EP2499075A1 - Spannvorrichtung für eine welle und verfahren zum einspannen einer solchen - Google Patents

Spannvorrichtung für eine welle und verfahren zum einspannen einer solchen

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EP2499075A1
EP2499075A1 EP10776107A EP10776107A EP2499075A1 EP 2499075 A1 EP2499075 A1 EP 2499075A1 EP 10776107 A EP10776107 A EP 10776107A EP 10776107 A EP10776107 A EP 10776107A EP 2499075 A1 EP2499075 A1 EP 2499075A1
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EP
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axis
shaft
lever
clamping
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Windmoeller and Hoelscher KG
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    • B65H18/00—Winding webs
    • B65H18/02—Supporting web roll
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2301/00—Handling processes for sheets or webs
    • B65H2301/40—Type of handling process
    • B65H2301/41—Winding, unwinding
    • B65H2301/413—Supporting web roll
    • B65H2301/41308—Releasably clamping the web roll shaft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining

Definitions

  • the invention relates to a clamping device for a shaft and a method for clamping such.
  • the apparatus and methods may be used initially in all possible fields of technology. However, they are particularly suitable when storing and holding winding shafts. Here is a special place to use the winding shaft pulling device.
  • Keilhakenfutter which are operated hydraulically or with very large pneumatic cylinders.
  • clamping devices are used, which are closed by means of motor spindles.
  • wedge hook chucks can apply large clamping forces, they only have a small stroke. Furthermore, these are very expensive.
  • the object of the present invention is therefore to propose a device which overcomes the disadvantages of the known device or at least reduces it.
  • this object is solved by the features of claim 1. Accordingly, a lever is provided in the device, which is rotatably mounted about a first axis. With this measure, the forces can be increased and it is possible to obtain even large adjustment ranges.
  • a stationary positioning and / or a first axis, which is parallel to the holding position of the shaft to be held in its receptacle, are advantageous. It is particularly advantageous to provide a device for defining a second axis of rotation, with which a second axis of rotation for the lever can be defined as required.
  • This device therefore comprises components which are necessary in order to virtually connect the lever to a second axis of rotation ("connectable axis of rotation”) This can be done by making a body which has a round or curved surface with this surface against the lever ,
  • a bore or recess may be provided in the lever, in which a body engages, which then defines the second axis.
  • a body engages which then defines the second axis.
  • stops which in turn are movable, may be provided. If these are fixable in the effective range of the lever, they can be fixed with the Lever affect executable pivoting movements. It is advantageous if the lever presses against a clamping jaw, which in turn determines the shaft.
  • the lever which is rotatably mounted about a first axis, is moved relative to the shaft.
  • the shaft when the shaft is locked, it will be moved towards and moved away from it when the shaft is released.
  • the lever Before performing the rotational movement about the lever, the lever can perform a linear movement relative to the shaft.
  • Fig. 1 is a sketch of a device according to the invention in a first
  • Fig. 2 is a sketch of the device according to the invention of Figure 1 in a second working position
  • Fig. 3 is a sketch of the device according to the invention of Figure 1 in a third working position
  • Fig. 4 is a sketch of the device according to the invention of Figure 1 in a fourth working position
  • FIG. 5 A sketch of the device according to the invention from FIG. 1 in the fourth working position already shown in FIG.
  • Fig. 1 shows a sketch of a device according to the invention in a first working position, in which the shaft 8 is located in the receptacle 3, without being held.
  • rails 1 are provided, on which the carriage 2 can slide in the vertical direction back and forth. With this carriage, the stops 4, the clamping jaws 3 and the first axis 10 of the lever 5 are movable. With correspondingly long rails 1 of this type can be achieved in the apparatus shown long opening distances.
  • the lever 5 can from the cylinder 7, which is preferably a pneumatic cylinder over the Piston 14 and the pivot point 13 of the piston get his manpower mediated.
  • the clamping disk 6 is pivoted about the axis 12 - as shown by the arrow 18 - in a working position.
  • a second axis of rotation 10 which is represented here by the circle 10 and the 10 but would move through the rolling movement of the lever 5 on the cam 6 along the contact surface between the two bodies 5, 6 would move.
  • the lever 5, the clamping disk 6 and its articulation 12 form the device for defining a rotation axis 1 1.
  • the linkage 12 is usually firmly attached to the machine frame of the winding device and holds great forces.
  • this tensioning device 19 makes use of the following circumstances: 1. First of all, large travel paths for closing or opening the tensioning device are achieved via the simple method of the pneumatic cylinder (FIGS. 1 to 3).
  • the advantages of the device 19 thus include: high clamping forces can be achieved;
  • small pneumatic drives 7 can be used (eg small travel ranges);
  • the device 19 comparatively inexpensive displayed.

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  • Winding Of Webs (AREA)
  • Clamps And Clips (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Halten einer Welle (8), vorzugsweise einer Wickelwelle (8), beschrieben und beantragt. Zum Halten der Welle (8) wird diese (8) in einer Aufnahme (3) festgelegt, indem zumindest ein Körpers (3) in Richtung auf die Welle (8) angestellt wird. Als neu und erfinderisch wird angesehen, dass ein Hebel (5), der um eine erste Achse (9) drehbar gelagert ist, relativ zur Welle bewegt wird.

Description

Spannvorrichtung für eine Welle und Verfahren zum Einspannen einer solchen
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine Welle und ein Verfahren zum Einspannen einer solchen.
Die Vorrichtung und Verfahren können zunächst in allen möglichen Bereichen der Technik benutzt werden. Besonders geeignet sind sie jedoch beim Lagern und Halten von Wickelwellen. Hier ist ein besonderer Einsatzort die Wickelwellenziehvorrichtung.
Um Wickelwellen in der Wickelwellenziehvorrichtung einseitig zu halten, werden Spannfutter mit hohen Spannkräften benötigt.
Dafür benutzt man bisher z.B. Keilhakenfutter, welche hydraulisch bzw. mit sehr großen Pneumatikzylindern betätigt werden.
Alternativ dazu werden Spannvorrichtungen eingesetzt, die motorisch über Spindeln geschlossen werden.
Nachteile:
Keilhakenfutter können zwar große Spannkräfte aufbringen, haben dafür aber nur einen kleinen Hub. Weiterhin sind diese sehr teuer.
Wenn diese hydraulisch betätigt werden, ist zusätzlich ein Hydraulikaggregat erforderlich. Außerdem werden Hydraulikaggregate bei der Herstellung von z. B. Lebensmittelfolien, die in der betreffenden Wickelvorrichtung aufgewickelt werden, nicht gerne gesehen.
Alternativ zu verwendende große Pneumatikzylinder sind sehr teuer. Bei der Verwendung von Spannvorrichtungen mit Spindeltrieben hat man zwar große Verfahrwege, erreicht aber bei normaler Baugröße relativ geringe Spannkräfte. Ein weiteres Problem ist hierbei der Verschleiß an den Spindeltrieben infolge der Benutzung und das Öffnen der Spannvorrichtung aufgrund der Haftreibung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung vorzuschlagen, welche die geschilderten Nachteile der bekannten Vorrichtung behebt oder zumindest vermindert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist in der Vorrichtung ein Hebel vorzusehen, der um eine erste Achse drehbar gelagert ist. Mit dieser Maßnahme lassen sich die Kräfte erhöhen und es ist möglich, auch große Stellbereiche zu erhalten.
Eine ortsfeste Positionierung und/oder eine erste Achse, die parallel zu der Halteposition der zu haltenden Welle in ihrer Aufnahme ist, sind vorteilhaft. Es ist besonders vorteilhaft, eine Vorrichtung zur Definition einer zweiten Drehachse, mit welcher sich nach Bedarf eine zweite Drehachse für den Hebel definieren lässt, vorzusehen. Diese Vorrichtung umfasst also Bauteile, die notwendig sind, um dem Hebel eine zweite Drehachse quasi zuzuschalten („zuschaltbare Drehachse"). Dies kann geschehen, indem ein Körper, der über einen runde beziehungsweise kurvenförmige Oberfläche verfügt, mit dieser Oberfläche gegen den Hebel angestellt wird.
Alternativ oder ergänzend kann eine Bohrung oder Ausnehmung in dem Hebel vorgesehen sein, in die ein Körper greift, der dann die zweite Achse definiert. Insbesondere bei der zweiten Achse kann es vorkommen, dass keine vom Betrag her nennenswerten Drehbewegungen mehr um die zweite Achse stattfinden, sondern dass diese lediglich zur Herbeiführung von Hebelverhältnissen dient, mit deren Hilfe adäquate Klemmkräfte aufgebracht werden können.
Es können Anschläge, die ihrerseits bewegbar sind, vorgesehen sein. Wenn diese in dem Wirkbereich des Hebels fixierbar sind, können sie die mit dem Hebel ausführbaren Schwenkbewegungen beeinflussen. Vorteilhaft ist es, wenn der Hebel gegen einen Spannbacken drückt, der seinerseits die Welle festlegt.
Bei der Ausführung der erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhaft, wenn der Hebel, der um eine erste Achse drehbar gelagert ist, relativ zur Welle bewegt wird. In der Regel wird er beim Festlegen der Welle auf diese zu bewegt und von ihr wegbewegt werden, wenn die Welle wieder freigegeben wird. Vor der Ausführung der Drehbewegung um den Hebel kann der Hebel eine Linearbewegung relativ zu der Welle ausführen.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der gegenständlichen Beschreibung und den Ansprüchen hervor.
Die einzelnen Figuren zeigen:
Fig. 1 Eine Skizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten
Arbeitsstellung
Fig. 2 Eine Skizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Figur 1 in einer zweiten Arbeitsstellung
Fig. 3 Eine Skizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Figur 1 in einer dritten Arbeitsstellung
Fig. 4 Eine Skizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Figur 1 in einer vierten Arbeitsstellung
Fig. 5 Eine Skizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Figur 1 in der bereits in Figur 4 gezeigten vierten Arbeitsstellung, wobei weitere
Pfeile eingezeichnet sind
Fig. 1 zeigt eine Skizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Arbeitsstellung, in der die Welle 8 in der Aufnahme 3 liegt, ohne gehalten zu werden. Bei der Spannvorrichtung 19 sind Schienen 1 vorgesehen, auf denen der Schlitten 2 in vertikaler Richtung hin und her gleiten kann. Mit diesem Schlitten sind die Anschläge 4, der Spannbacken 3 und die erste Achse 10 des Hebels 5 bewegbar. Mit entsprechend langen Schienen 1 dieser Art lassen sich bei der gezeigten Vorrichtung lange Öffnungswege erreichen. Der Hebel 5 kann von dem Zylinder 7, welcher vorzugsweise ein Pneumatikzylinder ist, über den Kolben 14 und den Anlenkpunkt 13 des Kolbens seine Arbeitskraft vermittelt bekommen.
In Figur 2 ist bereits zu sehen, wie der Kolben 14 des Zylinders 7 in den Zylinder eingefahren wird (Pfeil 15). Hierbei kommt es zu der durch den Pfeil 16 angedeuteten Bewegung des Schlittens 2, bei der auch der Spannbacken 3 gegen die Welle 8 angestellt wird. In Figur 3 ist dargestellt, wie sich die Situation durch das Andauern der durch den Pfeil 15 dargestellten Bewegung des Kolbens 14 in den Zylinder 8 ändert: Nachdem die Translation des Schlittens zu einem Ende gekommen ist, da der Spannbacken 3 die Welle erreicht hat, kommt es zu einer durch den Pfeil 17 dargestellten kurzen weiteren Rotation um die erste Achse 9, bis der Hebel 5 auf dem linken Anschlag 4' ankommt. Die in dieser Situation erzeugbaren Klemmkräfte auf die Welle 8 sind jedoch aufgrund der Hebelverhältnisse begrenzt.
In dieser Situation wird die Spannscheibe 6 um die Achse 12 - wie durch den Pfeil 18 dargestellt - in eine Arbeitsposition geschwenkt. Hier definiert sie eine zweite Drehachse 10, die hier durch den Kreis 10 dargestellt ist und die 10 sich allerdings durch die Abroll beweg ung des Hebels 5 an der Kurvenscheibe 6 entlang der Berührungsfläche zwischen den beiden Körpern 5, 6 bewegen würde. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden also der Hebel 5, die Spannscheibe 6 und deren Anlenkung 12 die Vorrichtung zur Definition einer Drehachse 1 1 . Die Anlenkung 12 ist in der Regel fest am Maschinengestell der Wickelvorrichtung befestigt und hält großen Kräften stand.
Jedoch ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel keine Bewegung um einen größeren Betrag beabsichtigt, sondern die Einführung der zweiten Drehachse 10 führt zur signifikanten Änderung der Hebelverhältnisse gegenüber der Situation in Figur 3. Aufgrund dieses Umstandes wird die Wickelwelle 8 mit großer Kraft geklemmt, wenn der Kolben 14 wieder aus dem Zylinder 7 herausfährt, wie es durch den Pfeil 20 in Figur 5 dargestellt wird. Die Kräfte haben etwas mit den Abstand 21 zwischen der zweiten Drehachse 10 und dem Anlenkpunkt 14 sowie mit dem Abstand 22 der zweiten Drehachse 10 und der ersten Achse 9 orthogonal zu der Wirkrichtung der Kraft F zu tun. Zum Freilegen der Welle 8 laufen die Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab. Aus darstellerischen Gründen wurde der Hebel 5, der vor dem Schlitten 2 liegt, durchsichtig - also ohne Flächenfarbe - dargestellt, während Bauteile wie der Schlitten mit Flächenfarbe dargestellt wurden.
Zusammenfassend lässt sich also Folgendes zu der beschriebenen Ausführungsform der Spannvorrichtung 19 sagen:
Bei der gezeigten Spannvorrichtung 19 erreicht man mit einem relativ kleinen pneumatischen Antrieb (Zylinder 7) große Verfahrwege mit großen Spannkräften.
Hierbei macht sich diese Spannvorrichtung 19 folgende Umstände zu nutze: 1 . Zunächst werden große Verfahrwege zum Schließen bzw. Öffnen der Spannvorrichtung über das einfache Verfahren des Pneumatikzylinders erreicht (Figuren 1 bis 3).
2. Dann werden hohe Spannkräfte über das„Hinzuführen oder Hinzufügen" eines zusätzlichen Drehpunktes 10 und das daraus resultierende
Hebelverhältnis erreicht.
Zu den Vorteilen der Vorrichtung 19 gehören damit: - hohe Spannkräfte sind zu erreichen;
- große Verfahrwege sind zu erreichen;
- kleine pneumatische Antriebe 7 sind einsetzbar (z. B. kleine Stellwege);
- es herrscht eine mechanische Sicherung gegen Öffnen der Spannvorrichtung 19 bei Energieabfall durch den zusätzlichen Drehpunkt 10;
- die Vorrichtung 19 vergleichsweise kostengünstig darstellbar.
Weitere Vorteile sind zu erreichen, wenn die Steigung der Kurvenscheibe an ihrer Umfangsfläche 23 variiert wird. Wenn diese Steigung z. B. unmittelbar in der Umgebung des Punktes, an dem die Welle 8 festgelegt wird (oft dort, wo der Abstand der Umfangsflache 23 von dem Drehpunkt 12 der Kurvenscheibe 6 am Größten ist) klein ist (vorteilhafterweise gegenüber der restlichen Umfangsflache am Kleinsten), kann auch mit der Kurvenscheibe eine große Schließkraft erreicht werden.
Bezugszeichenliste
Führungsschienen
Führungsschlitten
Spannbacken/Aufnahme für die Welle 8
4' Anschläge
Spannhebel
Kurvenscheibe (spiralförmig)
Zylinder
Wickelwelle
Erste Achse
Zweite Achse
Vorrichtung zur Definition einer Drehachse
DrehpunktAachse der Spannscheibe
Anlenkung Kolben an Hebel
Kolben
Pfeil
Pfeil
Pfeil
Pfeil
Spannvorrichtung
Pfeil
Abstand zwischen 13 und 10
Abstand horizontal zwischen 10 und 9
Umfang der Kurvenscheibe 6
Abstand zwischen dem Umfang 23 der Kurvenscheibe 6 und dem DrehpunktAachse 12 der Kurvenscheibe 6
Wirkrichtung der Klemmkraft auf die Welle 8

Claims

Patentansprüche
1 . Verrichtung (19) zum Halten einer Welle (8), vorzugsweise einer Wickelwelle (8),
mit welcher die Welle (8) durch die Anstellung zumindest eines Körpers (3) in einer Aufnahme (3) festlegbar ist,
gekennzeichnet durch
einen Hebel (5), der um eine erste Achse (9) drehbar gelagert ist.
2. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Achse (9) verschieblich zu der Aufnahme (3) positioniert ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Achse (9) parallel zu der Halteposition der Welle (8) verläuft.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine Vorrichtung (1 1 ) zur Definition einer zweiten Drehachse (10) ,
mit welcher sich nach Bedarf eine zweite Drehachse (10) für den Hebel (5) definieren lässt.
5. Vornchtung nach dem vorstehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung (1 1 ) zur Definition einer zweiten Drehachse (12) eine Kurvenscheibe (6) umfasst.
6. Vorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kurvenscheibe (6) ihrerseits um eine Achse (12) schwenkbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Vorrichtung (1 1 ) zur Definition einer zweiten Drehachse (10) eine Bohrung in dem Hebel (5) umfasst.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
zumindest einen Anschlag (4, 4'), gegen den der Hebel (5) bei seiner Arbeitsbewegung wirkt.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
zumindest einen Spannbacken (3), der mit dem Hebel (5) mit einer Kraft beaufschlagbar ist und mit dem (3) die Welle (8) festlegbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
zumindest einen Zylinder (7), vorzugsweise einen Pneumatikzylinder.
1 1 . Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine Transportvorrichtung (1 , 2), mit welcher die erste Achse (9) relativ zur Welle (8) bewegbar ist.
12. Verfahren zum Halten einer Welle (8), vorzugsweise einer Wickelwelle (8), bei welchem die Welle (8) in einer Aufnahme (3) festgelegt wird,
indem zumindest ein Körper (3) in Richtung auf die Welle (8) angestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Hebel (5), der um eine erste Achse (9) drehbar gelagert ist, relativ zur Welle bewegt wird.
13. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch,
gekennzeichnet durch die Abfolge folgender Verfahrensschritte:
- Drehbewegung des Hebels (5) um die erste Achse (9)
- Definition der zweiten Achse (10)
- Drehbewegung des Hebels (5) um die zweite Achse (10).
14. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor der Drehbewegung des Hebels (5) um die erste Achse (9) eine Bewegung der ersten Achse (9) in Richtung auf die Welle (8) erfolgt.
15. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei der Bewegung der ersten Achse (9) in Richtung auf die Welle (8) zumindest ein Anschlag (4, 4') und zumindest ein Spannbacken (3) mitbewegt wird.
EP10776107.4A 2009-11-10 2010-11-10 Spannvorrichtung für eine welle und verfahren zum einspannen einer solchen Active EP2499075B1 (de)

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