DE19840816A1 - Vorrichtung zum Aufwickeln oder Abwickeln von Materialbahnen auf oder von einem Wickelkern - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Aufwickeln oder Abwickeln von Materialbahnen auf einen oder von einem Wickelkern (3) weist eine Lagervorrichtung (5) sowie eine Antriebsvorrichtung (9) zum Antreiben des in der Lagervorrichtung (5) drehbar gelagerten Wickelkerns (3) auf. Die Antriebsvorrichtung (9) umfasst einen Antrieb (10) sowie eine Drehmoment-Übertragungsvorrichtung (11) vom Antrieb (10) auf den Wickelkern (3). Um einen möglichst kleinen Wickelkerndurchmesser und dennoch eine ausreichende Auf- oder Abwickelgeschwindigkeit zu erreichen, umfasst die Drehmoment-Übertragungsvorrichtung (11) ein Zahnriemen-Untersetzungsgetriebe (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln oder Abwickeln von Materialbahnen auf einen oder von einem Wickelkern gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In Druckereien ist es bekannt bahnförmig anfallende Produkte wie Papierbahnen auf einen Wickelkern aufzuwickeln bzw. von einem Wickelkern abzuwickeln.

Nachteilig an derartigen, bekannten Wickelkernen ist die Tatsache, dass sie einen relativ grossen Durchmesser aufweisen, um eine minimale Aufwickel- bzw. Abwickelgeschwindigkeit des bahnförmigen Produktes zu gewährleisten. Ein weiterer, durch den grossen Durchmesser bedingter Nachteil ist das grosse Gewicht sowie das grosse Trägheitsmoment des Wickelkerns.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, bei kleinerem Wickelkerndurchmesser eine höhere Aufwickelgeschwindigkeit zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung aufweisend die Merkmale von Anspruches 1 gelöst.

Die Unteransprüche 2 bis 11 beziehen sich auf weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Erfindung wird insbesondere gelöst mit einer Vorrichtung zum Aufwickeln oder Abwickeln von Materialbahnen auf einen oder von einem Wickelkern, insbesondere von Papier-, Textil-, Kunststoff- oder anderen Stoffbahnen, umfassend eine Lagervorrichtung für den Wickelkern sowie einen Antrieb und eine daran angekoppelte Drehmomentübertragungsvorrichtung zum Antreiben oder Bremsen des in der Lagervorrichtung drehbar lagerbaren Wickelkerns, wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung ein wirkungsmässig zwischen dem Antrieb und dem Wickelkern angeordnetes Zahnriemen-Untersetzungsgetriebe umfasst.

Das Zahnriemen-Untersetzungsgetriebe weist den Vorteil auf, dass es mit einer wesentlich höheren Drehzahl als bisher zum Antrieb von Wickelkerne bekannte Getriebe betreibbar ist, wobei das Zahnriemen-Untersetzungsgetriebe zudem in der Lage ist ein hohes Drehmoment auf den Wickelkern zu bewirken. Dadurch ist die Verwendung eines Wickelkerns mit geringem Durchmesser möglich, welcher sowohl mit einer hohen Drehzahl als auch mit einem hohen Drehmoment betreibbar ist. Insbesondere wenn erst wenige Bahnen auf dem Wickelkern aufliegen besteht das Erfordernis, dass der Wickelkern mit einer hohen Drehzahl betrieben wird, um die erforderliche Bahngeschwindigkeit zu erreichen. Vorzugsweise wird der Aufwickelvorgang derart betrieben, dass eine konstante Kraft auf die Bahn erzeugt wird. Daraus erfolgt, dass mit zunehmendem Durchmesser des Wickels ein höheres Drehmoment erforderlich ist, um die erforderliche, insbesondere konstante Bahnspannung zu erzeugen.

Dadurch, dass die Drehmoment-Übertragungsvorrichtung ein Zahnriemen-Untersetzungsgetriebe umfasst, kann der Antrieb mit wesentlich grösseren Drehzahlen erfolgen als bei den bisher üblichen Getrieben, die eine maximale Eintriebsdrehzahl des Getriebes von lediglich etwa 6000 U/Min zulassen. Die Untersetzung bewirkt ein hohes am Wickelkern verfügbares Drehmoment. Zudem sind Zahnriemengetriebe billiger herzustellen als Zahnradgetriebe und problemloser im Unterhalt, da die Schmier- und Kühlproblematik, die sich bei den Wärme erzeugenden Zahnradgetrieben ergibt, entfällt. Zahnriemengetriebe sind auch leichter als Zahnradgetriebe, wodurch leichtere Vorrichtungskonstruktionen möglich sind.

Ein zusätzlicher Vorteil der Wickelkerne mit geringem Durchmesser ist die Tatsache, dass sie ein geringes Gewicht sowie ein geringes Trägheitsmoment aufweisen. Zudem weist der Wickelkern eine grössere Aufnahmekapazität auf, kann doch bei vorgegebenem, maximalem Aussendurchmesser der Rolle eine längere Papierbahn aufgewickelt werden. Dies ist insbesondere bei kleinen Wickelrollen, beispielsweise bei Papierrollen besonders vorteilhaft.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung weist diese eine Lagervorrichtung für den Wickelkern auf, welche als eine Lagergabel ausgestaltet ist und um eine Drehachse zwischen zumindest zwei Stellungen verschwenkbar gelagert ist, wobei eine der Stellungen der Arbeitsstellung, in der der Auf- oder Abwickelvorgang erfolgt, entspricht, und die andere, insbesondere horizontale Stellung für das Einlegen oder die Entnahme des Wickelkerns bzw. einer auf dem Wickelkern gebildeten Wickelrolle vorgesehen ist. In der horizontalen Stellung der Lagergabel kann der mit einem Zahnrad versehene Wickelkern problemlos in Eingriff mit einem Antriebszahnrad der Drehmoment-Über­ tragungsvorrichtung gebracht werden, da in dieser Stellung beim Einlegen oder Entnahme der Wickelrolle keine oder nur eine geringe Wickelrolle-Gewichtskomponente vorhanden ist, die Zahn auf Zahn-Schläge verursachen könnte. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Zahnriemen-Untersetzungsgetriebe mit der Lagergabel verbunden und kann leicht und problemlos mit der Lagergabel mitgeschwenkt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Auf- bzw. Abwickelvorrichtung rein schematisch;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht; und

Fig. 3 im verkleinerten Massstab einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 2 in Draufsicht und teilweise im Schnitt.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung 1 dient zum Auf- oder Abwickeln von flexiblen Materialbahnen wie Papier-, Textil-, Kunststoff- oder anderen Stoffbahnen auf einen Wickelkern 3. Der Wickelkern 3 selber ist in Fig. 1 mit dem gestrichelt dargestellten Zahnrad 4 drehfest verbunden ist. Der Wickelkern ist in Fig. 2 angedeutet und dort mit 3 bezeichnet. Der Wickelkern 3 ist vorzugsweise als ein Spanndorn ausgestaltet.

Der Wickelkern 3 mit dem Zahnrad 4 ist in einer Lagervorrichtung 5 drehbar gelagert, die in Fig. 2 und 3 näher dargestellt ist. Fig. 1 zeigt schematisch eine um eine Drehachse 7 zwischen zwei Stellungen 13a, 13b verschwenkbare Lagergabel 6 der Lagervorrichtung 5. Die mit vollen Linien dargestellte, horizontale Stellung 13b der Lagergabel 6 ist für das Einlegen oder die Entnahme des Wickelkerns bzw. einer auf dem Wickelkern 3 gebildeten Wickelrolle vorgesehen und wird auch als Einlege- oder Entnahmestellung 13a bezeichnet. Die andere, gestrichelt dargestellte Stellung 13a entspricht der Arbeitsstellung, in der der Auf- oder Abwickelvorgang stattfindet.

Zum Antreiben des in der Lagervorrichtung 5 drehbar gelagerten Wickelkerns 3 ist eine Antriebsvorrichtung 9 vorhanden, die einen Antrieb 10 umfasst. Der Antrieb 10 ist vorzugsweise als Elektromotor ausgestaltet, wobei dieser sowohl in einer antreibenden als auch in einer bremsenden Arbeitsweise betreibbar ist. Der Antrieb 10 ist über eine Zahnriemenscheibe Z1 an eine Drehmoment-Über­ tragungsvorrichtung 11 gekoppelt. Die Drehmoment-Über­ tragungsvorrichtung 11 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein dreistufiges Zahnriemen-Unter­ setzungsgetriebe 12 auf. Die erste Stufe S1 wird gemäss Fig. 1 und 2 durch eine mit einer Antriebswelle 14 drehfest verbundenen Zahnriemenscheibe Z1 gebildet, die über ein Zahnriemen R1 mit einer Zahnriemenscheibe Z2 grösseren Durchmessers wirkverbunden ist. Die Zahnriemenscheibe Z2 ist drehfest mit einer Welle 15 (Fig. 2) verbunden, die koaxial zur Drehachse 7 angeordnet und in einer Gabelwand 16 der Lagergabel 6 drehbar gelagert ist. Der Welle 15 ist drehfest eine weitere Zahnriemenscheibe Z3 zugeordnet, die einen Teil der zweiten Stufe S2 des Zahnriemen-Untersetzungsgetriebes 12 bildet und über einen Zahnriemen R2 mit einer Zahnriemenscheibe Z4 grösseren Durchmessers wirkverbunden ist, die mit einer ebenfalls in der Lagergabel 6 drehbar gelagerten Welle 17 drehfest verbunden ist. Die dritte Stufe S3 des Zahnriemen-Untersetzungsgetriebes 12 wird durch eine auf der Welle 17 drehfest angeordnete, weitere Zahnriemenscheibe Z5, ein Zahnriemen R3 und eine auf einer weiteren Welle 18 drehfest angebrachten Zahnriemenscheibe Z6 gebildet, die wiederum einen grösseren Durchmesser aufweist als die Zahnriemenscheibe Z5. Auf der Welle 18 ist drehfest ein Antriebszahnrad 20 angeordnet, das beim sich in der Lagervorrichtung 5 befindenden Wickelkern 3 mit dessen Zahnrad 4 im Eingriff steht und einen letzten Teil der Drehmoment-Übertragungsvorrichtung 11 bildet.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich werden mit Vorteil die der jeweiligen Welle zugeordneten Zahnriemenscheiben, beispielsweise die auf der Welle 17 angeordneten Zahnriemenscheiben Z4, Z5 zu beiden Seiten der Gabelwand 16 plaziert. Auch das Antriebszahnrad 20 befindet sich auf der Innenseite der Gabelwand 16, während die Zahnriemenscheibe Z6 aussen angebracht ist.

Das Verschwenken der Lagergabel 6 erfolgt mittels eines zusätzlichen, in der Zeichnung nicht näher dargestellten Antriebs, der mit einem in Fig. 2 und 3 mit 25 bezeich­ neten Einhebeteil wirkverbunden ist. Der Einhebeteil 25 befindet sich in einem Abstand von der Drehachse 7, und zwar zur anderen Seite als zwei den beiden Gabelwänden 16, 16' (Fig. 3) zugeordnete Lagerteile 26, 26' (Fig. 2 und 3) für den Wickelkern 3. Jeder Lagerteil 26, 26' weist gemäss Fig. 2 eine Ausnehmung 27 auf, die derart ausgebildet ist, dass der Wickelkern 3 in oder horizontalen Stellung der Lagergabel 6 von oben eingelegt und in den Ausnehmungen 27 in horizontaler Richtung in den Eingriff mit dem Antriebszahnrad 20 gebracht wird. Dadurch ist beim Einlegen oder Entnahme der Wickelrolle in vorteilhafter Weise keine Wickelrolle-Gewichtskomponente vorhanden, die Zahn auf Zahn-Schläge der beiden Zahnräder 4, 20 verursachen könnte. Die beiden die Kraft übertragenden Zahnräder 20, 4 - beide von der Lagergabel 6 mitgenommen - blei­ ben danach im konstanten Eingriff. Nach dem Einlegen des Wickelkerns 3 wird ein Anschlagteil 28 in die dargestellte Lage gebracht, damit der Wickelkern 3 sicher in der Ausnehmung 27 gehalten ist. Bei der Entnahme der nicht dargestellten, sich auf dem Wickelkern 3 befindlichen Wickelrolle, wird der Arm 6 von der Position 13a in die Position 13b gebracht, und das Anschlagteil 28 aus der dargestellten Lage entfernt, so dass der Wickelkern 3 aus der Ausnehmung 27 entfernbar ist.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist die Lagergabel 6 u-förmig ausgestaltet mit zwei parallel verlaufenden Schenkeln 6a, 6b, welche in deren Endabschnitt je ein Lagerteil 26, 26' zur Aufnahme des Wickelkerns 3 aufweisen. Zudem weisen die Schenkel 6a, 6b je eine Lagerstelle 8a, 8b auf zur Aufnahme der Drehachse 7, so dass die Lagervorrichtung 5, wie in Fig. 1 dargestellt, bezüglich der Drehachse 7 schwenkbar gelagert ist. Die Lagerteile 26, 26' und die Lagerstellen 8a, 8b sind derart in der Lagergabel 6 angeordnet, dass die Drehachse 7 sowie ein gelagerter Wickelkern 3 parallel zueinander verlaufen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform könnte das Zahnriemen-Untersetzungsgetriebe 12 auch einstufig ausgebildet sein, oder zwei oder noch mehr Stufen S1, S2, S3 aufweisen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 ist geeignet zum Aufwickeln von Materialbahnen wie Papierbahnen, wobei der Elektromotor 10 während dem Aufwickeln als Antrieb wirkt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 ist auch zum Abwickeln von auf dem Wickelkern 3 gespeicherten Materialbahnen geeignet, wobei die Elektromotor während dem Abwickeln je nach Anforderung als Antrieb und/oder als Bremse wirkt, um die üblicherweise erforderliche Spannung der Materialbahn zu erzeugen.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Aufwickeln oder Abwickeln von Materialbahnen auf einen oder von einem Wickelkern (3), insbesondere von Papier-, Textil-, Kunststoff- oder anderen Stoffbahnen, mit einer Lagervorrichtung (5) für den Wickelkern (3) sowie einem Antrieb (10) und einer daran angekoppelten Drehmomentübertragungsvorrichtung (11) zum Antreiben oder Bremsen des in der Lagervorrichtung (5) drehbar lagerbaren Wickelkerns (3), wobei die Drehmomentübertragungsvorrichtung (11) ein wirkungsmässig zwischen dem Antrieb (10) und dem Wickelkern (3) angeordnetes Zahnriemen-Unter­ setzungsgetriebe (12) umfasst.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnriemen-Untersetzungsgetriebe (12) mehrstufig ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung (11) einzig aus einem Zahnriemen-Untersetzungsgetriebe (12) besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung (11) mit einem Antriebszahnrad (20) endet, welches derart an der Lagervorrichtung (5) angeordnet ist, dass ein ein Zahnrad (4) aufweisender Wickelkern (3) im gelagerten Zustand mit dessen Zahnrad (4) in das Antriebszahnrad (20) eingreift.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (5) um eine Drehachse (7) schwenkbar gelagert ist, wobei die Lagervorrichtung (5) zumindest zwei Stellungen einzunehmen in der Lage ist, eine Einlege- oder Entnahmestellung (13a) in welcher ein Wickelkern (3) auf die Lagervorrichtung (5) aufbringbar oder entfernbar ist, und eine Arbeitsstellung (13b), in welcher der Auf- oder Abwickelvorgang erfolgt, wobei der Wickelkern (3) in der Arbeitsstellung (13b) höher angeordnet ist als in der Einlege- oder Entnahmestellung (13a).

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (5) als u-förmige Lagergabel (6) mit zwei insbesondere parallel verlaufenden Schenkeln (6a, 6b) ausgestaltet ist, und dass an jedem Schenkel (6a, 6b) eine Lagerstelle (26, 26') zur Aufnahme des Wickelkerns (3) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnriemen-Untersetzungsgetriebe (12) mit einem der Schenkel (6a, 6b) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schenkel (6a, 6b) der Lagergabel (6) eine Lagerstelle (8a, 8b) zur Aufnahme einer Drehachse (7) aufweist, und dass die Lagerstellen (8a, 8b) derart angeordnet sind, dass die Drehachse (7) und ein gelagerter Wickelkern (3) parallel verlaufen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine in der Lagergabel (6) drehbar gelagerte, zur Drehachse (7) koaxial angeordnete Welle (15) mit einer Zahnriemenscheibe (Z2) des Zahnriemen-Untersetzungsgetriebes (12) drehfest verbunden ist, die über einen ersten Zahnriemen (R1) mit einer auf einer Antriebswelle (14) drehfest angeordneten ersten Zahnriemenscheibe (Z1) wirkverbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnriemen-Untersetzungsgetriebe (12) mindestens eine weitere, in der Lagergabel (6) drehbar gelagerte, mit einer drehfest angeordneten Zahnriemenscheibe (Z6) ausgestattete Welle (18) aufweist, die über mindestens einen Zahnriemen (R3, R2) mit einer weiteren, auf der zur Drehachse (7) koaxialen Welle (15) angeordneten Zahnriemenscheibe (Z3) wirkverbunden ist, und die mit dem in das Wickelkern-Zahnrad (4) eingreifenden Antriebszahnrad (20) drehfest verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der mit dem Antriebszahnrad (20) versehenen Welle (18) angeordnete Zahnriemenscheibe (Z6) in zwei Stufen (S3, S2) über zwei Zahnriemen (R3, R2) mit der auf der zur Drehachse (7) koaxialen Welle (15) angeordneten Zahnriemenscheibe (Z3) wirkverbunden ist, die um je eine auf einer weiteren, in der Lagergabel (6) drehbar gelagerten Welle (17) angeordnete Zahnriemenscheibe (Z5, Z4) umgelenkt sind.

12. Druckereivorrichtung umfassend eine Vorrichtung gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche.