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Spannfutter
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Die Erfindung betrifft ein in radialer Richtung erweiterbares Spannfutter,
insbesondere Spannfutter, das zum Greifen von röhrenförmigen Werkstücken oder hohlen
Enden eines Werkstückes geeignet ist.
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Insbesondere kann die Erfindung zum Greifen von röhrenförmigen Kernen
verwendet werden, die drehbar auf Wickel-/Umwickel- und Aufwickelvorrichtungen angetrieben
sind. Selbstverständlich sind jedoch auch noch andere Anwendungsgebiete der Erfindung
möglich.
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Derartige Kerne, die im allgemeinen aus dickem Karton oder aus Kunststoffmaterial
bestehen, können für die
Rotation auf angetriebenen Spannfuttern
verschiedener bekannter Bauarten befestigt werden, wobei die einfachste Bauart aus
Metallscheiben mit abgestuftem Durchmesser besteht, die mit dem inneren Durchmesser
des Kernes an dessen gegenberliegenden Enden übereinstimmen. Achsiale Planflächen
des Spannfutters sind mit Reibmaterial versehen oder in geeigneter Weise aufgerauht,
so daß sie das notwendige Auf-oder Abwickeldrehmoment auf den Kern durch Reibungsschluß
mit den Endflächen des Kernes übertragen0 Dieser bekannte Typ von Antriebsspannfutter.
ist in der Praxis nur bedingt geeignet, weil es nicht präzise auf den weiten Bereich
von inneren Durchmessern der Kerne angepasst werden kann, die bei konventionellen
Aufwickel-/ Umwickel- und Abwickelmaschinen verwendet werden. Darüberhinaus können
abgestufte Spannfutter nicht dem Wechsel im inneren Durchmesser angepasst werden,
welcher bei Karton- oder Kunststoffkernen vorliegen, wenn eine Rolle aus gewebtem
Material auf- oder abgewickelt wird.
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Auf diese Weise könnte ein Spannfutter, das eng in einen röhrenförmigen
Kern einer vollständig gewickelten Rolle eingepasst ist, einen Durchhangsitz in
dem Kern bekommen, wenn dieser vollständig entladen worden ist und die radiale Durckkraft
auf den Kern beseitigt wurde.
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Die bekannte Art von einem gestuften Spannfutter kann deshalb eine
genaue konzentrische Lagerung für einen Kern nur in den letzten Stufen der Wicklung
eines Kernes vorsehen, wenn sein innerer Durchmesser im niedrigsten Bereich seiner
Toleranzgrenze liegt:
Mit einem Kern von einem anderen inneren Durchmesser
innerhalb des Toleranzbereiches und bei jeder anderen Stufe des Wickelprozesses
werden Spannfutter und Kern nicht konzentrisch laufen. Dies erhöht die Abnutzung
und den Verschleiß des Kernes an der Stelle an der er durch Reibung mit dem Spannfutter
verbunden ist.
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Diese Tatsache wirkt sich nicht nur zerstörerisch auf den Kern aus,
der im Falle von schweren Rolleinsätzen teuer ist und nicht wieder verwendbar, sondern
dies erzeugt auch Staub, das in vielen Wicklungsfällen nicht akzeptierbar ist, insbesondere
wobei Rollen aus Kunststoffilmen betroffen sind. Ein exzentrischer Lauf in einer
Aufwickel-/Umwickel- und Abwickelmaschine kann auch zu unerwünschten Vibrationen
führen und die Laufgeschwindigkeit beschränken.
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Neben dem unerwünschten Reibungsverschleiß, der durch konventionelle
gestufte Antriebsspannfutter erzeugt wird, ist darüberhinaus auch das Drehmoment,
das durch derartige Spannfutter auf röhrenförmige Kerne übertragen wird, eng beschränkt.
Es gab zahlreiche verschiedene Versuche um diese Probleme zu lösen und zwar durch
Übertragung des Drehmomentes auf röhrenförmige Kerne in Aufwickel-/Umwickel- und
Abwickelmaschinen durch kompliziertere Antriebsvorrichtungen. Eine derart bekannte
Vorrichtung verwendet z. B. aufblasbare ringförmige Gummiluftkammern, die mit den
inneren Oberflächen eines röhrenförmigen Kernes in engen Kontakt gepresst werden.
Obwohl derartige Anordnungen das Staubproblem vermeiden können, können sie das Problem
eines exzentrischen Laufes unter schweren Rollengewichten
nicht
lösen. Darüberhinaus ist die Abdichtung und die Zufuhr von Druckluft zu dem Rotationsantrieb
im allgemeinen ungenügend.
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Andere bekannte Einrichtungen zum Greifen von röhrenförmigen Kernen
für einen Rotationsantrieb weisen federbelastete gezahnte Klauen, Klinken oder Finger
auf, die so angeordnet sind, daß sie mit Stirnflächen oder inneren Oberflächen von
röhrenförmigen Kernen in Eingriff gelangen. Derartige Einrichtungen können von einer
komplexen Konstruktion sein und auch dazu tendieren, daß sie eine Beschädigung und
Zerstörung der Kerne aufgrund ihres punktförmigen Eingriffes mit den Kernen verursachen.
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Die bisher bekannten mechanischen Antriebseinrichtungen fÜr eine drehbtire
Lagerung und einen Antrieb von röhrenförmigen Kernen, die auf Reibung mit Kern flächen
beruhen, um eine genaue Lage und einen genauen Antrieb zu erreichen, haben sich
in einer weiteren wichtigen Hinsicht im allgemeinen als nicht zufriedenstellend
herausgestellt; nämlich in der Lösung und Abapannung von I<ernt,n clarurtj yaH
Antrinbsinr.i ttJrlgen Wenn ein Paar Antriebsspannfutter in Reibungsschluß mit gegeniiberliegenden
Fnden von röhrenförmigenn Kernen steht, in die gleichzeitige Lösung der Kerne von
den gegenüberliegenden Enden schwierig zu erreichen: Wenn eine der beiden Spannfutter
von dem Kern gelöst wurde, kann das \ntrlel)ut nw r nríeh noch restin Eingriff mit:
dem Kern stehen, da keine Einrichtungen zum Ergreifen des Kernes vorliegen, um diesen
von dem anderen Spannfutter wegzuziehen.
Dies ist ein ernster Nachteil
in der Praxis, da'die Fähigkeit einer Antriebseinrichtung sich vollständig und sauber
von einem Kern zu lösen und zwar mit absoluter Zuverläßigkeit eine der ersten Hauptforderungen
bei einem automatischen Kernabspannsystem von einer Aufwickel-/Abwickelmaschine
ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein verbessertes
Spannfutter vorzusehen, das für einen guten Eingriff mit einem rökrenförmigen Kern
oder anderen röhrenförmigen Werkstücken oder röhrenförmigen Enden von Werkstücken
geeignet ist, wobei die Probleme der vorstehend erwähnten bekannten mechanischen
Spannfuttereinrichtungen vermieden werden.
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Erfindungsgemäß ist hierzu ein in radialer Richtung erweiterbares
Spannfutter vorgesehen, das ein Gehäuse mit einem offenen Ende und radial sich nach
innen erstreckenden Anlageflächen, eine Anzahl von in dem Gehäuse angeordneten Segmenten,
die Anschläge besitzen, welche mit den Anlageflächen zusammenarbeiten und werkstückgreifende
Abschnitte besitzt, die sich axial durch das offene Ende des Gehäuses erstrecken,
und ein Stützlagerteil, das koaxial in dem Gehäuse angeordnet ist und das gegen
der Achse des Gehäuses geneigte und mit komplimentär dazu angeordneten radialen
inneren Oberflächen von Segmenten besitzt, aufweist; das Gehäuse und das Stützträgerteil
sind relativ in einer Richtung verschiebbar, um die Werkstückgreifteile der Segmente
axial nach außen durch das offene Ende des Gehäuses zu verschieben
und
zwar bis die Anschläge der Segmente an den Anlage-Flächen anliegen, wobei diese
relative Bewegung durch die Mitnehmerflächen eine radial nach außen gerichtete Verschiebung
der Segmente bewirkt.
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Das erfindungsgemäße Spannfutter kombiniert eine wesentliche mechanlsche
Vereinfachung mit einer Greiferaktion, die in idealer Weise für die genaue Aufnahme
des Werkstückes und für ein gutes Ergreifen der röhrenförmigen Werkstücke, wie es
z. B. Karton- oder Kunststoffkerne sind, welche bei Aufwickel-/Umwickel- und Abwickelmaschinen
verwendet werden, geeignet ist. Die Werkstückgreifteile besitzen Oberflächen, die
so gestaltet sind, daß sie mit inneren Oberflächen eines röhrenförmigen Kernes oder
anderen Werkstücken über eine sehr große Umfangsfläche in Eingriff kommen, wobei
Bereiche mit örtlichen Spannungen vermieden werden, wenn die Segmente in radialer
Richtung für einen Eingriff mit dem Werkstück verschoben werden.
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Wenn das Spannfutter bedient wird, um ein Werkstück zu ergreifen ~verursacht
die relative axiale Verschiebung des Stützträgerteiles und des Gehäuses die Segmente
in axialer Richtung in ein Ende des Werkstückes einzurücken, bevor sie sich in radialer
Richtung für einen Eingriff mit dem Werkstück verschieben.
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Auf ähnliche Weise bewegen sich die Segmente für eine Abspannung zuerst
radial nach innen bevor sie in axialer Richtung zurückgezogen werden, wodurch eine
Abspannung sichergestellt wird, was in Fällen wichtig ist, wo zwei derartige Spannfutter
gleichzeitig von gegenüberliegenden Enden eines Kernes bei einer automatischen Abspannung
einer
Auf-/Abwickelmaschine gelöst werden müssen.
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Dau liohHuse itxt. in vortotihüftor Welse rylindriach und die Anlageflächen
sind in vorteilhafter Weise durch einen in radialer Richtung sich nach innen erstreckenden
Flansch am offenen Ende des Gehäuses gebildet. Für das Ergreifen von röhrenförmigen
Kernen oder anderen röhrenförmigen Werkstücken können die Werkstückgreifteile der
Segmente teilzylindrische äußere Oberflächen aufweisen, die koaxial zueinander während
der Verschiebung der Segmente bleiben.
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Die Segmente sind vorzugsweise auf dem Stützträgerteil für eine Gleitbewegung
in Längsrichtung zu den genannten radialen inneren Oberflächen der Segmente relativ
zu den Mitnehmerflächen des Stützträgerteiles aufgekeilt. Um sicher zu stellen,
daß die Segmente sich in axialer Richtung mit dem Stütztrdgerteil während dessen
anfangliche Bewegung von ihren voll zurückgezogenen Positionen bewegen, können elastisch
belastete Klinkenelemente zwischen den genannten radialen inneren Oberflächen der
Segmente und den Mi. tnehmcrfiächon des Stützträgerteiles eingeschlossen sein, um
einen Reibungswiderstand gegenüber der relativen in Längsrichtung gerichteten Gleitbewegung
zu ergeben. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Stützträgerteil
mit längsverlaufenden Keilen versehen, die in gleichen Winkeln zur Achse des Stützträgerteiles
geneigt sind und mit entsprechenden komplimentär dazu angeordneten Keilnutschlitzen
in den radialen inneren Oberflächen der Segmente in Eingriff stehen.
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Das Gehäuse ist vorzugsweise an seinem offenen Ende mit einer radialen
außenseitigen Anschlagsfläche versehen, die bei Benutzung des Spannfutters mit einem
Ende eines
zu ergreifenden Werkstückes in Kontakt kommt. Das Spannfuttergehäuse
kann auch mit einer oder mehreren internen Schultern versehen sein, die von dem
offenen Ende entfernt liegen und gegen die die Segmente anschlagen, wenn sie voll
in das Gehäuse zurückgezogen sind. Das Stützträgerteil weist einen radial sich nach
außen erstreckenden Endflansch auf, der die Segmente auf dem Stützträgerteil festhält,
wenn diese voll in das Gehäuse zurückgeschoben sind.
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Die vorliegende Erfindung erfasst auch Aufwickel-/Umwickel- und#Abwickelvorrichtungen,
die zwei sich in radialer Richtung erweiternde Spannfutter wie vorstehend bcschrieben
aufweist die koaxial mit ihren offenen Enden II(IIIIif#U s«Jtilbiilits Iix^««1 (jo
tl ts i clia w#>I## die Workstückgreifteile der Spannfutter sich ausreichend
von den offenen Enden der Spannfuttergehäuse erstrecken, wenn diese vollständig
zurückgezogen sind, um auf gegenüberliegenden Enden eines röhrenförmigen Kernes
in Eingriff zu gelangen, und wobei Einrichtungen zum Verschieben jedes Spannfutterstützträgerteiles
in axialer Richtung relativ zu dem Spannfuttergehäuse vorgesehen sind, um eine aufeinanderfolgende
axiale und radial nach außen gerichtete Verschiebung der Spannfuttersegmente für
einen Eingriff mit der inneren Oberfläche eines röhrenförmigen in den Apparat eingelegten
Kernes zu verursachen Um eine Lösung der Spannfutter von einem röhrenförmigen Kern
zu erleichtern, können die Spannfuttergehäuse in axialer Richtung gegeneinander
und voneinandeifweg durch Betätigungseinrichtungen, z. B. durch eine Mitnehmereinrichtung,
verschiebbar sein. Alternativ dazu können die
Spannfuttergehäuse
in axialer Richtung relativ zu dem Stützträgerteil federbelastet sein.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielsweise
an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt: Fig. 1: eine perspektivische Darstellung
eines in radialer Richtung erweiterbaren Spannfutters nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung in seiner voll zurückgezogenen Position; Fig. 2: einen Längsschnitt
durch das Spannfutter in seiner voll zurückgezogenen Position, wie in der Fig. 1
dargestellt; Fig. 3: eine perspektivische Ansicht nach der Fig. 1, jedoch mit dem
Spannfutter in seiner voll ausgefahrenen Position; Fig. 4: einen Längsschnitt des
Spannfutters, während sich dieses seiner voll ausgefahrenen Lage nähert; Fig. 5:
eine Stirnansicht des Spannfutters nach der Fig. 4, mit abgenommener Segmenthalteplatte;
Fig. 6: eine perspektivische Ansicht nach den Fig. 1 und 3, die das Spannfutter
in einer- axial verschobenen Lage zeigt und zwar vor der radialen Erweiterung seiner
Elemente;
Fig. 7: eine perspektivische Ansicht der Stirnseite eines
teilweise erweiterten Spannfutters, mit abgenommener Halteplatte; Fig. 8: eine perspektivische
Ansicht im auseinandergezogenen Zustand des Stützträgerteiles und eines der Segmente
des in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Spannfutters.
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Die Zeichnungen zeigen ein in radialer Richtung erweiterbares Spannfutter
zur Verwendung einer Lagerung und eines rotierenden Antriebes von röhrenförmigen
Kernen in Gewebewickel-/Umwickel- und Abwickelvorrichtungen. In einer derartigen
Vorrichtung ist es allgemein üblich wiederverwendbare röhrenförmige Kerne aus dickem
Karton oder aus Kunststoffmaterial zu verwenden, deren gegenüberliegenden Enden
jeweils mit Spannfuttern nach der Erfindung in Eingriff kommen. Jedes Spannfutter
erweitert sich in radialer Richtung in einen Griffkontakt mit der inneren Oberfläche
des röhrenförmigen Kernes und ein Rotationsantrieb oder ein Bremsmoment wird dem
Kern durch ein oder durch beide Spannfutter auferlegt. Konstruktion und Betrieb
von' einer dieser Spannfutter wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen erläutert,
Das dargestellte Spannfutter hat ein zylindrisches Gehäuse 1 mit einer kreisförmigen
tiffnung 2 an einem Ende, das durch einen nach innen gezogenen ringförmigen Flansch
3 eingefasst ist. An dem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 1 ist eine Rückwand
4 vorgesehen, das eine zentrale kreisförmige Bohrung 5 aufweist, in der eine Weile
6 axial verschieblich ist, aber um eine relative Drehbewegung zu
verhindern,
aufgekeilt ist. Die Welle 6 hat einen Endabschnitt 7 von reduziertem Durchmesser,
womit eine ringförmige Schulter 8 entsteht, wobei der Endabschnitt 7 sich koaxial
in das Gehäuse 1 erstreckt.
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Ein Stützträgerteil 9 ist auf dem Endabschnitt 7 mit reduziertem Durchmesser
der Welle 6 befestigt, darauf verkeilt und z. B. durch eine nicht dargestellte Klemmschraube
gegen die Schulter 8 gespannt. Das Stützträgerteil 9 ist mit einer Anzahl von flachen
Mitnehmerflächen 10 versehen, die in radialer Richtung nach innen geneigt gegen
das axial äußere Ende der Welle sind die räumlich von-6rund einander getrennt in
gleichen Winkelabständen um die Achse des Stützträgerteiles 9 liegen. In dem dargestellten#Ausführungsbeispiel
sind drei Mitnehmerflächen 10 (Fig. 5 und 7) vorgesehen, wobei jede auf der radial
äußeren Fläche eines T-förmigen Keiles 11 getragen ist, der sich in Längsrichtung
zu dem Stützträgerteil 9 erstreckt.
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Innerhalb des Gehäuses 1 sind eine Anzahl von Greifsegmenten 12 -
drei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel - angeordnet, wobei jedes Segment
auf seiner radialen inneren Oberfläche eine T-förmige Keilnut 13 besitzt, die eine
enge Gleitpassung mit dem jeweils dazugehörigen Keil 11 des Stützträgerteiles 9,
wie in den Fig. 5 und 7 dargestellt, bildet. Die Basis von jeder Segmentkeilnut
13 weist eine flache Oberfläche auf, die mit der dazugehörigen Mitnehmerfläche 10
auf dem entsprechenden Keil 11 kooperiert und komplimentär dazu ist, so daß bei
einer Längsverschiebung entlang den Keilnuten 13 die Segmente 12 radial nach innen
oder außen verschoben werden, entsprechend der Richtung der Längsverschiebung des
Stützträgerteiles 9 relativ zu den Segmenten 12. In dem zusammengebauten
Spannfutter
wird eine Längsverschiebung der Segmente 12 über das axial äußere Ende des Stützträgerteiles
9 durch einen in radialer Richtung nach außen sich erstreckenden Endflansch auf
dem Stützträgerteil verhindert, der durch eine kreisförmige Halteplatte 14 gebildet
ist, die durch eine Klemmschraube 15 auf dem Ende des Stützträgerteiles 9 festgehalten
ist.
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Ein Reibwiderstand wird auf die Längsverschiebung der Segmente 12
relativ zu dem Stützträgerteil durch federbelastete Kugeln 16 aufgebrachtt die in
radialen Taschen 17 in dem Teil 9 eingeschlossen sind und die elastisch in Kontakt
mit den jeweiligen Flächen der Segmente 12, die mit den Mitnehmerflächen 10 zusammenarbeiten,
gezwungen werden. Jedes Griffsegment 12 weist einen werkstückaufnehmenden Abschnitt
auf, der aus teilzylindrischen Außenflächen18 gebildet ist, die sich axial durch
das offene Lndc don Gehäuse 1 ers Lrot#k #ri. Jt3des Segment 12 1 ist an seinem
inneren Ende innerhalb des Gehäuses 1 mit einer radial sich nach außen ersteckenden
kreisförmigen Lippe 19 und mit einer ringfôrmig verlaufenden Nut 20 versehen die
zwischen der Lippe 19 und der jeweils dazugehörigen tellzylindriscllan Fläche 18
liegt.
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Das Gehäuse 1 ist mit einer inneren Ringschulter 21 versehen, gegen
die die Lippe 19 der Segmente 12 in der voll eingefahrenen Lage des Spannfutters,
wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, anschlagen. In dieser voll eingefahrenen Lage
liegt das Stützträgerteil 9 an der Rückwand 4 des Gehäuses 1 an und die teilzylindrischen
Flächen 18 der Griffsegmente haben einen geringen Abstand von der radial inneren
Oberfläche des Flansches 3 des Gehäuses und erstrecken sich durch deren offenes
Ende
mit einem kurzen axialen Abstand, der typischerweise um 5
mm beträgt. In dieser vollständig zurückgezogenen Position bilden die äußeren Flächen
18 der Segmente 12 eine im wesentlichen zylinderförmige Gestalt, die durch schmale
Spalte unterbrochen ist'wie in der Fig. 1 dargestellt.
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Um das Spannfutter auszufahren#wird die Welle 6 in axialer Richtung
relativ zu dem Gehäuse 1 durch eine Betätigungseinrichtung (nicht dargestellt) verschoben,
wie eine hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung, eine Spindel- oder
andere bekannte Einrichtungen.
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Während des ersten Teiles der axialen Verschiebung der Welle 6 werden
die Segmente 12 auf dem Stützträgerteil 9 getragen und bewegen sich axial durch
das offene Ende des Gehäuses 1 und zwar ohne radiale Verschiebung. Die Grenze der
axialen Verschiebung der Segmente 12 wird durch einen Eingriff mit den Lippen 19
der Segmente 12 mit dem Flansch 3 des Gehäuses erreicht. In dieser Stufe sind die
Segmente 12 in axialer Richtung in ihrem vollem Umfange ausgefahren, wie in der
Fig. 6 dargestellt. Eine weitere axial. nach außen gerichtete Verschiebung der Welle
6 relativ zu dem Gehäuse 1 aus der in der Fig. 6 dargestellten Position zwingt die
Segmente 12, die durch den Flansch 3 an einer weiteren axialen Bewegung gehindert
werden, sich in radialer Richtung nach außen zu bewegen und zwar durch die Keilführung
der Mitnehmerfläche 10 auf den damit zusammenarbeitenden radialen inneren Flächen
der Segmente 12.
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Während dieser rein radialen Verschiebung der Segmente 12 ist der
Flansch 3 mit den Nuten 20 der Segmente in Eingriff.
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Durch eine Regelung der axialer Verschiebung der Welle 6 relativ zu
dem Gehäuse 1 kann die radiale Erweiterung der Segmente 12 entsprechend dem inneren
Durchmesser des röhrenförmigen Kernes oder eines anderen zu ergreifenden Werkstückes
gewählt werden, so daß die zylindrische Oberfläche,die durch die Flächen 18 des
Segmentes bestimmt ist, jeden beliebigen Durchmesser zwischen dem Minimaldurchmesser,
wie in der Fig. 6 dargestellt und dem maximalen Durchmesser, wie in der Fig. 3 dargestellt,
in der das Stützträgerteil 9 voll ausgefahren ist und der Flansch 3 mit der Basis
der Nut 20 in den Segmenten 12 in Eingriff steht, erreichbar ist. Da die werkstückgreifenden
Flächen 18 der Segmente 12 stets konzentrisch sind, ergeben sie einen Oberflächenkontakt
im wesentlichen über ihre gesamte Oberfläche mit der inneren Fläche eines röhrenförmigen
Kernes oder eines anderen Werkstückes, womit streng begrenzte Punktkontakte mit
den inneren WerkstUekSlbehen vermieden worden und dadurch die Nachteile bezüglich
einer Beschädigung und Zerstörung vermieden werden, die charakteristisch bei einigen
vorher bekannten Spannfuttern sind. Die teilzylindrischen Flächen 18 der Segmente
werden in der Praxis einen Radius aufWeisen, der dem Nennradius der inneren Zylinderfläche
des zu ergreifenden röhrenförmigen Kernes' entspricht, so daß, wenn die Segmente
in radialer Richtung erweitert werden, um in Eingriff mit der genannten inneren
zylindrischen Fläche zu gelangen, die Oberflächen 18 zusammen mit der zylindrinhen
Fläche des Kernes den gleichen Durchmesser ergeben. Dies tritt in der teilweise
erweiterten Lage, wie sie schematisch in der Fig. 7 dargestellt ist, auf: In der
minimalen und der maximalen Durchmessereinstellung des Spannfutters' die
jeweils
in den Fig. 6 und 3 dargestellt sind, werden die Flächen 18 nicht genau eine zylindrische
Fläche bilden, aber die Fläche, die sie dabei bilden, ist trotzdem im wesentlichen
zylindrisch.
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Es wird hervorgehoben, daß das in Eingriffkommen des Spannfutters
nach der vorliegenden Erfindung mit einem röhrenförmigen Kern oder einem anderen
Werkstück in zwei unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Stufen stattfindet: Zuerst
rücken die Greifsegmente lediglich in axialer Richtung bis in ihre maximale Erstreckungslage
vor und dann erweitern sie sich lediglich in radialer Richtung für einen Griffkontakt
mit der inneren Fläche des Werkstückes. Ähnlich, zur Lösung des Spannfutters, bewegen
sich die Greifsegmente zuerst radial nach innen bis zu ihren minimalen Durchmessern
(Fig. 6) und werden dann in axialer Richtung zurückgezogen. Diese Methode ergibt
einen beträchtlichen praktischen Vorteil in der Handhabung von röhrenförmigen Kernen
bei Aufwickel-/Umwickel- und Abwickelmaschinen, die automatische Kernbehandlungseinrichtungen
besitzen, wobei eine gleichzeitige zwangsweise Lösung eines Kernes wesentlich ist.
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Bei einer typischen Aufwickel-/Umwickel- und Abwickelvorrichtung würden
zwei radial sich erweiternde Spannfutter, wie vorstehend beschrieben und dargestellt,
koaxial mit ihren offenen Enden gegeneinander gerichtet, verwendet werden.
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Das Gehäuse 1 von einem oder vqn beiden Spannfuttern würde auf einem
Träger befestigt werden, der eine kontrollierte und begrenzte axiale Verschiebung
in beiden Richtungen ermöglicht, um die gesamte Spannfuttervorrichtung axial zu
verschieben. Eine derartige axiale Verschiebung kann durch bekannte Betätigungseinrichtungen
bewirkt werden, wie z.B.
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durch Aufbringen einer kontrollierten Drehung auf eine Hülse, die
eine schraubenförmige Nut besitzt, in der ein Zapfen geführt ist, Welcher in einer
inneren Hülse befestigt ist. Die innere Hülse ist dabei mit dem Gehäuse 1 des Spannfutters
verbunden, so daß bei Rotation der äußeren Hülse relativ zur inneren Hülse eine
begrenzte axiale Verschiebung des Gehäuses ohne Rotation auftritt.
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Zum Auflegen eines röhrenförmigen Kernes auf die zwei Spannfutter
in einer derartigen Aufwickel-/Abwickelvorrichtung würden die beiden Spannfutter
anfänglich voll eingeschoben und zurückgezogen sein, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt,
und würden axial bis zu ihrer maximalen trennung verscheben sein. Der or(JIetfende
Korn wurde dann auf die zylindrische "Stufe" gesetzt werden, die durch die kurze
axiale Erstreckung der Oberflächen 18 ciuf den zurückgezogenen Sogmenten 12 gebildet
werden, wobei die Stirnseite des Kernes an der Stirnseite des Endflansches 3 des
entsprechenden Gehäuses 1 anliegen würde. Anschließend. würde das vollständige Spannfutter
in axialer Richtung gegen das andere Spannfutter verschoben werden, wobei das andere
Ende des röhrenförmigen Kernes auf der zylindrischen "Stufe," die durch die zurückgezogenen
Segmente 12 gebildet ist, aufliegen würde, so daß die gegenüberliegenden Stirnseiten
des Kernes mit den Stirnseiten der jeweiligen Spannfuttsrgehäuse in Eingriff wären.
Beide Spannfutter würden dann erweitert durch eine axiale Verschiebung ihrer Wellen
6 gegeneinander, wie vorstehend beschrieben, um die jeweiligen Spannfuttersegmente
12 in zwangsweisen Eingriff mit der inneren
zylindrischen Oberfläche
des Kernes auf deren gegenüberliegenden Enden zu bringen, Eine Umkehrung dieser
Bedienungsfolge würde zum Entnehmen eines röhrenförmigen Kernes von den Spannfuttern
eintreten: Nach einem vollen Zurückziehen der Segmente 12 der Spannfutter in die
in den Fig. 1 und 2 dargestellten Positionen wäre der Kern auf den kurzen axialen
Stufen gelagert, die durch die zylindrischen Flächen 18 der zurückgezogenen Segmente
12 gebildet werden, und wenn die gewickelte Rolle und ihr Kern mit einer Entladeeinrichtung
in Eingriff gekommen ist (z. B. Hebebänder oder ein Entladeband) würden die beiden
Spannfuttergehäuse 1 in axialer Richtung bis zu ihrer maximalen Trennung zurückgezogen
werden, wodurch die Walze und ihr Kern entfernt werden können.
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Für Aufwickel-/Umwickel- und Abwickelvorrichtungen geringerer Leistung
können federbelastete Gehäuse 1 an Stelle von zwangsweise verschiebbaren Spannfuttergehäusen
verwendet werden. In diesem Falle würden die Spannfuttergehäuse federbelastet axial
relativ zur Spannfutterbetätigungswelle 6 sein und zwar in einer Richtung weg von
dem gegenüberliegenden Spannfutter. Das komplette Spannfutter wird dann in einen
ersten Eingriff mit dem röhrenförmigen Kern oder einem anderen Werkstück durch eine
anfängliche Axialbewegung der Welle 6 gegen die Federvorspannung der Spannfuttergehäuse
1 gebracht werden.
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Nach dieser anfänglichen Axialbewegung würde eine weitere Axialbewegung
der Welle 6 die nachfolgende Verschiebung und Erweiterung des Spannfutter's, wie
vorstehend beschrieben, bewirken.
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Die erfindungsgemäße Spannfuttereinrichtung ist von einfacher Bauart
und weist nur wenige bewegte Teile auf.
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Obwohl in dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Spannfutter nur
mit drei Greifsegmenten 12 dargestellt ist, ist es klar, daß in der Praxis verschiedene
Anzahlen von Segmenten möglich sind, ohne daß sich an der Erfindung etwas ändert.
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Das dargestellte Spannfutter kann auf einfache Weise montiert und
demontiert werden. Um die Greifsegmente 12 zu entfernen, wird das Spannfutter vollständig
zurückgezogen (Fig. 2) und die Halteplatte 14 durch Lösen der Schraube 15 entfernt,
Das erfindungsgemäße Spannfutter hat bestimmte praktische Vorteile in seiner Verwendung
für das Greifen und Antreiben von röhrenförmigen Kernen in Aufwickel-/Umwickel-
und Abwickelmaschinen. An erster Stelle ist eine genaue Konzentrizität des Kernes
mit den Spannfutter zu erwähnen, die für alle Durchmesser innerhalb des Bedienungsbereiches
des Spannfutters eingehalten wird, so daß Herstellungstoleranzen bei einem röhrenförmigen
Kern bezüglich deren Nenndurchmesser ohne Schwierigkeiten möglich sind. Darüberhinaus
kann ein hohes Drehmoment auf den aufgespannten röhrenförmigen Kern durch den starken
Reibschluß zwischen den Spannfuttersegmenten und dem Kern ohne Beschädigungen des
Kernes und ohne Erzeugung von Staub übertragen werden.
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Außerdem ist es möglich mit dem Spannfutter, da es vollkommen symmetrisch
ist, ein Drehmoment auf den Kern in beide Richtungen zu übertragen.
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Ein wichtiges Sicherheitsmoment ist, daß die Spannfuttersegmente 12
automatisch in dem ringförmigen Gehäuse 1 versperrt
sind, sobald
die Segmente.12 beginnen sich in radialer Richtung unter der Mitnehmerwirkung des
Stützträgerteiles 9 aufgrund des Eingriffes des Flansches 3 in die Nuten 20 der
Segmente 12 zu erweitern. Dies bedeutet, daß bei einem Antriebsausfall sich die
Spannfuttersegmente 12 nicht axial oder radial zurückziehen können bis die Kontrollwelle
6 betätigt wird.
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Die Arretierung der Spannfuttersegmente sichert auch daß, nach einer
Zurückziehung des Spannfutters, diese nicht in axialer Richtung zurückgezogen werden
bis sie nicht vollständig radial eingefahren sind (in die in der Fig. 6 dargestellte
Position).
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Ein weiterer wichtiger praktischer Vorteil des erfind.ungsgemäßen
Spannfutters besteht darin, daß die auf die Spannfuttersegmente ausgeübten axialen
Kräfte sich gegen das Gehäuse selbst aufstützen können, so daß keine axialen Belastungen
auf den Kern oder ein anderes Werkstück übertragen werden.
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Das erfindungsgemäße Spannfutter kann leicht zur Benutzung bei röhrenförmigen
Kernen oder. bei anderen Werkstücken mit verschiedenen inneren Durchmessern angepasst
werden.
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Wo das Spannfutter z. B. zum Übertragen von hohen Drehmomenten auf
röhrenförmige Kerne von sehr schwachem Material verwendet werden soll, können die
teilzylindrischen äußeren Flächen 18 der Greifsegmente 12 mit einem Reibmaterial
oder einem gestörtem oder aufgerauhten Oberflächenbezug versehen sein, wodurch die
erforderliche Kontaktpressung zwischen den Greifsegmenten 12 und der inneren Oberfläche
des röhrenförmigen Kernes auf einen annehmbaren Wert reduziert wird. Zusätzlich
oder stattdessen
kann eine ringförmige Nut, konzentrisch zu der
Spannfutterachse, in die teilzylindrische äußere Oberfläche 18 der Griffsegmente
12 eingeformt werden und kann einen Federspaltring enthalten, der wenn er durch
die radial nach außen gerichtete Verschiebung der Greifelemente erweitert wird,
den Expansionsdruek gleichmäßig gegen die innere Oberfläche eines röhrenförmigen
Kernes, der mit den Griffelementen in Eingriff kommt, verteilen würde.
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Das erfindungsgemäße Spannfutter ist in einem weiten Einsatzgebiet
verwendbar, wobei nicht nur röhrenförmige Werkstücke im allgemeinen erfasst werden
können, sondern aueh nicht röhrenförmige Werkstücke, die an ihren Stirnseiten Bohrungen
besitzen. So kann das erfindungsgemäße Spannfutter z. B. auch für das Ergreifen
und Heben von röhrenförmigen Brennstoffelementeinsätzen in Atomreaktoren eingesetzt
werden