DE19921637A1 - Friktionswickelwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Friktionswickelwelle mit den Merkmalen gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Mit Umrollschneidemaschinen werden flexible Bahnen aus Kunststoff, Papier, Textilmaterial usw. in Streifen geschnitten und auf Wickelhülsen auf­ gewickelt. Die Hülsen, meist in der Breite der geschnittenen Streifen, werden auf Wickelwellen aufgeschoben und darauf durch radialwirkende Spann­ elemente festgespannt.

Durch unterschiedliche Spannungen in der Materialbahn oder unterschied­ liche Materialdicke kann es beim Aufwickeln zu unterschiedlichen Wickel­ durchmessern kommen, die unterschiedliche Hülsendrehzahlen für einzelne Bänder erforderlich machen. Um dies zu erreichen, werden auf die Wickel­ wellen ringförmige Friktionselemente aufgesetzt, die auf den Spann­ elementen durchrutschen können und damit unterschiedliche Wickel­ spannungen ausgleichen. Die Wickelwelle wird dabei mit Voreilung ange­ trieben. Die Wickelspannung kann über den Druck der Spannelemente gesteuert werden.

Die Friktion erfolgt also zwischen Spannwelle und Friktionselement, während zwischen Friktionswelle und Wickelhülse eine drehfeste Verbin­ dung hergestellt werden muß, da sonst die Wickelhülsen bei Schlupf durch Reibkräfte beschädigt würden.

Bei den aus der DE 28 56 066 C2 und DE 42 44 218 C1 bekannten Friktions­ wickelwellen sind zur Bildung einer rutschfesten Verbindung zwischen dem Reibringen und Wickelhülsen und zum Ausgleich unterschiedlicher Hülsen­ innendurchmesser am Umfang der Reibringe elastische Vorsprünge erfor­ derlich. Diese sind in Antriebsrichtung geneigt und legen sich von innen mit Vorspannung an die Wickelhülsen an. Diese elastischen Vorsprünge stehen am Umfang der Welle hervor und können leicht beschädigt werden. Nach längerem Gebrauch setzt sich Schmutz und Abrieb zwischen den Vorsprüngen fest und stört die einwandfreie Funktion. Die widerhaken­ förmigen Element können insbesondere bei Wickelhülsen aus Pappe zur Beschädigung der Hülseninnenflächen führen.

Von großem Nachteil ist außerdem, daß die Wickelhülsen nur bei gleichzeitigem ständigen Drehen in Richtung der Neigung der Elemente auf die Wickelwelle aufgebracht oder von dieser entfernt werden können. Dies führt zu langen Maschinenrüstzeiten und verhindert den Einsatz einfacher automatischer Beschickungs- und Entladevorrichtungen.

Bei der aus der Auslegeschrift 11 43 074 bekannten Wickelwelle werden Reibbuchsen pneumatisch gespannt und die drehfeste Verbindung durch Gummiringe hergestellt, die sich durch eine zusätzliche axiale Krafteinleitung radial ausdehnen und gegen die Wickelhülsen gepreßt werden.

Bei beiden oben genannten Ausführungen ist zum Austausch eines beschädigten Friktionselementes meist eine arbeitsaufwendige Demontage anderer Elemente erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Friktionswickelwelle der eingangs erläuterten Art weiterzuentwickeln, die keine nachteiligen vorste­ henden Klemmelemente am Umfang der Friktionselemente aufweist, ein schnelles, ungehindertes Aufschieben und Entnehmen der Wickelhülsen ermöglicht, keine zusätzliche axiale Kraft zur Hülsenklemmung erfordern, einen einfachen Austausch eines beschädigten Friktionselementes ermög­ licht und aus wenigen Teilen kostengünstig gefertigt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 enthaltenen Merkmale gelöst. Durch radial dehnbare Friktionselemente ist es vorteil­ hafterweise möglich, den Druck der Spannelemente mit dem der Schlupf bzw. die unterschiedlichen Drehzahlen zwischen Antriebswelle und Wickelhülsen gesteuert werden, gleichzeitig zum rutschfesten Spannen der Wickelhülsen zu verwenden, so daß keine zusätzlichen Klemmelemente zwischen Friktionsringen und Wickelhülsen und auch keine zusätzliche axiale Kraft eingeleitet werden muß. Da die Friktionselemente im ungespann­ ten Zustand kleiner sind als der Innendurchmesser der Wickelhülsen, lassen sich diese leicht aufstecken und abziehen. Die Dehnbarkeit ermöglicht außerdem, daß beschädigte Friktionselemente ausgetauscht werden können ohne andere Elemente zu demontieren. Sie werden über die anderen Elemente hinweg abgezogen oder aufgesteckt.

Weitere vorteilhafte Ausbildungsformen sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

In den Ansprüchen 2 und 3 wird empfohlen die Friktionselemente als am Umfang schräggeschlitzte Buchsen aus federelastischem Material auszubilden.

Nach Anspruch 4 ist es möglich die Friktionselemente aus Segmenten zusammenzusetzen, die durch Zugfedern zusammengehalten werden.

Es ist von Vorteil auf die Friktionselemente nach Anspruch 5 und 6 elastische Schläuche aufzuziehen, welche die Rückstellkraft der Elemente verstärken, eine gute Oberflächenhaftung aufweisen und gewisse Innen­ durchmessertoleranzen der Wickelhülsen ausgleichen.

Nach Anspruch 7, 8 und 9 wird eine gute Haftung der Außenflächen der Frik­ tionselemente empfohlen, die durch Spitzen oder Rippen verstärkt werden kann, während die Innenflächen verschleißarmen und abriebsfest sein sollen. Es wird nach Anspruch 10 empfohlen, die Friktionselemente im Durchmesser so zu gestalten, daß sich die Wickelhülsen im ungespannten Zustand leicht aufschieben und abziehen lassen und nach Anspruch 11 die Elemente dicht an dicht über die gesamte Spannbreite anzuordnen.

Es wird empfohlen nach Anspruch 12 an den Enden und nach Anspruch 13 auch zwischen den Friktionselementen Führungsstücke an den Spannele­ mente zu befestigen, die ein axiales verrutschen der Friktionselemente verhindern.

Nach Anspruch 14 können die Spannelemente als schmale Leisten aus­ geführt werden über die, zur Vergleichmäßigung des radialen Druckes, dehnbare geschlitzte Zwischenbuchsen aufgeschoben werden. Diese Buch­ sen sind über einen Stift o. ä. mit einer Leiste fest verbunden und haben vorzugsweise die Breite der Friktionsringe. Bei radialem Druck der Spannleisten wird die Zwischenbuchse gedehnt und gegen die Friktionsringe gedrückt.

In den Ansprüchen 15 und 16 kann der radiale Druck in einer hohlen Antriebswelle oder am Umfang einer vollen Welle erzeugt werden.

Weitere Details der Erfindung werden in den Zeichnungen erläutert, die ein bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch darstellen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Wickelwelle in gespanntem Zustand. Der Schnitt verläuft gemäß der Schnittlinie B-B von Fig. 2

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Teilstück einer Wickelwelle. Der Schnitt verläuft gemäß Schnittlinie A-A von Fig. 1

Fig. 3 ein Friktionselement bestehend aus zwei Halbschalen, die mit Zugfedern zusammengehalten werden

Fig. 4 eine Seitenansicht von Fig. 3

Fig. 5 einen Schnitt durch ein geschlitztes Friktionselement mit Gummischlauchmantel gemäß Schnittlinie D-D in Fig. 6

Fig. 6 einen Längsschnitt durch 3 Friktionselemente entsprechend Linie C-C von Fig. 5

Fig. 7 einen Querschnitt einer Wickelwelle nach Anspruch 14 mit Zwischenbuchsen und Spannleisten. Der Schnitt verläuft gemäß der Schnittlinie B-B von Fig. 8

Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein Teilstück einer Wickelwelle nach Anspruch 14 mit Zwischenbuchsen und Spannleisten in gespann­ tem Zustand. Der Schnitt verläuft gemäß Schnittlinie A-A von Fig. 7.

Fig. 1 und 2 zeigen die Friktionswelle in druckbeaufschlagtem also gespann­ tem Zustand.

Die Antriebswelle 1 mit Lagerzapfen 18 ist nur prinzipiell angedeutet. In der Welle sind zentral oder am Umfang pneumatische, hydraulische oder mechanische Drucksysteme angeordnet, (nicht dargestellt, da sie bekannt' sind und die Neuerung nicht betreffen). Diese Drucksysteme erzeugen Kräfte in Richtung der eingezeichneten Vektoren 7 gegen die Innenflächen von Spannelementen 5. In dem Ausführungsbeispiel sind vier Spannelemente 5 dargestellt, die drehfest aber radial bewegbar mit der Antriebswelle 1 verbunden sind und sich über die gesamte Länge des Spannbereiches erstrecken.

Die Spannelemente 5 werden durch die radialen Kräfte mit ihrer Außenfläche gegen die am Umfang geschlitzten Friktionselemente 2 gedrückt, die sich dadurch ihr federelastisches Verhalten aufweiten bis sie mit dem auf ihrer Außenfläche direkt oder über einen aufgezogenen gummielastischen Schlauch 3 an den Innenflächen der aufgeschobenen Wickelhülsen 14 drehfest anliegen. Die Wickelhülsen 14 sind mit axialem Abstand aufgesetzt, können aber auch dicht an dicht aufgeschoben werden.

Bei Druckentlastung werden die Spannelemente 5 durch die Rückstellkraft der Friktionselemente und evtl. die Spannung der Schläuche 3 radial nach innen bewegt. Gleichzeitig verringert sich der Durchmesser der Friktions­ elemente 2 und der Schläuche 3 soweit, daß die Wickelhülsen 14 leicht von der Welle heruntergeschoben bzw. neue aufgesteckt werden können.

An den seitlichen Enden der Spannelemente 5 sind einzelne Führungsstücke 9 mit Schrauben 8 befestigt, die ein axiales verrutschen der Friktionselemente 2 verhindern. Diese Führungsstücke 9 können auch zwischen den Friktionselementen 2 auf den Spannelementen 5 befestigt sein.

Die Werkstoffe der Spannelemente 5 und der Friktionselemente 2 werden so gewählt, daß zwischen beiden im gespannten Zustand der Welle ein Schlupf möglich ist, so daß die Antriebswelle 1 mit den Spannelementen 5 mit einer größeren Drehzahl laufen kann als die Friktionselemente 2 mit der rutschfest verbundenen Wickelhülsen 14, die durch die Zugkraft der aufzuwickelnden Materialstreifen (nicht dargestellt) gebremst wird.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen eine weitere Ausführungsform von Friktions­ elementen, die aus zwei Halbschalen 10 gebildet werden, welche mit zwei Zugfedern 13 dehnbar verbunden sind. Um eine gute Haftung zu den Wickelhülsen 14 zu erreichen, kann die Außenfläche der Halbschalen 10 wie dargestellt mit Spitzen 12 oder Rippen 11 versehen werden.

In Fig. 5 und Fig. 6 wird das Friktionselement 2 von Fig. 1 im Detail dargestellt. Das federelastische ringförmige Friktionselement 2 ist eine am Umfang durchgehend geschlitzte Buchse. Der Schlitz 4 verläuft vorzugs­ weise schräg zur Umfangsrichtung. Die Schlitze nebeneinander-liegender Friktionselemente 2 werden, wie in Fig. 6 mit drei Elementen dargestellt, spiegelbildlich angeordnet, damit sie sich bei unterschiedlicher Drehzahl nicht verhaken.

Auf die Friktionselemente sind mit Vorspannung gummielastische Schläuche 3 aufgezogen, wodurch die Friktionselemente 2 und die Spannelemente 5 radial zusammengedrückt werden. Beim Spannen der Welle dehnt sich der Schlauch 3 aus und bildet durch den hohen Haftwert des Gummis mit der Wickelhülse 14 eine rutschfeste Verbindung. Der Vorteil dieser Ausfüh­ rungsform liegt in der unkomplizierten Gestaltung einer dehnbaren Buchse und der geschlossenen gegen Schmutz und Staub geschützten Außenfläche.

In Fig. 7 und Fig. 8 wird eine Friktionswickelwelle dargestellt, bei der über 4 schmale Spannleisten 15, dehnbare, geschlitzte Zwischenbuchsen 16 aufgeschoben sind, die über einen Stift oder eine Schraube 17 mit einer Spannleiste fest verbunden sind. Werden die Spannleisten nach außen gedrückt, dehnt sich die Zwischenbuchse 16 aus und drückt gegen die Friktionsringe. Die Breite der Zwischenbuchsen entspricht vorzugsweise der Breite der Friktionsringe.

Claims (16)

1. Friktionswickelwelle zum Wickeln von Streifen beliebiger Breite, bei der am Umfang einer Antriebswelle 1 mit dieser drehfest verbundene radial bewegbare Spannelemente 5 über den gesamten Spannbereich angeordnet sind, die durch einen von der Antriebswelle ausgehenden pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch erzeugten Druck gegen die Innenflächen von ringförmigen Friktionselementen 2 gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Friktionselemente 2 dehnbar gestaltet sind und bei radialen Druck gegen ihre Innenumfangsflächen, ihren Durchmesser vergrößern, bis ihre Außenumfangsflächen gegen die Innenflächen von dicht an dicht oder mit Abstand zu einander aufgeschobenen Wickelhülsen gedrückt werden, wobei unter Berück­ sichtigung der Federrückstellkraft der Friktionselemente durch einen entsprechend großen Oberflächenreibwert eine rutschfeste Verbindung zwischen Friktionselement und Wickelhülse 14 entsteht, während andererseits der Reibwert der Innenflächen der Friktionselemente 2 so gewählt wird, daß ein Schlupf zwischen den Spannelementen 5 und den Friktionselementen 2 möglich ist, so daß die Friktionselemente 2 mit den Wickelhülsen 14 mit unterschiedlichen Drehzahlen gegenüber der Antriebswelle 1 und den mit ihr verbundenen Spannelementen 5 umlaufen können.

2. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnbarkeit der Friktionselemente dadurch erreicht wird, daß sie als federelastische Buchsen z. B. aus Metall oder Kunststoff gestaltet sind, die am Umfang durch einen Schlitz 4 aufgetrennt sind.

3. Friktionswickelwelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze 4 vorzugsweise schräg zur Umfangsrichtung verlaufen und bei nebeneinanderliegenden Buchsen spiegelbildlich angeordnet sind, damit sie sich bei unterschiedlicher Drehzahlen der Buchsen nicht verhaken.

4. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnbarkeit der Friktionselemente dadurch erreicht wird, daß diese aus zwei oder mehreren Schalenelementen 10 bestehen, die durch Zugfedern 13 zusammengehalten werden und dadurch reibschlüssig auf den Spannelementen anliegen.

5. Friktionswickelwelle nach Anspruch 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Außenumfangsfläche der Friktionselemente ein gummielasti­ scher Schlauch 3 mit hohem Oberflächenhaftwert unter Vorspannung aufgezogen ist, der die Rückfederkraft der Elemente unterstützt und den Schlitz der Buchse gemäß Anspruch 2 bzw. den Umfang im Bereich der Federn entsprechend Anspruch 3 nach außen gegen Schmutz und Staub abdeckt.

6. Friktionswickelwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gummielastische Schlauch eine Wanddicke aufweist, die einen ausrei­ chenden Federweg hat, um Innendurchmessertoleranzen der Wickelhülsen auszugleichen, wenn er gegen die Hülsen gedrückt wird.

7. Friktionswickelwelle nach Anspruch 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Friktionselemente an ihrer Außenumfangsfläche einen großen Haftwert aufweisen.

8. Friktionswickelwelle nach Anspruch 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Friktionselemente an ihrer Außenumfangsfläche Vorsprünge in Form von Spitzen 12 oder Rippen 11 aufweisen, die bei radialem Druck nach außen teilweise in die Innenflächen der Wickelhülsen eindringen, dadurch eine rutschfeste Haftung zu den Wickelhülsen ermöglichen und Innendurchmessertoleranzen ausgleichen.

9. Friktionswickelwelle nach Anspruch 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Umfangsflächen der Friktionselemente aus einem verschleiß­ armen und abriebfesten Gleitmaterial bestehen.

10. Friktionswickelwelle nach Anspruch 2-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Friktionselemente im nicht ausgedehnten Zustand einen kleineren Außendurchmesser als den Innendurchmesser der Wickelhülsen aufweisen, der es zuläßt die Wickelhülsen leicht aufzustecken und abzuziehen.

11. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Friktionselemente dicht an dicht über den gesamten Spannbereich angeordnet sind.

12. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Friktionselemente durch Führungsstücke 9, die an beiden Enden . der Spannelemente befestigt sind, gegen ein axiales verrutschen gesichert sind.

13. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsstücke nach Anspruch 11 auch zwischen allen oder einzel­ nen Friktionselementen an den Spannelementen befestigt sind, um ein axiales Wandern der Ringe zu verhindern.

14. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente schmale Leisten 15 sind, auf die zur Vergleich­ mäßigung des Druckes dehnbare, geschlitzte Zwischenbuchsen 16, vorzugsweise mit der Breite der Friktionsringe, aufgeschoben und über Stifte 17 o. ä. mit einer Spannleiste fest verbunden sind, sich bei radialem Druck dehnen und von innen gegen die Friktionsringe gedrückt werden.

15. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Druck durch mehrere Druckelemente am Umfang einer vollen Antriebswelle erzeugt wird.

16. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Druck durch ein oder mehrere Druckelemente in einer Hohlwelle erzeugt wird und durch Öffnungen in dem Umfang der Welle auf die Spannelemente übertragen wird.