DE3730767C1 - Spannkopf fuer Wickelhuelsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mit einem motorischen Antrieb längsverschiebbaren Spannkopf für Wickelhülsen gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Spannköpfe greifen an beiden Enden einer Wickelhülse oder eines Satzes fluchtend in einem Walzenbett einer Wickelmaschine ange­ ordneter Wickelhülsen an. Hierzu werden die Spannköpfe motorisch in die Hülsenenden eingefahren. Abgesehen von ihrer genauen axialen Positionierung bedürfen die Hülsen einer axialen Span­ nung durch eine Spannkraft definierter Größe. Zur Erzielung die­ ser Spannkraft wird der elektromotorische Antrieb zur Axialver­ stellung eines Spannkopfs herangezogen. Dabei registriert eine Motorsteuerung den nach dem Angriff des Spannkopfanschlags an der Hülsenstirnseite auftretenden Drehzahlabfall des Motors auf­ grund des Verstellwiderstandes und schaltet den Motor aus. Die Spannkraft unterliegt aufgrund dieser Betriebsweise bei auf­ einanderfolgenden Spannvorgängen erheblichen Schwankungen und ist insbesondere durch Reibungswiderstände im Antriebsstrang des Spannkopfs stark beeinflußt.

Aus der DE-PS 28 15 310 ist ein endseitig an einer längsbewegba­ ren Welle angeordneter Spannkopf der eingangs genannten Art be­ kannt, bei dem auf einem Wellenstumpf axial verschiebbare innere Keilstücke gelagert sind. Diesen sind äußere, auf den inneren Keilstücken ebenfalls axial verschiebbar geführte Keilstücke zugeordnet. Beim Einführen des Spannkopfs in eine Wickelhülse bewirkt die mit ihrer Stirnseite an einem Anschlag der äußeren Keilstücke angreifende Hülse einen Axialvorschub dieser Keil­ stücke relativ zu den inneren Keilstücken. Dabei spreizen die äußeren Keilstücke auf, bis diese am Hülseninnenumfang anliegen. Die fortgesetzte Axialbewegung des Spannkopfs hat nun eine ge­ meinsame Verschiebung der äußeren und der inneren Keilstücke relativ zum Wellenstumpf entgegen der Kraft einer Druckfeder zur Folge, die im Wellenstumpf sitzt sowie sich einerseits gegen diesen und andererseits mittelbar gegen die inneren Keilstücke abstützt. Die Federspannkraft erreicht ihren Maximalwert, wenn die äußeren und die inneren Keilstücke an einem Anschlag der Spannkopfwelle anlaufen. Diese axial gegen die Wickelhülse wir­ kende Kraft ist zwar durch Änderung der Vorspannung der Druckfe­ der beeinflußbar; sie variiert jedoch in ihrer Größe aufgrund Toleranzen des Hülseninnendurchmessers, die den Verschiebeweg der äußeren Keilstücke relativ zu den inneren Keilstücken und damit den Federweg der Druckfeder verändern. Zusätzlich wird die Wickelhülse durch Axialkräfte unterschiedlicher Größe aufgrund Toleranzen im Abschaltzeitpunkt des den Spannkopf verschiebenden Axialantriebs belastet, nachdem die äußeren Keilstücke gegen den Anschlag der Spannkopfwelle angelaufen sind. Die auf die zwi­ schen zwei Spannköpfen eingespannte Wickelhülse oder einen Hül­ sensatz wirkenden, stark differierenden Axialkräfte werden zum Teil durch die elastische Verformung der aus Pappe bestehenden Hülsen, teils durch die Lagerung des Spannkopfs sowie seines Führungsschlittens im Maschinengestell der Wickelmaschine aufge­ nommen. Überhöhte Axialkräfte können aber nach relativ kurzer Betriebszeit der Wickelmaschine zu Lagerschäden der Axiallager führen, insbesondere wenn anstelle von Wickelhülsen aus Pappe solche aus Stahl Verwendung finden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Spannkopf zu schaffen, dessen auf eine Wickelhülse wirkende, axiale Spann­ kraft relativ genau einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Merkmal gelöst.

Die Lösung ist insofern vorteilhaft, als allein das Maß der Axialverschiebung der Spannhülse auf dem Kernteil entgegen der Kraft der Druckfeder als Kriterium für die Antriebsabschaltung herangezogen wird. Damit wirkt als Spannkraft auf die Wickelhül­ se lediglich die Kraft der Druckfeder, die nur in geringem Maß durch den Reibungswiderstand zwischen der Spannhülse und dem Kernteil beeinflußt wird. Einflüsse des Spannkopfverstellan­ triebs sind somit weitgehend ausgeschlossen, Schalttoleranzen können in ihrer Auswirkung auf die Spannkraft durch eine Druck­ feder mit einer relativ flachen Federkennlinie minimiert werden. Unabhängig vom Hülsenwerkstoff werden somit Spannkräfte erzeugt, die genau einstellbar und in gleicher Größe wiederholbar sind.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Durch die im Anspruch 2 angegebene Maßnahme findet ein Schalter Anwendung, der sich durch Freiheit von mechanischem Verschleiß auszeichnet.

Mit der im Anspruch 3 genannten Anordnung ist der Schalter vor Beschädigung und Verschmutzung geschützt.

Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 4 kann die Spannkraft des Spannkopfs genau eingestellt und veränderten Anforderungen leicht angepaßt werden.

Mit der im Anspruch 5 angegebenen Ausgestaltung können durch entsprechende Auswahl und Anordnung der Tellerfedern die Feder­ kennlinien und damit die Spannkraft des Spannkopfs den Anforde­ rungen gemäß auf einfache Weise variiert werden. Außerdem haben die Federn nur einen geringen Raumbedarf und verursachen bei konzentrischen Einbau keine Unwucht im mit hoher Drehzahl rotie­ renden Spannkopf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Hülsenführungsschlitten im Schnitt mit ei­ nem Spannkopf und

Fig. 2 den Spannkopf im Eingriff in eine Wickelhülse, überwiegend im Schnitt und in natürlicher Größe.

Ein Hülsenführungsschlitten 10 weist Paare von Führungsrollen 11 auf, mit denen er an vertikal angeordneten Führungsschienen 12 (strichpunktiert in Fig. 1 angedeutet) an­ greift. Der Schlitten 10 ist mit einem waagerecht verlaufenden Führungsrohr 13 ausgestattet, welches einen elektrischen An­ triebsmotor 14 mit einem angeflanschten Getriebe 15 trägt. Im Führung­ rohr 13 ist ein Vorschubrohr 16 unverdrehbar längsgeführt. An seinem einem Ende ist das Vorschubrohr 16 mit einer Mutter 17 verschraubt, durch welche eine gleichachsig zum Führungsrohr 13 verlaufende Gewindespindel 18 greift. Diese ist auf nicht darge­ stellte Weise mit dem Getriebe 15 des elektrischen Antriebsmo­ tors 14 verbunden. An seinem anderen, aus dem Führungsrohr 13 ragenden Ende trägt das Vorschubrohr 16 einen Spannkopf 19.

Der Spannkopf 19 hat einen zylindrischen Kernteil 20, auf dem eine Spannhülse 21 längsverschiebbar geführt ist (Fig. 2). Die Spannhülse 21 weist einen abgesetzten Abschnitt 22 zur zentrie­ renden Aufnahme einer Wickelhülse 23 auf. An den Abschnitt 22 schließt sich ein Bund 24 an, welcher als Anschlag für die Stirnseite 25 der Wickelhülse 23 dient. In den Bund 24 sind Zapfenschrauben 26 eingeschraubt, deren Zapfen 27 in Ausnehmun­ gen 28 des Kernteils 20 eingreifen. Die Zapfenschrauben 26 ver­ hindern das Abziehen der Spannhülse 21 vom Kernteil 20 beim Herausfahren des Spannkopfs 19 aus der Wickelhülse 23.

Die Spannhülse 21 ist gegen die Wickelhülse 23 hin mit einer den Kernteil 20 stirnseitig übergreifenden Stirnwand 29 versehen. Zwischen dieser Stirnwand 29 und der Stirnfläche 30 des Kern­ teils 20 sind konzentrisch zur Spannkopfachse drei geschichtete Tellerfedern 31 angeordnet. Diese sind auf einem gegen den Kern­ teil 20 gerichteten Zapfen 32 der Hülsenstirnwand 29 geführt. Die Federn 31 üben eine Kraft aus, die bestrebt ist, die Spann­ hülse 21 relativ zum Kernteil 20 nach links in Fig. 2 zu ver­ schieben.

Der Kernteil 20 weist eine gleichachsig zu seiner Längsachse verlaufende, abgestufte Bohrung 33 auf. In dieser Bohrung 33 sitzt ein auf den motorischen Antrieb zur Spannkopflängsver­ schiebung wirkender Schalter 34. Dieser ist als induktiver Annä­ herungsschalter ausgebildet, dessen aktive Schaltfläche 35 in der Ebene der Stirnfläche 30 des Kernteils 20 liegt. Als dem Schalter 34 zugeordnete Meßfläche 36 wirkt die Stirnseite des Zapfens 32 der Spannhülsenstirnwand 29. Der Schalter 34 ist mit Einstellmuttern 37 axial justierbar und mit einer Gewindehülse 38 im Kernteil 20 gehalten.

Der Spannvorgang einer Wickelhülse läuft folgendermaßen ab:

Zuerst wird der Hülsenführungsschlitten 10 mit zurückgezogenem Spannkopf 19 (siehe Fig. 1) durch einen nicht dargestellten An­ trieb fluchtend zur in das Walzenbett einer Wickelmaschine ein­ gelegten Wickelhülse 23 gefahren. Durch Einschalten des An­ triebsmotors 14 wird das Vorschubrohr 16 mit Spannkopf 19 rela­ tiv zum Schlitten 10 längsverschoben, so daß die Spannhülse 21 in die Wickelhülse 23 eingreift. Dabei nimmt die Spannhülse 21 eine Stellung relativ zum Kernteil 20 ein, in der die Tellerfe­ dern 31 nahezu entspannt sind. In dieser Stellung ist der Schaltabstand zwischen der Schaltfläche 35 des Schalters 34 und der Meßfläche 36 der Hülsenstirnwand 29 relativ groß. Der in Reihe zum elektrischen Antriebsmotor 14 liegende, Öffnerfunktion aufweisende Annäherungsschalter 34 ist daher geschlossen.

Sobald der Bund 24 der Spannhülse 21 auf die Stirnseite 25 der Wickelhülse 23 trifft (am anderen Wickelhülsenende greift ein zweiter Spannkopf an), wird die Spannhülse relativ zum Kernteil 20 verschoben und die Tellerfedern 31 werden komprimiert. Die vom Spannkopf 19 auf die Wickelhülse 23 ausgeübte Spannkraft steigt entsprechend der Federkennlinie unter gleichzeitiger Ver­ ringerung des Schaltabstandes an. Mit dem Erreichen des einju­ stierten Schaltabstandes zwischen der Meßfläche 36 der Hülsen­ stirnwand 29 und der aktiven Schaltfläche 35 des Annäherungs­ schalters 34 (Fig. 2) öffnet dieser und sperrt den Stromkreis des Antriebsmotors 14 für den Längsvorschub des Spannkopfs 19. Die komprimierten Tellerfedern 31 üben in dieser Stellung auf die Stirnwand 29 der Spannhülse 21 eine Kraft aus, die der vor­ bestimmten Spannkraft des Spannkopfs 19 auf die Wickelhülse 23 entspricht. Durch axiales Verstellen des Schalters 34 ist die Federkraft im Schaltpunkt veränderbar. Einfluß auf die Spann­ kraft kann auch durch Auswahl anderer Federn (z. B. Schrauben­ druckfedern) mit unterschiedlichen Federkennlinien genommen wer­ den.

Während des Betriebes der Wickelmaschine rotieren die Wickelhül­ se und an dieser angreifende Teile der Spannköpfe. Um die Über­ tragung des durch den Schalter 34 fließenden Stromes zur Motor­ steuerung zu vereinfachen, ist der Schalter zweckmäßigerweise relativ zur rotierenden Spannhülse 21 feststehend anzuordnen. Hierzu wird, wie in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien angedeu­ tet, der Kernteil 20 des Spannkopfs 19 in einem inneren Teil 39 und in einem äußeren Teil 40 untergliedert. Der innere Teil 39 ist nicht drehbar mit dem Vorschubrohr 16 verbunden und nimmt den Annäherungsschalter 34 mit seinem Anschlußkabel 41 auf. Der äußere Teil 40 umhüllt den inneren Teil 39 und ist auf diesem mit Wälzlagern 42 drehbar gelagert. Am äußeren Teil 40, auf dem die Spannhülse 21 längsverschiebbar geführt ist, sind die Tel­ lerfedern 31 abgestützt.

Claims (5)

1. Mit einem motorischen Antrieb (14) längsverschiebbarer Spannkopf (19) für Wickelhülsen (23), auf die bahnförmiges Gut, wie Papier od. dgl., aufgewickelt wird, mit einer in die Wickelhülse eingreifenden und sich mit einem Anschlag (Bund 24) gegen deren Stirnseite (25) abstützenden Spann­ hülse (21), mit einem Kernteil (20), auf dem die Spannhülse längsverschiebbar geführt ist, und mit einer sich zwischen dem Kernteil und der Spannhülse abstützenden Druckfeder (Tellerfedern 31), dadurch gekennzeichnet, daß der Kernteil (20) mit einem durch die längsverschobene Spannhülse (21) betätigbaren, auf den motorischen Antrieb (14) wirkenden Schalter (34) versehen ist.

2. Spannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kernteil (20) ein Annäherungsschalter (34) eingebaut und die Spannhülse (21) mit einer dem Schalter zugeordneten Meßfläche (36) ausgestattet ist.

3. Spannkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (34) zentrisch im Kernteil (20) sitzt und von einer Stirnwand (29) der Spannhülse (21) betätigbar ist.

4. Spannkopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Schalter (34) axial justierbar im Kernteil (20) gehalten ist.

5. Spannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder als konzentrisch zur Spannkopfachse zwischen der Stirnwand (29) der Spannhülse (21) und der Stirnfläche (30) des Kernteils (20) angeordnete Tellerfeder oder Tellerfe­ der-Kombination (31) ausgebildet ist.