DE3533735A1 - Aufspreizbare welle zur loesbaren halterung von rohrfoermigen wickelhuelsen und austauschbaren walzenkoerpern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aufspreizbare Welle zur lös­ baren Halterung von rohrförmigen Wickelhülsen für das Auf- und Abwickeln von Papier- und sonstigen Werkstoff­ bahnen und zum Herstellen von gewickelten, mit Fasern armierten Kunststoffrohren sowie von austauschbaren Wal­ zenkörpern, wobei
die Welle als zylindrisches Rohr ausgebildet ist, das an beiden Enden durch Lagerzapfen verschlossen ist;
die Wand des Wellenrohres in regelmäßigen Längsabständen Gruppen von in gleichmäßigen Abständen über den Umfang verteilten längsschlitzartigen Durchbrüchen aufweist;
in den Durchbrüchen der Wellenrohrwand Spannleisten radial beweglich angeordnet sind, deren Außenkanten achs­ parallel und deren Innenkanten gegen die Wellenachse ge­ neigt verlaufen und die jeweils im Bereich der Innen­ kante eine seitliche Profilierung haben;
jeder Gruppe von Spannleisten eine im Innern des Wellen­ rohres in axialer Richtung hin und her beweglicher Spannkeil zugeordnet ist, der auf seinem Umfang in einer mit den Spannleisten korrespondierenden Anordnung in Längsrichtung gegen die Wellenachse im gleichen Winkel wie die Innenkanten der Spannleisten geneigten Führungs­ nuten aufweist, die jeweils eine mit der Profilierung der Spannleisten korrespondierende seitliche Profilierung haben.

Es sind bereits aufspreizbare Wellen zur Halterung von rohrförmigen Wickelhülsen für das Aufwickeln von Papier- und sonstigen Werkstoffbahnen in verschiedenen Ausfüh­ rungsformen bekannt. Aus mehreren Druckschriften sind solche Ausführungsformen derartiger Wellen bekannt, bei denen die Spreizorgane aus mehreren schlauchförmigen Hohlkörpern bestehen, die in längs der Welle in gleich­ mäßiger Verteilung auf dem Umfang angeordneten rinnen­ förmigen Ausnehmungen eingebettet und mit einem flüssi­ gen oder gasförmigen Medium gefüllt sind. Durch Druck­ erhöhung in diesen schlauchförmigen Hohlkörpern wird die für das Festhalten der Wickelhülse erforderliche Spreiz­ kraft erzielt.

Der auf einem pneumatischen oder hydraulischen System basierende Spreizmechanismus hat den Vorteil, daß das Wechseln der vollen Wickelhülsen gegen leere mit gerin­ gem Zeit- und Arbeitsaufwand vor sich gehen kann.

Eine Ausführungsform einer solchen Vorrichtung ist in der DE-PS 10 47 002 offenbart. Dabei sind die mit Längs­ rinnen versehene Welle und die in den Längsrinnen ange­ ordneten dehnbaren Schläuche in einen nachgiebigen, vor­ zugsweise schlauchartigen Überzug aus Kunststoff, Filz oder dergleichen eingeschlossen.

Diese Ausführungsform ist zwar sehr einfach. Sie hat aber die Eigenschaft, daß die am Umfang des Überzuges auftre­ tenden Reibungskräfte die Drehbewegung der Welle nur mit Schlupf auf die Wickelhülse übertragen. Das kann zwar für bestimmte Zwecke vorteilhaft sein; aber für solche Wickelvorgänge, bei denen eine weitestgehend schlupf­ freie Kraftübertragung von der Welle auf die Wickel­ hülse erforderlich ist, ist diese Vorrichtung nicht brauchbar. Im übrigen wird die Gleichmäßigkeit der Spreizung über die ganze Wellenlänge von der mangelhaf­ ten Gleichmäßigkeit des Materials der Druckmittel-Hohl­ körper mehr oder weniger stark beeinträchtigt.

Es sind auch bereits Vorrichtungen zum Aufwickeln von Papier- oder sonstigen Werkstoffbahnen bekannt, bei denen die Welle von einem in mehrere Schalenkörper un­ terteilten Mantel umgeben ist, wobei die Trennfugen der Schalenkörper parallel zur Wellenachse verlaufen. Auf die Schalenkörper wirkt ein koaxial über der Welle ange­ ordneter elastischer, mit einem Strömungsmedium zu fül­ lender Druckkörper, der bei Erhöhung des Druckes in seinem Inneren die Schalenkörper auseinanderspreizt. Hier kann bei entsprechender Formstabilität der Schalen­ körper zwar eine über die ganze Wellenlänge gleichmäßige Spreizung weitgehend erzielt werden. Jedoch kann nicht gewährleistet werden, daß die Spreizung auch präzise konzentrisch erfolgt.

Eine für die Halterung einer Wickelhülse aufspreizbare Welle, die die vorbeschriebenen Mängel nicht hat, ist von der Firma Deublin Company, Northbrook, Ill.,U.S.A., in einer Werbeschrift angeboten. Diese Vorrichtung weist im wesentlichen die Merkmale gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 auf.

Bei dieser bekannten Vorrichtung ist in dem Wellenrohr eine Schraubspindel gelagert, durch die die mit einem axialen Innengewinde versehenen Spannkeile in axialer Richtung hin und her bewegt werden. Durch die axialen Bewegungen der Spannkeile werden die Spannleisten in ihren Lagern radial nach außen oder einwärts bewegt. Der Spreizvorgang wird also durch Drehen der Schraubspindel gesteuert. Dabei werden alle Spannleisten präzise gleich­ mäßig bewegt. Die Wickelhülsen werden präzise konzen­ trisch auf der Welle gehalten. Das sind Vorteile, die eine solche Vorrichtung auch für solche Anwendungsge­ biete brauchbar machen, in denen ein exakter Rundlauf der Wickelhülsen ohne Schlupf zwischen Welle und Wickelhülse erforderlich ist.

Diesen Vorteilen stehen aber auch Nachteile gegenüber: Der auf einem Schraubspindeltrieb basierende Spreiz­ mechanismus macht das Wechseln der Wickelhülsen sehr zeit- und arbeitsaufwendig im Vergleich mit solchen Vor­ richtungen, bei denen der Spreizmechanismus auf einem pneumatischen oder hydraulischen System basiert. In An­ wendungsbereichen, wo die einzelnen Wickelvorgänge ver­ hältnismäßig lang dauern, wirkt sich dieser Nachteil nicht sehr aus, Wenn aber die Wickelvorgänge jeweils sehr kurz sind, so daß also in kurzen Zeitabständen die Wickelhülsen gewechselt werden müssen, so wirkt sich dieser erhöhte Zeit- und Arbeitsaufwand sehr nachteilig aus.

Ein anderer Nachteil der mittels Spindeltrieb aufspreiz­ baren Wellen besteht darin, daß die beim Aufspannen einer Wickelhülse eingestellte Spreizstellung der Spann­ leisten während des nachfolgenden Wickelvorganges nicht mehr verändert werden kann. Bei Wickelhülsen aus weichem Material, z. B. Pappe, kann sich während des Wickelvorgan­ ges der Sitz der Spannleisten in der Wickelhülse lockern, so daß eine präzise kraftschlüssige Führung der Wickel­ hülse auf der Welle nicht mehr gewährleistet ist.

Für ein weiteres großes Anwendungsgebiet sind die vorbe­ schriebenen Ausführungsformen von aufspreizbaren Wellen entweder gar nicht oder nur mit Hinnahme bestimmter Nach­ teile brauchbar:

Für die Halterung austauschbarer Walzenkörper, wie sie z. B. zum Kalibrieren, Profilieren, Prägen und Bedrucken von Kunststoff- oder Metallfolien, -bändern und -tafeln verwendet werden. Dabei werden einersetis höchste Anfor­ derungen an exakten Rundlauf gestellt. Andererseits soll das Auswechseln der Walzenkörper mit geringstmöglichem Aufwand an Arbeit, insbesondere aber an Zeit erfolgen können.

Bei der Herstellung von Prägungen auf warmplastischen, soeben aus einer Extruderdüse kommenden Kunststoffbän­ dern ist es gängige Praxis, daß Bänder aus der gleichen Extruderdüse nacheinander mit allen Prägungen versehen werden, die der Produzent in seinem Sortiment hat bzw. für die Bestellungen vorliegen. Jeder Wechsel der Präge­ walzenkörper ist mit einem Stillstand des Extruders und infolgedessen mit Kosten und Materialverlusten verbunden, denn bei längerem Stillstand des Extruders verliert das darin befindliche aufgeschmolzene Material durch Über­ hitzung seine Brauchbarkeit für die Produktion.

Es ist auch zu berücksichtigen, daß sich in den Walzen­ körpern nach häufigem Gebrauch Druckstellen dort bil­ den, wo die Spannleisten der Welle anliegen. Diese Druckstellen können bei den bekannten Wellen nicht ge­ nügend ausgeglichen werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine auf­ spreizbare Welle zur lösbaren Halterung von rohrförmigen Wickelhülsen für das Auf- oder Abwickeln von Papier- oder dergleichen Werkstoffbahnen und zum Herstellen von ge­ wickelten Rohren aus mit Fasern armiertem Kunststoff so­ wie von austauschbaren Walzenkörpern zu schaffen, die einerseits die Vorteile eines pneumatisch oder hydrau­ lisch betätigten Spreizsystems sowie auch eines Spreiz­ systems mit mechanischer Zwangsführung von Spannleisten aufweist, die aber andererseits von den Nachteilen die­ ser beiden Systeme der Spanneinrichtung befreit ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß als Betätigungsorgan der Spannkeile jedem Spannkeil ein im Wellenrohr axial angeordneter, auf den Spannkeil wirkender pneumatisch oder hydraulisch betä­ tigter Zylindertrieb und eine dem Arbeitshub des Zylin­ dertriebes entgegen auf den Spannkeil 5 wirkende Druck­ feder angeordnet sind.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der erfindungsgemäßen aufspeizbaren Welle gehen aus den Ansprüchen 2 bis 8 hervor.

Bei der erfindungsgemäßen aufspreizbaren Welle sind nicht nur die Vorteile eines pneumatisch oder hydrau­ lisch betätigten Spreizsystems vereinigt, wobei die Nach­ teile dieser an sich bekannten Systeme vermieden werden. Es wurde auch insbesondere der zusätzliche Vorteil ge­ schaffen, das ein Lockern der Wickelhülse auf der Welle während eines Wickelvorganges praktisch unmöglich ist, weil die Spannleisten durch die Kraft der auf die Spann­ keile wirkenden Federn ständig fest angedrückt werden.

Dabei werden auch solche Wickelhülsen stets präzise kon­ zentrisch auf der Welle gehalten, deren Innendurchmesser nicht über die ganze Länge absolut gleichmäßig ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer sie bei­ spielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Welle in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch einen Teil der Welle,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie A-A gem. Fig. 1.

Die spreizbare Welle nach der Erfindung ist als zylin­ drisches Rohr 1 ausgebildet, das an beiden Enden durch Lagerzapfen 2, 2 a verschlossen ist. Die Wand des Wellen­ rohres 1 weist in regelmäßigen Längsabständen Gruppen von Durchbrechungen 3 auf, die jeweils in gleichmäßigen Abständen über den Wellenumfang verteilt sind. In diesen Durchbrechungen 3 sind Spannleisten 4 radial beweglich angeordnet. Deren Außenkanten 4 a verlaufen achsparallel, während ihre Innenkanten 4 b gegen die Wellenachse ge­ neigt sind. Sie haben im Nachbarbereich der Innenkanten seitlich eine Profilierung 4 c.

Jeder Gruppe von Spannleisten 4 ist ein im Inneren des Wellenrohres 1 in axialer Richtung beweglicher Spann­ konus zugeordnet, der auf seinem Umfang in einer mit den Spannleisten 4 korrespondierenden Anordnung mit in Längsrichtung gegen die Wellenachse im gleichen Winkel wie die Innenkanten 4 b der Spannleisten 4 geneigten Füh­ rungsnuten 6 versehen ist. Deren Anzahl und Anordnung entspricht jeweils der Anzahl und Anordnung der Spann­ leisten 4. Sie sind an ihrem Grund seitlich mit einer Führungsprofilierung 6 a versehen, die der Profilierung 4 c an den Spannleisten 4 entspricht.

Zur Betätigung der Spannkeile sind jedem Spannkeil 5 ein im Wellenrohr 1 an dessen Innenwand anliegender Pneuma­ tikzylinder 7 mit einem Kolben 8 sowie eine dem Arbeits­ hub des Kolben 8 entgegen auf den Spannkeil 5 wirkende Wendeldruckfeder 9 zugeordnet. Die Länge des Pneumatik­ zylinders 7 entspricht jeweils der Länge einer ganzen Spanneinheit, die im wesentlichen aus dem Zylindertrieb 7, 8 sowie der Wendeldruckfeder 9, dem Spannkeil 5 und den Spannleisten 4 besteht.

Zur Beaufschlagung des Zylindertriebes 7, 8 mit Druckgas ist in dem Wellenrohr 1 axial ein Leitungsrohr 10 ange­ ordnet, welches Wanddurchbrüche 11 aufweist, die jeweils in einem Zylinder 7 münden. Das eine Ende des Zylinders 7 ist durch eine von dem Leitungsrohr 10 zentral durch­ drungenen Stirnwand 7 a gasdicht verschlossen. Unmittel­ bar vor der Stirnwand 7 a münden die Durchbrüche 11 aus dem Leitungsrohr 10 in den Zylinder 7.

Auch der Kolben 8 ist von dem Leitungsrohr 10 zentral durchdrungen und gleitet bei seinen Bewegungen gasdicht sowohl auf dessen Außenwand, als auch an der Zylinder­ innenwand. Zur Abdichtung ist er mit üblichen in Aus­ drehungen angeordneten Dichtungsringen 8 a ausgestattet.

Der Kolben 8 ist mit dem ebenfalls zentral von dem Lei­ tungsrohr 10 durchdrungenen Spannkeil 5 verbunden, der gleichfalls an der Innenwand des Zylinders 7 gleitend geführt und mit dem Kolben 8 axial beweglich ist.

Der Spannkeil 5 weist an seiner dem Kolben 8 abgekehrten Seite eine zentrale Ausdrehung 12 auf, in der eine auf den Spannkeil 5 und gegen den Kolben 8 wirkende Wendel­ druckfeder 13 angeordnet ist. Diese stützt sich an der Stirnwand 7 a der nächsten Spanneinheit ab.

Dabei ist das Leitungsrohr 10 aus Rohrabschnitten zusam­ mengesetzt, deren Länge jeweils der Länge einer Spann­ einheit entspricht.

Die Wirkungsweise des Spannmechanismus ist folgender­ maßen:

Bei Zufuhr von Druckgas durch das Leitungsrohr 10 in den Zylinder 7 drückt der Kolben 8 den Spannkeil 5 gegen die Wirkung der Wendeldruckfeder 13 zurück. Die Spannleisten 4 werden durch ihre Zwangsführung in den Nuten 6 des Spannkeils 5 eingezogen, so daß eine Wickelhülse 14 auf die Welle 1 gesteckt werden kann. Bei Ablassen des Druckgases aus dem Zylinder 7 wird durch die Wendeldruck­ feder 13 der Spannkeil 5 vorgeschoben. Dabei werden die in den keilförmig gegen die Wellenachse geneigten Nuten geführten Spannleisten nach außen gedrückt, bis sie un­ ter der Kraft der Wendeldruckfeder 13 fest an der Innen­ wand der Wickelhülse 14 anliegen.

Zum Auswechseln der vollen Wickelhülse 14 gegen eine leere wiederholt sich der Vorgang: Der Zylinder 7 wird mit Druckgas beaufschlagt; der Kolben 8 schiebt den Spannkeil 5 zurück, wobei die Spannleisten 4 eingezogen werden; die Wickelhülsen 14 können gewechselt werden; die aufgesteckte leere Wickelhülse 14 wird nach Ent­ lastung des Pneumatikzylinders 7 durch Vordrücken des Spannkeils 5 mit den Spannleisten 4 durch die Wendel­ druckfeder 13 fixiert.

Claims (9)

1. Aufspreizbare Welle zur lösbaren Halterung von rohr­ förmigen Wickelhülsen für das Auf- oder Abwickeln von Papier- und sonstigen Werkstoffbahnen und zum Her­ stellen von gewickelten mit Fasern armierten Kunst­ stoffrohren sowie von austauschbaren Walzenkörper, die folgende Merkmale aufweist:

• a) Die Welle ist als zylindrisches Rohr ausgebildet, das an beiden Enden durch Lagerzapfen verschlossen ist;
• b) die Wand des Wellenrohres weist in regelmäßigen Längsabständen Gruppen von in gleichmäßigen Ab­ ständen auf dem Wellenumfang verteilten längs­ schlitzartigen Durchbrechungen auf;
• c) in den Durchbrechungen der Wellenrohrwand sind Spannleisten radial beweglich angeordnet, deren Außenkanten achsparallel und deren Innenkanten gegen die Wellenachse geneigt verlaufen, wobei sie jeweils im Bereich der Innenkanten eine seitliche Profilierung haben;
• d) jeder Gruppe von Spannleisten ist ein im Inneren des Wellenrohres in axialer Richtung hin und her beweglicher Spannkeil angeordnet, der auf seinem Umfang in einer mit den Spannleisten korrespondie­ renden Anordnung mit in Längsrichtung gegen die Wellenachse im gleichen Winkel wie die Innenkanten der Spannleisten geneigten Führungsnuten versehen ist, die eine mit der Profilierung der Spann­ leisten korrespondierende Profilierung haben,

dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsorgan der Spannkeile (5) jedem Spannkeil (5) eine im Wellenrohr (1) koaxial angeordneter, auf den Spannkeil (5) wirkender pneumatischer oder hydrau­ lisch betätigter Zylindertrieb (7, 8) und eine dem Arbeitshub des Zylindertriebes (7, 8) entgegen auf den Spannkeil (5) wirkende Feder (13) angeordnet sind.

2. Aufspreizbare Welle nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch ein in dem Wellenrohr (1) axial angeordnetes Leitungsrohr (10) für das auf die Zylindertriebe (7, 8) wirkende Strömungsmedium, über dem koaxial mehrere in axialer Richtung hinter­ einander liegende Spanneinheiten angeordnet sind, die jeweils eine auf den Spannkeil (5) mit den auf dessen Umfang angeordneten Spannleisten (4) wirkende Feder (13) und einen gegen die Feder (13) auf den Spann­ keil wirkenden Zylindertrieb (7, 8) haben.

3. Aufspreizbare Welle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinheiten jeweils folgende Merkmale aufweisen:

• a) In dem Wellenrohr (1) ist ein an dessen Innenwand anliegender Zylinder (7) angeordnet, dessen Länge der Länge einer Spanneinheit entspricht;
• b) das eine Ende des Zylinders (7) ist durch eine von dem Leitungsrohr (10) durchdrungene Stirnwand (7 a) gas- oder flüssigkeitsdicht verschlossen;
• c) das Leitungsrohr (10) weist unmittelbar an der Stirnwand (7 a) wenigstens einen in den Zylinder (7) führenden Wanddurchbruch (11) auf;
• d) in dem Zylinder (7) ist koaxial auf dem Leitungs­ rohr (10) ein Kolben (8) auf dem Leitungsrohr (10) und an der Zylinderinnenwand gas- oder flüssig­ keitsdicht gleitend angeordnet;
• e) der Kolben (8) ist mit dem Spannkeil (5) verbunden, der an der Zylinderinnenwand gleitend geführt und mit dem Kolben (8) axial beweglich ist;
• f) der Spannkeil (5) weist an seiner dem Kolben (8) abgekehrten Seite eine zentrale Ausdrehung (12) auf, in der eine auf den Spannkeil (5) und gegen den Zylindertrieb (7, 8) wirkende Feder (13) ange­ ordnet ist.

4. Aufspreizbare Welle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsrohr (10) aus Abschnitten zusammengesetzt ist, die jeweils der Länge einer Spanneinheit entsprechen.

5. Aufspreizbare Welle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die auf den Spannkeil (5) wirkende Feder (13) der einen Spanneinheit jeweils an der Stirnwand (7 a) des nächsten Zylindertriebes (7, 8) abstützt.

6. Aufspreizbare Welle nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Spannkeil (5) wirkende Feder eine Wendel­ durckfeder (13) ist.

7. Aufspreizbare Welle nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Spannkeil (5) wirkende Feder ein Satz von Tellerfedern ist.

8. Aufspreizbare Welle nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenrohr (1) selbst die Zylinderwandung der darin angeordneten zu den Spanneinheiten gehöhrenden Zylindertriebe bildet, wobei die Stirnwände (7 a) der Zylindertriebe (7, 8) gegen die Innenwand des Wellen­ rohres (1) gas- oder flüssigkeitsdicht abgedichtet sind.