DE4130791C2 - Device for winding up strand or sheet material - Google Patents

Description

Gute Aufwickelergebnisse mit im wesentlichem unelastischem Material, so z. B. schmalen Papierstreifen in Journaldruckern oder Folien können erzielt werden, wenn über den gesamten Durchmesser der Wickelspule bzw. Aufwickelrolle mit konstanter Zugkraft aufgewickelt wird. Dies ist allerdings mechanisch aufwendig und nur kompliziert zu realisieren.Good winding results with essentially inelastic material, e.g. B. narrow strips of paper in journal printers or transparencies can be achieved if over the entire diameter of the winding spool or Winding roll wound up with constant tensile force becomes. However, this is mechanically complex and only complicated to realize.

Mechanisch einfach kann dagegen mit konstantem Drehmoment aufgewickelt werden, wozu z. B. spezielle Elektromotoren oder Rutschkupplungen verwendet werden. Um jedoch eine Aufwickelrolle kompakt bewickeln zu können, muß am Außendurchmesser mit einer bestimmten, die Packungsdichte festlegenden Kraft aufgewickelt werden. Bei einer leeren Aufwickelrolle ergibt sich dann jedoch am Innendurchmesser eine Zugkraft, die, abhängig vom Innen- und Außendurchmesser, um ein Vielfaches höher als die Wickelkraft am äußeren Umfang ist. Dies hat zur Folge, daß die einzelnen Wicklungen des Materiales im Innenbereich der Aufwickelrolle sehr stark aufeinandergepreßt werden und aufgrund der Haftreibung seitlich praktisch nicht mehr geführt werden können. Bei der Aufwicklung von schmalen Papierbahnen bördelt dann z. B. diese Papierbahn an den Papierführungen oder den Anlaufscheiben um und kann einreißen. Eine derart hohe Zugkraft kann sich auch auf die Funktion des Gerätes vor der Aufwickelvorrichtung auswirken, so z. B. auf die Halterung einer Abwickelspule, von der das Material abgespult wird.In contrast, mechanically simple can be done with constant Torque are wound up, for what. B. special Electric motors or slip clutches can be used. However, to wind a take-up reel compactly must have a certain the force determining the packing density is wound become. If the take-up roll is empty, the result is: however, a tensile force on the inner diameter, which, depending of the inner and outer diameter, many times higher than the winding force is on the outer circumference. This has to Consequence that the individual windings of the material in The inside of the take-up reel is very strong be pressed together and due to static friction can practically no longer be guided laterally. At the winding of narrow paper webs then flares e.g. B. this paper web on the paper guides or  Thrust washers around and can tear. Such a high one Traction can also affect the function of the device affect the take-up device, such. B. on the Holder of an unwinding spool from which the material is unwound.

Die genannten Probleme verschärfen sich insbesondere dann, wenn mit niedriger Aufwickelgeschwindigkeit gearbeitet wird. Zum einen wird die Führung des Materiales erschwert, zum anderen das Material oft nicht kompakt genug auf die Aufwickelrolle gewickelt, so daß sich nach Aufwickeln einer vorgegebenen Länge des Materiales wesentlich unterschiedliche Durchmesser des Wickels ergeben. The problems mentioned are exacerbated in particular then when the winding speed is low is worked. For one, the leadership of the Material complicates, on the other hand the material often does not compactly wound on the take-up roll so that after winding up a predetermined length of Material different diameters of the Result in winding.  

Aus der US-PS 3 019 999 ist eine Aufwickelvorrichtung gemäß dem Oberbegrif des Patentanspruches 1 zum Aufwickeln von strang- oder bahnförmigem Material auf eine Aufwickelrolle bekannt, deren Antrieb über eine Reibungskupplung mit mehreren Reibungsscheiben, deren Reibungskraft entsprechend eingestellt werden kann, intermittierend zunächst zum quasi losen Aufwickeln des Materials eine geringe Zugkraft auf das Material und anschließend zum Straffen des lose aufgewickelten Materiales eine relativ hohe Zugkraft auf das Material ausübt. Mit dieser bekannten Aufwickelvorrichtung sollen im wesentlichen Gewebe faltenlos aufgewickelt werden; jedoch ist eine derartige Wickelvorrichtung auch zum Aufwickeln von Papierstreifen geeignet. Beim Aufwickeln wird nach dem quasi losen Aufwickeln zunächst die Aufwickelspule angehalten und zum Entspannen des Materials um einen kleinen Drehwinkel zurückgedreht. Anschließend wird durch erneutes Vorwärtsdrehen der Spule das Material mit Zug aufgewickelt. Der Drehrichtungswechsel der Aufwickelspule erfordert eine relativ komplizierte Steuerung.A winding device according to US Pat. No. 3,019,999 the preamble of claim 1 for winding strand or sheet material on a take-up reel known, the drive with a friction clutch several friction disks, the friction force of which corresponds can be set, intermittently first to quasi loose winding of the material has a low tensile force on the Material and then to tighten the loose wound material has a relatively high tensile force on the Exercises material. With this known winding device essentially tissue should be wound without wrinkles; however, such a winding device is also for Suitable for winding paper strips. When winding up after the quasi loose winding, the winding reel stopped and to relax the material a little Angle of rotation turned back. Then by again Turning the spool forward the material is wound up with tension. The direction of rotation of the take-up spool requires one relatively complicated controls.

Aus der DE-PS 1 59 270 ist ebenfalls eine Aufwickelvorrichtung mit einer Reibungskupplung aus einer Vielzahl von Reibungsscheiben bekannt, deren Reibungskraft durch einen regelbaren Axialdruck eingestellt werden kann. Die Reibungskupplung weist ferner noch eine Mitnehmereinrichtung auf, mit der die Kupplungsscheiben mit der lose auf der anzutreibenden Welle sitzenden Antriebsvorrichtung gekuppelt werden können. Diese Reibungskupplung wird für große Papiermaschinen eingesetzt, um die bei zunehmendem Durchmesser der aufgewickelten Bahn auftretenden Zugbeanspruchungen in verträglichen Grenzen zu halten. Je nach dem Durchmesser des Wickels werden eine oder mehrere der Kupplungsscheiben mit dem Antriebsmechanismus verbunden.From DE-PS 1 59 270 is also a winding device with a friction clutch from a variety of Friction discs known, the frictional force by a adjustable axial pressure can be adjusted. The The friction clutch also has a driver device with which the clutch discs with the loose on the driven shaft coupled drive device coupled can be. This friction clutch is great for Paper machines used to increase the Diameter of the wound web occurring To keep tensile loads within tolerable limits. Each according to the diameter of the winding, one or more of the Clutch discs connected to the drive mechanism.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Aufwickelvorrichtung der in Rede stehenden Art eine Kupplung anzugeben, die einfach aufgebaut ist und mit der die Materialbahn im erwähnten Wechselspiel mit geringer und anschließend hoher Zugkraft mit niedriger Aufwickelgeschwindigkeit kompakt auf die Wickelspule aufgewickelt werden kann.The invention is based, for one Rewinder of the type in question a clutch  to specify, which is simple and with which Material web in the mentioned interplay with low and then high traction with low Winding speed compact on the winding spool can be wound up.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is according to the invention by the characterizing part of claim 1 specified Features resolved.

Durch eine solche Ausbildung der Kupplung stellt sich das oben erwähnte Wechselspiel zwischen Aufwickeln mit niedriger und anschließend mit hoher Zugkraft automatisch ein, ohne daß etwa der Drehrichtungssinn der Aufwickelspule oder des Antriebs geändert werden muß. Beim Aufwickeln mit niedriger Zugkraft rutschen die Antriebsscheibe und Andrucksscheibe lediglich aufeinander, während zum Aufbringen der hohen Zugkraft zwei Anschlagkörper, z. B.Nocken zwischen den beiden Scheiben einen Kraftschluß bis zu einer vorgegebenen Maximalkraft herstellen, der nach Überschreiten dieser Maximalkraft wiederum gelöst wird, so daß nunmehr die Aufwickelung wieder mit geringer Zugkraft erfolgt. With such a design of the clutch, this arises the above-mentioned interplay between winding at low and then automatically with high traction without about the direction of rotation of the take-up spool or Drive must be changed. When winding with lower The drive pulley and pressure washer slide just on top of each other while applying the high Tensile force two stop body, z. B. cams between the two Disks a frictional connection up to a predetermined Establish maximum force after exceeding this Maximum force is in turn solved, so that now the Winding up again with low tensile force.  

Beim Straffen der Wicklungen des Materiales müssen zwei Fälle unterschieden werden:When tightening the windings of the material two must A distinction is made between cases:

Bei kleinem Aufwickeldurchmesser wird die Straffung im wesentlichen nur durch die Erhöhung der Zugkraft erreicht. Bei großen Durchmessern des Wickels hingegen dient die Zugkrafterhöhung vorwiegend zur Beschleunigung des Wickels bis zur Straffung der aufzuwickelnden Bahn. Die Straffung des bereits lose aufgewickelten Materiales wird dann überwiegend durch die Abbremskraft des beschleunigten Wickels bewirkt, die mit zunehmendem Durchmesser immer größer wird und damit den Aufwickelvorgang positiv beeinflußt. Das notwendige, von außen aufzubringende Drehmoment zum Beschleunigen des Wickels ist sehr viel niedriger als das durch das ruckartige Abbremsen des Wickels erzeugte Drehmoment, das vollständig zur Straffung der lose aufgewickelten Wicklungen auf der Wickelspule genutzt werden kann. Zwischen diesen beiden Bereichen gibt es einen Bereich, in dem sich beide Einflüsse überlagern.With a small winding diameter, the tightening in essential only by increasing the pulling force reached. With large diameters of the winding, however the increase in tractive force serves primarily for acceleration of the roll until the web to be wound is tightened. The tightening of the already loosely wound material is then mainly due to the braking force of the accelerated winding causes with increasing Diameter is getting bigger and bigger Winding process positively influenced. The necessary of Torque to be applied externally to accelerate the Wrap is a lot lower than that through that sudden braking of the winding generated torque, completely to tighten the loosely wound Windings on the winding spool can be used. There is an area between these two areas in which both influences overlap.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar: The invention is based on an exemplary embodiment the drawing explained in more detail. In this represent:  

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Journaldruckers mit einer Aufwickelvorrichtung gemäß der Erfindung; Figure 1 is a schematic side view of a journal printer with a winder according to the invention.

Fig. 2 eine schematische Aufsicht auf den Journaldrucker; Figure 2 is a schematic plan view of the journal printer.

Fig. 3 eine Aufsicht auf eine in der Aufwickelvorrichtung verwendete Rutschkupplung; Fig. 3 is a plan view of a slip clutch used in the take-up device;

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht der Rutschkupplung; Fig. 4 is a schematic side view of the slip clutch;

Fig. 5 Diagramme für den Verlauf des Drehmomentes an der Antriebsscheibe der Rutschkupplung, der Drehgeschwindigkeit der Aufwickelrolle und der Kraft an der aufzuwickelnden Papierbahn; und Fig. 5 are diagrams for the course of torque at the drive wheel of the slip clutch, the rotational speed of the winding roll and the force on the paper web to be wound; and

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Kugelrastung für eine Rutschkupplung. Fig. 6 is a schematic representation of a ball catch for a slip clutch.

Ein kleiner Journaldrucker 1 gemäß den Fig. 1 und 2 weist ein schachtelförmiges Gehäuse 2 auf, in dem eine Aufwickelrolle 3 für einen Papierstreifen, eine Vorratsrolle 4, ein Elektromotor 5 und ein Thermodruckwerk 6 aufgenommen sind. Ein schmaler Papierstreifen wird von der Vorratsrolle 4 durch den Thermodrucker geführt und anschließend auf der Aufwickelrolle aufgewickelt. Führungen etc. für den Papierstreifen sind hier nicht dargestellt. Die Antriebswelle des Elektromotors 5 ist mit einer Antriebsscheibe versehen, über die ein Antriebsriemen 8 läuft, der zu einer korrespondierenden Antriebsscheibe 9 einer Rutschkupplung 10 führt, die zum Antrieb der Aufwickelrolle 3 dient. Diese Rutschkupplung, vgl. Fig. 3 und 4, weist neben der Antriebsscheibe 9 eine Rutschscheibe 11 auf, die auf einer Welle 12 drehstarr, jedoch verschiebbar gelagert ist und mit Hilfe einer Andruckfeder 13, die sich gegen einen Abschlußflansch 14 der Welle 12 abstützt, gegen die Antriebsscheibe 9 gedrückt wird. Die Welle 12 ist an ihren gegenüberliegenden, dem Gehäuse 2 zugewandten Ende zu einem Ritzel 15 geformt, welches in ein Zahnrad 16 eingreift, das seinerseits auf der Welle der Aufwickelrolle gelegen ist. Wird der Elektromotor 5 betätigt, so wird somit die Aufwickelrolle 3 gedreht und der Papierstreifen aufgewickelt.A small journal printer 1 according to FIGS. 1 and 2 has a box-shaped housing 2 , in which a take-up roll 3 for a paper strip, a supply roll 4 , an electric motor 5 and a thermal printing unit 6 are accommodated. A narrow paper strip is fed from the supply roll 4 through the thermal printer and then wound up on the take-up roll. Guides etc. for the paper strip are not shown here. The drive shaft of the electric motor 5 is provided with a drive pulley, over which a drive belt 8 runs, which leads to a corresponding drive pulley 9 of a slip clutch 10 , which serves to drive the take-up roll 3 . This slip clutch, cf. Figures 3 and 4,. In addition to the drive pulley 9, a slip plate 11 which is rotationally fixed on a shaft 12, but displaceably mounted with the aid of a pressure spring 13 which rests against a sealing flange 14 of the shaft 12 is pressed against the drive pulley 9 becomes. At its opposite end facing the housing 2 , the shaft 12 is shaped into a pinion 15 which engages in a toothed wheel 16 which in turn is located on the shaft of the take-up reel. If the electric motor 5 is actuated, the winding roller 3 is thus rotated and the paper strip is wound up.

Die Antriebsscheibe 9 der Rutschkupplung 10 weist auf ihrer äußeren, der Rutschscheibe 11 zugewandten Seite zwei Noppen 17 auf, die als abgerundete Erhebungen ausgebildet sind und gegen die Rutschscheibe 11 weisen. Ebenso weist diese Rutschscheibe 11 an zwei gegenüberliegenden Seiten ihres Umfanges zwei gleichartig gestaltete Noppen 18 auf, die auf der Außenseite der Antriebsscheibe 9 gleiten.The drive disk 9 of the slip clutch 10 has on its outer side facing the slide disk 11 two knobs 17 , which are designed as rounded elevations and point against the slide disk 11 . Likewise, on two opposite sides of its circumference, this slide disc 11 has two knobs 18 of the same design, which slide on the outside of the drive disc 9 .

Wenn von der Vorratsrolle 4 auf die Aufwickelrolle 3 ein Papierstreifen gewickelt werden soll, so wird der Elektromotor 5 eingeschaltet, der dann während des Wickelvorganges mit konstanter Drehgeschwindigkeit läuft und dementsprechend die Antriebsscheibe 9 der Rutschkupplung 10 antreibt. Das hierbei auf die Aufwickelrolle 3 wirkende Drehmoment wird nur durch die Reibung zwischen der Rutschscheibe und der Antriebsscheibe bestimmt, wobei diese wiederum eine Funktion der Federkraft ist. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist das Drehmoment D an der Antriebsscheibe der Rutschkupplung entsprechend der eingestellten Reibung sehr gering. Ebenso ist auch die Drehgeschwindigkeit v der Aufwickelrolle sehr gering oder gar "Null", so daß diese Aufwickelrolle nicht dreht bzw. nur leicht mitgeführt wird. Dementsprechend ist auch die Kraft F an dem aufzuwickelnden Papierstreifen sehr gering oder gar "Null".If a paper strip is to be wound from the supply roll 4 onto the take-up roll 3 , the electric motor 5 is switched on, which then runs during the winding process at a constant rotational speed and accordingly drives the drive disk 9 of the slip clutch 10 . The torque acting on the take-up reel 3 is determined only by the friction between the sliding disc and the drive disc, which in turn is a function of the spring force. As can be seen from FIG. 5, the torque D on the drive disk of the slip clutch is very low in accordance with the set friction. Likewise, the rotational speed v of the take-up reel is very low or even "zero", so that this take-up reel does not turn or is only carried along slightly. Accordingly, the force F on the paper strip to be wound is very low or even "zero".

Erst wenn die Noppen 17 und 18 der Antriebsscheibe 9 und der Rutschscheibe 11 zum Zeitpunkt t1 aufeinanderlaufen, steigen das Drehmoment D und die Geschwindigkeit v an, wobei der Papierstreifen relativ lose bis zum Zeitpunkt t2 aufgewickelt wird. Diese Zeitdauer zwischen t1 und t2 wird durch die Schlaufenlänge des lose gewickelten Papierstreifens bestimmt. Sobald die Zugspannung an dem Papierstreifen durch Straffung der aufzuwickelnden Bahn ansteigt, wird die Kupplungskraft am Zeitpunkt t2 überschritten, so daß die Noppen 17 und 18 sich überspringen, wobei das Drehmoment D kurzfristig ansteigt. Dieses Überspringen ist am Zeitpunkt t3 abgeschlossen. Während dieser Zeitspanne t2 bis t3 wird die Aufwickelrolle abgebremst und während dieser Zeitspanne wirkt eine verstärkte Zugkraft F, hervorgerufen durch ruckartiges Abbremsen der Aufwickelrolle 3, auf den aufzuwickelnden Papierstreifen, so daß dieser bislang lose aufgewickelte Streifen gestrafft wird. Nach einer halben Umdrehung, zum Zeitpunkt t4 wiederholt sich dieser Vorgang. Der Vorgang ist in Fig. 5 relativ schematisch dargestellt; so ist es ohne weiteres, wie bereits erwähnt, möglich, daß auch in den übrigen Zeiten, in denen kein Kraftschluß der Noppen vorliegt, der Papierstreifen mitgeführt und lose gewickelt wird.Only when the knobs 17 and 18 of the drive disk 9 and the slide disk 11 run against one another at the time t1, does the torque D and the speed v increase, the paper strip being wound up relatively loosely until the time t2. This time period between t1 and t2 is determined by the loop length of the loosely wound paper strip. As soon as the tension on the paper strip increases by tightening the web to be wound up, the coupling force is exceeded at time t2, so that the knobs 17 and 18 jump over, the torque D increasing briefly. This skipping is completed at time t3. During this period t2 to t3, the take-up roll is braked and during this time an increased tensile force F, caused by jerky braking of the take-up roll 3 , acts on the paper strip to be wound, so that this previously loosely wound strip is tightened. After half a turn, at time t4, this process is repeated. The process is shown relatively schematically in FIG. 5; so it is easily possible, as already mentioned, that the paper strip is carried along and loosely wound even in the other times when the nubs are not non-positively connected.

Auch wenn in der Beschreibung das Aufwickeln eines Papierstreifens erläutert wurde, so gilt das Prinzip auch für andere in ihrer Längsrichtung im wesentlichen unelastische Folien oder andere dünne strangartige Materialien. Allgemein tritt dieses Problem dann auf, wenn ein Material zunächst bearbeitet, in obigem Fall bedruckt und anschließend aufgewickelt wird.Even if in the description the winding up of a The principle applies to paper strips also essentially for others in their longitudinal direction  inelastic foils or other thin strand-like Materials. Generally, this problem occurs if a material is first processed, in the above case printed and then wound up.

Anstelle eines Kraftschlusses durch Noppen können selbstverständlich andere Lösungen verwendet werden. Eine einfache Alternative ist eine federgestützte Kugelrastung 21 zwischen Rutschscheibe 11 und Antriebsscheibe 9 wie schematisch in Fig. 6 dargestellt. Eine Kugel 22 ist in der Rutschscheibe 11 geführt und wird mit einer Feder 23 gegen einen Bund 24 der Antriebsscheibe 9 gedrückt. Die Kugel 22 rastet in eine Ausnehmung 25 in dem Bund 24 ein und wird aus dieser herausgehoben, wenn die Zugspannung auf das aufzuwickelnde Material die Federkraft und die Reibung zwischen Kugel und Ausnehmung übersteigt.Instead of a frictional connection by knobs, other solutions can of course be used. A simple alternative is a spring-loaded ball detent 21 between the sliding disk 11 and the drive disk 9, as shown schematically in FIG. 6. A ball 22 is guided in the slide disc 11 and is pressed with a spring 23 against a collar 24 of the drive disc 9 . The ball 22 engages in a recess 25 in the collar 24 and is lifted out of it when the tensile stress on the material to be wound exceeds the spring force and the friction between the ball and the recess.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Aufwickeln von strang- oder bahnförmigem, im wesentlichen unelastischem Material auf eine Aufwickelrolle, die von einem Antrieb angetrieben ist, der über eine Kupplung intermittierend zunächst zum quasi losen Aufwickeln des Materiales eine geringe Zugkraft auf das Material und abschließend zum Straffen des lose aufgewickelten Materiales eine relativ hohe Zugkraft auf das Material ausübt, wobei die Kupplung eine mit dem Antrieb verbundene Antriebsscheibe und eine mit der Aufwickelrolle verbundene Andruckscheibe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebsscheibe (9) und Andruckscheibe (11) einander zugeordnete Anschlagkörper (17, 18; 22, 25) aufweisen, die einen Kraftschluß zwischen den Scheiben (9, 11) bis zu einer vorgegebenen Maximalkraft und nach Überschreiten dieser Maximalkraft ein Lösen des Kraftschlusses bewirken.1. Device for winding strand or web-shaped, substantially inelastic material on a take-up reel, which is driven by a drive which intermittently via a coupling first for quasi-loose winding of the material, a low tensile force on the material and finally for tightening the loose wound material exerts a relatively high tensile force on the material, the coupling having a drive disk connected to the drive and a pressure disk connected to the winding roller, characterized in that the drive disk ( 9 ) and pressure disk ( 11 ) are associated with stop bodies ( 17, 18; 22, 25 ), which cause a frictional connection between the disks ( 9, 11 ) up to a predetermined maximum force and after this maximum force is exceeded, a release of the frictional connection. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebsscheibe (9) und Andruckscheibe (11) koaxial sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the drive disc ( 9 ) and pressure plate ( 11 ) are coaxial. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagkörper Noppen (17, 18) sind.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the stop body knobs ( 17, 18 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Noppen (17, 18) der Antriebsscheibe (9) und der Andruckscheibe (11) am Umfang der beiden Scheiben auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. 4. The device according to claim 3, characterized in that the knobs ( 17, 18 ) of the drive plate ( 9 ) and the pressure plate ( 11 ) are arranged on the circumference of the two plates on opposite sides. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Kraftschluß zwischen Antriebsscheibe (9) und Andruckscheibe (11) eine federgestützte Kugelrastung (21 bis 25) vorgesehen ist.5. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a spring-loaded ball detent ( 21 to 25 ) is provided for the frictional connection between the drive disc ( 9 ) and pressure disc ( 11 ).