WO2015055713A1 - Wickelwelle - Google Patents

Wickelwelle Download PDF

Info

Publication number
WO2015055713A1
WO2015055713A1 PCT/EP2014/072108 EP2014072108W WO2015055713A1 WO 2015055713 A1 WO2015055713 A1 WO 2015055713A1 EP 2014072108 W EP2014072108 W EP 2014072108W WO 2015055713 A1 WO2015055713 A1 WO 2015055713A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shaft
tensioning shaft
cavities
winding
tensioning
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/072108
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Hoffmann
Original Assignee
Windmöller & Hölscher Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Windmöller & Hölscher Kg filed Critical Windmöller & Hölscher Kg
Priority to EP14786166.0A priority Critical patent/EP3057897A1/de
Priority to CN201480056954.2A priority patent/CN105849021B/zh
Priority to US15/029,688 priority patent/US20160229662A1/en
Publication of WO2015055713A1 publication Critical patent/WO2015055713A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H75/00—Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/02—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
    • B65H75/18—Constructional details
    • B65H75/24—Constructional details adjustable in configuration, e.g. expansible
    • B65H75/242—Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages
    • B65H75/243—Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages actuated by use of a fluid
    • B65H75/2437—Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages actuated by use of a fluid comprising a fluid-pressure-actuated elastic member, e.g. a diaphragm or a pneumatic tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2401/00—Materials used for the handling apparatus or parts thereof; Properties thereof
    • B65H2401/10—Materials
    • B65H2401/11—Polymer compositions
    • B65H2401/112—Fibre reinforced
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2401/00—Materials used for the handling apparatus or parts thereof; Properties thereof
    • B65H2401/20—Physical properties, e.g. lubricity
    • B65H2401/23—Strength of materials, e.g. Young's modulus or tensile strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2404/00—Parts for transporting or guiding the handled material
    • B65H2404/40—Shafts, cylinders, drums, spindles
    • B65H2404/41—Details of cross section profile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2515/00—Physical entities not provided for in groups B65H2511/00 or B65H2513/00
    • B65H2515/81—Rigidity; Stiffness; Elasticity

Definitions

  • the invention relates to a tensioning shaft for winding a material web, in particular of plastic films, in particular of stretch films. Moreover, the invention relates to a method for producing such a tensioning shaft and a winder with such a tensioning shaft.
  • Winding shafts consisting of a clamping shaft and a winding tube for winding and / or unwinding of web-shaped, band-shaped or filamentary materials of various kinds, such as paper, aluminum and plastic films, textiles or non-woven fabrics or the like, are well known and specific to the particular application aligned or turned off on the specific winding technique.
  • winding tube in a corresponding winder is usually done on expanding clamping bars or clamping jaws with a mechanical or pneumatic control, which cause a centric clamping of the winding tube and allow a drive of the winding tube, even with high torques.
  • stretch films - also called load unit securing foil, pallet stretch film, stretch wrap film or stretch wrapping film - have become indispensable in modern logistics when transporting palletized loading units.
  • load unit securing foil In addition to securing the pallets, such films also protect the pallet goods from the effects of weathering and contamination.
  • the stretch film optimally adapts to the pallet and product shape without damaging it.
  • Stretch film are now also various semi or fully automatic stretcher for "Einstretchen" the stacked range available.
  • Stretch films are produced in a wide variety of thicknesses and widths. Typically, for example, film thicknesses between 12-35 ⁇ with a roll width of 200 mm - 1000 mm, preferably 500 mm, which are delivered to 10 - 20 kg rolls.
  • the cores themselves are usually made of a cardboard tube and can be very different depending on the application in width, inner diameter and outer diameter and thus also in terms of their wall thickness.
  • the winder in question has a so-called tensioning shaft with controllable clamping jaws for radial clamping of the respective winding tubes.
  • the tensioning shaft since it is not known in advance with which type of cores the tensioning shaft is loaded, the tensioning shaft must be designed for all possible types of operating cases.
  • the stretch film to be wound up has a high extensibility of up to 400%. This leads to extreme demands on the clamping shaft.
  • a winder is known in which the tensioning shaft is mounted on both sides in a double bearing in order to prevent undesired vibrations of the tensioning shaft and at the same time to permit high rotational accelerations.
  • it is also known to manufacture tensioning shafts completely or partially from fiber composite materials, as described, for example, in WO 2005/124212 A1 or in US Pat. No. 5,746,387.
  • Composite fiber tensioning shafts usually consist of a plastic or crosslinked resin material (reaction resin) containing reinforcing fibers, for example natural fibers, glass fibers (GRP composite) or carbon fibers (CFRP composite material) in the form of finite-length fragments, continuous fibers, mats or fabrics.
  • CFRP shafts CFRP for carbon fiber reinforced plastic or English CFRP for carbon fiber reinforced plastic.
  • CFRP regularly consists of oriented continuous fibers that are embedded in a plastic matrix, usually in several layers. However, the required for the clamping strips recesses undesirably reduce the strength and rigidity of the clamping shaft.
  • the object of the invention is therefore to provide a clamping shaft with the highest possible strength and rigidity.
  • This object is achieved by a tensioning shaft for winding a material web, with a shaft body, which consists to achieve the highest possible bending stiffness for the most part of fiber-reinforced plastic, and with cavities, which are provided along the outer circumference of the shaft body, wherein the cavities in the radial inner direction are limited by a layer of the fiber-reinforced plastic and wherein from the cavities in the radial outer direction clamping strips are expandable.
  • An essential finding of the invention is that the cavities for the clamping strips do not consist of radially continuous recesses, but are limited in the radial inner direction by a layer of fiber-reinforced plastic. In this way, the strength and rigidity of the tensioning shaft can be effectively increased.
  • the fiber-reinforced plastic consists of directional continuous fibers which are connected by means of a cured resin.
  • the oriented continuous fibers consist of carbon fibers.
  • the clamping bars have at their radial end cup-shaped elements which consist of plastic and / or a fiber composite material.
  • a possible method for producing the tensioning shaft according to the invention is a method in which moldings are provided for receiving radially expandable tensioning strips, around which endless fibers are layered, wherein the shaped bodies lie in radial inner direction on at least one layer with directed continuous fibers, in which the shaped bodies are joined together with the continuous fibers by means of a cured resin, and in which after curing of the resin, the radially expandable clamping strips are introduced into the moldings.
  • the moldings may for example consist of aluminum or plastic.
  • the moldings sit as firmly as possible in their fits, the moldings can be glued in addition to the adhesive force on the part of the resin and / or screwed.
  • Another possible method for producing the tensioning shaft according to the invention is a method in which a shaft body to achieve the highest possible flexural rigidity for the most part is made of fiber-reinforced plastic, in which cavities are milled along the circumference of the shaft body, wherein the cavities in the radial inner direction by a Layer of the fiber-reinforced plastic are limited, and are introduced in the radially expandable clamping bars in the cavities.
  • the winder for winding a material web with the tensioning shaft according to the invention is preferably a winder with a bearing arrangement arranged on at least one side of the tensioning shaft, in which the respective end of the tensioning shaft is mounted in two spaced-apart areas.
  • each of the two bearing assemblies supports the associated end of the tensioning shaft in two spaced-apart areas.
  • At least one winding sleeve enclosing the clamping shaft is provided, which can be fixed by means of the expanding clamping strips relative to the clamping shaft.
  • the advantages of the invention are overall a higher strength and rigidity of the tensioning shaft and their storage, which permanently higher production speeds due to a higher critical bending speed are possible.
  • Fig. 1 shows a winding shaft with an unfavorable orientation of the cavities
  • FIG. 2 shows a winding shaft with an alignment of the cavities on obliquely running continuous fibers
  • FIG. 3 shows a winding shaft with an alignment of the cavities on axially extending
  • Fig. 4 the two-sided storage of a clamping shaft with double bearings
  • Fig. 5 is a section through a clamping shaft according to the invention. First, the orientation of the cavities with respect to the filaments will be described.
  • Fig. 1 shows the left half of a winding shaft with a tensioning shaft 101.
  • the winding shaft has axially aligned cavities 102, in the clamping bars can be introduced, which can be pressed pneumatically to the outside and are optionally traced back by spring force.
  • the orientation of a first layer of continuous fibers is indicated by 103 and the orientation of a second layer of continuous fibers within the tensioning shaft is indicated by 104. Since the cavities shorten the filaments 103 and 104, this alignment of the cavities has a negative influence on the strength and rigidity of the tensioning shaft.
  • FIG. 2 shows a winding shaft with a tensioning shaft 201 and with an alignment of the cavities on oblique continuous fibers.
  • the reference numerals 201, 203 and 204 correspond to the reference numerals 101, 103 and 104, so that reference can be made in this regard to the description of FIG. 1.
  • the cavities 202 are now aligned along the directional continuous fibers 204, so that the said negative influence on the strength and rigidity of the tensioning shaft can be reduced.
  • FIG. 3 shows a winding shaft with a specially manufactured tensioning shaft 301, as is known, for example, from WO 2005/124212 A1.
  • the reference numerals 301 and 302 correspond to the reference numerals 101 and 102 of FIG.
  • the tensioning shaft is now made so that the directed endless fibers 303 extend axially to the tensioning shaft 301 and to the axially aligned cavities 302.
  • Fig. 4 shows the two-sided storage of a clamping shaft with double bearings, as this is known from WO 2013/003968 A9.
  • WO 2013/003968 A9 does not disclose the combination of a double bearing with a tensioning shaft made of fiber-reinforced plastic. This combination is also particularly advantageous from the point of view of the invention.
  • the tensioning shaft 401 made of CFRP is therefore firmly clamped in the double bearing 402 on the left side.
  • the bearing assembly 403 is also designed as a double bearing, however, this bearing assembly is detachable via a two-armed scissor unit, so that one or more cores can be pushed from the right onto the clamping shaft or removed from this again after the scissor unit has pivoted the bearing assembly 403.
  • the clamping shaft 501 has five cavities along its circumference, in which pneumatic hoses 502 and movable clamping bars 503 are introduced. In the radial inner direction, the cavities are limited by a layer of fiber-reinforced plastic, so that sets the desired stiffness of the clamping shaft.
  • the clamping bars 503 are also biased with spring elements that bring the clamping bars in the position shown in FIG. 5a, as soon as enough air has escaped from the tubes 502. As far as the clamping bars 503 are not biased, the clamping bars 503 are at escaped air in a position between the respective stops, but without a torque can be transmitted to the outer winding tube.
  • the state according to FIG. 5 b occurs, after which the clamping bars 503 are extended and can exert a radial force on the outer winding tube.
  • the clamping bars 503 can extend continuously in the axial direction over the entire clamping shaft. Alternatively, it is just as possible that the clamping bars of several smaller elements, the number of which is chosen so that enough torque can be transmitted to the outer winding tube.
  • the tensioning shaft 501 itself can be made entirely of fiber-reinforced plastic or consist of a hybrid structure with a fiber-reinforced plastic and a metal.

Landscapes

  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Storage Of Web-Like Or Filamentary Materials (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannwelle zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere von Kunststofffolien, und zwar insbesondere von Stretchfolien. Um eine Spannwelle mit einer möglichst hohen Festigkeit und Steifigkeit bereitzustellen, ist eine Spannwelle vorgesehen, mit einem Wellenkörper, der zur Erreichung einer möglichst hohen Biegesteifigkeit zum Großteil aus faserverstärktem Kunststoff besteht, und mit Hohlräumen, die entlang des äußeren Umfangs des Wellenkörpers vorgesehen sind, wobei die Hohlräume in radialer Innenrichtung durch eine Schicht des faserverstärkten Kunststoffes begrenzt sind und wobei aus den Hohlräumen in radialer Außenrichtung Spannleisten expandierbar sind.

Description

Wickelwelle
Die Erfindung betrifft eine Spannwelle zum Aufwickeln einer Material bahn, insbesondere von Kunststofffolien, und zwar insbesondere von Stretchfolien. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Spannwelle sowie einen Wickler mit einer derartigen Spannwelle.
Wickelwellen bestehend aus einer Spannwelle und einer Wickelhülse zum Auf- und/oder Abwickeln von bahnförmigen, bandförmigen oder fadenförmigen Materialien der unterschiedlichsten Art, beispielsweise Papier, Aluminium- und Kunststofffolien, Textilien oder vliesartigen Geweben oder dergleichen, sind hinreichend bekannt und für den jeweiligen Verwendungszweck speziell ausgerichtet bzw. auf die bestimmte Wickeltechnik abgestellt.
Die Aufnahme der Wickelhülse in einem entsprechenden Wickler erfolgt gewöhnlich über expandierende Spannleisten bzw. Spannbacken mit einer mechanischen oder pneumatischen Steuerung, die ein zentrisches Spannen der Wickelhülse bewirken und einen Antrieb der Wickelhülse auch mit großen Drehmomenten ermöglichen.
Besondere Anforderungen an die Wickelwelle entstehen wiederum beim Aufwickeln von sogenannten Stretchfolien.
Stretchfolien - je nach Anwendungsfall auch Ladeeinheiten-Sicherungsfolie, Paletten- Stretchfolie, Wickel-Stretchfolie oder Verpackungs-Stretchfolie genannt - sind aus der modernen Logistik beim Transport palettierter Ladeeinheiten nicht mehr wegzudenken. Neben der Palettensicherung schützen derartige Folien das Palettengut auch vor Witterungseinflüssen und Verschmutzung. Die Stretchfolie passt sich dabei optimal der Paletten- und Produktform an ohne sie zu beschädigen. Für die Applikation der Stretchfolie sind außerdem inzwischen diverse halb- oder vollautomatischer Stretchanlagen zum "Einstretchen" der aufgestapelten Palette verfügbar.
Stretchfolien werden in den unterschiedlichsten Dicken und Breiten hergestellt. Typisch sind beispielsweise Foliendicken zwischen 12 - 35 μηι bei einer Rollenbreite von 200 mm - 1000 mm, vorzugsweise 500 mm, die auf 10 - 20 kg schweren Rollen ausgeliefert werden.
Mit derzeit ca. 1 ,5 Mio. Jahrestonnen europaweit und ca. 3,0 Mio. Jahrestonnen weltweit kommt dem Markt der Stretchfolien auch in Zukunft ein bedeutender Volumenanteil zu. Die Anforderungen an die Anlagen zur Herstellung von Stretchfolien steigen damit stetig mit Bezug auf Effizienz und Ausstoß. Diesen steigenden Anforderungen muss auch der Wickler nachkommen, der am Ende der Produktionsanlage die fertig produzierte Stretchfolie auf eine Wickelhülse aufwickelt. Hierbei kann eine Wickelhülse über die gesamte Produktionsbreite zum Einsatz kommen. Meistens werden jedoch mehrere Wickelhülsen nebeneinander eingesetzt, wobei die Stretchfolie vor dem Wickeln auf die Wickelhülsen dann durch entsprechende Messer in Produktionsrichtung geteilt wird. So werden beispielsweise bei einer Produktionsbreite von 1500 mm drei Nutzen je 500 mm parallel gefahren und aufgewickelt.
Die Wickelhülsen selber bestehen in der Regel aus einem Papprohr und können in Abhängigkeit vom Anwendungsfall in Breite, Innendurchmesser und Außendurchmesser und damit auch hinsichtlich ihrer Wandstärke sehr unterschiedlich sein.
Um für alle Anwendungsfälle die produzierte Stretchfolie auf die Wickelhülsen aufwickeln zu können, weist der betreffende Wickler eine sogenannte Spannwelle mit steuerbaren Spannbacken zum radialen Festklemmen der betreffenden Wickelhülsen auf. Da aber im Voraus nicht bekannt ist, mit welcher Art von Wickelhülsen die Spannwelle beladen wird, muss die Spannwelle für alle möglichen Arten von Betriebsfällen ausgelegt sein. Gleichzeitig ist zu beachten, dass die aufzuwickelnde Stretchfolie aufgrund der beschriebenen Eigenschaften eine hohe Dehnbarkeit von bis zu 400 % aufweist. Dies führt zu extremen Anforderungen an die Spannwelle. Aus WO2013/003968 A9 ist ein Wickler bekannt, bei dem die Spannwelle beidseitig in einem Doppellager gelagert ist, um unerwünschte Vibrationen der Spannwelle zu verhindern und gleichzeitig hohe Drehbeschleunigungen zu ermöglichen. Um für die Spannwelle eine hohe Biegesteifigkeit bei gleichzeitig geringem Außendurchmesser zu erzielen, ist es außerdem bekannt, Spannwellen ganz oder teilweise aus Faserverbundwerkstoffen herzustellen, wie dies beispielsweise in der WO 2005/124212 A1 oder in der US 5,746,387 beschrieben ist. Spannwellen aus Faserverbundwerkstoffen bestehen gewöhnlich aus einem Kunststoff- oder vernetztem Harzmaterial (Reaktionsharz), welches Verstärkungsfasern, beispielsweise Naturfasern, Glasfasern (GFK-Verbund) oder Kohlenstofffasern (CFK-Verbundmaterial), in Form von Bruchstücken endlicher Länge, Endlosfasern, Matten oder Geweben enthält. Verbundwerkstoffe mit Bruchfasern werden insbesondere endlos extrudiert oder im Spritzguss verarbeitet. Verbundwerkstoffe mit Endlosfasern werden insbesondere im Wickelverfahren (Filament Winding) oder Strangziehverfahren (Pultrusion) zu Rohren oder Hülsen verarbeitet. Besonders geeignet sind sogenannte CFK-Wellen (CFK für carbonfaserverstärkter Kunststoff oder englisch CFRP für carbon-fiber-reinforced plastic). CFK besteht dabei regelmäßig aus gerichteten Endlosfasern, die - meist in mehreren Lagen - in eine Kunststoff-Matrix eingebettet sind. Die für die Spannleisten erforderlichen Aussparungen verringern allerdings in unerwünschter Weise die Festigkeit und Steifigkeit der Spannwelle.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spannwelle mit einer möglichst hohen Festigkeit und Steifigkeit bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Spannwelle zum Aufwickeln einer Materialbahn gelöst, mit einem Wellenkörper, der zur Erreichung einer möglichst hohen Biegesteifigkeit zum Großteil aus faserverstärktem Kunststoff besteht, und mit Hohlräumen, die entlang des äußeren Umfangs des Wellenkörpers vorgesehen sind, wobei die Hohlräume in radialer Innenrichtung durch eine Schicht des faserverstärkten Kunststoffes begrenzt sind und wobei aus den Hohlräumen in radialer Außenrichtung Spannleisten expandierbar sind. Eine wesentliche Erkenntnis der Erfindung besteht darin, dass die Hohlräume für die Spannleisten nicht aus radial durchgehenden Aussparungen bestehen, sondern in radialer Innenrichtung durch eine Schicht des faserverstärkten Kunststoffes begrenzt sind. Auf diese Weise kann die Festigkeit und Steifigkeit der Spannwelle wirksam erhöht werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der faserverstärkte Kunststoff aus gerichteten Endlosfasern besteht, die mittels eines ausgehärteten Harzes verbunden sind.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die gerichteten Endlosfasern aus Karbonfasern bestehen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Spannleisten an ihrem radialen Ende schalenförmige Elemente aufweisen, die aus Kunststoff und/oder einem Faserverbundwerkstoff bestehen.
Ein mögliches Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Spannwelle ist ein Verfahren, bei dem Formkörper zur Aufnahme von radial expandierbaren Spannleisten vorgesehen sind, um die herum Endlosfasern geschichtet werden, wobei die Formkörper in radialer Innenrichtung auf mindestens einer Schicht mit gerichteten Endlosfasern aufliegen, bei dem die Formkörper zusammen mit den Endlosfasern mittels eines ausgehärteten Harzes verbunden werden, und bei dem nach dem Aushärten des Harzes die radial expandierbaren Spannleisten in die Formkörper eingebracht werden.
Die Formkörper können beispielsweise aus Aluminium oder Kunststoff bestehen. Damit die Formkörper in ihren Passungen möglichst fest sitzen, können die Formkörper zusätzlich zur Haftkraft seitens des Harzes eingeklebt und/oder eingeschraubt werden.
Ein anderes mögliches Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Spannwelle ist ein Verfahren, bei dem ein Wellenkörper zur Erreichung einer möglichst hohen Biegesteifigkeit zum Großteil aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt wird, bei dem entlang des Umfangs des Wellenkörpers Hohlräume gefräst werden, wobei die Hohlräume in radialer Innenrichtung durch eine Schicht des faserverstärkten Kunststoffes begrenzt sind, und bei dem radial expandierbare Spannleisten in die Hohlräume eingebracht werden. Bei dem Wickler zum Aufwickeln einer Materialbahn mit der erfindungsgemäßen Spannwelle handelt es sich vorzugsweise um einen Wickler mit einer an mindestens einer Seite der Spannwelle angeordneten Lageranordnung, in der das jeweilige Ende der Spannwelle in zwei voneinander beabstandeten Bereichen gelagert ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind an beiden Seiten der Spannwelle angeordnete Lageranordnungen vorgesehen, in denen die Enden der Spannwelle gelagert sind, wobei jede der beiden Lageranordnungen das zugehörige Ende der Spannwelle in zwei voneinander beabstandeten Bereichen lagert.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine die Spannwelle umschließende Wickelhülse vorgesehen, die mittels der expandierenden Spannleisten gegenüber der Spannwelle fixierbar ist.
Die Vorteile der Erfindung sind insgesamt eine höhere Festigkeit und Steifigkeit der Spannwelle sowie ihrer Lagerung, womit dauerhaft höhere Produktionsgeschwindigkeiten aufgrund einer höheren biegekritischen Drehzahl möglich sind.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:
Fig. 1 eine Wickelwelle mit einer ungünstigen Ausrichtung der Hohlräume mit
Bezug auf die Endlosfasern,
Fig. 2 eine Wickelwelle mit einer Ausrichtung der Hohlräume auf schräg verlaufende Endlosfasern, Fig. 3 eine Wickelwelle mit einer Ausrichtung der Hohlräume auf axial verlaufende
Endlosfasern,
Fig. 4 die beidseitige Lagerung einer Spannwelle mit Doppellagern, und Fig. 5 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Spannwelle. Zunächst wird die Ausrichtung der Hohlräume mit Bezug auf die Endlosfasern beschrieben.
Wird die Spannwelle mit Endlosfasern im Wickelverfahren (Filament Winding) hergestellt, dann ist zu beachten, dass eine parallele Ausrichtung der Endlosfasern zur Achse aufgrund der bei der Herstellung der Wickelhülse vorliegenden maschinenseitigen Begrenzungen nicht möglich ist. Möglich sind vielmehr nur Ausrichtungen bis ca. 7° zur Achsrichtung. Wenn nun - wie in Fig. 1 dargestellt - die Aussparungen der Hohlräume dennoch axial ausgerichtet werden, dann hat dies hinsichtlich der dazu kreuzenden Endlosfasern einen negativen Einfluss auf die Festigkeit und Steifigkeit der Spannwelle.
Fig. 1 zeigt die linke Hälfte einer Wickelwelle mit einer Spannwelle 101. Die Wickelwelle weist axial ausgerichtete Hohlräume 102 auf, in die Spannleisten einbringbar sind, die pneumatisch nach außen gepresst werden können und optional über Federkraft wieder zurückführbar sind. Mit 103 ist die Ausrichtung einer ersten Lage von Endlosfasern und mit 104 die Ausrichtung einer zweiten Lage von Endlosfasern innerhalb der Spannwelle angedeutet. Da die Hohlräume die Endlosfasern 103 und 104 verkürzen, hat diese Ausrichtung der Hohlräume einen negativen Einfluss auf die Festigkeit und Steifigkeit der Spannwelle.
Fig. 2 zeigt eine Wickelwelle mit einer Spannwelle 201 und mit einer Ausrichtung der Hohlräume auf schräg verlaufende Endlosfasern. Die Bezugszeichen 201 , 203 und 204 entsprechen den Bezugszeichen 101 , 103 und 104, sodass diesbezüglich auf die Beschreibung aus Fig. 1 verwiesen werden kann. Die Hohlräume 202 sind allerdings nunmehr entlang der gerichteten Endlosfasern 204 ausgerichtet, sodass der besagte negative Einfluss auf die Festigkeit und Steifigkeit der Spannwelle reduziert werden kann. Fig. 3 zeigt eine Wickelwelle mit einer speziell gefertigten Spannwelle 301 , wie diese beispielsweise aus der WO 2005/124212 A1 bekannt ist. Die Bezugszeichen 301 und 302 entsprechen den Bezugszeichen 101 und 102 aus Fig. 1 , sodass diesbezüglich auf die Beschreibung von Fig. 1 verwiesen werden kann. Die Spannwelle ist nunmehr so gefertigt, dass die gerichteten Endlosfasern 303 axial zur Spannwelle 301 und zu den axial ausgerichteten Hohlräumen 302 verlaufen. Dies ist gemäß der WO 2005/124212 A1 durch die Verwendung von Versteifungsrippen möglich, die im Pultrusionsverfahren hergestellt wurden und die einen besonders hohen Faservolumenanteil erlauben. In entsprechender Weise sind auch die Hohlräume ausgerichtet.
Fig. 4 zeigt die beidseitige Lagerung einer Spannwelle mit Doppellagern, wie diese aus WO 2013/003968 A9 bekannt ist. WO 2013/003968 A9 offenbart allerdings nicht die Kombination einer Doppellagerung mit einer Spannwelle aus faserverstärktem Kunststoff. Diese Kombination ist aus der Sicht der Erfindung ebenfalls besonders vorteilhaft. Die demnach aus CFK gefertigte Spannwelle 401 ist auf der linken Seite in das Doppellager 402 fest eingespannt. Die Lageranordnung 403 ist ebenfalls als Doppellager ausgeführt, allerdings ist diese Lageranordnung über eine zweiarmige Schereneinheit lösbar, sodass ein oder mehrere Wickelhülsen von rechts auf die Spannwelle geschoben bzw. von dieser wieder entnommen werden können, nachdem die Schereneinheit die Lageranordnung 403 weggeschwenkt hat. Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Spannwelle auf faserverstärktem Kunststoff. Die Spannwelle 501 weist entlang ihres Umfangs fünf Hohlräume auf, in die pneumatische Schläuche 502 sowie bewegliche Spannleisten 503 eingebracht sind. In radialer Innenrichtung sind die Hohlräume durch eine Schicht des faserverstärkten Kunststoffes begrenzt, sodass sich die gewünschte Steifigkeit der Spannwelle einstellt. Optional - aber nicht notwendigerweise - sind die Spannleisten 503 außerdem mit Federelementen vorgespannt, die die Spannleisten in die gemäß Fig. 5a gezeigte Position bringen, sobald genügend Luft aus den Schläuchen 502 entwichen ist. Soweit die Spannleisten 503 nicht vorgespannt sind, befinden sich die Spannleisten 503 bei entwichener Luft in einer Position zwischen den jeweiligen Anschlägen, ohne dass jedoch ein Drehmoment auf die außen liegende Wickelhülse übertragen werden kann.
Werden nunmehr ausgehend von dem Zustand gemäß Fig. 5a die Schläuche 502 mit Druckluft gefüllt, stellt sich der Zustand gemäß Fig. 5b ein, wonach die Spannleisten 503 ausgefahren sind und eine radiale Kraft auf die außen liegende Wickelhülse ausüben können.
Die Spannleisten 503 können sich durchgehend in axialer Richtung über die gesamte Spannwelle erstrecken. Alternativ ist es aber genauso möglich, dass die Spannleisten aus mehreren kleineren Elementen, deren Anzahl so gewählt wird, dass genügend Drehmoment auf die außen liegende Wickelhülse übertragen werden kann. Die Spannwelle 501 selber kann ganz aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sein oder aber aus einer Hybrid-Struktur mit einem faserverstärktem Kunststoff und einem Metall bestehen.
Bezugszeichenliste Spannwelle
Hohlraum bzw. Spannleiste
Ausrichtung einer ersten Lage von Endlosfasern Ausrichtung einer zweiten Lage von Endlosfasern Spannwelle
Hohlraum bzw. Spannleiste
Ausrichtung einer ersten Lage von Endlosfasern Ausrichtung einer zweiten Lage von Endlosfasern Spannwelle
Hohlraum bzw. Spannleiste
Gerichtete Endlosfasern Spannwelle
Lageranordnung, fest
Lageranordnung, lösbar Spannwelle
pneumatische Schläuche
Spannleiste

Claims

Wickelwelle Patentansprüche
1 . Spannwelle zum Aufwickeln einer Materialbahn,
mit einem Wellenkörper, der zur Erreichung einer möglichst hohen Biegestei- figkeit zum Großteil aus faserverstärktem Kunststoff besteht, und mit Hohlräumen, die entlang des äußeren Umfangs des Wellenkörpers vorgesehen sind, wobei die Hohlräume in radialer Innenrichtung durch eine Schicht des faserverstärkten Kunststoffes begrenzt sind und wobei aus den Hohlräumen in radialer Außenrichtung Spannleisten expandierbar sind.
2. Spannwelle nach Anspruch 1 , wobei der faserverstärkte Kunststoff aus gerichteten Endlosfasern besteht, die mittels eines ausgehärteten Harzes verbunden sind.
3. Spannwelle nach einem der Ansprüche 1 - 2, wobei die gerichteten Endlosfasern aus Karbonfasern bestehen.
4. Spannwelle nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die Spannleisten an ihrem radialen Ende schalenförmige Elemente aufweisen, die aus Kunststoff und/oder einem Faserverbundwerkstoff bestehen.
5. Verfahren zum Herstellen einer Spannwelle nach Anspruch 1 , bei dem Formkörper zur Aufnahme von radial expandierbaren Spannleisten vorgesehen sind, um die herum Endlosfasern geschichtet werden, wobei die Formkörper in radialer Innenrichtung auf mindestens einer Schicht mit gerichteten Endlosfasern aufliegen, bei dem die Formkörper zusammen mit den Endlosfasern mittels eines ausgehärteten Harzes verbunden werden, und bei dem nach dem Aushärten des Harzes die radial expandierbaren Spannleisten in die Formkörper eingebracht werden.
6. Verfahren zum Herstellen einer Spannwelle nach Anspruch 1 , bei dem ein Wellenkörper zur Erreichung einer möglichst hohen Biegesteifig- keit zum Großteil aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt wird, bei dem entlang des Umfangs des Wellenkörpers Hohlräume gefräst werden, wobei die Hohlräume in radialer Innenrichtung durch eine Schicht des faserverstärkten Kunststoffes begrenzt sind, und bei dem radial expandierbare Spannleisten in die Hohlräume eingebracht werden.
7. Wickler zum Aufwickeln einer Materialbahn, mit einer Spannwelle nach Anspruch 1 , mit einer an mindestens einer Seite der Spannwelle angeordneten Lageranordnung, in der das jeweilige Ende der Spannwelle in zwei voneinander beabstandeten Bereichen gelagert ist. Wickler nach Anspruch 7, mit an beiden Seiten der Spannwelle angeordneten Lageranordnungen, in denen die Enden der Spannwelle gelagert sind, wobei jede der beiden Lageranordnungen das zugehörige Ende der Spannwelle in zwei voneinander beabstandeten Bereichen lagert.
Wickler nach einem der Ansprüche 7 - 8, mit mindestens einer die Spannwelle umschließenden Wickelhülse, die mittels der expandierenden Spannleisten gegenüber der Spannwelle fixierbar ist.
PCT/EP2014/072108 2013-10-15 2014-10-15 Wickelwelle WO2015055713A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14786166.0A EP3057897A1 (de) 2013-10-15 2014-10-15 Wickelwelle
CN201480056954.2A CN105849021B (zh) 2013-10-15 2014-10-15 卷轴
US15/029,688 US20160229662A1 (en) 2013-10-15 2014-10-15 Winding shaft

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013220855.3 2013-10-15
DE102013220855 2013-10-15
DE102013221131 2013-10-17
DE102013221131.7 2013-10-17
DE102013020351 2013-12-10
DE102013020351.1 2013-12-10
DE102014003595.6 2014-03-17
DE102014003595 2014-03-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015055713A1 true WO2015055713A1 (de) 2015-04-23

Family

ID=51743426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/072108 WO2015055713A1 (de) 2013-10-15 2014-10-15 Wickelwelle

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160229662A1 (de)
EP (1) EP3057897A1 (de)
CN (1) CN105849021B (de)
WO (1) WO2015055713A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016198549A1 (de) * 2015-06-09 2016-12-15 Windmöller & Hölscher Kg Wickelwelle zur aufnahme von wenigstens einer wickelhülse
WO2018024335A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Colines Air Bubble S.R.L. Winding machine with expandable tiled spindles
CN111422696A (zh) * 2020-03-30 2020-07-17 重庆金山洋生管道有限公司 纱芯快速更换结构

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110902499A (zh) * 2019-11-11 2020-03-24 利辛县力信电力照明科技有限公司 一种线缆收放装置
DE202021106778U1 (de) 2021-12-14 2022-02-28 Karl Mayer Stoll R&D Gmbh Kettenwirkmaschine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1440788A (en) * 1972-09-29 1976-06-23 Freudenberg Carl Roller bodies
US5379964A (en) * 1993-08-10 1995-01-10 Addax, Inc. Composite expandable shaft
US5509618A (en) * 1994-06-14 1996-04-23 Klimex, Inc. Air shaft
US5746387A (en) 1996-02-20 1998-05-05 Pretto; Alessio G. Hybrid composite expandable shaft
US20040035977A1 (en) * 2002-08-26 2004-02-26 Deurse Michael Van Composite expanding shaft with external gripping elements
WO2005124212A1 (fr) 2004-06-04 2005-12-29 Epsilon Composite Sarl Procede de fabrication d'un tube en materiau composite de grande raideur, et tube obtenu
DE202009001846U1 (de) * 2009-02-13 2009-05-20 Theurl Leimholzbau Gmbh Leichtbaukörper aus einem Faserverbundwerkstoff auf Basis von Holzfasermatten, insbesondere für Rotorblätter in Windkraftanlagen
WO2013003968A2 (de) 2011-07-05 2013-01-10 Swiss Winding Inventing Ag Wickler

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2858600Y (zh) * 2006-01-07 2007-01-17 中山市松德包装机械有限公司 一种气胀轴自动充放气装置
CN202924425U (zh) * 2012-11-01 2013-05-08 窦敏江 用于收放卷装置的气胀轴
CN203021077U (zh) * 2012-12-30 2013-06-26 上海善格机电设备有限公司 一种收卷机

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1440788A (en) * 1972-09-29 1976-06-23 Freudenberg Carl Roller bodies
US5379964A (en) * 1993-08-10 1995-01-10 Addax, Inc. Composite expandable shaft
US5509618A (en) * 1994-06-14 1996-04-23 Klimex, Inc. Air shaft
US5746387A (en) 1996-02-20 1998-05-05 Pretto; Alessio G. Hybrid composite expandable shaft
US20040035977A1 (en) * 2002-08-26 2004-02-26 Deurse Michael Van Composite expanding shaft with external gripping elements
WO2005124212A1 (fr) 2004-06-04 2005-12-29 Epsilon Composite Sarl Procede de fabrication d'un tube en materiau composite de grande raideur, et tube obtenu
DE202009001846U1 (de) * 2009-02-13 2009-05-20 Theurl Leimholzbau Gmbh Leichtbaukörper aus einem Faserverbundwerkstoff auf Basis von Holzfasermatten, insbesondere für Rotorblätter in Windkraftanlagen
WO2013003968A2 (de) 2011-07-05 2013-01-10 Swiss Winding Inventing Ag Wickler

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016198549A1 (de) * 2015-06-09 2016-12-15 Windmöller & Hölscher Kg Wickelwelle zur aufnahme von wenigstens einer wickelhülse
US20180179019A1 (en) * 2015-06-09 2018-06-28 Windmöller & Hölscher Kg Winding Shaft for Receiving at Least One Winding Core
US10513410B2 (en) 2015-06-09 2019-12-24 Windmöller & Hölscher Kg Winding shaft for receiving at least one winding core
WO2018024335A1 (en) * 2016-08-04 2018-02-08 Colines Air Bubble S.R.L. Winding machine with expandable tiled spindles
CN111422696A (zh) * 2020-03-30 2020-07-17 重庆金山洋生管道有限公司 纱芯快速更换结构
CN111422696B (zh) * 2020-03-30 2021-12-07 重庆金山洋生管道有限公司 纱芯快速更换结构

Also Published As

Publication number Publication date
EP3057897A1 (de) 2016-08-24
CN105849021A (zh) 2016-08-10
CN105849021B (zh) 2018-05-15
US20160229662A1 (en) 2016-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015055713A1 (de) Wickelwelle
EP0113841B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus Verbundmaterial und nach diesem Verfahren hergestellter Formkörper
EP2640567B1 (de) VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM HERSTELLEN VON ZYLINDRISCHEN GROßSTRUKTUREN
EP2917020B1 (de) Vorrichtung und verfahren zum herstellen von halbzeugen fuer windenergieanlagen-rotorblaetter
EP3496936A1 (de) Gurt aus vorgefertigten elementen mit gelege und ein verfahren zu seiner fertigung
EP1985434B1 (de) Rad und Verfahren zur Herstellung eines Rades
DE102007019612A1 (de) Speiche, Rad und Verfahren zur Herstellung einer Speiche, insbesondere für Fahrräder
DE102006035939A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen
DE102010005987B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern mit bundförmigen Verstärkungen
WO2009049737A1 (de) Verfahren zur herstellung eines vorformlings aus textilem halbzeug für ein ringförmiges rahmenprofil aus faserverbundwerkstoff
DE102009036509A1 (de) Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle sowie Herstellungsverfahren und Herstellungsanlage für eine Metall-Faserverbundwerkstoff-Welle
AT512563B1 (de) Faserwerkstoffrohling sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserwerkstoffverbundbauteils
EP2436512A2 (de) Verfahren zur Erstellung eines Vakuumaufbaus für die Herstellung eines Faserverbundbauteils sowie hierfür geeigneter Stempel
EP1735157A2 (de) Druckformzylinder mit einer kohlefasern enthaltenden kunststoffhülse
DE102014001961A1 (de) Endlos-Hohlprofilteil aus einem Faserverbundkunststoff
DE102015103161B4 (de) Faserwickelanlage sowie Verfahren zur Herstellung eines Faserwerkstoffrohlings
DE102009009351B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln von dünnen Bändern, insbesondere von Bändern mit Ausschnitten und von Reststücken
DE102012104370A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Hohlkörpers aus faserverstärktem Kunststoff
EP3307665B1 (de) Wickelwelle zur aufnahme von wenigstens einer wickelhülse
EP1982938B1 (de) Verfahren zum Bevorraten von flächigen, bahnförmigen Halbzeugen
DE102013108184B3 (de) Wickelmaschine und Verfahren zum Herstellen von Drahtkernen für Fahrzeugreifen
EP2202084A1 (de) Walze für eine Druckmaschine, Druckmaschine mit der Walze sowie Verfahren zum Herstellen der Walze
DE102016110848A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Vorformlings
EP3360671B1 (de) Drehbare teilvorform für einen preform
DE202007007835U1 (de) Dünnwandige Verbundhülse

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14786166

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014786166

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014786166

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15029688

Country of ref document: US