DE3829704A1 - Spann- und fuehrungsvorrichtung fuer wickelhuelsen - Google Patents
Spann- und fuehrungsvorrichtung fuer wickelhuelsenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Spann- und Führungsvorrichtung für
Wickelhülsen, insbesondere für Maschinen zum Auf- oder Abwickeln
von Papier- oder Kartonbahnen gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Es sind eine Vielzahl von Spannvorrichtungen für Wickelhülsen
bekannt, die ein Spannteil aufweisen, das auf einem konzentrisch
mit einer Antriebs- oder Bremswelle verbundenen Wellenzapfen sitzt
und das bei einer umfänglichen Relativbewegung zum Wellenzapfen
radial zum Festspannen der Wickelhülse expandiert. Eine
gattungsgemäße Spannvorrichtung ist z. B. in der EP-C 0 208 832
beschrieben.
Beim Auf- oder Abwickeln von schwergewichtigen Papierrollen sind
die bekannten Spannvorrichtungen zum Halten und Führen der
Wickelrollen an ihren Wickelhülsen gut geeignet, sofern das zu
übertragende Drehmoment (Abbremsen oder Beschleunigen der Rolle)
mit steigendem Rollengewicht ebenfalls ansteigt. Falls jedoch beim
hohen Rollengewicht (z.B. drei Tonnen) kein Drehmoment aufgebracht
werden soll, weisen die bekannten Spannvorrichtungen erhebliche
Nachteile auf:
Da sie nur im expandierten Zustand die Rolle exakt führen, muß
auch in diesen Fall ein Drehmoment zun Expandieren eingebracht
werden. Dies führt zu einer Relativbewegung zwischen dem Spannkopf
und der Wickelhülse, woraus ein erhöhter Verschleiß der
Wickelhülse resultiert und was eine Drehzahlmessung über den
Wellenzapfen der Wickelrolle nur mit Fehlern erlaubt. Weiterhin
kommt es bei Spannköpfen mit Spreizelementen zu unkontrollierten
Bewegungs- und Belastungsvorgängen zwischen den tragenden Zapfen
und den die Spreizbewegung ausführenden Spreizelementen, woraus
ein großer Verschleiß resultiert, der nach relativ kurzer Zeit zum
Ausfall der Spannköpfe führen kann. Ein weiteres Problem stellt
die Abdichtung gegen Staub dar, da die beweglichen Teile
geschmiert werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Vorrichtung zu schaffen, die eine sichere Zentrierung und Führung
der Wickelhülse bei geringem Verschleiß auch dann gewährleistet,
wenn kein Drehmoment einwirkt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der Spann- und Führungsvorrichtung nach der Erfindung
übernimmt das Spannteil lediglich die Funktion der
Drehmomentübertragung. Das Gewicht der Wickelrollen wird von dem
glatten, zylinderischen Führungskopf getragen, der ebenfalls die
Zentrierung und Führung der Wickelrolle übernimmt.
Da für die Führung der Wickelrollen kein Drehmoment erforderlich
ist, und daher auch in diesem Fall keine Relativbewegung zwischen
Wickelhülse und dem Spannteil auftritt, sind die erfindungsgemäßen
Spann- und Führungsvorrichtungen auch besonders geeignet, um die
Drehgeschwindigkeit der Wickelrollen direkt zu messen, falls kein
Drehmoment einwirkt. Auch bei einem Ausfall eines der Drehmoment
übertragenden Elemente ist die Führungs- und Zentrierfunktion voll
gegeben.
Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung. Während das Merkmal des Anspruchs
2 eine Rückstellung des Spannelements im unbelasteten Zustand zum
Aufschieben einer neuen Wickelhülse bewirkt, enthalten die
Ansprüche 3 und 4 konstruktiv wenig aufwendige Ausführungsformen
mit wartungsfreien, verschließarmen Teilen. Diese Ausführungs
formen sind darüber hinaus selbstabdichtend, so daß von außen kein
Staub eintreten kann.
Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Erfindung anhand eines
vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.
Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
Spannvorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine teilweise geschnittene Vorderansicht
Spannvorrichtungen nach dem Ausführungsbeispiel sind z.B. bei
Stützwalzen-Rollmaschinen zum Aufwickeln von Papier- oder
Kartonbahnen auf Wickelhülsen in die Wickelschlitten der einzelnen
Wickelstationen eingebaut.
Jeweils zwei der erfindungsgemäßen Spannköpfe fahren in die Enden
der Hülse jeder Wickelrolle ein, um diese zu halten und zu führen,
wobei während des Aufwickelns zeitweise ein Drehmoment auf die
Hülse übertragen wird, um die Wickelhärte zu beeinflussen.
Die Spannvorrichtung weist eine an einen Antrieb ankuppelbare
Welle 1 auf, deren Lagerung 2 in einem nicht dargestellten
Wickelschlitten einer Wickelstation befestigt ist. Fest und
konzentrisch mit der Antriebswelle 1 ist ein Wellenzapfen 3
verbunden, der teilweise im Wickelschlitten 4 gelagert ist und auf
dem mit kurzem Abstand von der Begrenzungswand des
Wickelschlittens 4 ein flanschartiger Anschlag 5 für die
Wickelhülsen 6 angebracht ist. Das sich an den Anschlag 5
anschließende Ende des Wellenzapfens 3 dient als Führungskopf 7
für die Hülsen 6. Der Führungskopf 7 weist eine glatte Oberfläche
auf und sein Durchmesser entspricht dem Innendurchmesser der
Hülse 6, im vorliegenden Beispiel ca. 76 mm.
Am Ende des Führungskopfs 7 ist um etwa 3 mm exzentrisch ein
zylinderförmiger Zapfen 8 befestigt, dessen Durchmesser etwa die
Hälfte des Führungskopfdurchmessers beträgt. Auf dem Zapfen 8
sitzt über einer Lagerbuchse 9 freidrehend ein
hohlzylinderförmiges Spannteil 10, dessen Innenbohrung
kreisförmigen Querschnitt aufweist und entsprechend der
Exzentrizität des Zapfens ebenfalls exzentrisch angeordnet ist, so
daß in einer Position (Grundstellung) die Mantelfläche
konzentrisch zu der Mantelfläche des Führungskopfes verläuft. In
der Grundstellung ist der Außendurchmesser des Spannteils 10 ca.
0,1 mm größer als der des Führungskopfes 7, so daß bei Aufschieben
einer Hülse 6 ein Formschluß zwischen der geriffelten Oberfläche
des Spannteils 10 und der Innenfläche der Hülse entsteht. Eine am
Ende des Zapfens 8 festgeschraubte Scheibe 11 mit etwas geringerem
Durchmesser als der Außendurchmesser des Spannteils 10 sichert
dieses gegen eine axiale Verschiebung.
Damit sich das Spannteil 10 in unbelastetem Zustand zum
Aufschieben einer neuen Hülse 6 in die Grundstellung einstellt,
ist an der Stirnseite des Führungskopfes 7 ein Stift 12 mit
Abstand parallel zur Drehachse befestigt, der sich in eine
Führungsnut 13 im Spannteil 10 erstreckt. Die Führungsnut 13
verläuft entlang eines zum Zapfen 8 konzentrischen Kreisbogens. An
beiden Enden verlängert sie sich umfänglich zu einer weniger
tiefen Nut 14, in die jeweils eine Schraubenfeder eingelegt ist.
Die Schraubenfedern 14 drücken den Spannteil 10 in die vorstehend
erläuterte Grundstellung, wenn kein Drehmoment einwirkt. Ihre
Federkonstante ist jedoch so gering gewählt, daß sie auftretenden
Drehkräften keinen großen Widerstand entgegensetzen.
Das Verhältnis der axialen Längen von Führungskopf 7 und
Spannteil 10 zueinander ist größer als 1 : 1, im vorliegenden
Beispiel ist es etwas größer als 2 : 1.
Im unbelasteten Zustand drücken die Federn 15 das Spannteil 10 in
eine zum Führungskopf 7 konzentrische Stellung, so daß die
Hülsen 6 beim Aufschieben auf die Spannvorrichtung 10 mit dem
gesamten Umfang des Spannteils 10 in Formschluß treten. Beim
Aufbringen eines Drehmoments über die Welle 1 auf das Spannteil 10
wird dieses aufgrund der exzentrischen Lagerung nach außen
gedrückt, so daß die Hülse 6 zwischen dem nach außen gedrückten
Teil des Umfangs und dem gegenüberliegenden umfänglichen Teil des
Führungskopfes 7 festgespannt ist. Eine Drehmomentübertragung von
dem Wellenzapfen 8 auf das Spannteil 10 erfolgt, da dieses
aufgrund der Exzentrizität auf dem Zapfen 8 festgeklemmt wird.
Aufgrund der freien exzentrischen Lagerung des Spannteiles 10
stellt sich zwischen diesem und der Hülseninnenseite ein
Kräftegleichgewicht ein, das immer dem Antriebsmoment entspricht.
Das beim Aufwickeln ansteigende Rollengewicht wird von dem
Führungskopf 7, nicht vom Spannteil 10 getragen. Die Zentrierung
der Wickelrolle erfolgt ebenfalls mit dem Führungskopf 7, das
Spannteil 10 übernimmt daher ausschließlich die Übertragung des
Drehmoments.
Insbesondere beim Einsatz bei einem Kernantrieb einer
Stützwalzen-Rollmaschine bietet dies erhebliche Vorteile. Bei
diesen Rollmaschinen wird zu Beginn der Wicklung über die
Spannvorrichtungen zur Beeinflussung der Wickelhärte ein
zusätzliches Drehmoment aufgebracht. Beim Erreichen eines
bestimmten Rollengewichtes wird der Antrieb der Spannvorrichtungen
abgekuppelt, und der Antrieb der Wickelrollen erfolgt von diesem
Zeitpunkt an ausschließlich über die anliegende Stützwalze. Das
weiter anwachsende Gewicht der Wickelrollen (bis zu 6 t) wird
ausschließlich von dem glatten, dann freilaufenden Führungskopf 7
getragen, der auch das Zentrieren der Rolle übernimmt. Das
Spannteil 10 läuft unbelastet mit, ohne daß eine
Relativgeschwindigkeit zur Hülse 6 auftritt. Beim Mitlaufen tritt
keine Reibung zwischen der geriffelten Oberfläche des
Spannteils 10 und der Hülseninnenseite auf, da das Spannteil 10
aufgrund der in Grenzen freien, exzentrischen Lagerung umfänglich
wirkenden Kräften ausweichen kann. Eine aus diesen Kräften
resultierende Relativbewegung des Spannteils 10 tritt reibungsarm
nur zwischen der Lagerbuchse 9 und dem Zapfen 8 auf. Die
Lagerbuchsen 9 sind preiswerte und wartungsfreie Verschleißteile,
die erforderlichenfalls schnell ausgewechselt werden können.
Da zum Halten und Führen einer Wickelhülse 6 kein Drehmoment
aufgebracht werden muß und damit auch keine Relativbewegung
zwischen dem Führungskopf 7 und der Wickelhülse 6 auftritt, eignet
sich eine Spannvorrichtung nach der Erfindung auch besonders zum
On-line-Messen der Drehgeschwindigkeit einer Wickelrolle. Die
Drehgeschwindigkeit einer Wickelrolle kann somit direkt an der
Welle 1 fehlerfrei bestimmt werden, ohne daß aufwendige
Korrekturen - z.B. über aufgeklebte Meßetiketten auf den Hülsen -
erforderlich sind. Daher können die Spannvorrichtungen nach der
Erfindung auch sehr vorteilhaft in Rollmaschinen eingesetzt
werden, bei denen kein zusätzliches Drehmoment über die Welle 1
aufgebracht wird, z.B. bei Tragwalzen-Wickelmaschinen.
Als weiterer wichtiger Vorteil tritt hinzu, daß die
Spannvorrichtung sich selbst abdichtet und daher unempfindlich
gegen Staub ist.
Claims (5)
1. Spann- und Führungsvorrichtung für Wickelhülsen, insbesondere für
Maschinen zum Auf- oder Abwickeln von Papier- oder Kartonbahnen,
mit einem zylinderförmigen Spannteil, das
- - auf einem fest mit einer Antriebs- oder Bremswelle verbundenen Wellenzapfen sitzt,
- - bei einer umfänglichen Relativbewegung zum Wellenzapfen radial expandiert und
- - zur Ausbildung eines Formschlusses mit der Wickelhülse umfänglich nebeneinanderliegende Erhebungen an der Außenfläche aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - konzentrisch mit der Antriebs- oder Bremswelle (1) ein zylinderförmiger Führungskopf (7) mit glatter Mantelfläche verbunden ist, an den sich das Spannteil (10) anschließt,
- - der Durchmesser des Führungskopfes (7) dem Hülseninnendurchmesser entspricht,
- - die axiale Länge des Spannteils (10) kleiner als die axiale Länge des Führungskopfes (7) ist und
- - daß der unexpandierte Außendurchmesser des Spannteils (10) geringfügig größer als der Außendurchmesser des Führungskopfes (7) ist und konzentrisch zu diesem verläuft.
2. Spann- und Führungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch ein Federelement (15), daß das
Spannteil (10) in eine Position drückt, bei der sein
Außendurchmesser konzentrisch zum Außendurchmesser des
Führungskopfes (7) verläuft.
3. Spann- und Führungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch ein hohlzylin
derförmiges Spannteil (10) mit einer im Querschnitt
kreisförmigen, exzentrisch angeordneten Innenöffnung, das auf
einem am Führungskopf (7) exzentrisch befestigten Zapfen (8)
umfänglich zumindest teilweise frei drehbar befestigt ist.
4. Spann- und Führungsvorrichtung nach Anspruch 3, gekenn
zeichnet durch eine Führungsnut (13) in dem
Spannteil (10), die entlang eines zum Zapfen (8) konzentrischen
Kreisbogens verläuft, und durch einen an dem Führungskopf (7)
befestigten, sich in die Führungsnut erstreckenden Stift (12),
der beidseitig zwischen Druckfedern (15) eingespannt ist.
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