DE3524748C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Changiervorrichtung für aufzu­ wickelnde Warenbahnen mit einer drehbaren hohlen Führungs­ walze für die Warenbahn und mit Mitteln zur stetigen Ver­ änderung der Lage der Walzenachse während des Betriebes.

Changiervorrichtungen werden eingesetzt, um an den Wickel­ rändern von Warenbahnen Wulstbildungen zu vermeiden. Bei solchen Vorrichtungen werden Führungswalzen verwendet, die in ihrer Achse changierend bewegt werden. So ist z. B. aus der DE-PS 22 53 037 eine Changiervorrichtung bekannt, bei der eine drehbare Walze an beiden Enden gelenkig gelagert ist. Eines der beiden Enden bleibt in seinem Lager ortsfest gehalten, während das andere Ende durch exzentrische An­ ordnung eine Präzessionsbewegung ausführt. Die Walze wird von der darüber transportierten Warenbahn in Rotation versetzt und dadurch wird über ein in der Walze selbst untergebrachtes Planetengetriebe einem in einer Exzenterstirnseite der Walze verstellbar angebrachten Exzenterlagerzapfen eine Präzessions­ bewegung aufgezwungen. Die Größe der Präzessionsbewegung der Walze ist durch eine stufenlose Verstellung des Exzenterlager­ zapfens wählbar. Durch die Wahl des Übersetzungsverhältnisses im Planetengetriebe ist die Präzessionsdrehzahl und somit die Changierfrequenz veränderbar.

Eine derartige Changierwalze bringt aber im Betrieb gewisse Nachteile mit sich, da sich durch das Changieren Längs­ spannungen ergeben. Weil sich die Changierbewegung nur an einem der beiden Walzenenden auswirkt, ergeben sich un­ gleichmäßige Längsspannungen in der Ware.

Aus der US-Patentschrift 24 85 705 ist eine Changiervor­ richtung bekannt, bei der eine Führungswalze mit ihrer Achse in einem Rahmen drehbar gelagert ist. Der Rahmen seinerseits ist um eine senkrecht zur Walzenachse angeordnete Schwenk­ achse in einer Ebene in begrenztem Umfang verschwenkbar. Die Schwenkachse des Rahmens ist dabei so angeordnet, daß ihre Verlängerung durch die Walzenmitte verläuft, und daß daher im Betrieb die beiden Enden der Führungswalze nach entgegen­ gesetzten Richtungen hin bewegt werden. Auch bei dieser Changiervorrichtung wird von der Rotationsdrehzahl der Füh­ rungswalze über getriebliche Mittel die Verschwenkfrequenz der Walzenachse abgeleitet. Die auftretenden Längsspannungen sind zwar bei dieser Vorrichtung etwas verringert, jedoch ist die Wickelqualität für die aufzuwickelnde Warenbahn wegen der einfachen Schwenkbewegung der Walzenachse gegenüber der sonst üblichen Präzessionsbewegung vermindert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile dieser bekannten Changiervorrichtungen zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen, bei der sowohl ausgezeichnete Wickelqualität durch Präzessionsbewegung der Walzenachse als auch geringe Längsspannungen in der Warenbahn erreich­ bar sind. Die Lösung der Aufgabe wird durch die im Patent­ anspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht. Vorteilhafte Aus­ gestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Dadurch, daß eine echte Präzessionsbewegung der Walzenachse durchgeführt wird, wird eine gute Wickelqualität erreicht und weil die Präzessionsbewegung über die Walzenmitte er­ folgt, ergeben sich gleichmäßige Warenspannungen in der Warenbahn und daher keine Seitenverzüge der Warenbahn­ ränder. Der Vorteil der Changiervorrichtung liegt darin, daß nunmehr auch ganz leichte Warenbahnen einwandfrei changierbar sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzip der Anordnung einer erfindungsgemäßen Changierwalze,

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung des konstruktiven Aufbaus einer Changierwalze gem. Fig. 1,

Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung eines Stirnteiles einer Changierwalze,

Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung eines Kupplungsteiles in der Walzenmitte,

Fig. 5a den Aufbau der Changierwalzenmitte im Längsschnitt,

Fig. 5b den Aufbau eines Stirnteiles der Changierwalze im Längsschnitt und

Fig. 6 einen Stirnteil in der Axialansicht.

Fig. 1 zeigt das Prinzip der Anordnung. Die Führungswalze W einer Changiervorrichtung ist als Hohlwalze ausgebildet und auf einem festen Träger T so gelagert, daß die Füh­ rungswalze W um ihren Mittelpunkt M allseitig neigbar ist. Damit kann die geometrische Achse X der Führungswalze W in ihrer Lage relativ zum Träger T stetig verändert und z. B. in eine neue Lage X' gebracht werden. Durch die all­ seitig neigbare Lagerung in der Walzenmitte M kann die Führungswalze W eine Taumel- oder Präzessionsbewegung um ihre Mitte M ausführen. An einer ihrer Stirnseiten ist die Führungswalze W mit einer Verstellvorrichtung V ver­ sehen, um dort die Exzentrizität für die erwünschte Prä­ zessionsbewegung einstellen zu können. Der feststehende Träger T kann sich durch die gesamte Länge der hohlen Füh­ rungswalze W erstrecken und an seinen beiden Enden, d. h. auf beiden Seiten der Walze W eingespannt oder gelagert sein. In der Fig. 1 ist beispielsweise auch eine Abwand­ lung angedeutet, bei der der Träger T nur auf einer Sei­ te bei L fest eingespannt ist und bei dem auf seinem frei überstehenden Ende die Lagerung für die Mitte M der Führungswalze W angebracht ist.

Durch diese allseitig neigbare Lagerung der Führungs­ walze W in ihrer Mitte M ist an den beiden Enden der Füh­ rungswalze eine exakte zentrisch-symmetrische Präzessions­ bewegung möglich und daher eine gute Wickelqualität an den Warenbahnrändern erreichbar. Die Längsspannungen in der Warenbahn sind gleichmäßig verteilt und gering. Daher entsteht in den Warenbahnrändern kein Seitenverzug.

Anhand der schematischen Fig. 2 sei nun der konstruktive Aufbau der Changiervorrichtung erläutert. Der feststehende Träger T ist mit seinen beiden außerhalb der Führungs­ walze W liegenden Einspann- bzw. Lagerstellen L und im Bereich der Walzenmitte M durch Doppelstriche und in sei­ nem übrigen Verlauf nur durch einfache Striche angedeutet. Dieser Träger T führt keine Drehbewegung aus, sondern bleibt feststehend. In der Mitte M der Führungswalze W ist auf dem Träger T ein allseitig neigbares Lager, z. B. ein Pendellager 1, angeordnet. Das Lager 1 wird von einer im Inneren der Führungswalze W angeordneten Stützscheibe 2 getragen. Die mögliche Verstellung der geometrischen Walzenachse X bzw. die Verschwenkung der Führungswalze W in eine andere Lage ist durch strichpunktierte Linien angedeutet und mit X' bzw. W' bezeichnet. Im Bereich der Walzenmitte, dicht rechts neben der Stützscheibe 2 ist ein Untersetzungsgetriebe G vorgesehen, durch welches aus der Rotationsbewegung der Führungswalze eine Präzes­ sionsdrehzahl für die Changierbewegung abgeleitet wird. Als Untersetzungsgetriebe ist hier ein Planetengetriebe vorgesehen, das aus einem fest auf dem Träger T angeord­ neten Sonnenrad 6 und einem koaxial dazu, aber über ein Lager 18 drehbar auf dem Träger angeordneten zweiten Sonnenrad 7 und aus einem ebenfalls rotierend auf dem Träger T angeordneten Trägerteil 4 für ein Planetenrad 5 besteht. Zum Antrieb des Getriebes ist eine Kopplung zwi­ schen Stützscheibe 2 und Trägerteil 4 vorgesehen, z. B. elastische Streifen 3, wie sie in Fig. 4 näher dargestellt sind. Der Abtrieb des Untersetzungsgetriebes G erfolgt von dem drehbaren Sonnenrad 7 über eine daran befestigte Hohlwelle 8, die den Träger T umgibt. Die Hohlwelle 8 ist in den beiden Lagern 11 und 18 auf dem Träger T ge­ lagert.

Wie die Fig. 2 erkennen läßt, ist hier das linke Walzen­ ende offen, damit die Hohlwalze W ihre Präzessionsbewe­ gung um den Träger T ausführen kann. Das rechte Walzen­ ende ist durch ein Stirnteil 9 abgeschlossen. Der Mantel der Führungswalze W ist auf dem Stirnteil 9 drehbar gelagert. Dieses Lager ist mit 10 bezeichnet. Der Walzen­ mantel W kann somit unabhängig vom Stirnteil 9 rotieren. Wie weiter unten noch erläutert wird, ist ein Drehmitneh­ mer vorgesehen, durch den eine Verbindung zwischen der Hohlwelle 8 und dem Stirnteil 9 hergestellt wird, sodaß Hohlwelle und Stirnteil mit gleicher Drehzahl von der Abtriebsseite des Untersetzungsgetriebes G angetrieben wer­ den. Das am Walzenende liegende Drehlager 11 der Hohlwelle 8 ist in einem Schlitten 13 angeordnet (vgl. Fig. 3), der in einer Führungsbahn 9 a des Stirnteiles 9 radial verschieb­ bar ist. Die Mittelstellung des Schlittens 13 ist in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien eingezeichnet. Eine extreme Verstellposition ist gestrichelt dargestellt und durch 13' bezeichnet. Der Abstand e dieser beiden Positionen ist die maximal erreichbare Exzentrizität für die Präzessions­ bewegung der Walze. Durch eine Verstelleinrichtung V ist jeder gewünschte Zwischenwert der Exzentrizität e einstell­ bar.

Die Verstelleinrichtung V ist in der Fig. 2 nur grob an­ gedeutet. Sie enthält ein Handrad 19, das den festen Träger T umgibt, für die Einstellung, wobei dieses Ein­ stellrad über eine Verzahnung 14 und eine Verstellspin­ del 12 so auf den Schlitten 13 einwirkt, daß er radial verschoben wird. Eine derartige Verstelleinrichtung für die Exzentrizität ist nicht Gegenstand der Erfindung und z. B. aus der US-Patentschrift 15 16 993 an sich bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden.

Die Fig. 4 zeigt die in Fig. 2 nur angedeutete Kupplung zwischen Führungswalze W und Untersetzungsgetriebe G. Die im Inneren der Führungswalze W angeordnete Stützschei­ be 2 rotiert zusammen mit der Führungswalze W mit einer Drehzahl, die durch die Geschwindigkeit der darüber hin­ weg transportierten Warenbahn bestimmt ist. Außerdem ist, wie oben schon erwähnt, auf dem feststehenden Träger T ein Trägerteil 4 frei drehbar angeordnet. Stützscheibe 2 und Trägerteil 4 liegen parallel nebeneinander. An ihren einander gegenüberliegenden Flächen sind kreuzartige ra­ diale Einschnitte oder Vertiefungen vorgesehen, in die sich federnde Streifen 3 als Kupplungselemente einlegen. Ein solcher Streifen 3 ist in der Fig. 4 rechts im Schnitt dargestellt. Mit seinem abgebogenen oder abgekröpften äußeren Abschnitt greift der Streifen 3 in einen Einschnitt in der Stützscheibe 2 ein, während er mit seinem inneren Ab­ schnitt in entsprechende Einschnitte im Trägerteil 4 ein­ greift. Das Eingreifen der Streifen 3 in die Einschnitte von Stützscheibe 2 und Trägerteil 4 ist auch aus Fig. 2 ersicht­ lich, wo die Einschnitte als unschraffierte Flächen 2' bzw. 4' der im übrigen im Schnitt dargestellten und daher schraffierten Bauteile hervorgehoben sind. Wegen der Feder­ wirkung der Streifen 3 können sich kleine Verschiebe- bzw. Kippbewegungen zwischen Stützscheibe 2 und Trägerteil 4 im Betrieb ausgleichen, da die Führungswalze W gegenüber dem feststehenden Träger T eine andere Achsenlage einnehmen kann, wogegen das Untersetzungsgetriebe G koaxial zum Träger T bleibt.

In den Fig. 5a und 5b ist der Aufbau der Changiervorrich­ tung etwas ausführlicher dargestellt. Dabei zeigt die Fig. 5a den Teil der Anordnung in der Walzenmitte und Fig. 5b zeigt ein Walzenendteil mit Stirnteil. Der fest­ stehende Träger T ist an seinen beiden Enden durch Lager L gehalten. Auf diesem Träger T sitzt, wie aus der Fig. 5a hervorgeht, in der Walzenmitte M ein Pendellager 1, auf dem drehbar und neigbar eine zur Innenseite des Walzen­ mantels W führende Stützscheibe 2 angeordnet ist. Diese Stützscheibe kann beispielsweise durch ein einschraubba­ res konisches Spannteil 16 gegen die Innenseite des Walzen­ mantels verspannt werden. Neben der Stützscheibe ist über ein Lager 17 ein Trägerteil 4 drehbar auf dem feststehen­ den Träger T angeordnet. Die Kupplungsstreifen 3 zwischen Vertiefungen auf der rechten Oberfläche der Stützscheibe 2 und der linken Oberfläche des Trägerteiles 4 sind durch einen Strich eingezeichnet. Die elastischen Streifen 3 legen sich mit ihren schmalen Kanten an die Seitenflanken der Vertiefungen in der Stützscheibe 2 bzw. in dem Träger­ teil 4 an. Der Trägerteil 4 dient als Träger für ein Planetenrad 5, das über einen Zapfen 15 im Trägerteil 4 gehalten wird. Weiterhin ist auf dem feststehenden Träger T drehfest ein Sonnenrad 6 eines Planetengetriebes ange­ ordnet und zu ihm koaxial ein drehbares Sonnenrad 7 des Planetengetriebes vorgesehen. Vorteilhafterweise ist das feststehende Sonnenrad 6 auf einer Hülse 6' angeordnet, die auf dem Träger T nicht drehbar befestigt, z. B. fest­ geklemmt ist. Die Hülse 6' ist als Lagerhülse ausgebildet und trägt alle im Bereich der Walzenmitte vorgesehenen Dreh­ lager, wie das Pendellager 1 für die Führungswalze W sowie die Drehlager 17 und 18 für dasTrägerteil 4 und das drehbare Sonnenrad 7 des Planetengetriebes. Wie schon erwähnt, ver­ setzt die über die Führungswalze W transportierte Waren­ bahn diese Walze in Rotation. Diese Drehbewegung wird von der Stützscheibe 2 über die Kupplung 3 auf das Träger­ teil 4 übertragen. Trägerteil 4 mit seinem Planetenrad 5 ist somit der Antrieb des Planetengetriebes. Als Abtriebs­ seite des Planetengetriebes wird das über ein Lager 18 drehbare Sonnenrad 7 verwendet, wobei die Abtriebsseite über eine Hohlwelle 8 mit dem Stirnteil 9 am Walzenende drehfest verbunden ist.

Das Planetenrad 5 steht gleichzeitig in Eingriff mit bei­ den Sonnenrädern 6 bzw. 7. Dabei weisen die beiden Sonnen­ räder gleiche Teilkreisdurchmesser, aber eine etwas ver­ schiedene Zähnezahl auf, z. B. 40 und 41 Zähne. Dadurch wird die Drehzahl auf der Abtriebsseite des Planeten­ getriebes bzw. die Drehzahl der Hohlwelle 8 erheblich gegenüber der Drehzahl der Führungswalze herabgesetzt. Diese herabgesetzte Drehzahl der Hohlwelle dient als Drehzahl für die Präzessionsbewegung der Führungswalze.

Das Stirnteil der Führungswalze ist in der Fig. 5b im Längsschnitt und in Fig. 6 in der Axialansicht darge­ stellt. Feststehender Träger T und seine Befestigung oder Lagerung L sind wieder angedeutet. Das Ende der Hohlwelle 8 ist in einem Drehlager 11 drehbar auf dem feststehenden Träger T gelagert. An die Hohlwelle 8 ist ein Block ange­ schlossen und mit ihr fest verbunden, der in seinem wei­ teren Verlauf als Schlitten 13 ausgebildet ist. Der Schlitten 13 ist in Führungsbahnen 9 a des Stirnteiles 9 radial verschiebbar. Durch diese Verschiebung wird die geometrische Achse der Führungswalze W relativ zum fest­ stehenden Träger T stetig verschoben und somit die notwen­ dige Exzentrizität für die Präzessionsbewegung der Führungs­ walze eingestellt. Von der Hohlwelle 8 wird also der Schlitten 13 und über die Führungen auch das Stirnteil 9 mitgenommen und in langsame Rotationsbewegung mit der Präzessionsdrehzahl versetzt.

Der Schlitten 13 enthält, wie schon erwähnt, das Dreh­ lager für die Rotationsbewegung des Stirnteiles 9 gegen­ über dem feststehenden Träger T. Im Stirnteil 9 ist die oben erwähnte Verstelleinrichtung V vorgesehen, um mit ihrer Hilfe die Exzentrizität e für die Präzessionsbewe­ gung einzustellen. Die Verstelleinrichtung V ist in An­ lehnung an bekannte Vorrichtungen aufgebaut und enthält eine Hülse 20, die im Schlitten 13 drehbar eingesetzt ist. Die Hülse 20 ist über eine Außenverzahnung 14 im Eingriff mit einem von Hand zu betätigenden Einstellzahn­ rad 19, das verdrehbar auf einem Teil des Schlittens 13 angeordnet ist. Die Hülse 20 ist in ihrem Inneren mit einem Gewinde versehen, das im Eingriff mit einer Ver­ stellspindel 12 steht. Die Spindel 12 ist im Stirnteil 9 über einen Zapfen 22 verschwenkbar, aber nicht drehbar an­ geordnet. Durch Verdrehen des Handrades 19 verdreht sich auch die Hülse 20 auf der Spindel 12 und verschiebt sich auf dieser und nimmt den Schlitten 13 mit dem Drehlager 11 in radialer Richtung aus dem Mittelpunkt des Stirnteiles 9 heraus mit. Auf diese Weise wird die geometrische Walzen­ achse X aus der Achse des Trägers T herausgeschwenkt. Zwischen Stirnteil 9 und Walzenmantel W ist ein Drehlager 10 eingesetzt, weswegen die Walze W unabhängig von der langsamen Drehbewegung des Stirnteiles 9 von der darüber transportierten Warenbahn in Drehung versetzt werden kann.

Dadurch daß die Verstellspindel 12 auf einem Zapfen 22 verschwenkbar angeordnet ist, können die kleinen Kipp­ bewegungen und Längsverschiebungen relativ zwischen Stirnteil 9 mit Schlitten 13 und feststehendem Träger T ohne Schwierigkeit aufgefangen werden.

Claims (7)

1. Changiervorrichtung für aufzuwickelnde Warenbahnen mit einer drehbaren hohlen Führungswalze für die Warenbahn und mit Mitteln zur stetigen Veränderung der Lage der Walzen­ achse während des Betriebes, wobei durch ein im Walzen­ inneren angeordnetes Untersetzungsgetriebe die Walzenachse in eine aus der Drehung der Führungswalze abgeleitete Präzessionsbewegung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Führungswalze (W) in ihrer Mitte (M) auf einem fest­ stehenden, sich von außen ins Walzeninnere erstreckenden Träger (T) frei drehbar und allseitig neigbar mittels eines Führungswalzenlagers (1) gelagert ist und
• b) das eingangsseitig mit der Führungswalze (W) gekoppelte Untersetzungsgetriebe (G) im Bereich des Führungswalzen­ lagers (1) angeordnet und sein sich in Längsrichtung der Führungswalze (W) erstreckendes Abtriebselement (8) an seinem Ende auf dem Träger (T) drehbar gelagert und mit einem den Träger (T) umschließenden und in einem Stirnteil (9) der Führungswalze (W) radial verstellbaren Schlitten (13) drehfest verbunden ist, wobei der Walzenmantel der Füh­ rungswalze (W) gegenüber diesem Stirnteil (9) drehbar gelagert ist.

2. Changiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (G) als Planetengetriebe mit einem ersten, drehfest auf dem Träger (T) angeordneten und einem zweiten koaxial dazu drehbar auf dem Träger (T) angeordneten, als Abtrieb wirkenden Sonnenrad (6 bzw. 7) ausgebildet ist, daß das drehfest angeordnete Sonnenrad (6) und das drehbar angeordnete Sonnenrad (7) gleiche Teilkreisdurchmesser, aber unterschiedliche Zähnezahlen auf­ weisen, daß die Mitte (M) der Führungswalze (W) über ein von einer Stützscheibe (2) getragenes Pendellager (1) auf dem Träger (T) gelagert ist, wobei der Walzenmantel der Führungswalze (W) fest mit der Stützscheibe verbunden ist, daß ein drehbar auf dem feststehenden Träger (T) gelagertes Trägerteil (4), an dem ein die Verbindung zwischen den Sonnenrädern (6, 7) herstellendes Planetenrad (5) angeordnet ist, drehfest mit der Stützscheibe (2) gekoppelt (3) ist und daß federnd zwischen der Stützscheibe (2) und dem Trägerteil (4) eingelegte und in Aussparungen dieser Teile eingreifende, sich radial erstreckende Streifen (3) vorgesehen sind.

3. Changiervorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine das drehbare Sonnenrad (7) mit einem Drehlager (11) im Stirnteil (9) ver­ bindende und den Träger (T) einhüllende Hohlwelle (8) als Abtriebselement des Untersetzungsgetriebes (G).

4. Changiervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe (2) an ihrem Umfang durch konische Spannelemente (16) gegenüber der Innenwand der Führungswalze (W) verspann­ bar ist.

5. Changiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß im Schlitten (13) eine Hülse (20) drehbar angeordnet ist, die einerseits über eine Außenverzahnung (14) im Eingriff mit einem Einstellzahnrad (19) steht und andererseits über ein Innengewinde im Eingriff mit einer im Stirnteil (9) ver­ schwenkbar (22), aber nicht drehbar angeordneten, sich radial nach innen erstreckenden Verstellspindel (12) steht.

6. Changiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (T) einseitig eingespannt und die Mitte (M) der Führungswalze (W) auf dem überstehenden freien Ende des Trägers (T) gelagert ist.

7. Changiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, gekennzeichnet durch eine auf dem Träger (T) befestigte und das feststehende Sonnenrad (6) tragende Hülse (6'), die als Lagerhülse für die im Bereich der Mitte (M) der Führungswalze (W) vorgesehenen Drehlager (1, 17, 18) ausgebildet ist.