Linien angedeutet. Radial verlaufende durchgängige
Befestigungsbohrungen 32 dienen der Befestigung der Außenspannbacken 21 an
den Innenspannbacken 03 im montierten Zustand des Außenkonus 19 auf
dem Innenkonus 01.
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5 zeigt
eine äußere Blattfeder 24 des Blattfederpaketes 25 in
einer räumlichen Darstellung. Diese ist wie die innere
Blattfeder 09 vorzugsweise aus einem Federblattstahl gefertigt.
Das innere Blattfederpaket 05 und das äußere
Blattfederpaket 25 weisen jeweils die zur Rückstellung
der Innenspannbacken 03 bzw. der Außenspannbacken 21 benötigte Vorspannung
auf.
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In 7 ist
der Spannkonus für die Aufnahme von Materialrollen des
zweiten Typs (6 Zoll) dargestellt. Der Außenkonus 19 ist
auf den Innenkonus 01 aufgeschoben. Die Lage des Außenkonus 19 über dem
Innenkonus 01 wird über vorzugsweise zwei im Konusgrundkörper 11 angeordnete
Passfedern 33 fixiert. Die Passfedern 33 sind
stirnseitig des Außenkonus 19 auf der dem Rollentragarm 02 zugewandten
Seite angeordnet. Gleichzeitig tragen die Passfedern 33 im
Betriebszustand des Rollenwechslers mit zur Drehmomentübertragung
bei. Der Außenkonus 19 besitzt an seiner dem Rollentragarm 02 zugewandten
Seite eine der Form der Passfeder 33 entsprechende Vertiefung
bzw. Nut.
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Die
Innenspannbacken 03 sind mit den Außenspannbacken 21 durch
Schrauben 34 verbunden und werden nun gleichzeitig durch
die inneren Blattfedern 09 und die äußeren Blattfedern 24 zurückgestellt.
Der radiale Stellmechanismus erfolgt wie bereits in 1 beschrieben,
indem die Stellachse 06 in axialer Richtung verschoben
wird, wobei der Kniehebelmechanismus 04 die Stellelemente 07 betätigt. Die
radiale Verlagerung der Innenspannbacken 03 bewirkt somit
eine gleichartige radiale Verlagerung der Außenspannbacken 21.
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8 zeigt
den Spannkonus gemäß 7 in einer
Querschnittsdarstellung gemäß der Schnittlinie
VII-VII in 7. Hierin ist zu erkennen, dass
die Außenspannbacken 21 im aufgeschobenen Zustand des
Außenkonus 19 über den Innenspannbacken 03 in
einer mit ausreichendem Spiel behafteten Flächenführung
liegen, was eine gemeinsame Betätigung durch den Kniehebelmechanismus 04 und
eine gemeinsame Rückstellung über die inneren
Blattfedern 09 und die äußeren Blattfedern 24 gestattet.
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Die
Schrauben 34 führen durch die Befestigungsbohrungen 32 der
Außenspannbacken 21, bis in die bereits erwähnten
Bohrungen 17 der Innenspannbacken 03. Der Außenkonus 19 ist
bei der gezeigten Ausführungsform über acht Schrauben 36, vorzugsweise
Innensechskantschrauben, welche in axialer Richtung durch den Außenkonus 19 hindurchreichen,
am Konusgrundkörper 11 befestigt.
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Dies
ist auch in 9 in einer Längsschnittdarstellung
gezeigt. Die Darstellung entspricht einem Schnitt entlang der Schnittlinie
VIII-VIII in 8. Eine Schraubensicherung 37 sorgt
für eine sichere Befestigung des Außenkonus 19 am
Konusgrundkörper 11.
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Eine
Zentrierkappe 38 ist am freien Ende des Außenkonus 19 befestigt.
Die Zentrierkappe 38 dient gleichzeitig als zusätzliche
Sicherung für die Schrauben 36.
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Für
die Realisierung der Auswerferfunktion der Resthülse ist
vor der Montage des Außenkonus 19 in der Auswerferscheibe 13 ein
zweites Innenteil 39 zu montieren, welches das erste Innenteil 14 funktional
ersetzt, welches zur Realisierung der Auswerferfunktion bei ausschließlich
verwendetem Innenkonus 01 benötigt wird.
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Anhand 10,
in welcher der Rollentragarm 02 des Rollenwechslers mit
dem Spannkonus dargestellt ist, kann die Funktion des Hülsenauswerfers
erläutert werden. In der Darstellung gemäß 10 ist
der Außenkonus 19 auf dem Innenkonus 01 montiert,
der Spannkonus also für die Aufnahme einer 6 Zoll-Hülse
eingerichtet.
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Der
Hülsenauswerfer ist als stehende Konstruktion ausgeführt,
d. h. er enthält keine mitdrehenden Teile. Der Hülsenauswerfer
umfasst einen schematisch dargestellten Ringkolben 41,
welcher pneumatisch betätigt wird. Die Auswerferscheibe 13 ist
mit Stößelstangen 42 verbunden, welche
lose an dem Ringkolben 41 anliegen. Bei pneumatischer Betätigung
drückt der Ringkolben 41 auf die Stößelstangen 42 und
bewegt die Auswerferscheibe 13 in Richtung des freien Endes
des Spannkonus, wodurch eine leere Wickelhülse vom Spannkonus
(hier Außenkonus 19) abgestreift wird. Nach erfolgtem
Hülsenauswurf erfolgt eine Rückstellung der Auswerferscheibe 13 vorzugsweise
durch nicht dargestellte Zugfedern, welche die Stößelstangen 42 wieder
in ihre Ausgangslage zurückziehen, während die
Druckseite des Ringkolbens 41 entlüftet wird.
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Es
sind Grenztaster in der Nähe der Auswerferscheibe 13 vorgesehen,
durch welche eine Abfrage der Position der Auswerferscheibe 13 realisiert wird.
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Ausgehend
vom Innenkonus 01 gemäß 1 wird
nachfolgend der Montagevorgang des Außenkonus 19 erläutert.
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Zunächst
wird die Zentrierkappe 12 vom Innenkonus 01 entfernt
und das erste Innenteil 14 der Auswerferscheibe 13 demontiert.
In der Auswerferscheibe 13 ist nun das zweite Innenteil 39 zu
montieren. Anschließend kann der Außenkonus 19 aufgeschoben
werden. Die Lage des Außenkonus 19 wird durch
die Passfedern 33 fixiert, welche in zwei Nuten der Außenkonus 19 eingreifen.
Der Außenkonus 19 ist jetzt mittels acht Schrauben 36 am
Konusgrundkörper 11 anzuschrauben. Die Zentrierkappe 38 ist anschließend
aufzusetzen und festzuschrauben. Durch die Schrauben 34 werden
die Außenspannbacken 21 an den Innenspannbacken 03 befestigt.
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Über
einen nicht dargestellten Initiator kann die montierte oder demontierte
Position des Außenkonus 19 abgefragt werden. Am
Bedienstand kann somit immer festgestellt werden, ob der Rollenwechsler
für eine 3 Zoll- oder 6 Zoll-Hülse gerüstet ist.
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- 01
- Innenkonus
- 02
- Rollentragarm
- 03
- Innenspannbacke
- 04
- Kniehebelmechanismus
- 05
- Blattfederpaket
- 06
- Stellachse
- 07
- Stellelement
- 08
- Ausbuchtung
- 09
- Feder,
Blattfeder, innere
- 10
-
- 11
- Konusgrundkörper
- 12
- Zentrierkappe
- 13
- Auswerfer,
Auswerferscheibe
- 14
- Innenteil,
erstes
- 15
-
- 16
- Nut
- 17
- Bohrung
- 18
- Steg
- 19
- Außenkonus
- 20
-
- 21
- Außenspannbacke
- 22
- Bohrung
- 23
- Hohlraum
- 24
- Feder,
Blattfeder, äußere
- 25
- Blattfederpaket
- 26
- Spannstift
- 27
- Nut
- 28
- Bohrung
- 29
- Einkerbung
- 30
- Abschrägung
- 31
- Steg
- 32
- Befestigungsbohrung
- 33
- Passfeder
- 34
- Schraube
- 35
-
- 36
- Schraube
- 37
- Schraubensicherung
- 38
- Zentrierkappe
- 39
- Innenteil,
zweites
- 40
-
- 41
- Ringkolben
- 42
- Stößelstange
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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