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Die
Erfindung betrifft einen Spannkonus zur Aufnahme einer auf eine
Wickelhülse aufgewickelten Materialrolle gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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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 zwei 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.
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Die
DE 103 30 302 B4 beschreibt
einen Spannkonus bei dem das Material am Innenumfang einer Vorratsrolle
beim Einpressen der Mitnehmerelemente soweit als möglich
geschont wird. Die Drehmomentübertragung bei diesem Spannkonus
erfolgt formschlüssig. Es sind Mitnehmerelemente in der
Art von Wälzkörpern ausgebildet, die beim Einfahren des
Tragzapfens in die Hülse der Vorratsrolle mit ihrem Außenumfang
auf den Innenumfang der Vorratsrolle unter Bildung einer Mitnehmernut
abwälzen. In diese Mitnehmernut wird anschließend
beim weiteren Einfahren des Spannkonus die Mitnehmerbacke eingefahren.
Die Wälzkörper sind vorzugsweise in der Art rotationssymmetrischer
Eindrückrollen ausgebildet, die um eine Drehachse rotieren
können.
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In
der Druckindustrie werden zum Beispiel Spannkonen in Rollenwechslern
verwendet, in denen auf Papphülsen aufgewickelte Papierbahnen
gehalten werden. Aber auch für andere Vorrichtungen, in denen
auf Kernrohre aufgewickelte Rollen, zum Beispiel Stoff- oder Folienbahnen
zum Auf- oder Abwickeln eingespannt werden müssen, werden
derartige Spann- und Tragvorrichtungen benötigt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannkonus zur Aufnahme
einer auf eine Wickelhülse aufgewickelten Materialrolle
zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Ein
Spannkonus umfasst zunächst einen Tragzapfen zur Aufnahme
der Wickelhülse und mehrere Spannelemente, welche am Umfang
des Tragzapfens verteilt angebracht sind und zur Übertragung eines
Drehmomentes auf die Wickelhülse dienen. Weiterhin umfasst
der Tragzapfen Stellelemente und Rückstellelemente mit
welchen die Spannelemente in eine Spannlage beziehungsweise eine
Ruhelage gebracht werden können.
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Ein
Spannelement wird jeweils durch eine Gruppe von mindestens zwei
Spannlamellen gebildet. Die Spannlamellen sind axial hintereinander
auf dem Tragzapfen lamellenförmig, also sich jeweils teilweise überlappend
angeordnet und lamellenartig jeweils um eine Schwenkachse schwenkbar
am Tragzapfen gelagert. Die Schwenkachsen der Spannlamellen verlaufen
jeweils quer zur axialen Erstreckung des Tragzapfens und in jeder
Gruppe verlaufen sie im Wesentlichen parallel zueinander. Je nach
Schwenkrichtung werden die Spannlamellen in eine Spannlage aufgerichtet
oder in eine Ruhelage eingefahren.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass sich die Vorrichtung durch wenige mechanische, bewegliche und
einfach aufgebaute Bauteile auszeichnet. Dies macht eine kostengünstige
Herstellung und einen wartungsarmen Betrieb möglich.
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Vorzugsweise
wird die Spreizbewegung durch ein Aufrichten der Spannlamellen durch
Betätigung einer Schiebebuchse eingeleitet. Die Spannlamellen
werden beim Aufrichten parallel zueinander geführt und
zwangsweise gleichmäßig und parallel zueinander
aufgerichtet bzw. beim Entspannen wieder zurück in die
Ruhelage verbracht.
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Zum
Zweck der Parallelführung der Spannlamellen beim Aufrichten
beziehungsweise Zurückschwenken hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, wenn die Spannlamellen eine Kreisbogennockenfläche aufweisen.
Die Kreisbogennockenfläche ist am Rücken, das
heißt, an der Überlappungsstelle der Spannlamellen
angeordnet, so dass sich die jeweils aufliegende Spannlamelle mit
einen Auflagepunkt an der Kreisbogennockenfläche der vorgeordneten Spannlamelle
abstützt.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Spannlamellen
an einem der Schwenkachse abgewendetem Ende einen Spannbereich auf, welcher
beim Aufrichten der Spannlamellen in das Hülsenmaterial
eindringt, um einen Kraft- und Formschluss zwischen Spannelement
und Wickelhülse herzustellen.
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Vorzugsweise
ist dieser Spannbereich spitz oder rund zugeformt. Weiterhin hat
sich eine Oberflächengestaltung im Spannbereich der Spannlamellen, wie
beispielsweise eine Riffelung oder eine andere Oberflächenstruktur
im Spannbereich als zweckmäßig erwiesen. Hierdurch
kann ein verbesserter Kraftschluss zwischen Spannelement und Hülsenmaterial erreicht
werden.
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Vorteilhafterweise
kann durch die Wahl verschiedener Parameter in der Geometrie der
Spannlamellen diese entsprechend den Erfordernissen angepasst werden.
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Der
Spannkonus kann weiterhin einen Initiator umfassen, mit welchem
der Spannzustand abgefragt werden kann. Solche Initiatoren sind
bekannt und meist als optische, induktive oder kapazitive Sensoren
ausgeführt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Spannkonuses zur Aufnahme einer Materialrolle
im Längsschnitt;
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2 den
Spannkonus gemäß 1 mit eingespannter
Materialrolle;
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3 eine
Querschnittsdarstellung des Spannkonus gemäß Schnittlinie
III-III in 1;
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4 eine
Detailansicht einer Spannlamelle;
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5 eine
zweite bevorzugte Ausführungsform einer Spannlamelle;
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6 drei
Ansichten eines Tragzapfens des Spannkonus.
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In 1 ist
eine bevorzugte Ausführungsform eines Spannkonus im Längsschnitt
dargestellt. Die Schnittdarstellung entspricht einem Schnitt entlang
der Linie I-I in 3.
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Ein
Tragzapfen 01 ist in einem Konenlager eines Rollentragarms
in bekannter Weise drehbar gelagert und vorzugsweise mittels Schrauben 26 an einem
Antrieb des Rollentragarms befestigt. Als Spannelemente zum Aufbringen
einer radialen Spannkraft kommen erfindungsgemäß Spannlamellen 02 zum
Einsatz, wobei ein Spannelement jeweils durch eine Gruppe von hintereinander
angeordneten Spannlamellen 02 gebildet ist. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel besteht ein Spannelement aus einer Gruppe
von drei Spannlamellen 02; 02a; 02b,
die in der dargestellten Ruhelage fächerförmig übereinander
liegen. Hierbei liegt eine Unterseite einer dritten Spannlamelle 02b auf
einer Oberseite einer zweiten Spannlamelle 02a und einer
Unterseite der zweiten Spannlamelle 02a auf einer Oberseite
einer ersten Spannlamelle 02 auf. Die Spannlamellen 02; 02a; 02b sind
jeweils um eine Schwenkachse 03 schwenkbar am Tragzapfen 01 gelagert.
Die Schwenkachsen 03 verlaufen jeweils quer zur axialen
Erstreckung des Tragzapfens 01 und im Wesentlichen parallel
zueinander.
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Als
Stellelement für die Spannlamellen 02; 02a; 02b dient
ein Schieberahmen, der aus einer Schiebebuchse 04 und einem
Zwischenring 06 gebildet wird. Die Schiebebuchse 04 erstreckt
sich im Wesentlichen um den Umfang des Tragzapfens 01 und besitzt
sich axial erstreckende Aussparungen, durch welche die Spannlamellen 02; 02a; 02b im
aufgerichteten Zustand hinausragen (siehe 2). Die
Schiebebuchse 04 ist axial verschiebbar auf dem Tragzapfen 01 gelagert.
Die Schiebebuchse 04 besitzt einen Anschlag 07 bis
zu welchem eine aufzuachsende Materialrolle 08 aufgeschoben
wird, bevor der Spreizvorgang der Spannlamellen 02; 02a; 02b eingeleitet
wird.
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Die
Materialrolle 08 umfasst in bekannter Weise eine Wickelhülse 09 und
darauf aufgewickelte Materiallagen 10, beispielsweise Papier.
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Der
Schieberahmen wird in der dargestellten Ausführungsform
vorzugsweise durch axial wirkende Rückstellelement 11,
z. B. Tellerfedern 11 in der Ruhelage gehalten. Eine Zentrierhilfe 12 ist
fest mit dem Tragzapfen 01 verschraubt. Diese verhindert,
dass beim Aufachsen bei nicht zentrischem Auftreffen der Wickelhülse 09 auf
den Spannkonus sich die Schiebebuchse 04 vorzeitig in Richtung
Rollentragarm verschiebt. Die Spannlamellen 02; 02a; 02b würden
sich sonst aufrichten, wenn die Stirnseite der Wickelhülse 09 noch
nicht am Anschlag 07 der Schiebebuchse 04 anliegt.
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Bei
einem weiteren Aufschieben der Materialrolle 08 auf den
Spannkonus wird die Schiebebuchse 04 um einen Hubweg h
in Richtung Rollentragarm verschoben, wodurch die in 2 dargestellte Spannlage
der Spannlamellen 02; 02a; 02b eingenommen
wird.
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Das
Aufrichten der Spannlamellen 02; 02a; 02b erfolgt
dadurch, dass ein am Zwischenring 06 angeordneter Randbereich 13,
z. B. Steg 13 bei der axialen Bewegung der Schiebebuchse 04 eine Schwenkbewegung
der Spannlamellen 02; 02a; 02b um die
Schwenkachse 03 einleitet.
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Der
in die Wickelhülse 09 eindringende Endbereich
der Spannlamellen 02; 02a; 02b wird als Spannbereich 14 bezeichnet.
Durch eine Oberflächengestaltung des Spannbereichs 14,
beispielsweise eine Riffelung, können die Spannlamellen 02; 02a; 02b an
das Material der Wickelhülse 09, beziehungsweise
deren Festigkeit angepasst werden.
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Die
Spannlamellen 02; 02a; 02b stützen
sich beim Verschwenken an einer Druckbeilage 16 (3)
ab. Die Druckbeilage 16 besitzt Rundungen, die an die Lagerung
und die schwenkseitigen Endbereiche der Spannlamellen 02; 02a; 02b angepasst
ist und ist in der dargestellten Ausführungsform separat aus
einem Gleitmaterial gefertigt. Es ist aber ebenso möglich,
die Rundungen zum Abstützen der Spannlamellen 02; 02a; 02b in
den Tragzapfen 01 einzuarbeiten. Dies ist aber fertigungstechnisch
sowie hinsichtlich Wartung und Schmierung aufwendiger.
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In 3 ist
ein Querschnitt durch den Spannkonus entlang der Schnittlinie I-I
in 1 dargstellt. Die Spannlamellen 02; 02a; 02b sind
in Nuten des Tragzapfens 01 gelagert. Die drehbare Lagerung um
die Schwenkachsen 03 erfolgt mithilfe der Druckbeilage 16.
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Spiralspannstifte 17,
welche gleichzeitig die Spannlamellen 02; 02a; 02b gegen
ein Herausfallen aus der Nut sichern, sind koaxial zu Schwenkachsen 03 der
Spannlamellen 02; 02a; 02b angeordnet.
Die Spiralspannstifte 17 werden durch eine Einkerbung 18 in
der Nut gesichert.
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4 zeigt
eine Spannlamelle 02 mit einem runden Spannbereich 14.
Die Parallelführung der Spannlamellen 02; 02a; 02b beim
Verschwenken wird durch eine Kreisbogennockenfläche 19 an
der Oberseite der Spannlamellen 02; 02a; 02b realisiert, welche
in dem Auflagebereich 22 der nächstgelegenen Spannlamelle 02; 02a; 02b angeordnet
ist. Die Kreisbogennockenfläche 19 ist in einem
Radius R ausgehend von einem Auflagepunkt 21 angeordnet und
erstreckt sich über einen Winkel α, der dem Verschwenkwinkel
der Spannlamellen 02; 02a; 02b entspricht.
Zwischen dem Auflagepunkt 21 und dem Spannbereich 14 erstreckt
sich ein Auflagebereich 22, der korrespondierend zur Kreisbogennockenfläche 19 geformt
ist, so dass dieser Auflagebereich 22 auf der Kreisbogennockenfläche 19 der
in axialer Richtung vorgeordneten Spannlamelle 02; 02a; 02b aufliegt.
In den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
weisen alle Spannlamellen 02; 02a; 02b einen
Kreisbogennockenflächen 19 an ihrer Oberseite
auf. An der dritten Spannlamelle 02b würde prinzipiell
keine Kreisbogennockenfläche 19 benötigt
werden, da dieser Spannlamelle 02b keine weitere Spannlamelle 02 nachfolgt,
welche sich beim Aufrichten der Spannlamellen 02; 02a; 02b an
dieser abstützen müsste. Aus Fertigungsgründen
werden aber vorzugsweise sämtliche Spannlamellen 02; 02a; 02b gleich
ausgeführt.
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Die
Spannlamelle 02; 02a; 02b hat eine Länge
l (zwischen Schwenkachse 03 und Auflagepunkt 21)
und eine Breite 2b. Der Abstand zwischen den Schwenkachsen 03 wird
als Teilung a bezeichnet und errechnet sich aus der Breite 2b der
Spannlamellen 02; 02a; 02b und dem Winkel α.
Der Radius R der Kreisbogennockenfläche 19 entspricht
der Teilung a.
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Beim
Aufrichten der Spannlamellen 02; 02a; 02b liegt
der Anlagepunkt 21 linienförmig auf der vorgeordneten
Kreisbogennockenfläche 19 auf, wodurch eine stetige
Parallelführung gewährleistet ist.
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Aus 5 werden
die geometrischen Verhältnisse der Spannlamellen 02; 02a; 02b deutlich. Die
hier dargestellten Spannlamellen 02; 02a; 02b haben
im Gegensatz zu den in 4 enthaltenen einen spitzen
Spannbereich 14. Die geometrischen Bedingungen sind jedoch
für runde und spitze Spannbereiche 14 gleich.
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5a) zeigt die Spannlamellen 02; 02a; 02b in
Ruhelage, in 5b) sind die Spannlamellen 02; 02a; 02b aufgerichtet.
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Die
Teilung a und damit auch der Radius R der Kreisbogennockenfläche
19 ergibt
sich aus
bei bekanntem bzw. festgelegtem
Winkel α.
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Die
Länge l und Gesamtlänge lges (zwischen Schwenkachse 03 und
Ende 27 der Spannlammelle 02; 02a; 02b)
kann entsprechend den Erfordernissen an die gewünschte
Eindringtiefe x des Spannbereiches 14 in die Wickelhülse 09 gewählt
werden.
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Der
Schieberahmen legt beim Aufrichten der Spannlamellen 02; 02a; 02b den
Hubweg h zurück.
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6 zeigt
den Tragzapfen 01 gemäß 1 in
verschiedenen Ansichten. Dabei ist 6a) eine Längsschnittansicht, 6b) ein Querschnitt entlang der Schnittlinie VI-VI
in 6a) und 6c) die Draufsicht, 6a).
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Der
Tragzapfen 01 wird vorzugsweise mittels Schrauben an der
Verbindungsstelle 23 mit dem Rollentragarm des nicht dargestellten
Rollenwechslers verbunden. Dadurch wird eine leichte Austauschbarkeit
des Spannsystems erreicht. Der Tragzapfen 01 besitzt auf
seinem Umfang verteilt angeordnete Ausnehmungen 24, in
denen die Tellerfedern 11 (siehe 1 und 2)
gehalten werden.
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Die
bereits in der Beschreibung zu 3 erwähnten
Nuten zur Lagerung der Spannlammellen 02; 02a; 02b sind
mit 25 bezeichnet. Erkennbar ist ebenfalls die Einkerbung 18 in
der Nut 25 zur Sicherung der nicht dargestellten Spiralspannstifte 17.
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- 01
- Tragzapfen
- 02
- Spanlamelle,
erste
- 02a
- Spannlamelle,
zweite
- 02b
- Spannlamelle,
dritte
- 03
- Schwenkachse
- 04
- Schiebebuchse
- 05
-
- 06
- Zwischenring
- 07
- Anschlag
- 08
- Materialrolle
- 09
- Wickelhülse
- 10
- Materiallage
- 11
- Rückstellelement,
Tellerfeder
- 12
- Zentrierhilfe
- 13
- Randbereich,
Steg
- 14
- Spannbereich
- 15
-
- 16
- Druckbeilage
- 17
- Spiralspannstift
- 18
- Einkerbung
- 19
- Kreisbogennockenfläche
- 20
-
- 21
- Auflagepunkt
- 22
- Auflagebereich
- 23
- Verbindungsstelle
- 24
- Ausnehmung
- 25
- Nut
- 26
- Schraube
- 27
- Ende
- 2b
- Breite
- R
- Radius
- a
- Teilung
- l
- Länge
- lges
- Gesamtlänge
- h
- Hubweg
- x
- Eintringtiefe
- α
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10056274
B4 [0002]
- - DE 10330302 B4 [0003]
