DE3918863A1 - Wickelwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickelwelle für mehrere aufgereihte hülsenförmige Wickelkerne, denen jeweils mindestens ein Friktionselement zugeordnet ist, das durch Verändern des Drucks in mindestens einem in der Wickelwelle angeordneten Druckmittelschlauch radial verstellbare Friktionskörper aufweist.

Eine Wickelwelle der vorstehend genannten Art geht aus der deutschen Offenlegungsschrift 35 19 380 hervor. Bei dieser bekannten Wickelwelle werden die Wickelkerne bzw. Wickelhülsen unmittelbar von den Friktionskörpern aufgenommen, die als in axialer Richtung dicht aneinander gereihte und in radialer Richtung innerhalb einer jeweils zugeordneten, im Querschnitt rechteckförmigen Längsnut zwischen den parallelen Wänden derselben verschiebbare Klemmstücke ausgebildet sind. Jedes Klemmstück ist zur Aufnahme der Wickelhülse mit einem U-förmigen Aufnahmeprofil versehen und besitzt ferner Umfangsnuten, die sich in Umfangsnuten in der Umfangsfläche der Wickelwelle fortsetzen. Jede vollständige Umfangsnut nimmt einen Spannring auf und ist so bemessen, daß der Spannring vollständig in den Umfangsnuten einliegt. Im entlüfteten Zustand des aufblähbaren Druckmittelschlauchs liegen die Klemmstücke zusammen mit den Spannringen fluchtend innerhalb der Umfangsfläche der Wickelwelle, so daß beim Bestücken und Entstücken der Wickelwelle Wickelkerne bzw. -hülsen ungehindert über die Wickelwelle geschoben werden können. Durch Einstellung des Drucks in dem oder den Druckmittelschläuchen kann die Spannkraft und damit die Friktion eingestellt werden. Die unmittelbar durch den Druckmittelschlauch beaufschlagten Klemmstücke dienen somit zur Positionierung, Spannung und zur Einstellung des Wickelzugs durch Friktion. Die Klemmstücke müssen dabei hinsichtlich ihrer Gleit- und Reibungseigenschaften genau ausgewählt werden, um einen guten Reibschluß zu gewährleisten. Die vorstehend beschriebene Wickelwelle ist vornehmlich für vergleichsweise schmale Wickelhülsen vorgesehen. Für vergleichsweise breite Wickelhülsen sind die Klemmstücke mit Abstand zueinander angeordnet und im Abstandsbereich jeweils ein in den Wänden der Längsnut der Wickelwelle verankertes Halteelement vorgesehen, durch das der Druckmittelschlauch in radialer Richtung abgestützt ist.

Bei der vorbekannten Wickelwelle kann man mithin zwar grundsätzlich während des Wickelns die reibungsschlüssige Verbindung zwischen den Wickelkernen und der Wickelwelle verstellen, jedoch ist wegen der unmittelbaren Beaufschlagung der die Wickelhülsen tragenden Klemmstücke durch den Schlauchdruck eine Verstellung der Einrichtung zur Reibungskraftübertragung auf der Wickelwelle ohne Beeinflussung des Reibschlusses nicht möglich.

Durch die deutsche Patentschrift 11 43 074 ist ferner eine Wickelwelle bekanntgeworden, bei der Wickelhülsen durch Spannorgane mit Schulterringen kuppelbar sind und radial bewegbare, auf der Welle angeordnete Druckkörper gegen das innere der Schulterringe gepreßt werden. Die reibungsschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Spannorganen und den Wickelhülsen ist mit Hilfe einer axial verschiebbaren Manschette, mit der die Schulterringe gemeinsam gegen einen Stellring oder Wellenbund der Wickelwelle gedrückt werden, einstellbar. Eine individuelle Einstellung der reibschlüssigen Kupplung der einzelnen Wickelhülsen mit der Wickelwelle ist somit nicht möglich und eine einfache Verstellung auf unterschiedliche Längen der Wickelhülsen ist sehr aufwendig. Außerdem kann bei hohen Drehzahlen der Wickelwelle ein schneller Verschleiß der Spannorgane auftreten, da diese zur Herstellung der reibungsschlüssigen Verbindung aus elastischem Material bestehen müssen.

Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift G 87 05 409 ist ferner eine Wickelwelle bekanntgeworden, bei der die reibungsschlüssigen Verbindungen zwischen den Wickelkernen und der Wickelwelle unabhängig voneinander einstellbar sind und bei der darüber hinaus die Einrichtungen zur Reibungskraftübertragung auf der Wickelwelle verschoben werden können, ohne daß dabei die Einstellung des Reibungsschlusses verstellt werden muß. Dies wird dadurch ermöglicht, daß das jeweils einem Wickelkern zugeordnete Friktionselement aus einem auf der Wickelwelle verschieblichen und festsetzbaren Friktionsmitnehmer und einem demgegenüber drehbar gehaltenen Tragring für den Wickelkern besteht. Die reibschlüssige Verbindung des Friktionselements ist an den sich gegenüberstehenden Stirnflächen des Friktionsmitnehmers und des Tragrings durch mindestens einen mittels einer Einstellfeder Druck auf eine der Flächen ausübenden Friktionskörpers verwirklicht, wobei die den Druck erzeugende Federspannung durch eine Stellschraube einstellbar ist und am Tragring Positioniermittel für den Wickelkern vorgesehen sind. Das Friktionselement dieser Wickelwelle ist mithin als kompakte Einheit auf der Wickelwelle verschiebbar, so daß dessen Austausch bzw. axiale Positionierung ohne Veränderung der Einstellung des Reibungschlusses möglich ist. Die reibungsschlüssige Verbindung zwischen den Wickelhülsen und der Wickelwelle kann bei diesr Einrichtung jedoch nicht während des Wickelns verstellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickelwelle der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine feinfühlig verstellbare reibungsschlüssige Verbindung zwischen der Wickelwelle und den Wickelkernen während des Wickelns erlaubt, sowie ein Verschieben des Reibungsschlußübertragungsmechanismus ermöglicht, ohne daß dabei die Einstellung des Reibungsschlusses verstellt werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Friktionselement wenigstens einen auf der Wickelwelle axial verschiebbaren und auf dieser festsetzbaren Außenring und einen darauf drehbar gelagerten Tragring aufweist, auf dessen Innenseite die radial verstellbaren, durch den oder die Druckmittelschläuche druckbeaufschlagten Friktionskörper und auf dessen Außenseite über den Außenumfang des Tragrings verstellbare und arretierbare Klemmelemente angeordnet sind.

Mit den Mitteln nach der Erfindung konmt man zu einer Wickelwelle, mittels der mit einfachen Mitteln sowohl eine feinfühlig verstellbare reibungsschlüssige Verbindung zwischen der Wickelwelle und den Wickelkernen während des Wickelns möglich ist als auch zugleich ein Verschieben des Reibschlußübertragungs­ mechanismus durchführbar ist, ohne daß dabei die Einstellung des Reibschlusses verstellt werden muß. Dies kann in vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, daß der zwischen zwei seitlich gelegenen Außenringen angeordnete Tragring an seiner Außenseite mehrere über den Umfang verteilt angeordnete, exzentrisch zur Wickelachse verlaufende Spannflächen aufweist, während an der Innenseite der Klemmelemente mit den Spannflächen des Tragrings zusammenwirkende Vorsprünge oder dgl. angeordnet sind. Die exzentrisch verlaufenden Spannflächen stellen gewissermaßen Kurvenbahnen dar, auf denen nach dem Prinzip der schiefen Ebene die Klemmelemente gleiten können, sofern am Umfang durch den Wickelkern ein Drehmoment ausgeübt wird. Auf diese Weise erfolgt eine gute Fixierung des Wickelkerns auf der Wickelwelle. Die Steigung ist dabei so gewählt, daß Selbsthemmung entsteht. Das Friktionselement nach der Erfindung ist als kompakte Einheit auf der Wickelwelle verschiebbar, so daß der Austausch und die axiale Positionierung der Friktionselemente ohne Veränderung der Einstellung des Reibungsschlusses möglich ist.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn der Tragring eine mittlere, ringförmig verlaufende U-förmige Vertiefung zur Aufnahme der als Spreizbacken ausgebildeten Klenmelemente sowie seitlich der Vertiefung hochgezogene, flanschartige Ansätze aufweist. Auf diese Weise erhält man genügend Bauraum, um zwischen den auf der Wickelwelle, z. B. durch Gewindestifte oder dgl. Elemente festgesetzten Außenringen und dem Tragring Kugellager anzuordnen, auf denen der Tragring gegenüber den Außenringen drehbar gelagert ist.

Die exzentrischen Spannflächen des Tragrings können im Bereich einer vorstehenden Rippe der U-förmigen Vertiefung des Tragrings angeordnet sein und ferner die Vorsprünge der Spreizbacken im Bereich einer der Rippe des Tragrings gegenüberliegenden Nut angeordnet sein. Hierdurch wird eine seitliche Zentrierung der Spreizbacken erreicht. Die Spreizbacken können ferner seitliche Hinterschneidungen zur Aufnahme von Rückstellelementen, wie Federn, Spannungen oder dgl. aufweisen. Dadurch werden die Spreizbacken auf kleinstem Durchmesser zurückgezogen, wenn der Wickelkern gelöst wird. Schließlich können im Bereich der Spreizbacken an dem Tragring Halteringe vorgesehen sein, durch die der Hub der Spreizbacken nach außen begrenzt werden kann.

Schließlich können auch im Querschnitt im wesentlichen U-förmig gebogene Halter zum Fixieren der Friktionskörper unterhalb des Tragrings vorgesehen sein, die z.B. am Außenring befestigt sind.

Für die Erfindung ist besonders von Bedeutung, daß der Druck im Druckmittelschlauch steuerbar bzw. regelbar ist und zwar vorzugsweise in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser. Durch diese, während des Wickelns erfolgende Verstellung der reibungsschlüssigen Verbindung wird es möglich, eine vom Durchmesser des Wickels abhängige Zugkraft einzustellen, d. h. eine Funktion F(d) (F = Zugkraft als Funktion des aktuellen Durchmessers) die materialspezifischen Eigenschaften für einen optimalen Wickelaufbau beinhaltet, wobei die Wickelwelle eine feste oder vom Durchmesser abhängige Voreilung gegenüber der Wickeldrehzahl hat. Dabei kann der jeweils aktuelle Durchmesser abgetastet oder aber errechnet werden.

Der oder die Druckmittelschläuche können in einer im wesentlichen T-förmigen Längssnut der Wickelwelle untergebracht sein und auf der der Friktionskörpern zugewandten Seite mit einem dünnen Federblech abgedeckt sein. Hierdurch wird eine geschützte Unterbringung der Druckmittelschläuche sichergestellt und verhindert, daß die Druckmittelschläuche bei zu hohem Druck platzen können.

Grundsätzlich im Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, daß jedem Friktionselement ein separater Druckmittelschlauch zugeordnet ist und/oder daß die Wickelwelle als Druckmittelspeicher ausgebildet ist oder aber der oder die Druckmittelschläuche über Druckminderer mit dem Druckmittelspeicher verbunden sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Fig. 1 Eine teilweise Schnittdarstellung durch ein auf einer Wickelwelle sitzendes Friktionselement,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Wickelwelle mit Friktionselementen der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Art.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Wickelwelle 1 dargestellt, auf der ein Friktionselement 2 zum Festspannen einer in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien dargestellten Wickelhülse 3 bzw. Wickelkerns gezeigt ist. Für jede Wickelhülse 3 ist jeweils mindestens ein Friktionselement 2 vorgesehen, bei dem in weiter unten näher beschriebener Weise der Reibungsschluß zwischen Wickelhülse 3 und der Wickelwelle 1 einstellbar ist.

Jedes Friktionselement 2 ist als kompakte Baueinheit ausgebildet und besteht aus wenigstens einem auf der Wickelwelle festsetzbaren Außenring 4. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei seitliche gelegene Außenringe vorgesehen, die mittels Gewindestiften 5 in einer Nut 6 der Wickelwelle 1 festsetzbar sind. Die Wickelwelle weist weiterhin über den Umfang verteilt angeordnete, im Querschnitt im wesentlichen T-förmig ausgebildete Längsnuten 7 auf, in denen aufblähbare Druckmittelschläuche 8 angeordnet sind. Die Druckmittelschläuche dienen zur radialen Verstellung von Friktionskörpern 9, die in den Wandungen der T-förmigen Längsnut 7 der Wickelwelle 1 geführt sind und mit ihrer Stirnseite auf die Innenseite eines Tragrings 11 einwirken. In Axialrichtung sind die Friktionskörper 9 durch im Querschnitt im wesentlichen U-förmig gebogene Halter 12 unterhalb des Tragrings 11 fixiert. Die Halter 12 sind am Außenring 4 angeschraubt und ragen in die T-förmige Längsnut 7 der Wickelwelle 1 hinein.

Der Tragring 11 ist über Kugellager 13, die zwischen einem hülsenförmigen Teil der Außenringe 4 und einem flanschartigen Ansatz 14 des Tragrings 11 angeordnet sind, drehbar gelagert. Im Bereich der Kugellager sind Sicherungsringe 15 sowie Dichtringe 16 vorgesehen.

Der Tragring 11 weist eine mittlere Vertiefung 17 auf, so daß eine U-förmige Aufnahme für Klemmelemente 18 entsteht, die als Spreizbacken ausgebildet sind. Die Spreizbacken weisen seitliche Hinterschneidungen 19 auf, in denen Spannelemente 21 z. B. in Form einer Ringfeder angeordnet sind. Im mittleren Bereich der Vertiefung 17 des Tragrings 11 ist eine umlaufende Rippe 22 vorgesehen, auf der sägezahnartig verlaufende Spannflächen 23 vorgesehen sind. Die Spannflächen 23 verlaufen exzentrisch zur Achse der Wickelwelle und stellen eine schiefe Ebene für Vorsprünge 24 an der Innenseite der Spreizbacken 18 dar. Die Spannflächen 23 des Tragrings 11 bilden gewissermaßen Kurvenbahnen, auf dem die Spreizbacken 18 nach dem Prinzip der schiefen Ebene nach außen gleiten können, sofern am Umfang durch den Wickelkern ein Drehmoment ausgeübt wird. Die Steigung der Spannflächen 23 ist so gewählt, daß Selbsthemmung entsteht. Seitlich der Spreizbacken 18 sind am Tragring 11 Halteringe 30 befestigt, die den Hub der Spreizbacken begrenzen und so deren Herausfallen aus dem Friktionselement 2 verhindern.

Zwischen den Druckmittelschläuchen 8 und den Friktionskörpern 9 und seitlich darüber hinaus erstreckt sich ein dünnes Federblech 25, das sich an der Innenwandung der T-förmigen Nut abstützt. Die die reibschlüssige Verbindung zwischen dem Friktionselement 2 mit der Wickelwelle 1 erzeugenden Friktionskörper 9 bestehen aus verschleißarmem Kunststoff bzw. einem handelsüblichen Bremsmaterial. Der Andruck und damit der Reibschluß wird durch den Druck innerhalb der Druckmittelschläuche 8 erzeugt.

In Fig. 3 ist eine komplette Wickelwelle mit mehreren Friktionselementen 2 dargestellt. Zur Lagerung der Wickelwelle besitzt diese an ihren Enden Lagerhülsen 28, 27, wobei die Lagerhülse 27 mit einem Antriebsritzel 28 zum Einleiten des Drehmoments verbunden ist bzw. dieses Ende als Konus verzahnt ausgebildet ist.

Die Druckmittelschläuche 8 sind an ihrem einen Ende durch ein Klemmstück 29 begrenzt und an ihrem anderen Ende mit einem Anschlußstück 31 versehen. In das Anschlußstück 31 mündet ein radialer Kanal 32, der mit einem zentrischen Kanal 33 in Verbindung steht. An diesem Kanal 33 ist eine Druckmittelkupplungsdose 34 angeschlossen. Über die vorstehend beschriebene Kupplungsdose kann mittels Druckmittelüberträger Luft als Druckmittel in die Wickelwelle eingeleitet werden. Anstelle von Luft eignet sich auch jedes andere Medium, wie z. B. ein mit Öl versetztes Luftgemisch (Air-Safe).

Erforderlichenfalls kann in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser über ein Regelventil der Luftdruck verändert werden. Die Ansteuerung dieses beispielsweise elektro-pneumatisch ausgebildeten Druckregelventils erfolgt in bekannter Weise.

Die Erfindung ist nicht nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern läßt im Rahmen der Ansprüche Abänderungen zu. So ist es grundsätzlich denkbar, für jedes Friktionselement einen separaten Druckmittelschlauch vorzusehen.

Auch kann die Wickelwelle als Hohlkörper zur Bildung eines Druckmittelspeichers ausgebildet sein und der oder die Druckmittelschläuche über Druckminderer mit dem Druckmittelspeicher verbunden sein.

Claims (15)

1. Wickelwelle für mehrere aufgereihte hülsenförmige Wickelkerne, denen jeweils mindestens ein Friktionselement zugeordnet ist, das durch Verändern des Drucks in mindestens einem in der Wickelwelle angeordneten Druckmittelschlauch radial verstellbare Friktionskörper aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Friktionselement (2) wenigstens einen auf der Wickelwelle (1) axial verschiebbaren und auf dieser festsetzbaren Außenring (4) und einen darauf drehbar gelagerten Tragring (11) aufweist, auf dessen Innenseite die radial verstellbaren, durch den oder die Druckmittelschläuche (8) druckbeaufschlagten Friktionskörper (9) und auf dessen Außenseite über den Außenumfang des Tragrings (11) verstellbare und arretierbare Klemmelemente (18) angeordnet sind.

2. Wickelwelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei in jedem Friktionselement (2) seitlich gelegene Außenringe (4), zwischen denen der Tragring (11) angeordnet ist.

3. Wickelwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Außenseite des Tragrings (11) mehrere über den Umfang verteilt angeordnete, exzentrisch zur Wickelachse verlaufende Spannflächen (23) und an der Innenseite der Klemmelemente (18) mit den Spannflächen (23) des Tragrings (11) zusammenwirkende Vorsprünge (24) oder dgl. angeordnet sind.

4. Wickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (11) eine mittlere, ringförmig verlaufende U-förmige Vertiefung (17) zur Aufnahme der als Spreizbacken ausgebildeten Klemmelemente (18) sowie seitlich der Vertiefung (17) hochgezogene, flanschartige Ansätze (14) aufweist.

5. Wickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragring (11) auf den Außenringen (4) durch zwischen diesen und den flanschartigen Ansätzen (14) des Tragrings (11) angeordnete Kugellager (13) drehbar gelagert ist.

6. Wickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die exzentrischen Spannflächen (23) des Tragrings (11) im Bereich einer vorstehenden Rippe (22) der U-förmigen Vertiefung (17) des Tragrings (11) und die Vorsprünge (24) der Spreizbacken (18) im Bereich einer der Rippe (22) des Tragrings (11) gegenüberliegenden Nut (20) angeordnet sind.

7. Wickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizbacken (18) seitliche Hinterschneidungen (19) zur Aufnahme von Rückstellelementen, wie Federn, Spannringen (21) oder dgl. aufweisen.

8. Wickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch geteilt ausgebildete Halteringe (30) zur radialen Hubbegrenzung der Spreizbacken (18).

9. Wickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch im Querschnitt im wesentlichen U-förmig gebogene Halter (12) zum Fixieren der Friktionskörper (9) am Tragring (11).

10. Wickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Druckmittelschläuche (8) in einer im wesentlichen T-förmigen Längsnut (7) der Wickelwelle (1) untergebracht und auf der den Friktionskörpern (9) zugewandten Seite mit einem dünnen Federblech (25) abgedeckt sind.

11. Wickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Druckmittelschlauch (8) in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser steuerbar bzw. regelbar ist.

12. Wickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Friktionselement (2) ein separater Druckmittelschlauch zugeordnet ist.

13. Wickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelwelle als Druckmittelspeicher dienender Hohlkörper ausgebildet ist.

14. Wickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Druckmittelschläuche über Druckminderer mit dem Druckmittelspeicher verbunden sind.

15. Wickelwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel Luft oder ein ähnliches Medium, z. B. ein mit Öl versetztes Luftgemisch (Air-Safe) vorgesehen ist.