DE4440559A1 - Wickelwelle zum Aufwickeln von Materialbahnen, Bändern, Drähten und dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickelwelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1; eine derartige Wickelwelle ist aus der EP 0202608 bekannt.

Beim parallelen Wickeln einer Vielzahl von z. B. einseitig klebenden Bändern auf eine entsprechende Anzahl von Kernen (5) mittels einer Wickelwelle (1) in der Praxis zwei Wickelwellen, hat die Zugspannung während des Wickelvorgangs eine entscheidende Bedeutung hinsichtlich der Qualität der fertigen Rollen (4). Ist die Zugspannung während des Wickelvorgangs zu groß, kann das Band reißen oder die Rolle (4) zum Teleskopieren neigen, das heißt, der Kern (5) wandert seitwärts aus dem Wickel (6). Zu geringe Spannung hat zur Folge, daß das Band beim Wickeln nicht rundum vollflächig anliegt, so daß an manchen Stellen Luft an die klebende Seite des Wickelgutes gelangt, was langfristig partiell die Eigenschaften bei klebendem Material verschlechtert.

Um diese Probleme zu vermeiden, hat man früher (US-A 3 666 195) eine größere Anzahl von Bremsscheiben drehfest, aber axial verschiebbar auf der Welle angeordnet. Die Wickelkernträger wurden dann jeweils zwischen den Bremsscheiben sowohl axial beweglich als auch frei rotierbar angeordnet. Indem man nun einen Axialdruck auf die Anordnung ausübt, werden die Wickelkernträger gegen die Bremsscheiben gedrückt und mehr oder weniger stark beim Drehen der Wickelwelle mitgedreht. Die entsprechende Reibungskraft und damit den Zug beim Aufwickeln kann man dann durch Ändern des Druckes einstellen. Es hat sich aber gezeigt, daß man mit dieser verhältnismäßig einfachen Anordnung keine Vergleichmäßigung des Zuges für eine größere Anzahl von Materialbahnen erreichen kann.

Bei einer Wickelwelle der eingangs genannten Art (US-A 3 010 671) sind diese Probleme teilweise vermieden. Zu diesem Zweck ist jeweils auf der einen Seite des Wickelkernträgers eine feststehende Bremsscheibe vorgesehen, während auf der anderen Seite aus einer ebenfalls an der Welle starr befestigten Anordnung ein Bremselement gegen den Wickelkernträger gedrückt werden kann, das mit Druckgas über einen in der Welle angeordneten Druckgaskanal beaufschlagbar ist. Erhöht man den Druck, so wird ein mit O-Ringen abgedichteter ringförmiger Kolben gegen den Wickelkernträger gedrückt, wodurch die Reibung erhöht wird. Treten keine Verluste auf, so sollte dabei der Druck und damit auch die Bremswirkung für alle Wickelkernträger theoretisch gleich sein.

In der Praxis hat sich aber gezeigt, daß die Rückstellkräfte der O- Ringe, die für alle Wickelkernträger meist etwas verschiedene Werte haben, doch nicht eine gleichmäßige Bremswirkung und damit einen gleichmäßigen Zug beim Wickeln ermöglichen. Außerdem treten Ungleichmäßigkeiten auf, da bekanntlich die Haftreibung größer ist als die Gleitreibung. Schließlich ist die gesamte Konstruktion einschließlich der entsprechenden Nuten für die O-Ringe sehr aufwendig.

Bei einer weiteren vorbekannten Vorrichtung (DE-C 18 04 178) sind die ringförmigen, mit Druck zu beaufschlagenden Elemente als Blechkammern ausgebildet, die auf beiden Seiten drehfest mit der Achse verbundene, aber axial verschiebbare Bremsscheiben gegen die entsprechenden Wickelkernträger drücken. Hier wirkt aber ein mit Druck zu beaufschlagendes ringförmiges Element gleichzeitig auf zwei nebeneinander liegende Wickelkernträger, so daß die Bremskraft für nebeneinander liegende Wickelkernträger nicht unabhängig voneinander selbst in dem Fall eingestellt werden könnte, wenn für jedes ringförmige Druckelement separate Zuführungsleitungen für das Druckmedium vorgesehen wären. Außerdem ist die Herstellung der ringförmigen Druckelemente aus dünnem Blech sehr aufwendig.

Die in der EP 0202608 beschriebene Wickelwelle bringt in vielen Fällen eine deutliche Verbesserung. Dennoch ist das Problem der optimalen Regulierung der Zugspannung während des Wickelns nicht vollends gelöst, da deren axial wirkende Bremsscheiben, Ringkolben bzw. Membranen bei abfallendem Gasdruck weiterhin in ihrer Position verharren und somit die Bremsscheiben eine mehr oder weniger schleifende Wirkung in axialer Richtung auf den Wickelkernträger beibehalten. Zudem wird die Funktion mit zunehmender Verschmutzung beeinträchtigt.

Aus der DE 43 09 062 ist ein einzeln angetriebener Kernträger für Wickelwellen zum Spannen von Kernen und zur Erzeugung eines Drehmomentes zum Aufwicken von Wickelgut bekannt, dessen Spannelement ein oder mehrere Druckstücke radial nach innen auf eine Laufbuchse drückt, um damit im Grundkörper ein Drehmoment zu erzeugen. Das Drehmoment, welches die Zugspannung beim Aufwickeln bestimmt, kann hier während des Wickelns nicht reguliert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Wickelwelle der eingangs erwähnten Art die Wickelkräfte während des Wickelvorgangs mit einfachen Mitteln exakt zu steuern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Wickelwelle ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Wickelwelle;

Fig. 2 einen Detailschnitt in Längsrichtung durch die Wickelwelle mit Wickelkernträgern und Rollen;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Wickelkernträger mit Bremsbacken inklusive Reibbelag und elastischen Spannringen;

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Wickelkernträger mit Bremsbacken und elastischen Spannringen;

Fig. 5 einen Schnitt quer zur Längsrichtung durch einen Wickelkernträger, wobei die Bremsbacken Erhebungen bzw. Vertiefungen zur Reduzierung der Berührungsflächen aufweisen;

Fig. 6 einen Schnitt durch einen Wickelkernträger, wobei ausschließlich die elastischen Ringe als Reibelement wirken, um ein Drehmoment am Außenring zu erzeugen.

Beim Wickeln einer Rolle (4) wird während der gesamten Wickelphase eine gleichmäßige Bahnzugspannung angestrebt. Dafür muß das Drehmoment zwischen Wickelkern (5) und Wickelwelle (1) mit zunehmendem Wickeldurch­ messer kontinuierlich gesteigert werden.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind bei der erfindungsgemäßen Wickelwelle (1) die aufgereihten Wickelkernträger (3) mit einer gasdruckbeaufschlag­ baren, radial nach außen wirkenden Ringmembrane (9) versehen, welche re­ lativ zum Innenring (7) gegen Verdrehung gesichert ist und im Zusammen­ wirken mit der Gleitfläche der Bohrung des Außenrings (8), welcher somit als Bremstrommel fungiert, ein gasdruckabhängiges Drehmoment erzeugt.

Bei fallendem Gasdruck zieht sich die Membrane zurück, so daß die Brems­ wirkung sehr feinfühlig während des Wickelns gesteuert werden kann.

Da je nach Material, Durchmesser und Schnittbreite der einzelnen Rollen (4) sehr unterschiedliche Zugkräfte beim Wickeln und damit auch ent­ sprechende Drehmomente zwischen Außenring (8) und Wickelwelle (1) erzeugt werden müssen, können zusätzliche Bremselemente im Wickelkern­ träger angeordnet und vielfältig variiert werden. So können von der Ringmembrane (9) betätigte, radial nach außen wirkende Bremsbacken (10, Fig. 4) verwendet werden. Zusätzlich aufgebrachte Bremsbeläge (14) erhöhen die Bremswirkung.

Die Bremsbacken (10) sind relativ zum Innenring (7) gegen Verdrehung gesichert und einzeln festsetzbar, so daß die Anzahl der wirksamen Bremsbacken und somit die Bremskraft variiert werden kann. Elastische Ringe (11) spannen die Bremsbacken zentrisch und gewährleisten bei fallendem Gasdruck eine Rückstellung der Bremsbacken.

Wenn die Schnittbreite es ermöglicht, können zur Bremskrafterhöhung auch mehrere Bremseinheiten nebeneinander in einem Wickelkernträger angeord­ net sein.

Anstelle der Bremsbacken (10) können ausschließlich die elastischen Spannringe (11), welche mittels der Backen (10) radial nach außen gedrückt werden, am Außenring (8) eine sehr feinfühlige Bremswirkung erzeugen. Durch zusätzliches Befüllen der Bremskammer mit Gleitmittel, z. B. Öl, läßt sich die Bremswirkung noch sensibler steuern.

Da keine axialen Bremskräfte auftreten, können die Außenringe (8) beid­ seitig kugelgelagert unabhängig voneinander frei rotieren. Durch die Wahl entsprechend abgedichteter Kugellager (13) werden alle beweglichen Teile nachhaltig vor Verschmutzung geschützt. Somit sind auch hier optimale Voraussetzungen für eine dauerhaft konstante Funktion gewähr­ leistet.

Die Wickelkernträger (3) bzw. deren Innenringe (7) werden inklusive der Distanzscheiben (16) über ein Spannelement (2) auf der Wickelwelle (1) axial mit hohem Druck zusammengepreßt, wobei die Stirnseiten der Innen­ ringe axial gegen die Distanzscheiben (16) abgedichtet (17) werden.

Die gegeneinander gepreßten Innenringe (7) erhöhen die Stabilität der Wickelwelle (1) insgesamt.

Federnde, in Längsrichtung scharfkantige Elemente (15), welche am Umfang des Außenrings (8) angeordnet sind, ermöglichen ein seitliches Aufschie­ ben des Wickelkerns (5) und halten diesen während des Wickelvorgangs in Position; dabei verhindern sie ein Verdrehen des Kerns (5) gegenüber dem Außenring (8), so daß das Drehmoment, welches die Zugspannung während des Wickelns bestimmt, ausschließlich über die Bremseinheit zwischen Innenring (7) und Außenring (8) reguliert wird.

Axialkräfte, welche während des Aufschiebens der Wickelkerne entstehen, werden von den Kugellagern (13) auf den Innenring (7) übertragen, ohne daß dabei eine seitliche Verschiebung des Wickelkernträgers (3) auftre­ ten kann.

Die Druckgaszufuhr erfolgt zentral über eine Anflächung (21) am Umfang der Wickelwelle (1).

Sollen unterschiedliche Schnittbreiten gleichzeitig gewickelt werden, können auch mehrere Druckgasanschlüsse und eine entsprechende Anzahl von Anflächungen (21) auf der Wickelwelle (1) vorgesehen und so die Dreh­ momente bestimmter Gruppen von Wickelkernträgern separat gesteuert werden.

Die außenliegenden Wickelkernträger (3) einzelner Wickelkernträgergrup­ pen müssen dazu an ihrem Innenring (7) radial gegen das Wickelwellenrohr abgedichtet werden.

Claims (17)

1. Wickelwelle (1) zum Aufwickeln von Materialbahnen, Bändern, Drähten und dergleichen auf einen oder mehrere Wickelkerne, mit auf der Welle relativ zu ihr drehbar, in Axialrichtung derselben im wesentlichen unverschiebbar angeordneten Wickelkernträgern (3), deren Drehmomente unabhängig voneinander über Druckgaszuführung während des Wickelns nach Bedarf korrigierbar sind, dadurch gekennzeich­ net, daß eine oder mehrere mit Druckgas beaufschlagbare, am Umfang eines Innenrings (7) angeordnete Ringmembrane (9) eine radiale Kraft auf den, über dessen Bohrung, als Bremstrommel fungierenden Außenring (8) ausübt.

2. Wickelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringmembrane (9) Bremsbacken (10), welche über elastische Ringe (11) an ihrem Umfang zentrisch gespannt sind, betätigt und somit ein Drehmoment zwischen Wickelwelle (1) und Außenring (8) erzeugt.

3. Wickelwelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringmembrane (9) aus elastischem Material besteht.

4. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Innenring (7) zur Aufnahme der Ringmembrane (9) Ringnuten (18) und als Druckgaszuführung eine oder mehrere Radialbohrungen (19), welche in einer Ringnut (20) seiner Bohrung münden, aufweist.

5. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Innenringe (7) auf der Wickelwelle (1) mit hoher Kraft mittels Spannelement (2) auf Block gepreßt werden und daß jeweils an ihren Stirnseiten eine axiale Abdichtung (17) erfolgt.

6. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bremsbacken (10) gegen Verdrehung auf dem Innenring (7) mittels Stift (12) oder anderen geeigneten Maßnahmen gesichert sind.

7. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bremsbacken (10) mit einem Reibbelag (14) versehen sind.

8. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bremsbacken (10) zur Reduzierung der Berührungsfläche an ihrem Umfang Erhebungen bzw. Vertiefungen (22) aufweisen.

9. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß statt der Bremsbacken (10) die elastischen Spannringe (11) die Bremskraft im Zusammenwirken mit dem Außenring (8) erzeugen.

10. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringmembrane (9) am Innenring (7) auswechselbar und dennoch gasdicht montiert ist.

11. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringmembrane (9) mit dem Innenring (7) gasdicht verklebt, eingewalzt oder verpreßt ist.

12. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Außenring (8), beidseitig kugelgelagert (13), frei rotiert.

13. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Teilung der Wickelkernträger (3) auf der Wickelwelle (1) durch Wechseln der Zwischenringe (16) unterschiedlicher Dicke variiert werden kann.

14. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Außenringe (8) an ihrem Umfang federnde, in axialer Richtung langgestreckte und scharfkantige Vorsprünge (15) zum Halten und zur Übertragung des Drehmomentes auf die Wickelkerne (5) aufweisen.

15. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckgaszuführung einseitig zentral oder beidseitig getrennt von den Enden der Wickelwelle (1) über Anflächung/Anflächungen des Wickelwellenrohrs erfolgt.

16. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bremsbacken (10) mittels einer Schraube oder anderen geeigneten Maßnahmen einzeln festsetzbar sind, so daß die Anzahl der wirksamen Bremsbacken und somit die Bremskraft variiert werden kann.

17. Wickelwelle nach Anspruch 1 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß anstelle der Ringmembrane (9) radial nach außen wirkende Kolben eine auf den Außenring wirkende Kraft erzeugen.