DE4320480C2 - Schnellspannvorrichtung zur Erzeugung von axialen Spannkräften auf einer glatten Welle - Google Patents

Schnellspannvorrichtung zur Erzeugung von axialen Spannkräften auf einer glatten Welle

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnellspannvorrichtung zur Erzeugung von axialen Spannkräften auf glatter Welle gemäß An­ spruch 1 und 4.
Kraftschlüssige Schnellspannvorrichtungen für Vorratsrollen und Spulen sind an sich bekannt (z. B. GM 7518465, G 91 01 360.7), wobei zur Betätigung jedoch Hilfswerkzeuge benötigt werden und z. B. G 91 91 360.7 nur für jeweils eine bestimmte Wellendreh­ richtung geeignet ist.
In der Druckschrift DE GM 1957 121 wird ein Klemmring beschrieben, der exzentrisch angeordnete Klemmstücke in Verkantungslage drückt und deren kurze Schenkel kraftschlüssig mit der Welle verbunden werden.
Der Kraftschluß wird aufgehoben durch gleichzeitiges Zusammen­ drücken von Griffscheibe und Ringfläche.
Nachteilig ist, daß die Reaktionskräfte über eine hochbelastete Drehachse in ein kräftiges und damit schweres Gehäuse weitergelei­ tet werden, was Wartungsaufwand erfordert und die Handhabung er­ schwert.
Aus DE-GM 19 51 127 ist eine Vorrichtung bekannt, in der ein die Welle umschließender, schwenkbar auf einer Achse angeordneter Klemmring durch axiale Federkräfte in Verkantungslage gedrückt wird. Zum Lösen der Klemmung ist ein Zuggriff vorgesehen.
Wie schon DE-GM 19 57 121 ist auch diese Vorrichtung bei großen gegen die Sperrichtung wirkenden axialen Spannkräften, welche proportional Normal- und Lösekräfte steigern, nur mit großem Krafteinsatz zu entspannen. Womit diese Vorrichtungen nur Teile von Spannvorrichtungen sind, da eine Erhöhung bzw. Verringerung der axial wirkenden Kräfte nicht möglich ist.
Umgekehrt können bei geringen axialen Gegenkräften durch direkte Krafteinwirkung auf die Entriegelungselemente Positionsänderungen der Klemmeinrichtung und als Folge Betriebsstörungen auftreten.
Aus den Schriften DE-GM 17 58 482 und DE-PS 5 40 886 sind spannende Konen bekannt, die mittels Gewinde vom feststehenden Vorrichtungs­ teil aus zentrisch in den zu spannenden Wickelkörper gedreht werden.
Nachteilig ist dabei, daß während des Spannvorganges die Reibung zwischen Wickelkörper und Konus überwunden werden muß und durch deren reibschlüssige Koppelung beide Vorrichtungen nur für eine Drehrichtung geeignet sind.
Weiter ist eine Vorrichtung unter der Bezeichnung Quick-Loc bekannt, wobei dieses System nur zum axialen Festsetzen, ohne Nachspannmöglichkeit, eingesetzt werden kann. Beim Großteil vergleichbarer Spannaufgaben kommen formschlüssige Systeme, z. B. Gewindespindeln und Mutterelemente, zum Einsatz.
Weiterhin ist die erfindungsgemäße Anordnung eine Funktions­ erweiterung zu z. B. Klemmverbindung Bild 35 Dubbel 14. Auflage Seite 368, von deren Klemmwirkung oberhalb des Bereichs der Selbsthemm-Grenze die Wirkung und Sicherheit des Systems abhängt, wobei die Literatur derartige Reibgesperre vorzugs­ weise für axiale Anwendungen vorsieht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der be­ kannten Vorrichtungen auf einfache Weise zu vermeiden und ein kraftschlüssiges, wartungsfreies Schnellspannsystem zu schaffen, welches beliebig auf der Welle plaziert werden kann, dessen axiale Spannkräfte einstellbar sind, das für beide Drehrich­ tungen geeignet ist und ohne Zusatzwerkzeuge mit einer Hand bedient werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtungen gemäß Anspruch 1 und 4 gelöst. Diese Schnellspannvorrichtungen haben den Vorteil, daß ein Lösen der Spannvorrichtung im Betriebszustand nicht möglich ist, da durch axiale exzentrische Krafteinwirkung auf die Klemmscheibe (5) im Bereich der Selbsthemmung, nach den bekannten statischen Bedingungen der Selbsthemmung α<ρ (siehe Fig. 5), die Reibungskräfte proportional zu den Normal­ kräften anwachsen.
Auch werden die Klemmkräfte (Kraftschlußkräfte) vollständig intern durch den Klemmring aufgenommen und nicht in das Gehäuse eingeleitet, wodurch dünnwandige und leichte Gehäuseausfüh­ rungen möglich sind, was die erforderlichen Körperkräfte bei der Anwendung reduziert.
Der frei gelagerte Klemmring belastet keine Lagerstelle und erfordert somit keinen Wartungsaufwand.
In den anliegenden Zeichnungen (1-4) sind einige Ausführungs­ beispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 Vorratsrolle (1) mit Schnellspannvorrichtung nach Fig. 2 in Arbeitsstellung (geklemmt und gespannt),
Fig. 2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Schnellspannvorrichtung,
Fig. 3 einen Schnitt durch eine anders ausgeführte erfindungsgemäße Schnellspannvorrichtung,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine anders ausgeführte erfindungsgemäße Schnellspannvorrichtung.
Die Fig. 1 zeigt die Schnellspannvorrichtung in Arbeitsstellung (geklemmt), wobei durch Festdrehen mittels Spannrad (13) der Konus (2) eine Vorratsrolle (1) zentriert und sich durch die Gewindesteigung zwischen Spanneinheit (B) und Klemmeinheit (C) ein Spannabstand (E) ergibt. Zum Wechseln der Vorratsrolle muß die axial ringförmig auf die Konen wirkende Kraft (22) durch Drehen des Spannrades (13) in lösender Gewinderichtung verringert werden, um so die über das Gewinde auf die Klemm­ einheit wirkende Kraft abzubauen, wobei der Spannabstand (E), wie in Fig. 2 dargestellt, reduziert wird.
Gemäß Fig. 2 ist die Lage des Klemmringes (5) mittels Federn (6, 14) zu dem im Gehäuse (4) und auf der Welle (3) geführten Sperring (17) relativ verstellbar, wobei durch Vergrößerung des Abstandes (F) die stärkere Feder (14) zusammengedrückt wird und die schwächeren Federn (6) sich gegen die parallelen Ringflächen (7, 15) entspannen können.
In dem so größer gewordenen Einbauraum zwischen den Flächen (7, 15) verändert sich nun die Lage des Klemmringes (5) derart, daß durch die Federwirkung der Federn (6) die sich exzentrisch diagonal ge­ genüberliegenden an dem Klemmring (5) befestigten Zapfen (8, 9) weiterhin Kontakt zu den Berührungspunkten (23) behalten. Dadurch kommt der Klemmring (5), wie in Fig. 5 als Berührungspunkt FNA und FNB dargestellt, derart außer Eingriff, daß die Welle frei beweglich ist.
Der vektorielle Überhang der Federkraft von Feder (14) wirkt derart auf die Klemmscheibe (5), daß durch die Klemmwirkung FNA und FNB in Umfangsrichtung und zum Wellendurchmesser d ein vorbestimmbares Gegenmoment zur Gewindereibung beim Betätigen des Spannrades (13) vorhanden ist.
Unter Verwendung eines ähnlichen Aufbaus zeigt Fig. 3 eine weitere Variante der Schnellspannvorrichtung, umfassend ein geschlossenes Gehäuses (25) mit einem federnden Druckstück (14′, 26), welches in Gegenwirkung zu der Feder (6) mit dominierender Kraft auf die Klemmscheibe (5) drückt.
Diese Ausführung ist insbesondere für größere Wellendurchmesser geeignet.
Das weitere Zusammenwirken der Bauelemente ist wie bei dem vorher Beschriebenen.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform ähnlich der Variante nach Fig. 3, aber ohne Feder (14′) bzw. federndes Druckstück (26). Die zur Handhabung der Spanneinheit (B) benötigte Vorspannung, die wie in Fig. 2 durch die Feder (14) über Berührungspunkt (23) und Zapfen (9) auf die Klemmscheibe (5) wirkt, wird manuell durch eine Stell­ schraube (24) erzeugt, die gegen Herausfallen/Verlieren mit einem Sicherheitselement (27) versehen ist.

Claims (8)

1. Schnellspannvorrichtung zur Erzeugung von axialen Spannkräften auf einer glatten Welle für insbesondere Vorratsrollen und Spulen, die zwischen einem stationären (A) und einem auf der Welle (3) axial ver­ schiebbaren Widerlager (B, C) eingespannt werden, indem die kraft­ schlüssige Schnellspannvorrichtung konzentrisch über das freie Wellen­ ende (D) gegen die Vorratsrolle (1) geschoben wird und in Gegenrich­ tung arretiert, gekennzeichnet durch
  • - eine Klemmeinheit (c) mit einem Gehäuse (4) und einem darin geführten, relativ verschieblichen Sperring (17), die durch eine Feder (14) gegeneinander vorgespannt sind,
  • - einen durch Stirnflächen (7, 15) des Gehäuses (4) und des Sperringes (17) begrenzten, in axialer Richtung veränderlichen, ringförmigen Ein­ bauraum, wobei sich in dem Einbauraum innerhalb des Gehäuses (4) ein die Welle (3) umschließender frei gelagerter und verkippbarer Klemmring (5) befindet, dessen diametral gegenüberliegende, gegenseitig am Klemmring (5) exzentrisch angeordnete Zapfen (8, 9) mit den den Einbauraum begrenzenden Flächen (7, 15) an Berührungspunkten (23) in Kontakt stehen,
  • - jeweils zwischen den Flächen (7, 15) und dem Klemmring (15) angeordnete, axial wirkende Federn (6),
  • - so daß durch das durch die Feder (14) bewirkte, relative Zusammen­ fahren des Gehäuses (4) und des Sperringes (17) der Klemmring (5) gegen die Kraft der Federn (6) in Verkantungslage mit der Welle (3) gedrückt wird,
  • - eine am Gehäuse (4) über ein Spanngewinde (11) axial verschieblich angeordnete Spanneinheit (B),
wobei beim Einspannen des Wickels axiale Spannkräfte (22) über die Spanneinheit (B) in die Klemmeinheit (C) eingeleitet werden und so über den durch das Gehäuse (4) dadurch beaufschlagten Zapfen (8) zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen Klemmring (5) und Welle (3) im Bereich der Selbsthemmung führen, wobei die Feder (14) über Zapfen (9) die Klemmwirkung zusätzlich vektoriell unterstützt, bzw. bei umgekehrtem Ablauf, dem Lösen der Schnellspannvorrichtung die Spannkräfte (22) zunächst durch Rückdrehung eines Spannrades (13) der Spanneinheit (B) aufgehoben werden und anschließend durch Auseinanderdrücken von Sperring (17) und Spannrad (13) durch gleichzeitiges Aufbringen axial gerichteter Kräfte auf Flächen (20) und (21) von Spannrad (13) und Sperring (17) der Einbauraum zwischen den Flächen (7, 15) relativ vergrößert wird, wobei der jetzt nur noch durch die Federn (6) vorgespannte Klemmring (5) seine Lage unter Beibehaltung der Berührungspunkte (23) verändert (aufrichtet), wodurch die Normalkräfte zur Welle (3) aufgehoben und die Schnell­ spannvorrichtung gegen die Sperrichtung von der Welle (3) gezogen werden kann.
2. Schnellspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (8) am Klemmring (5) in eine exzentrisch angeordnete Aussparung (16) der Fläche (7) an der Stirnseite (12) des Gehäuses (4) im Berührungspunkt (23) zum Konus (2) gerichtet eingreift, damit Momente, z. B. durch Gewindereibung beim Spann- und Lösevorgang, aufgenommen werden können.
3. Schnellspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Entspannen, d. h. Abbauen der Spannkräfte (22) durch Rückdrehung des Spannrades (13) und Verringerung des Abstandes (E) ein Kugellager (10) zwischen Konus (2) und Spannrad (13) keine Reibung zwischen Vorratsrolle (1) und Konus (2) auftreten läßt.
4. Schnellspannvorrichtung zur Erzeugung von axialen Spannkräften auf einer glatten Welle für insbesondere Vorratsrollen und Spulen, die zwischen einem stationären (A) und einem auf der Welle (3) axial verschiebbaren Widerlager (B, C) eingespannt werden, indem die kraftschlüssige Schnellspannvorrichtung konzentrisch über das freie Wellenende (D) gegen die Vorratsrolle (1) geschoben wird und in Gegenrichtung arretiert, gekennzeichnet durch
  • - eine Klemmeinheit (c) mit einem geschlossenen Gehäuse (25),
  • - einen durch Stirnflächen im Inneren des Gehäuses (25) begrenzten, in axialer Richtung unveränderlichen, ringförmigen Einbauraum, wobei sich in dem Einbauraum ein die Welle (3) umschließender, frei gelagerter und verkippbarer Klemmring (5) befindet, dessen exzentrisch angeordneter Zapfen (8) mit der einen, den Einbau­ raum begrenzenden Fläche an einem Berührungspunkt (23) in Kontakt steht,
  • - jeweils zwischen den Flächen und dem Klemmring (5) angeordnete, axial wirkende Federn (6),
  • - ein diametral zum Zapfen (8), gegenseitig am Klemmring (5) anliegendes, im Gehäuse (25) gelagertes und über eine Spann­ vorrichtung (14′) gegen den Klemmring (5) anlegbares Druckstück (26), so daß der Klemmring (5) durch das Druckstück (26) gegen die Kraft der Federn (6) in Verkantungsstellung mit der Welle (3) gedrückt wird,
  • - eine am Gehäuse (25) über ein Spanngewinde (11) axial verschieb­ lich angeordnete Spanneinheit (B),
  • - wobei beim Einspannen der Vorratsrolle (1) axiale Spannkräfte (22) über die Spanneinheit (B) in die Klemmeinheit (C) einge­ leitet werden und so über den durch das Gehäuse (25) dadurch beaufschlagten Zapfen (8) zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen Klemmring (5) und Welle (3) im Bereich der Selbst­ hemmung führen, wobei die Spannvorrichtung über das Druckstück (26) die Klemmwirkung zusätzlich vektoriell unterstützt.
5. Schnellspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung eine Feder (14′) ist.
6. Schnellspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung ein Gewinde (14′) ist.
7. Schnellspannvorrichtung nach Ansprüchen 1-6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Federkraft der Feder (14) stärker ist als die Federkraft der Federn (6), wodurch über Klemmring (5) auf die Welle (3) eine definierte Normalkraft wirkt und somit ein Widerstand für die Verdrehung des Spannrades (13) gegeben ist.
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