DE2308755A1 - Huelsenspannkupplung fuer die achslose aufnahme von zylindrischen rotationskoerpern - Google Patents
Huelsenspannkupplung fuer die achslose aufnahme von zylindrischen rotationskoerpernInfo
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Description
Dipl.-lng. G. Schliebs 61 Darmstadt Claudiusweg 17A
Patentanwalt Telefon (06151) 46753
Bankverbindung: Deutsche Bank AG., Darmstadt Telegramme: inventron
An das
Deutsciie Patentamt
I-iünchen 2
Zweibrückenstr. 12
B.tr,m, Patent—"~* n.^^»^^.^^^ ι ^
Anmelder: Dr. Otto C. Strecker KG., Pfungstadt und Bruderhaus Maschinen. GmbH., Reutlingen.
Hülsenspannkupplung für die achslose Aufnahme
von zylindrischen Rotationskörpern.
Die Erfindung betrifft eine Hülsenspannkupplung für die achslose
Aufnahme von zylindrischen Rotationskörpern, z.B. zum · Wechseln der Wiclcelhülsen an einer Wickelmaschine für Papier-,
Folien-, Gewebe- u.dgl. -wickel. Die gewöhnlich aus Pappe bestehenden Wickelhülsen mit den Wickeln v/erden zur weiteren
Verarbeitung der aufgewickelten Bahnen in Abrollgestelle eingesetzt, in denen zwei miteinander fluchtende, axial verschiebbare
Hülsenspannkupplungen drehbar gelagert sind, die
von beiden Stirnseiten her in die offenen Wickelhülsen je nach Hülseninnendurchmesser 110 bis 160 mm tief eingeschoben
werden können und so die Wickelhülse zwischen sich aufnehmen und sich durch Reibeingriff ihrer Spannflächen mit .
der Ilülseninnenwand selbsttätig spannen. Die die Hülsenspannkupplungen
tragenden Wellen sind außerhalb der Lager mit Bremsvorrichtungen gekuppelt, die ein Brems-Drehmoment zur
Erzeugung der zum Abwickeln erforderlichen Bahnspannung und ein noch größeres beim schnellen Abbremsen der Schwungmasse
des Wickels beim Stillsetzen der Maschine auf die Wickelhülse und deren V/i ekel aufbringen.
409836/0512
FOr das Auftragsverhältnis gilt die GebGhrenordnung der Deutschen Patentanwaltskammer · Gerichtsstand für Leistung und Zahlung ι Darmstadt
Gespräche am Fernsprecher haben keine rechtsverbindliche Wirkung I *
an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt
Die Hülsenspannkupplung muß mehrere, schwer miteinander zu
vereinbarende Anforderungen erfüllen:
Sie muß die Wickelhülse mit dem schweren V/i ekel zentrisch.
spannen;
ihr Spannbereich soll möglichst groß sein, mindestens 10 mm
im Durchmesser überbrücken, um die nichtauszuschaltenden erheblichen Schwankungen im Innendurchmesser von Wickelhülsen
gleicher Größe zu überbrücken; sie muß trotzdem die Brems-Drehmomente für einen stetigen
Bandzug sicher übertragen und darf die Papphülsen nicht zerstören.
Bei einer bekannten Hülsenspannkupplung (US 3,355» 121) sind
auf einem hexagonalen Spannstern, der mit einer Lagerwelle verbunden ist oder Teil dieser Welle sein kann, drei Spannbacken
mit zu dem Spannstern komplementären Innenflächen mit Spiel nach Art eines Spannfutters gelagert und werden
durch zwischen Je zweien von ihnen eingefügte Druckfedern
nach außen gedruckt, so daß ihre Spannflochen mit der Innenwand
der aufgesteckten Innenhülse in Reibeingriff kommen. Bei einer Relativdrehung der Wickelhülse und der von ihr
mitgenommenen Spannbacken gegenüber dem Spannstern laufen dessen Kanten auf den Innenflächen der Spannbacken auf und
pressen diese nach außen und an die Hülseninnenwand, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung zustande kommt, die Drehmomente
zu übertragen vermag. 3ei einer geringen gegenläufigen Relativdrehung zwischen Hülse und Spannkupplung löst sich
der Klemmschluß, und die Hülse kann axial abgezogen werden. - Diese Ausführung hat die erheblichen Nachteile, daß ihre
Spannbacken nicht miteinander gekuppelt, alsc nicht radial
zwangsgeführt sind, so daß kein zentrisches Umfangspannen sichergestellt ist. Die Kennlinie der vom Spannstern ausgeübten
Druckkraft, aufgetragen über dem Winkelbereich der möglichen Relativdrehung gegenüber den Spannbacken, ist
sehr steil, so daß ein großes Drehmoment erforderlich ist,
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das vorn vorgegebenen Bandzug nicht immer auf .gebracht wird,
d.h. die Wickelhülse rutscht auf der Spannkupplung und ist bald verstört. Außerdem besteht bei geringem Überschreiten
der ^ülsendurchmessertoleranz die Gefahr der Selbsthemmung
der Spannkupplung.
Ferner sind Ilülsenspannkupplungen in verschiedenen Ausfiihrunren
bekannt, bei denen Spannrollen in einem Käfigrinsr unverlierbar gehalten, durch diesen also zwangsgekuppelt
sind und durch Helativdrehung des Käfip;ringes gegenüber dem
inneren Spannstern nach außen gepreßt werden (DT 1 254- 917).
Dabei können die Spannrollen aus Schlitzen im Mantel des rL:'f igringes hervortreten oder an dessen Stirnseite hervorstehen.
Diese Ausführungen haben den erheblichen Nachteil, daß an den Spannrollen erhebliche Flächenpressungen auftreten,
die für Papphülsen zu groß sind und diese deformieren. v>ei der ersteren Ausführung setzen sich außerdem die Schlitze
leicht mit Papierstaub und -fasern zu.
Die Erfindung löst die eingangs geschilderte Aufgabe in der Weise, daß bei einer Hülsenspannkupplung mit einem inneren
Spannkörper, mit deren um diesen angeordneten, radial verschiebbaren Spannbacken und auf diese wirkenden Rückstellfedern
sich die Spannbacken erfindungsgemäß auf Druckstücken abstützen, die in Ausschnitten des Spannkörpers nahe der
Achse der Hülsenspannkupplung schwenkbar gelagert und über einen den Spannkörper umgebenden Käfigring in an sich bekann
ter Weise gekuppelt sind. Die Lagerung der die Spannbacken tragenden Druckstücke nahe der Achse der Spannkupplung ergibt
eine flache Steigung der eingangs erwähnten Druckkennlinie, so daß in Verbindung mit der Kupplung sämtlicher
Druckstücke über den Käfigring eine einwandfreie Selbstzentrierung der Wickelhülse bereits mit einem relativ kleinen
Brems-Drehmoment erreicht wird. Die Verwendung n-roßfl"-chiger,
ira wesentlichen den ganzen Umfang der Spannkupplung
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bedeckender Spannbacken ergibt eine geringe spezifische ITächenpressung der Hülseninnenwand und kommt der Lebensdauer
der Hülse zugute.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Druckstücke
als Stößel mit balligen Stirnflächen ausgebildet und in segmentförmige, in Kugelpfannen auslaufende Taschen im
'Spannkörper lose eingesetzt. Gleitreibung tritt beim Spannen der Kupplung im wesentlichen nur in diesen Kugelpfannen
auf, so daß ein guter Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Hülsenspannkupplung erzielt wird: Etv/a 75 % des von der
Wickelhülse ausgeübten Drehmoments kommt der radialen Spannkraft zugute.
Vorteilhaft beträgt der Segmentwinkel der Taschen zwischen 30° und 45°, vorzugsweise 40°; mit diesen den Schwenkwinkel
der Druckstücke bestimmenden Werten läßt sich ein maximaler Spannbereich bei Einhaltung der flachen Druckkennlinie erreichen.
In einer fertigungstechnisch besonders vorteilhaften Ausführung ist die innere ballige Stirnfläche eines Stößels durch
eine eingesetzte gehärtete Stahlkugel gebildet. Diese exakt runde Kugel formt die weniger exakt runde Kugelpfanne am
Grund der den Stößel aufnehmenden Tasche unter dem großen Spanndruck durch Verdichten der Oberfläche selbsttätig nach.
Da Jede Spannbacke vorteilhaft von mindestens zwei Druckstücken
getragen wird, sind bei mehreren, insbesondere drei oder vier Spannbacken eine beträchtliche Anzahl Taschen
im Spannkörper erforderlich. Damit über seine ganze Länge genügend tragender Querschnitt erhalten bleibt, sind die
Taschen erfindungsgemäß paarweise axial versetzt in nebeneinanderliegende Querschnitte des Spannkörpers einprefräst.
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Brief vom Blatt ^
»$"· Dipl.-Ing. β. SdilUbs
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Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt
ist; in dieser zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Hulsenspannkupplung
mit vier Spannbacken;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Kupplung längs der Linie II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 einen Querschnitt ähnlich Fig. 1 durch eine in
beiden Drehrichtungen wirksame Hulsenspannkupplung.
Auf dem Spannkörper Λ der Hulsenspannkupplung, auf den an
einer Stirnseite ein Ringflansch 2 aufgeschweißt ist, ist der bronzene Käfigring 3 drehbar gelagert. In axial und
längs des Umfanges versetzten Bohrungen dieses Käfigringes stecken Stößel 4 als Druckstücke für die Spannbacken 5· Jede
Spannbacke wird von zwei Stößeln abgestützt, die in Sacklöchern 5.1 der Spannbacke stecken.
In den Spannkörper 1 sind zur Aufnahme der Stößel 4- segmentförmige
Taschen 6 eingefräst. Durch seitlichen Versatz können, wie Fig. 1 zeigt, zwei Taschen in einem Querschnitt
untergebracht werden; im übrigen sind die Taschen paarweise axial versetzt, wie Fig. 2 erkennen läßt. Die Taschen sind
so tief, daß der Schwenkpunkt S des in sie eingesetzten Stößels, von der zugehörigen Spannbacke aus gesehen, um
einen Betrag "e" gegenüber der Mittelachse des zylindrischen Spannkörpers seitlich versetzt liegt (Fig. 1). Mit dieser
Exzentrizität "e" des Schwenkpunktes S gegenüber der Achse
der Spannkupplung läßt sich mit Bezug auf den Schwenkwinkel ß der Hub der Spannbacke (Fig. 1 links oben) und der flache
Anstieg der Andruckkennlinie bestimmen.
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Jeder Stößel 4 besteht aus einem Bolzen 4.1, dem an seiner im Sackloch 5.1 steckenden Stirnseite eine ballige Fläche·
4.2 angeschliffen und an seiner in der Tasche steckenden Stirnfläche eine Stahlkugel 4.3 mit einem angeschliffenen
Zapfen 4.4 eingesetzt ist. Zu dieser Kugel passend ist in den Taschengrund eine Kugelpfanne 6.1 eingefräst. Wie bereits
erwähnt, formt die Kugel sich ihre Kugelpfanne unter dem großen Spanndruck selbst nach. Ein bleihaltiges Schmiermittel
verhindert eine Reibrostbildung.
Die Backen 5 sitzen lose auf den Stößeln 4 und werden durch
Zugfedern zusammengehalten. In Ringnuten 5· 2 der Spannbacken
5 sind Federringe 7» z.B. als Schraubenfedern, eingelegt, die sich beim Spannen der Kupplung ausdehnen und beim Lösen
der Kupplung die Spannbacken wieder zurückstellen.
Die freie Stirnseite des Spannkörpers 1 ist mit einem Käfigring 3 und Spannbacken 5 stirnseitig übergreifenden Deckel
8 versehen (Fig. 2). Den Stirnflächen der Spannbacken sind ringförmige Vorstöße 5·3 angedreht, denen entsprechende Vorstöße
8.1 am Deckel 8 und 2.1 am Flanschring 2 mit radialem Abstand gegenüberstehen. Die Radiendifferenz erlaubt nicht
mehr als den durch den Schwenkwinkel ß gegebenen maximalen Hub der Spannbacken 5» so daß diese bei zusammengebauter Kupplung
auch dann nicht entfernt werden und verloren gehen können, wenn die Rückstell-Federringe 7 abgenommen sind.
Die geschilderte Ausführungsform kann im Rahmen der Erfindung in Einzelheiten abgewandelt und ergänzt werden. So
kann stirnseitig an dem Käfigring 3 eine Sperrverzahnung 3.1 angefräst und im Flanschring 2 eine Sperrklinke 9 eingebaut
sein (Fig. 2), die ein Lösen und Dezentrieren der Wickelrolle mit Wickel auch bei einem Bremsmoment Null
verhindert. Die Sperrung kann von Hand durch Drücken eines Stiftes 10, der die Sperrklinke
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zurückzieht, aufgelöst werden. Anstelle der Federringe 7 können auch einzelne Zugfedern zwischen je zwei benachbarte
Backen 5 eingehängt werden.
Während die beschriebene Ausführung ein Spannen nur in einer Drehrichtung zuläßt, läßt sich der Erfindungsgedanke
auch auf Hülsenspannkupplungen für beide Drehrichtungen erweitern. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt ähnlich Fig. 1 mit
nur einem Druckstück 14 in nur einer Tasche 16; Käfigring
und Spannbacken sind weggelassen. Für jede Drehrichtung muß die Tasche eine Lagerstelle (Kugelpfanne 16.1) mit der Exzentrizität
"e" aufweisen und das Druckstück entsprechend zwei Lagerkugeln 14.3, die symmetrisch beiderseits eines
Stößels 14.1 angeordnet sind. Man erkennt aus den gestrichelten Kreisstücken, daß sich der Scheitelpunkt der balligen
Stirnfläche 14.2 bei einer Schwenkung des Druckstückes 14 in der einen oder anderen Richtung um einen der Drehpunkte
Fx., Fp in se.inem radialen Abstand von der Mittelachse
des Spannkörpers 11 entfernt.
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Claims (8)
- Brief vom öiatt <8 . Jj„ Dipl.-Ing. G. Schliebian das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt/JUHYbSPatentansprücheIülsenspannkupplung für die achslose Aufnahme von zylindrischen Rotationskörpern mit einem inneren Spannkörper, mehreren um diesen angeordneten, radial verschiebbaren Spannbacken und auf diese wirkenden Rückstellfedern, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spannbacken (5) auf Druckstücken (4, 14) abstützen, die in Ausschnitten (G, 16) des Spannkörpers (1) nahe der Achse der Hülsenspannkupplung schwenkbar gelagert und über einen den Spann-' körper umgebenden Käfigring (3) in an sich bekannter Weise miteinander gekuppelt sind.
- 2. Hülsenspannkupplung noch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke als Stößel (4) mit balligen Stirnflächen (4.2, 4.3) ausgebildet und in segmentartige, in Kugelpfannen (6.1, 16.1) auslaufende Taschen (6, 16) im Spannkörper (1) lose eingesetzt sind.
- 3. Hülsenspannkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Segmentwinkel (ß) der Taschen zwischen 30° und 45°, vorzugsweise 40° beträgt.
- 4. Hülsenspannkupplung nach Anspruch 2 oder 3> dadurch Gekennzeichnet, daß die Taschen paarweise axial versetzt in nebeneinander liegende Querschnitte des Spannkörr>ers eingefräst sind.
- 5. Hülsenspannkupplung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Hub der Spannbacken (5) durch diese an ihren Stirnflächen mit Spiel übergreifende Endanschläge dos Spannkörpers begrenzt ir,t.
- 6. Hülsenspannkupplunr; nach Anspruch 1 oder folgenden, ■-.':■-durch Gekennzeichnet, daß zwischen den Srr.vnnbacicen (") Zugfedern (7) angeordnet sind.409836/0512Brief vom Blatt *$> A % Dipl.-Ing. O. Sdtltebson das Deutsche Patent ami;, München Patentanwalt—
- 7. liül sen spannkupp lung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß Zugfedern (7) in Ringnuten (5·2) der Spannbacken (?) eingelegt sind.
- 8. TTülsenspannkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Stößel (4) aus einem Bolzen (4.1) und einer mittels eines angeschliffenen Zapfens (4. in diesen eingesetzten gehärteten Stahlkugel (4.3) besteht.409836/0512
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