DE4335259A1 - Spannvorrichtung für mindestens eine auf einem Schaft festzulegende Wickelhülse o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Spannvorrichtung sind in Ausnehmungen ei­ nes Schaftes drei Spannbacken radial verschiebbar angeordnet, deren innere Keilflächen mit einem kegelförmigen Schubelement zusammenwirken. Das Schubelement greift mit einem Innenge­ winde in eine Gewindestange ein und kann deshalb durch deren Drehung in Längsrichtung des Schaftes in beiden Richtungen verschoben werden, um die Spannbacken an den zu verspannenden Rotationskörper anzudrücken bzw. von diesem zu lösen (DE-AS 11 40 428). Der von den Spannbacken zurückgelegte Weg und die von ihnen aufgebrachte Kraft sind dabei proportional zu den Umdrehungen der Gewindestange und zu dem aufgebrachten Dreh­ moment.

Eine solche Anordnung ist ausreichend, wenn auf dem Schaft nur ein Rotationskörper, z. B. eine Wickelhülse, festgespannt werden soll und wenn die aufgebrachte Spannkraft nicht über­ mäßig kritisch ist. Für Anwendungsfälle, in denen auf einem Schaft mehrere Rollen oder Hülsen nebeneinander festgespannt werden müssen, ist eine derartige Anordnung jedoch nicht ge­ eignet, selbst wenn man mehrere Gruppen von Spannbacken mit zugehörigen Schubelementen über die Länge des Schaftes ver­ teilt vorsieht. Die Kerndurchmesser der Hülsen sind nämlich nicht immer vollständig gleich. Da andererseits der Verschie­ beweg der Schubelemente und damit der Spannbacken fest mit der Drehung der Gewindestange gekoppelt ist, können sämtliche Spannbacken nur um das gleiche Maß radial ausgefahren werden. Demzufolge werden auf die Hülsenkerne unterschiedliche Spann­ kräfte aufgebracht, so daß die Gefahr besteht, daß einige Hülsen zu locker sitzen oder durch übermäßige Spannkraft be­ schädigt werden. Mit einem Schubelement, das unmittelbar durch die von Hand betätigte Gewindestange bewegt wird, kön­ nen auch keine reproduzierbaren Spannkräfte erzeugt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrich­ tung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß glei­ che, reproduzierbare Spannkräfte auf eine oder mehrere Wic­ kelhülsen, die sich auf dem Schaft befinden, erzeugt werden können.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Hiernach wirkt die Gewindestange nicht unmittelbar auf das Schubelement ein, sondern über eine Rutschkupplung, die nach Erreichen einer vorgegebenen Spannkraft durchrutscht und so eine stets gleiche Spannkraft gewährleistet, auch wenn meh­ rere Wickelhülsen nebeneinander auf dem Schaft festgespannt werden müssen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Spann­ vorrichtung mit Spannbacken in der zurückgezogenen Stellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Spann­ vorrichtung mit Spannbacken in der ausgefahrenen Stellung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 und 5 den Fig. 1 und 2 entsprechende Längsschnitte ei­ ner anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.

Die in der Zeichnung dargestellte Spannvorrichtung hat die Form eines Schaftes 1, der von einem rohrförmigen Mantel 2 und an dessen Enden angebrachten Lagerzapfen 3 und 4 gebildet wird. Der Mantel 2 ist mit rechteckförmigen Ausnehmungen 5 versehen, welche Spannbacken 6 aufnehmen. In dem dargestell­ ten Ausführungsbeispiel sind drei Gruppen von jeweils drei Spannbacken 6 vorhanden, die auf dem Schaft 1 nebeneinander und symmetrisch auf dem Umfang verteilt, d. h. im Winkelab­ stand von 120° angeordnet sind. Jeweils drei um den Umfang des Schaftes verteilte Spannbacken 6 dienen dabei zum Fest­ spannen einer Wickelhülse, einer Rolle oder eines ähnlichen Rotationsköpers.

Die Spannbacken 6 weisen eine dem Schaft 1 angepaßte teilzy­ lindrische Außenfläche auf, so daß sie in dem in Fig. 1 dar­ gestellten eingezogenen Zustand mit der Außenfläche des Schaftes bündig abschließen. In diesem Zustand kann die Wic­ kelhülse o. dgl. über den Schaft 1 geschoben bzw. dieser in den hohlen Wickelkern eingeführt werden.

An der nach innen weisenden Längsseite ist jede Spannbacke 6 zur Bildung einer Keilfläche 7 abgeschrägt. Parallel zu der Keilfläche sind in den Seitenflächen Nuten 8 ausgebildet.

Zu jeder Gruppe von Spannbacken 6 gehört ein Schubelement 9, das innerhalb dem Schaftes 1 axial bewegbar angeordnet ist. Jedes Schubelement hat die Grundform eines Zylinders, in den um 120° versetzt Keilflächen 10 eingearbeitet sind. Eine andere symmetrische oder unsymmetrische Aufteilung der Spann­ keile ist ebenfalls möglich. Die Keilflächen 10 sind zum Zu­ sammenwirken mit den Keilflächen 7 der Spannbacken 6 ausge­ bildet und mit seitlichen Stegen 11 versehen, die in die Nuten 8 einer Spannbacke 6 eingreifen, wie dies am besten in Fig. 3 zu erkennen ist.

Zentral durch den Mantel 2 des Schaftes 1 und durch den Lagerzapfen 4 verläuft eine Gewindestange 12, die in dem Schaft drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert ist. An dem von außen zugänglichen Ende in dem Lagerzapfen 4 ist die Gewindestange 12 mit einem Innensechskant oder einer sonstigen geeigneten Aufnahme zum Angriff eines Schlüssels oder Werkzeuges versehen. Die Schubelemente 9 greifen nicht in das Außengewinde der Gewindestange ein und sind auf dieser frei verschieblich. Durch den gegenseitigen Eingriff der Keilflächen 10 mit den Keilflächen 7 der Spannbacken 6 wird eine Drehung der Schubelemente 9 innerhalb des Schaftes 1 verhindert.

Zu jedem Schubelement 9 gehört eine Spindelmutter 13, deren Innengewinde in Eingriff mit dem Außengewinde der Gewin­ destange 12 ist. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, befindet sich die Spindelmutter an der in der Zeichnung rechten Seite des Schubelements 9, das dort über den Bereich der Keilfläche 10 hinaus verlängert und im Durchmesser abgesetzt ist. Die Spindelmutter 13 erstreckt sich dabei mit einem Teil verrin­ gerten Durchmessers in eine Sackbohrung 14 des Schubelements 9.

Der erwähnte, über den Bereich der Keilfläche 10 hinaus ver­ längerte Teil des Schubelements 9 sowie die Spindelmutter 13 werden von einer Überwurfmutter 15 übergriffen. Das Schubele­ ment und die Überwurfmutter sind in dem übergreifenden Teil miteinander verschraubt und gegen Lösen gesichert. Die Sicherung erfolgt durch einen Konterring oder ein sonstiges Sicherungselement bzw. durch Verstiftung der Überwurfmutter. Die Endfläche der Überwurfmutter 15 besitzt eine Öffnung mit einer Hülse 16, durch welche die Gewindeßtange 12 verläuft, ohne sich damit in Gewindeeingriff zu befinden.

In einem nicht mit einem Gewinde versehenen Teil der Über­ wurfmutter 15 liegen die Spindelmutter 13 und die Überwurf­ mutter 15 flächig aneinander an, wobei die radial ausgerich­ teten, ringförmigen Stirnflächen 17 und 18 als Reibflächen ausgebildet sind. Diese Flächen sind durch Dichtungen 19 in Form von O-Ringen oder Plattringen besonders gegen das Ein­ dringen von Schmutz und Schmiermitteln geschützt.

Innerhalb der Sackbohrung 14 des Schubelements 9 ist eine Schraubendruckfeder 20 angeordnet, die sich einerseits gegen den Boden der Sackbohrung, andererseits über ein Kugellager 21 gegen die Spindelmutter 13 abstützt. Da das Schubelement 9 und die Überwurfmutter 15 in der beschriebenen Weise mitein­ ander verschraubt sind, werden die Stirnfläche 17 der Spin­ delmutter 13 und die Stirnfläche 18 der Überwurfmutter 15 durch die Kraft der Feder 20 gegeneinander gedrückt. Die An­ druckkraft läßt sich dabei durch unterschiedlich tiefes Ein­ schrauben des Schubelements 9 in die Überwurfmutter 15 ein­ stellen.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Spannvorrichtung dient zum Aufspannen von drei Hülsen oder Rollen auf dem Schaft 1. In der in Fig. 1 gezeig­ ten Ausgangsstellung werden die Hülsen so auf den Schaft auf­ geschoben, daß jeder Kern eine Gruppe von drei über den Schaftumfang verteilten Spannbacken 6 umschließt. Dann wird die Gewindestange 12 durch Angriff an dem endseitigen Innen­ sechskant in einer Richtung gedreht, in der die Spindelmut­ tern 13 nach links in der Darstellung der Fig. 1 und 2 bewegt werden. Die Spindelmuttern werden dabei durch die Reibung zwischen den Flächen 17 und 18 an einer Drehung gehindert.

Die nach links gerichtete Bewegung jeder Spindelmutter 13 wird auf das zugehörigen Schubelement 9 übertragen, welches wiederum über die Keilflächen 10 und 7 die Spannbacken 6 ra­ dial nach außen drückt. Wenn die Spannbacken einer Gruppe an der Innenseite des sie umgebenden Hülsenkerns zur Anlage kom­ men, setzen sie der Keilkraft des Schubelements einen wach­ senden Widerstand entgegen, der sich als Widerstand gegen den Vorschub durch die Spindelmutter 13 fortsetzt. Damit wächst auch das auf die Spindelmutter von der Gewindestange 12 zu übertragende Drehmoment an. Schließlich wird das Drehmoment so groß, daß es die Reibung zwischen den Flächen 17 und 18 überwindet und die Spindelmutter sich mit der Gewindestange dreht.

Wenn dieser Zustand erreicht ist, werden bei Weiterdrehung der Gewindestange 12 die Spannbacken 6 der betreffenden Gruppe mit gleichbleibender Kraft nach außen gedrückt, ohne sich jedoch weiter nach außen zu bewegen. Die Spannbacken ei­ ner anderen Gruppe, die noch nicht oder nicht vollständig zur Anlage an den Hülsenkern gekommen sind, bewegen sich dagegen weiter nach außen, bis auch sie in die Endlage gekommen sind, in der die zugehörige Spindelmutter sich unter Überwindung der Reibkraft in der Überwurfmutter dreht.

Wegen der Anordnung des Kugellagers 21 zwischen der Schrau­ bendruckfeder 20 und der Spindelmutter 13 liegt ein nennens­ werter Widerstand gegen Drehung nur zwischen den Flächen 17 und 18 vor. Dieser nach Art einer Rutschkupplung wirkende Reibwiderstand läßt sich den jeweiligen Gegebenheiten ent­ sprechend einstellen. Im Bedarfsfall können auch unterschied­ liche Spannkräfte für die auf einem Schaft festzuspannenden Hülsen vorgewählt werden. Die auf gebrachten Wickelhülsen oder auch Hülsenabschnitte werden somit stets mit derselben vorge­ gebenen Spannkraft auf der Spannvorrichtung festgelegt.

Die in Fig. 4 und 5 dargestellte Ausführungsform entspricht in allen wesentlichen Teilen der der Fig. 1 und 2. Anstelle der Schraubendruckfedern sind hier jedoch Tellerfedern 22 zwischen den Schubelementen 9 und den Spindelmuttern 13 ange­ ordnet, womit sich eine kürzere Baulänge erreichen läßt.

Claims (13)

1. Spannvorrichtung für mindestens eine auf einem Schaft (1) festzulegende Wickelhülse o. dgl., mit in Ausnehmun­ gen (5) des Schaftes radial bewegbaren, im Inneren des Schaftes mit einer in Längsrichtung verlaufenden Keil­ fläche (7) versehenen Spannbacken (6), einem einer Gruppe von Spannbacken zugeordneten, mit entsprechenden Keilflächen (10) versehenen Schubelement (9), und mit einer in dem Schaft (1) zentral angeordneten Gewin­ destange (12) zum Übertragen einer Längsbewegung auf das Schubelement, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraft­ übertragungsweg von der Gewindestange zu den Spannbac­ ken (6) eine Rutschkupplung vorgesehen ist, die beim Festspannen einer Wickelhülse o. dgl. nach Anlage der Spannbacken an den Innenkern der Wickelhülse durch­ rutscht und ein Weiterdrehen der Gewindestange (12) bei Aufrechterhalten einer vorgegebenen Spannkraft an den Spannbacken (6) ermöglicht.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß mit der Gewindestange (12) eine Spindelmutter (13) in Eingriff ist, deren durch Drehung der Gewin­ destange erzeugte Längsbewegung auf das Schubelement (9) übertragen wird.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine die Spindelmutter (13) konzen­ trisch übergreifende Überwurfmutter (15) vorgesehen ist, daß eine Stirnfläche (17) der Spindelmutter mit einem vorgegebenen Reibeingriff an der inneren Stirn­ fläche (18) der Überwurfmutter anliegt, und daß das of­ fene Ende der Überwurfmutter (15) mit dem Schubelement (9) verschraubt ist.

4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen der Spindelmutter (13) und der Überwurfmutter (15) eine Druckfeder (20, 22) angeordnet ist, die die Spindelmutter gegen die in­ nere Stirnfläche (18) der Überwurfmutter drückt.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckfeder als Schraubenfeder (20) ausge­ bildet ist.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckfeder als Tellerfeder (22) ausgebil­ det ist.

7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckfeder und der Spindelmutter (13) ein Drehlager angeordnet ist.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Drehlager als Kugellager ausgebildet ist.

9. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das Schubelement (9) eine zy­ lindrische Grundform mit darin eingearbeiteten, in Schaftlängsrichtung verlaufenden Keilflächen (10) auf­ weist, die mit den Keilflächen (7) der Spannbacken (6) zu deren radialer Verschiebung in Eingriff kommen.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die die Keilflächen (10) des Schubelements (9) begrenzenden Seitenflächen und die Seitenflächen der Spannbacken (6) miteinander in Eingriff befindliche Profilierungen aufweisen, durch die die Spannbacken bei ihrer Bewegung radial nach innen und nach außen zwangsgeführt werden.

11. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß einem Schubelement (9) mehrere Spannbacken (6) in symmetrischer oder unsymmetrischer Aufteilung zugeordnet sind.

12. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß einem Schubelement (9) drei im Winkelabstand von 120° angeordnete Spannbacken (6) zugeordnet sind.

13. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß über die Länge des Schaftes (1) mehrere Schubelemente (9) mit zugehörigen Spannbac­ ken (6) angeordnet sind, die zum Festspannen mehrerer Wickelhülsen o. dgl. dienen.