DE10018418A1 - Rotary driven machine element has rotation body with honeycombed structured intermediate layer between inner support body and outer sleeve body - Google Patents

Rotary driven machine element has rotation body with honeycombed structured intermediate layer between inner support body and outer sleeve body

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Abstract

The rotation body (2) which moves or acts on a moving material web has at least a honeycombed structured intermediate layer (4) set between an inner support body (3) and outer sleeve body (6). the intermediate layer is shaped to correspond to the configuration of the sleeve surface of the rotation body.

Description

Die Erfindung betrifft ein rotierend antreibbares Maschinenelement, insbesondere einen mit wechselnden Geschwindigkeiten (Beschleunigung, Verzögerung) antreib­ baren, auf eine laufende Materialbahn einwirkenden oder diese führenden Rotati­ onskörper.The invention relates to a rotatingly drivable machine element, in particular drive one with changing speeds (acceleration, deceleration) ed, acting on a running material web or leading this Rotati on body.

Im Sinne der Erfindung sind unter rotierend antreibbaren Maschinenelementen An­ triebselemente, wie Zahnräder, Reibräder etc. sowie insbesondere Arbeitsorgane in Bearbeitungsmaschinen, wie zum Beispiel zum Bearbeiten und Fördern von Papier­ bahnen in Papier verarbeitenden Maschinen mittels als Schneidwalzen ausgebil­ deten Querschneidern sowie Förder- bzw. Umlenkwalzen zu verstehen.For the purposes of the invention, rotatingly driven machine elements are drive elements, such as gears, friction wheels, etc., and in particular work organs in Processing machines, such as for processing and conveying paper webs in paper processing machines by means of cutting rollers to understand the cross cutters as well as conveying and deflecting rollers.

Bei allen derartigen Einsatzarten und Bauformen, insbesondere in Verbindung mit Schnittvorgängen zum Erzeugen unterschiedlich langer Bahnabschnitte von einer Materialbahn müssen die genannten Bearbeitungswerkzeuge wechselweise stark verzögert und beschleunigt werden und sind dabei zugleich starken Radialbelas­ tungen unterworfen. In all such types of use and designs, especially in connection with Cutting operations to create sections of different lengths from one Material web must have the processing tools mentioned alternately strong are decelerated and accelerated and are at the same time strong radial loads submissions.  

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Maschinenelemente so zu gestalten, dass sie ein möglichst kleines Massenträgheitsmoment unter Beibehal­ tung eines relativ hohen Widerstandsmomentes aufweisen.The invention is based, so the machine elements the task design that they have the smallest possible moment of inertia while maintaining have a relatively high section modulus.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Rotationskörper wenigstens eine zwischen einem inneren Trägerkörper und einem äußeren Mantel­ körper eingelagerte wabenartig strukturierte Zwischenschicht aufweist.This object is achieved in that the rotating body at least one between an inner support body and an outer jacket has embedded honeycomb structured intermediate layer.

Eine derartige Zwischenschicht kann mehr oder weniger regelmäßig gestaltet sein. Zweckmäßigerweise weist die Zwischenschicht gemäß einer vorteilhaften Ausge­ staltung eine der Konfiguration der Mantelfläche des Rotationskörpers entspre­ chende Formgebung auf.Such an intermediate layer can be designed more or less regularly. The intermediate layer expediently has, according to an advantageous embodiment staltung correspond to the configuration of the outer surface of the rotating body appropriate shape.

Eine bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass die Zwischenschicht bei einer rotationssymmetrischen, im wesentlichen zylinderförmigen Mantelfläche des Rotati­ onskörpers konzentrisch zur Rotationsachse verläuft.A preferred further development consists in the fact that the intermediate layer at a rotationally symmetrical, essentially cylindrical surface of the Rotati body runs concentric to the axis of rotation.

Im Sinne der Erfindung könnte diese Zwischenschicht durch ringförmig angeordnete Abschnitte eingelagert sein. Zur Optimierung der Leichtbauweise und der Biege­ steifigkeit wird hingegen vorgeschlagen, die Zwischenschicht als ringförmig ge­ schlossenen Zellenkörper auszubilden.In the sense of the invention, this intermediate layer could be arranged in a ring Sections be stored. To optimize the lightweight construction and the bending stiffness is proposed, however, the intermediate layer ge as a ring to form closed cell bodies.

Des weiteren kann es je nach den vorliegenden Einsatzbedingungen nach einem weiteren Vorschlag zweckmäßig sein, die Zwischenschicht aus mehreren Lagen konzentrisch zusammen gesetzter Zellenringe zu bilden.Furthermore, depending on the existing conditions of use, it can be according to one Another suggestion may be useful, the intermediate layer of several layers to form concentrically composed cell rings.

Im Sinne einer Optimierung zur Verminderung des Trägheitsmomentes und zur Gewährleistung eines ausreichenden Widerstandsmomentes ist nach einem weite­ ren Vorschlag vorgesehen, dass bei als Umlenkwalze oder als Querschneider aus­ gebildetem Rotationskörper die wabenförmige Zwischenschicht durch einen äuße­ ren Mantelkörper aus leichtem Faserverbundmaterial und einen inneren Träger­ körper aus biegesteifem Trägermaterial begrenzt ist.In the sense of an optimization to reduce the moment of inertia and Ensuring a sufficient section modulus is after a wide Ren proposal provided that as a deflecting roller or as a cross cutter formed rotational body, the honeycomb-shaped intermediate layer by an outer ren jacket body made of light fiber composite material and an inner support body made of rigid support material is limited.

Bei einer derartigen Materialzusammensetzung des Rotationskörpers ist die wabenförmige Zwischenschicht nach einem weiteren Vorschlag bevorzugt auf einen als Rohr- oder Rundmaterial ausgebildeten inneren Trägerkörper aus CFK (Kohle­ faserverbundwerkstoff), GFK (Glasfaser verstärktem Kunststoff), Stahl oder Alumi­ nium aufgebracht und mit einem äußeren Mantelkörper aus CFK oder GFK um­ wickelt.With such a material composition of the rotating body, the  honeycomb-shaped intermediate layer according to a further proposal, preferably on one Inner carrier body made of CFRP (coal fiber composite), GRP (glass fiber reinforced plastic), steel or aluminum nium applied and with an outer jacket made of CFRP or GFRP wraps.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass ein derartiger in Verbund­ bauweise hergestellter Rotationskörper vielseitig bzw. für unterschiedliche Aufga­ ben und Betriebszustände einsetzbar ist, da einerseits relativ starke Beschleuni­ gungen und Verzögerungen mit reduzierten Antriebs- und Bremskräften realisierbar und andererseits relativ hohe Querkräfte bzw. Radialbelastungen übertragbar sind.The advantage achieved with the invention is that such a composite Rotary body manufactured in a versatile manner or for different tasks ben and operating conditions can be used because on the one hand relatively strong accelerations conditions and delays can be achieved with reduced drive and braking forces and on the other hand, relatively high transverse forces or radial loads can be transmitted.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to the embodiment shown in the drawing tion examples explained in more detail.

Hierbei zeigen:Here show:

Fig. 1 eine Umlenkrolle im Querschnitt, Fig. 1 is a guide roller in cross-section,

Fig. 2 einen als Querschneider eingesetzten rotierend gelagerten Messer­ balken, Fig. 2 is a rotationally mounted blades used as a cross-beam cutter,

Fig. 3 einen Rotationskörper mit einer alternativen eingelagerten Zwischen­ schicht und Fig. 3 shows a rotating body with an alternate intermediate layer and

Fig. 4 eine von der rotationssymmetrischen Form abweichende Gestaltung des Rotationskörpers mit erfindungsgemäß eingelagerter Zwischen­ schicht. Fig. 4 a deviating from the rotationally symmetrical shape of the rotating body with the intermediate layer embedded according to the invention.

Gemäß Fig. 1 ist ein als Umlenkwalze ausgebildeter Rotationskörper 2 mit einem rohrförmigen Trägerkörper 3 aus biegesteifem Kohlefaser- oder Glasfaserverbund (CFK bzw. GFK), aus Stahl oder Aluminium versehen, auf den eine wabenförmig strukturierte Zwischenschicht 4 in Form eines der zylinderförmigen Kontur des Rotationskörpers 2 entsprechenden ringförmig geschlossenen Zellenkörpers aus Leichtbaumaterial (Aluminium, CFK, GFK) aufgebracht ist.According to FIG. 1, a rotary body 2 designed as a deflecting roller is provided with a tubular support body 3 made of rigid carbon or glass fiber composite (CFRP or GFRP), made of steel or aluminum, onto which a honeycomb-shaped intermediate layer 4 in the form of one of the cylindrical contours of the rotary body is provided 2 corresponding ring-shaped closed cell body made of lightweight material (aluminum, CFRP, GFRP) is applied.

Die eingelagerte Zwischenschicht 4 ist mit einem äußeren Mantelkörper 6 aus ei­ nem leicht bauenden Faserverbundmaterial, wie CFK oder GFK umwickelt, so dass insgesamt ein Rotationskörper 2 mit einem relativ niedrigen Massenträgheitsmo­ ment und einem relativ hohen Widerstandsmoment erhalten wird, dessen erstge­ nanntes Kriterium insbesondere bei einem als Umlenkwalze eingesetzten Rotati­ onskörper 2 durch reaktionsschnelle Geschwindigkeitsanpassung positiv zur Gel­ tung kommt.The embedded intermediate layer 4 is wrapped with an outer jacket body 6 made of a light-weight fiber composite material, such as CFRP or GFRP, so that overall a rotating body 2 with a relatively low mass moment of inertia and a relatively high section modulus is obtained, the first-mentioned criterion in particular in one used as a deflection roller Rotati on body 2 positive reaction to rapid gel adjustment comes to Gel.

Bei den in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Varianten der Erfindung sind Elemente, die denen der Fig. 1 entsprechen, mit um hundert, zweihundert sowie dreihundert erhöhten Bezugszahlen versehen und nicht noch einmal besonders erläutert.In the variants of the invention shown in FIGS. 2 to 4, elements which correspond to those of FIG. 1 are provided with reference numbers increased by one hundred, two hundred and three hundred and are not explained again in particular.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 dient der Rotationskörper 102 als Mes­ serwalze eines am Umfang mit einem oder mehreren Messern 107 besetzten Quer­ schneiders, bei dem insbesondere das vorstehend zweitgenannte Kriterium des Widerstandsmoments eine ausreichende Biegesteifigkeit bei radialen Schnittkräften des Querschneiders gewährleistet.In the embodiment according to FIG. 2, the rotating body 102 serves as a measuring roller of a cross cutter on the circumference, which is occupied by one or more knives 107 , in which the above-mentioned criterion of the resistance torque ensures sufficient bending rigidity with radial cutting forces of the cross cutter.

Die gleichermaßen für andere Einsatzbeispiele geltende als Umlenkwalze konzi­ pierte Variante gemäß Fig. 3 unterscheidet sich dadurch von den zuvor beschrie­ benen Ausführungsbeispielen, dass die eingefügte Zwischenschicht 204 aus meh­ reren Lagen konzentrisch zusammen gesetzter Zellenringe 208, 209, 210 besteht, welche identisch aufgebaut sind, jedoch auch bezüglich der Lagendicke oder der Zellen- bzw. Wabenstruktur unterschiedlich gestaltet sein können.The applicable equally to other application examples than deflecting konzi pierte variant according to Fig. 3 differs from the previously beschrie surrounded embodiments, that the inserted intermediate layer 204 of MEH eral layers concentric composite cells rings 208, 209, is 210, which are identically constructed, however, they can also be designed differently with regard to the layer thickness or the cell or honeycomb structure.

Fig. 4 zeigt eine von der rotationssymmetrischen Zylinderform des Rotationskör­ pers 302 abweichende, abgeflachte Mantelfläche 311 des Mantelkörpers 306, an deren Konfiguration die Zwischenschicht 304 sowie der Trägerkörper 303 ange­ passt sind, und die zur Aufnahme unterschiedlicher Bearbeitungswerkzeuge (Schneid-, Stanz-, Präge-, Perforierwerkzeuge etc. ) vorgesehen sein kann. Fig. 4 shows a deviated from the rotationally symmetrical cylindrical shape of the Rotationskör pers 302 , flattened lateral surface 311 of the jacket body 306 , the configuration of which the intermediate layer 304 and the carrier body 303 are adapted, and for receiving different processing tools (cutting, punching, embossing -, perforating tools etc.) can be provided.

Claims (7)

1. Rotierend antreibbares Maschinenelement, insbesondere ein mit wechseln­ den Geschwindigkeiten (Beschleunigung, Verzögerung) antreibbarer, auf eine lau­ fende Materialbahn einwirkender oder diese führender Rotationskörper, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper (2; 102; 202; 302) wenigstens eine zwi­ schen einem inneren Trägerkörper (3; 103; 203; 303) und einem äußeren Mantel­ körper (6; 106; 206; 306) eingelagerte wabenartig strukturierte Zwischenschicht (4; 104; 204; 304) aufweist.1. Rotatingly drivable machine element, in particular a rotating body that can be driven with changing speeds (acceleration, deceleration), acting on or guiding a running material web, characterized in that the rotating body ( 2 ; 102 ; 202 ; 302 ) has at least one intermediate one inner carrier body ( 3 ; 103 ; 203 ; 303 ) and an outer shell body ( 6 ; 106 ; 206 ; 306 ) has embedded honeycomb-like structured intermediate layer ( 4 ; 104 ; 204 ; 304 ). 2. Maschinenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwi­ schenschicht (4; 104; 204; 304) eine der Konfiguration der Mantelfläche des Rotati­ onskörpers (2; 102; 202; 302) entsprechende Formgebung aufweist.2. Machine element according to claim 1, characterized in that the inter mediate layer ( 4 ; 104 ; 204 ; 304 ) has a shape corresponding to the configuration of the outer surface of the rotary body ( 2 ; 102 ; 202 ; 302 ). 3. Maschinenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (4; 104; 204) bei einer rotationssymmetrischen, im wesentli­ chen zylinderförmigen Mantelfläche des Rotationskörpers (2; 102; 202) konzen­ trisch zur Rotationsachse verläuft.3. Machine element according to claim 1 or 2, characterized in that the intermediate layer ( 4 ; 104 ; 204 ) with a rotationally symmetrical, in the wesentli chen cylindrical surface of the rotating body ( 2 ; 102 ; 202 ) concentric to the axis of rotation. 4. Maschinenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Zwischenschicht (4; 104; 204; 304) als ringförmig geschlossener Zellenkörper ausgebildet ist.4. Machine element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the intermediate layer ( 4 ; 104 ; 204 ; 304 ) is designed as an annular closed cell body. 5. Maschinenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Zwischenschicht (204) aus mehreren Lagen konzentrisch zu­ sammen gesetzter Zellenringe (208 bis 210) besteht.5. Machine element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the intermediate layer ( 204 ) consists of several layers concentrically composed of cell rings ( 208 to 210 ). 6. Maschinenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei als Umlenkwalze (1) oder als Querschneider (101) ausgebilde­ tem Rotationskörper (2; 102; 202; 302) die wabenförmige Zwischenschicht (4; 104; 204; 304) durch einen äußeren Mantelkörper (6; 106; 206; 306) aus leichtem Fa­ serverbundmaterial und einen inneren Trägerkörper (3; 103; 203; 303) aus biege­ steifem Trägermaterial begrenzt ist.6. Machine element according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the case of a deflecting roller ( 1 ) or a cross cutter ( 101 ) designed rotational body ( 2 ; 102 ; 202 ; 302 ) the honeycomb-shaped intermediate layer ( 4 ; 104 ; 204 ; 304 ) is limited by an outer jacket body ( 6 ; 106 ; 206 ; 306 ) made of light fiber composite material and an inner carrier body ( 3 ; 103 ; 203 ; 303 ) made of flexurally rigid carrier material. 7. Maschinenelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wabenförmige Zwischenschicht (4; 104; 204; 304) auf einen als Rohr- oder Rund­ material ausgebildeten inneren Trägerkörper (3; 103; 203; 303) aus CFK, GFK, Stahl oder Aluminium aufgebracht und mit einem äußeren Mantelkörper (6; 106; 206; 306) aus CFK oder GFK umwickelt ist.7. Machine element according to claim 6, characterized in that the honeycomb-shaped intermediate layer ( 4 ; 104 ; 204 ; 304 ) on an inner support body ( 3 ; 103 ; 203 ; 303 ) made of CFRP, GRP, steel or Aluminum applied and is wrapped with an outer jacket body ( 6 ; 106 ; 206 ; 306 ) made of CFRP or GRP.
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