DE10109104C2 - Wickelwelle zum Aufwickeln von bandförmigen Materialien - Google Patents
Wickelwelle zum Aufwickeln von bandförmigen MaterialienInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Wickelwelle zum Aufwickeln
bandförmiger Materialien, insbesondere für Rollenschneid- und
Wickelmaschinen zum Längsteilen von dünnem Walzband
aus Metall und Stahl in Einzelbänder und Aufwickeln der
Einzelbänder zu Bandrollen, mit einer motorisch antreibbaren
Kernwelle, Spannelementen zum Befestigen der auf die und von der
Wickelwelle aufschiebbaren und abziehbaren Wickelhülsen für die
Bandrollen sowie Bauelementen zum Übertragen des Drehmomentes
der Kernwelle auf die einzelnen Wickelhülsen beim Aufwickeln der
Einzelbänder mit gleichem Bandzug.
Das Aufwickeln der durch Längsteilen eines Walzbandes
erhaltenen Einzelbänder auf Wickelhülsen, die auf einer
gemeinsamen Wickelwelle angeordnet sind, bringt Probleme mit
sich, die ihren Ursprung in der Beschaffenheit gewalzter Bänder
haben. Gewalzte Bänder sind in der Mitte und an den Seiten
unterschiedlich dick, wobei meistens die Dicke in der Bandmitte
etwas größer ist als im Bereich der beiden Bandkanten. Daher
bestehen im Band innere mechanische Spannungen zwischen
Bandkanten und Bandmitte. Beim Längsteilen des Walzbandes
mittels einer Rollenschneidmaschine in Einzelbänder werden die
inneren Spannungen aufgehoben und es ergeben sich dabei bei
relativ dünnen Bändern unterschiedlich lange Teilstreifen bzw.
Einzelbänder, d. h., die Einzelbänder, die sich durch das
Längsteilen des dickeren Mittelbereiches des Walzbandes ergeben,
sind kürzer und die durch das Längsteilen der dünneren
Kantenbereiche des Walzbandes entstehenden Einzelstreifen bzw.
Einzelbänder sind länger. Die unterschiedlichen Längen und
unterschiedlichen Banddicken der Einzelbänder müssen zum
Aufwickeln aller Einzelbänder mit gleichem Bandzug ausgeglichen
werden, wenn die Einzelbänder auf Wickelhülsen aufgewickelt
werden, die auf einer gemeinsamen Wickelwelle angeordnet sind,
und alle Einzelbänder gleichmäßig fest aufgewickelt werden
sollen.
Zum Aufwickeln mehrerer Rollen aus bandförmigen Materialien
auf eine aus der EP 0 863 101 A2 bekannte Wickelwelle der
gattungsgemäßen Art wird eine mit Friktionselementen bestückte
Kernwelle eingesetzt, um die einzelnen Bandrollen kinematisch zu
entkoppeln und um definierte Drehmomente aufbringen zu können.
Damit soll erreicht werden, daß alle Bandrollen, unabhängig von
ihrer jeweiligen Bandbreite, mit spezifisch gleichen Bandzügen
belastet werden, um eine Faltenbildung und eine Verspannung
innerhalb der Schneidemaschine sowie die Zerstörung einzelner
Materialbänder zu vermeiden.
Die bekannte Wickelwelle zum Aufwickeln bandförmiger
Materialien auf Wickelhülsen besteht aus einer von
Friktionselementen in ringförmiger Anordnung umgebenen Kernwelle
sowie radial wirkenden Spannelementen, die in Betriebsstellung
einen Reibschluß zwischen von der Kernwelle mitgenommenen
Reibelementen und den Friktionselementen herstellen, durch den
unter Schlupf ein Drehmoment von der Kernwelle auf die
Friktionselemente übertragbar ist. Die Friktionselemente sind
nach außen beweglich, um im Betrieb eine drehstarre Verbindung
zwischen den Friktionselementen und der Wickelhülse
herzustellen.
Die Spannelemente bewegen mittels der von ihnen
aufgebrachten Radialkräfte über die Reibelemente die
Friktionselemente in radialer Richtung nach außen und bringen
die Friktionselemente in Anlage an die Wickelhülse, um
zuverlässig eine schlupffreie Mitnahme der Wickelhülse mit einem
bestimmten Drehmoment zu gewährleisten. Dabei liegt unter den in
Betriebsstellung wirkenden Radialkräften der Spannelemente das
durch die Reibpaarung Reibelement/Friktionselement übertragene
Drehmoment unter dem von der Paarung Friktionselement/
Wickelhülse übertragbaren Drehmoment, so daß zwischen
Friktionselement und Wickelhülse eine drehstarre Mitnahme
erfolgt.
Die DE 195 15 723 A1 beschreibt eine gattungsgemäße
Wickelwelle, die aus einer Kernwelle mit am Umfang verteilt
angeordneten Längsnuten besteht, in denen jeweils eine zur
Außenseite hin weisende Gleitleiste und ein aufblasbarer
Druckmittelschlauch angeordnet sind, um die Gleitleiste radial
nach außen zu bewegen. Auf der Kernwelle sitzt ein ringförmiger
Grundkörper, an dessen Innenfläche die Gleitleisten zur Anlage
kommen. Die sich über die gesamte Länge der Kernwelle
erstreckenden Gleitleisten bestehen entweder aus ölgetränkten
Filzleisten oder aus einem Gleitmaterial, das Schmierstoff
abgeben kann. Auf der Außenseite des Grundkörpers sind über den
Umfang verteilt mehrere schräg verlaufende Laufflächen
angeordnet, die mit als Kugeln ausgebildeten Spannelementen
zusammenwirken. Die Kugeln sind in Ausnehmungen eines Spannrings
derart angeordnet, daß sie auch in ungespanntem Zustand der
Wickelwelle geringfügig über die Außenfläche des Spannrings
hervortreten.
Zu Beginn eines Aufwickelvorgangs werden die Wickelhülsen
auf die Friktionswickelwelle aufgesteckt. Da die Kugeln etwas
über die Außenseite des Spannrings vorstehen, lassen sich die
Wickelhülsen sehr leicht in axialer Richtung auf die
Friktionswickelwelle bis in die jeweils gewünschte bzw.
erforderliche Position aufschieben. Vorher sind die einzelnen
Druckmittelschläuche aufgeblasen worden, so daß über die
Gleitleisten ein Reibschluß zum Grundkörper hin erfolgt und sich
dieser zusammen mit der Drehbewegung der Kernwelle entsprechend
im Uhrzeigersinn mitdreht. Dadurch werden die Kugeln aufgrund
der Schräglage der Laufflächen weiter nach außen gedrückt,
wodurch schließlich die Wickelhülsen fest in ihrer eingenommenen
Lage gehalten werden. Im entspannten Zustand der Friktion nehmen
die Kugeln wieder ihre ursprüngliche Lage ein, in der sie
geringfügig über die Außenfläche des Spannrings hervorstehen, so
daß die fertig gewickelten Bandrollen leicht von der Wickelwelle
abgezogen werden können.
Aus der US 5,518,203 ist eine gattungsgemäße Wickelwelle zum
Aufwickeln von Bandmaterial bekannt, die mit hydraulischen oder
pneumatischen, radial beweglichen Spannkolben zum Festspannen
der auf die und von der Wickelwelle aufschiebbaren und
abziehbaren Wickelhülsen für das Bandmaterial ausgerüstet ist.
Bei den bekannten Friktionswickelwellen ist es schwierig,
insbesondere bei kleinen Bandrollendurchmessern ein großes
Drehmoment von der Kernwelle auf die Wickelhülsen der einzelnen
Bandrollen zu übertragen und mit einem konstanten Bandzug ein
gleichmäßiges Aufwickeln der einzelnen Materialbänder zu
erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickelwelle
der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die ein gleichmäßiges
Aufwickeln von Bandrollen mit unterschiedlichen Durchmessern und
Rollenbreiten ermöglicht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine
Wickelwelle zum Aufwickeln bandförmiger Materialien mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte und zweckmäßige
Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung ist nachstehend anhand schematischer
Zeichnungsfiguren erläutert, die folgendes darstellen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Wickelwelle
und
Fig. 2 einen Querschnitt der Wickelwelle nach Linie II-
II der Fig. 1.
Die Wickelwelle 1 nach den Fig. 1 und 2 zum Aufwickeln
von Einzelbändern 2 für eine nicht dargestellte Rollenschneid-
und Wickelmaschine zum Längsteilen von dünnem Walzband aus
Metall in Einzelbänder und Aufwickeln der Einzelbänder zu
Bandrollen 3 weist eine motorisch antreibbare Kernwelle 4 mit
einer in Richtung der Wellenachse 5-5 verlaufenden,
durchgehenden Abflachung 6 auf, in der eine über die Länge der
Kernwelle 4 verlaufende zylindrische Nut 7 als Lager für
nebeneinander liegende Ritzel 8 mit einer Außenverzahnung 9
ausgebildet ist. Der Umfangswinkel der Nut 7 der Kernwelle 4 ist
um einige Grad größer als 180°, und der Umfangswinkel des
Außenumfangs der Kernwelle 4 ist wesentlich größer als 180°.
Auf der Kernwelle 4 sind Zahnkränze 10 mit einer
Innenverzahnung 11 drehbar gelagert, die mit der Außenverzahnung
9 der den einzelnen Zahnkränzen 10 zugeordneten Ritzel 8 in
Eingriff steht.
Die Ritzel 8 und die Zahnkränze 10, die jeweils in Reihe
nebeneinander in bzw. auf der Kernwelle 4 drehbar gelagert sind,
sind jeweils flüssigkeitsdicht gegeneinander und gegen die
beiden Enden der Kernwelle flüssigkeitsdicht abgedichtet.
Auf diese Weise bildet die Kernwelle 4 mit den Zahnkränzen 10
eine geschlossene Hydraulikkammer 12, die über nicht
dargestellte Kanäle in der Kernwelle sowie eine Zuleitung zum
Auffüllen mit Öl und zum Zuführen von Kühlöl an einen Ölbehälter
mit einer Ölpumpe angeschlossen ist.
Durch die nebeneinander angeordneten Ritzel 8 wird die
Hydraulikkammer 12 in zwei Kammern 12a, 12b aufgeteilt.
Die beiden Kammern 12a, 12b der Hydraulikkammer 12 und die
Zahnlücken 14 zwischen den Zähnen 13 der Zahnkränze 10 sind mit
Öl 15 gefüllt.
Auf dem Außenumfang der Zahnkränze 10 sind nicht
dargestellte Spannelemente zum Aufspannen von Wickelhülse 16 zum
Aufwickeln der Einzelbänder 2 angeordnet. Beim Aufwickeln von
Einzelbändern 2 mit gleicher Bandbreite weisen die Wickelhülsen
16 eine der Bandbreite angepaßte gleiche Wickelbreite auf. Zum
Aufwickeln von Einzelbändern 2 mit unterschiedlicher Bandbreite
werden entsprechende Wickelhülsen 16 mit unterschiedlicher
Wickelbreite eingesetzt. Je nach Wickelbreite werden die
Wickelhülsen 16 auf einen oder mehrere Zahnkränze 10 der
Wickelwelle 1 aufgespannt.
Die Betriebsweise der Wickelrolle ist folgende:
Zu Beginn eines Aufwickelvorgangs, bei dem mehrere
Einzelbänder 2 auf nebeneinander auf die Kernwelle 4 einer
Wickelwelle 1 aufgespannte Wickelhülsen 16 zu Bandrollen 3
aufgewickelt werden, wird durch die im Gegenuhrzeigersinn a
angetriebene Kernwelle 4, deren Drehzahl vom Wert Null auf die
Betriebsdrehzahl hochgefahren wird, ein an den Einzelbändern 2
angreifender Bandzug B aufgebaut, dem ein Rückhaltezug R
entgegen der Bandlaufrichtung c entgegenwirkt. Durch die in
Drehrichtung a angetriebene Kernwelle 4 und den über die
Wickelhülsen 16 an den einzelnen Zahnkränzen 10 angreifende
Rückhaltezug R werden die mit den Zahnkränzen 10 im Eingriff
stehenden Ritzel 8 im Uhrzeigersinn b in Drehung versetzt und
die sich drehenden Ritzel 8 fördern Öl 15 aus der Kammer 12a in
die Kammer 12b der Hydraulikkammer 12, so daß in der Kammer 12b
ein Öldruck aufgebaut wird. Durch den Öldruck in den Kammern 12b
wirkt über die Zahnflanken 17 der Zähne 13 eine Druckkraft K auf
die einzelnen Zahnkränze 10.
Nach Beendigung der Anlaufphase werden die Einzelbänder 2
durch die mit einer konstanten Betriebsdrehzahl rotierende
Kernwelle 4 mit einem konstanten Bandzug B auf die einzelnen
Wickelhülsen 16 der Wickelwelle 1 zu Bandrollen 3 aufgewickelt,
wobei sich ein Gleichgewicht zwischen der auf die einzelnen
Zahnkränze 10 aufgrund des Öldrucks in der Kammer 12b wirkenden
Druckkraft K und dem Rückhaltezug R einstellt, so dass die
Zahnkränze 10 synchron mit der Kernwelle 4 rotieren.
Lassen Bandzug B und Rückhaltezug R an einem oder mehreren
der Zahnkränze 10 aufgrund einer geringeren Banddicke eines oder
mehrerer Einzelbänder 2 gegenüber den anderen Einzelbändern mit
der Folge eines kleineren Wickeldurchmessers der entsprechenden
Bandrolle oder Bandrollen 3 im Vergleich zu den anderer
Bandrollen nach, wird bzw. werden dieser Zahnkranz bzw. diese
Zahnkränze 10 aufgrund der in der Kammer 12b nachlassenden
Druckkraft K kurzzeitig in eine voreilende Drehbewegung in
Pfeilrichtung a relativ zur Kernwelle 4 versetzt, so daß das
bzw. die Ritzel 8 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht bzw. drehen,
bis die Druckkraft K durch den Öldruck in dem benachbarten Raum
der Kammer 12b wieder aufgebaut und ausgeglichen ist.
Es stellen sich ein erneutes Gleichgewicht zwischen der
Druckkraft K und der Rückhaltekraft R an dem bzw. den
entsprechenden Zahnkränzen 10 und ein konstanter Bandzug B an
der bzw. den zugehörigen Bandrollen 3 ein. Dieser Vorgang
erfolgt im Betrieb kontinuierlich und stufenlos.
Je nach Bandzug B an den Bandrollen 3 der Einzelbinder 2,
der sich aufgrund von Banddickenunterschieden der Einzelbänder
ändert, können sich automatisch unterschiedliche
Relativgeschwindigkeiten der Zahnkränze 10 der Wickelwelle 1
einstellen.
Das Kühlöl wird zweckmäßig in einem Kühlkreislauf mittels
einer druckgeregelten Pumpe über die drucklose Kammer 12a in die
Druckkammer 12b geleitet.
Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Wickelwelle
können die Ritzel 8 auf einer zusätzlichen Welle drehbar
gelagert sein.
Ferner können die Spannelemente für die Wickelhülsen 16
durch das Drucköl in der Kammer 12b der Hydraulikkammer 12
betätigt werden.
1
Wickelwelle
2
Einzelband
3
Bandrolle
4
Kernwelle
5-5
Wellenachse von
4
6
Abflachung
4
7
zylindrische Nut in
6
8
Ritzel
9
Außenverzahnung von
8
10
Zahnkranz
11
Innenverzahnung von
10
12
Hydraulikkammer
12
a Kammer von
12
12
b Kammer von
12
13
Zahn von
10
14
Zahnlücke zwischen
13
,
13
15
Öl in
12
a,
12
b und
14
16
Wickelhülse
17
Zahnflanke von
13
a Drehrichtung von
4
und
10
b Drehrichtung von
8
c Bandlaufrichtung
B Bandzug
K Druckkraft in
B Bandzug
K Druckkraft in
12
b
R Rückhaltezug
R Rückhaltezug
Claims (7)
1. Wickelwelle zum Aufwickeln bandförmiger Materialien,
insbesondere für Rollenschneid- und Wickelmaschinen zum
Längsteilen von dünnem Walzband aus Metall und Stahl in
Einzelbänder und Aufwickeln der Einzelbänder zu Bandrollen, mit
einer motorisch antreibbaren Kernwelle, Spannelementen zum
Befestigen der auf die und von der Wickelwelle aufschiebbaren
und abziehbaren Wickelhülsen für die Bandrollen sowie
Bauelementen zum Übertragen des Drehmoments der Kernwelle auf
die einzelnen Wickelhülsen beim Aufwickeln der Einzelbänder mit
gleichem Bandzug, gekennzeichnet durch eine Kernwelle (4) mit
einer in Richtung der Wellenachse (5-5) verlaufenden Abflachung
(6), in der mindestens eine in Richtung der Wellenachse (5-5)
verlaufende, zylindrische Nut (7) als Lager für nebeneinander
liegende Ritzel (8) mit einer Außenverzahnung (9) ausgebildet
ist, auf der Kernwelle (4) drehbar gelagerte Zahnkränze (10) mit
einer Innenverzahnung (11), die mit der Außenverzahnung (9) der
den einzelnen Zahnkränzen (10) zugeordneten Ritzel (8) in
Eingriff steht, sowie auf dem Außenumfang der Zahnkränze (10)
angeordnete Spannelemente zum Aufspannen der Wickelhülsen (16),
wobei die Ritzel (8) und die Zahnkränze (10) jeweils
flüssigkeitsdicht gegeneinander und gegen die beiden Enden der
Kernwelle (4) abgedichtet sind, derart, daß die Kernwelle (4)
mit den Zahnkränzen (10) eine geschlossene, mit einer
Hydraulikflüssigkeit (Öl 15) gefüllte Hydraulikkammer (12)
bilden.
2. Wickelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ritzel (8) mit enger Passung gegeneinander abgedichtet sind.
3. Wickelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wickelhülsen (16) entsprechend ihrer
Wickelbreite auf einen oder mehrere Zahnkränze (10) der
Wickelwelle (1) aufspannbar sind.
4. Wickelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hydraulikkammer (12) durch die Ritzel
(8) in zwei Kammern (12a, 12b) aufgeteilt wird.
5. Wickelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hydraulikkammer (12) über Kanäle in der
Kernwelle (4) zum Auffüllen mit Öl (15) und zur Versorgung mit
Kühlöl an eine Ölquelle anschließbar ist.
6. Wickelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch eine Betätigung der Spannelemente für die
Wickelhülsen (16) durch die Druckflüssigkeit in der
Hydraulikkammer (12b).
7. Wickelhülse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ritzel (8) auf einer zusätzlichen Welle
drehbar gelagert sind.
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