DE19515724C2 - Friktionswickelwelle zur Aufnahme und zum Antrieb von mehreren, aus Karton oder dergleichen bestehenden Wickelhülsen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Friktionswickelwelle zur Aufnahme und zum Antrieb von mehreren, aus Karton oder dergleichen bestehenden Wickelhülsen mit in Nuten eines Wellenkörpers gelagerten und radial verschiebbaren, vorzugsweise durch Verändern des Drucks in einem aufblähbaren Druckmittelschlauch verstellbaren Gleitleisten, die nach jeweils gewähltem Druck innerhalb der Druckmittelschläuche ein Friktionsdrehmoment auf die Wickelhülse übertragen.

Derartige Friktionswickelwellen werden in der Wickeltechnik in vielfacher Weise eingesetzt. Es sind beispielsweise Wickelmaschinen mit zwei Wellen pro Maschine bekannt, bei denen die Wickelhülsen auf den Wickelwellen mit Hilfe von Stellringen oder Zwischenringen in axialer Richtung fixiert werden. Durch Beaufschlagen der Druckmittelschläuche mittels Druckluft werden die Gleitleisten nach außen über den Umfang des Wellenkörpers hinaus radial verschoben, bis sie innen an den Wickelhülsen anliegen. Wenn nun die Wickelwelle in Rotation versetzt wird, werden die Wickelhülsen von den daran befestigten, beispielsweise angeklebten Materialbahnen festgehalten und die Gleitleisten vollziehen eine Relativbewegung zur Wickelhülse, d. h. sie rutschen durch.

In Abhängigkeit vom jeweils gewählten Druck innerhalb der Druckmittelschläuche erzeugen die Gleitleisten in der Wickelhülse über die Reibung ein bestimmtes Drehmoment, das in Zugspannung des Bahnmaterials umgesetzt wird. Obwohl solche Friktionswickelwellen sich durch einen einfachen und preiswerten Aufbau auszeichnen und auch einen großen ungeschwächten Wellenquerschnitt und damit eine hohe Belastbarkeit aufweisen, haftet ihnen jedoch der Nachteil an, daß die Wickelhülsen durch Zusatzelemente, wie Stellringe oder Zwischenringe axial auf der Wickelwelle gehalten werden müssen. Dadurch nimmt das Be- und Entstücken der Wickelwellen erhebliche Zeit in Anspruch.

Aus der deutschen Auslegeschrift 12 64 204 ist eine Expansionswelle bekanntgeworden, die zur Abstützung eines Kerns einer Papierrolle geeignet ist bzw. zum Auf- oder Abwickeln eines bahnförmigen Materials verwendet werden kann. Die Expansionswelle weist ein äußeres perforiertes zylindrisches Gehäuse auf, das mehrere radial gerichtete Durchbrüche oder Bohrungen aufweist, die sich über einen großen Teil der Mantelfläche des Gehäuses erstrecken. Entlang der Innenfläche des Gehäuses ist eine Vielzahl einzelner Greifglieder, vorzugsweise aus elastomerem Material vorgesehen, die jeweils mit einem Greifteil innerhalb eines der radialen Durchbrüche liegen und durch Druckbeaufschlagung derart beaufschlagt werden, daß die Greifteile radial nach außen durch die Durchbrüche bewegt werden, bis jedes an der Innenseite des rohrförmigen Kerns angreift. Auf diese Weise soll an vielen Stellen eine feste Verbindung hergestellt werden. Bei der bekannten Expansionswelle soll mithin eine Friktionsbewegung zwischen Wickelhülse und Wickelwelle vermieden werden. Eine axiale Sicherung bei gleichzeitig möglicher Relativbewegung zwischen Wickelhülse und Wickelwelle ist mithin nicht möglich.

Bei einer durch die US-Patentschrift 2 922 592 bekanntgewordenen Sicherheitseinrichtung kann eine Hülse auf einer Welle axial gesichert werden. Zu diesem Zweck weist die dafür vorgesehene Kupplung einen Kupplungskörper mit Ausnehmungen auf, in die die freien Enden von Fingern eingreifen, die an ihrem einen Ende über ein Gelenk in der eigentlichen Kupplung gelagert sind und in ihrem mittleren Teil sich in Axialrichtung erstreckende Messer aufweisen. Durch axiales Zusammenfahren der Kupplung und des Kupplungskörpers werden die Finger nach außen bewegt, so daß die Messer in die Innenwandung der Hülse eingreifen können. Durch die vorstehenden Messer soll aber auch in diesem Fall eine Verdrehung der Hülsen auf der Welle verhindert werden.

Desweiteren ist aus der österreichischen Patentschrift 396 357 ein Spannkopf für Wickelhülsen bekanntgeworden, der ein als Rundgewinde ausgebildetes Gewinde aufweist, welches mit einem kleinen Profilquerschnitt beginnt und mit gleichbleibender Steigung unter stetiger Querschnittsvergrößerung mit geometrisch ähnlichem Querschnitt endet. Solche speziellen Gewinde können sich durchaus in die Innenwandung der Hülse eindrücken, um dadurch einen schonenden Formschluß zur Wickelhülse zu erreichen. Die spezielle Gewindeausbildung ist jedoch nicht dazu geeignet, sicherzustellen, daß Gleitleisten gegenüber der Wickelhülse eine Relativbewegung vollziehen können, damit in Abhängigkeit von dem jeweils gewählten Druck innerhalb der Druckmittelschläuche über die Gleitleisten in der Wickelhülse aufgrund der Reibung ein bestimmtes Drehmoment, das in Zugspannung des Bahnmaterials umgesetzt wird, ausgeübt werden kann.

Die gleichen Nachteile treffen schließlich auch für eine durch die US-Patentschrift 3,006,151 bekanntgewordene Expansionsvorrichtung zu, die im einzelnen eine expandierende Einrichtung zum Absenken bzw. Eintreiben von Rohren in das Erdreich betrifft. Hierdurch ist es lediglich bekanntgeworden, z. B. durch spiralförmige Rippen eine flächige Anlage an das einzutreibende Rohr zu erreichen und dabei die Reibwirkung zwischen den sich radial nach außen bewegbaren Segmenten und der Innenwandung des Rohrs derart zu erhöhen, daß eine axiale Mitnahmebewegung des Rohrs sichergestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Friktionswickelwelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit besonders einfachen Mitteln und ohne Verwendung von Zusatzelementen ein einwandfreies axiales Positionieren von Wickelhülsen auf der Wickelwelle sicherstellt, ohne daß es dabei zu einer die Spannfunktion beeinträchtigenden Beschädigung der Innenwandung der Wickelhülse kommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur axialen Fixierung der Wickelhülse auf der Friktionswickelwelle mindestens eine der Gleitleisten je Wickelhülse wenigstens ein bei der Friktionierung eine Ringnut in die Innenwandung der Wickelhülse einschneidendes kufenförmiges Positionierelement aufweist, wobei dieses Positionierelement dazu über die der Wickelhülse zugewandte Wirkfläche der Gleitleiste, sich in Umfangsrichtung erstreckend, vorsteht. Mit den Mitteln nach der Erfindung kommt man zu einer besonders einfachen Lösung, um einerseits dem Erfordernis einer sicheren und optimalen stabilen Lage der Wickelhülse gerecht zu werden und andererseits deren die Spannfunktion beeinträchtigenden Beschädigung weitgehend zu vermeiden. Beim Expandieren dringt das als mit der Gleitleiste fest verbundene Gleitkufe ausgebildete Positionierelement in die Wickelhülse ein und durch die Relativbewegung der Wickelhülse gegenüber der Wickelwelle wird eine kreisförmige Bahn in die Wickelhülse eingedrückt. Damit wird die Wickelhülse beim weiteren Wickelvorgang axial exakt gehalten. Die Gleitkufen können aus Metall oder Keramik hergestellt sein. Sie sind quer zur Längsrichtung der Gleitleisten fest in diesen verankert. Die Verankerung kann beispielsweise kraftschlüssig mittels Einpressen, formschlüssig über Schrauben, Umbördeln, Aufspalten oder stoffflüssig durch Kleber erfolgen.

Es hat sich in der Praxis als zweckmäßig herausgestellt, wenn der Abstand zwischen der äußersten Kante der Gleitkufe und der Gleitfläche der Gleitleiste zwischen 0,3 und 1,2 mm, vorzugsweise 0,5 und 1 mm und die Breite der Gleitkufe zwischen 0,3 und 2 mm beträgt.

Die Form der Gleitkufe kann in vielfacher Weise ausgebildet sein und sie kann beispiels­ weise aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein. Damit die Gleitkufe langsam und gleichmäßig in das Kartonmaterial der Wickelhülse eindringt, haben sich bestimmte kon­ struktive Gestaltungsmerkmale als besonders günstig herausgestellt. So kann die der Innenwandung der Wickelhülse zugewandte Randkante der Gleitkufe im Querschnitt rechteckförmig oder spitzzulaufend oder abgerundet ausgebildet sein und die Randkante an sich selbst kann in Längsrichtung der Gleitleiste gesehen kreisförmig, ellipsenförmig, rechteckförmig bzw. trapezförmig ausgebildet sein, wobei in jedem Fall vorteilhaft ist, wenn die Kanten abgerundet sind, damit ein feinfühliges Eindringen der Gleitkufe in das Kartonmaterial der Wickelhülse gewährleistet ist.

Die Gleitleiste selbst kann beispielsweise aus Kunststoff oder Stahl hergestellt sein. Im ersten Fall befinden sich seitlich neben den Gleitkufen im wesentlichen parallel dazu verlaufende Einschnitte. Dadurch wird sichergestellt, daß sich die Gleitleiste flexibel der jeweiligen Wickelhülse anpassen kann, ohne daß sich die Gleitkufen schrägstellen müssen. Werden dagegen die Gleitleisten aus Stahl hergestellt, dann empfiehlt es sich, die Gleitleisten vorzugsweise aus separaten Stahlelementen herzustellen, die vorzugs­ weise auf einer in der Nut untergebrachten federelastischen Unterlage befestigt sind. Die Stahlsegmente können sich unabhängig voneinander an die Wickelhülsen anlegen. Gleitleisten aus Stahl sind mechanisch unempfindlicher als solche aus Kunststoff, die ihrerseits jedoch preiswerter sind.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Friktionswickelwelle sowohl mit Zentrierleisten als auch mit Gleitleisten mit erfindungsgemäß ausgebildeten Gleitkufen bestückt werden und wenn diese vorzugsweise wechselweise über den Umfang verteilt angeordnet sind. Auch ist es denkbar, daß die Gleitleisten in den Zentrierleisten eingebaut sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Friktions­ wickelwelle mit mit Gleitkufen bestückten Gleitleisten vor dem Ein­ schneiden einer Kreisbahn in die Hülseninnenwandung,

Fig. 2 eine entsprechende Darstellung nach dem Einschneiden einer Kreisbahn in die Innenwandung der als Karton oder dergleichen Material bestehen­ den Wickelhülse,

Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch die Friktionswickelwelle gemäß Fig. 1 und 2,

Fig. 4 Einzelheiten der Gleitkufe,

Fig. 5 bis 9 verschiedene Ausführungsvarianten der Gleitkufe,

Fig. 10 bis 13 unterschiedliche Ausführungen der Gleitleisten und

Fig. 14 eine Friktionswickelwelle mit Zentrierleisten und Gleitleisten mit Gleit­ kufen.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Friktionswickelwelle 1 dargestellt, die einen in nicht näher dargestellter Weise umlaufend antreibbaren Wellenkörper 2 aufweist. Um den Umfang verteilt sind im Wickelkörper 2 T-förmige Nuten 3 angeordnet, in denen jeweils ein mittels Druckluft aufblähbarer Druckmittelschlauch 4 angeordnet ist. In den gleichen Nuten 3 sind sich über die Länge oder im wesentlichen über die Länge erstreckende Gleitleisten 5 angeordnet, deren Ausbildung weiter unten näher erläutert wird. Durch die T-förmige Ausbildung der Nuten 3 sind die Gleitleisten 5 gegen Herausfallen gesichert. Die Druckluft innerhalb des Druckmittelschlauchs 4 kann geregelt werden. Im impandier­ ten Zustand der Druckmittelschläuche 4 können Wickelhülsen 6, die aus Karton oder dergleichen Material hergestellt sind, unmittelbar auf die Friktionswickelwelle aufgescho­ ben und positioniert werden. An wenigstens einer der Gleitleisten 5 ist je Wickelhülse 6 zumindest eine, vorzugsweise jedoch mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Gleitkufen 7 angeordnet, die beim Expandieren des Druckmittelschlauchs 4 und durch das dabei erfolgende radiale Verschieben der Gleitleisten 5 leicht in die Innenwandung der Wickelhülse eindringen und eine ausreichende seitliche Haltekraft der Wickelhülse gewährleisten, so daß deren axiale Position auf der Wickelwelle bzw. dem Wickelkörper 2 einwandfrei festliegt. Die durch die Gleitkufe 7 in die Wickelhülse 6 eingeschnittene Kreisbahn ist in Fig. 2 mit 8 bezeichnet.

Das kufenförmige Positionierelement bzw. die Gleitkufe 7 ist mit der Gleitleiste 5 fest verbunden. Dies kann beispielsweise durch kraftschlüssiges Einpressen oder aber auch formschlüssig über Schrauben, durch Umbördeln, Aufspalten oder stoffschlüssig durch einen Kleber erfolgen. Während die Gleitleiste 5 selbst aus Metall oder Kunststoff besteht, kann die Gleitkufe aus Metall oder Keramik bestehen.

Fig. 3 zeigt die Anordnung der Gleitkufen 7 innerhalb der Gleitleiste 5. Die der Wickel­ hülse 6 zugewandte äußere Randkante jeder Gleitkufe 7 steht über die Wirkfläche der zugehörigen Gleitleiste 5 etwa 0,3 mm bis 2 mm, vorzugsweise 0,5 mm bis 1 mm hervor und die Breite der Gleitkufe beträgt vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 1 mm. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch ausreichend tiefe Ringnuten in der Innenwandung der Wickelhülse erzeugt werden, um der Wickelhülse einen sicheren Halt zu geben.

Die spezielle Ausgestaltung der Gleitkufen 7 ist in den Fig. 4 bis 9 dargestellt. Wie aus Fig. 4 entnommen werden kann, kann die Randkante entweder rechteckig, spitzzulau­ fend oder abgerundet ausgebildet sein. Ansonsten ist die Randkante kreisförmig, ellipsenförmig, geradlinig oder trapezförmig und spitz, vorwiegend mit abgerundeten Kanten ausgebildet, wie das aus den Fig. 5 bis 9 ersichtlich ist.

Die Gleitleiste 5 kann aus Stahl oder aus Kunststoff hergestellt sein. Im ersteren Fall sind neben den Gleitkufen im wesentlichen parallel dazu entweder auf der gleichen oder auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete Einschnitte 9 vorgesehen. Dadurch kann sich, wie dies Fig. 3 zeigt, die Gleitleiste 5 den Wickelhülsen flexibel anpassen, ohne daß sich die Gleitkufen 7 schrägstellen. Beim Schrägstellen der Gleitkufen würden Axialkräfte erzeugt, die die Wickelhülsen axial wegschieben würden, was ja gerade durch die Erfindung vermieden werden soll.

Sofern die Gleitleiste aus Stahl hergestellt ist, besteht diese zweckmäßiger Weise gemäß Fig. 12 aus einzelnen Segmenten 11, die entweder lose in den T-förmigen Nuten 3 des Wellenkörpers 2 eingesetzt werden oder aber auf eine federelastische Unterlage 12 geschraubt oder geklebt werden, so wie dies in Fig. 13 gezeigt ist. Auch bei der Ausbildung der Gleitleiste aus Segmenten kann sich die Gleitleiste an die jeweils zu spannende Wickelhülse anlegen, da sich die Segmente unabhängig voneinander an die Innenwandung der Wickelhülse anlegen können. Dort, wo keine Wickelhülsen über den Segmenten liegen, expandieren diese bis zu einem Anschlag in den T-Nuten des Wellenkörpers 2. Auch hierdurch wird sichergestellt, daß die Segmente sich nicht schräg stellen.

In Fig. 14 ist eine Exparisionswickelwelle dargestellt, die abwechselnd um den Umfang verteilt drei Zentrierleisten 13 und drei Gleitleisten 5 mit Gleitkufen 7 aufweist. Die Zentrierleisten 13 können ebenso wie Gleitleiste 5 entweder, wie dargestellt, pneuma­ tisch expandieren aber auch mechanisch radial verstellt werden, wie z. B. Keile oder, dergleichen. Auch können grundsätzlich die Gleitkufen in den Zentrierleisten eingebaut sein.

Es reicht grundsätzlich aus, wenn nur eine Gleitleiste 5 mit wenigstens einer Gleitkufe 7 je Wickelhülse 6 versehen ist.

Claims (15)

1. Friktionswickelwelle zur Aufnahme und zum Antrieb von mehreren, aus Karton oder dergleichen bestehenden Wickelhülsen (6) mit in Nuten (3) eines Wellenkörpers (2) gelagerten und radial verschiebbaren, vorzugsweise durch Verändern des Drucks in einem aufblähbaren Druckmittelschlauch (4) verstellbaren Gleitleisten (5), die nach jeweils gewählten Druck innerhalb der Druckmittelschläuche (4) ein Friktionsdrehmoment auf die Wickelhülse (6) übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Fixierung der Wickelhülse (6) auf der Friktionswickel­ welle mindestens eine der Gleitleisten (5) je Wickelhülse (6) wenigstens ein bei der Friktionierung eine Ringnut in die Innenwandung der Wickelhülse (6) einschneidendes kufenförmiges Positionierelement (7) aufweist, wobei dieses Positionierelement (7) dazu über die der Wickelhülse (6) zugewandten Wickelfläche der Gleitleiste (5), sich in Umfangsrichtung erstreckend vorsteht.

2. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierelement als mit der Gleitleiste (5) fest verbundene Gleitkufe (7) ausgebildet ist.

3. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand zwischen der äußersten Kante der Gleitkufe (7) und der Wirkfläche der Gleitleiste (5) zwischen 0,3 mm und 2 mm, vorzugsweise 0,5 mm und 1 mm beträgt.

4. Friktionswickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Gleitkufe (5) zwischen 0,3 mm und 1 mm beträgt.

5. Friktionswickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Innenwandung der Wickelhülse (6) zugewandte Randkante der Gleitkufe (7) im Querschnitt rechteckförmig oder spitzzulau­ fend oder abgerundet ausgebildet ist.

6. Friktionswickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Randkante in Längsrichtung der Gleitleiste (5) gesehen kreisförmig ausgebildet ist.

7. Friktionswickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Randkante in Längsrichtung der Gleitleiste (5) gesehen ellipsenförmig ausgebildet ist.

8. Friktionswickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Randkante der Gleitkufe in Längs­ richtung der Gleitleiste (5) gesehen rechteckförmig bzw. trapezförmig ausgebildet ist.

9. Friktionswickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkufe (7) aus Metall hergestellt ist.

10. Friktionswickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkufe (7) aus Keramik hergestellt ist.

11. Friktionswickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitleiste (7) aus Kunststoff hergestellt und mit seitlich neben der bzw. den Gleitkufen (7) angeordneten und im wesentlichen parallel dazu verlaufenden Einschnitten (9) versehen ist.

12. Friktionswickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitleiste aus Stahl hergestellt und von mehreren Segmenten (11) gebildet ist.

13. Friktionswickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (11) auf einer in der Nut (3) untergebrachten, federelastischen Unterlage (12) befestigt sind.

14. Friktionswickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Gleitleisten (5) mit Gleitkufen (7) Zentrierleisten (13) zum Einsatz gelangen.

15. Friktionswickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierleisten (13) und die mit Gleitku­ fen (7) bestückten Gleitleisten (5) wechselweise über den Umfang des Wellenklörpers (2) verteilt angeordnet sind.