DE3533735C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aufspreizbare Welle zur lösbaren Halterung von rohrförmigen Wickelhülsen und dgl. gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

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 schlauchförmi­ gen Hohlkörpern bestehen, die in längs der Welle in gleichmäßiger Verteilung auf dem Umfang angeordneten rinnenförmigen Ausnehmungen eingebettet und mit dem flüssigen oder gasförmigen Medium gefüllt sind. Durch Druckerhöhung in diesen schlauchförmigen Hohl­ körpern wird die für das Festhalten der Wickelhülse erforderliche Spreizkraft erzielt.

Der auf einem pneumatischen oder hydraulischen System basierende Spreizmechanismus hat den Vorteil, daß das Wechseln der vollen Wickelhülsen gegen leere mit geringem Zeit- und Arbeitsaufwand vor sich gehen kann. Eine Ausführungsform einer solchen Vorrichtung ist aus der DE-PS 10 47 002 bekannt. Dabei sind die mit Längsrinnen versehene Welle und die in den Längsrinnen angeordneten dehnbaren Schläuche in einen nachgiebigen, vorzugsweise 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 Wickelhülse erforderlich ist, ist die Vorrichtung nicht brauchbar. Im übrigen wird die Gleichmäßigkeit der Spreizung über die ganze Wellenlänge von der mangelhaften Gleichmäßig­ keit des Materials der Druckmittel-Hohlkörper mehr oder weniger stark beeinträchtigt.

Eine für die Halterung einer Wickelhülse aufspreizbare Welle, die die vorbeschriebenen Mängel nicht hat, ist aus einem US-Firmenprospekt der Deublin Company bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist in dem Wellenrohr eine Schraubspindel gelagert, durch welche die mit einem axialen Innengewinde versehenen Spannkeile in axialer Richtung hin und her bewegt werden. Durch die axialen Bewegungen der Spannkeile werden die Spann­ leisten in ihren Lagern radial nach außen oder einwärts bewegt. Der Spreizvorgang wird als durch Drehen der Schraubspindel gesteuert. Dabei werden alle Spannleisten präzise gleichmäßig bewegt. Die Wickelhülsen werden präzise konzentrisch auf der Welle gehalten. Das sind Vorteile, die eine solche Vorrichtung auch für solche Anwendungsgebiete 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 Anwendungsbereichen, wo die einzelnen Wickelvorgänge verhältnismäßig lange 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, nämlich 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 einerseits höchste An­ forderungen an exakten Rundlauf gestellt. Andererseits soll das Auswechseln der Walzenkörper mit geringst­ möglichem 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 zu berücksichtigen, daß sich in den Walzen­ körpern nach häufigem Gebrauch Druckstellen dort bilden, wo die Spannleisten der Welle anliegen. Diese Druck­ stellen können bei den bekannten Wellen nicht genügend ausgeglichen werden.

Aus der US-PS 42 54 920 ist eine mit der vorbeschriebenen Spreizwelle vergleichbare Welle mit in Gruppen angeord­ neten Spreizelementen für die Halterung einer Wickel­ hülse bekannt, wobei den Spannkeilen jeweils ein Paket von Tellerfedern als Betätigungsorgan im Sinne des Spreizens zugeordnet ist und als Betätigungsorgan im Sinne des Entspreizens ein an einem Ende in dem Wellen­ rohr angeordneter Mehrkolben-Zylindertrieb vorgesehen ist, der über eine im Wellenrohr koaxial gelagerte Zug­ stange gleichmäßig über alle Spannkeile auf die ihnen jeweils zugeordneten Federn wirkt.

Diese Spannwelle ist in anderer Hinsicht wiederum mit erheblichen Nachteilen und Unvollkommenheiten behaftet. Die Spannelemente - in diesem Falle radial bewegliche runde Spannstempel - haben keine stabile Zwangsführung. Sie bilden jeweils zusammen mit einer Rückholfeder eine in der Wand des Wellenrohres gelagerte und von einem Spannring in einer Ringnut gehaltene Einheit, die über eine durch die Rückholfeder gegen einen Spannkeil gedrückte Kugel mit dem Spannkeil in Verbindung steht. Jede solche Einheit besteht also wenigstens aus vier kleinen Einzelteilen, deren Montage einen sehr hohen Aufwand erfordert. Hinzu kommt, daß das Wellenrohr mit einem sehr hohen Aufwand an Präzisionsarbeit für die Aufnahme der Spannstempeleinheiten hergerichtet werden muß.

Auch das Betätigungsorgan zum Entspreizen mit einer im Wellenrohr koaxial angeordneten Zugstange, an der alle Spannkeile befestigt sind, hat einen erheblichen Nach­ teil: Durch die Zugstange wird für alle Spannkeile der gleiche Weg vorgegeben.

Das setzt für ein gleichmäßiges Spannen aller Spreiz­ organe über die ganze Wellenlänge voraus, daß die aufzuspannende Wickelhülse über ihre ganze Länge präzise gleichmäßig im Durchmesser und in der Härte ihres Materials sein muß. Das ist aber z. B. bei Wickelhülsen aus Pappe fast nie der Fall. Dabei bestimmt die am wenigsten gespreizte Gruppe von Spannstempeln die Spreizweite und -kraft aller übrigen Spannstempel. Das heißt, das bei ungleichmäßigem Innendurchmesser und/oder bei ungleichmäßiger Materialhärte der Wickelhülse auch ein gleichmäßiges Aufspannen derselben nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine auf­ spreizbare Welle zur lösbaren Halterung von rohr­ förmigen Wickelhülsen für das Auf- oder Abwickeln von Papier- oder dergleichen Werkstoffbahnen und zum Herstellen von gewickelten Rohren aus mit Fasern armiertem Kunststoff sowie von austauschbaren Walzen­ körpern zu schaffen, bei der die aufzuspannenden Wickelhülsen oder Walzenkörper ohne Schlupf über die ganze Wellenlänge gleichmäßig fest gehalten werden, wobei ein exakter Rundlauf derselben gewährleistet ist. Das Einspreizen der Welle in eine Wickelhülse oder einen Walzenkörper und das Auslösen sollen schnell und ohne nennenswerten Arbeitsaufwand erfolgen können, wo­ bei die Spreizelemente auch während der Arbeits­ rotation nachstellbar sein sollen.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merk­ male gelöst.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der erfindungsgemäßen aufspreizbaren 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 Nachteile dieser an sich bekannten Systeme vermieden werden. Es wurde auch insbesondere der zusätzliche Vor­ teil geschaffen, daß ein Lockern der Wickelhülse auf der Welle während eines Wickelvorganges praktisch unmöglich ist, weil die Spannleisten durch die Kraft der auf die Spannkeile 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. In dieser 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, 2a 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 4a verlaufen achsparallel, während ihre Innenkanten 4b gegen die Wellenachse ge­ neigt sind. Sie haben im Nachbarbereich der Innenkanten seitlich eine Profilierung 4c.

Jeder Gruppe von Spannleisten 4 ist ein im Inneren des Wellenrohres 1 in axialer Richtung beweglicher Spann­ keil 5 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 4b 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 6a versehen, die der Profilierung 4c 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 Kolbens 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 den Zylinder 7 münden. Das eine Ende des Zylinders 7 ist durch eine von dem Leitungsrohr 10 zentral durch­ drungenen Stirnwand 7a gasdicht verschlossen. Unmittel­ bar vor der Stirnwand 7a münden die Durchbrüche 11 aus dem Leitungsrohr 10 in den Zylinder 7.

Auch der Kolben 8 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 8a 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 die auf den Spannkeil 5 und gegen den Kolben 8 wirkende Wendel­ druckfeder 9 angeordnet ist. Diese stützt sich an der Stirnwand 7a 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 9 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 9 der Spannkeil 5 vorgeschoben. Dabei werden die in den keilförmig gegen die Wellenachse geneigten Nuten 6 geführten Spannleisten 4 nach außen gedrückt, bis sie un­ ter der Kraft der Wendeldruckfeder 9 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 9 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 Walzenkörpern, 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 Innern des Wellenrohres in axialer Richtung hin und her beweglicher Spannkeil mit einer im Sinne des Spreizens der Spannleisten wirkenden Feder zugeordnet;
• e) jeder Spannkeil ist auf seinem Umfang in einer mit den Spannleisten korrespondierenden Anordnung mit in Längsrichtung gegen die Wellenachse im gleichen Winkel wie die Innenkanten der Spannleisten geneigten Führungsnuten versehen, die eine mit der Profilierung der Spannleisten korrespondierende Profilierung haben,
• f) im Wellenrohr sind auf die Spannkeile im Sinne des Entspreizens wirkende Zylindertriebe koaxial angeordnet, wobei im Wellenrohr axial ein Leitungsrohr für ein die Zylindertriebe betäti­ gendes Strömungsmedium vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Gruppe von auf einer Umfangslinie des Wellenrohres (1) angeordneten Spannleisten (4) ein eigener Zylindertrieb (7, 8) zugeordnet ist, der zusammen mit der im Sinne des Spreizens auf den Spannkeil (5) wirkenden Feder (9) eine Spanneinheit bildet.

2. Aufspreizbare Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinheiten (7, 8; 9) in den gleichen Abständen wie die Spannleisten (4) auf die ganze Länge des Wellenrohrs (1) verteilt achsgleich hintereinander so angeordnet sind, daß jeweils unter einer Gruppe von Spannleisten (4) eine Spanneinheit (7, 8; 9) liegt.

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 (7a) gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen;
• c) das Leitungsrohr (10) weist unmittelbar an der Stirnwand (7a) 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) verbun­ den, 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 (9) angeordnet ist.

4. Aufspreizbare Welle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsrohr (10) aus Abschnitten zusammen­ gesetzt 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 (9) der einen Spanneinheit jeweils an der Stirnwand (7a) 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 Wendeldruckfeder (9) 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 gehörenden Zylindertriebe bildet, wobei die Stirn­ wände (7a) der Zylindertriebe (7, 8) gegen die Innenwand des Wellenrohres (1) gas- oder flüssig­ keitsdicht abgedichtet sind.