DE7535872U

DE7535872U - Expansionsdorn

Info

Publication number: DE7535872U
Application number: DE7535872U
Authority: DE
Original assignee: (GROSSBRITANNIEN); IMPEY DENNIS RICHARD LUTON BEDFORDSHIRE; SISSONS ANTHONY JOHN CROYDON
Current assignee: (GROSSBRITANNIEN); IMPEY DENNIS RICHARD LUTON BEDFORDSHIRE; SISSONS ANTHONY JOHN CROYDON
Priority date: 1974-11-13
Filing date: 1975-11-12
Publication date: 1976-04-15
Also published as: GB1524967A; FR2291686A7; US4149682A

Description

G Io 824 Gm-su

Herr Stanley Gustafson, 22 Alpine Close, CROYDON, CRO 5üN/England

P "err Dennis Richard Impey, 281 Runley Road, LUTON, edfordshire/England

Herr Anthony John Sissons, 22 Alpine Close, CROYDON, CRO 5UN/ England

Expansionsdorn

Die Neuerung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zur Handhabung von Rollen und im einzelnen auf einen in diesem Zusammenhang insbesondere in der Papierindustrie verwendbaren Expansionsdorn zum Erfassen der Innenfläche eines hohlen Zylinders.

Papier und bestimmte andere Bandmaterialien werden für eine industrielle Verwertung gewöhnlich in Form großer Rollen gespeichert, bei denen das Bandmaterial um einen hohlen zylindrischen Kern oder um einen Dorn gewickelt ist, der nachfolgend unter Zurücklassen einer kernlosen Rolle antfernt wird (hierbei handelt es sich um eine solche Rolle, bei der die inneren Windungen einen Kern bilden). Nachfolgend wird der Begriff 'Kern' in der Weise benutzt, daß er die inneren Windungen einer kernlosen Rolle einbezieht, wenn nicht im Text klar etwas anderes zum Ausdruck gebracht wird. Während des Wickeins einer Rolle für Speicherungszwecke oder wahrend ihres nachfolgenden Abwickeins für Verwendungszwecke ist es erforderlich, den Kern um seine Längsachse drehbar zu halten bzw. zu stützen. Eine solche Abstützung wird durch mit der Innenfläche des Kerns in Eingriff kommende Klemmen bzw. Einspannvorrichtungen

gebildet. Diese können auf einer sich beispielsweise durch den Kern erstreckenden Welle befestigt oder mit dieser einteilig ausgebildet sein. Alternativ sind die Spannvorrichtungen ohne Wellen ausgebildet, und sie werden von entsprechenden drehbaren Flanschen oder dergleichen getragen, die an die Enden des Kerns angrenzend angeordnet sind, so daß sich die Spannvorrichtungen unmittelbar an diese Enden angrenzend in den Kern unter Eingriff mit diesem erstrecken.

Es sind zur Zeit zahlreiche SpannVorrichtungskonstruktionen erhältlich, doch keine derselben ist vollständig zufriedenstellend, was insbesondere bei einer Verwendung in Verbindung mit relativ -eichen Kernen gilt, wie solchen aus Pappe, Papier oder Fasermaterial. Die häufig mit bekannten Spannvorrichtungen verbundenen Probleme führen unter anderem zu einem Zerreißen des Kerns und zu einer hiermit verbundenen Zerstörung des Bandmaterials in den inneren Windungen. Daraus ergibt sich ein Fehlverhalten bezüglich eines geeigneten Eingriffs mit dem Kern und des Verhinderns einer Gleitbewegung der Rolle während des Bremsens durch die Spannvorrichtung. Die zur Zeit benutzten Spannvorrichtungen umfassen nicht expandierende abgeschrägte Spannvorrichtungen, durch Luft expandierende Spannvorrichtungen, zentrifugal expandierende Spannvorrichtungen und sogenannte 'Kippverriegelungs'-Spannvorrichtungen (tilt-lock), bei denen sich zum Erfassen des Kerns vom Körper der Spannvorrichtung federbetätigte Zähne erstrecken.

Die Aufgabe der vorliegenden Neuerung besteht in der Schaffung eines verbesserten und relativ einfachen sowie mechanisch betriebenen Expansionsdorns, mit dem die beschriebenen Gefahren bzw. Probleme zumindest vermindert werden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Expansicnsdora zum Erfassen der Innenfläche eines hohlen Zylinders neuerungsgemäß aus durch eines drehbaren Körper mit unter Onfangsabstand angeordneten, sich axial erstreckenden und zur Drehachse geneigten Stützoberflachen, durch eine Vielzahl von Zylindereingriff seleaenten_f die an den Stützoberflachen anliegen und über

diese zwischen einer radial inneren und einer radial äußeren Posi tion zum Erfassen der Innenfläche des Zylinders axial verschiebba sind/ durch ein auf die Zylindereingriffselemente einwirkendes Be tätigungsglied zum axialen Verschieben derselben über die Stützoberflächen zwischen den radial inneren sowie äußeren Positionen und durch die Elemente axial in ihre radial innere Position vorspannende Federmittel.

Beim Benutzen wird der aeuerungsgemäße Expansionsdorn in den Zylinder eingesetzt, wobei die Zylindereingriffselemente unter der Vorspannung der Federmittel in ihrer radial inneren Position gehalten werden. Dann wird das Betätigungsglied bewegt, um die Elemente in ihre radial äußere Position zu expandieren, in der sie sich in einem Eingriff und gewöhnlich, jedoch nicht notwendigerweise, in einem Reibungseingriff mit der Innenfläche des Zylinder befinden. Es werden das Betätigungsglied in seiner Position und damit die Zylindereingriffselemente in einem solchen Eingriff gehalten, bis ein Entfernen des Expansionsdorns erwünscht ist, wöbe das Betätigungsglied gelöst wird, so daß die Elemente unter der Federvorspannung in ihre radial innere Position zurückkehren können.

Der neue Expansionsdorn eignet sich insbesondere für die Handhabung von Rollen aus Bandmaterial, und es ist deshalb bevorzugt, daß er in die Kerne solcher Rollen paßt und mit diesen in Eingrif treten kann. Gewöhnlich haben solche Kerne einen Innendurchmesser von 76,2 oder lol,6 mm (3 oder 4 Zoll), und dementsprechend sind die bevorzugten Expansiansdcrne für eine Verwendung bei dem einen oder anderen Kerndurchmesser geeignet dimensioniert. Der Körper des Sxpansionsdorns kann auf einer Welle befestigt werden oder mi dieser einteilig ausgebildet sein. Im Fall einer Durchqangswelle wird gewöhnlich ein unter Asialabstand angeordnetes Paar von Expansionsdornen vorgesehen. Der Korper kann alternativ für einen •wellenlosen¹ Betrieb geeignet sein, und zwar beispielsweise durc Vorsehen von Flansch-, WeIlenstumpf- oder einteiligen Wellenhalte rungen. Solche Mittel zum Halten bzw. Fesfeiegen einer Spannvorrici tung sind im Znsaimwenfr^ig mit vorhandenen Spannvorrichtungen be-

kannt, und die neuerungsgemäße Spannvorrichtung bzw. der Expansionsdorn nach der vorliegenden Neuerung kann für eine Verwendung in einer für vorhandene Spannvorrichtung analogen Weise geeignet sein. Es ist jedoch bevorzugt, daß sich der Körper für ein Anbringen in einem wellenlosen Rollen- bzw. Walzengerttet eignet.

Der Körper kann irgendeine Form haben, doch ist er vorzugsweise zylindrisch ausgebildet. Es ist auch bevorzugt, daß die Stützoberflächen durch die Bodenflächen von sich axial erstreckenden Nuten gebildet werden, die uiter Abstand an Umfang des Körpers angeordnet sind. :;.ese Bodenflächen sind zweckmäßigerweise planar bzw. eben und tangential zur Drehachse. Die Stützoberflächen sind zu der Achse geneigt und divergieren von dieser in einer axialen Richtung, und zwar vorzugsweise in Richtung zum axial äußeren Ende des Körpers in bezug auf die erwünschte Position des Expansionsdorns im Inneren des zu erfassenden Zylinders.

Die Zylindererfassungselemente sind axial über die Stützoberflächen verschiebbar und weisen bezüglich ihrer axialen Querschnitte vorzugsweise eine allgemein dreieckige Form auf, so daß sich die radial äußere bzw. Zylindereingriffsoberfläche eines jeden elements während der Bewegung zwischen den radial inneren und äußeren Positionen axial zum Körper erstreckt. Diese radial äußeren Oberflächen können glatt oder unregelmäßig und beispielsweise genutet bzw. geriffelt sein, um den Reibungseingriff mit dei Innenfläche des zu erfassenden Zylinders zu vergrößern. Vorzugsweise ist die Oberfläche teilzylindrisch und mit einsm Radius ausgebildet, der im wesentlichen dem Innenradius des Zylinders entspricht. Es ist auch bevorzugt, daß die Zylindereingriffselemente gleichmäßig um die Drehachse verteilt sind und eine Anzahl von 4 oder 6 ausmacher

Das Betätigungsglied kann ein ringförmiges Glied sein, welches auf dem Körper für eine axiale Bewegung in bezug auf diesen verschiebbar aufgenommen wird. In einem solchen Fall können die Zylindereingriffselemente für einen Eingriff mit dem ringförmigen Glied geeignet sein, um sich mit diesem zumindest in Richtung der radial äußeren Position der Zylindereingriffselemente axial zu

bewegen. Beispielsweise kann das ringföriaige Glied eine sich radial erstreckende Aussparung oder Nute aufweisen, in der ein sich radial erstreckender Vorsprung eines jeden ZylindereingriffselementR angeordnet ist. Zweckmäßigerweise kann das Betätigungsglied am Ende des zu erfassenden Zylinders anliegen und von diesem zurückgehalten werden, während der Körper des Expansionsdorns weiter in den Zylinder hineinbewegt wird. Die Federmittel können direkt auf die Zylindereingriffselemente oder auf das Betätigungsglied einwirken und spiralförmige Kompressionsfedern aufweisen, die zwischen den Zylindereingriff selementei oder dem Betatigungsglied und dem Körper wirken.

Die Neuerung wird nachfolgend beispielhaft an einer zeichnerisch dargestellten bevorzugten Ausführungsform eines Expansionsdorns näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 - in einer perspektivischen Vorderansicht einen wellenlosen Expansionsdorn für eine Verwendung in Verbindung mit einem wellenlosen Rollen- bzw. Walzgerüst zum Auf- bzw. Abwickeln von Papierrollen,

Figur 2 - in einer auseinandergezogenen perspektivischen Vorderansicht den Expansionsdorn aus Figur 1,

Figur 3 - in einer auseinandergezogenen perspektivischen Rückansicht den Expansionsdorn aus Figur 1 und

Figur 4 - eine Betriebsfolge in drei schematischen Darstellungen zum Aufzeigen der Betriebsweise des Expansionsdorns aus Figur 1.

Ein allgemein mit der Hinweiszahl 1 belegter Expansionsdorn weist einen im wesentlichen zylindrischen Körper 2 mit einem länglichen, axial verlaufenden sowie inneren (in bezug auf den Kern einer von dem Expansionsdorn zu erfassenden Rolle) Teil bzw. Abschnitt 3 auf, dessen Durchmesser kleiner als derjenige des Kerninnendurch messers ist. Der Abschnitt 3 ist durch einen kegeletumpffÖrmigen Teil 4 mit einem Abschnitt 5 verbunden, dessen Durchmesser größer als derjenige des Innendurchmessers ist. Koaxial vom Abschnitt 5 erstreckt sich ein Vorsprung bzw. Anguß 6 zum Anordnen in einer Bohrung 7 eines ringförmigen Befestigungsflansches 8. Vier Gewin-

7535172 15.0478

• fit ic-c

deblindbohrungen 9 erstrecken sich an unter ümfangsabstand angeordneten Stellen axial in den Abschnitt 5. Diese Bohrungen nehmen sich durch Bohrungen Io im Befestigungsflansch δ erstreckende Gewindebolzen auf, um den Körper 2 und den Flansch 8 miteinander zu verbinden.

Vier gleichmäßig am Umfang ^/erteilte Nuten H erstrecken sich axial durch den Körper 2, wobei ihre Bodenflächen 12 eben sowie tangential zur Achse des Körpers und geneigt sind, um von der Achse in Richtung vom Abschnitt 3 zum Abschnitt 5 zu divergieren.

Der Befestigungsflansch 8 weist drei am umfang verteilte Bohrungen 13 auf, die sich an unter Radialabstand außerhalb des Körperabschnitts 5 befindlichen Positionen axial durch den Befestigungsflansch 8 erstrecken. Diese Bohrungen 13 sind entsprechend angeordnet und dimensioniert, um Bolzen bzw. Schrauben zum Verbinden des Flansches mit Befestigungsplatten an einem walzen- bzw. wellenfreien Walzgerüst (shaftless mill roll stand) aufzunehmen. Ein diametral unter Abstand angeordnetes Bolzenpaar 14 erstreckt sich vom Flansch 8 axial nach vorne, um von zusammenarbeitenden Blindbohrungen 15 in einem ringförmigen sowie vom Körper 2 verschiebbar getragenen Betätigungsglied 16 aufgenommen zu werden. Der Flansch 8 weist ferner acht Blindbohrungen 17 auf, die am Umfang verteilt und axial mit entsprechenden Blindbohrungen 18 im ringförmigen Betätigungsglied 16 ausgerichtet sind. Jedes miteinander ausgerichtete Paar von Bohrungen 17 sowie 18 nimmt die entsprechenden Enden einer Kompressionsfeder 19 auf, die der Axialbewegung des Ringgliedes 16 gegen den Flansch 8 widersteht.

Das Ringglied 16 hat einen solchen Innendurchmesser, daß es axial verschiebbar über den Körperabschnitt 5 paßt. Das Ringglied 16 weist an seiner radial innenliegenden Oberfläche eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Nute 2o auf. Diese dient cum Aufnehmen eines radial vorspringenden Teils 21 am axial äußeren Ende einer jeden von vier Gleitklauen bzw. -nocken 22, die von den entsprechenden Nuten 11 aufgenommen werden. Jede Klaue bzw. Nocke 22 hat einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt mit einer geneigten,

7535172 15.0A.78

ebenen sowie radial inneren Oberfläche 23 und einer teilzylindrischen radial äußeren Oberfläche 24, die sich axial erstreckt, wenn die Oberfläche 23 an der Bodenfläche 12 der entsprechenden Nute 11 anliegt. Die Kurvenform bzw. Krümmung der Oberfläche 24 ist so gewählt, daß die Oberfläche einen Bogen eines Zylinders mit dem Nenninnendurchmesser des Rollenkerns ausmacht. Bas axial innere Ende einer jeden Klaue bzw. Nocke 22 hat eine geneigte, radial außen liegende Oberfläche 25, die in der nach innen weisenden Axialrichtung mit der Achse konvergiert und die auch eine tei!zylindrische Fläche hat, deren Krümmung größer als diejenige der Oberfläche 24 ist.

Ein Konus 26 nimmt die axial innenliegenden Enden der Klauen bzw. Nocken 22 auf, und zwar mit einer konvergierenden und sich über die Oberflächen 25 erstreckenden kegelstumpfförmigen Aussparung 27. Eine zentrale Bohrung 28 erstreckt sich durch den Konus 26, um einen Bolzen bzw. eine Schraube 3o aufzunehmen, der bzw. die sich in eine zent:ale Gewindeblindbohrung 29 im Körperabschnitt unter Schraubeingriff erstreckt. Der Konus 26 hat einen sich axial erstreckenden Stift bzw. Bolzen 31, der von einem Blindloch 32 am axial innenliegenden Ende des Körpers 2 aufgenommen werden kann. In ähnlicher Weise erstreckt sich ein Stift bzw. Bolzen von diesem Ende des Körpers 2 axial nach vorne, um von einem Blindloch 34 aufgenommen zu werden, das dem Stift bzw. Bolzen diametral gegenüberliegt.

Wenn der Expansionsdorn 1 im Betrieb durch den Flansch 8 an einem wellenlosen Walzgerüst befestigt ist, wird das Ringglied durch die Kompressionsfedern 19 relativ zum Flansch 8 in einer rückwärtigen Position gehalten. Die Gleitklauen bzw. -nocken 22 werden in ihren entsprechenden Nuten 11 gehalten, und zwar durch das Anordnen ihrer Teile bzw. Vorsprünge 21 in der k'ute 2o und ihrer entgegengesetzten Enden in der Aussparung 27. Der Expansionsdorn wird durch den Antriebsmechanismus des Rollen- bzw. Walzgerüsts axial in den Kern einer Rolle 35 aus Papier oder ähnlichem Bandmaterial (siehe Figur 4a) bewegt. Wenn das Ringglied 16 an das Ende des Kerns anstößt, wird eine weitere axiale Bewegung dieses

7535172 15.0Ui

-liedes in bezug auf den Kern verhindert (siehe Figur 4b). Dementsprechend begründet eine weitere Axialbewegung des Körpers 2 eine axiale Verschiebung zwischen dem Flansch 8 und dem Glied 16 gegen die Vorspamuing der Federn 19. Eine solche Relativbewegung veranlaßt die Gleitklauen bzw. -nocken 22, längs der geneigten Bodenflächen 12 hochzugleiten, wodurch die Kerneingriffsflächen 2 4 radial nach außen bewegt werden, bis sie fest an der Innenfläche des Kerns anliegen. In dieser radial äußeren Position der Gleitklauen bzw. -nocken 22 befindet sich der Kern in einem Reibungseingriff mit dem Expansionsdorn, um sich mit diesem zu drehen (siehe Figur 4c). Ein solcher Eingriff begründet kein Aufreißen des Kerns, läßt Veränderungen bezüglich des inneren Kerndurchmessers zwischen verschiedenen Rollen desselben Nenninnendurchmessers zu und sichert den Kern bei allen Drehzahle", sowie während des Bremsens. Wenn ein Entfernen des Expansionsdorns 1 vom Kern erwünscht ist, wird der Körper 2 in axialer Richtung vom Kern wegbewegt. Hierdurch kann das Ringglied unter der Vorspannung der Federn 19 zu seiner rückwärtigen Position zurückkehren, wobei die Gleitklauen bzw. -nocken 22 längs der geneigten Bodenflächen 12 herabgleiten, um das Ausmaß der radialen Vorspringens der Oberflächen 24 zu vermindern und ein vollständiges Entfernen des Expansionsdorns vom Kern zu ermöglichen.

- Schutzansprüche -

7535172 I5.ot.7i

Claims

Schutzan sprüche

1. Expansionsdorn zum Erfassen der Innenfläche eines hohlen Zylinders, gekennzeichnet durch einen drehbaren Körper (2) mit unter Umfangsabstand angeordneten, sich axial erstreckenden und zur Drehachse geneigten Stützoberflächen (12), durch eine Vielzahl von Zylindereingriffselementen (2.2), die an den Stützoberflächen anliegen und über diese zwischen einer radial inneren und einer radial äußeren Position zum Erfassen der Innenfläche des Zylinders axial verschiebbar sind, durch ein auf die Zylindereingriff selemen te einwirkendes Betätigungsglied (16) zum axialen Verschieben derselben über die Stützoberflächen zwischen den radial inneren sowie äußeren Positionen und durch die Elemente axial xn ihre radial innere Position vorspannende Federmittel (19).

2. Expansionsdorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindereingriffselemente (22) teilzylindrische Zylindereingriffsoberflächen (24) für einen Reibungseingriff alt der Innenfläche des Zylinders haben.

3. Expansionsdorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützoberflächen (12) Bodenflächen von sich axial erstreckenden und am Umfang des Körpers (2) verteilten Nuten (Xl) sind.

4. Expansionsdorn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dii Bodenflächen (1.2) planar bzw. eben sind und tangential zur Drehachse verlaufen.

5. Expansionsdorn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützoberflächen (12) von der Drehachse in Richtung zum axial äußeren Ende des Körpers (2) divergieren.

6. Expansionsdorn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindereingriffeelemente (22)

— Io -

-loin axialem Querschnitt eine allgemein dreieckige Form haben und sich somit ihre radial äußeren Oberflächen während der Ee wegung zwischen den radial inneren und äußeren Positionen axial zum Körper (2.) erstrecken.

7. Expansionsdorn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindereingriffselemente (22) um die Drehachse unter gleichem Abstand angeordnet sind.

8. Expansionsdorn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied ein ringförmiges Glied (16) darstellt, das für eine Axialbewegung relativ zum Körper (2) verschiebbar auf diesem aufgenommen wird.

9. Expansionsdorn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zylindereingriffselemente (22) mit dem ringförmigen Glied (16) für ein axiales Mitbewegen in Richtung der radial äußeren Position der Elemente in Eingriff befinden.

10. Expansionsdorn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Glied (16) eine sich radial erstreckende Aussparung oder Nute (2o) aufweist, in der sich ein radial erstreckender Vorsprung eines jeden Zylindereingriffselements (22) befindet.

11. Expansionsdorn nach einem oder mehreren der Ansprüche l-lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel zwischen dem Ringglied (16) und dem Körper befindliche spiralförmige Komprsssionsfedern (19) aufweisen.

12. Expansionsdorn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2) an seinem axial inneren Ende eine konische End kappe (26) hat, die koaxial zum Körper festgelegt ist und in der axial nach innen weisenden Richtung konvergiert, um die axial inneren Enden der Zylindereingriffselemente (22) verschiebbar aufzunehmen.

7535172 15.04.76