DE2308755A1

DE2308755A1 - Huelsenspannkupplung fuer die achslose aufnahme von zylindrischen rotationskoerpern

Info

Publication number: DE2308755A1
Application number: DE19732308755
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Moesser
Original assignee: Bruderhaus Maschinen GmbH; DR OTTO C STRECKER KG
Current assignee: Bartholomy & Co 516o Dueren De
Priority date: 1973-02-22
Filing date: 1973-02-22
Publication date: 1974-09-05
Also published as: JPS49113977A; GB1429738A; DE2308755C3; DE2308755B2; IT1005386B; US3910520A

Description

Dipl.-lng. G. Schliebs 61 Darmstadt Claudiusweg 17A

Patentanwalt Telefon (06151) 46753

Postscheckkonto: Frankfurt a. M. 111157

Bankverbindung: Deutsche Bank AG., Darmstadt Telegramme: inventron

An das

Deutsciie Patentamt

I-iünchen 2

Zweibrückenstr. 12

Ihr Zeichen Ihr Schreiben Mein Zeichen St 018 y Tag 20 . 2. 1973

B.tr,m, Patent—"~* n.^^»^^.^^^ ι ^

Anmelder: Dr. Otto C. Strecker KG., Pfungstadt und Bruderhaus Maschinen. GmbH., Reutlingen.

Hülsenspannkupplung für die achslose Aufnahme von zylindrischen Rotationskörpern.

Die Erfindung betrifft eine Hülsenspannkupplung für die achslose Aufnahme von zylindrischen Rotationskörpern, z.B. zum · Wechseln der Wiclcelhülsen an einer Wickelmaschine für Papier-, Folien-, Gewebe- u.dgl. -wickel. Die gewöhnlich aus Pappe bestehenden Wickelhülsen mit den Wickeln v/erden zur weiteren Verarbeitung der aufgewickelten Bahnen in Abrollgestelle eingesetzt, in denen zwei miteinander fluchtende, axial verschiebbare Hülsenspannkupplungen drehbar gelagert sind, die von beiden Stirnseiten her in die offenen Wickelhülsen je nach Hülseninnendurchmesser 110 bis 160 mm tief eingeschoben werden können und so die Wickelhülse zwischen sich aufnehmen und sich durch Reibeingriff ihrer Spannflächen mit . der Ilülseninnenwand selbsttätig spannen. Die die Hülsenspannkupplungen tragenden Wellen sind außerhalb der Lager mit Bremsvorrichtungen gekuppelt, die ein Brems-Drehmoment zur Erzeugung der zum Abwickeln erforderlichen Bahnspannung und ein noch größeres beim schnellen Abbremsen der Schwungmasse des Wickels beim Stillsetzen der Maschine auf die Wickelhülse und deren V/i ekel aufbringen.

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FOr das Auftragsverhältnis gilt die GebGhrenordnung der Deutschen Patentanwaltskammer · Gerichtsstand für Leistung und Zahlung ι Darmstadt

Gespräche am Fernsprecher haben keine rechtsverbindliche Wirkung I *

Brief vom blatt £ .£« Dipl.-Ing. G. Schliebs

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

Die Hülsenspannkupplung muß mehrere, schwer miteinander zu vereinbarende Anforderungen erfüllen:

Sie muß die Wickelhülse mit dem schweren V/i ekel zentrisch. spannen;

ihr Spannbereich soll möglichst groß sein, mindestens 10 mm im Durchmesser überbrücken, um die nichtauszuschaltenden erheblichen Schwankungen im Innendurchmesser von Wickelhülsen gleicher Größe zu überbrücken; sie muß trotzdem die Brems-Drehmomente für einen stetigen Bandzug sicher übertragen und darf die Papphülsen nicht zerstören.

Bei einer bekannten Hülsenspannkupplung (US 3,355» 121) sind auf einem hexagonalen Spannstern, der mit einer Lagerwelle verbunden ist oder Teil dieser Welle sein kann, drei Spannbacken mit zu dem Spannstern komplementären Innenflächen mit Spiel nach Art eines Spannfutters gelagert und werden durch zwischen Je zweien von ihnen eingefügte Druckfedern nach außen gedruckt, so daß ihre Spannflochen mit der Innenwand der aufgesteckten Innenhülse in Reibeingriff kommen. Bei einer Relativdrehung der Wickelhülse und der von ihr mitgenommenen Spannbacken gegenüber dem Spannstern laufen dessen Kanten auf den Innenflächen der Spannbacken auf und pressen diese nach außen und an die Hülseninnenwand, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung zustande kommt, die Drehmomente zu übertragen vermag. 3ei einer geringen gegenläufigen Relativdrehung zwischen Hülse und Spannkupplung löst sich der Klemmschluß, und die Hülse kann axial abgezogen werden. - Diese Ausführung hat die erheblichen Nachteile, daß ihre Spannbacken nicht miteinander gekuppelt, alsc nicht radial zwangsgeführt sind, so daß kein zentrisches Umfangspannen sichergestellt ist. Die Kennlinie der vom Spannstern ausgeübten Druckkraft, aufgetragen über dem Winkelbereich der möglichen Relativdrehung gegenüber den Spannbacken, ist sehr steil, so daß ein großes Drehmoment erforderlich ist,

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Brief vom blatt -» ν» D!pl.-Ing. β. Schlichs

an dis Deutsche Patentamt, I-iünchen Patentanwalt

das vorn vorgegebenen Bandzug nicht immer auf .gebracht wird, d.h. die Wickelhülse rutscht auf der Spannkupplung und ist bald verstört. Außerdem besteht bei geringem Überschreiten der ^ülsendurchmessertoleranz die Gefahr der Selbsthemmung der Spannkupplung.

Ferner sind Ilülsenspannkupplungen in verschiedenen Ausfiihrunren bekannt, bei denen Spannrollen in einem Käfigrinsr unverlierbar gehalten, durch diesen also zwangsgekuppelt sind und durch Helativdrehung des Käfip;ringes gegenüber dem inneren Spannstern nach außen gepreßt werden (DT 1 254- 917). Dabei können die Spannrollen aus Schlitzen im Mantel des rL^:'f igringes hervortreten oder an dessen Stirnseite hervorstehen. Diese Ausführungen haben den erheblichen Nachteil, daß an den Spannrollen erhebliche Flächenpressungen auftreten, die für Papphülsen zu groß sind und diese deformieren. ^v>ei der ersteren Ausführung setzen sich außerdem die Schlitze leicht mit Papierstaub und -fasern zu.

Die Erfindung löst die eingangs geschilderte Aufgabe in der Weise, daß bei einer Hülsenspannkupplung mit einem inneren Spannkörper, mit deren um diesen angeordneten, radial verschiebbaren Spannbacken und auf diese wirkenden Rückstellfedern sich die Spannbacken erfindungsgemäß auf Druckstücken abstützen, die in Ausschnitten des Spannkörpers nahe der Achse der Hülsenspannkupplung schwenkbar gelagert und über einen den Spannkörper umgebenden Käfigring in an sich bekann ter Weise gekuppelt sind. Die Lagerung der die Spannbacken tragenden Druckstücke nahe der Achse der Spannkupplung ergibt eine flache Steigung der eingangs erwähnten Druckkennlinie, so daß in Verbindung mit der Kupplung sämtlicher Druckstücke über den Käfigring eine einwandfreie Selbstzentrierung der Wickelhülse bereits mit einem relativ kleinen Brems-Drehmoment erreicht wird. Die Verwendung n-roßfl"-chiger, ira wesentlichen den ganzen Umfang der Spannkupplung

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Brief vom Blatt *f „* Dipl.-Ing. G. Schliebs

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

bedeckender Spannbacken ergibt eine geringe spezifische ITächenpressung der Hülseninnenwand und kommt der Lebensdauer der Hülse zugute.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Druckstücke als Stößel mit balligen Stirnflächen ausgebildet und in segmentförmige, in Kugelpfannen auslaufende Taschen im 'Spannkörper lose eingesetzt. Gleitreibung tritt beim Spannen der Kupplung im wesentlichen nur in diesen Kugelpfannen auf, so daß ein guter Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Hülsenspannkupplung erzielt wird: Etv/a 75 % des von der Wickelhülse ausgeübten Drehmoments kommt der radialen Spannkraft zugute.

Vorteilhaft beträgt der Segmentwinkel der Taschen zwischen 30° und 45°, vorzugsweise 40°; mit diesen den Schwenkwinkel der Druckstücke bestimmenden Werten läßt sich ein maximaler Spannbereich bei Einhaltung der flachen Druckkennlinie erreichen.

In einer fertigungstechnisch besonders vorteilhaften Ausführung ist die innere ballige Stirnfläche eines Stößels durch eine eingesetzte gehärtete Stahlkugel gebildet. Diese exakt runde Kugel formt die weniger exakt runde Kugelpfanne am Grund der den Stößel aufnehmenden Tasche unter dem großen Spanndruck durch Verdichten der Oberfläche selbsttätig nach.

Da Jede Spannbacke vorteilhaft von mindestens zwei Druckstücken getragen wird, sind bei mehreren, insbesondere drei oder vier Spannbacken eine beträchtliche Anzahl Taschen im Spannkörper erforderlich. Damit über seine ganze Länge genügend tragender Querschnitt erhalten bleibt, sind die Taschen erfindungsgemäß paarweise axial versetzt in nebeneinanderliegende Querschnitte des Spannkörpers einprefräst.

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Brief vom Blatt ^ »$"· Dipl.-Ing. β. SdilUbs

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Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Hulsenspannkupplung mit vier Spannbacken;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Kupplung längs der Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen Querschnitt ähnlich Fig. 1 durch eine in beiden Drehrichtungen wirksame Hulsenspannkupplung.

Auf dem Spannkörper Λ der Hulsenspannkupplung, auf den an einer Stirnseite ein Ringflansch 2 aufgeschweißt ist, ist der bronzene Käfigring 3 drehbar gelagert. In axial und längs des Umfanges versetzten Bohrungen dieses Käfigringes stecken Stößel 4 als Druckstücke für die Spannbacken 5· Jede Spannbacke wird von zwei Stößeln abgestützt, die in Sacklöchern 5.1 der Spannbacke stecken.

In den Spannkörper 1 sind zur Aufnahme der Stößel 4- segmentförmige Taschen 6 eingefräst. Durch seitlichen Versatz können, wie Fig. 1 zeigt, zwei Taschen in einem Querschnitt untergebracht werden; im übrigen sind die Taschen paarweise axial versetzt, wie Fig. 2 erkennen läßt. Die Taschen sind so tief, daß der Schwenkpunkt S des in sie eingesetzten Stößels, von der zugehörigen Spannbacke aus gesehen, um einen Betrag "e" gegenüber der Mittelachse des zylindrischen Spannkörpers seitlich versetzt liegt (Fig. 1). Mit dieser Exzentrizität "e" des Schwenkpunktes S gegenüber der Achse der Spannkupplung läßt sich mit Bezug auf den Schwenkwinkel ß der Hub der Spannbacke (Fig. 1 links oben) und der flache Anstieg der Andruckkennlinie bestimmen.

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Brief vom 3iatt & ·4» Dipl.-lng. G. Schliebt

on das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

Jeder Stößel 4 besteht aus einem Bolzen 4.1, dem an seiner im Sackloch 5.1 steckenden Stirnseite eine ballige Fläche· 4.2 angeschliffen und an seiner in der Tasche steckenden Stirnfläche eine Stahlkugel 4.3 mit einem angeschliffenen Zapfen 4.4 eingesetzt ist. Zu dieser Kugel passend ist in den Taschengrund eine Kugelpfanne 6.1 eingefräst. Wie bereits erwähnt, formt die Kugel sich ihre Kugelpfanne unter dem großen Spanndruck selbst nach. Ein bleihaltiges Schmiermittel verhindert eine Reibrostbildung.

Die Backen 5 sitzen lose auf den Stößeln 4 und werden durch Zugfedern zusammengehalten. In Ringnuten 5· 2 der Spannbacken 5 sind Federringe 7» z.B. als Schraubenfedern, eingelegt, die sich beim Spannen der Kupplung ausdehnen und beim Lösen der Kupplung die Spannbacken wieder zurückstellen.

Die freie Stirnseite des Spannkörpers 1 ist mit einem Käfigring 3 und Spannbacken 5 stirnseitig übergreifenden Deckel 8 versehen (Fig. 2). Den Stirnflächen der Spannbacken sind ringförmige Vorstöße 5·3 angedreht, denen entsprechende Vorstöße 8.1 am Deckel 8 und 2.1 am Flanschring 2 mit radialem Abstand gegenüberstehen. Die Radiendifferenz erlaubt nicht mehr als den durch den Schwenkwinkel ß gegebenen maximalen Hub der Spannbacken 5» so daß diese bei zusammengebauter Kupplung auch dann nicht entfernt werden und verloren gehen können, wenn die Rückstell-Federringe 7 abgenommen sind.

Die geschilderte Ausführungsform kann im Rahmen der Erfindung in Einzelheiten abgewandelt und ergänzt werden. So kann stirnseitig an dem Käfigring 3 eine Sperrverzahnung 3.1 angefräst und im Flanschring 2 eine Sperrklinke 9 eingebaut sein (Fig. 2), die ein Lösen und Dezentrieren der Wickelrolle mit Wickel auch bei einem Bremsmoment Null verhindert. Die Sperrung kann von Hand durch Drücken eines Stiftes 10, der die Sperrklinke

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Brief vom Blatt Y «.&„ Dipl.-Ing. G. SchlUb·

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

zurückzieht, aufgelöst werden. Anstelle der Federringe 7 können auch einzelne Zugfedern zwischen je zwei benachbarte Backen 5 eingehängt werden.

Während die beschriebene Ausführung ein Spannen nur in einer Drehrichtung zuläßt, läßt sich der Erfindungsgedanke auch auf Hülsenspannkupplungen für beide Drehrichtungen erweitern. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt ähnlich Fig. 1 mit nur einem Druckstück 14 in nur einer Tasche 16; Käfigring und Spannbacken sind weggelassen. Für jede Drehrichtung muß die Tasche eine Lagerstelle (Kugelpfanne 16.1) mit der Exzentrizität "e" aufweisen und das Druckstück entsprechend zwei Lagerkugeln 14.3, die symmetrisch beiderseits eines Stößels 14.1 angeordnet sind. Man erkennt aus den gestrichelten Kreisstücken, daß sich der Scheitelpunkt der balligen Stirnfläche 14.2 bei einer Schwenkung des Druckstückes 14 in der einen oder anderen Richtung um einen der Drehpunkte F_x., Fp in se.inem radialen Abstand von der Mittelachse des Spannkörpers 11 entfernt.

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Claims

Brief vom öiatt <8 . Jj„ Dipl.-Ing. G. Schliebi

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Patentansprüche

Iülsenspannkupplung für die achslose Aufnahme von zylindrischen Rotationskörpern mit einem inneren Spannkörper, mehreren um diesen angeordneten, radial verschiebbaren Spannbacken und auf diese wirkenden Rückstellfedern, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spannbacken (5) auf Druckstücken (4, 14) abstützen, die in Ausschnitten (G, 16) des Spannkörpers (1) nahe der Achse der Hülsenspannkupplung schwenkbar gelagert und über einen den Spann-' körper umgebenden Käfigring (3) in an sich bekannter Weise miteinander gekuppelt sind.
2. Hülsenspannkupplung noch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke als Stößel (4) mit balligen Stirnflächen (4.2, 4.3) ausgebildet und in segmentartige, in Kugelpfannen (6.1, 16.1) auslaufende Taschen (6, 16) im Spannkörper (1) lose eingesetzt sind.
3. Hülsenspannkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Segmentwinkel (ß) der Taschen zwischen 30° und 45°, vorzugsweise 40° beträgt.
4. Hülsenspannkupplung nach Anspruch 2 oder 3> dadurch Gekennzeichnet, daß die Taschen paarweise axial versetzt in nebeneinander liegende Querschnitte des Spannkörr>ers eingefräst sind.
5. Hülsenspannkupplung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Hub der Spannbacken (5) durch diese an ihren Stirnflächen mit Spiel übergreifende Endanschläge dos Spannkörpers begrenzt ir,t.
6. Hülsenspannkupplunr; nach Anspruch 1 oder folgenden, ■-.':■-durch Gekennzeichnet, daß zwischen den Srr.vnnbacicen (") Zugfedern (7) angeordnet sind.

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Brief vom Blatt *$> A _% Dipl.-Ing. O. Sdtltebs

on das Deutsche Patent ami;, München Patentanwalt

—
7. liül sen spannkupp lung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß Zugfedern (7) in Ringnuten (5·2) der Spannbacken (?) eingelegt sind.
8. ^TTülsenspannkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Stößel (4) aus einem Bolzen (4.1) und einer mittels eines angeschliffenen Zapfens (4. in diesen eingesetzten gehärteten Stahlkugel (4.3) besteht.

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