DE19517225C2 - Wickelwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelwelle zum Spannen von einem oder mehreren Kernen auf einen oder mehreren, in axialer Richtung nebeneinander auf der Wickelwelle angeordneten Kernträgern und zur Erzeugung eines Drehmomentes in den Kernträgern zum Aufwickeln von Wickelgut, insbesondere von Selbstklebebändern.

Das Aufwickeln von Wickelgut auf Kerne, die einzeln oder zu mehreren auf Wickelwellen angeordnet sind und unter Verwendung von Kernträgern angetrieben werden, ist Stand der Technik. Ein derartiger Kernträger muß eine Vielzahl an ihn gestellter Forderungen erfüllen:

• - Es muß möglich sein, ein reproduzierbares und gleichzeitig regelbares Wickeldrehmoment zu übertragen.
• - Der Kernträger muß auf einer Wickelwelle an definierter Stelle spannbar sein.
• - Der Kernträger sollte nur ein geringes Gewicht aufweisen.
• - Er muß durch eine hohe Lebensdauer gepaart mit einer hervorragenden Wartungsfreundlichkeit ausgezeichnet sein.

Es werden zur Lösung der gestellten Aufgaben verschiedene Konstruktionen vorgeschlagen, die aber die Forderungen nur bedingt erfüllen.

Aus der DE-OS 39 18 863 ist eine Wickelwelle mit mehreren aufgereihten Wickelkernen bekannt, denen mindestens jeweils ein Friktionselement zugeordnet ist. Die reibungsschlüssige Verbindung zwischen Wickelwelle und den Wickelkernen ist verstellbar. Dies wird konstruktiv dadurch erreicht, daß jedes Friktionselement wenigstens einen Außenring und einen darauf drehbar gelagerten Tragring aufweist, auf dessen Innenseite radial verstellbare Friktionskörper mit Hilfe von Druckmittelschläuchen, die ihrerseits in über den Umfang verteilt angeordnete, im Querschnitt im wesentlichen T-förmig ausgebildete Längsnuten innerhalb der Wickelwelle eingearbeitet sind, gepreßt werden und auf dessen Außenumfang über den Außenumfang des Tragrings verstellbare und arretierbare Klemmelemente angeordnet sind. Die Friktionselemente sind aber mit Nachteilen behaftet. So besteht jedes Friktionselement aus einer großen Vielzahl von Einzelteilen, was in der Fertigung sehr hohe Kosten verursacht. Weiterhin ist beim dargelegten Aufbau des Friktionskörpers ein Auswechseln der Verschleißteile wie Tragring und Außenring wegen der in der Konstruktion zur Verwendung kommenden Schrauben nur sehr zeit- und damit personalaufwendig zu gewährleisten. Auch ist die gezielte Einstellung einer gewünschten Friktion wegen des komplizierten Kraftflusses durch den Friktionskörper nur eingeschränkt möglich.

Aus der japanischen Offenlegungsschrift JP 62-41144 ist ein Kernträger für Wickelwellen bekannt, der aus einer Laufbuchse, einem Friktionskörper, einem Übertragungselement, zwei Kugellagern und weiteren Bauteilen wie beispielsweise Sprengringen besteht. Der Friktionskörper ist dabei nicht untrennbar mit der Laufbuchse verbunden.

Dieser Kernträger ist auf einer Wickelwelle aufgezogen, in der ein Druckschlauch eingelassen ist. Wird der Druckschlauch mit Luft beaufschlagt, wird ein Friktionskörper im Kernträger vom Druckschlauch gegen ein Übertragungselement gedrückt, das seinerseits einen Kern trägt. Dadurch entsteht zwischen Friktionskörper und Übertragungselement ein Drehmoment das zum Antrieb des Übertragungselements dient.

Die hohe Zahl an Einzelteilen des Kernträgers bedingt aber, daß der Kernträger sehr aufwendig hergestellt werden muß und daß darüber hinaus auch das Bestücken der Wickelwelle mit den Kernträgern sehr zeit- und personalintensiv ist.

Weiterhin weist der Kernträger durch den komplizierten Aufbau eine große Bauhöhe auf, so daß die Einsatzmöglichkeiten für Kerne mit kleinen Innendurchmessern beschränkt sind.

Die japanische Offenlegungsschrift JP 2-132043 offenbart einen Kernträger, der vergleichbar dem Kernträger aus der japanischen Offenlegungsschrift JP 62-41144, einen sehr komplizierten Aufbau zeigt.

Der Kernträger besteht im wesentlichen aus einer Laufbuchse, in der auf der dem Kern zugewandten Seite keilförmige Nuten eingelassen sind, die zur Aufnahme von Kugeln dienen.

In der Wickelwelle ist ein Druckschlauch eingelassen, der bei entsprechender Beaufschlagung Friktionskörper gegen die Unterseite der Laufbuchse preßt, wodurch die Laufbuchse angetrieben wird.

Bei entsprechender Rotation der Laufbuchse verkeilen sich die Kugeln zwischen Kern und Laufbuchse. Die Übertragung des Wickeldrehmoments von der Wickelwelle auf den Kern erfolgt im Kernträger demgemäß über eine Vielzahl von Kugeln.

Die amerikanische Patentschrift US 3.817.468 beschreibt eine Kernträgerwickelwelle- Kombination, die aus einer Vielzahl von Einzelbauteilen besteht.

In der Wickelwelle ist zumindest ein Druckschlauch eingelassen, der bei entsprechender Füllung einen Friktionskörper gegen eine Laufbuchse drückt. In der anderen Lauffläche der Laufbuchse sind Nuten eingelassen, in denen Kugeln das Drehmoment aus der Laufbuchse auf den Kern übertragen.

In der deutschen Auslegeschrift DE 12 37 398 wird eine Wickelwelle offenbart, die mit einer Vielzahl von Kernträgern bestückt werden kann. Auch hier erfolgt die Friktionsübertragung, in dem viele in der Wickelwelle lose eingelassene Friktionskörper mittels eines Druckschlauchs gegen die Innenringe der Kernträger gepreßt werden.

Jeder Kernträger besteht aus einem Innenring, einem Außenring sowie aus in Durchbrechungen des Außenrings geführten, gleitbar gelagerten Spannstücken.

Die amerikanische Patentschrift US 4.220.291 beschreibt eine Wickelwelle, auf der gleichzeitig mehrere Kerne gewickelt werden können. Die Friktion wird mit Hilfe von Kugeln erzeugt, die mittels eines Druckschlauchs direkt auf die Kerne einwirken.

Hier wird auf einzelne Kernträger verzichtet, so daß eine Beschädigung oder der Verschleiß einer Kugel als Funktionskörper den Austausch der gesamten Wickelwelle nach sich zieht.

In der deutschen Auslegeschrift 11 43 074 ist eine Wickelwelle dargelegt, in der viele einzelne lose Friktionskörper mit Hilfe eines Druckschlauchs gegen Schulterringe gepreßt werden, die ihrerseits die mit den Kernen bestückten Spanneinrichtungen tragen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Wickelwelle mit solchen Kernträger zu schaffen, daß die Nachteile des Stands der Technik nicht oder zumindest nicht in dem Umfang auftreten und gleichzeitig die gestellten Forderungen von den Kernträgern der Wickelwelle erfüllt werden.

Zur Lösung wird eine Wickelwelle, die mit einem oder mehreren Kernträgern bestückt ist, vorgeschlagen, wie sie in den Patentansprüchen näher gekennzeichnet ist.

Auf der Wickelwelle sind ein oder mehrere Kernträger angeordnet, die zum Spannen von einem oder mehreren Kernen dienen. In der Wickelwelle ist eine Vorrichtung vorgesehen, die die gezielte Abgabe einer radial nach außen wirkenden, innerhalb eines großen Bereiches frei wählbaren Kraft ermöglicht. Vorzugsweise kann diese Vorrichtung aus einem Druckschlauch bestehen, dessen Innendruck - und damit die erwähnte Kraft - innerhalb eines weiten Rahmens beliebig vorgegeben werden kann.

Die durch die entsprechende Vorrichtung aufgebrachte Kraft wirkt in jedem einzelnen Kernträger, der vorzugsweise aus den beiden Bauteilen Laufbuchse und einem auf der Laufbuchse angeordneten Übertragungselement besteht, auf eine oder mehrere Reibzungen, die sich jeweils in mindestens einer Aussparung in der Lauffläche der Laufbuchse befinden. Die Reibzungen sind unlösbar mit der Laufbuchse verbunden, so daß das gesamte Bauteil Laufbuchse besonders einfach aus einem einzigen Werkstück gefertigt werden kann. Wegen ihrer Flexibilität werden die Reibzungen gegen das Übertragungselement gedrückt. Die daraus resultierende Reibung zwischen Reibzunge und Übertragungselement ruft ein Drehmoment hervor. Dieses Drehmoment bewirkt den Antrieb des Übertragungselementes auf der Laufbuchse.

Um die Kernträger auf der Wickelwelle axial fest miteinander an einer exakt definierten Position zu verspannen, weist die Laufbuchse jedes Kernträgers am Rand einen Bund auf. Der Bund bewirkt gleichzeitig, daß nach dem Verspannen zwischen den einzelnen Übertragungselementen der Kernträger ein kleiner Zwischenraum verbleibt, so daß eine gegenseitige Beeinflussung der Übertragungselemente bei ihrer Rotation ausgeschlossen ist.

Für die Kernträger können Ausgangsmaterialien wie Kunststoff, Stahl und/oder Metalle wie Messing zum Einsatz kommen. Vorzugsweise bestehen alle Bauteile des Kernträgers aus einer oder mehreren Arten von Kunststoff.

Die erfindungsgemäße Wickelwelle mit den Kernträgern weist eine Reihe von Vorteilen auf. Das Wickeldrehmoment ist für jeden einzelnen Kernträger reproduzierbar und regelbar, weil eine gegenseitige Beeinflussung der die Einzelfriktionen übertragenden Kernträger, wenn sie auf einer Wickelwelle angeordnet sind, ausgeschlossen ist. Auf diese Weise ist eine gewünschte Wickelcharakteristik einstellbar, d. h., für die Qualität des späteren Wickels relevante und technisch wichtige Daten können von außen vorgegeben werden, wie es besonders im Zuge der DIN ISO 9000 gewünscht wird. Die geschickte Regulierung der Friktion verhindert die Bildung von Lunkern im Wickel sowie die Teleskopierung des fertigen Wickels.

Ein Kernversatz ist ausgeschlossen, weil sich der Kernträger auf der Wickelwelle wegen des Bundes am Rand der Laufbuchse beim Aufschieben der Kerne nicht verschieben kann. Dieser Bund gewährleistet auch, daß die einzelnen Kernträger auf der Wickelwelle an definierter Stelle spannbar sind.

Aufgrund der geringen Anzahl an Einzelteilen, aus denen der Kernträger besteht, ist eine kostengünstige Fertigung der gesamten Wickelwelle möglich. Der vergleichsweise einfache Aufbau stellt darüber hinaus eine sehr gute Wartungsfreundlichkeit bei sehr geringen Verschleißerscheinungen sicher. Bei der bevorzugten Fertigung des gesamten Kernträgers aus Kunststoff wird ein geringes Gewicht der Kernträger und damit der gesamten, mit mehreren Kernträgern bestückten Wickelwelle erzielt, insbesondere wenn die Wickelwelle zusätzlich hohl ausgeführt ist.

Als Materialpaarung zwischen Übertragungselement und Reibzunge erweist sich besonders vorteilhaft Kunststoff/Kunststoff, insbesondere z. B. die Kombination Novatron HPV® der Firma PolyPenco und Delrin® der Firma Dupont, um einen sehr geringen Verschleiß und somit eine hohe Standfestigkeit des Kernträgers zu erhalten. Darüber hinaus können aber, besonders wenn die Reibzungen nicht direkt aus der Lauffläche der Laufbuchse herausgearbeitet sind und somit nicht fest mit dieser verbunden sind, von der Laufbuchse trennbare Reibzungen aus jedem beliebigen Material sein, um die Eigenschaften des Kernträgers den vorgegebenen Anforderungen anzupassen.

ln den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

In der Fig. 1 ist ein Kernträger (1), mit dem die Wickelwelle (2) bestückt ist, im seitlichen Schnitt dargestellt. Der Kernträger sitzt auf der Wickelwelle (2), in die ein Druckschlauch (3) eingelassen ist und die hohl ausgeführt ist. Die Laufbuchse (4) ist wie dargestellt mit einem Mitnehmer (6) oder mittels einer anderen geeigneten Maßnahme mit der Wickelwelle (2) verbunden. Aus der Lauffläche der Laufbuchse (4) ist eine zur Erzeugung der Friktion dienende Reibzunge (41) herausgearbeitet. Diese Friktionskraft, mit der die Reibzunge (41) auf das Übertragungselement (5) gepreßt wird, ist durch den im Druckmittelschlauch (3) gewählten Druck regulierbar.

Das Übertragungselement (5) in der gezeigten Form stellt eine mögliche Ausführungsform eines Bauteils zwischen der Laufbuchse (4) und dem Kern (7) dar. Das Übertragungselement (5) gewährleistet in geeigneter Weise die Übertragung des Reibschlusses zwischen Wickelwelle (2) und Kern (7) sowie das axiale und radiale Spannen des Kerns (7).

Bei der Rotation der Laufbuchse (4) mit der Wickelwelle (2) tritt zwischen der Reibzunge (41) und der Lauffläche des Übertragungselements (5) eine gewisse Reibkraft auf, die, wie oben erwähnt, durch Erhöhen oder Absenken des Drucks im Druckmittelschlauch (3) beliebig wählbar ist. Daraus resultiert ein bestimmtes Drehmoment, das das Übertragungselement (5) in Rotation versetzt, allerdings mit einer geringeren Umdrehungszahl als die Laufbuchse (4). Auf dem Kern (7) befindet sich bereits aufgewickeltes Material (8).

Die Fig. 2 zeigt im Schnitt gemäß der Linie A-A nach Fig. 1 eine Wickelwelle (2), auf der mehrere Kernträger (1) nebeneinander angeordnet sind. Der an der Laufbuchse (4) vorgesehene Bund (42) trennt die einzelnen Kernträger (1) voneinander und ermöglicht gleichzeitig, die Laufbuchsen (4) der Kernträger (1) fest miteinander axial zu verspannen, so daß diese eine exakt vorbestimmte geometrische Position einnehmen. Die Wickelwelle (2) weist eine Nut (21) auf, die zur Aufnahme der Mitnehmer (6) dient.

Nicht näher dargestellt sind innerhalb der Wickelwelle (2) gegebenenfalls vorhandene Zufuhrleitungen für Druckluft oder andere Druckmittel.

Claims (6)

1. Wickelwelle zum Spannen von einem oder mehreren Kernen auf einen oder mehreren, in axialer Richtung nebeneinander auf der Wickelwelle angeordneten Kernträgern und zur Erzeugung eines Drehmomentes in den Kernträgern zum Aufwickeln von Wickelgut, insbe­ sondere von Selbstklebebändern, wobei sich in der Wickelwelle eine Vorrichtung zur gezielten Abgabe einer radial nach außen wirkenden, innerhalb eines großen Bereiches frei wählbaren Kraft befindet, insbesondere ein Druckmittelschlauch, wobei durch die aus der Vorrichtung (3) stammenden Kräfte eine oder mehrere Reib­ zungen (41) in jedem Kernträger (1), die jeweils in mindestens einer Aussparung in der Lauffläche der Laufbuchse (4) des jeweiligen Kernträgers (1) angeordnet sind und die untrennbar mit der Laufbuchse (4) verbunden sind, radial gegen das Übertragungselement (5) des jeweiligen Kernträgers (1) drückbar sind, um somit durch die Reibung zwischen Reibzunge (41) und Übertragungselement (5) ein Drehmoment zu erzeugen, das zum Antrieb des Übertragungselements (5) dient.

2. Wickelwelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kernträger (1) aus den beiden Bauteilen Laufbuchse (4) und einem auf der Laufbuchse (4) angeordneten Übertragungselement (5) besteht.

3. Wickelwelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbuchsen (4) der Kernträger (1) zur Trennung beim Verspannen mehrerer Kernträger (1) auf der Wickelwelle (2) einen Bund (42) aufweisen.

4. Wickelwelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialpaarung zwi­ schen Reibzunge (41) und Übertragungselement (5) der Kernträger (1) Kunst­ stoff/Kunststoff ist.

5. Wickelwelle (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Kernträger (1) aus einer oder mehreren Arten von Kunststoff gefertigt ist.

6. Wickelwelle (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wic­ kelwelle (2) als hohlwandiges Rohr ausgebildet ist.