DE4321606A1 - Haspel zum Aufwickeln eines Blechbandes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Haspel zum Aufwickeln eines Blechbandes, bestehend aus einem Haspeldorn mit radial verstell­ baren Segmenten, von denen zwei unmittelbar aufeinanderfolgende zwischen sich einen Absatz zur Aufnahme eines Bandanfangs bilden.

Bilden die Segmente eines Haspeldorns in der Spreizstellung einen Kreiszylinder, so bedingt der Bandanfang für die nachfolgenden Bandwindungen eine zunächst sprunghafte Vergrößerung der Umfangs­ geschwindigkeit, die in weiterer Folge zu erheblichen Zugschwan­ kungen und zu einer merkbaren Beeinträchtigung der Bandqualität führen kann. Um einen verlaufenden Übergang zwischen den Band­ windungen sicherzustellen, wird daher zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Segmenten ein der Banddicke entsprechender Absatz vorgesehen, der den Bandanfang aufnimmt, so daß die nach­ folgenden Bandwindungen stufenlos über den Bandanfang gewickelt werden können. Da aber das in Drehrichtung für das Aufwickeln unmittelbar vor dem Absatz liegende Segment durch einen sich in Umfangsrichtung allmählich vergrößernden Radius das Band auf den Radius des Hüllzylinders führt, werden lediglich die Zugschwan­ kungen über einen größeren, durch das Übergangssegment bestimmten Umfangsabschnitt verteilt, so daß der nachteilige Einfluß der Zugschwankungen nur verringert, nicht aber vermieden werden kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Haspel zum Aufwickeln eines Blechbandes der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß Zugschwankungen zumindest auf ein in der Praxis unerhebliches Maß verringert werden können.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß in der Spreizstellung des Haspeldornes die Segmente zwischen den beiden den Absatz bildenden Segmenten jeweils gegenüber den unmittelbar benachbarten Segmenten in gleichen, in Summe die Absatzhöhe er­ gebenden Stufen radial versetzt und zum Ausgleich des radialen Stufensprunges zwischen den einander zugekehrten axialen Rändern aufeinanderfolgender Segmente in Drehrichtung des Haspeldornes für das Aufwickeln um eine dornparallele Achse geneigt sind.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß nur ein Haspeldorn in Form einer archimedischen Spirale mit einer durch die Banddicke bestimmten Steigung in der Lage ist, jede Zugschwankung auszu­ schließen, weil eben der Wickelradius über den gesamten Dornum­ fang gleichmäßig ansteigt und sich dieser Anstieg im Bereich der Bandwindungen kontinuierlich fortsetzt. Da aber bei Spreizdornen in der Praxis eine archimedische Spirale kaum zu verwirklichen ist, wird erfindungsgemäß von kreiszylindrischen Segmenten ausge­ gangen, die in Annäherung an eine archimedische Spirale gegen­ einander um gleich große Stufen radial versetzt sind und zugleich im Drehsinn des Haspeldornes für das Aufwickeln so geneigt wer­ den, daß die radialen Stufensprünge zwischen den einander zuge­ kehrten axialen Rändern aufeinanderfolgender Segmente ausgegli­ chen werden. Mit einem solchen Haspel können angenähert die be­ züglich einer archimedischen Spirale vorteilhaften Wickelverhält­ nisse ausgenützt werden, ohne den konstruktiven Aufwand für einen Spreizhaspel mit der genauen Umrißform einer archimedischen Spi­ rale in Kauf nehmen zu müssen.

Die radiale Verstellung der Segmente des Spreizdornes kann in herkömmlicher Weise über Lenker oder über Keilgetriebe erfolgen. Werden Keilgetriebe eingesetzt, deren Antriebskeile der Dornwelle und deren Gegenkeile den Segmenten zugehören, so kann die Anpas­ sung des Haspeldornes an unterschiedliche Banddicken besonders einfach vorgenommen werden. Zu diesem Zweck brauchen lediglich die je zu einer Verstelleinheit zusammengefaßten Antriebskeile auf der Dornwelle axial verstellbar gelagert zu sein. Die axiale Verstellung der Antriebskeile eines der Keilgetriebe gegenüber der Dornwelle bedingt eine entsprechende radiale Verstellung des zugehörigen Segmentes gegenüber den anderen Segmenten, so daß der gegenseitige radiale Versatz der Segmente, der von der Banddicke abhängt, ohne weiteres eingestellt werden kann. Die gemeinsame radiale Verstellung der Segmente über eine axiale Verlagerung der Dornwelle beeinflußt den gegenseitigen radialen Versatz der Seg­ mente nicht. Der einmal für eine bestimmte Banddicke eingestellte Haspeldorn kann daher beliebig zusammengezogen und gespreizt wer­ den, ohne den eingestellten radialen Versatz der Segmente oder deren Neigung zu ändern.

Soll der Haspeldorn für Bänder mit einem größeren Dickenbereich ausgelegt werden, so muß eine entsprechende Neigungsanpassung der Segmente ermöglicht werden. Die Lagerung der Segmente erfolgt da­ bei zweckmäßig auf den Gegenkeilen der zugehörigen Keilgetriebe, wobei eine Segmentverschwenkung um eine dornparallele Drehachse sichergestellt sein muß, was beispielsweise über eine entspre­ chende Kreisbogenführung ohne weiteres erreicht werden kann. Nach der Neigungseinstellung der Segmente muß deren Neigungslage für den Haspelbetrieb festgehalten werden. Dies kann in einfacher Weise dadurch erzielt werden, daß die Schwenkantriebe für die Segmente aus im Bereich der einander gegenüberliegenden axialen Ränder jedes Segmentes angeordneten, axial verschiebbaren, gegen­ sinnig wirksamen Stellkeilen bestehen. Die gegensinnig wirksamen Stellkeile bedingen eine selbsthemmende Abstützung der Segmente nach beiden Schwenkseiten, weil ja mit dem Anheben eines Segmen­ tes auf der einen Seite ein Absenken auf der anderen Seite ver­ bunden ist.

Werden die Stellkeile des Schwenkantriebes auf den Gegenkeilen des zugehörigen Keilgetriebes gelagert, so können sich die einzel­ nen Segmente über die Stellkeile des Schwenkantriebes drehfest an den Gegenkeilen abstützen. Eine radiale Verstellung der Gegen­ keile über die Antriebskeile kann daher keinen Einfluß auf die gewählte Neigungslage der Segmente nehmen. Die axiale Verstell­ barkeit der Stellkeile erlaubt eine einfache Betätigung der Schwenkantriebe in axialer Richtung, insbesondere dann, wenn hiefür axiale Spindeltriebe vorgesehen sind.

Eine gesonderte Betätigung der Schwenkantriebe für die Segmente kann dann entfallen, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung die Stellkeile für den jeweiligen Schwenkantrieb mit den An­ triebskeilen des zugehörigen Keilgetriebes zu der Verstelleinheit zusammengefaßt sind und gegenüber den Antriebskeilen einen un­ terschiedlichen Keilwinkel aufweisen. Eine axiale Verlagerung dieser Verstelleinheit bedingt demnach nicht nur eine radiale Verstellung des zugehörigen Segmentes, sondern zugleich auch des­ sen Verschwenkung. Diese zwangsweise Verschwenkung kann dazu aus­ genützt werden, um für einen vorgegebenen Dickenbereich der auf­ zuwickelnden Bänder die erforderliche Anpassung an die jeweilige Banddicke durch eine entsprechende Axialverschiebung der Verstell­ einheit zu erreichen.

Mit einer Neigungseinstellung der Segmente ist zwangsläufig ein Verschwenken der keilflächen der Stellkeile gegenüber den den Segmenten zugehörigen Gegenflächen verbunden. Um diese Verschwen­ kung ausgleichen zu können, können den Stellkeilen für die Schwenkantriebe kugelig gelagerte Druckübertragungsstücke zuge­ ordnet werden, die sich der jeweiligen Schwenklage der Segmente selbsttätig anpassen.

Die aus den Arbeitskeilen der Keilgetriebe zusammengefaßten Ver­ stelleinheiten können mit Hilfe von Spindeltrieben axial ver­ stellt werden, die die eingestellte Axiallage dieser Verstell­ einheiten gegenüber der Dornwelle festhalten. Die Verstelleinhei­ ten aller Keilgetriebe können aber auch gemeinsam verstellt wer­ den, wenn der gegenseitige radiale Versatz der einzelnen Segmente durch eine entsprechende Wahl des jeweiligen Keilwinkels sicher­ gestellt ist. Zu diesem Zweck können die aus den Arbeitskeilen der Keilgetriebe zusammengefaßten Verstelleinheiten gegenüber einer zur Dornwelle koaxialen, auf der Dornwelle axial unver­ schiebbar, aber drehbar gelagerten Gewindehülse schraubverstell­ bar gehalten sein. Durch eine Verdrehung der Gewindehülse gegen­ über der Dornwelle werden die Verstelleinheiten der Keilgetriebe entsprechend der Gewindesteigung axial verlagert. Über den Dreh­ winkel der Gewindehülse läßt sich in diesem Fall der Haspeldorn in einfacher Weise an die jeweilige Banddicke anpassen, insbeson­ dere wenn die Stellkeile für den Schwenkantrieb der aus den An­ triebskeilen des Kegelgetriebes gebildeten Verstelleinheit zuge­ ordnet sind.

Eine unterschiedliche axiale Verlagerung der einzelnen Verstell­ einheiten könnte auch durch jedem Segment zugehörige Gewindeab­ schnitte der Gewindehülse erreicht werden, wenn diese Gewindeab­ schnitte unterschiedliche Steigungen aufweisen. In einem solchen Fall könnte der Keilwinkel der Keilgetriebe gleich bleiben.

Um die Gewindehülse gegenüber der Dornwelle zu verdrehen und in der jeweiligen Drehlage festzuhalten, empfiehlt sich eine auf der Dornwelle gelagerte, tangential zur Gewindehülse verlaufende Schneckenwelle, die in einen entsprechenden Schneckenradkranz auf der Gewindehülse eingreift.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dar­ gestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Haspel in einem schematischen Axialschnitt,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch den Haspeldorn des Haspels nach Fig. 1 in einem größeren Maßstab,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch einen Schwenkantrieb für die Seg­ mente des Haspeldorns in einem größeren Maßstab,

Fig. 4 eine Ausführungsvariante eines Haspeldornes ausschnitts­ weise in einem Axialschnitt in einem größeren Maßstab und

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch den Haspeldorn gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 4 in einem größeren Maßstab.

Der Haspel gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 weist einen Haspeldorn 1 mit einer Dornwelle 2 und mit Segmenten 3 auf, die im Flansch 4 einer hohlen Antriebswelle 5 radial ver­ schiebbar gelagert sind und über ein Keilgetriebe 6 radial ver­ stellt werden können. Die Arbeitskeile 7 des Keilgetriebes 6 wer­ den mit der in der hohlen Antriebswelle 5 axial verschiebbar, aber drehfest gehaltenen Dornwelle 2 gegenüber den den Segmenten 3 zugeordneten Gegenkeilen 8 axial verlagert und bedingen auf­ grund der Keilfläche eine entsprechende radiale Verstellung der Segmente 3. Der Verschiebeantrieb für die Dornwelle 2 besteht aus einem Zylinder-Kolbentrieb 9. Zum Drehantrieb des Haspeldornes 1 trägt die hohle Antriebswelle 5 ein Zahnrad 10, das mit einem nicht dargestellten Antriebsritzel kämmt.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Haspeln dieser Art sind die Arbeits­ keile 7 der Keilgetriebe 6 nicht verschiebefest mit der Dornwelle 2 verbunden, sondern jeweils zu einer gegenüber der Dornwelle 2 axial verschiebbaren Verstelleinheit 11, beispielsweise in Form einer Keilleiste, zusammengefaßt, die über einen axialen Spindel­ trieb 12 verstellt werden kann. Damit wird eine gegenseitige ra­ diale Versetzung der Segmente 3 möglich, indem die den einzelnen Segmenten 3 zugehörigen Keilgetriebe 6 über ihren Spindeltrieb 12 entsprechend verstellt werden. Dieser gegenseitige radiale Ver­ satz der Segmente 3 bleibt bei einer gemeinsamen Verstellung aller Segmente durch eine axiale Beaufschlagung der Dornwelle 2 erhalten. Durch diese Maßnahme wird es möglich, den sich zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Segmenten 3a und 3b ergeben­ den Absatz 13 zur Aufnahme eines Bandanfanges durch einen gleich­ mäßig abgestuften radialen Versatz der zwischen diesen beiden Segmenten 3a und 3b aufeinanderfolgenden Segmente auszugleichen, wie dies in einer zur Veranschaulichung stark übertriebenen Art und Weise in der Fig. 2 gezeigt ist. Damit der sich sonst zwischen den einzelnen Segmenten 3 ergebende Stufensprung ausgeglichen wird, sind die Segmente zusätzlich in Drehrichtung 14 des Haspel­ dornes 1 für das Aufwickeln gegenüber ihrer strichpunktiert ange­ deuteten Symmetrielage um eine dornparallele Achse geneigt, so daß sich die kreiszylindrischen Segmente beginnend vom Segment 3a bis zum Segment 3b einer entgegen der Drehrichtung 14 ansteigenden archimedischen Spirale mit guter Näherung angleichen. Diese An­ gleichung der Hüllfläche des gespreizten Haspeldorns an eine ar­ chimedische Spirale bildet eine entscheidende Voraussetzung für das Vermeiden von Zugschwankungen, die sich nachteilig auf das Wickelgut auswirken.

Um die Neigung der Segmente zur Anpassung an unterschiedliche Banddicken verändern zu können, sind die Segmente 3a, 3 und 3b um dornparallele Achsen schwenkbar gelagert. Diese Schwenkachsen werden nach der Fig. 1 durch radial im Flansch 4 der Antriebs­ welle 5 verschiebbare Lagerbolzen 15 gebildet, wobei die Gegen­ keile 8 der zugehörigen Keilgetriebe 6 zu dem jeweiligen Lager­ bolzen 15 koaxiale Kreisbogenführungen 16 für mit den Segmenten verbundene Lagerkörper 17 bilden. Zum Verschwenken der Segmente dienen Schwenkantriebe 18, die aus im Bereich der einander ge­ genüberliegenden axialen Ränder jedes Segmentes angeordneten, axial verschiebbaren und gegensinnig wirkenden Stellkeilen 19 bestehen, die über je einen axialen Spindeltrieb 20 angetrieben werden können. Durch eine axiale Verstellung der Stellkeile 19, die zum Ausgleich der bei einer Segmentverschwenkung auftretenden Neigungsänderungen der Gegenfläche 21 des Segmentes 3 in einer im Querschnitt kreisbogenförmigen, axial ausgerichteten Nut 22 gela­ gert sind, wird das jeweilige Segment auf einer Seite angehoben, und auf der anderen Seite abgesenkt, was eine gegensinnige Wir­ kung der Stellkeile 19 auf den beiden Segmentseiten bedingt. Dies kann durch eine gegensinnige Verstellung oder eine entsprechende Neigungsanpassung der Stellkeile bewirkt werden.

Durch das Vorsehen von Stellkeiles 19 auf beiden Seiten jedes Segmentes wird eine sichere Abstützung der einzelnen Segmente erreicht. Zur Vermeidung von hohen Gleitreibungen kann die Druck­ übertragung zwischen den Keilflächen durch Druckwalzen 23 erfol­ gen. Es braucht wohl nicht näher ausgeführt zu werden, daß es für die Funktion der Keile unerheblich ist, ob die Gegenfläche 21 die mit der Walze 23 zusammenwirkende Keilfläche oder der Stellkeil 19 diese Keilfläche bildet. Damit die eingestellte Schwenklage der Segmente unabhängig von einer axialen Beaufschlagung der Dornwelle 2 erhalten bleibt, sind die Schwenkantriebe 18 den Ge­ genkeilen 8 des Keilgetriebes 7 zugeordnet, deren Lage gegenüber den zugehörigen Segmenten sich ja bei einer radialen Verstellung der Segmente nicht ändert.

Die Ausbildung des Haspeldornes gemäß den Fig. 4 und 5 unterschei­ det sich von der Ausbildung gemäß den Fig. 1 bis 3 vor allem da­ durch, daß die Stellkeile 19 für die Schwenkantriebe 18 den Ver­ stelleinheiten 11 zugeordnet sind, die durch die Arbeitskeile 7 der Keilgetriebe 6 bestimmt werden. Diese Stellkeile 19 weisen zumindest in einem Längenabschnitt eine gegenüber dem Keilwinkel der Arbeitskeile 7 unterschiedlichen Keilwinkel auf, so daß bei einer axialen Verlagerung der Verstelleinheit 11 das zugehörige Segment 3 nicht nur radial verschoben, sondern zusätzlich ver­ schwenkt wird. Wegen der notwendigen gegensinnigen Wirksamkeit der Stellkeile 19 auf den gegenüberliegenden Seiten eines Segmen­ tes bedingt ein auf der einen Segmentseite größerer Keilwinkel des Stellkeiles einen entsprechend kleineren Keilwinkel des Stell­ keiles auf der gegenüberliegenden Segmentseite als der Keilwinkel der Arbeitskeile 7. Damit die Mitschwenkung der Gegenfläche 21 für die Stellkeile 19 ausreichend berücksichtigt werden kann, sind den Stellkeilen 19 kugelig gelagerte Druckübertragungsstücke 24 zugeordnet. Damit die Neigungseinstellung der Segmente 3 erst nach einem vorgegebenen Stellweg der Verstelleinheit 11 wirksam werden kann, weisen die Stellkeile 19 einen Abschnitt auf, dessen Keilwinkel dem der Arbeitskeile 7 entspricht. Die Kraftübertra­ gung erfolgt in diesem Abschnitt wiederum über eine Walze 23, da ja keine Verschwenkung der Segmente erfolgt. Zwischen der Gegen­ fläche 25 dieses Abschnittes und der Gegenfläche 21 muß jedoch ein Aufnahmeraum 26 für die Walze 23 vorgesehen sein, damit die Walze 23 die Neigungsverstellung des Segmentes nicht behindern kann.

Wie oben ausgeführt wurde, kann durch die Zuordnung der Stellkeile 19 für den Schwenkantrieb 18 zur Verstelleinheit 11 eine geson­ derte Neigungsanpassung der Segmente 3 unterbleiben, weil mit der axialen Verstellung der Verstelleinheiten 11 die Segmente radial verschoben und entsprechend geneigt werden. Dieser Umstand läßt sich für eine einfache Steuerung ausnützen, wenn die Verstellein­ heiten 11 aller Segmente 3 über eine gemeinsame Gewindehülse 27 verstellt werden können. Diese koaxial auf der Dornwelle 2 gela­ gerte Gewindehülse 27 kann über eine tangential zur Gewindehülse 27 verlaufende Schneckenwelle 28 angetrieben werden, die auf der Dornwelle 2 gelagert ist und in einen Schneckenradkranz 29 der Gewindehülse 27 eingreift. Da die einzelnen Verstelleinheiten mit einem entsprechenden Gewindeansatz 30 in das Gewinde der Gewinde­ hülse 27 eingreifen, die axial festgehalten ist, werden bei einer Verdrehung der Gewindehülse die Verstelleinheiten 11 entsprechend axial verlagert. Der Antrieb der Schneckenwelle 28 kann über einen Motor 31 erfolgen, wie er in Fig. 5 angedeutet ist.

Claims (11)

1. Haspel zum Aufwickeln eines Blechbandes, bestehend aus einem Haspeldorn mit radial verstellbaren Segmenten, von denen zwei unmittelbar aufeinanderfolgende zwischen sich einen Absatz zur Aufnahme eines Bandanfangs bilden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spreizstellung des Haspeldornes (1) die Segmente (3) zwischen den beiden den Absatz (13) bildenden Segmenten (3a, 3b) jeweils gegenüber den unmittelbar benachbarten Segmenten (3, 3a, 3b) in gleichen, in Summe die Absatzhöhe ergebenden Stufen radial versetzt und zum Ausgleich des radialen Stufensprunges zwischen den einander zugekehrten axialen Rändern aufeinanderfolgender Seg­ mente (3, 3a, 3b) in Drehrichtung (14) des Haspeldornes (1) für das Aufwickeln um eine dornparallele Achse geneigt sind.

2. Haspel nach Anspruch 1 mit einer axial gegenüber den ra­ dial verschiebbaren Segmenten verstellbaren Dornwelle und mit den einzelnen Segmenten zugeordneten Keilgetrieben, deren Antriebs­ keile der Dornwelle und deren Gegenkeile den Segmenten zugehören, dadurch gekennzeichnet, daß die je zu einer Verstelleinheit (11) zusammengefaßten Antriebskeile (7) auf der Dornwelle (2) axial verstellbar gelagert sind.

3. Haspel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (3, 3a, 3b) auf den Gegenkeilen (8) der zugehörigen Keil­ getriebe (6) um eine dornparallele Drehachse mittels eines Schwenk­ antriebes (18) verschwenkbar sind.

4. Haspel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkantriebe (18) aus im Bereich der einander gegenüberliegen­ den axialen Ränder jedes Segmentes (3, 3a, 3b) angeordneten, axi­ al verschiebbaren, gegensinnig wirksamen Steilkeilen (19) beste­ hen.

5. Haspel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellkeile (19) der Schwenkantriebe (18) auf den Gegenkeilen (8) des zugehörigen Keilgetriebes (6) axial verschiebbar gelagert sind.

6. Haspel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellkeile (19) der Schwenkantriebe (18) über axiale Spindel­ triebe (20) verstellbar sind.

7. Haspel nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellkeile (19) für den jeweiligen Schwenkantrieb (18) mit den Antriebskeilen (7) des zugehörigen Keilgetriebes (6) zu der Verstelleinheit (11) zusammengefaßt sind und gegenüber den Antriebskeilen (7) einen unterschiedlichen Keilwinkel aufweisen.

8. Haspel nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß den Stellkeilen (19) für die Schwenkantriebe (18) kugelig gelagerte Druckübertragungsstücke (24) zugeordnet sind.

9. Haspel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aus den Arbeitskeilen (7) der Keilgetriebe (6) zusammengefaßten Verstelleinheiten (11) mit Hilfe von Spindel­ trieben (12) axial verstellbar sind.

10. Haspel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die aus den Arbeitskeilen (7) der Keilgetriebe (6) zusammengefaßten Verstelleinheiten (11) gegenüber einer zur Dorn­ welle (2) koaxialen, auf der Dornwelle (2) axial unverschiebbar, aber drehbar gelagerten Gewindehülse (27) schraubverstellbar ge­ halten sind.

11. Haspel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindehülse (27) über eine auf der Dornwelle (2) gelagerte Schneckenwelle (28) antreibbar ist.