DE3524748A1 - Changiervorrichtung fuer aufzuwickelnde warenbahnen - Google Patents
Changiervorrichtung fuer aufzuwickelnde warenbahnenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Changiervorrichtung für auf
zuwickelnde Warenbahnen mit einer drehbaren Führungs
walze für die Warenbahn und mit Mitteln zur stetigen
Veränderung der Lage der Walzenachse während des Be
triebes.
Changiervorrichtungen werden eingesetzt, um an den Wickel
rändern von Warenbahnen Wulstbildungen zu vermeiden. Bei
solchen Vorrichtungen werden Führungswalzen verwendet,
die in ihrer Achse changierend bewegt werden. So ist z. B.
aus der DE-PS 22 53 037 eine Changiervorrichtung bekannt,
bei der eine drehbare Walze an beiden Enden gelenkig ge
lagert ist. Eines der beiden Enden bleibt in seinem Lager
ortsfest gehalten, während das andere Ende durch exzen
trische Anordnung eine Präzessionsbewegung ausführt. Die
Walze wird von der darüber transportierten Warenbahn in
Rotation versetzt und dadurch wird über ein in der Walze
selbst untergebrachtes Planetengetriebe einem in einer
Exzenterstirnseite der Walze verstellbar angebrachten Ex
zenterlagerzapfen eine Präzessionsbewegung aufgezwungen.
Die Größe der Präzessionsbewegung der Walze ist durch
eine stufenlose Verstellung des Exzenterlagerzapfens
wählbar. Durch die Wahl des Übersetzungsverhältnisses im
Planetengetriebe ist die Präzessionsdrehzahl und somit
die Changierfrequenz veränderbar.
Eine derartige Changierwalze bringt aber im Betrieb ge
wisse Nachteile mit sich, da sich durch das Changieren
Längsspannungen ergeben. Weil sich die Changierbewegung
nur an einem der beiden Walzenenden auswirkt, ergeben
sich ungleichmäßige Längsspannungen in der Ware.
Aus der US-Patentschrift 24 85 705 ist eine Changiervor
richtung bekannt, bei der eine Führungswalze mit ihrer
Achse in einem Rahmen drehbar gelagert ist. Der Rahmen
seinerseits ist um eine senkrecht zur Walzenachse ange
ordnete Schwenkachse in einer Ebene in begrenztem Umfang
verschwenkbar. Die Schwenkachse des Rahmens ist dabei so
angeordnet, daß ihre Verlängerung durch die Walzenmitte
verläuft, und daß daher im Betrieb die beiden Enden der
Führungswalze nach entgegengesetzten Richtungen hin be
wegt werden. Auch bei dieser Changiervorrichtung wird
von der Rotationsdrehzahl der Führungswalze über getrieb
liche Mittel die Verschwenkfrequenz der Walzenachse abge
leitet. Die auftretenden Längsspannungen sind zwar bei
dieser Vorrichtung etwas verringert, jedoch ist die
Wickelqualität für die aufzuwickelnde Warenbahn wegen
der einfachen Schwenkbewegung der Walzenachse gegenüber
der sonst üblichen Präzessionsbewegung vermindert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile
dieser bekannten Changiervorrichtungen zu vermeiden und
eine Vorrichtung su schaffen, bei der sowohl ausgezeich
nete Wickelqualität durch Präzessionsbewegung der Walzen
achse als auch geringe Längsspannungen in der Ware er
reichbar sind. Die Lösung der Aufgabe wird durch die im
Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale erreicht. Weitere
Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
gehen aus der Beschreibung und den Unteransprüchen hervor.
Dadurch, daß eine echte Präzessionsbewegung der Walzenachse
durchgeführt wird, wird eine gute Wickelqualität erreicht
und weil die Präzessionsbewegung über die Walzenmitte er
folgt, ergeben sich gleichmäßige Warenspannungen in der
Warenbahn und daher keine Seitenverzüge der Warenbahn
ränder. Der Vorteil der Changiervorrichtung liegt darin,
daß nunmehr auch ganz leichte Warenbahnen einwandfrei
changierbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend
anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen
Fig. 1 das Prinzip der Anordnung einer erfindungsgemäßen
Changierwalze,
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung des konstruktiven
Aufbaus einer Changierwalze gem. Fig. 1,
Fig. 3 eine vereinfachte Darstellung eines Stirnteiles
einer Changierwalze,
Fig. 4 eine vereinfachte Darstellung eines Kupplungsteiles
in der Walzenmitte,
Fig. 5a den Aufbau der Changierwalzenmitte im Längsschnitt,
Fig. 5b den Aufbau eines Stirnteiles der Changierwalze im
Längsschnitt und
Fig. 6 einen Stirnteil in der Axialansicht.
Fig. 1 zeigt das Prinzip der Anordnung. Die Führungswalze
W einer Changiervorrichtung ist als Hohlwalze ausgebildet
und auf einem festen Träger T so gelagert, daß die Füh
rungswalze W um ihren Mittelpunkt M allseitig neigbar ist.
Damit kann die geometrische Achse X der Führungswalze W
in ihrer Lage relativ zum Träger T stetig verändert und
z. B. in eine neue Lage X′ gebracht werden. Durch die all
seitig neigbare Lagerung in der Walzenmitte M kann die
Führungswalze W eine Taumel- oder Präzessionsbewegung um
ihre Mitte M ausführen. An einer ihrer Stirnseiten ist
die Führungswalze W mit einer Verstellvorrichtung V ver
sehen, um dort die Exzentrizität für die erwünschte Prä
zessionsbewegung einstellen zu können. Der feststehende
Träger T kann sich durch die gesamte Länge der hohlen Füh
rungswalze W erstrecken und an seinen beiden Enden, d. h.
auf beiden Seiten der Walze W eingespannt oder gelagert
sein. In der Fig. 1 ist beispielsweise auch eine Abwand
lung angedeutet, bei der der Träger T nur auf einer Sei
te bei L fest eingespannt ist und bei dem auf seinem
frei überstehenden Ende die Lagerung für die Mitte M der
Führungswalze W angebracht ist.
Durch diese allseitig neigbare Lagerung der Führungs
walze W in ihrer Mitte M ist an den beiden Enden der Füh
rungswalze eine exakte zentrisch-symmetrische Präzessions
bewegung möglich und daher eine gute Wickelqualität an den
Warenbahnrändern erreichbar. Die Längsspannungen in der
Warenbahn sind gleichmäßig verteilt und gering. Daher
entsteht in den Warenbahnrändern kein Seitenverzug.
Anhand der schematischen Fig. 2 sei nun der konstruktive
Aufbau der Changiervorrichtung erläutert. Der feststehende
Träger T ist mit seinen beiden außerhalb der Führungs
walze W liegenden Einspann- bzw. Lagerstellen L und im
Bereich der Walzenmitte M durch Doppelstriche und in sei
nem übrigen Verlauf nur durch einfache Striche angedeutet.
Dieser Träger T führt keine Drehbewegung aus, sondern
bleibt feststehend. In der Mitte M der Führungswalze W
ist auf dem Träger T ein allseitig neigbares Lager, z. B.
ein Pendellager 1, angeordnet. Das Lager 1 wird von einer
im Inneren der Führungswalze W angeordneten Stützscheibe
2 getragen. Die mögliche Verstellung der geometrischen
Walzenachse X bzw. die Verschwenkung der Führungswalze
W in eine andere Lage ist durch strichpunktierte Linien
angedeutet und mit X′ bzw. W′ bezeichnet. Im Bereich der
Walzenmitte, dicht rechts neben der Stützscheibe 2 ist
ein Untersetzungsgetriebe G vorgesehen, durch welches
aus der Rotationsbewegung der Führungswalze eine Präzes
sionsdrehzahl für die Changierbewegung abgeleitet wird.
Als Untersetzungsgetriebe ist hier ein Planetengetriebe
vorgesehen, das aus einem fest auf dem Träger T angeord
neten Sonnenrad 6 und einem koaxial dazu, aber über ein
Lager 18 drehbar auf dem Träger angeordneten zweiten
Sonnenrad 7 und aus einem ebenfalls rotierend auf dem
Träger T angeordneten Trägerteil 4 für ein Planetenrad 5
besteht. Zum Antrieb des Getriebes ist eine Kopplung zwi
schen Stützscheibe 2 und Trägerteil 4 vorgesehen, z. B.
elastische Streifen 3, wie sie in Fig. 4 näher dargestellt
sind. Der Abtrieb des Untersetzungsgetriebes G erfolgt
von dem drehbaren Sonnenrad 7 über eine daran befestigte
Hohlwelle 8, die den Träger T umgibt. Die Hohlwelle 8
ist in den beiden Lagern 11 und 18 auf dem Träger T ge
lagert.
Wie die Fig. 2 erkennen läßt, ist hier das linke Walzen
ende offen, damit die Hohlwalze W ihre Präzessionsbewe
gung um den Träger T ausführen kann. Das rechte Walzen
ende ist durch ein Stirnteil 9 abgeschlossen. Der Mantel
der Führungswalze W ist auf dem Stirnteil 9 drehbar
gelagert. Dieses Lager ist mit 10 bezeichnet. Der Walzen
mantel W kann somit unabhängig vom Stirnteil 9 rotieren.
Wie weiter unten noch erläutert wird, ist ein Drehmitneh
mer vorgesehen, durch den eine Verbindung zwischen der
Hohlwelle 8 und dem Stirnteil 9 hergestellt wird, sodaß
Hohlwelle und Stirnteil mit gleicher Drehzahl von der
Abtriebsseite des Untersetzungsgetriebes G angetrieben wer
den. Das am Walzenende liegende Drehlager 11 der Hohlwelle
8 ist in einem Schlitten 13 angeordnet (vgl. Fig. 3), der in
einer Führungsbahn 9 a des Stirnteiles 9 radial verschieb
bar ist. Die Mittelstellung des Schlittens 13 ist in
Fig. 3 mit ausgezogenen Linien eingezeichnet. Eine extreme
Verstellposition ist gestrichelt dargestellt und durch
13′ bezeichnet. Der Abstand e dieser beiden Positionen ist
die maximal erreichbare Exzentrizität für die Präzessions
bewegung der Walze. Durch eine Verstelleinrichtung V ist
jeder gewünschte Zwischenwert der Exzentrizität e einstell
bar.
Die Verstelleinrichtung V ist in der Fig. 2 nur grob an
gedeutet. Sie enthält ein Handrad 19, das den festen
Träger T umgibt, für die Einstellung, wobei dieses Ein
stellrad über eine Verzahnung 14 und eine Verstellspin
del 12 so auf den Schlitten 13 einwirkt, daß er radial
verschoben wird. Eine derartige Verstelleinrichtung für
die Exzentrizität ist nicht Gegenstand der Erfindung und
z. B. aus der US-Patentschrift 15 16 993 an sich bekannt
und braucht daher nicht näher erläutert zu werden.
Die Fig. 4 zeigt die in Fig. 2 nur angedeutete Kupplung
zwischen Führungswalze W und Untersetzungsgetriebe G.
Die im Inneren der Führungswalze W angeordnete Stützschei
be 2 rotiert zusammen mit der Führungswalze W mit einer
Drehzahl, die durch die Geschwindigkeit der darüber hin
weg transportierten Warenbahn bestimmt ist. Außerdem ist,
wie oben schon erwähnt, auf dem feststehenden Träger T
ein Trägerteil 4 frei drehbar angeordnet. Stützscheibe 2
und Trägerteil 4 liegen parallel nebeneinander. An ihren
einander gegenüberliegenden Flächen sind kreuzartige ra
diale Einschnitte oder Vertiefungen vorgesehen, in die
sich federnde Streifen 3 als Kupplungselemente einlegen.
Ein solcher Streifen 3 ist in der Fig. 4 rechts im Schnitt
dargestellt. Mit seinem abgebogenen oder abgekröpften
äußeren Abschnitt greift der Streifen 3 in einen Einschnitt
in der Stützscheibe 2 ein, während er mit seinem inneren Ab
schnitt in entsprechende Einschnitte im Trägerteil 4 ein
greift. Das Eingreifen der Streifen 3 in die Einschnitte von
Stützscheibe 2 und Trägerteil 4 ist auch aus Fig. 2 ersicht
lich, wo die Einschnitte als unschraffierte Flächen 2′ bzw.
4′ der im übrigen im Schnitt dargestellten und daher
schraffierten Bauteile hervorgehoben sind. Wegen der Feder
wirkung der Streifen 3 können sich kleine Verschiebe- bzw.
Kippbewegungen zwischen Stützscheibe 2 und Trägerteil 4 im
Betrieb ausgleichen, da die Führungswalze W gegenüber dem
feststehenden Träger T eine andere Achsenlage einnehmen
kann, wogegen das Untersetzungsgetriebe G koaxial zum
Träger T bleibt.
In den Fig. 5a und 5b ist der Aufbau der Changiervorrich
tung etwas ausführlicher dargestellt. Dabei zeigt die
Fig. 5a den Teil der Anordnung in der Walzenmitte und
Fig. 5b zeigt ein Walzenendteil mit Stirnteil. Der fest
stehende Träger T ist an seinen beiden Enden durch Lager L
gehalten. Auf diesem Träger T sitzt, wie aus der Fig. 5a
hervorgeht, in der Walzenmitte M ein Pendellager 1, auf
dem drehbar und neigbar eine zur Innenseite des Walzen
mantels W führende Stützscheibe 2 angeordnet ist. Diese
Stützscheibe kann beispielsweise durch ein einschraubba
res konisches Spannteil 16 gegen die Innenseite des Walzen
mantels verspannt werden. Neben der Stützscheibe ist über
ein Lager 17 ein Trägerteil 4 drehbar auf dem feststehen
den Träger T angeordnet. Die Kupplungsstreifen 3 zwischen
Vertiefungen auf der rechten Oberfläche der Stützscheibe
2 und der linken Oberfläche des Trägerteiles 4 sind durch
einen Strich eingezeichnet. Die elastischen Streifen 3
legen sich mit ihren schmalen Kanten an die Seitenflanken
der Vertiefungen in der Stützscheibe 2 bzw. in dem Träger
teil 4 an. Der Trägerteil 4 dient als Träger für ein
Planetenrad 5, das über einen Zapfen 15 im Trägerteil 4
gehalten wird. Weiterhin ist auf dem feststehenden Träger
T drehfest ein Sonnenrad 6 eines Planetengetriebes ange
ordnet und zu ihm koaxial ein drehbares Sonnenrad 7 des
Planetengetriebes vorgesehen. Vorteilhafterweise ist das
feststehende Sonnenrad 6 auf einer Hülse 6′ angeordnet,
die auf dem Träger T nicht drehbar befestigt, z. B. fest
geklemmt ist. Die Hülse 6′ ist als Lagerhülse ausgebildet
und trägt alle im Bereich der Walzenmitte vorgesehenen Dreh
lager, wie das Pendellager 1 für die Führungswalze W sowie
die Drehlager 17 und 18 für das Trägerteil 4 und das drehbare
Sonnenrad 7 des Planetengetriebes. Wie schon erwähnt, ver
setzt die über die Führungswalze W transportierte Waren
bahn diese Walze in Rotation. Diese Drehbewegung wird von
der Stützscheibe 2 über die Kupplung 3 auf das Träger
teil 4 übertragen. Trägerteil 4 mit seinem Planetenrad 5
ist somit der Antrieb des Planetengetriebes. Als Abtriebs
seite des Planetengetriebes wird das über ein Lager 18
drehbare Sonnenrad 7 verwendet, wobei die Abtriebsseite
über eine Hohlwelle 8 mit dem Stirnteil 9 am Walzenende
drehfest verbunden ist.
Das Planetenrad 5 steht gleichzeitig in Eingriff mit bei
den Sonnenrädern 6 bzw. 7. Dabei weisen die beiden Sonnen
räder gleiche Teilkreisdurchmesser, aber eine etwas ver
schiedene Zähnezahl auf, z. B. 40 und 41 Zähne. Dadurch
wird die Drehzahl auf der Abtriebsseite des Planeten
getriebes bzw. die Drehzahl der Hohlwelle 8 erheblich
gegenüber der Drehzahl der Führungswalze herabgesetzt.
Diese herabgesetzte Drehzahl der Hohlwelle dient als
Drehzahl für die Präzessionsbewegung der Führungswalze.
Das Stirnteil der Führungswalze ist in der Fig. 5b im
Längsschnitt und in Fig. 6 in der Axialansicht darge
stellt. Feststehender Träger T und seine Befestigung oder
Lagerung L sind wieder angedeutet. Das Ende der Hohlwelle
8 ist in einem Drehlager 11 drehbar auf dem feststehenden
Träger T gelagert. An die Hohlwelle 8 ist ein Block ange
schlossen und mit ihr fest verbunden, der in seinem wei
teren Verlauf als Schlitten 13 ausgebildet ist. Der
Schlitten 13 ist in Führungsbahnen 9 a des Stirnteiles 9
radial verschiebbar. Durch diese Verschiebung wird die
geometrische Achse der Führungswalze W relativ zum fest
stehenden Träger T stetig verschoben und somit die notwen
dige Exzentrizität für die Präzessionsbewegung der Führungs
walze eingestellt. Von der Hohlwelle 8 wird also der
Schlitten 13 und über die Führungen auch das Stirnteil 9
mitgenommen und in langsame Rotationsbewegung mit der
Präzessionsdrehzahl versetzt.
Der Schlitten 13 enthält, wie schon erwähnt, das Dreh
lager für die Rotationsbewegung des Stirnteiles 9 gegen
über dem feststehenden Träger T. Im Stirnteil 9 ist die
oben erwähnte Verstelleinrichtung V vorgesehen, um mit
ihrer Hilfe die Exzentrizität e für die Präzessionsbewe
gung einzustellen. Die Verstelleinrichtung V ist in An
lehnung an bekannte Vorrichtungen aufgebaut und enthält
eine Hülse 20, die im Schlitten 13 drehbar eingesetzt
ist. Die Hülse 20 ist über eine Außenverzahnung 14 im
Eingriff mit einem von Hand zu betätigenden Einstellzahn
rad 19, das verdrehbar auf einem Teil des Schlittens 13
angeordnet ist. Die Hülse 20 ist in ihrem Inneren mit
einem Gewinde versehen, das im Eingriff mit einer Ver
stellspindel 12 steht. Die Spindel 12 ist im Stirnteil 9
über einen Zapfen 22 verschwenkbar, aber nicht drehbar an
geordnet. Durch Verdrehen des Handrades 19 verdreht sich
auch die Hülse 20 auf der Spindel 12 und verschiebt sich
auf dieser und nimmt den Schlitten 13 mit dem Drehlager 11
in radialer Richtung aus dem Mittelpunkt des Stirnteiles 9
heraus mit. Auf diese Weise wird die geometrische Walzen
achse X aus der Achse des Trägers T herausgeschwenkt.
Zwischen Stirnteil 9 und Walzenmantel W ist ein Drehlager
10 eingesetzt, weswegen die Walze W unabhängig von der
langsamen Drehbewegung des Stirnteiles 9 von der darüber
transportierten Warenbahn in Drehung versetzt werden kann.
Dadurch daß die Verstellspindel 12 auf einem Zapfen 22
verschwenkbar angeordnet ist, können die kleinen Kipp
bewegungen und Längsverschiebungen relativ zwischen
Stirnteil 9 mit Schlitten 13 und feststehendem Träger T
ohne Schwierigkeit aufgefangen werden.
Claims (12)
1. Changiervorrichtung für aufzuwickelnde Waren
bahnen mit einer drehbaren Führungswalze für die Waren
bahn und mit Mitteln zur stetigen Veränderung der Lage
der Walzenachse während des Betriebes, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- a) die Führungswalze (W) als Hohlwalze ausgebildet ist und in ihrer Mitte (M) auf einem feststehenden Träger (T) frei drehbar und allseitig neigbar gelagert (1) ist und
- b) im Inneren der Führungswalze (W) ein von ihr ange triebenes Untersetzungsgetriebe (G) vorgesehen ist, dessen Abtriebsseite (7) mit einem auf dem Träger (T) angeordneten und in einem Stirnteil (9) der Führungs walze (W) radial verstellbaren Drehlager (11) ver bunden ist.
2. Changiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (G) als
Planetengetriebe mit einem ersten, drehfest auf dem
Träger (T) angeordneten und einem zweiten koaxial dazu
drehbar auf dem Träger (T) angeordneten, als Abtrieb
wirkenden Sonnenrad (6 bzw. 7) ausgebildet ist.
3. Changiervorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
gekennzeichnet durch eine das drehbare Sonnenrad (7)
mit dem Drehlager (11) im Stirnteil (9) verbindende
und den Träger (T) einhüllende Hohlwelle (8).
4. Changiervorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Mitte (M) der Führungs
walze (W) über ein von einer Stützscheibe (2) getragenes
Pendellager (1) auf dem Träger (T) gelagert ist.
5. Changiervorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (4) für das die
Verbindung zwischen den Sonnenrädern (6, 7) herstellende
Planetenrad (5) drehfest mit der Stützscheibe (2) ge
koppelt (3) ist.
6. Changiervorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeich
net durch federnd zwischen Stützscheibe (2) und Träger
teil (4) eingelegte und in Aussparungen dieser Teile
eingreifende, sich radial erstreckende Streifen (3).
7. Changiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe (2) an
ihrem Umfang durch konische Spannelemente (16) gegenüber
der Innenwand der Führungswalze (2) verspannbar ist.
8. Changiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungswalze (W) mit
ihrem einen Ende auf dem Stirnteil (9) drehbar gelagert
(10) ist und das Stirnteil (9) über einen Drehmitnehmer
(21) mit der Hohlwelle (8) gekoppelt ist.
9. Changiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Drehmitnehmer (21) als im Stirnteil
(9) radial verschiebbarer Schlitten (13) ausgebildet ist
und das Drehlager (11) enthält.
10. Changiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Schlitten (13) eine Hülse (20) dreh
bar angeordnet ist, die einerseits über eine Außenverzah
nung (14) im Eingriff mit einem Einstellzahnrad (19) steht
und andererseits über ein Innengewinde im Eingriff mit
einer im Stirnteil (9) verschwenkbar (22), aber nicht
drehbar angeordneten, sich radial nach innen erstrecken
den Verstellspindel (12) steht.
11. Changiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (T) ein
seitig eingespannt und die Mitte (M) der Führungswalze
(W) auf dem überstehenden freien Ende des Trägers (T)
gelagert ist.
12. Changiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 11, gekennzeichnet durch eine auf dem Träger (T) be
festigte und das feststehende Sonnenrad (6) tragende
Hülse (6′), die als Lagerhülse für die im Bereich der
Mitte (M) der Führungswalze (W) vorgesehenen Drehlager
(1, 17, 18) ausgebildet ist.
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