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Die
Erfindung betrifft einen Kernträger zum Spannen von Kernen,
auf die Wickelgut, insbesondere bahnförmige Materialien
wie Selbstklebebänder, aufgewickelt beziehungsweise von
denen Wickelgut abgewickelt wird.
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Wenn
ein Wickelgut auf Kerne gewickelt werden soll, müssen die
einzelnen Kernträger auf der Wickelwelle vor Inbetriebnahme
der Wickelwelle mit leeren Kernen, die zum Beispiel im Falle der
Wicklung eines Klebebandes aus Pappe bestehen können, bestückt
werden. Dazu wird zunächst die vorgesehene Anzahl an Kernträgern
auf die Wickelwelle geschoben. Die Kernträger werden fest
miteinander axial verspannt. Anschließend werden die Kernträger mit
einer entsprechenden Anzahl Kerne bestückt, wobei insbesondere
die Kerne in der Mitte der Wickelwelle über eine größere
Anzahl von Kernträgern geführt werden müssen.
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Beim
Abwickeln von auf Kernen befindlichem Wickelgut zeigt sich prinzipiell
das gleiche Bild. Eine Rolle mit dem Wickelgut, das sich beispielsweise
auf einem Kern aus Pappe befindet, wird auf den Kernträger
geschoben und muss auf diesem derart fixiert werden, dass ein Verrutschen
ausgeschlossen ist.
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Nur
auf diese Weise kann ein vorgegebener Wert der Bahnspannung innerhalb
des abzuwickelnden Gutes sichergestellt werden.
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Ein
derartiger Kernträger muss eine Vielzahl an ihn gestellter
Forderungen erfüllen:
- • Beim
Schieben eines Kernes aus beispielsweise Pappe oder Kunststoff über
den Kernträger darf keine Beschädigung des Kernes
auftreten.
- • Die sichere Fixierung des Kerns muss gewährleistet
sein, so dass ein Durchrutschen des Kernträgers im Kern
nicht auftritt. Verschärft gilt es, dies im Wickelprozess
zu vermeiden.
- • Der Kernträger sollte nur ein geringes Gewicht aufweisen.
- • Er muss durch eine hohe Lebensdauer gepaart mit einer
hervorragenden Wartungsfreundlichkeit ausgezeichnet sein.
- • Durch Aufbringen einer Friktion soll der Kernträger
die Bahnspannung des Wickelgutes beim Wickeln kontrollieren.
- • Der Kernträger soll für große
Innendurchmesserschwankungen des Wickelkernes verwendbar sein.
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Vergleichbare
Anforderungen werden an den Kernträger gestellt, wenn sich
auf diesem ein Kern mit Wickelgut befindet, das abgewickelt werden
soll. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn das Gut in einen
Produktionsprozess gespendet wird.
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Die
DE 43 09 062 A1 offenbart
einen einzeln angetriebenen Kernträger für Wickelwellen.
Die wesentlichen Bauteile des Kernträgers bilden eine Laufbuchse,
ein Grundkörper, ein Druckstück sowie ein geschlitzter
Klemmring, wobei sowohl der Grundkörper als auch der Klemmring
umlaufende Nuten zur Aufnahme von zwei elastischen Ringen aufweisen. Die Übertragung
der Drehbewegung der Wickelwelle auf den auf dem Klemmring befindlichen
Kern erfolgt, indem das mit dem Grundkörper verbundene
Druckstück gegen die auf der Wickelwelle fest verspannte Laufbuchse
drückt. Die dadurch hervorgerufene Reibkraft bei der Rotation
der Wickelwelle erzeugt ein Drehmoment, das auf den Grundkörper übertragen
und mittels der elastischen Ringe auf den Klemmring weitergegeben
wird.
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Aus
der
DE 12 52 032 A1 ist
eine Lagerung für eine Spule zum Abwickeln und faltenfreien
Aufwickeln von bandförmigem Material auf einen sehr kleinen
Wickeldorn bekannt, wobei die Spule einseitig gelagert und allseitig
um die Achsmitte kippbar ist. Die Lagerung besteht aus einer Hülse,
in der umlaufende Rillen vorgesehen sind, und einem elastischen Element,
das gleichzeitig zur Übertragung des Drehmoments der Welle
und zum Spannen der Spule dient.
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Die
DE 21 42 286 A1 beschreibt
eine Kernhülsenspannvorrichtung mit einer Nabe zum Einsetzen
in das Ende einer Kernhülse.
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Die
Kernhülsenspannvorrichtung wird von einer Nabe gebildet,
auf der ein O-Ring gelagert ist. Mittels einer Ausnehmung in der
Nabe ist es möglich, beim Aufschieben einer Kernhülse
in axialer Richtung auf die Kernhülsenspannvorrichtung
die Kernhülse durch den O-Ring zu fixieren.
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Aus
der
JP 62 041144 A1 ist
ein Kernträger für Wickelwellen bekannt, der aus
einer Laufbuchse, einem Friktionskörper, einem Übertragungselement, zwei
Kugellagern und weiteren Bauteilen wie beispielsweise Sprengringen
besteht. Der Friktionskörper ist dabei nicht untrennbar
mit der Laufbuchse verbunden.
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Dieser
Kernträger ist auf einer Wickelwelle aufgezogen, in der
ein Druckschlauch eingelassen ist. Wird der Druckschlauch mit Luft
beaufschlagt, wird ein Friktionskörper im Kernträger
vom Druckschlauch gegen ein Übertragungselement gedrückt, das
seinerseits einen Kern trägt. Dadurch entsteht zwischen
Friktionskörper und Übertragungselement ein Drehmoment,
das zum Antrieb des Übertragungselements dient.
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Die
hohe Zahl an Einzelteilen des Kernträgers bedingt aber,
dass der Kernträger sehr aufwändig hergestellt
werden muss und dass darüber hinaus auch das Bestücken
der Wickelwelle mit den Kernträgern sehr zeit- und personalintensiv
ist.
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Weiterhin
weist der Kernträger durch den komplizierten Aufbau eine
große Bauhöhe auf, so dass die Einsatzmöglichkeiten
für Kerne mit kleinen Innendurchmessern beschränkt
sind.
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Die
JP 02 132043 A1 offenbart
einen Kernträger, der vergleichbar dem Kernträger
aus der
JP 62 041144
A1 einen sehr komplizierten Aufbau zeigt.
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Der
Kernträger besteht im Wesentlichen aus einer Laufbuchse,
in der auf der dem Kern zugewandten Seite keilförmige Nuten
eingelassen sind, die zur Aufnahme von Kugeln dienen.
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In
der Wickelwelle ist ein Druckschlauch eingelassen, der bei entsprechender
Beaufschlagung Friktionskörper gegen die Unterseite der
Laufbuchse presst, wodurch die Laufbuchse angetrieben wird.
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Bei
entsprechender Rotation der Laufbuchse verkeilen sich die Kugeln
zwischen Kern und Laufbuchse. Die Übertragung des Wickeldrehmoments von
der Wickelwelle auf den Kern erfolgt im Kernträger demgemäß über
eine Vielzahl von Kugeln.
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Die
US 3,817,468 A1 beschreibt
eine Kernträger/Wickelwelle-Kombination, die aus einer
Vielzahl von Einzelbauteilen besteht.
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In
der Wickelwelle ist zumindest ein Druckschlauch eingelassen, der
bei entsprechender Füllung einen Friktionskörper
gegen eine Laufbuchse drückt. In der anderen Lauffläche
der Laufbuchse sind Nuten vorhanden, in denen Kugeln das Drehmoment
aus der Laufbuchse auf den Kern übertragen.
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In
der
DE 12 37 398 A1 wird
eine Wickelwelle offenbart, die mit einer Vielzahl von Kernträgern
bestückt werden kann. Auch hier erfolgt die Friktionsübertragung,
in dem viele in der Wickelwelle lose eingelassene Friktionskörper
mittels eines Druckschlauchs gegen die Innenringe der Kernträger
gepresst werden.
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Jeder
Kernträger besteht aus einem Innenring, einem Außenring
sowie aus in Durchbrechungen des Außenrings geführten,
gleitbar gelagerten Spannstücken.
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Die
US 4,220,291 A1 beschreibt
eine Wickelwelle, auf der gleichzeitig mehrere Kerne gewickelt werden
können. Die Friktion wird mit Hilfe von Kugeln erzeugt,
die mittels eines Druckschlauchs direkt auf die Kerne einwirken.
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Hier
wird auf einzelne Kernträger verzichtet, so dass eine Beschädigung
oder der Verschleiß einer Kugel als Friktionskörper
den Austausch der gesamten Wickelwelle nach sich zieht.
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In
der
DE 11 43 074 A1 ist
eine Wickelwelle dargelegt, in der viele einzelne, lose Friktionskörper mit
Hilfe eines Druckschlauchs gegen Schulterringe gepresst werden,
die ihrerseits die mit den Kernen bestückten Spanneinrichtungen
tragen.
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Des
Weiteren ist aus der
DE
195 17 226 A1 ein Kernträger zum Spannen von Kernen
bekannt, um Wickelgut, insbesondere Selbstklebebänder,
aufzuwickeln, wobei der Kernträger einen Grundkörper aufweist,
der zur Aufnahme des Kernes und zur Übertragung des Drehmoments
der Wickelwelle auf den Kern dient.
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Der
Grundkörper weist einen flexiblen Außenring auf,
der als einseitig geschlitzter Ring ausgeführt ist, und
einen Tragring, wobei in dem Außenring und/oder dem Tragring
eine Vielzahl von Aussparungen vorgesehen sind, in die ein Ausweichen
von mindestens einem elastischen Spannring des Grundkörpers,
die zur Sicherstellung der reibschlüssigen Verbindung zwischen
Tragring und Außenring dienen, erfolgt, wenn von außen
ein radial wirkender Druck auf den Außenring ausgeübt
wird, wie er insbesondere beim Aufziehen von Kernen auf den Kernträger auftritt.
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In
der
DE 195 17 225
A1 ist eine Wickelwelle zum Spannen von einem oder mehreren
Kernen auf einen oder mehreren, in axialer Richtung nebeneinander
auf der Wickelwelle angeordneten Kernträgern und zur Erzeugung
eines Drehmomentes in den Kernträgern zum Aufwickeln von
Wickelgut, insbesondere von Selbstklebebändern, offenbart,
wobei sich in der Wickelwelle eine Vorrichtung zur gezielten Abgabe
einer radial nach außen wirkenden, innerhalb eines großen
Bereiches frei wählbaren Kraft befindet, insbesondere ein
Druckmittelschlauch.
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Durch
die aus der Vorrichtung stammenden Kräfte sind eine oder
mehrere Reibzungen in jedem Kernträger, die jeweils in
mindestens einer Aussparung in der Lauffläche der Laufbuchse
des jeweiligen Kernträgers angeordnet sind, radial gegen
das Übertragungselement des jeweiligen Kernträgers
drückbar, um somit durch die Reibung zwischen Reibzunge
und Übertragungselement ein Drehmoment zu erzeugen, das
zum Antrieb des Übertragungselements dient.
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Die
DE 101 15 297 A1 zeigt
einen Kernträger zum Spannen von Kernen, um Wickelgut,
insbesondere Selbstklebebänder, auf- und/oder abzuwickeln, wobei
der Kernträger einen Grundkörper aufweist, der
zur Aufnahme des Kernes und zur Übertragung eines Drehmoments
auf den Kern dient.
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Die äußere
Lauffläche des Grundkörpers ist im Wesentlichen
zylindrisch geformt ist, und in dem Grundkörper ist zumindest
eine sich in die Lauffläche erstreckende Aussparung vorhanden.
In dem Grundkörper ist weiterhin zumindest ein Stift rotationsfähig gelagert,
wobei der Stift einen exzentrischen Abschnitt aufweist, der sich
bei Rotation des Stiftes aus der Aussparung des Grundkörpers
erhebt, so dass dieser Abschnitt teilweise außerhalb der
Kontur des Grundkörpers liegt.
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Durch
Drehung an dem Stift wird erreicht, dass der exzentrische Abschnitt
desselben ebenfalls in Rotation versetzt wird. Da die Mittelachse
des Stiftes nicht identisch mit derjenigen des exzentrischen Abschnittes
ist, erhebt sich dieser bei entsprechender Anordnung aus der Lauffläche
des Grundkörpers und wird gegen den Kern des Wickelgutes
gepresst. Je weiter der Stift gedreht wird, desto mehr wird der exzentrische
Abschnitt des Stiftes gegen den Kern geführt, so dass ab
einem gewissen Zeitpunkt der Kern press auf dem Abschnitt sitzt.
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Der
Kern rutscht dann nicht mehr durch, auch wenn Gut von diesem abgerollt
wird.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Kernträger
zu schaffen, der die Nachteile des Stands der Technik nicht oder
zumindest nicht in dem Umfang aufweist und der gleichzeitig die
gestellten Forderungen erfüllt, der also beim Schieben
eines Kernes aus beispielsweise Pappe über den Kernträger
keine Beschädigung des Kernes hervorruft, der den Kern
sicher festsetzt, der ein geringes Gewicht aufweist, möglichst
vielseitig einsetzbar ist und der durch eine hohe Lebensdauer gepaart
mit einer hervorragenden Wartungsfreundlichkeit ausgezeichnet ist.
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Zur
Lösung wird ein Kernträger vorgeschlagen, wie
er in den Patentansprüchen näher gekennzeichnet
ist. Gegenstand der Unteransprüche sind vorteilhafte Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstands.
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Demgemäß betrifft
die Erfindung einen Kernträger zum Spannen von Kernen,
um Wickelgut, insbesondere bahnförmige Materialien wie
Klebebänder, auf- und/oder abzuwickeln, wobei der Kernträger einen
Spannring umfasst, der zur Aufnahme eines Kernes und der auf einer
Wickelwelle sich befindend zur Übertragung eines Drehmoments
auf den Kern dient und dessen äußere Lauffläche
im Wesentlichen die Form eines geraden Kreiszylinders aufweist.
Der Spannring ist derart flexibel gestaltet, dass der Außendurchmesser
des Spannrings variiert werden kann.
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Der
Kernträger kann einzig aus dem Spannring bestehen und somit
nur ein einziges Bauteil umfassen. Es ist grundsätzlich
aber auch möglich, dass der Kernträger zusätzlich
zum Spannring weitere Bauteile umfasst.
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In
einer ersten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
weist der Spannring die Form eines dickwandigen Hohlzylinders auf. Üblicherweise – dies
ist aber nicht zwingend – ist der Hohlzylinder als gerader
Kreiszylinder ausgeführt.
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Um
das Auf- und Abziehen des Kerns vom erfindungsgemäßen
Kernträger zu erleichtern, sind die Kanten des Spannrings
vorteilhaft leicht angeschrägt. Gleichzeitig verringert
dies die Gefahr der Beschädigung der Kerne während
des Aufziehvorganges.
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Weiter
vorteilhaft befindet sich zwischen Wickelwelle und Spannring des
Kernträgers eine Laufbuchse. Die Laufbuchse kann dabei
durch Verspannen (beispielsweise über Madenschrauben) oder durch
Mitnehmer mit der Wickelwelle kraft- oder formschlüssig
verbunden sein, so dass sich die Laufbuchse mit der identischen
Drehzahl wie die Wickelwelle dreht, also kein Schlupf zu beobachten
ist.
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Weiter
vorzugsweise ist die Laufbuchse so geformt, dass sie als Abstandshalter
zwischen den einzelnen Kernträgern auf der Wickelwelle
dient. Hierzu weist sie einseitig einen scheibenförmigen Bund
am Rand auf, dessen Durchmesser vorzugsweise annähend dem
Außendurchmesser des Spannrings gleicht.
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In
dem Spannring sind in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung zumindest eine, bevorzugt mehrere Aussparungen vorhanden, die
sich in die innere und/oder äußere Lauffläche
erstrecken und die für die Flexibilität des Spannrings sorgen.
Diese Aussparungen gehen dabei nicht durch den gesamten als Hohlzylinder
geformten Körper des Spannrings. Weil der Spannring auf
diese Weise zwar flexibel, aber dennoch geschlossen ist, kann kein
Staub oder Schmutz durch den Spannring auf die innere Lauffläche
dringen, so dass die Standzeiten der Wickelwelle sowie sonstiger
Bauteile auf der Wickelwelle aufgrund nicht auftretender Reibungsverluste
erheblich verlängert werden können. Bei dieser
Ausführungsform besteht der Kernträger vorteilhaft
nur aus dem Spannring, so dass ein einfacher Aufbau sowie eine kostengünstige
Herstellung sichergestellt werden.
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Vorzugsweise
weisen die Aussparungen die Form von Sacklöchern auf, die
sich von der inneren und/oder äußeren Lauffläche
in den Spannring erstrecken.
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Besonders
bevorzugt weisen die Aussparungen die Form von in axialer Richtung
angeordneten Schlitzen auf, die sich von der inneren und/oder äußeren
Lauffläche in den Spannring erstrecken. Jeder Schlitz kann über
die gesamte Breite der Lauffläche vorhanden sein, so dass
er einen schmalen Spalt in der Lauffläche bildet.
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Die
Tiefe der Aussparungen in dem Spannring ist so gewählt,
dass auf der einen Seite der Spannring durch die Materialausdünnung
an dieser Stelle beweglich wird. Auf der anderen Seite aber sollte
soviel Restmaterial zwischen Lauffläche und Ende der Aussparung
stehen bleiben, dass auch unter Belastung die Festigkeit des Spannrings
derart ist, dass ein mechanisches Versagen ausgeschlossen ist.
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Die
Tiefe beträgt vorzugsweise bezogen auf die Dicke des zylindrischen
Spannrings 50 bis 80%.
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Beispielsweise
liegt bei einer Dicke des Spannrings von 10 mm die Tiefe zwischen
5 und 8 mm.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
sind jeweils mehrere Aussparungen in unmittelbarer Nachbarschaft
zueinander angeordnet, beispielsweise drei, die eine Gruppe bilden.
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Besonders
vorteilhaft bilden drei Schlitze eine Gruppe. Von den drei erstrecken
sich zwei Schlitze, die parallel ausgerichtet sind, von der äußeren
Lauffläche des Spannrings in das Innere, während
der dritte aus der inneren Lauffläche in den Spannring
geht und dabei mittig zwischen den andere beiden angeordnet ist.
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Weiter
bevorzugt sind mehrere dieser Gruppen in regelmäßigen
Abständen im Spannring vorhanden, um einen gleichmäßigen
Verlauf der Spannung im Spannring zu gewährleisten.
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Geht
man von der oben beschriebenen Gruppe aus drei Schlitzen aus, so
haben sich acht Gruppen als vorteilhaft gezeigt, zwischen denen
auf der äußeren Lauffläche jeweils ein
Abstand von 360°/8 = 45° vorhanden ist.
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In
einer alternativen Ausführungsform weist der Spannring
wenigstens eine Unterbrechung auf. Mit anderen Worten ist der Spannring
nicht als in sich geschlossener Ring ausgebildet, sondern weist
an wenigstens einer Stelle eine Unterbrechung auf. Die Unterbrechung
kann beispielsweise als durchgehender, radial verlaufender Schnitt
durch den Ring an der Unterbrechungsstelle ausgebildet sein. Durch
die wenigstens eine Unterbrechung ist es möglich, dass sich
der Spannring nach außen ausdehnt und somit der Außendurchmesser
des Spannringes variiert werden kann. Dehnt sich der Spannring aus,
entsteht an der Unterbrechungsstelle eine Lücke bzw. ein Spalt
zwischen den beiden Ringenden. Zweckmäßigerweise
weist das Material des Spannringes bei dieser Ausführungsform
zumindest eine gewisse Flexibilität auf, so dass eine Ausdehnung
des Spannringes ohne Beschädigung des Materials möglich
ist.
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Bevorzugt
besteht der Spannring bei dieser Ausführungsform aus zwei,
vorzugsweise gleich großen, Ringabschnitten. Somit weist
der Spannring bei dieser Ausführungsform zwei Unterbrechungen
auf, die im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet sind.
Der Spannring lässt sich also aus zwei Ringhälften
zusammensetzen. Hierdurch kann auf besonders einfach herzustellende
Weise ein Spannring geschaffen werden, dessen Außendurchmesser
variiert werden kann.
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Grundsätzlich
kann der mit wenigstens einer Unterbrechung versehene Spannring
das einzige Bauteil des Kernträgers bilden. In einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, dass
der Kernträger zusätzlich ein Federelement zur Aufbringung
einer Vorspannung auf den Spannring umfasst. Durch die inhärente
Vorspannung des Kernträgers kann dieser alleine von sich
aus bereits eine Friktionskraft auf einen auf den Kernträger
aufsitzenden Kern ausüben, ohne dass es dabei zusätzlicher Vorrichtungen
zur Aufbringung von radial nach außen wirkenden Spannkräften
bedarf. Die Größe der aufgebrachten Friktionskraft
ist abhängig von der Größe der Vorspannkraft.
Durch die Vorsehung der wenigstens einen Unterbrechung ist es möglich,
dass das Federelement den Spannring radial ausdehnt, so dass der
Außendurchmesser des Spannringes variierbar ist.
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Grundsätzlich
kann hier jedes geeignete, federnd wirkende Bauteil als Federelement
verwendet werden. Besonders bevorzugt ist das Federelement als Sprengring
ausgebildet, der vorteilhafterweise in eine innenseitige Nut des
Spannringes einsetzbar ist. Ein üblicherweise aus Federstahl
oder einem ähnlichen, Federeigenschaften aufweisenden Material bestehender
Sprengring ist ein handelsübliches Bauelement, das einfach
aufgebaut ist und somit kostengünstig verwendbar ist. Gleichzeitig
wird dadurch auf einfache Weise eine effiziente und im Wesentlichen gleichmäßige
Aufbringung der Vorspannkraft auf den Spannring erreicht. Durch
die Vorsehung der Nut wird der Sprengring lagefixiert und somit
eine sichere Funktion des Kernträgers gewährleistet.
Ein Sprengring besteht üblicherweise aus einem als Ring
gebogenen Strang aus Federstahl oder einem ähnlichen Material,
wobei die beiden Strangenden beabstandet voneinander angeordnet
sind, so dass sich ein Ring ergibt, der nicht in sich geschlossen
ist.
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Zum
Spannen des Spannrings und damit zur Vergrößerung
des Außendurchmessers des Spannrings befindet sich in einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform in der Wickelwelle
eine Vorrichtung, die die gezielte Abgabe einer radial nach außen
wirkenden, innerhalb eines großen Bereiches frei wählbaren
Kraft ermöglicht.
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Vorzugsweise
wird die Vorrichtung aus einem oder mehreren Druckmittelschläuchen
gebildet, die in axialer Richtung in der Wickelwelle angeordnet sind
und dabei möglichst gleichmäßig über
den Umfang der Wickelwelle verteilt sind. Bei vorteilhaft drei Schläuchen
weisen diese einen Abstand von jeweils 120° auf.
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Die
Druckschläuche liegen insbesondere in Nuten, die in der
Wickelwelle vorhanden sind, so dass sich bei entleerten Druckschläuchen
diese vollständig in den Nuten befinden.
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Die
Kraftübertragung aus der Vorrichtung in den Spannring erfolgt
vorzugsweise über Reibelemente. Sollten Laufbuchsen vorhanden
sein, müssen diese Aussparungen vorweisen, in denen die
Reibelemente laufen können.
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Über
die Reibelemente wird das Drehmoment der Wickelwelle auf die innere
Lauffläche des Spannrings unter Schlupf übertragen.
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Der
erfindungsgemäße Kernträger erlaubt, dass
während des Auf- oder Abwickelvorganges noch ein leichter
Rutsch zwischen Reibelement und Kernträger auftritt.
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Des
Weiteren wird bei Druckbeaufschlagung der Schläuche (durch
Fluide wie Luft oder Wasser) der Durchmesser des Spannrings derart
vergrößert, dass der auf der äußeren
Lauffläche befindliche Kern press sitzt. Der Kern rutscht
dann nicht mehr durch, auch wenn Gut auf diesen gerollt wird.
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Gleichzeitig
können die Kerne durch die Flexibilität des Spannrings
beim Auf- und Abschieben vom Kernträger leicht vorgespannt
werden. Hierzu ist der Außendurchmesser des Kernträgers
leicht höher zu wählen als der Innendurchmesser
der Kerne.
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Schließlich
hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Spannring
aus Kunststoff gefertigt ist.
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Der
erfindungsgemäße Kernträger weist eine
weitere Reihe von Vorteilen auf.
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Aufgrund
der besonderen konstruktiven Ausführung des Spannrings
ist ein unerwünschtes Durchrutschen des Kerns während
des Auf- und/oder Abwickelvorganges ausgeschlossen ist. Diese hohen Haltekräfte
zwischen Kern und Kernträger verhindern gleichzeitig eine
seitliche Eigenbewegung des Kerns auf dem Kernträger. Damit
wird ein nachteiliger Versatz des Kerns während des Wickelvorganges
unterbunden. Es herrscht jeweils die optimale Haltekraft für
die jeweilig anliegende Zugkraft.
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Wegen
der Flexibilität des Kernträgers und der damit
verbundenen Erhöhung des Außendurchmessers können
unterschiedliche Innendurchmesser der Kerne, welche fertigungstechnisch
nicht immer zu unterdrücken sind, durch den Kernträger
ausgeglichen werden.
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Da
die auf die Kerne wirkenden Haltekräfte auf einem größeren
Durchmesser angreifen als die Friktionskräfte, resultiert
ein Kraftüberschuss, der zum Fixieren der Kerne dient.
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Im
Stillstand können die Kerne wegen der geringen Aufschiebekräfte
leicht über die nebeneinander angeordneten Kernträger
bewegt werden.
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Aufgrund
der geringen Anzahl an Einzelteilen, aus denen der Kernträger
besteht, ist eine besonders kostengünstige Fertigung möglich.
Der vergleichsweise einfache Aufbau stellt darüber hinaus eine
sehr gute Wartungsfreundlichkeit sicher.
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Bei
der besonders vorteilhaften Fertigung des Kernträgers aus
Kunststoff, beispielsweise aus Novatron HPV® der
Firma PolyPenco (ein Kunststoff auf Basis Polyethylenterephthalat),
wird noch ein geringes Gewicht der Kernträger erzielt.
Weiterhin sind die Kernträger aus dem erwähnten
Material durch eine hohe Standfestigkeit gekennzeichnet.
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Der
erfindungsgemäße Kernträger weist insbesondere
im Verbund mit weiteren auf einer Wickelwelle eine Reihe von Vorteilen
auf. Das Wickeldrehmoment ist für jeden einzelnen Kernträger
reproduzierbar und regelbar, weil eine gegenseitige Beeinflussung
der die Einzelfriktionen übertragenden Kernträger,
wenn sie auf einer Wickelwelle angeordnet sind, ausgeschlossen ist.
Auf diese Weise ist eine gewünschte Wickelcharakteristik
einstellbar, das heißt, für die Qualität
des späteren Wickels relevante und technisch wichtige Daten
können von außen vorgegeben werden. Die geschickte
Regulierung der Friktion verhindert die Bildung von Lunkern im Wickel sowie
die Teleskopierung des fertigen Wickels.
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Ein
Kernversatz ist ausgeschlossen, weil sich der Kernträger
auf der Wickelwelle wegen des Bundes am Rand der Laufbuchse beim
Aufschieben der Kerne nicht verschieben kann. Dieser Bund gewährleistet
auch, dass die einzelnen Kernträger auf der Wickelwelle
an definierter Stelle spannbar sind.
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Verschiedene
Ausführungsformen des erfinderischen Kernträgers
sollen im Folgenden durch sechs Figuren veranschaulicht werden,
ohne sich durch die Wahl der abgebildeten Figuren unnötig
beschränken zu wollen.
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Es
zeigen
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1 einen
besonders vorteilhaft ausgeführten Kernträger
in der seitlichen Ansicht,
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2 in
der seitlichen Ansicht den besonders vorteilhaft ausgeführten
Kernträger aus 1 mit einem darauf aufgeschobenen
Kern, wobei der Kernträger auf einer Wickelwelle sitzt,
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3 den
Kernträger samt Wickelwelle nach 2 im seitlichen
Schnitt gemäß der Linie A-A,
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4 eine
weitere, besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Kernträgers
mit Sprengring in einer Explosionsdarstellung,
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5 eine
perspektivische Seitenansicht eines Ringabschnittes des Spannringes
aus 4, und
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6 eine
seitliche Ansicht des Kernträgers aus 4 mit
einem darauf aufgeschobenen Kern, wobei der Kernträger
auf einer Wickelwelle sitzt.
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In
der 1 ist ein besonders vorteilhaft ausgeführter
Kernträger 1 in der seitlichen Ansicht dargestellt.
Der Kernträger 1 besteht aus einem Spannring 11,
der auf seiner äußeren Seite zur Aufnahme eines
Kernes 6 und der auf einer Wickelwelle 3 sich befindend
zur Übertragung eines Drehmoments auf den Kern 6 dient.
Die äußere Lauffläche weist die Form
eines geraden Kreiszylinders auf, der Spannring 11 selbst
die Form eines dickwandigen Hohlzylinders.
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In
dem Spannring 11 sind mehrere Aussparungen 21, 22, 23 vorhanden,
die sich in die innere und äußere Lauffläche
erstrecken und die für die Flexibilität des Spannrings 11 sorgen.
Die Aussparungen 21, 22, 23 sind schlitzförmig
und erstrecken sich in axialer Richtung. Jeder Schlitz 21, 22, 23 ist über die
gesamte Breite der Lauffläche vorhanden, so dass er einen
schmalen Spalt in der Lauffläche bildet.
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Jeder
Schlitz 21, 22, 23 weist eine Breite
von einem Millimeter sowie eine Tiefe von fünf Millimetern auf.
Am Ende erweitern sich die Schlitze 21, 22, 23 zylindrisch.
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Bei
der gewählten Tiefe ist gewährleistet, dass auf
der einen Seite der Spannring 11 durch die Materialausdünnung
an dieser Stelle beweglich wird, auf der anderen Seite aber soviel
Restmaterial zwischen Lauffläche und Ende der Aussparung 21, 22, 23 steht,
dass auch unter Belastung die Festigkeit des Spannrings 11 derart
ist, dass ein mechanisches Versagen ausgeschlossen ist.
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Drei
Aussparungen 21, 22, 23 sind in unmittelbarer
Nachbarschaft zueinander angeordnet und bilden eine Gruppe 2,
wobei sich zwei Schlitze 21, 22 von der äußeren
Lauffläche des Spannrings 11 in das Innere erstrecken,
während der dritte 23 aus der inneren Lauffläche
in den Spannring 11 geht und dabei mittig zwischen den
andere beiden 21, 22 angeordnet ist. Alle drei 21, 22, 23 verlaufen
in axialer Richtung parallel zueinander.
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In
dem Spannring 11 sind acht Gruppen 2 vorhanden,
die in regelmäßigen Abstand über den Umfang
des Spannrings angeordnet sind. Durch diese acht Gruppen 2 ist
der Spannring in seiner Festigkeit geschwächt, so dass
der Kernträger 1 in der Lage ist, bei Druck von
innen seinen Außendurchmesser zu vergrößern.
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2 stellt
in der seitlichen Ansicht den besonders vorteilhaft ausgeführten
Kernträger 1 mit einem darauf aufgeschobenen Kern 6 für
ein Klebeband dar, wobei der Kernträger 1 auf
einer Wickelwelle 3 sitzt.
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Zwischen
Wickelwelle 3 und Spannring 11 des Kernträgers 1 befindet
sich eine Laufbuchse 5 aus Metall. Die Laufbuchse 5 wird
durch (nicht dargestellte) Mitnehmer mit der Wickelwelle 3 formschlüssig
verbunden, so dass sich die Laufbuchse 5 mit der identischen
Drehzahl wie die Wickelwelle 3 dreht, also kein Schlupf
zu beobachten ist.
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Zum
Spannen des Spannrings 11 und damit zur Vergrößerung
des Außendurchmessers des Kernträgers 1 befinden
sich in der Wickelwelle 3 drei Druckschläuche 31,
die die gezielte Abgabe einer radial nach außen wirkenden,
innerhalb eines großen Bereiches frei wählbaren
Kraft ermöglichen.
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Die
Druckmittelschläuche 31 sind in axialer Richtung
in der Wickelwelle 3 angeordnet und gleichmäßig über
den Umfang der Wickelwelle 3 verteilt. Die Druckschläuche 31 liegen
in die Wickelwelle 3 gefräste Nuten, so dass sich
bei entleerten Druckschläuchen 31 diese vollständig
in den Nuten befinden.
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Beim
Aufbau von Druck in den Druckmittelschläuchen 31,
beispielsweise indem Luft hineingepresst wird, dehnen sich diese
aus und pressen zur Kraftübertragung dienende Reibelemente 4 gegen den
Spannring 11. In den Laufbuchsen 5 sind entsprechende
Aussparungen vorhanden, die zur Aufnahme der Reibelemente 4 dienen
und in denen die Reibelemente 4 laufen können.
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Über
die Reibelemente 4 wird das Drehmoment der Wickelwelle 3 auf
die innere Lauffläche des Spannrings 11 unter
Schlupf übertragen.
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Gleichzeitig
drücken die Reibelemente 4 den Spannring 11 nach
außen, was dessen Durchmesser vergrößert,
so dass ein Reibschluss zwischen Kern 6 und Kernträger 1 hergestellt
wird.
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3 zeigt
den Kernträger 1 samt Wickelwelle 3 nach 2 im
seitlichen Schnitt gemäß der Linie A-A.
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Um
das Auf- und Abziehen des Kerns 6 vom Kernträger 1 zu
erleichtern, sind die Kanten des Spannrings 11 leicht angeschrägt.
-
Des
Weiteren ist die Laufbuchse 5 so geformt, dass sie als
Abstandshalter zwischen den einzelnen Kernträgern 1 auf
der Wickelwelle 3 dient. Hierzu weist sie einseitig einen
scheibenförmigen Bund 51 am Rand auf, dessen Durchmesser
dem Außendurchmesser des Spannrings 11 gleicht.
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4 zeigt
eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Kernträgers 1 in
einer Explosionsdarstellung. Der Kernträger 1 umfasst
einen Spannring 11, der sich aus zwei in etwa gleich großen
Hälften bzw. Ringabschnitten 11a, 11b zusammensetzt. Zusammengesetzt
ergeben beide Ringabschnitte 11a, 11b einen kompletten,
in sich geschlossenen Ring. Ferner umfasst der Kernträger 1 einen
Sprengring 12 aus Federstahl. Der Sprengring 12 ist
in eine innenseitige Nut 14 (siehe 5) des Spannringes 11 bzw.
der Ringabschnitte 11a, 11b einsetzbar. Der Sprengring 12 besteht
aus einem ringförmig gebogenen Strang, dessen Enden gegenüberliegend
und beabstandet voneinander angeordnet sind. Im zusammengesetzten,
unbelasteten Zustand ist der vorliegende Kernträger derart
dimensioniert, dass zwischen den beiden Ringabschnitten 11a, 11b an
einer Unterbrechungsstelle 13a eine Lücke besteht,
die in etwa genauso groß ist wie der Abstand zwischen den beiden
Ringenden des Sprengringes 12. Beispielsweise kann dieser
Abstand bei einem Spannringdurchmesser von 7,6 cm 4 mm betragen.
Aus Materialeinsparungsgründen weisen die Ringabschnitte 11a, 11b beidseitig
außen liegende Aussparungen 15 auf, die als durchgehende
Nuten ausgebildet sind.
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5 zeigt
eine perspektivische Detailansicht einer der Ringabschnitte 11a, 11b,
die identisch ausgebildet sind. Insbesondere ist auf der Innenseite die
in etwa mittig angeordnete und gleichmäßig verlaufende
Nut 14 erkennbar, in die der Sprengring 12 (siehe 4)
einsetzbar ist.
-
Die
Ansicht der 6 entspricht im Wesentlichen
derjenigen aus 2, wobei bei der Ausführungsform
gemäß 6 der Kernträger 1 gemäß 4 verwendet
wurde. Insofern weist der Spannring 11 aus der 6 zwei
Unterbrechungsstellen 13a, 13b auf. Bei der Unterbrechung 13b liegen
beide Ringabschnitte 11a, 11b aneinander an, wohingegen
bei der Unterbrechungsstelle 13a ein Abstand zwischen beiden
Ringabschnitten 11a, 11b besteht. Die Größe
des Abstandes hängt von dem Innendurchmesser des Kerns 6 bzw.
von den durch die Reibelemente 4 aufgebrachten Radialkräften
ab. Die übrigen Elemente der Darstellung aus der 6 entsprechen
denjenigen aus der 2.
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- 1
- Kernträger
- 2
- Gruppe
- 3
- Wickelwelle
- 4
- Reibelemente
- 5
- Laufbuchse
- 6
- Kern
- 11
- Spannring
- 11a,
11b
- Ringabschnitte
- 12
- Sprengring/Federelement
- 13a,
13b
- Unterbrechungsstelle
- 14
- innenseitige
Nut
- 15
- Aussparung
- 21,
22, 23
- Aussparungen
- 31
- Druckschläuche
- 51
- scheibenförmiger
Bund
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4309062
A1 [0007]
- - DE 1252032 A1 [0008]
- - DE 2142286 A1 [0009]
- - JP 62041144 A1 [0011, 0015]
- - JP 02132043 A1 [0015]
- - US 3817468 A1 [0019]
- - DE 1237398 A1 [0021]
- - US 4220291 A1 [0023]
- - DE 1143074 A1 [0025]
- - DE 19517226 A1 [0026]
- - DE 19517225 A1 [0028]
- - DE 10115297 A1 [0030]