DE69209297T2

DE69209297T2 - Spreizbarer spanndorn

Info

Publication number: DE69209297T2
Application number: DE69209297T
Authority: DE
Inventors: Albert Forrest; Mark Jones
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: DuPont Teijin Films US LP
Priority date: 1991-08-12
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2012-08-08
Also published as: EP0598772B1; EP0598772A1; JPH06509781A; WO1993003992A1; DE69209297D1; KR100240860B1; US5314135A

Description

Gebiet der Erfindung

Das technische Gebiet, auf welches sich diese Erfindung bezieht, betrifft Dorne oder Kernangreifvorrichtungen, und insbesondere betrifft die Erfindung einen radial spreizbaren Dorn zur Montage eines Kerns zum Aufwickeln einer Bahn aus Bahnmaterial, wie beispielsweise Papier oder Kunststoffolie.

Beschreibung des Standes der Technik

Im Stand der Technik sind Dorne, die zum Angreifen an einem Kern zum Aufwickeln einer Materialbahn radial spreizbar sind, bekannt.
Zum Aufspreizen dieser Art von Dorn in seine Angreifposition sind verschiedene mechanische und pneumatische Einrichtungen verwendet worden. Ein typisches Beispiel, von dem der Oberbegriff von Anspruch 1 ausgeht, ist in U.S.-Patent 2 890 001, erteilt an Triguet, beschrieben, in dem ein Spreizkernschaft zum Angreifen an der Innenseite eines Papierkerns offenbart ist. Bei diesem Patent wird der Kernschaft in einen Papierwickel eingesetzt, wobei sein Spreizelement bzw. seine Spreizhülse radial zwischen einem mit Abstand angeordneten Konus und dem konischen Ende eines Betätigungsteus zusammengelegt ist, so daß der Kernschaft leicht in den Kern des Wickels gleitet. Nachdem der Kernschaft sich in der richtigen Position am Ende des Wickels befindet, wird ein Betätigungsschaft gedreht, um das Betätigungsteil an einem inneren Rohr entlang axial nach außen zu treiben. Die relativ geringe Steigung der konischen Flächen an der Spreizhülse bzw. dem Betätigungsteil ermöglicht es dem Betätigungsteil, in das innere Ende der Spreizhülse zu gleiten und diese dabei aufzuspreizen, während die relativ große Steigung des Konus und seiner konisch zulaufenden Fläche der Axialbewegung der Spreizhülse Widerstand entgegenbringt. Wenn sich das innere Ende der Spreizhülse aufspreizt und an der Innenseite des Kerns angreift, wird ein weiteres Aufspreizen des inneren Endes der Kernhülse verhindert und eine fortgesetzte Bewegung des Betätigungsteils nach außen bewirkt, daß sich die Spreizhülse, sich auf spreizend, axial nach außen über den Konus bewegt, bis beide Enden der Spreizhülse formgerecht im Inneren des Wickelkerns angreifen.
Dieser spreizbare Kernschaft stellt eine wirksame Einrichtung zum Angreifen an dem Kern während des Wickelns dar. Das Angreifen an dem Kern erfolgt jedoch nicht gleichmäßig; das innere Ende der Hülse spreizt sich auf und berührt die Innenfläche des Kerns, bevor das äußere Ende Angreifkontakt bekommt. Diese ungleichmäßige Kraft könnte zum Zeitpunkt der Berührung eine axiale Verschiebung des Kerns während der Montage verursachen. Ferner sind die bei diesem Patent zum Spreizen des Schafts verwendeten mechanischen Einrichtungen ziemlich komplex im Vergleich zu dem Dorn der vorliegenden Erfindung, bei dem sich ein gleichmäßiger Kontakt der an dem Kern angreifenden Spreizelemente leichter erzielen läßt.
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem des nicht vorhandenen gleichmäßigen Kontakts mit dem Kern während der Angreifoperation, indem sie einen Dorn mit spreizbaren federartigen Außenelementen schafft, die gleichmäßig in Angreifkontakt mit der Innenfläche des Kerns nach außen bewegt werden. Diese Außenelemente sind axial eingegrenzt und ihre Flächen bleiben während der Radialbewegung und während des Kontaktes mit dem Kern in einer im wesentlichen horizontalen Ebene. Dieser kontrollierte Kontakt verhindert ein axiales Verschieben des Kerns, das durch ungleichmäßigen Kontakt verursacht werden könnte.
U.S.-Patent 4 492 346 zeigt ein Beispiel eines Spreizschaftes, bei dem eine Nockenwirkung verwendet wird, um eine Vielzahl von Kernangreifteilen in Angriff an einen Kern zu bewegen. Ferner wird eine Zwangskraft zum Zurückziehen der Kernangreifteile erzeugt, die sich sonst vielleicht in den sie umgebenden Kern eingedrückt hätten. Jedes der Angreifteile ist eine einstückige Metalleinheit, die eine Anzahl von voneinander beabstandeten Kernangreifansätzen an ihrer Außenfläche aufweist.
Verglichen mit den Lehren dieses Patents wird die Nockenbewegung der Außenelemente bei dem Dorn der vorliegenden Erfindung auf relativ unkomplizierte Weise dadurch erzielt, daß voneinander beabstandete Innenelemente des Dorns unter die Außenelemente nach innen in Richtung zueinander bewegt werden. Diese Elemente weisen zueinander passende konische Flächen auf, die die Nockenwirkung hervorrufen. Da wieder nur die Innenelemente axial bewegt werden und diese Elemente niemals den Kern berühren, wird eine durch Axialbewegung aufgrund von Kontakt während der Montage verursachte Kernverschiebung verhindert.
Ferner ist eine einzigartige Einrichtung vorgesehen, um die Innenelemente gleichzeitig axial nach innen zu bewegen, um dadurch die Außenelemente radial in gleichmäßigen Angreifkontakt mit dem Kern zu bewegen. Diese Einrichtung ist in Form einer schwimmenden Gewindeschraube vorgesehen, die im einzelnen ausführlicher beschrieben wird. Diese Schraube gewährleistet zusätzlich, daß von jedem der Außenelemente unabhangig von Durchmesserschwankungen im Kern einheitliche gleiche Angreifkräfte auf die Kernfläche ausgeübt werden. Dieses Merkmal spielt eine bedeutende Rolle bei der Verbesserung der Unrundheit der Kernfläche.
DE-A-1599042 lehrt die Verwendung eines in gewisser Weise vergleichbaren schwimmenden Schafts, der bewirkt, daß Streben an jedem seiner Enden durch hohle Vorsprünge austreten und mit einem Rohr in Kontakt kommen.
Durch die obenerwähnten Vorteile stellt der Spreizdorn der vorliegenden Erfindung diesem technischen Gebiet eine verbesserte Einrichtung zur Montage von Kernen zum Wickeln zur Verfügung und schafft somit verbesserte Eigenschaften bei dem fertigen Wickel.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung besteht, kurz gesagt, in einem Dorn zur Montage eines rohrförmigen Kerns zum Aufwickeln einer Bahn aus Bahnmaterial.
Dieser Dorn weist mindestens zwei zueinander passende Paäre von Innen- und konischen Außenelementen auf, die im Abstand voneinander auf der Außenfläche eines Rohres angeordnet sind. Die Innenelemente weisen jeweils eine erste zylindrische Innenfläche und eine zweite konische Außenfläche auf, wobei die ersten Innenflächen in Gleitkontakt mit der zylindrischen Außenfläche des Rohres angeordnet sind. Die Außenelemente weisen erste zylindrische Außenflächen und zweite konische Innenflächen auf, die zum Zusammenwirken mit den zweiten konischen Flächen der Innenelemente angeordnet sind. Die Außenelemente sind nach außen spreizbar, wodurch ihre zylindrischen Außenflächen mit im wesentlichen gleicher Kraft die zylindrische Innenfläche des Kerns gleichmäßig berühren und gleichmäßig an ihr angreifen.
Es sind Einrichtungen zum Verbinden der Innenelemente und konischen Außenelemente mit dem Rohr und zum Einschränken der Axial- und Drehewegung der Aufßenelemente in bezug auf das Rohr vorgesehen. Ferner ist eine Einrichtung zum gleichzeitigen Bewegen der Innenelemente axial nach innen aufeinander zu vorgesehen, wodurch der Gleitkontakt der konischen Außenflächen dieser Innenelemente mit den konischen Innenflächen der anderen Elemente die Außenelemente radial nach außen spreizt und dadurch deren zylindrische Außenflächen in Kontakt mit der Innenfläche des Kerns bewegt, wodurch sie an dem Kern angreifen und ihn zum Aufwickeln halten.
Bei einem wichtigen Aspekt der Erfindung ist die Einrichtung zum Aufeinanderzubewegen der Innenelemente nach innen in Form einer schwimmenden Gewindeschraube vorgesehen. Diese Schraube weist einen Durchgangsschaft mit Rechtsgewinde an einem Ende und Linksgewinde an dem anderen Ende auf. Auf dem Rechtsgewinde ist eine erste Gewindemutter angeordnet und auf dem Linksgewinde ist eine zweite Gewindemutter angeordnet. Die erste Mutter ist mit dem einem der Innenelemente verbunden und die zweite Mutter ist mit dem anderen Innenelement verbunden, wodurch beim Drehen der Schraube in einer Richtung die voneinander beabstandeten Innenelemente gleichzeitig axial aufeinanderzubewegt werden, wodurch sie die Außenelemente radial nach außen in Angreifkontakt mit der Innenfläche des Kerns spreizen.
Der Konuswinkel der zweiten Außenflächen der konischen Innenelemente, die an den zweiten Innenflächen der konischen Außenelemente anliegen und in Gleitkontakt mit diesen sind, ist geringer als 45º. Unter diesem Winkel werden die spreizbaren federartigen Außenelemente gleichmäßig nach außen bewegt, wobei ihre zylindrischen Außenflächen während der Bewegung und während des Kontakts mit der Innenfläche des Kerns in einer im wesentlichen horizontalen Ebene bleiben.
Vorzugsweise ist der Konuswinkel der zweiten Außenflächen der konischen Innenelemente, die in Gleitkontakt mit den zweiten Innenflächen der konischen Außenelemente sind, geringer als 20º. Unter diesem Winkel werden die Außenelemente während der Bewegung und während des Kontakts mit der Innenfläche gleichmäßig nach außen bewegt, und der Reibkontakt der betreffenden Flächen unter diesem Winkel verriegelt die Innen- und Außenelemente axial in Position.
Die schwimmende Gewindeschraube, die durch jedes der Außenelemente im wesentlichen gleiche Angreifkräfte in bezug auf den Kern erzeugt, erzeugt ferner eine zusätzliche Verriegelungskraft zum Halten der Innen- und Außenelemente in ihren axialen Positionen während einer Bahnwickeloperation.
Beim Drehen der Gewindeschraube in der anderen Richtung werden die voneinander beabstandeten Innenelemente axial voneinander weg nach außen bewegt, um die Angreifkraft der Außenelemente in bezug auf den Kern zu lösen. Die Elemente springen radial nach innen in Ruhestellungen, so daß der Dorn nach Abschluß des Wickelvorgangs aus dem Kern entfernt werden kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Figur 1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Dorns.
Figur 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linien A-A von Figur 1.
Figur 3 ist eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Dorns, teilweise weggebrochen, mit einer Adapterbuchse in einer zum Spreizen nach außen geeigneten Position zwecks Angreifen an einem Kern.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Die Erfindung besteht in einem spreizbaren Dorn zur Montage eines Kerns zum Aufwickeln einer Materialbahn.
Wie am deutlichsten in Figur 1 zu erkennen, ist dieser Dorn, der generell mit 1 bezeichnet ist, in einen rohrförmigen Kern 2 einschiebbar und danach zum Angreifen an dem Kern zwecks Aufwickeln von Bahnmaterial wie Papier oder Folie aufspreizbar.
Der Dorn ist besonders zweckmäßig zum Halten von Kernen bei der Masterwickelproduktion und beim Online- und Offline-Schlitzen bei Folienaufwickelvorgängen. Das Präzisionsunrundheitsmerkmal führt direkt sowohl zu verbesserten Produktionsmengen als auch zu verbesserter Qualität. Mit anderen mechanischen Einrichtungen können ähnlich geringe Unrundheiten erzielt werden, aber die Kombination aus Präzision, Leichtgewichtigkeit und Einfachheit der Ausgestaltung sind einzigartig für diese Ausgestaltung.
Wie aus Figur 1 hervorgeht, ist ein Paar aus aneinander anliegenden konischen Innen- und Außenelementen im Abstand voneinander an den entgegengesetzten Enden eines Rohres 3 angebracht.
Die Innenelemente 4 weisen jeweils eine erste zylindrische Innenfläche 5 und eine zweite konische Außenfläche 6 auf. Die ersten Flächen 5 dieser Elemente sind in Gleitkontakt mit der zylindrischen Außenfläche 7 des Rohres 3 angeordnet.
Die konischen Außenelemente 8, die in Anlagekontakt mit diesen Elementen 4 positioniert sind, haben eine erste zylindrische Außenfläche 8 und eine zweite konische Innenfläche 10. Diese zweiten konischen Flächen 10 sind zum gleitenden Zusammenwirken mit den zweiten konischen Flächen 6 der Innenelemente 4 positioniert, und die Außenelemente 8 sind nach außen spreizbar, so daß ihre zylindrischen Außenflächen 9 die zylindrische Innenfläche 11 des Kerns 2 berühren und an ihr angreifen.
Bei der Montage werden zunächst die Außenelemente 9 auf dem Rohr 3 angeordnet und in bezug auf das Rohr in ihre endgültigen Axialpositionen gebracht. Zum Begrenzen der nach innen gerichteten Axialbewegung dieser Elemente 8 sind Anschlagschultern 12 vorgesehen, und durch eine öffnung in den Elementen ist ein Stift 13 eingeführt, um sowohl ihre nach außen gerichtete Axialbewegung zu begrenzen als auch ihre Drehung zu verhindern. Diese Merkmale spielen eine wichtige Rolle bei der Betätigung des erfindungsgemaßen Dorns und gewährleisten, daß die Außenteile sich während der Montage nur radial nach außen bewegen oder spreizen.
Ein alternativer Ansatz zum Befestigen der konischen Innenelemente und Treiben der Außenelemente würde ebenfalls funktionieren, aber nicht so gut. Und während des Lösens des Kerns wäre ein größeres Drehmoment erforderlich, um die Reibung zwischen dem Kern und den sich bewegenden Außenelementen zu überwinden.
Dann werden die Innenelemente 4 auf dem Rohr 3 angeordnet, wobei ihre konischen Flächen 6 in Anlagekontakt mit den konischen Flächen 10 der Außenelemente 8 sind. Diese Elemente 4 sind so ausgebildet, daß sie sich gleichzeitig axial nach innen bewegen können, um die federartigen Außenelemente 8 radial nach außen in ihre Kernangreifpositionen zu bewegen. Diese Elemente 8 sind von entgegengesetzten Enden aus wechselweise in geeigneter Weise geschlitzt, damit diese radiale Aufspreizung stattfinden kann. Das Aufspreizen der Außenelemente wird weiter verbessert, indem über etwa 90% ihrer Länge, an einander abwechselnden Enden beginnend, der Länge nach Schlitze eingeschnitten werden. Dies ermöglicht eine diametrale Ausdehnung in der Größenordnung von 0,30 Inches (7,6 mm) oder mehr, was zur Anpassung an (ID-)Innendurchmesserschwankungen bei handelsüblichen Kernen angemessen ist. Erforderlichenfalls werden mehrere Elemente zum Befestigen des Kerns an dem Dorn über seine Länge verwendet. Üblicherweise sind aufgrund des von jedem Spreizelement ausgehenden engen Kontakts nur zwei erforderlich.
Wie am deutlichsten aus Figur 1 zu erkennen, liegt die Einrichtung zum Bewegen der Innenelemente 4 axial nach innen in Form einer schwimmenden Gewindeschraube vor, die generell mit 14 bezeichnet ist. Diese Schraube weist einen Durchgangsschaft 15 mit einem Rechtsgewinde 16 an einem Ende und einem Linksgewinde 17 am anderen Ende auf. Auf dem Rechtsgewinde ist eine erste Gewindemutter 18 und auf dem Linksgewinde eine zweite Gewindemutter 19 positioniert. Diese Gewindemuttern sind in geeigneter Weise mit Antriebsscheiben 20 verbunden, die ihrerseits mit Stiften oder Schrauben mit den konischen Innenelementen 4 verbunden sind.
Am Ende des Schaftes 15 ist eine Antriebsmutter 21 positioniert. Durch Drehen dieser Mutter im Uhrzeigersinn können die konischen Innenelemente 4 gleichzeitig nach innen aufeinanderzubewegt werden. Wenn sie sich unter die und in Gleitkontakt mit den konischen Außenelementen 8 bewegen, werden diese gleichmäßig radial nach außen in Angreifkontakt mit der Innenfläche 11 des Kerns 3 gespreizt.
Diese gleichmäßige Bewegung der Außenelemente 8 wird durch Wahl des geeigneten Konuswinkels der konischen Flächen 6 und 10 der Innen- und Außenelemente erzielt. Genauer gesagt, dieser Winkel darf, um eine gleichmäßige Bewegung der Außenelemente zu gewährleisten, 45º in bezug auf die Horizontale nicht überschreiten und ist vorzugsweise geringer als 20º.
Bei Winkeln von weniger als 20º in bezug auf die Horizontale werden nicht nur die Außenelemente 8 gleichmäßig nach außen bewegt, wobei ihre zylindrischen Außenflächen 9 in einer im wesentlichen horizontalen Ebene bleiben, und zwar sowohl während der Bewegung als auch zum Zeitpunkt des Kontakts mit der zylindrischen Innenfläche 11 des Kerns 3, sondern es hat sich herausgestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Dorn unter diesem Winkel der Reibkontakt dieser konischen Flächen die Innenelemente 4 axial in ihrer Position verriegelt. Dies ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung.
Außerdem werden durch die von der schwimmenden Gewindeschraube 14 erzeugte Spannung für die Innenelemente 4 Halte- oder Doppelverriegelungsfähigkeiten realisiert. Dieses Doppelverriegelungsmerkmal ist ebenfalls ein bedeutender Aspekt der Erfindung.
Die schwimmende Gewindeschraube 14 führt in Verbindung mit den Gewindemuttern auf den Rechts- und Linksgewinden des Schraubenschafts ein noch wichtigeres Betriebsmerkmal des Dorns 1 herbei. Diese Schraube ermöglicht das Aufbringen von im wesentlichen gleichen Kräften auf den Kern 3 mittels der Außenelemente 8, ungeachtet des Kerndurchmessers an der Kontaktposition oder -fläche.
Dorne mit zwei oder mehr Elementen zum Angreifen an einem Kern erfordern, daß die Einrichtung zum Bewegen der konischen Innenelemente imstande ist, sich an Veränderungen des Kerninnendurchmessers anzupassen. Bei Papierkernen sind die Schwankungen beim Kerninnendurchmesser von Kern zu Kern und entlang der Länge eines gegebenen Kerns sehr stark. Sind die Innenelemente durch eine festgelegte mechanische Vorrichtung, wie beispielsweise eine festgelegte Gewindeschraube, angetrieben, kontaktiert ein Element den Kern eher als das andere und die gesamte oder der größte Teil der Verriegelungskraft richtet sich auf dieses Ende. Das andere Ende sitzt nicht fest zwischen dem Spreizelement und dem Kern und eine übermäßige Unrundheit kann die Folge sein. Dies kann mittels mehrerer Verfahren gelöst werden. Einzelne Luft- oder Hydraulikzylinder, die unter Verwendung derselben Hochdruckversorgung ausgefahren werden, können zum Spreizen der mehreren Elemente verwendet werden. Unter diesen Umständen ist die jedem Element mitgeteilte Kraft gleich und alle Elemente greifen gleichmäßig an. Die mit der Montage von mehreren Luftzylindern in einem Dorn verbundenen Kosten, räumlichen Einschränkungen und das Gewicht jedoch stellen ein Problem dar.
Dieses Problem wird durch die schwimmende Gewindeschraube 14 gelöst. Hier werden Innenelementpaare unter Verwendung einer einzigen Gewindeschraube mit zwei Muttern 18 und 19 angetrieben. Jede Mutter ist durch Schlitze in dem Stützrohr 3 an einem Innenelement angebracht. Die Gewindeschraube hat ein Rechtsgewinde für ein Element und ein Linksgewinde für das andere. Die Innenelemente 4 sind so ausgebildet, daß sie sich bei Drehen der Schraube aufeinanderzubewegen und die konischen Außenelemente 8, die axial fixiert sind, spreizen. Es kann die entgegengesetzte Richtung verwendet werden, aber die Expansionsbelastung würde eher zur Kompression als zur Spannung in der Gewindeschraube führen. Da Gewindeschrauben dünn sind, ist Spannung der bevorzugte Lasttragemechanismus. In axialer Richtung ist die Gewindeschraube 14 nicht fixiert, so daß die Spannung in der Schraube zwischen den Elementen die einzige axiale Kraft zum Antrieb der konischen Innenelemente 4 ist. Daher erfährt jedes Element ungeachtet seiner radialen Ausdehnung dieselbe Aufspreizkraft. Falls erwünscht, kann die Gewindeschraube mittels Federn axial zentriert sein, um eine gleichförmige radiale Spreizung zu gewährleisten. Das Ergebnis besteht in einer kostengünstigeren und leichteren Einrichtung zum Aufspreizen der Elemente, die sich an Veränderungen bei dem Kerninnendurchmesser entlang ihrer Länge anpassen kann. Ein alternativer Ansatz, der bei mehr als zwei Elementen funktioniert, würde eine Federung zwischen der Gewindemutter und den konischen Innenelementen verwenden.
Normalerweise sind für jeden verwendeten Kerninnendurchmesser unterschiedliche Dorne erforderlich. Die Kerndurchmesser werden gemäß den Kundenwünschen eingestellt, und es werden viele verschiedene Kerninnendurchmesser verwendet. Wie in Figur 3 gezeigt, kann bei dem erfindungsgemäßen Dorn eine Adapterbuchse 22 verwendet werden, um ihn für viele verschiedene Kerne passend zu machen. Das eingehaltene Verfahren besteht in der Gestaltung eines Basisdorns, der für den kleinsten verwendeten Kern passend ist, und darin, zylindrische Buchsen zum Vergrößern des Außendurchmessers des Spreizelementes vorzusehen, damit es für größere Kerne passend ist. Die Buchse 22, die diesen Zweck erfüllt, ist ein zylindrisches Rohrsegment, das ungefähr dieselbe Länge wie das Außenspreizelement hat. Es verwendet dasselbe wechselnde Sägeschnittmuster zur Verbesserung der Radialspreizung, und um ein Rutschen zu verhindern, ist zusätzlich ein Drehsicherungsstift 13 vorgesehen. Die Buchsen zum Anpassen an Kerne, die zwei oder mehr als zwei Inches größer als die Norm sind, bestehen aus Kunststoff, um durch geringe Festigkeit oder Verwinden während der Herstellung verursachte Probleme zu vermeiden. Eine korrekt hergestellte Buchse ergibt keine nennenswerte zusätzliche TIR für den montierten Kern.
Sowohl das konische Außenelement als auch die Buchse können nachgearbeitet werden, um einen durch Verschleiß oder Beschädigung verursachten Konzentrizitätsverlust zu korrigieren. Der zusammengesetzte Dorn wird mit aufgespreizten Verriegelungselementen in einer Drehbank montiert. Eine geringe Materialschicht wird von der Außenoberfläche der gespreizten Elemente abgenommen. Dies stellt eine nahezu perfekte Konzentrizität des Dornaußendurchmessers wieder her. Derselbe Ansatz funktioniert bei einem mit einer Buchse ausgerüsteten Dorn.
Unter Verwendung dieses Dorns werden extrem geringe angegebene Gesamtunrundheiten (TIR) erzielt. Üblicherweise ist die TIR des aufgespreizten Dorns geringer als 1 mil (0,025 mm). Bei der Montage handelsgangiger Kerne liegen die Unrundheiten üblicherweise unter 10 mils (0,25 mm), und dies bleibt während des Aufwickelvorgangs konstant. Bei der Standardluftblasenkonstruktion liegen die üblichen Unrundheiten über 25 mils (0,64 mm), und das Ausmaß der Unrundheit verändert sich während des Aufwickelns in unvorhersehbarer Weise. Diese Präzision wird durch zwei Schlüsselfaktoren erreicht. Erstens bieten solche Spreizelemente wie die oben beschriebenen zur Montage der Kerne extrem schlagfreie Spreizungen. Da sie massiv und axial in Position gehalten sind, bleibt die Halterung während des gesamten Aufwickelvorgangs konstant. In den Standardblasenkonstruktionen befindliche Luft kann sich bewegen und tut dies häufig, wenn die Kombinationen aus Gewicht und Kräften des aufgelegten Wickels Lasten auf den Kern aufbringen. Zweitens wird das Entstehen von Herstellungstoleranzen durch den abschließende Bearbeitungsvorgang während des Zusammenbaus verhindert. Der zusammengebaute Dorn wird mit aufgespreizten Elementen in einer Drehbank montiert. Die aufgespreizten Elemente werden dann bearbeitet, bis sie ihre endgültige Abmessung haben, und die geringe TIR wird erzielt.

Claims

1. Dorn zur Montage eines rohrförmigen Kerns (2) zum Aufwickeln einer Bahn aus Bahnmaterial, wobei der Dorn gleitend verschiebbar in dem Kern positionierbar ist und aufweist:

ein Rohr (3) mit einer zylindrischen Innenfläche und Außenfläche (7),

mindestens zwei konische Innenelemente (4), die im Abstand voneinander auf der Außenfläche des Rohres (3) angeordnet sind,

wobei die Innenelemente (4) jeweils eine erste zylindrische Innenfläche (5) und eine zweite konische Außenfläche (6) aufweisen, wobei die ersten Innenflächen in Gleitkontakt mit der zylindrischen Außenfläche (7) des Rohres (3) angeordnet sind,

ein spreizbares konisches Außenelement (8) mit einer ersten zylindrischen Außenfläche (9) und einer zweiten konischen Innenfläche (10), wobei die zweite konische Fläche zum Zusammenwirken mit der zweiten konischen Fläche (6) eines der Innenelemente (4) angeordnet ist und wobei das Außenelement (8) nach außen spreizbar ist, wodurch seine zylindrische Außenfläche (9) die zylindrische Innenfläche des Kerns (2) berührt und an dieser angreift,

eine Einrichtung zum Verbinden der Innen- (4) und Außenelemente (8) mit dem Rohr (3) und eine Einrichtung (13) zum Einschränken der Axial- und Drehbewegung des Außenelementes (8) in bezug auf das Rohr (3), und

eine mit den Innenelementen (4) verbundene Einrichtung zum Bewegen der Innenelemente axial nach innen aufeinander zu, wodurch der Gleitkontakt der konischen Außenflächen (6) eines Innenelementes (4) mit der konischen Innenfläche (10) des Außenelementes (8) das Außenelement gleichmäßig radiäl nach außen spreizt und dessen zylindrische Außenfläche (9) in Kontakt mit der Innenfläche des Kerns (2) bewegt, wodurch es an dem Kern angreift und diesen zum Aufwickeln hält,

gekennzeichnet durch

mindestens zwei spreizbare konische Außenelemente (8), die im Abstand voneinander angeordnet sind, wobei jedes in Anlagekontakt mit einem der Innenelemente (4) ist,

wobei die Einrichtung zum Aufeinanderzubewegen der Innenelemente (4) eine schwimmende Gewindeschraube (14) ist, die an jedem Ende des Kerns (2) durch jedes der Außenelemente (8) im wesentlichen gleiche Angreifkräfte erzeugt.

2. Dorn nach Anspruch 1, bei dem die Gewindeschraube (14) einen Durchgangsschaft mit Rechtsgewinde (16) an einem Ende und Linksgewinde (17) an dem anderen Ende aufweist,

eine erste Gewindemutter (18) auf dem Rechtsgewinde (16) angeordnet ist und eine zweite Gewindemutter (19) auf dem Linksgewinde (17) angeordnet ist, wobei die erste Gewindemutter (18) mit einem (4) der Innenelemente verbunden ist und die zweite Gewindemutter mit dem äußeren anderen Innenelement (4) verbunden ist, wodurch beim Drehen dieser Gewindeschraube (4) in einer Richtung die voneinander beabstandeten Innenelemente (4) gleichzeitig axial aufeinanderzubewegt werden, wodurch die Außenelemente (8) radial nach außen in Angreifkontakt mit der Innenfläche des Kerns (2) bewegt werden.

3. Dorn nach Anspruch 1, bei dem der Konuswinkel der zweiten Außenflächen (6) der konischen Innenelemente (4), die in Gleitkontakt mit den Innenflächen (10) der konischen Außenelemente (8) sind, geringer als 450 ist, wodurch die Außenelemente (8) gleichmäßig nach außen bewegt werden, wobei ihre zylindrischen Außenflächen (9) während der Bewegung und des Kontakts mit der Innenfläche (11) des Kerns (2) in einer im wesentlichen horizontalen Ebene bleiben.

4. Dorn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Konuswinkel der zweiten Außenflächen (6) der konischen Innenelemente (4), die in Gleitkontakt mit den Innenflächen (10) der konischen Außenelemente (8) sind, geringer als 200 ist,

wodurch die Außenelemente (8) gleichmäßig nach außen bewegt werden, wobei ihre zylindrischen Außenflächen (9) während der Bewegung und des Kontakts mit der Innenfläche (11) des Kerns (2) in einer im wesentlichen horizontalen Ebene bleiben, und

wodurch der Reibkontakt dieser Flächen (6,10) unter diesem Winkel die Innen- und Außenelemente axial in Position verriegelt.

5. Dorn nach Anspruch 4, bei dem die schwimmende Gewindeschraube (14) durch jedes der Außenelemente (8) im wesentlichen gleiche Angreifkräfte in bezug auf den Kern und eine zusätzliche Verriegelungskraft zum Halten der Innen- und Außenelemente (4,8) in ihren axialen Positionen während einer Bahnwickeloperation erzeugt.

6. Dorn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem beim Drehen der Gewindeschraube (14) in der anderen Richtung die voneinander beabstandeten Innenelemente (4) axial voneinander weg nach außen bewegt werden, um die Angreifkraft der Außenelemente (8) in bezug auf den Kern (2) zu lösen und zu ermöglichen, daß die Elemente (4) radial nach innen in Ruhestellungen springen, damit der Dorn nach Abschluß des Wickelvorgangs aus dem Kern (2) entfernt werden kann.

7. Dorn nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer federartigen Metallbuchse (22), die über jedem spreizbaren Außenelement (8) angeordnet ist, um den Dorn (1) an einen bestimmten Kerndurchmesser anzupassen,

wobei ein Rutschen dieser Buchse (22) durch einen Drehsicherungsstift (13) verhindert ist, und

wobei das Spreizen der Außenelemente (8) die Außenflächen der Buchsen (22) in Angreifkontakt mit der Innenfläche des Kerns (2) bewegt, wodurch sie zum Wickeln an dem Kern (2) angreifen und diesen halten.