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Einrichtung zum Lagern von Papierrollen, insbesondere in Druckmaschinen
Die großen, schweren Papierrollen in Druckmaschinen u. dgl. sind mit den hohlen
Enden der Hülse, auf die die Papierrolle aufgewickelt ist, der sog. Bobine, auf
einwärts gerichteten Tragzapfen von im Maschinengestell gelagerten Spindeln abgestützt.
Um bei einem Rollenwechsel die neue Papierrolle möglichst schnell so weit beschleunigen
zu können, daß die Papierbahn die für den Druckvorgang erforderliche Geschwindigkeit
erhält, ist wenigstens eine der Spindeln mit einem Kraft antrieb verbunden. Es sind
Spindeln bekannt, deren Tragzapfen mit radial über deren Umfangsfläche ausschiebbaren
Klemmkörpern versehen sind, die in die Wand der Hülse eingreifen, auf die die Papierrolle
aufgewickelt ist. Infolge der elastischen Nachgiebigkeit der aus einem Papier- oder
Kantonwickel bestehenden Hülse ergibt sich nach genügend weitem Ausfahren der Klemmkörper
ein fester Sitz der Papierrolle auf dem Tragzapfen der Spindel.
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Bei einer bekannten Spindel dieser Art bestehen die Klemmkörper aus
in radialen, gleichmäßig um die Spindelachse verteilten Längsschlitzen des Tragzapfens
geführten plattenförmigen Klemmkörpern, die über einen in dessen Innerem axial verschiebbaren
Kegelstumpf ausgeschoben werden können. Dieser Kegelstumpf sitzt auf dem mit Gewinde
versehenen Ende einer Welle, die gleichachsig in der hohlen Spindel gelagert und
an ihrem über das äußere Spindelende vorstehenden Ende mit Schlüsseiflächen zum
Aufsetzen einer Kurbel oder eines ähnlichen Werkzeugs versehen ist, mit dessen Hilfe
diese Welle in Drehung versetzt werden kann. Obwohl bei der bekannten Spindel ein
fester Sitz der Papierrolle auf dem Tragzapfen sowohl in als auch entgegengesetzt
zu der Drehrichtung erzielbar ist, weist sie doch verschiedene Nachteile auf. Zum
Ausfahren der Klemmkörper sind nämlich nicht nur ein besonderes Werkzeug und der
Aufwand von Menschenkraft erforderlich, sondern es sind auch viele Umdrehungen der
in der Spindel gelagerten Welle erforderlich, um die Klemmkörper genügend weit über
den Umfang des Tragzapfens auszufahren. Dadurch vergeht zwischen dem Aufsetzen einer
Papierrolle auf die Tragzapfen geraume Zeit, bis der Antrieb eingeschaltet und die
Rolle auf Arbeitsgeschwindigkeit beschleunigt werden kann. Entsprechender Zeit-
und Arbeitsaufwand sind auch zum Lösen einer leeren Rollenhülse erforderlich. Außerdem
muß das Stimende der Spindel frei gehalten werden, so daß ein achsgleiches direktes
Kuppeln der Spindel mit dem Antrieb ausgeschlossen ist, vielmehr ein die Einrichtung
komplizierendes Getriebe zwischen Antrieb und Spindel vorgesehen werden muß,
wenn
man nicht einen nicht weniger komplizierten und zusätzlichen Raum beanspruchenden,
ausfahrbaren Antrieb nebst Kupplung vorsehen will. Auch bei einer gleichfalls bekannten
Aufspanneinrichtung für Papierrollen, bei der auf dem Umfang einer die Hülse der
Papierrolle in voller Länge durchsetzenden, nicht angetriebenen Welle Gruppen von
in Umfangsrichtung ansteigenden Rastflächen für mit diesen im Sinne eines Rollengesperres
zusammenwirkende zylindrische, gleichfalls durch die ganze Hülsenlänge sich erstreckende
Stäbe vorgesehen sind, muß zum Aufspannen einer Papierrolle bei ruhendem Antrieb
die Welle mit Hilfe eines besonderen Werkzeugs durch Menschenkraft gegenüber der
Papierrolle verdreht werden. Diese Aufspannvorrichtung weist also die gleichen Mängel
auf wie die vorerwähnte Spindel, ist in der Handhabung aber noch umständlicher,
weil bei jedem Rollenwechsel die ganze Welle aus der leeren Hülse ausgezogen und
in eine neue Rolle eingeschoben werden muß. Trotz stufenförmig aneinander anschließender
hohlgewölbter Rastflächen für die Stäbe ist hier im übrigen keine Gewähr für eine
sichere Verbindung zwischen Welle und Rolle gegeben, sobald der Drehsinn der Welle
geändert, diese z. B. zum Beschleunigen der schweren Papierrolle angetrieben würde.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Einrichtung zum Lagern
von Papierrollen in Druckmaschinen, die das Anbringen und Festspannen der Rolle
in besonders einfacher Weise in kürzester Zeit und ohne Inanspruchnahme zusätzlicherAntriebskraft
erlaubt und gleichwohl einen sicheren Sitz der Rolle sowohl beim Beschleunigen als
auch beim Bremsen der Papierrolle während der Arbeit der Druckmaschine
ergibt.
Die Erfindung soll ferner das Abnehmen der leeren Bobine erleichtern. Von besonderer
Bedeutung ist dabei die Erfindung bei Einrichtungen zum »fliegenden Ankleben« der
Papierbahn einer abgelaufenen Rolle an die Papierbahn einer neuen Rolle, wobei es
wichtig ist, daß die neue Rolle schnell und mit praktisch unveränderter Winkellage
zwischen den Achsen von Antriebsspindel und Rolle auf dieselbe Bahngeschwindigkeit
gebracht wird wie die abgelaufene Rolle Die Erfindung erreicht dies bei Einrichtung
der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch, daß die Klemmkörper derart schwenkbar
in Nuten des Tragzapfens gelagert sind, daß sie bei tÇbertragung eines Drehmoments
vom Tragzapfen auf die Papierrolle infolge der durch die Trägheit der Rolle entstehenden
Relativbewegung bestrebt sind, sich kräftig an die Wand der Papierrollenhülse anzudrükken,
und daß zwischen dem Tragzapfen und den Klemmkörpern eine Sperreinrichtung vorgesehen
ist, welche die Klemmkörper in der Eingriffslage hält.
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Um nach Aufschieben der Rolle auf den Tragzapfen die Klemmkörper
mit der Hülse in Eingriff zu bringen, ist es also nur notwendig, den Spindelantrieb
in Gang zu setzen, worauf sofort die Klemmkörper ausgefahren werden und alsbald
auch die Papierrolle in Drehung versetzt wird, wobei zunächst die Klemmkörper immer
fester mit der Rollenhülse verspannt werden. Das Festklemmen der Rolle und entsprechend
auch ihr Lösen erfolgt zudem über einen sehr kurzen Weg und damit außerordentlich
schnell.
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Schwenkbar in achsparallelen Nuten auf dem Umfang eines zylindrischen
Körpers gelagerte Klemmkörper sind als Mittel zur Ubertragung von Drehmomenten zwischen
ineinanderliegenden Teilen einer Einwegkupplung bekannt und als solche nicht Gegenstand
der Erfindung. Auch bei dieser Einwegkupplung sind besondere Mittel zum Sperren
der Klemmkörper in Mitnahmestellung bei Umkehrung des Drehsinns nicht vorgesehen,
da dies dem Wesen der Einwegkupplung widersprechen würde.
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Ein Ausführungsbeispiel für den Gegenstand der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt. Darin ist Fig. 1 eine Seitenansicht der Spindel teilweise
im Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 3, Fig. 2 eine Stirnansicht des Tragzapfens
der Spindel, Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie IlL-Ill in Fig. 1, Fig. 4 ein Schnitt
nach der Linie W-IV in Fig. 2; Fig. 5 und 6 zeigen in Teilschnitten die Stellung
der Klemmkörper zur Rollenhülse nach deren Aufschieben und nach dem Festklemmen.
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Die Spindel besteht aus einem Kern 1, von dem die eine Hälfte von
der Mitte bis zum Umfang in Fig. 4 im Längsschnitt dargestellt ist und der einen
Konus 1 a zur Befestigung in einer Welle hat, die beispielsweise durch einen elektrischen
Motor angetrieben wird. Der Kern hat ferner eine zentrische Bohrung 2, durch die
sich eine in die Antriebswelle einschraubbare Befestigungsschraube erstrecken kann.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, hat der Kern eine Anzahl von im wesentlichen axialen
Nuten 3 mit ausgerundetem Grund 4 und mit gegeneinander geneigten, nach außen sich
entfernenden Längswänden 5 und 6. In diesen Nuten sind zum Festklemmen der Papierrolle
bestimmte plattenförmige Klemmkörper 7 angeordnet. Sie haben einen entsprechend
dem Grund 4 Nuten 3 abgerundeten Rücken und sind dort an beiden Enden mit Zapfen
8 versehen, von denen der eine in einer Boh-
rund 9 im Kern 1 und der andere in einem
Loch 10 eines Deckringsll gelagert ist, der mit Hilfe von Schrauben 12 (Fig. 2)
auf einer Stirnfläche des Kerns befestigt ist und zugleich dazu dient, die Bewegung
der Klemmkörper innerhalb der Nuten 3 in axialer Richtung zu begrenzen.
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Der mit den Nuten 3 versehene Teillb des Spindelkerns 1 bildet den
eigentlichen Tragzapfen und ist von einer Buchse 15 umgeben, deren Außenseite gegen
das Stirnende schwach kegelig verjüngt ist und die mit Schlitzen 16 versehen ist,
durch die sich die Klemmkörper 7 erstrecken. Die Buchse 15 ist auf dem Teilib des
Kerns 1 sowohl drehbar als auch axial verschiebbar gehalten. Die Klemmkörper 7 erstrecken
sich mit nur sehr geringem axialem Spiel durch die Schlitze 16, so daß die Buchse
und die Klemmkörper gemeinsam in axialer Richtung verschiebbar sind.
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Die Buchse 15 hat auf einer Stirnfläche eines manscher 18 eine Verzahnung
17, die im Ausführungsbeispiel einen geschlossenen Ring bildet. In die Verzahnung
17 greifen Sperrglieder oder Sperrstifte 20 ein, die im Kern 1 oder, wie im Ausführungsbeispiel
gezeigt, in einem besonderen Ring 21 angeordnet sind, der mit Hilfe einer Schraube
22 (Fig. 1) am Kern befestigt ist. Die Sperrstifte sind in Bohrungen 23 axial verschiebbar
und stehen unter der Einwirkung von Druckfedern24. Sie haben je einen Bund25, der
an einem Anschlag im Kern anliegt, um die Bewegung der Sperrstifte nach außen zu
begrenzen, und der außen so geformt ist, daß die Stifte sich in ihrer Bohrung nicht
verdrehen können. Mehrere Sperrstifte 20 sind über den Umfang des Kerns verteilt.
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In der in Fig. 1 und 4 gezeichneten Lage stehen die Sperrstifte 20
im Eingriff mit der Verzahnung 17. Zum Rollenwechsel, also wenn eine neue Papierrolle
auf der Spindel anzubringen ist, werden die Buchse 15 und damit auch die Klemmkörper
7 nach links aus der Lage nach Fig. 4 verschoben, wobei die Sperrglieder 17, 20
außer Eingriff kommen. Die Klemmkörper 7 befinden sich dabei in der in Fig. 3 gezeigten,
zur radialen Richtung stark geneigten Stellung, in der ihr äußerer Rand nur wenig
über den Umfang der Buchse 15 vorsteht, aber doch so weit, daß die Klemmkörper in
die Innenwand der Bobine einer neuen Papierrolle eingreifen, die auf die Spindel
geschoben wird. Beim Aufstecken der Papierrolle wird die Buchse 15 wieder nach rechts
in die in Fig. 4 gezeichnete Lage verschoben, wobei die Sperrstifte 20 wieder in
die Verzahnungl7 eingreifen. Wird gleichzeitig oder danach der Kern 1 in der Richtung
des Pfeils p in Fig. 5 gedreht, so werden die Klemmkörper 7 infolge der gegenseitigen
Bewegung zwischen der Spindel und der infolge ihrer Trägheit nacheilenden Papierrolle
in eine mehr radiale Lage geschwenkt und dringen dabei mehr und mehr in die Rollenbobine
ein, bis der Kern und die Papierrolle fest miteinander verbunden sind. Während dieses
Spannvorgangs ratschen die Sperrstifte 20 über die schrägen Flanken der Zähne 17
hinweg, bis schließlich die Papierrolle in der einen Drehrichtung durch die Klemmkörper
7 und in der anderen Richtung durch die Sperrverzahnung 17, 20 fest und undrehbar
mit der Spindel verbunden ist.
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Nachdem die Papierrolle auf die erforderliche Geschwindigkeit beschleunigt
ist und die Papierbahn ihre Betriebslage in der Druckmaschine eingenommen hat und
durch diese weiter abgezogen wird, kann dank der entgegengesetzt zur Richtung des
Pfeils p wirkenden
Sperreinrichtung 17, 20 gewünschtenfalls eine
Bremskraft auf die Spindel ausgeübt und auf die Rolle übertragen werden.
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Die Wirkungsweise der Klemmkörper 7 ist aus den Fig.5 und 6 ersichtlich,
von denen die erstere die Klemmkörper in der Lage zeigt, in der sie sich befinden,
während die Papierrolle auf die Spindel aufgeschoben wird. Mit 30 ist die Bobine
bezeichnet, auf die die Papierrolle aufgewickelt ist. Wenn sich danach der Kern
1 in der Richtung des Pfeils p dreht, so werden die Klemmkörper verschwenkt und
dringen immer tiefer in die Bobine ein, bis schließlich die Lage gemäß Fig. 6 und
eine feste Verbindung zwischen Spindel und Papierrolle erreicht ist. Gewöhnlich
erfolgt dieses Festklemmen sehr schnell, beispielsweise nach einer Drehung der Spindel
um einige Winkelgrade. Die Mittelebene 31 der Klemmkörper 7 (Fig. 6) befindet sich
stets auf ein und derselben Seite der geometrischen Achse 32 der Spindel. Die in
Fig. 2 gezeigte, exakt radiale Lage der Klemmkörper ist also eine extreme Lage,
die in Wirklichkeit nicht vorkommt.
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Wenn die Papierrolle abgelaufen ist, muß die leere Bobine 30 von
der Spindel entfernt werden, damit eine neue Papierrolle aufgesetzt werden kann.
Zu diesem Zweck wird die Bobine axial nach außen gezogen, wobei sie die Backen und
die Buchse 15 in axialer Richtung etwas mitnimmt; dadurch kommen die Sperrstifte
20 außer Eingriff mit der Verzahnung 17. Die Hülse 15 kann sich jetzt frei auf dem
Kern 1 der Spindel drehen, und auch die Klenunkörper 7 können Schwenkbewegungen
ausführen. Infolge ihrer Eigenfederung übt die Bobine 30 einen Druck auf die Klemmkörper
7 in der Richtung des Pfeiles p2 (Fig. 6) aus. Dieser Druck hat eine gegenseitige
Verdrehung des Teile 1 und 15, 30 zur Folge, so daß die Klemmkörper in die Lage
gemäß Fig. 5 zurückgeschwenkt werden und ihr fester Eingriff in die Bobine gelöst
wird, die dann leicht vom Tragzapfen abgezogen werden kann.
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Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht ein selbsttätiges Festklemmen
der Papierrolle auf einer angetriebenen Spindel derart, daß eine gegenseitige Verdrehung
dieser Teile in beiden Richtungen verhindert wird. Ferner kann die Klemmung ebenso
leicht aufgeschoben werden, und zwar einfach durch ein leichtes axiales Verschieben
der Rolle, wenn diese ausgewechselt werden soll. Die zum Rollenwechsel erforderliche
Arbeit wird also im Vergleich mit bekannten Einrichtungen weitestgehend vereinfacht.
Der Eingriff zwischen den Sperrteilen 17 und 20 soll auf sehr kurzem Weg in Umfangsrichtung
erfolgen können, so daß eine Feineinstellung ohne Spiel möglich ist. Um die Sperrzähne
trotzdem kräftig ausbilden zu können, ist es zweckmäßig, die Sperrstifte einzeln
oder gruppenweise in bezug auf die Teilung der Verzahnung 17 gegeneinander versetzt
anzuordnen. Beispielsweise können sechs Sperrstifte in gleichen Abständen über den
Umfang verteilt angeordnet sein,
während die Anzahl der Zähnel7 beispielsweise 63
ist. In diesem Falle gelangt jeweils eine Gruppe von drei Sperrstiften bei einer
Drehung der Verzahnung um eine halbe Zahnteilung zur Wirkung.