DE2527292A1

DE2527292A1 - Selbstspannende achse fuer wickelhuelsen

Info

Publication number: DE2527292A1
Application number: DE19752527292
Authority: DE
Inventors: Edgar Anthony Eberlin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-06-22
Filing date: 1975-06-19
Publication date: 1976-01-08
Also published as: FI58620B; CH590785A5; DK144522B; JPS5115766A; HK16178A; CA1035753A; NO140586C; NO140586B; FI751787A; NO752197L; NL7506912A; SE7507104L; SE409020B; BR7503845A; FI58620C; AU8195475A; IT1039158B; DK269475A; US3999720A; DK144522C

Description

üelbstspannende Achse für -Jickelhülsen

Die Erfindung betrifft //ickelachsen und Rollstangen für Sollen und Spulen sowie andere hülsenartige Wickelkerne und bezieht sich speziell auf eine einfache und verbesserte Vorrichtung zum kraftschlüssigen Aufspannen von Rollen oder Hülsen auf Wickelachsen zur Rotations- und Drehmomentübertragung, wobei die Hülsen aber leicht wieder gelöst und von der 7/ickelachse abzuziehen sein sollen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zum Aufspannen von Hülsen und anderen Wickelkernen für das Auf- oder Abrollen von Papierbahnen und anderen Materialbahnen, wie z. B₀ von Folien, Filmen, Kunst_ stoffolien, Bändern usiv, anwendbare

Bekannt sind Wickelstangen, auf denen die Wickelhülsen durch beidseitiges Eintreiben konischer, auf der Wickelstange beweglicher Hohldorne festgekeilt werden» Auch bei der sogenannten achslosen Wicklung werden beidseitig in die Hülsenenden konische Dorne getrieben, die zur Gewährleistung einer kraftschlüssigen Verbindung meist zusätzlich mit rutschfesten Oberf läclienprofilen verse-

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hen sind. Diese bekannte Methode des Aufspaanens von Wickelhülsen hat den Nachteil, daß sich die Spanndorne ohne Verwendung einer kraftverstärkenden Vorrichtung kaum wieder aus den Wickelhülsen entfernen lassen, und daß durch die Dorne die Hülsen an ihren Enden von der Innenseite her oft so stark beschädigt werden, dai3 ein exaktes Einspannen in eine nachfolgende Abwickelvorrichtung nicht mehr gewährleistet ist. Auch wird eine mehrmalige Verwendung der Hülsen dadurch meist ausgeschlossen,,

3s sind auch bereits Wickelachsen und Spannkopfe, z„ Eo üxpansionsspannköpfe bekannt, mit der;..n Hilfe eine Schnelle kraftschlüssige Verbindung mit der Rülseninnenfläche automatisch erzielt werden kann» Viele dieser selbstspannenden Wickelachsen besitzen ebenfalls den Nachteil, daß sie sich entweder nur schwer wieder aus der Hülse entfernen lassen, oder aber die Hülsen beschädigen. Andere Konstruktionen, die diese Nachteile nicht in dem Maße aufweisen, sind vielfach sehr teuer,,

Ss ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine vYickelach.se oder Hollstange zum Aufspannen von 7/ickelhülsen und anderen hohlen wickelkernen zu schaffen, die einfach und billig aufgebaut ist, auf die sich die !iickelhülsen leicht aufschieben lassen, auf der sich die Hülsen bei einsetzendem Nickel- oder Eremsmoment selbsttätig kraftschlüssig verspannen, bei Aussetzen des Drehmomentes aber automatisch wieaer lockern, und die einen störungsfreien Betrieb gestattet,, Die erfindungsgemäße Wickelachse soll sich sowohl für Wickelvorgänge mit durchgehender Rollstange als auch in Form von Spannköpfen für sogenannte achslose V/icklungen eignen,,

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Dies v/ird erfir.dungsgernäß durch eine ,/ickelachse zum Aufnehmen von Hollen, Hülsen oder anderen hohlen 7ickelkernen erreicht, die cius einem im wesentlichen zylindrischen Achskorper besteht, in dessen Oberfläche r.indestens ein in Längsrichtung verlaufender, flexibler, aber seitlichem Druc;:: nicht nachgebender zylindrischer otrang so in eine Vertiefung eingelassen ist, daß er etv:as aus dieser Oberfläche herausragt und bei Drehung einer <u±' die "./ickelachse aufgeschobenen Hülse an deren Iriiienobnrflaabe abrollt und die Hülse mit den Achshörper verheilt.

Hin solcher flexibler titrang Desteht vorzugsweise aus einer aus einem ieaerstahldraht gewickelten »Spiralfeder«. Die Vertiefung der Oberfläche des Aehskörpers kann als eine Längsnut ausgebildet sein, deren Breite größer als eier Durchmesser des flexiblen Stranges ist» Der flexible Strang liegt im iiormalfall (ohne aufgeschobene und verkeilte Hülse) in der i/itte der Nut und ragt etwas aus der zylindrischen Oberfläche des Achskörpers heraus. Beim Betrieb der Vorrichtung wird über die ivickelachse eine entsprechende V/ickelhülse geschoben, deren Innenoberfläche dann in abrollende Berührung mit dem oder den flexiblen Strängen gelangte Beim Ausüben eines Drehmomentes zwischen der ./ickelachse und der Hülse rollen die Spiralfedern an die Seiten ihrer betreffenden Huten, wobei sie etwas mehr aus der Oberfläche des Achskörpers hervortreten und dadurch die «ickelachse mit der Innenv/ an dung der Hülse verkeilen „

Vorzugsweise werden zviei oder mehr Nuten, von denen jede einen zylindrischen Federstrang enthält, gleichmäßig über den Umfang der /ickelachse verteilt„ Die Nuten erstrecken sich im wesentlichen über die gesamte nutzbare Länge der ,/idcelacbse«,

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Die Federstränge werden in ihrer Lage in der betreffenden Nut durch Zapfen gehalten, die einerseits in den Enden der Federn befestigt sind, andererseits in Löcher oder Schlitze im Achskörper eingeschoben sind«. Alternativ
können die Federn an ihren Enden Augen besitzen, durch die hindurch sie am Achskörper angeschraubt sind_o

Im folgenden werden zwei beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten
Zeichnungen näher beschriebene

Es stellen dar:

Fig„ 1 die perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wickelachse;

Fig. 2 einen Querschnitt in Richtung der Linie H-II in Fig» 1;

Fig„ 3 eine perspektivische Ansicht des Endes einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wickelachse;

Fig. 4 einen Querschnitt in Richtung der Linie IY-IY in Fig. 3 ο

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein dickwandiges Stahlrohr von etwa 180 mm Länge, welches als Spannkopf für das
Wickeln von Papierrollen auf Papphülsen oder andere
Wickelkörper dient. An einem Ende ist das Stahlrohr 10 mit einem Abschnitt 11 größeren Durchmessers versehen, welcher dazu dienen kann, den Spannkopf in die zugehörige Rollmaschine einzubauen,,

Zu dem Spannkopf paesende Papphülsen müssen sich mit
lockerem Sitz auf den Spannkopf schieben, leicht auf ihm

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ausrichten und, wenn es erforderlich ist, wieder leicht von ihm abziehen lassen_e Zum Zweck des kraftschlüssigen Aufspannens der Hülsen auf den Spannkopf für eine Drehmomentübertragung ist das Rohr 10 mit fünf sich in Längsrichtung erstreckenden und gleichmäßig über den Umfang verteilten Nuten 12-16 versehen» Die Nuten 12-16 haben konkave G-rundf lachen <> In jeder der Nuten 12-16 ist eine entsprechend lange, dicht gewickelte Spiralfeder 17-21 aus Pederstahldraht angeordnet, die als elastischer zylindrischer Strang, bzw_o als federndes Mitnahmeglied dient» Die 'Tiefe der Nuten 12-16 und der Außendurchmesser der Schraubenfedern 17-21 sind so gewählt, daß die Federn 17-21 mit ihrer Außenseite aus der zylindrischen Mantelfläche des Rohres 10 herausragen. Um die Schraubenfedern 17-21 in ihrer Position zu halten, sind diejenigen Enden der Nuten 12 - 16, die sich in der Nähe des Abschnittes 11 des Spannkopfes befinden, mit einem mehrfach eingewölbten Ring 22 umgeben, dessen Einwölbungen genau aber den Nuten 12-16 liegen und in ihrem gekrümmten Verlauf demjenigen der G-rundflache der Nut entsprechenο Auf diese Weise befindet sich zwischen dem Boden jeder Nut und dem Ring 22 jeweils ein Schlitz mit parallelen Seitenführungen, der zur Aufnahme des einen Endes einer der Spiralfedern 17-21 vorgesehen istο In die anderen Enden der Spiralfedern 17-21 sind Zapfen 23 - 27 eingesetzt, die mit ihren freien Enden in entsprechende Löcher 28 - 32 in den Stirnwänden der Nuten am anderen Ende des Rohres 10 eingreifen_o

Bei Gebrauch veranlaßt eine relative Drehung des Rohres 10 in Bezug auf eine darauf befindliche Hülse die Spiralfedern 17-21 in denjenigen Bereichen, in denen sie von der Hülse bedeckt sind, sich zu drehen und sich seitlich zu einer Kante der zugehörigen Nuten 12-16 hin zu bewegen, wodurch sie infolge der konkaven Wölbung des

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Grundes der Nuten 12 - 16 mehr aus der Mantelfläche des Rohres 10 hervortreten, so daß eine Verspannung durch Verkeilen zwischen dem Spannkopf und der Hülseninnenwand entsteht»

Alternativ können auch beide Enden aller Federn mit Zapfen versehen sein, so daß nicht die Federn selbst sondern die Zapfen in die dchlitze eingreifen, die durch den eingewölbten Ring 22 gebildet werden.

Die Spiralfedern 17-21 können leicht aus dem Rohr 10 des Spannkopfes entfernt werden, indem sie lediglich in ihrem mittleren Bereich nach außen gebogen und dadurch die Zapfen an den Enden aus den entsprechenden Löchern bzw. ochlitzen herausgezogen werden» Dies erleichtert den Austausch fehlerhafter Federn»

Die Anzahl der vorgesehenen Muten mit Federn kann mehr oder weniger als 5 betragen_o Für Spannköpfe mit großen Durchmessern sind 7 angebracht.

Die Figuren 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen ;iickelachse_o Ein massiver Stahlrundstab 40, in typischer Ausführung etwa 1 m lang, dient als Eollstange für das Wickeln von Papierrollen auf Papphülsen oder andere Wickelkerne» Der Stahlrundstab 40 "besitzt an seinem Ende einen Vierkant 41, über den die Verbindung mit der Rollmaschine hergestellt werden kann» Auf die Eollstange 40 können eine oder mehrere Hülsen aufgeschoben werden«,

Wie bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 müssen sich die Hülsen mit lockerem Sitz auf die Stange 40 aufsehieben, auf der Stange leicht ausrichten und leicht wieder von ihr abziehen lassen„ Um die Wickel—

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hülsen zum übertragen des Antriebsdrehmomentes fest mit der Rollstange verspannen zu können, besitzt der Stahlrundstab 40 zwei sich diametral gegenüberliegende, sich über die gesamte Länge der Stange erstreckende Längsnuten 42 und 43ο Die Nuten 42 und 43 haben einen rechteckigen Querschnitt, dessen lange Basisseite mit einer Sehne des kreisförmigen Querschnittes des Stahlrundstabes 40 zusammenfälltο In der Mitte jeder Nut 42 bzwo 43 liegt eine entsprechend lange Stahl-Spiralfeder 44 bzw« 45j die sich durch die gesamte Nut erstreckt und unter einer gewissen Spannung steht, damit sie gerade liegt,, Jede der Federn 44» 45 besitzt an ihren Enden Augen, wie das Auge 46 an der Feder 44, durch die hindurch sie mit kurzen Schrauben an der Stange 40 befestigt sind_o Die Tiefe der Nuten 42 und 43 sowie die Außendurchmesser der Spiralfedern 44 und 45 sind so abgestimmt, daß die Oberseiten der Federn 44 und 45 aus der zylindrischen Oberfläche der Rollstange ein Stück herausragen und die Innenwand einer während des Betriebes auf die Rollstange geschobenen Wickelhülse berührenο

Bei Gebrauch führt ein gegenseitiges Verdrehen zwischen der Rollstange 40 und einer auf sie geschobenen Hülse dazu, daß die Spiralfedern 44 und 45 in denjenigen Bereichen, in denen sie die Hülse innen berühren,zwischen Stange und Hülse abrollen und sich seitwärts in Richtung auf die Außenkanten der Nuten 42 und 43 bewegen, wodurch die Federn stärker aus der zylindrischen Oberfläche der Rollstange heraustreten und somit eine Verkeilung mit der Innenseite der Hülse bewirken»

Für eine Wickelhülse von 25 mm Durchmesser kann als flexibler Strang eine handelsübliche Stahlspiralfeder von 3 mm Durchmesser verwendet werden«. Die Tiefe der Nut

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sollte dann 2,5 mm, von der zylindrischen Oberfläche der Rollstange aus gerechnet, betragen,. Allgemein sind der Durchmesser des flexiblen Stranges und die Zahl der Nuten aber so zu wählen, daß sie auf den Hülsen- bzwο Rollendurchmesser und auf das zu übertragende Drehmoment abgestimmt sind β

Wenn kein Dreh- bzw. Wickelmoment wirkt, kann eine Wickelhülse leicht auf die Wickelachse geschoben, auf ihr bewegt und wieder von ihr abgezogen werden., Unebenheiten der Innenwand der Hülse werden durch ungleiches seitliches Abrollen der Spiralfedern ausgeglichen, wobei diese sich stellenweise biegen und dehnen und somit eine ununterbrochen durchgehende Verkeilung gewährleisten,, Auch wenn mehrere kurze Hülsen Ende an Ende auf die Wickel· achse geschoben werden, wird jede Hülse für sich ungeachtet von Abweichungen in den Innendurchmessern der Hülsen und ungeachtet von ihrer Lage auf der Achse verkeilt. Es können auch Bundscheiben auf oder zwischen den Hülsen vorgesehen werden, um ein seitliches Verlaufen der Wicklung beim Rollen oder Umrollen zu verhindern„ Die Spannung der Spiralfedern garantiert ein schnelles Lösen der Hülsen aus der Verkeilung, wenn kein Drehmoment mehr wirkt₀

Die Zahl der gleichmäßig über den Stangenumfang verteilt angebrachten Muten kann mehr als zwei betragen» Um die mögliche Dehnung der Spiralfedern 44 und 45 zu begrenzen, kann in ihrem Innern je ein durchgehender Stahldraht 47» 48 vorgesehen werden, der gerade genau so lang ist wie die Spiralfeder in ihrem äußerst zugelassenen Dehnungszustand und der bei Ruhestellung der Feder nicht unter Spannung steht,.

Bei beiden AusfUhrungsformen der Erfindung kann die Stange entweder aus einem Rohr oder aus einem massiven

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Rundstab "bestehen, wobei ein Rohr "bei größeren Durchmessern zu bevorzugen ist» Die Erfindung läßt sich bei den verschiedensten Aohskonstruktionen und Lagerungsarten anwenden und kann zum Beispiel für Abrollungen, beim Spulenwickeln, Rollen von Materialbahnen, Filmen, Pollen und Bändern sowie beim Umrollen verwendet werden» Die V/ickelachse, zumindest aber deren äußerer, mit den Nuten versehener Teil, kann aus Aluminium, einem anderen Metall oder aus einem harten Kunststoff gefertigt sein, und die Hülsen können aus Metall, Pappe oder Kunststoff bestehen und möglichenfalls als gegossenes Werkstück ausgebildet sein_o Durchmesser und Länge der '.Vickelachse können in einem großen Bereich gewählt werden»

Die erfindungsgemäßen W'ickelachsen sind von äußerst einfacher Konstruktion mit nur wenigen Verschleißteilen, die einer Wartung bedürfen,, Beim Gebrauch der erfindungsgemäßen Wickelachsen ist kein Eingriff des Bedienungspersonals erforderlich, um die Hülsen zu verspannen und wieder zu lösen, da dieses Verspannen und Lösen beim Einsetzen bzw₀ Nachlassen eines Wickel- oder Bremsmomentes selbsttätig erfolgte Auch wenn die erfindungsgemäße Wickelachse als einseitiger Spannkopf ausgebildet ist, paßt sie sich automatisch Schwankungen des Innendurchmessers einer Rolle oder Hülse an und bewirkt eine über ihre Länge ununterbrochene Verkeilung_o Die Nuten in der V/ickelachse sind so ausgebildet, daß sie einen ausreichenden Verkeilungswinkel in jeder der beiden Drehrichtungen bieten, was dadurch erreicht wird, daß der Querschnitt des Nutenbodens entweder flach, V-förmig oder mit einer Krümmung ausgebildet ist, die entweder geringer als die Oberflächenkrümmung der Stange oder aber dieser entgegengesetzt ist„

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ϊ/enn die v/ickelachse länger sein soll als die üblicherweise verfügbaren Spiralfedern, kann auch eine Reihe von Federn hintereinander in einer Nut angeordnet werden«, Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 3 und 4 müssen in jeder Nut zusätzliche mit Gewinde versehene Löcher zum Anschrauben der Federn an den erforderlichen Stellen vorgesehen werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 muß jede Nut durch Zwischenstege unterteilt werden, um für jede Spiralfeder eine eigene Teilnut zu erhalten. An jedem Ende einer Teilnut ist in dem betreffenden Zwischensteg ein in die Hut hineinragender Zapfen befestigt, welcher mit losem Sitz in das Ende der zugehörigen Spiralfeder eingreift„ Die Enden der Spiralfedern können zu diesem Zweck konisch ausgev/eitet sein_o

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Claims

Patentansprüche

Selbstspannende Achse zum Aufnehmen von Rollen, Wickelhülsen oder anderen hohlen Y/ickelkernen, bestehend aus einem im wesentlichen zylindrischen Achskörper, in dessen Oberfläche mindestens ein sich in Längsrichtung erstreckender Mitnehmer so eingelassen ist, daß er etwas aus der Oberfläche hervorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer aus einem flexiblen Strang (17,44) besteht, welcher in seitlich-radialer Richtung nicht verformbar ist und bei Gebrauch zwischen dem Achskörper (10,40) und einer auf diesen geschobenen Hülse abrollt und die Hülse gegen den Achskörper (10,40) verkeilt.

Achse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Strang (17,44) in einer Wut (12,42) ruht, deren Breite größer ist als der Durchmesser des Stranges (17>44), und deren Bodenfläche so gestaltet ist, daß ein seitliches Versetzen des in ihrer normalerweise in Mittellage ruhenden Stranges (17,44) dazu führt, daß der Strang (17,44) weiter aus der zylindrischen Oberfläche des Achskörpers (10,40) hervortritt O

3ο Achse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche der Nut (42) flach ist«,

Achse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche der Hut (12) konkav gewölbt ist.

5c Achse nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Strang (17,44) aus einer Stahl-Spiralfeder besteht«,

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Achse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (17) an einem Ende gegen seitliches Versetzen gesichert ist, während das andere Ende so ausgebildet ist, daß es in einen Schlitz eingreift, der in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse verläuft„

7ο Achse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Sichern des einen Endes der Spiralfeder (17) gegen seitliches Versetzen aus einem Bolzen (23) bestehen, dessen eine Seite in dieses eine Ende der Spiralfeder eingeschoben ist, und dessen andere Seite in ein Loch (28) in der Stirnwand der lut (12) eingreift.

Achse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Spiralfeder (17) direkt in diesen Schlitz eingreift₀

9ο Achse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in das andere Ende der Spiralfeder (17) ein Bolzen eingeschoben ist, der aus der Spiralfeder herausragt und seinerseits in diesen Schlitz eingreift„

1Oo Achse nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden der Spiralfeder (44) gegen seitliches Versetzen gesichert sind»

ο Achse "nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (44) an beiden Enden so befestigt ist, daß sie sich unter Spannung befindet„

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12. Achse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial durch die Spiralfeder (44) ein otahldraht (47) geführt ist, der an oeiden Juden der Spiralfeder (44) befestigt ist, um die ausdehnung der Spiral feder (44) zu begrenzen_o

13o Achse nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Llehrzahl flexibler Stränge versehen ist, die gleichmäßig über den Umfang des Achskörpers (10,40) verteilt sind,,

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