DE19641021A1

DE19641021A1 - Wickelwelle mit integriertem Tragsystem

Info

Publication number: DE19641021A1
Application number: DE19641021A
Authority: DE
Inventors: Hans W Dr Ing Grimm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1996-10-07
Publication date: 1998-04-09

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanisch-pneumatische Wickelwelle nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und folgend.

Ein bevorzugtes, jedoch nicht ausschließliches Anwendungsgebiet dieser Wickelwellen ist das Aufwickeln von bahnförmigen Materialien wie Papier, Folie, Textilgewebe usw. auf Wickelhülsen oder direkt auf den Wickelkörper. Hierzu sind an einem wellen förmigen zylindrischen Körper, gleichmäßig am Umfang verteilt, mindestens 3 Spannkörper angebracht. So sind in Ausnehmungen eines Shaftes z. B. 3 Spannbacken radial verschieblich angeordnet, deren innere Keilflächen mit einem kegelförmigen Schubelement zusammenwirken. Bei dem Schubelement handelt es sich um ein Kolben zylindersystem, was in Längsrichtung verschoben werden kann. Der von den Spannbacken zurückgelegte Weg ist dabei proportional zum Weg des Schubsystems. Das pneumatische Schubsystem kann entweder direkt auf die Spannkeile wirken oder aber zur Komprimierung einer Feder benutzt werden, die ihrerseits bei Entspannung auf das Schubsystem wirkt und die Keile radial nach außen bewegt.

Wickelwellen haben eine erhebliche wirtschaftliche Bedeutung, da es nur durch ihren Einsatz möglich wird, Maschinenrüstzeiten bei Rollenwechsel zu minimieren, sowie eine sichere Führung der Materialien in Produktionsmaschinen vor allem bei hohen Geschwindigkeiten zu gewährleisten.

Wickelwellen mit radial sich bewegenden symmetrisch angeordneten Spannkeilen sind seit Jahren bekannt. Das auf die Spannkeile wirkende konusförmige Schubsystem wird dabei am Innendurchmesser des Tragrohres geführt und abgestützt.

Bei hohen Maschinengeschwindigkeiten ist das höchst genaue zentrische Spannen der Wickelhülse für das Wickelergebnis wichtig. Dies ist bei den bekannten Konstruktionen aufgrund des notwendigen Radialspieles zwischen Schubelement und Tragrohr nur beschränkt möglich. Um insbesondere thermische Ausdehnungs bewegungen des konusförmigen auf die Keile wirkenden Schubsystems auszugleichen, muß der Durchmesser des Schubsystems kleiner sein als der Innendurchmesser des Tragrohres, darüberhinaus ist die Herstellung eines Tragrohres mit eng toleriertem Innendurch messer mit hohen Kosten verbunden. Aufgrund der zu berück sichtigenden Durchmesserunterschiede bewegt sich das Schubsystem bei Belastung durch Kraftschluß über Keile und Wickelhülse in radialer Richtung. Es folgt damit eine exzentrische Auslenkung der Wickelhülse bedingt durch das Spiel zwischen Schubelement und Tragrohr.

Als Folge kommt es bei hohen Wickelgeschwindigkeiten zu stark unruhigem Wickellauf und damit zur ungleichmäßigen Ausbildung des Wickels.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei hohen Wickelgeschwindigkeiten eine möglichst geringe Exzentrizität der Aufspannung der Wickelhülse zu gewährleisten. Die höchsten Drehzahlen der Wickelwellen werden zu Beginn des Wickelprozesses bei Aufwicklern bzw. am Ende des Wickelprozesses bei Abwicklern erreicht dann, wenn der Wickelgutdurchmesser gering wird. Die Drehzahl der Wickelwelle wird dabei bei konstanter Wickelgeschwindigkeit direkt durch den Umfang des Wickelgutes bestimmt.

Bei hohen Wickelgeschwindigkeiten ist aufgrund des beschriebenen Vorganges gleichzeitig nur eine geringe Gewichtsbelastung der Wickelwelle vorhanden. Die Wickelwelle entsprechend Erfindung besitzt 2 integrierte Tragsysteme. Bei hoher Wickelgeschwindigkeit und geringer Wickelgutbelastung wird das Wickelgut getragen durch das Tragsystem entsprechend Pos. 1, 10 und 3 von Fig. 1. Die auf die Keile wirkenden Schubsysteme sind spielfrei mit dem Innentragrohr Pos. 10 Fig. 1 verbunden. Dieses bevorzugt aber nicht ausschließlich rohrförmige Tragsystem wird mit enger radialer Toleranz in den Wellenzapfen Pos. 2 gelagert. Die Anordnung fluchtet mit den Lageraufnahmen Pos. 1 der Wickelwelle. Das Innentragrohr Pos. 10 ist am Außenumfang eng toleriert und die Schubelemente Pos. 6 sind radial spielfrei auf diesem Tragrohr angeordnet.

Bei Zunahme des Gewichtes des Wickelgutes während des Wickel prozesses kommt es zu elastischer Durchbiegung des inneren Tragrohres Pol. 10. Dieser Vorgang läuft soweit ab, bis die Schubelemente Pos. 6 in Kontakt mit dem sehr viel steiferen äußeren Tragrohr Pos. 5 kommen. Sowie Kontakt mit dem äußeren Tragrohr besteht, übernimmt das äußere Tragrohr die Haupt- Tragfunktion der Gesamtwickelwelle.

Sobald das äußere Tragrohr Pos. 5 die Tragfunktion übernimmt, ist aufgrund des höheren Balldurchmessers (hohes Wickelgewicht) die Wickelgeschwindigkeit erheblich reduziert, somit die radial exzentrische Position des Wickelgutes auf der Wickelwelle nicht mehr von ausschlaggebender Bedeutung für den Wickelprozeß.

Bei Einsatz der Wickelwelle in Abwickelfunktion kehrt sich die Reihenfolge um, zunächst ist bei hohem Wickelgewicht das Haupt tragrohr Pos. 5 in Funktion und bei Reduzierung des Wickelgewichtes und steigender Wellenumfangsgeschwindigkeit wird dieses Tragrohr entlastet bis zu dem Zeitpunkt, wo das Innentragrohr Pos. 10 in Funktion kommt. Dadurch wird das radiale Spiel bei hohen Drehzahlen minimiert.

Die die Wickelhülse fixierenden Keile Pos. 7 Fig. 1 können ebenfalls mit einem Schalensystem Pos. 8 Fig. 1 verbunden sein, um den wirksamen Flächendruck auf die Wickelhülse zu reduzieren. Aufgrund des nur beschränkt zur Verfügung stehenden Bauraumes in der Wickelwelle steht für die eingebauten pneum. Kolben Pos. 4 oft nur ein kleines Luftvolumen in der Wickelwelle zur Verfügung. In Abhängigkeit von der Größe eines evtl. vorhandenen Lecks kommt es während des Wickelprozesses zu Druckverlust und damit reduziert sich die Kolbenkraft und in Folge die Spannkraft der Wickelwelle. Bei der erfindungsgemäßen Auslegung fungiert das Innentragrohr Pos. 10 als zusätzlicher Druckspeicher für die Wickelwelle. Hierbei ist das Innenrohr auf beiden Seiten luftdicht mit den Tragzapfen Pos. 3 verbunden. Das Druckluftvolumen vor den Pneumatikkolben Pos. 4 ist dabei mit dem Innenrohr verbunden. Mit dieser Anordnung kann in vielen Fällen das Druckluftvolumen erheblich vergrößert werden. Hierdurch ist selbst bei einem geringen Leckverlust des Kolbensystems eine ausreichende Spannkraft der Wickelwelle während des Wickelprozesses gewährleistet.

Bezugszeichenliste

1 Lagerung Tragzapfen
2 Tragzapfen Wickelwelle
3 Zapfen Innenrohr
4 Kolben
5 Außen-Tragrohr
6 Schubsystem (Konus)
7 Spann-Keil
8 Schale
9 Druckluftspeicher
10 Innenrohr

Claims

1. Wickelwelle zum Aufnehmen und Fixieren von Spannhülsen oder Wickelgut mit am Umfang symmetrisch angeordneten Spannkeilen oder Spannschalen, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Spannkeile wirkende Schubsystem (6), Fig. 1 radial spielfrei auf dem Innentragrohr (10), Fig. 1 angebracht ist. Das Innentragrohr ist über Zapfen (3) fluchtend mit den Tragzapfen (2) der Gesamtwelle verbunden.

2. Wickelwelle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Innentragrohr (10) mit Zapfen axial beweglich angeordnet ist und mit einem Kolbensystem (4) verbunden ist.

3. Wickelwelle nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das auf dem Innentragrohr fixierte Schubsystem (6) bei elastischer radialer Auslegung mit dem Außentragrohr (5) in Kontakt kommt.

4. Wickelwelle entsprechend Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß das Innentragrohr als zusätzlicher Druckluftspeicher (9) für das Kolben-Zylindersystem dient.

5. Wickelwelle nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß das Schubsystem (6) aus Material, bevorzugt Kunststoff mit hohem termischen und sonstigen Ausdehnungsverhalten bestehen kann.