DE3121240A1 - Klemmvorrichtung am dorn einer wickelmaschine - Google Patents

Description

• WEAN UNITED, INC.
Pittsburgh, Pennsylvania 15222, V.St.A.

Klemmvorrichtung am Dorn einer Wickelmaschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft im einzelnen einen Wickelmaschinendorn zum Wickeln eines Materials., etwa eines oder mehrerer gewalzter Stahlbänder, wobei der Dorn vorzugsweise ausdehnbar ist, d. h. aus mehreren radial verschiebbaren Elementen besteht..Diese Elemente befinden sich beim Wickelvorgang des Bands in einer von der Mitte entfernten Stellung und in einer zurückgezogenen Stellung, wenn der Wickelvorgang des Bands beendet ist, damit das Band leichter aus dem Dorn herausgezogen werden kann.

Die Erfindung betrifft insbesondere die Vorrichtung zur Befestigung des Doms am Ende des Stahlbands. Diese Befestigungsvorrichtung ist in einem der ausfahrbaren Elemente des Doms montiert.

Es wurden bereits Vorrichtungen zur Befestigung von Metallbändern vorgeschlagen, die an einem der ausfahrbaren.Elemente montiert sind, die einen Wickelmaschinendorn bilden. Diese Vorrichtungen sind zur Ausbildung eines wirksamen und sicheren Klemmechanismus mit einer Anzahl von Schwierigkeiten behaftet.

Diese Schwierigkeiten beruhen hauptsächlich darauf, dass das Klemm- und Entklemmsystem automatisch arbeiten und sich an die Dicke des Bands anpassen muss. Es sind über der Breite des Bands häufig grosse Dickenänderungen festzustellen. Wenn das Stahlband auf eine .gewisse Anzahl von schmäleren Bändern aufgespalten wird, sind die zum gleichzeitigen Halten dieser Bänder bestimmten Klemmsysteme nicht voll zufriedenstellend. Es sind beim Walzen von Metallbändern auf der Breite dieser Bänder oder von .einem Band zum anderen Dickenänderungen festzustellen, die bis zu 3 % der Nenndicke.des Metalls gehen können. Diese Bänder sind aber trotzdem noch verkäuflich.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Doms der eingangs angegebenen· Art, der diese Nachteile vermeidet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch den Gegenstand des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Klemmelemente derart in einer Ebene verschiebbar montiert sind, dass die eine Verschiebung dieser Elemente in dieser Ebene erzeugende Bands'pannunng eine Erhöhung der Klemmkraft bewirkt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

. Fig. 1 das Ende eines ausdehnbaren Dorns für eine Wickelmaschine mit einer Klemmvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 einen unterbrochenen Schnitt der Klemmvorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 eine, vergrösserte Ansicht eines Teils von Fig. 2 mit einer Darstellung des Mechanismus in seiner Entklemmstellung;

Fig'; 4 einen Schnitt 4-4 von Fig. 3;

Fig. 5 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht mit einer Dar-. . stellung des Mechanismus in seiner Klemmstellung;

Fig. 6 einen Schnitt 6-6 von Fig. 5;

Fig. 7 einen- Teilschnitt einer Ausführungsvariante der Erfindung;

Fig. 8 einen Schnitt 8-8 von Fig. 7.

Fig. 1 zeigt einen ausdehnbaren Dorn 10 mit drei Elementen 12, 14 und 16 herkömmlicher Bauart. Diese ausfahrbaren Elemente werden .durch an der Welle 20 der Wickelmaschine befestigte Keile 18 radial nach aussen oder innen verschoben.' Das Element 12 ist stark ausgezogen dargestellt und ist von besonderer Bedeutung, da es die Bandklemmvorrichtung 22 nach der Erfindung aufnimmt.

Eine öffnung 24 erstreckt sich parallel zur Längsachse des

Dorns. Diese öffnung ist im allgemeinen rechteckig und hat zueinander parallele und ebene Führungsflächen 26 und 28, die als Führung für die beweglichen Elemente der Bandklemmvorrichtung 22 dienen, die vollständig in dieser öffnung enthalten ist.

Fig..2 bis 4 zeigen die Konstruktion der Bandklemmvorrichtung ■ 22 und deren Anordnung im Element 12. Fig. 4 ist eine vergrösserte Ansicht des Elements 12 im selben Schnitt wie von Fig. 1. Wie angegeben weist die öffnung 24 die para'l- ' lelen Führungsflächen 26 und 28 auf, die mit angrenzenden Teilen der Bandklemmvorrichtung in Berührung stehen, wobei die obere Fläche 26 durch ein gesondertes Teil 24 des Elements gebildet ist, das durch Schrauben·29 befestigt ist und zum Schutz der Bandklemmvorrichtung gegen grosse Kräfte dient, die im Verlauf des Betriebs durch die Spannung des Bands entwickelt werden, überdies bildet das Teil 27 eine Aussenflache, die die Verlängerung der Aussenkontur des Dorns darstellt, und hat die erforderlichen mechanischen Eigenschaften, die zum Tragen der auf dem Dorn gebildeten Spüle dient. . · .

Die in Fig. 4 links angeordnete öffnung 24 hat eine einen Schlitz 30 bildende Erweiterung, in der das·Metallband sitzt, deren Tiefe zur Bildung der erforderlichen Klemmfläche ausreicht und die ebenfalls die Einführungsstrecke dieses Bands innerhalb des Dorns begrenzt.

Eine der Klemmflächen 36 wird durch eine der ebenen Flächen enthalten, die die im Dorn vorgesehene öffnung 24 bilden. ■ Diese ebene Klemmfläche 36 bildet am Schnittpunkt mit der Tangente am Umfang des Dorns einen Winkel von etwa 45 . Wenn sich der Dorn in zurückgezogener Stellung befindet, besteht ein Einführungsschlitz in die Klemmvorrichtung, dessen Abmessung grosser als die maximale Dicke des zu klemmenden Bands, vorzugsweise gleich dem Dreifachen dieser Dicke, ist.

Die Bandklemmvorrichtung hat eine gewisse Anzahl von ähnlichen Kleihmelementen 32, die über eine Anlenkung mit zur Achse des Doms paralleler Achse mit einer Steuerstange 34 verbunden sind. Diese steht in Berührung mit den beiden Führungsflächen 26 und 28, während die Klemmelemente allein mit der Fläche 28 in Berührung stehen. Die Klemmelemente haben eine äussere Klemmfläche 35, die zur gegenüberliegenden Fläche 36 gerichtet ist zur Herbeiführung der Klemmung des Endes der Bänder. Jedes Klemmelement 32 hat in Höhe der Klemmflache 35 ein gekrümmtes Profil mit einer solchen Form, dass eine Drehung des Klemmelements 32 im Gegenuhrzeigersinn auf Grund der Bändspannung eine Verschiebung der Klemmfläche 35 in Richtung der Fläche 36 bewirkt, was den Abstand zwischen diesen beiden Flächen vermindert und folglich die Klemmwirkung erhöht.

Das Klemmelement 32 hat somit eine gekrümmte Fläche 35, die eine Art von Nocken darstellt, dessen Form so beschaffenist, dass die Wirkungslinie der Klemmkraft stets durch die Drehmitte des Nockens verläuft. Der Nocken hat eine Berührungsfläche in Form einer Spirale, die von der Drehmitte ausgeht und somit eine Berührungsfläche entwickelt, die zur■geklemmten ebenen Fläche stets tangential ist. Sie ist hierdurch selbsthemmend.

Jedes- Klemmelement (Klemmstange) 32. hat auf seiner Innenflächedurchbohrte Vorsprünge (Fig. 2 und 3), die in Verbindung mit komplementären VorSprüngen 40 eine Anlenkung der •verschiedenen Klemmelemente an der gleichen Steuerstange ermöglichen, und zwar unter Verwendung einer gemeinsamen Anlenkspindel 42 zur Verbindung jedes Klemmelements 32 mit der Steuerstange 34. Gemäss Fig. 3 hat die Steurstange an ihrer Rückseite Rampen, die mit komplementären Formen einer Betätigungsstange 48 zusammenarbeiten. Diese steht auch in Berührung mit einer Gegenrampe 50 mit Flächen 52, die mit Flächen 51 der Betätigungsstange 48 zusammenarbeiten,

vgl. Fig. 3. Die Elemente 34, 48 und 50 bilden eine recht- · eckige Anordnung, die in der öffnung 24 untergebracht ist. Die Elemente 34 und 48 werden durch die Flächen 26 und 28 und durch Stifte 58 geführt, die es der Klemmvorrichtung ermöglichen, sich der Klemmfläche 36 zu nähern oder sich hiervon zu entfernen. Zur Bildung eines starren Mechanismus zum Halten der Klemmelemente und zur Aufnahme der Klemmkräfte ohne Zuhilfenahme einer grosse Kräfte entwickelnden Steuereinrichtung haben die Rampen der Teile 34, 48 ' und 50 ähnliche Winkel, die unter Beachtung des mathematisch bestimmbaren Reibungskoeffizienten zwischen den Flächen der Rampen selbsthemmend oder beinahe selbsthemmend sind. Diese selbsthemmende Eigenschaft der Rampen verhindert jede Bewegung der Betätigungsstange auf Grund der Übertragung der Klemmkraft unabhängig von den Kräften, die das Band auf die verschiedenen die Klemmvorrichtung bilden-den Teile ausüben kann. Für die hier dargestellte Vorrichtungsart beträgt dieser Winkel etwa 11°.

Von Bedeutung sind auch gewisse weitere konstruktive Anordnungen der Teile 32, 34 und 48. Jede Rampe des Elements 34 hat einen T-förmigen Schlitz 54, der ein T-förmiges Teil 56 aufnimmt. Dieses Teil bewirkt die zwangsläufige Rückzugbewegung des Klemmelements 32 von seiner Betriebsoder Klemmstellung (Fig. 6) in seine Nicht-Betriebsstellung oder Freigabestellung des Bands (Fig. 4), wenn'sich der · Dorn in seiner zusammengezogenen Stellung und die Betätigungsstange 48 in ihrer Rücksetzstellung befinden.

Die· Klemmelemente, die Teile 34, 42 und 32 der Fig. 4, verschieben sich unter der Wirkung der am Teil 34 befestigten Führungsstifte 58 (Fig. 3) von der Öffnungsstellung zur Klemmstellung in einer in derselben Ebene erfolgenden Gesamtbewegung, Diese Stifte verschieben sich in T-förmigen Ausnehmungen 60 an der Unterseite des ausfahrbaren Elements 12, vgl. Fig. 4. Während dieser Bewegung erzeugt die Betätigung

dieser Betätigungsstange 48 eine Kraftkomponente, die zu der Richtung der das Klemmen erzeugenden Kraft senkrecht ist. Die Stifte 58 widersetzen sich dieser senkrechten Kraftkomponente derart, dass die Bewegung der Klemm-.elemente.nur in Richtung der Klemmwirkung erfolgt.

Ein ähnliches System wird zur Begrenzung der Bewegung der Betätigungsstange 48 (Fig. 3) auf eine zu den Gegenrampen 52 parallele Bewegung begrenzt. Hierzu sind an der Betätigungsstange 48 Stifte 62 befestigt, die sich in T-förmigen Ausnehmungen 64 auf der Unterseite des Elements 12 verschieben. Diese Ausnehmungen verlaufen parallel zu den Rampen 52 des feststehenden Teils 50. Die Neigung der Ausnehmung 64 gegenüber der Achse der Betätigungsstange bestimmt die Richtung und die Grosse der Bewegung der Teile 34 und 48. Das symmetrische Profil der Betätigungsstange 48 ermöglicht eine Bewegung der Anordnung der Klemmvorrichtung mit ausreichend grosser Amplitude bei einer verhältnismässig geringen Verschiebung der Betätigungsstange 48. Durch Anpassung des Neigungswinkels der .Rampen der Betätigungsstange 48 an den für den Klemmvorgang benötigten Hub und an den für.die.Ausdehnung oder Zusammenziehung der ausfahrbaren Elemente des Dorns erforderlichen Hub und unter Beachtung des verfügbaren Raums in der Ausnehmung des ausfahrbaren Elements können bei einem ziemlich schwach ausgeprägten.'Keilwinkel grosse Bewegungen der Klemmvorrichtungen erhielt werden. Bei den meisten Anwendungen kann der Keilwinkel seIbsthemmend sein bei Anwendung von speziellen Schmiermitteln zur Erzielung eines gegebenen Reibungskoeffizienten. Gemäss Fig. 2 besteht das Klemmelement 32 aus mehreren Elementen, während die anderen Teile der Klemmanordnung 34 und 42, die Betätigungsstange 48 und die Gegenrampe 50 aus einem einzigen Teil bestehen. Das Vorliegen des Klemmelements in Form von mehreren Abschnitten hat den- grossen Vorteil eines einzigen Steuerelements (Steuerstange) 32 zur Klemmung eines oder mehrerer

Metallbänder bei Erzeugung von wirksamen Klemmkräften, selbst wenn das oder die geklemmten Metallbänder Dickenänderungen haben oder wenn die einzeln geklemmten Metallbänder untereinander ungleichmässige Dicken haben.

Wie oben ausgeführt, schwenken die Klemmelemente 32 unter der Wirkung einer Bewegung nach aussen, die durch die Spannung eines beliebigen geklemmten Bands erzeugt wird. Diese Schwenkung der Klemmelemente 32 um die Achse 42 erzeugt eine Zunahme der Klemmkraft derart, dass jegliches Gleiten des oder der Bänder nach aussen verhindert wird. Die Betätigung der Betätigungsstange 48 kann auf verschiedene Arten erfolgen. Zum Beispiel kann gemäss Fig..2 das Ende der an der Betätigungsstange 48 befestigten Stange 66 mit einer nicht gezeigten gesonderten Energiequelle verbunden sein, z. B. mit einer Stellmotorvorrichtung, oder kann unmittelbar mit einem beweglichen Teil des durch einen Hebel ausgedehnten Doms verbunden sein. Dieses letztere System wird zur Ausführung des Klemmvorgangs bevorzugt, da es die Bewegung der Klemmvorrichtung mit der Ausdehnungs- oder Zusammenziehungsbewegung der ausfahrbaren Elemente des Doms verbindet und diese Funktionen unabhängig macht, ·

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Konzeption des Betätigungsmechanismus, der eine starre und selbsthemmende Positionierung der Klemmvorrichtung ermöglicht, was einen geringen Platzbedarf benötigt, vgl. Fig. 5 und 6. Wenn in dieser Stellung das eine oder mehrere Bänder den Schlitz 30 verlassen wollen, während sie von den Klemmelementen 32 gehalten werden, werden das oder die Klemmelemente schwenken und somit eine Verschiebung des Unterteils dieser Klemmelemente erzeugen, wodurch allmählich die Klemmkraft in Abhängigkeit von der Bewegung des Bands erhöht wird, während die Klemmrampen die Steuerstange

in ihrer Klemmstellung halten. Wenn ein Rücklauf der Steuerstange und folglich der Klemmelemente gewünscht ist, erzeugen die Wirkung der Kleitunrampen und die mit den Teilen 32, 34 und 48 verbundene Bewegung eine zwangsläufige Entklemmkraft, die auf die Klemmelemente wirkt und die schnelle und sichere Freigabe der Bänder und das vollständige öffnen der Klemmvorrichtung herbeiführt.

Fig. 7 und 8 zeigen eine Variante der Erfindung, auf die auch die Bemerkungen bezüglich des Aufbaus und der Funktion der Wickelmaschine, insbesondere der Klemmvorrichtung, Anwendung finden. Das ausfahrbare Element des Doms hat statt einer rechteckigen öffnung eine trapezförmige öffnung 70,.vgl. Fig. 8.

Im Sitz oder in der öffnung .70 sind zwei Klemmelemente 72 und 74 mit besonderem Profil angeordnet. Diese beiden Klemmelemente haben ähnliche geneigte Aussenflachen 76, die mit komplementären Flächen 78 in der öffnung 70 zusammenfallen. Jedes der beiden Klemmelemente hat eine Innenfläche, die der anderen Innenfläche des anderen Klemmelements zugewandt ist, wobei die beiden Flächen die Klemmung des Bands bewirken. Die Innenflächen 80 sind in einer gegenseitigen Berührungsstellung oder Klemmstellung dargestellt, d. h. in der geschlossenen Stellung, die durch Verschieben der Elemente 72, 74 nach aussen erhalten wird.

Eine Reihe von Trennfedern 82 befindet sich zwischen den Klemmelementen 72 und 74, um deren gleichmässiges Spreizen während des Öffnungsvorgangs zu ermöglichen zur öffnung eines Schlitzes für die Einführung des Metallbands. An der Unterseite der Klemmelemente befinden sich T-förmige Vorsprünge 84, die Gleitführungen bilden und in ein Teil passen, eine formschlüssige Verbindung in radialer Richtung

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ermöglichen und ein Gleiten der Klemme leinen te in der senkrechten Richtung ermöglichen, die der Richtung des Klemmvorgangs entspricht. Das Teil 86 hat keilförmige Flächen 88, die komplementär in keilförmige Flächen 90 auf einer Betätigungsstange 92 passen. Die beschriebenen T-förmigen Vorsprünge oder Flansche gevrährleisten ein zwangsläufiges Schliessen der Klemmvorrichtung. Das geringfügige Betriebsspiel ermöglicht den Klemmelementen, sich mit Beginn der Klemmung am Metallband zu verkeilen und ermöglicht somit die individuelle Wirkung der.verschiedenen Klemmelemente zum Ausgleich eines eventuellen Dickenänderüng des Bands. Die Keile einer Gegenrampe 86 und der Betätigungsstange 92 werden in ihrer Arbeitsstellung durch Schultern derart gehalten, dass im Augenblick der Rücklaufbewegung der Betätigungsstange 92 sich die Klemmelemente 72 und voneinander entfernen.

Die Betätigungsstange 92 wird auf ihrer gesamten Länge von einer starren Gleitfläche 94 gehalten, die zum ausfahrbaren Element 68 gehört. Mit der Betätigungsstange 92 ist eine Stange 98 verbunden, die auf die Betätigungsstange die Bewegungen für das öffnen oder Schliessen der Klemmelemente 72 und 74 überträgt. Die komplementären Rampen dieser Vorrichtung sind wie bei der vorhergehenden Vorrichtung vorzugsweise selbsthemmend.

Die Klemmelemente 32, 72 und 74 sind vorzugsweise stangenförmig.

Claims (8)

1. WfeflfenwBffii

   SifO

   31o-32.414P(32.415H) '27. Mai 1981

   Ansprüche . ·

   Klemmvorrichtung am Dorn einer Wickelmaschine für Dickenänderungen aufweisende Metallbänder,

   - zum Halten des oder der Metallbänder während des Wickeins,

   gekennzeichnet

   . - durch mehrere nebeneinanderliegende Klemmelemente (32), die einen Schlitz (24) bilden, in den das Ende des oder der Metallbänder (5) eingesetzt ist, und

   - durch eine Vorrichtung (48) zum gleichzeitigen Verschieben der Klemmelemente (32) zur Änderung des Schlitzes (30) zum Klemmen oder Freigeben des oder der Metallbänder (5),

   - wobei zur Erhöhung der Klemmkraft alle Klemmelemente

   (32) unter der Wirkung der Bandspannung einzeln gegeneinander verschiebbar sind (z. B. Fig. 1.-6).
2. 2. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   "· ". - dass sie auf einem ausdehnbaren Dorn (10) montiert ist und im Augenblick derAusdehnung oder Zusammenziehung des Doms (10) automatisch betätigt wird (z. B. Fig. I76-).
3. 3. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   - dass die Klemmelemente (32) schwenkbar befestigt sind und - ·

   310-(81/34) · .

   - dass die Bandspannung die Schwenkung der Klemmelemente (32) derart erzeugt, dass die Klenmikraft erhöht wird (z. B. Fig. 1-6).
4. 4. Klemmvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

   - dass die Klemmelemente (32) eine gekrümmte Klemm-

   .. ' fläche. (35) aufweisen, die einen Nocken mit der Form . ·. einer von der Drehmitte ausgehenden Spirale derart bildet, dass die Wirkungslinie der Klemmkraft stets durch die Drehmitte des Nockens zur Entwicklung einer Berührungsfläche hindurchgeht, die zur Erzielung einer selbsthemmenden Klemmung zur ebenen geklemmten Fläche stets tangential ist (Fig. 1-6) .
5. 5. Klemmvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,

   dadurch gekennzeichnet,

   - dass die Einrichtung zur Verschiebung der Klemmelemente (32) eine verschiebbare Betätigungsstange (48) mit.Rampen aufweist, die zusammenarbeiten:

   mit Gegenrampen (52) eines feststehenden hinteren Teils (50) und mit Rampen (44) einer Steuerstange (34), die die Klemmelemente (32) trägt und derart geführt ist, dass sie sich in Klemmrichtung ver-.schiebt (Fig. 1-6).
6. 6. Klemmvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

   - dass die Verschiebeeinrichtung in Höhe der Rampen eine T-förmige Führungseinrichtung (62, 64, 54, 56) aufweist zur Zurückführung der Klemmelemente (32) in die Öffnungsstellung, wenn die Betätigungsstange (48) zurückgeführt wird (Fig. 1-6).
7. 7. Klemmvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

   - dass die Klemmelernente (72, 74) jeweils geneigte Flächen aufweisen, die auf in einem Sitz (70) ausgebildeten Rampen (78) derart gleiten, dass eine Verschiebung der Klemmelemente nach aussen ihre Klemmflachen (80) nähert und

   - dass die Verschiebung der Klemmelemente durch eine Verschiebung einer Betätigungsstange (92) mit geneigten Rampen (88) erfolgt, die auf eine die Klemmelemente (72, 74) tragende Steuerstange (86) einwirken (Fig. 7,8).
8. 8. Klemmvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

   - dass die geneigten Rampen (44, 52, 88) zur Umwandlung der Bewegung der Betatigungsstangen in eine Verschiebung, der Klemmelemente eine derartige Neigung haben, dass der Mechanismus zur Bewegungsumwandlung selbsthemmend·ist.