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Die Erfindung bezieht sich auf einen Haspel, zum Auf- und Abwickeln von Blechstreifen und anderem langen und flexiblem Material, bestehend aus einer Scheibe, die in der Scheibenmitte drehbar gelagert ist und wenigstens zwei länglichen Spannarmen, die das flexible Material tragen und die auf der dem Material zugewandten Vorderseite der Scheibe angeordnet sind und die senkrecht zur Scheibe ausgerichtet sind und deren Abstand zur Scheibenmitte veränderbar ist.
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Auf aktuellem Stand der Technik werden zahlreiche Materialien in Form eines Streifens, eines Schlauchs oder eines Profils verwendet, wie z. B. Blechstreifen zum Herstellen von Kfz-Nummernschildern oder Kunststoffrohre, die als Wasserleitung ins Erdreich verlegt werden sollen und zahlreiche andere Profile aus flexiblem Material.
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Im einfachsten Fall werden diese Profile auf einen Zylinder aufgewickelt, der an seinen Stirnseiten mit einer zusätzlichen Bordkante versehen ist, um die aufgewickelten Profile auf der Oberfläche des Zylinders zu halten. Dadurch bildet das aufgewickelte Material im Ganzen einen Hohlzylinder, dessen innerer Durchmesser dem Außendurchmesser des Zylinders entspricht, auf den das Material aufgewickelt ist. Dieser Hohlzylinder wird z. B. bei aufgewickelten Blechstreifen auch „Coil” genannt.
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Ein wesentlicher Nachteil des Aufwickelns auf einen unveränderbaren Zylinder ist, dass die Abnahme des fertig gewickelten Coils nur mit hoher Kraft in Längsrichtung des Zylinders möglich ist und dass der Innendurchmesser des Coils nicht veränderbar ist.
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Diesen Problemen tritt die Offenlegungschrift
DE 36 44 727 A1 entgegen:
Auf einer Scheibe, die das Coil zu einer Seite hin begrenzt, sind radial verlaufende Nuten eingebracht, in denen je ein Schlitten verschiebbar ist, der je einen Spannarm trägt. Durch Verschiebung des Schlittens wird auch der effektive Radius der nach außen weisenden Kanten der Spannarme verändert. Vorgestellt werden drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Spannarme, über deren Außenkanten das flexible Material auf- oder abgewickelt wird. Damit kann ein variabler Radius der Spannarme eingestellt werden, dessen Verstellbereich von der Länge der Nut begrenzt wird.
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Für eine möglichst gute Auflage des flexiblen Materials auf den Spannarmen kann auf deren Außenkanten ein Zylindersegment angeordnet werden, dessen Radius dem kleinsten, einstellbaren Radius entspricht. Bei größeren Radien liegt das flexible Material dann zwar nur noch auf einem immer kleiner werdenden Teil der Außenfläche des Zylindersegmentes auf. Diese Fläche ist jedoch – abhängig vom Verstellbereich des Radius – immer noch viel größer als wie z. B. bei einem scharfkantigen Vierkantprofil als Spannarm.
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Als Antrieb bei der Verschiebung sind z. B. Spindeln bekannt, die in eine Mutter im Schlitten eingreifen. Durch Verdrehen der Spindeln wird der Schlitten bewegt. Zur gleichmäßigen Verstellung aller drei Spindeln ist am Ende einer jeden Spindel ein Kegelrad angeordnet. Alle Kegelräder greifen in ein gemeinsames zweites Kegelrad, das beim Verdrehen auch alle Spindeln in Drehung und damit alle Schlitten in lineare Bewegung gesetzt. Wenn alle Kegelräder auf den Spindeln sowie deren Steigung jeweils gleich sind, bewegen sich die Spannarme ebenfalls synchron.
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Nach diesem Prinzip konnten sehr viele, im Radius verstellbare Haspeln gefertigt und höchst erfolgreich angewandt werden.
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Ein Nachteil dabei ist jedoch der hohe mechanische Aufwand zur Herstellung der Nuten und der darin verfahrbaren Schlitten. Entweder muss ein sehr dickes Material für die Scheibe gewählt werden, sodass die Nut eingefräst werden kann. Dann ist die Scheibe jedoch sehr schwer, daher sehr träge und relativ teuer.
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Wenn eine kostengünstigere, dünnere Scheibe verwendet werden soll, müssen an Stelle einer Führungsnut zwei Schienen aufgesetzt werden, zwischen denen der Schlitten gleitet. Auch diese Konstruktion ist recht aufwändig.
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Eine Hapsel gattungsgemäßer Art ist aus der
DE 10 2004 016 658 A1 , aber auch aus der
DE 10 2007 025 724 B3 und der
DE 823 583 B bekannt, bei der auf einer drehbaren Schreibe mehrere senkrecht zur Schreibe ausgerichtete und in ihrem Abstand zur Drehachse veränderbare Spannarme angeordnet sind, die der Aufnahme des Materials dienen.
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Auf diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Haspel zum Auf- und Abwickeln zu konfigurieren, bei denen der effektive Radius der Spannarme verstellbar ist und die mit sehr viel geringerem Aufwand als nach bisherigem Stand der Technik gefertigt und montiert werden kann.
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Als Lösung lehrt die Erfindung, dass jeder Spannarm in je einem Schlitz verschiebbar ist, der mit radialer Ausrichtung in die Scheibe eingebracht ist und der sich an einem Ende zu einer Laschenöffnung verbreitert und auf jeden Spannarm auf einander gegenüber liegenden Seiten jeweils senkrecht eine flächige Rücklasche und eine flächige Vorderlasche aufgesetzt sind, die gegeneinander auf der Längsachse des Spannarmes um die Stärke der Scheibe zuzüglich der zur Verschiebbarkeit erforderlichen Toleranz gegeneinander versetzt sind und deren beide aufeinander zu weisenden Auflageflächen parallel zueinander verlaufen und die Auflagefläche der Rücklasche auf der Rückseite der Scheibe aufliegt und die Auflagefläche der Vorderlasche auf der Vorderseite der Scheibe aufliegt und die Rücklasche durch die Laschenöffnung hindurch führbar ist. Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist, dass in die Scheibe keine Nut mehr einzufräsen ist oder keine Führungsschienen auf die Scheibe zu setzen sind, sondern lediglich radial verlaufende Schlitze einzubringen sind, die sich an einem Ende erweitern. Alle Wandungen dieser Schlitze verlaufen senkrecht zur Oberfläche der Scheibe und können deshalb mit bekannten Schneideverfahren wie z. B. einem Laserstrahl in einem Arbeitsgang aus der Scheibe ausgeschnitten werden.
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In jedem Schlitz kann ein Spannarm eingesetzt werden, der in der einfachsten Variante sogar einstückig hergestellt werden kann und bei dem alle Außenflächen nur aus senkrecht zueinander angeordneten Ebenen bestehen, also sehr einfach zu bearbeiten sind.
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Da sich die aus drei Teilen hergestellte Variante jedoch einfacher beschreiben lässt, wird der erfindungsgemäße Spannarm an diesem Beispiel erläutert:
Jeder Spannarm ist senkrecht zur Fläche der Scheibe ausgerichtet und innerhalb des Schlitzes verschiebbar, hat also abzüglich der für die Bewegung erforderlichen Toleranz die gleiche Breite wie der Schlitz. Um den Spannarm im Schlitz festzuhalten, sind daran zwei flächige Laschen befestigt, z. B. angeschweißt: Zum einen die Rücklasche, die auf der Rückseite der Scheibe aufliegt und die Vorderlasche, die auf der Vorderseite der Scheibe aufliegt.
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Beide Laschen sind auf einander gegenüber liegenden Seiten des Spannarmes angeordnet und um die Stärke der Scheibe zzgl. der zu einer Verschiebbarkeit erforderlichen Toleranz gegeneinander versetzt. Dadurch liegen beide Laschen mit ihrer Auflagefläche auf der Rückseite bzw. der Vorderseite der Scheibe auf und stützen den Spannarm gegen ein Abkippen bei Belastung durch den Wickelvorgang ab.
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Ein weiterer, sehr wesentlicher Vorzug der erfindungsgemäßen Anordnung der Laschen am Spannarm ist die sehr einfache Montage des Spannarmes im Schlitz durch einen einzigen Schwenkvorgang: Dazu wird im ersten Schritt der Spannarm parallel zur Vorderseite der Scheibe ausgerichtet. Im zweiten Schritt wird die Rücklasche in die Laschenöffnung so weit eingeführt, bis der Spannarm auf der Vorderseite aufliegt. Im dritten Schritt wird die Auflagefläche der Rücklasche bis an die gegenüberliegende Kante der Laschenöffnung herangeschoben. Im vierten Schritt wird das von der Rücklasche entfernte Ende des Spannarmes von der Vorderseite der Scheibe so weit abgehoben, bis sich der Spannarm um 90° verschwenkt hat und die Auflagefläche der Rücklasche auf der Rückseite der Scheibe aufliegt. Dann liegt auch die Auflagefläche der Vorderlasche auf der Vorderseite der Scheibe auf und der Spannarm kann aus der Laschenöffnung heraus und in den Schlitz hinein geschoben werden.
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Die Montage des Spannarmes ist also nur ein ganz einfacher Schwenk um 90°. Anders als beim bisherigen Stand der Technik ist beim Einsetzen des Spannarmes kein exaktes Einführen des Schlitzes in die Nut erforderlich. Vielmehr reicht es, wenn die Rücklasche überhaupt in die Laschenöffnung eingeführt wird. Die exakte Ausrichtung erfolgt dann in einem zweiten, vom ersten Hineinstecken getrennten Schritt, indem die Rücklasche an eine Kante der Laschenöffnung herangezogen wird. Während des Schwenkvorganges gleitet die Auflagefläche der Rücklasche über diese Kante und wird dabei geführt.
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Die Laschen können in zwei verschiedenen Varianten angeordnet werden, nämlich entweder senkrecht zum Schlitz oder parallel zum Schlitz. Wenn die Laschen parallel zum Schlitz angeordnet sind, dann stützen sie die radial auf den Spannarm wirkenden Kräfte während des Wickelns besonders effizient ab, da ihr wirksamer Hebelarm relativ lang ist. Die Einschränkung dieser Variante ist, dass das Verhältnis zwischen dem größten und dem kleinsten einstellbaren Radius davon begrenzt wird, dass alle Vorderlaschen im Mittelpunkt aneinander stoßen.
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Wenn das Verhältnis zwischen größtem und kleinstem einstellbaren Radius größer sein soll, aber nur etwas geringere Kräfte auf den Spannarm wirken, dann können die beiden Laschen parallel zum Schlitz ausgerichtet werden. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Spannarme näher an den Scheibenmittelpunkt herangefahren werden können als bei der anderen Variante.
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Bei beiden Varianten können in die Auflagefläche der Laschen Rollen oder Räder eingebaut werden, die sich auf der Rückseite bzw. auf der Vorderseite der Scheibe parallel zum Schlitz abrollen. Dadurch wird die Schubkraft zum Verschieben der Spannarme erheblich reduziert. Bei der einfachsten Variante gleiten die Auflageflächen der Laschen auf der Scheibe, wofür sehr viel höhere Kräfte erforderlich sind.
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In jeden Fall kann in das rückwärtige Ende jedes Spannarms eine Bohrung mit einem Gewinde eingebracht werden, in welches eine Spindel eingreift, mit der der Abstand des Spannarmes zum Scheibenmittelpunkt verstellbar ist. Anstelle einer Gewindebohrung kann auch eine Nut eingefräst werden, in die eine Mutter eingesteckt wird, welche dann die Funktion der Gewindebohrung übernimmt. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Mutter aus einem sehr hochwertigen, gehärteten Material gefertigt sein kann und deshalb sehr belastbar und von hoher Lebensdauer ist. Vorteilhafterweise kann der übrige Spannarm aus weniger hartem, kostengünstigerem Material hergestellt werden.
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Eine andere Variante zur Verschiebung eines Spannarms ist eine Kette oder ein Zahnriemen, welche(r) über zwei Kettenräder oder zwei Umlenkrollen an den beiden Enden jeden Schlitzes umläuft. An diese Kette b. z. w. an den Zahnriemen ist das rückwärtige Ende des Spannarmes gekoppelt. Durch Drehen einer Umlenkrolle wird dann der Spannarm verschoben und sein Abstand zum Scheibenmittelpunkt verstellt. Auch diese Antriebsvariante über Ketten kann im Mittelpunkt der Scheibe für alle Spannarme miteinander verkoppelt werden, sodass der Radius aller Spannarme synchron mit einer einzigen Drehung verändert werden kann. Dann weisen alle Spannarme stets den gleichen Abstand zum Scheibenmittelpunkt auf.
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Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand von zwei Beispielen näher erläutert werden. Diese sollen die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung:
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1a: Scheibe und drei Spannarme, mit parallel zum Schlitz ausgerichteten Laschen vor der Montage
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1b: Wie 1a, jedoch nach der Montage
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2a: Scheibe mit drei Laschen und senkrecht zu den Schlitzen ausgerichteten Laschen vor der Montage
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2b: Wie 2a, jedoch nach der Montage
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3a: Schnitt A-A durch eine Scheibe mit einem Spannarm gemäß den 2a und 2b während des Einsetzens in die Scheibe
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3b: Schnitt A-A wie 3a, jedoch nach dem Einsetzen des Spannarmes in die Scheibe.
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Die Figuren zeigen im Einzelnen:
In 1a ist eine Scheibe 1 perspektivisch dargestellt. Sie ist in der Scheibenmitte 11 drehbar gelagert. Auf die Scheibenmitte 11 laufen drei Schlitze 4 radial zu, die an ihrem äußeren Ende durch je eine Laschenöffnung 15 erweitert sind. Die Rückseite 13 der Scheibe 1 ist vom Betrachter abgewendet, die Vorderseite 12 auf den Betrachter zugewendet.
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In 1a sind die drei Spannarme 2 jeweils in der später einzunehmenden Ausrichtung nach dem Einschwenken in die Laschenöffnung 15, aber noch vor dem Einschieben in die Schlitze 14 und in axialem Abstand zur Scheibe 1 gezeichnet. Jeder Spannarm 2 ist mit je einer Rücklasche 21 und einer Vorderlasche 23 versehen. Die Rücklasche 21 verläuft von der Scheibenmitte 11 weg, die Vorderlasche 23 auf die Scheibenmitte zu.
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Die Auflagefläche 22 der Rücklasche 21 weist auf den Betrachter zu, später liegt sie auf der Rückseite der Scheibe 1 auf. Die Auflagefläche 24 der Vorderlasche ist vom Betrachter abgewandt und wird später auf der Vorderseite 12 der Scheibe 1 aufliegen.
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In 1b ist die gleiche Scheibe 1 wie in 1a gezeichnet, jetzt jedoch mit fertig montierten Spannarmen 2. In diesem Zustand sind die Rücklaschen 21 nicht mehr erkennbar, da sie von der Scheibe 1 verdeckt werden. Zu sehen sind nur noch die Vorderlaschen 23, wobei erkennbar ist, dass jede Vorderlasche 23 breiter ist als der Schlitz 14 und mit ihren beiden Randstreifen, die über den Schlitz 14 hinausragen, auf der Vorderseite 12 der Scheibe 1 aufliegt.
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In 2a ist die gleiche Scheibe 1 wie in den 1a und 1b gezeichnet, jedoch sind Spannarme 2 eingezeichnet, deren Laschen senkrecht zum Schlitz 14 ausgerichtet sind und nicht parallel wie in den 1a und 1b.
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Identisch zur 1a sind jedoch die Ausrichtungen der Auflageflächen, da auch in dieser Form der Laschen die Auflagefläche 22 der Rücklasche 21 auf der Rückseite 13 der Scheibe 1 aufliegt und die Auflagefläche 24 die Vorderlasche 23 die Vorderseite 12 der Scheibe 1 berührt.
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In 2b sind die Spannarme 2 nach dem Einschwenken in die Schlitze 14 gezeichnet. Ebenso wie in 1b sind auch hier nur noch die Vorderlaschen 23 sichtbar. Der Unterschied zu 1b ist, dass die Vorderlaschen sich vor allem senkrecht zum Schlitz 14 erstrecken.
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In der hier gezeichneten Ausführungsform sind sie jedoch auch zusätzlich noch parallel zum Schlitz 14 auf die Scheibenmitte 11 hin verbreitert, sodass sie die Spannarme 2 noch besser abstützen.
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In 3a ist der Schnitt A-A durch die Scheibe 1 gezeichnet, der durch die Laschenöffnung 15 hindurch führt. Dorthinein wird ein Spannarm gemäß 2a und 2b eingesetzt. Deutlich zu erkennen ist, wie der Spannarm mit der Auflagefläche 22 der Rücklasche 21 an die rechts erkennbare Kante der Laschenöffnung 15 herangezogen worden ist, bis er sie berührt. Um diese Kante herum wird der Spannarm 2 entgegen dem Urzeigersinn weiter verschwenkt, was in 3a durch zwei große gekrümmte Pfeile symbolisiert ist.
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In 3b ist die Schwenkbewegung des Spannarmes 2 abgeschlossen. Nunmehr liegen die Rücklasche 21 und die Vorderlasche 23 auf der Scheibe 1 auf. Der Spannarm 2 kann dann im nächsten Schritt – in Richtung der beiden kreisförmigen Flächen der Scheibe 1 – aus der Laschenöffnung 15 heraus und in den Schlitz 14 hinein gefahren werden. Diese Bewegung ist in 3b vom Betrachter weg in die gezeichnete Ebene hinein gerichtet.
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In 3b ist gut nachvollziehbar, wie die durch einen schwarzen Pfeil dargestellte Kraft beim Wickeln in Richtung auf die – in 3b nicht sichtbare – Scheibenmitte 11 hin über den Spannarm 12 in Druckkräfte umgewandelt wird, mit der die Vorderlasche 23 auf die Vorderseite 12 und die Rücklasche 21 auf die Rückseite 13 der Scheibe 1 drückt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scheibe, trägt die Spannarme 2
- 11
- Scheibenmitte der Scheibe 1
- 12
- Vorderseite der Scheibe 1, dem zu wickelnden Material zugewandt
- 13
- Rückseite der Scheibe 1, dem zu wickelnden Material abgewandt
- 14
- Schlitz, in dem ein Spannarm 2 verschiebbar ist
- 15
- Laschenöffnung am Ende des Schlitzes 14
- 2
- Spannarm, auf Scheibe 1 in Schlitz 14 verschiebbar
- 21
- Rücklasche, an Spannarm 2 angesetzt
- 22
- Auflagefläche der Rücklasche 21, liegt auf Rückseite 13 auf
- 23
- Vorderlasche, an Spannarm 2 angesetzt
- 24
- Auflagefläche der Vorderlasche 23, liegt auf Vorderseite 13 auf
