DE19855781A1 - Wickelvorrichtung - Google Patents
WickelvorrichtungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung mit einer in die Wickelvorrichtung einsetzbaren und aus dieser herausnehmbaren Wickelwelle, die an ihren beiden Enden mit axial vorstehenden Lagerzapfen ausgebildet ist und an den Lagerzapfen drehbar in der Wickelvorrichtung lagerbar ist, wobei zur drehbaren Lagerung der Wickelwelle am freien Ende jedes Lagerzapfens ein Außenlager und an dem dem freien Ende abgewandten Ende des Lagerzapfens ein Innenlager vorgesehen ist, dergestalt, daß die Wickelwelle vierfach symmetrisch in der Wickelvorrichtung gelagert ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung mit einer in die Wickelvorrichtung
einsetzbaren und aus dieser herausnehmbaren Wickelwelle, die an ihren beiden
Enden mit axial vorstehenden Lagerzapfen zur drehbaren Lagerung der
Wickelwelle in der Wickelvorrichtung ausgebildet ist.
Derartige Wickelvorrichtungen sind vielfältig bekannt und dienen
beispielsweise zum Aufwickeln einer kontinuierlich zugeführten Materialbahn,
wie einer Kunststoffolie zu einem sogenannten Coil, der auf der Wickelwelle
aufgewickelt wird. Hierzu wird üblicherweise auf die Wickelwelle eine Hülse,
beispielsweise aus Pappe aufgeschoben, die den Kern des späteren Coils
bildet.
Problematisch bei den bekannten Wickelvorrichtungen der eingangs genannten
Art ist die bisher unvermeidliche und zum Teil erhebliche Durchbiegung der
Wickelwelle zwischen ihren an den Lagerzapfen in ihren Endbereichen
ausgebildeten Lagerstellen. Diese Durchbiegung wirkt sich negativ auf die
erhaltene Wickelqualität aus.
Ferner weist die Wickelwelle beim Anwickelvorgang, d. h. bei beginnendem
Aufwickeln der zugeführten Materialbahn den geringsten Durchmesser,
nämlich ihren eigenen Durchmesser bzw. den Außendurchmesser einer auf die
Wickelwelle aufgeschobenen Hülse auf. Aufgrund dieses geringsten
Wickeldurchmessers erreicht die Wickelwelle hierbei ihre höchste Drehzahl.
Diese maximale Drehzahl wird jedoch durch die biegekritische Drehzahl der
Wickelwelle begrenzt, die sich aus der sich infolge des Eigengewichts
einstellenden Durchbiegung der Welle ergibt. Diese biegekritische Drehzahl,
auf die die Wickelwelle beim Anwickelvorgang maximal beschleunigt werden
darf, begrenzt jedoch die Leistungsfähigkeit der Wickelvorrichtung, so daß
eine weitere Erhöhung der biegekritischen Drehzahl der Wickelwelle
wünschenswert ist.
Die Erfindung hat sich von daher die Aufgabe gestellt, eine Wickelvorrichtung
der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der die Durchbiegung einer
beliebigen in die Wickelvorrichtung einsetzbaren und aus dieser
herausnehmbaren Wickelwelle minimiert wird, um einerseits die biegekritische
Drehzahl der Wickelwelle zu erhöhen, was sich vorteilhaft auf die
Leistungsfähigkeit der Wickelvorrichtung auswirkt und andererseits über die
Minimierung der Durchbiegung auch die Wickelqualität der Wickelvorrichtung
zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Wickelvorrichtung gemäß den
kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Im Rahmen der Erfindung wird die Lösung der gestellten Aufgabe über eine
spezielle Art der Lagerung bzw. Einspannung der Wickelwelle innerhalb der
Wickelvorrichtung bewirkt, wodurch sich die angestrebte Reduzierung der
Durchbiegung einstellt.
Die Erfindung lehrt, daß zur drehbaren Lagerung der Wickelwelle am Ende
jedes Lagerzapfens ein Außenlager und an den Außenlagern auf der dem Ende
des Lagerzapfens abgewandten Seite beabstandet je ein Innenlager
angeordnet sind, dergestalt, daß die Wickelwelle vierfach symmetrisch in der
Wickelvorrichtung gelagert ist, wodurch die Durchbiegung der solchermaßen in
der Wickelvorrichtung gelagerten Wickelwelle auf ein bisher nicht erreichbares
Minimum reduziert wird. Infolge der vierfach symmetrisch gelagerten
Wickelwelle in einem zweifach statisch unbestimmten System werden
innerhalb der Wickelwelle zwischen den Lagerstellen Spannungen und hieraus
resultierende Momente hervorgerufen, die der Durchbiegung der Wickelwelle
infolge ihres Eigengewichts entgegenwirken, so daß die Durchbiegung der
Wickelwelle auf überraschend einfache Weise minimiert wird.
Im Rahmen der Erfindung wird unter einer symmetrischen Lagerung eine
bezogen auf den Mittelpunkt der Wickelwelle symmetrische Anordnung der
Lager verstanden.
Um die Wickelwelle bei Erreichen einer gewünschten Aufwickellänge der
zugeführten Materialbahn aus der Wickelvorrichtung entnehmen zu können
und ohne Unterbrechung der Zuführung der Materialbahn durch eine weitere in
die Wickelvorrichtung einlegbare Wickelwelle zu ersetzen, wird vorgeschlagen,
daß die Außenlager mittels einer Kupplungseinrichtung axial zur Mittelachse
der Wickelwelle verschiebbar und mit dem Lagerzapfen der Wickelwelle
verbindbar sind und die Innenlager auf der der Kupplungseinrichtung
abgewandten Seite auf den Lagerzapfen der Wickelwelle angeordnet sind. Die
Wickelwelle ist von daher dauerhaft mit ihren Innenlagern ausgerüstet und
wird bei Einlegen in die Wickelvorrichtung mittels der an der Wickelwelle
angreifenden Kupplungseinrichtungen zusätzlich mit den jeweiligen
Außenlagern der Wickelvorrichtung verbunden, so daß die erfindungsgemäße
vierfach symmetrische Lagerung in der Wickelvorrichtung mit der daraus
resultierenden Minimierung der Durchbiegung der Wickelwelle realisiert wird.
Sobald die Wickelwelle aus der Wickelvorrichtung wieder entnommen werden
soll, werden die Außenlager mittels der Kupplungseinrichtung von der
Wickelwelle getrennt, so daß diese in an sich bekannter Weise aus der
Wickelvorrichtung entnommen und gegen eine andere in die Wickelvorrichtung
einsetzbare Wickelwelle ausgetauscht werden kann.
Durch diese Ausbildung ist es insbesondere auch möglich, Wickelwellen mit
verschiedenen Durchmessern des Wellenkorpus, etwa die weit verbreiteten 3"-
und 6"-Wickelwellen in der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung
gleichermaßen verwenden zu können. Lediglich die Lagerzapfen der
Wickelwellen sind hierzu gleich auszubilden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Innenlager
der Wickelwelle jeweils von einer auf den der Kupplungseinrichtung
abgewandten Bereich des Lagerzapfens aufgeschobenen Lagerhülse gebildet,
die mittels Lagerelementen drehbar um den Lagerzapfen gelagert sind. Die
Lagerhülse bildet hierbei das äußere Lagergehäuse des Innenlagers, während
der Lagerzapfen das innere Gehäuse des Innenlagers bildet. Es ist darüber
hinaus auch möglich, auf den Lagerzapfen mindestens eine Innenhülse
aufzuschieben, die zugleich das Innengehäuse des Innenlagers bildet und über
die Lagerelemente drehbar mit der darüber aufgeschobenen Lagerhülse als
äußeres Lagergehäuse verbunden sind. Die Innenlager der Wickelwelle sind
hierbei vorteilhaft als Wälzlager ausgebildet, die auch bei hohem Eigengewicht
der Wickelwelle in Verbindung mit der auf dieser Wickelwelle aufgewickelten
Materialbahn die entstehenden Belastungen zuverlässig aufnehmen können.
Zur Abstützung des Innenlagers der Wickelwelle innerhalb der
Wickelvorrichtung ist vorteilhaft eine im Querschnitt etwa, U-förmige
Aufnahmeschale vorgesehen, in die die Wickelwelle zur drehbaren Lagerung in
der Wickelvorrichtung einlegbar und aus dieser herausnehmbar ist. Hierdurch
wird insbesondere ein automatisiertes Einlegen und Herausnehmen von
Wickelwellen in bzw. aus der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung
ermöglicht.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Lagerhülse des Innenlagers eine
außenseitig ringförmig umlaufende Nut aufweist und die Aufnahmeschale
einen hiermit korrespondierenden vorstehenden Steg aufweist, der bei in die
Aufnahmeschale eingelegter Wickelwelle in die umlaufende Nut der Lagerhülse
formschlüssig eingreift. Hierdurch werden axiale Verschiebungen der
Lagerhülse des Innenlagers der Wickelwelle während des Wickelvorganges
vermieden.
Zur weiteren Steigerung der Fixierung und Abstützung der Innenlager der
Wickelwelle an der Wickelvorrichtung wird vorgeschlagen, daß die den U-
förmigen Querschnitt der Aufnahmeschale bildenden Stege einen dem
Durchmesser der Lagerhülse des Innenlagers entsprechenden Abstand
voneinander aufweisen, so daß die Lagerhülse formschlüssig in die Aufnahme
schale einlegbar ist und über den verbleibenden Freiraum zwischen den den U-
förmigen Querschnitt der Aufnahmeschale bildenden Stegen problemlos
einlegbar bzw. herausnehmbar ist.
Eine besonders stabile Lagerung der Wickelwelle wird dadurch erreicht, daß
die Aufnahmeschale über die Kupplungseinrichtung für das Außenlager hinaus
verlängert ist und einen Teil des Lagerbockes für das Außenlager bildet.
Um die Wickelwellen der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung problemlos in
diese einzulegen bzw. aus dieser herauszunehmen, wird vorgeschlagen, daß
als Kupplungseinrichtung für die Außenlager ein in der Wickelvorrichtung
gehalterter und axial zur Mittelachse der Wickelwelle verschiebbarer Zylinder
vorgesehen ist, innerhalb dessen eine Pinole mittels des Außenlagers drehbar
gelagert ist und die Pinole bei Verschiebung des Zylinders in Richtung auf die
Wickelwelle mit dem freien Ende des Lagerzapfens in Eingriff kommt und die
Wickelwelle im Außenlager drehbar lagert. Zum Einlegen der Wickelwelle in die
erfindungsgemäße Wickelvorrichtung wird von daher die Wickelwelle mit ihren
Lagerzapfen in die jeweils vorgesehenen Aufnahmeschalen der
Wickelvorrichtung eingelegt, wobei sich die auf dem Lagerzapfen der
Wickelwelle ausgebildeten Innenlager bereits an der Wickelvorrichtung
abstützen und eine zweifache drehbare Lagerung der Wickelwelle bewirken. In
dieser Position wird sodann durch Vorschieben des Zylinders mit der darin
drehbar gelagerten Pinole eine Verbindung zwischen dem freien Ende des
Lagerzapfens der Wickelwelle und dem die Pinole innerhalb der
Wickelvorrichtung drehbar lagernden Außenlager hergestellt, so daß sich
nunmehr in Verbindung mit den Innenlagern die erfindungsgemäße vierfache
symmetrische Lagerung der Wickelwelle ergibt, die die Durchbiegung der
Wickelwelle auf ein Minimum begrenzt. Nach der Beendigung des
Wickelvorganges auf die solchermaßen in der Wickelvorrichtung gelagerte
Wickelwelle wird der Zylinder in entgegengesetzter Richtung verschoben,
woraufhin die Pinole außer Eingriff mit dem Lagerzapfen der Wickelwelle
kommt und die Verbindung zu den Außenlagern unterbrochen wird. Nunmehr
kann die Wickelweile in umgekehrter Richtung aus den Aufnahmeschalen der
Wickelvorrichtung entnommen werden.
Durch diese vorangehend erläuterte konstruktive Gestaltung ist es
insbesondere möglich, einen automatisierten Wechsel der Wickelwellen
innerhalb der Wickelvorrichtung vorzunehmen. Hierzu ist es lediglich
erforderlich, die Kupplungseinrichtung und die Auflageschalen beispielsweise
an an sich bekannten Wechselarmen einer Wickelvorrichtung im Bereich des
freien Endes derselben zu befestigen, so daß über eine Verschwenkbewegung
der Wechselarme in eine Aufnahmestellung die Wickelwelle einlegbar und über
eine weitere Verschwenkbewegung der Wechselarme in eine
Entnahmestellung die Wickelwelle aus den Aufnahmeschalen herausnehmbar
ist.
Insbesondere ist durch diese einfache Konstruktion auch eine nachträgliche
Ausrüstung bereits vorhandener Wickelvorrichtungen mit der erfindungsgemäß
vorgeschlagenen vierfach symmetrischen Lagerung zur Minimierung der
Durchbiegung der Wickelwelle ermöglicht.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung sieht
vor, daß die Pinole an ihrem freien Ende einen Spannkonus aufweist, der mit
einer entsprechenden am freien Ende des Lagerzapfens axial in diesen
eingebrachten konischen Spannbohrung in Eingriff bringbar ist. Hierdurch wird
eine besonders feste Verbindung zwischen den Außenlagern und den
Lagerzapfen der Wickelwelle für die Schaffung der erfindungsgemäßen
vierfach symmetrischen Lagerung ermöglicht.
Insbesondere bei sehr leistungsfähigen und große Wickelbreiten aufweisenden
erfindungsgemäßen Wickelvorrichtungen kann darüber hinaus auch
vorgesehen sein, daß die Pinole mittels eines Drehantriebes drehbar antreibbar
ist, um bei Eingriff der Pinole in den Lagerzapfen der Wickelwelle diese
Drehbewegung auf die Wickelwelle zu übertragen und somit die Wickelwelle
während des Wickelvorganges drehbar anzutreiben.
Ferner kann vorgesehen sein, daß auf den dem freien Ende des Lagerzapfens
zugewandten Bereich eine Kupplungshülse aufgebracht ist, die mittels einer
Welle-Nabe-Verbindung verdrehsicher mit dem Lagerzapfen verbunden ist und
an deren freien Ende die konische Spannbohrung ausgebildet ist. Durch diese
Ausbildung können insbesondere auch bereits vorhandene Wickelwellen
unterschiedlichen Durchmessers ohne großen Aufwand sowohl mit einem
Innenlager mittels aufgeschobener Lagerhülse als auch mit einem für den
Eingriff der Kupplungseinrichtung vorgesehenen konischen Spannbohrung am
freien Ende des Lagerzapfens mittels der Kupplungshülse ausgerüstet werden.
Innerhalb der Kupplungshülse kann ein Pneumatikventil für einen
Druckluftanschluß zur Wickelwelle vorgesehen sein, wie er beispielsweise zur
Betätigung von aus der Oberfläche der Wickelwelle ausfahrbaren
Klemmbacken zum Festsetzen einer hierauf aufgeschobenen Hülse für die
Aufwicklung der zugeführten Materialbahn bekannt ist.
Des weiteren kann die Lagerhülse, die zur Schaffung des Innenlagers drehbar
auf dem Lagerzapfen angeordnet ist, im Bereich ihres der Kupplungshülse
zugewandten Endes mittels eines zusätzlichen Kugellagers - gegenüber dem
Lagerzapfen drehbar gelagert sein, um eine Beeinflussung der hieran
angrenzenden und verdrehsicher mit dem Lagerzapfen verbundenen
Kupplungshülse zu vermeiden.
Die mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen vierfach symmetrischen
Lagerung der Wickelwelle erzielbare Reduzierung der Durchbiegung der
Wickelwelle kann an den verschiedensten Bauformen von Wickelvorrichtungen
realisiert werden. Sie ist insbesondere sowohl an sogenannten
Kontaktwicklern, bei denen ein direkter Kontakt zwischen einer sogenannten
Kontaktwalze und der Wickelwelle herrscht, wie auch an sogenannten
Spaltwicklern, bei denen die Kontaktwalze und die Wickelwelle einen
bestimmten vorgebbaren Spaltabstand voneinander aufweisen, mit Vorteil
einsetzbar, um die Durchbiegung der Wickelwelle zu minimieren und das
Wickelergebnis sowie die Leistung der Wickelvorrichtung zu verbessern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in der
Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Es zeigen:
Fig. 1 in schematisierter Darstellung die Lagerung einer Wickelwelle
innerhalb der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung,
Fig. 2 in schematisierter Darstellung die Ansicht gemäß Pfeil V auf die
Aufnahmeschale der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung,
Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Lagerzapfen der Wickelwelle
gemäß Fig. 1,
Fig. 4 in schematisierter Darstellung dis Durchbiegung der
erfindungsgemäß vierfach gelagerten Wickelwelle,
Fig. 5 in schematisierter Darstellung die Durchbiegung einer zweifach
gelagerten Wickelwelle gemäß Stand der Technik,
Fig. 6 in schematisierter Darstellung die Lagerung der Wickelwelle in der
erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung.
Anhand der Darstellungen in den Fig. 4 und 5 soll zunächst die
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung im Vergleich zum
Stand der Technik dargestellt werden.
Hierzu zeigt die Fig. 5 in schematischer Darstellung das Verformungsbild
einer Wickelwelle 1, die gemäß Stand der Technik an ihren beiden Enden in
mit 2' gekennzeichneten äußeren Lagern drehbar in einer Wickelvorrichtung
gelagert ist. Aufgrund des Eigengewichts der Wickelwelle 1 sowie
gegebenenfalls bereits auf der Wickelwelle aufgewickelter zugeführter
Materialbahn stellt sich zwischen den Außenlagern 2' eine Durchbiegung D1
der Wickelwelle ein, infolge derer die mit MA bezeichnete Mittelachse
gegenüber der mit N1 bezeichneten theoretischen Mittelachse der Wickelwelle
zwischen den Außenlagern 2' stark abweicht, d. h. die Wickelwelle "hängt"
infolge ihres Eigengewichtes zwischen den Außenlagern 2' durch. Diese große
Durchbiegung D1 begrenzt jedoch zum einen die biegekritische Drehzahl der
Wickelwelle beim Anwickelvorgang, was der Geschwindigkeit der zugeführten
und aufzuwickelnden Materialbahn und damit der Leistung der
Wickelvorrichtung Grenzen setzt, wie auch bei fortschreitender Aufwicklung
der Materialbahn auf der Wickelwelle die weiter ansteigende Durchbiegung
sich negativ auf das Wickelergebnis auswirkt und beispielsweise zu
Faltenbildung innerhalb der aufgewickelten Materialbahn führen kann.
Demgegenüber zeigen die Fig. 5 und 6 in schematischer Darstellung eine
Lagerung der Wickelwelle 1, wie sie bei der erfindungsgemäßen
Wickelvorrichtung angewendet wird. Hierbei ist die Wickelwelle 1 an ihren
beiden Enden mit je zwei Lagern 2, 3 in der hier nicht dargestellten
Wickelvorrichtung drehbar gelagert, wobei die dem freien Ende der
Wickelwelle 1 zugeordneten Lager als äußere Lager 2 bezeichnet werden. In
einem Abstand von diesen äußeren Lagern 2 und dem freien Ende der
Wickelwelle 1 abgewandt, sind des weiteren jeweils als innere Lager 3
bezeichnete Lager vorgesehen, in denen die Wickelwelle 1 ebenfalls drehbar
gelagert ist. Hierdurch ergibt sich im Vergleich zu der zweifach gelagerten
Wickelwelle gemäß Fig. 5 eine vierfache Lagerung der Wickelwelle 1 in der
Wickelvorrichtung, wobei die vierfache Lagerung bezüglich des Mittelpunktes
MP der Wickelwelle 1 symmetrisch ausgebildet ist. Diese Lagerung ist
zweifach statisch unbestimmt.
Infolge des nach wie vor vorhandenen Eigengewichts der Wickelwelle 1 und
gegebenenfalls bereits auf der Wickelwelle aufgewickelter zugeführter
Materialbahn stellt sich bei der vierfach symmetrischen Lagerung der
Wickelwelle 1 das in der Fig. 4 dargestellte Verformungsbild ein, bei dem
zwar die theoretische Mittelachse der Wickelwelle, die hier mit N2 bezeichnet
ist, gegenüber der bekannten Lagerung gemäß Fig. 5 unverändert ist. Jedoch
wird die tatsächlich sich einstellende Durchbiegung D2 der Wickelwelle 1 bei
der dargestellten vierfach symmetrischen Lagerung gegenüber der bekannten
zweifachen Lagerung im Ergebnis erheblich verringert.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß bei der bekannten zweifachen Lagerung
gemäß Fig. 5 die für die Durchbiegung D1 der Wickelwelle 1 verantwortliche
Flächenlast zwischen den Lagern 2' allein durch die beiden an den Lagern 2'
angreifenden Lagerkräfte F2 in Fig. 6 aufgenommen wird.
Bei der vierfach symmetrischen Lagerung der Wickelwelle 1 gemäß Erfindung
und Darstellung in Fig. 5 wird jedoch die für die Durchbiegung D2 der
Wickelwelle verantwortliche Flächenlast von den Lagerkräften F3 an den
inneren Lagern 3 aufgenommen. Die sich infolge dieser Kräfte entgegengesetzt
zur Durchbiegung hochbiegenden freien Enden der Wickelwelle 1 werden in
entgegengesetzter Richtung durch die Lagerkräfte F2 an den Außenlagern 2
eingespannt. Hierdurch stellen sich innerhalb der Wickelwelle 1
Biegespannungen ein, die in axialer Richtung der Wickelwelle 1 gerichtet sind
und der Durchbiegung der Wickelwelle infolge ihres Eigengewichts und der
gegebenenfalls bereits auf der Wickelwelle aufgewickelten Materialbahn
entgegenwirken. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch die Durchbiegung D2
gegenüber der Durchbiegung D1 beim Stand der Technik gemäß Fig. 5, wie
sie sich auch aus einem Vergleich der Flächeninhalte der schraffierten Flächen
gemäß den Darstellungen in Fig. 4 und 5 ergibt, bei der
erfindungsgemäßen vierfach symmetrischen Lagerung der Wickelwelle
erheblich verringern läßt. Hierdurch wird zum einen die biegekritische Drehzahl
der Wickelwelle 1 erhöht, so daß die Geschwindigkeit der zugeführten
Materialbahn beim Anwickelvorgang höher sein kann wie auch das
Wickelergebnis gegenüber einer herkömmlich zweifach drehbar gelagerten
Wickelwelle 1 erheblich verbessert werden kann.
Anhand der weiteren Figuren wird nachfolgend das vorangehend erläuterte
Prinzip der vierfach symmetrisch gelagerten Wickelwelle 1 der
Wickelvorrichtung an einem konstruktiven Beispiel näher erläutert.
Die Fig. 6 zeigt eine Wickelwelle 1 mit einem Wickelkörper 10, die an ihren
beiden Enden mit einem axial in Richtung der Mittelachse MA vorstehenden
Lagerzapfen 11 für die drehbare Lagerung der Wickelwelle 1 in der hier nicht
dargestellten Wickelvorrichtung aufweist. An jedem Lagerzapfen 11 ist in
einem dem Wellenkörper 10 zugewandten Bereich 11a, d. h. dem freien Ende
der Lagerzapfen 11 abgewandt, ein inneres Lager 3 zur drehbaren Lagerung
der Wickelwelle 1 vorgesehen, wie auch an dem dem Wickelkörper 10
abgewandten Bereich 11b, d. h. im Bereich des freien Endes des Lagerzapfens
11 ein Außenlager 2 zur drehbaren Lagerung der Wickelwelle 1 vorgesehen
ist.
Um diese vierfach symmetrische Lagerung der Wickelwelle 1 an einer
Wickelmaschine realisieren zu können, bei der die Wickelwelle in an sich
bekannter Weise automatisiert in die Wickelwelle einlegbar und nach Abschluß
des Wickelvorganges aus dieser herausnehmbar ist, sind die inneren Lager 3
dauerhaft mit dem Lagerzapfen 11 der Wickelwelle 1 verbunden, während die
Außenlager 2 über eine nachfolgend noch näher erläuterte
Kupplungseinrichtung während des Wickelvorganges mit der Wickelwelle 1
verbindbar sind und zum Herausnehmen der Wickelwelle aus der
Wickelvorrichtung außer Eingriff mit der Wickelwelle 1 bringbar sind.
Der Aufbau der dauerhaft mit dem Lagerzapfen 11 der Wickelwelle 1
verbundenen Innenlager 3 ist in näheren Einzelheiten aus den Fig. 1 und 4
ersichtlich. Wie diesen Figuren entnehmbar ist, sind zur Bildung des
Innenlagers 3 auf den Lagerzapfen 11 in seinem an den Wellenkörper 10
angrenzenden Bereich 11a zunächst mehrere aneinander angrenzende Ringe
13a, 13b, 13c aufgezogen, die zum Wellenkörper 10 hin von einem Ring 14 in
ihrer Lage fixiert werden und zum freien Ende des Lagerzapfens 11 hin von
einem auf den Lagerzapfen aufgezogenen Kugellager 16 begrenzt werden. Auf
den Lagerzapfen 11 ist im Bereich der aufgezogenen Ringe 13a, 13b, 13c eine
Lagerhülse 17 aufgeschoben, die den außenseitigen Abschluß des
Lagerzapfens 11 im Bereich 11a bildet und mittels Wälzlagern 15a, 15b
drehbar um die Mittelachse MA der Wickelwelle 1 auf dem Lagerzapfen 11
gelagert ist. Die Wälzlager 15a, 15b stützen sich hierbei auf den Ringen 13a,
13c innenseitig ab und sind mittels eines Wellendichtringes 150 abgedichtet.
Auf diese Weise ist bereits das Innenlager 3 für den Lagerzapfen 11 gebildet,
wobei die Ringe 13a, 13c das Innengehäuse des Innenlagers 3 bilden und die
Lagerhülse 17 das Außengehäuse des Innenlagers 3 bildet, welche sich um
den Lagerzapfen 11 der Wickelwelle 1 frei mittels der Wälzlager 15a, 15b
drehen kann.
Zum freien Ende des Lagerzapfens 11 hin ist in einem mit 11b
gekennzeichneten Bereich eine Kupplungshülse 18 auf den Lagerzapfen 11
aufgezogen, die mittels einer Welle-Nabe-Verbindung in Gestalt einer
Passfeder 18a verdrehsicher mit dem Lagerzapfen 11 verbunden ist. Die
Lagerhülse 17 des Innenlagers 3 ist von daher auch gegenüber der
verdrehsicher mit dem Lagerzapfen 11 verbundenen Kupplungshülse 18 frei
drehbar um den Lagerzapfen 11 gelagert. Um hierbei eine gegenseitige
Beeinflussung und Schleifvorgänge, die zu Verschleiß führen könnten, zu
verhindern, ist die Lagerhülse 17 im Übergangsbereich zur Kupplungshülse 18,
d. h. an ihrem dem freien Ende des Lagerzapfen 11 zugewandten Ende mittels
des Kugellagers 16 gegenüber dem Lagerzapfen 11 drehbar gelagert, so daß
ein Anliegen an der sich hieran anschließenden Kupplungshülse 18 verhindert
ist.
Zum freien Ende hin weist die Kupplungshülse 18 eine axial von der Stirnseite
her eingebrachte konische Spannbohrung 12 auf, die hieran anschließend in
einen zylinderischen Bohrungsteil 12a übergeht, in welchen ein
Pneumatikventil 19 einsetzbar ist, welches in an sich bekannter Weise zum
Anschluß von Druckluft für die Betätigung von bekannten, hier der Einfachheit
halber aber nicht dargestellten Klemmbacken der Wickelwelle 10 zum
Festspannen einer hierauf aufgeschobenen Hülse dient.
Der Einsatz einer solchermaßen aufgebauten Wickelwelle 1 mit dauerhaft an
der den Lagerzapfen 11 ausgebildeten Innenlagern 3 innerhalb einer
Wickelvorrichtung, die ein automatisiertes Einlegen und Herausnehmen der
Wickelwelle 1 ermöglicht, ist schematisch in der Fig. 1 dargestellt. Der
Einfachheit halber ist hierbei nur der einem Ende der Wickelwelle 1
zugewandte Teil der Wickelvorrichtung dargestellt, am hier nicht dargestellten
gegenüberliegenden Ende der Wickelwelle 1 ist jedoch im wesentlichen die
gleiche Anordnung vorgesehen.
In einem Gehäuse 20 einer hier nicht näher dargestellten Wickelvorrichtung ist
das Außenlager 2 mittels einer Kupplungseinrichtung angeordnet, wodurch das
Außenlager 2 bei eingelegter Wickelwelle 1 in die Wickelvorrichtung mit dem
Lagerzapfen 11 der Wickelwelle verbindbar und zwecks Herausnehmen der
Wickelwelle 1 aus der Wickelvorrichtung außer Eingriff mit dem Lagerzapfen
11 der Wickelwelle 1 bringbar ist.
Zu diesem Zweck ist das Außenlager 2, welches zur Aufnahme der hohen
Biegemomente von zwei Lagern 23, 24 gebildet ist, innerhalb eines axial zur
Mittelachse MA der Wickelwelle 1 verschiebbaren Zylinders 22 gemäß Pfeilen
P1 angeordnet, so daß über eine axiale Verschiebung des Zylinders 22 das
Außenlager 2 axial verfahrbar ist. Innerhalb des Zylinders 22 ist eine Pinole 25
drehbar mittels der das Außenlager 2 bildenden Lager 23, 24 gelagert und
weist an ihrem freien Ende einen Spannkonus 25a auf.
Der Pinole 25 vorgelagert ist an dem Gehäuse 20 der Wickelvorrichtung eine
Aufnahmeschale 30 befestigt, die, wie sich in näheren Einzelheiten auch aus
der Darstellung gemäß Fig. 2 ergibt, einen etwa U-förmigen Querschnitt
aufweist. Über eine Einführöffnung 32 ist die vorangehend bereits erläuterte
Wickelwelle 1 zur drehbaren Lagerung innerhalb der Wickelvorrichtung mit
ihren Lagerzapfen 11 in die Aufnahmeschale 30 gemäß Pfeil P2 einlegbar,
wobei sich das dauerhaft mit dem Lagerzapfen 11 der Wickelwelle 1
verbundene Innenlager 3 mittels seiner Lagerhülse 17 auf einer entsprechend
ausgebildeten Auflagefläche 33 der Auflageschale 30 aufliegend abstützt.
Zum Einführen und sicheren Halten des Lagerzapfens 11 innerhalb der
Auflageschale 30 sind hierzu die beiden Schenkel 34a, 34b der Auflageschale
30 im Bereich ihrer freien Enden in einem solchen Abstand A angeordnet, der
dem Durchmesser DL der Lagerhülse 17 entspricht, so daß der Lagerzapfen 11
über die zwischen den Schenkeln 34a, 34b ausgebildete Einführöffnung 32
gemäß Pfeil P2 in die Lagerschale 30 einlegbar ist und dort formschlüssig
gehalten wird.
In dieser in die Lagerschale 30 der Wickelvorrichtung eingelegten Position der
Wickelwelle 1 ist diese bereits durch Auflage der Innenlager 3 mittels der
Lagerhülse 17 auf der Auflagefläche 33 der Lagerschale 30 zweifach drehbar
innerhalb der Wickelvorrichtung gelagert. Nunmehr wird noch die mittels des
Außenlagers 2 drehbar in dem Zylinder 22 gelagerte Pinole durch Vorschub
des Zylinders 22 in der Darstellung gemäß Fig. 1 nach links in die hier
dargestellte Position mit dem freien Ende des Lagerzapfens 11 der Wickelwelle
1 in Eingriff gebracht. Hierbei taucht der am freien Ende der Pinole
ausgebildete Spannkonus 25a in die stirnseitige konische Spannbohrung 12
der Kupplungshülse 18 ein und bewirkt bei Anliegen eines entsprechenden
Anpreßdruckes eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Kupplungshülse
18 und der Pinole 25, wodurch letztlich auch eine kraftschlüssige Verbindung
zwischen dem Lagerzapfen 11 der Wickelwelle 1 und dem Außenlager 2
hergestellt ist. In dieser in der Fig. 1 beispielhaft an einem Ende der
Wickelwelle 1 dargestellten Position mit auf der Auflagefläche 33 der
Aufnahmeschale 30 aufliegendem Innenlager 3 und in die konische
Spannbohrung 12 eingreifender Pinole 25 ist sodann die gewünschte vierfach
symmetrische Lagerung der Wickelwelle 1 hergestellt, die in der bereits
erläuterten Weise die Durchbiegung der Wickelweile 1 erheblich verringert.
Nach der Beendigung des Wickelvorganges wird zum Entnehmen der
Wickelwelle der Zylinder 22 in Pfeilrichtung P1 nach rechts gemäß Fig. 1
verfahren, wobei die Pinole 25 außerhalb des Eingriffes mit dem freien Ende
des Lagerzapfens 11 gelangt und die Wickelwelle entgegen Pfeilrichtung P2
aus der Aufnahmeschale 30 entnommen werden kann. Es ist von daher
offensichtlich, daß bei Anordnung der Außenlager 2 innerhalb einer mittels
Zylinder ausgebildeten Kupplungseinrichtung und hieran fortsetzend
befestigter Aufnahmeschale 30 insbesondere auch ein automatisiertes
Einlegen und Herausnehmen der Wickelwelle 1 aus der Wickelvorrichtung
ermöglicht ist. Hierzu wird die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung an in
bekannter Weise ausgebildeten, hier nicht dargestellten schwenkbaren
Wechselarmen der Wickelvorrichtung befestigt, die aus einer
Aufnahmeposition für die Wickelwelle 1 in eine Entnahmeposition für die
Wickelwelle 1 verschwenkbar sind.
Der Darstellung gemäß Fig. 1 ist darüber hinaus zu entnehmen, daß die
Anlagefläche 33 der Aufnahmeschale 30 mit einem vorstehenden Steg 33a
und die Lagerhülse 17 des Innenlagers 3 mit einer ringförmig umlaufenden Nut
170 ausgebildet ist, in die beim Einlegen der Wickelwelle 1 in die
Aufnahmeschale 30 der vorstehende Steg 33a an der Auflagefläche 33
eingreift. Hierdurch wird zum einen eine exakte Führung des Lagerzapfens 11
der Wickelwelle 1 beim Einlegen derselben in die Aufnahmeschale 30 erzielt,
wie auch axiale Bewegungen der in die Aufnahmeschale 30 eingelegten
Wickelwelle 1 hierdurch verhindert werden.
Bei der dargestellten Wickelvorrichtung können Wickelwellen unterschiedlicher
Durchmesser des Wellenkorpus 10, z. B. 3" oder 6" gleichermaßen verwendet
werden, wenn die Lagerzapfen 11 in der beschriebenen Weise ausgebildet
sind.
Die axiale Bewegung des das Außenlager 2 aufnehmenden Zylinders 22 kann
beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch erfolgen. Hierzu ist der Zylinder
22 mittels eines ringförmig umlaufenden Steges 22a gegenüber einer äußeren
Zylinderwandung 21 abgedichtet. An seinem einen axialen Ende ist der
Zylinder 22 mittels eines Steges 21a gegenüber der äußeren Zylinderwandung
21 abgedichtet, während auf der der Wickelwelle zugewandten Seite die
Abdichtung über einen mit 35 gekennzeichneten und über einen Teilabschnitt
des Zylinders 22 verlängerten Teil der Aufnahmeschale 30 bewirkt wird, der
mit dem Gehäuse 20 der Wickelvorrichtung verbunden ist. Die
Aufnahmeschale 30 bildet von daher einen Teil des Lagerbockes für das
Außenlager 2, in dem sie einen Teil der Führung für den Zylinder 22 entlang
seines Verschiebeweges in Pfeilrichtung P1 bildet.
Um die Verschiebebewegung des Zylinders 22 mit der darin angeordneten und
im Außenlager 2 drehbar gelagerten Pinole 25 zwecks Verbindung mit der in
die Aufnahmeschale 30 eingelegten Wickelwelle bzw. Lösen dieser
Verbindung zu ermöglichen, sind zwischen Zylinder 22 und der äußeren
Zylinderwandung 21 zwei Ringräume 220, 221 ausgebildet, die mittels des
vorstehenden Steges 22a abdichtend unterteilt werden. In jeden Ringraum
220, 221 führt eine hier nicht dargestellte Hydraulik- oder Pneumatikleitung
ein. Durch entsprechendes wechselweises Beaufschlagen der Leitungen kann
sodann eine Füllung der Ringräume 220 bzw. 221 erfolgen, die die
gewünschte Verschiebung des Zylinders 22 mit der darin drehbar gelagerten
Pinole 25 und die Ausübung eines für eine kraftschlüssige Verbindung mit der
Wickelwelle 1 ausreichenden Anpreßdruck gewährleistet.
Die Pinole 25 ist überdies mittels eines Drehantriebes über Ritzel 26, 25b und
einen nicht näher dargestellten Antriebsmotor drehbar antreibbar, um
insbesondere bei sehr leistungsfähigen Wickelvorrichtungen einen Drehantrieb
für die mit der Pinole 25 verbundene Wickelwelle 1 herzustellen.
Claims (14)
1. Wickelvorrichtung mit einer in die Wickelvorrichtung einsetzbaren und aus
dieser herausnehmbaren Wickelwelle, die an ihren beiden Enden mit axial
vorstehenden Lagerzapfen zur drehbaren Lagerung der Wickelwelle in der
Wickelvorrichtung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende
jedes Lagerzapfens (11) ein Außenlager (2) und an den Außenlagern auf
der dem Ende des Lagerzapfens (11) abgewandten Seite beabstandet je
ein Innenlager (3) angeordnet sind, dergestalt, daß die Wickelwelle (1)
vierfach symmetrisch in der Wickelvorrichtung gelagert ist.
2. Wickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Außenlager (2) mittels einer Kupplungseinrichtung axial zur Mittelachse
(MA) der Wickelweile (1) verschiebbar und mit dem Lagerzapfen (11) der
Wickelwelle (1) verbindbar sind und die Innenlager (3) auf der der
Kupplungseinrichtung abgewandten Seite auf den Lagerzapfen (11) der
Wickelwelle (1) angeordnet sind.
3. Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Innenlager (3) jeweils von einer auf den der
Kupplungseinrichtung abgewandten Bereich (11a) des Lagerzapfens (11)
aufgeschobenen Lagerhülse (17) gebildet sind, die mittels Lagerelementen
drehbar um den Lagerzapfen (11) gelagert sind.
4. Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Abstützung des Innenlagers (3) der Wickelwelle
(1) eine im Querschnitt etwa U-förmige Aufnahmeschale (30) vorgesehen
ist, in die die Wickelwelle (1) zur drehbaren Lagerung in der
Wickelvorrichtung einlegbar und aus dieser herausnehmbar ist.
5. Wickelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lagerhülse (17) des Innenlagers (3) eine außenseitig ringförmig
umlaufende Nut (170) aufweist und die Aufnahmeschale (30) einen
hiermit korrespondierenden vorstehenden Steg (33a) aufweist, der bei in
5 die Aufnahmeschale (30) eingelegter Wickelwelle (1) in die umlaufende
Nut (170) der Lagerhülse (17) formschlüssig eingreift.
6. Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die den U-förmigen Querschnitt der Aufnahmeschale
(30) bildenden Stege (34a, b) einen dem Durchmesser (DL) der Lagerhülse
(17) des Innenlagers (3) entsprechenden Abstand (A) voneinander
aufweisen.
7. Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufnahmeschale (30) über die
Kupplungseinrichtung für das Außenlager (2) hinaus verlängert ist und
einen Teil des Lagerbockes für das Außenlager (2) bildet.
8. Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Innenlager (3) der Wickelwelle (1) als Wälzlager
ausgebildet sind.
9. Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß als Kupplungseinrichtung ein in der Wickelvorrichtung
gehalterter und axial zur Mittelachse (MA) der Wickelwelle (1)
verschiebbarer Zylinder (22) vorgesehen ist, innerhalb dessen eine Pinole
(25) mittels des Außenlagers (2) drehbar gelagert ist und die Pinole (25)
bei Verschiebung des Zylinders (22) in Richtung auf die Wickelwelle (1)
mit dem freien Ende des Lagerzapfens (11) in Eingriff kommt und die
Wickelwelle (1) im Außenlager (2) drehbar lagert.
10. Wickelvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Pinole (25) an ihrem freien Ende einen Spannkonus (25a) aufweist, der mit
einer entsprechenden am freien Ende des Lagerzapfens (11) axial in diesen
eingebrachten konischen Spannbohrung (12) in Eingriff bringbar ist.
11. Wickelvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pinole (25) mittels eines Drehantriebes drehbar antreibbar ist.
12. Wickelvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß auf den dem freien Ende des Lagerzapfens (11) zugewandten Bereich
(11b) eine Kupplungshülse (18) aufgebracht ist, die mittels einer Welle-
Nabe-Verbindung (18a) verdrehsicher mit dem Lagerzapfen (11)
verbunden ist und an deren freien Ende die konische Spannbohrung (12)
für den Eingriff der Pinole (25) ausgebildet ist.
13. Wickelvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
innerhalb der Kupplungshülse (18) ein Pneumatikventil für einen
Druckluftanschluß zur Wickelwelle (1) vorgesehen ist.
14. Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (17) an ihrem der Kupplungshülse (18)
zugewandten Ende mittels eines Kugellagers (16) drehbar auf dem
Lagerzapfen (11) gelagert ist.
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