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Diese Erfindung betrifft eine Welle, um geschnittene
Rollenteile in einer Schneide/Wickel-Maschine aufzunehmen, sowie
eine Schneide/Wickel-Maschine, die eine derartige Welle
enthält.
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Unter dem Ausdruck "Schneide/Wickel-Maschine", wie er hier
verwendet wird, ist eine Maschine zu verstehen, die eine
Rolle eines bandartigen Materials, beispielsweise Papier oder
Kunststoff-Folien, abwickeln, das Material senkrecht zu
seiner Achse in zwei oder mehr Teile schneiden und die
geschnittenen Teile aufwickeln kann, um Rollen herzustellen, die eine
kleinere axiale Länge als die Ausgangsrolle besitzen.
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Die geschnittenen Teile werden üblicherweise auf einem Paar
von getrennten Wellen so aufgewickelt, dass benachbarte Teile
der ursprünglichen Rolle, die schachbrettartig versetzt sind,
auf verschiedenen Wellen aufgewickelt werden. Im besonderen
werden die verschiedenen Teile auf entsprechenden Rohrkernen
aufgewickelt, die üblicherweise aus Karton bestehen und
koaxial rund um die Wellen angeordnet sind.
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Genauer gesagt: die vorliegende Erfindung betrifft eine
Welle, um geschnittene Rollenteile aufzunehmen, wobei die Welle
einen zylindrischen Körper enthält, dessen Außenfläche
zumindest eine Ausnehmung besitzt, um eine elastische Hülle
aufzunehmen, die mit derer Quelle eines unter Druck stehenden
Fluids, beispielsweise mit Druckluft, über Kanäle im
zylindrischen Körper verbunden werden kann.
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Gemäß dem Stand der Technik ist die Außenfläche des
zylindrischen Körpers einer derartigen Welle mit einer Vielzahl von
gleichmäßig beabstandeten, länglichen, am Umfang verlaufenden
Ausnehmungen versehen, von denen jede eine entsprechende
elastische Hülle aufnehmen kann, die dadurch aufgeblasen werden
kann, dass dem Inneren Druckluft zugeführt wird.
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Durch das Aufblasen der Hüllen dehnen sich ihre Außenflächen
auf, wobei sie sich gegen die Innenflächen der Kartonkerne
pressen, auf denen die geschnittenen Rollenteile aufgewickelt
werden, wodurch verhindert wird, dass sie relativ zur Welle
gleiten, während sich diese dreht.
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Wenn die Dicke des Materials auf der ursprünglichen Rolle
über die Breite des Bands, beispielsweise durch
Fertigungsfehler, nicht konstant ist, ändern sich die Radialabmessungen
der geschnittenen Teile beim Aufwickeln relativ zueinander,
wobei sie selbstverständlich bei jenen geschnittenen Teilen
größer sind, die von den dickeren Teilen der ursprünglichen
Rolle geschnitten wurden.
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Gleichzeitig ist die Winkelgeschwindigkeit der Drehung von
allen Rollenteilen gleich, die auf der selben Welle
aufgewikkelt werden, da die direkte Berührung zwischen den
aufgeblasenen Hüllen, die der Welle und den Kernen der verschiedenen
geschnittenen Rollenteile zugeordnet sind, jede relative
Verschiebung verhindert.
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Dadurch können zu einem gegebenen Zeitpunkt die tangentialen
Aufwickelgeschwindigkeiten des Bandmaterials bei den
verschiedenen geschnittenen Rollenteilen verschieden sein, die
auf der selben Welle sitzen. Tatsächlich stammen diese
Tangentialgeschwindigkeiten vom Produkt einer konstanten
Winkelgeschwindigkeit und einem Radius, der sich durch mögliche
Schwankungen in der Dicke ändern kann, wie dies oben erörtert
wurde.
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Unterschiedliche Tangentialgeschwindigkeiten sind besonders
schädlich, da sie zu unterschiedlichen Spannungen in den
verschiedenen geschnittenen Teilen eines Bands führen, das
aufgewickelt wird. Schließlich unterscheiden sich einige dieser
Spannungen vom theoretischen Wert, wodurch der betroffene
geschnittene Rollenteil zu locker aufgewickelt wird, wenn sie
zu niedrig sind, oder zu straff aufgewickelt wird, wenn sie
zu hoch sind.
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Um das oben erwähnte Problem zu verhindern, besteht der
Gegenstand dieser Erfindung aus einer Welle, wie sie oben
beschrieben wurde, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle eine
Vielzahl von Ringen enthält, die sich entlang von
entsprechenden Erzeugenden öffnen und nebeneinander rund um die
Au
ßenfläche des zylindrischen Körpers sowie koaxial zur
Wellenachse angeordnet sind, wobei die Ringe eine Einrichtung
besitzen, um in den Körper der Welle einzugreifen, wobei sich
die Ringe dadurch ausdehnen können, dass die elastische Hülle
aufgeblasen wird.
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Erfindungsgemäß sitzen die Kerne von verschiedenen
geschnittenen Rollenteilen, die um die selbe Welle angeordnet sind,
nicht direkt auf den aufgeblasenen Hüllen sondern auf den
Außenflächen der Ringe. Da es sehr viele Ringe gibt, kommt es
nie vor, dass verschiedene Kerne auf verschiedenen Stellen
des selben Rings aufliegen, während der selbe Kern auf
mehreren verschiedenen Ringen aufliegen kann.
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Dadurch wird jeder Kern von der Welle praktisch über seinen
Umfang und im wesentlichen unabhängig von den anderen Kernen
gehalten. Damit wird eine unabhängige und homogene
Verschiebung jedes Kerns relativ zur Welle ermöglicht, wenn sich die
Dicke des aufgewickelten Bands in den verschiedenen
geschnittenen Rollenteilen ändert.
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Die Tangentialgeschwindigkeiten der verschiedenen
geschnittenen Bandteile, die um die selbe Welle aufgewickelt werden,
können damit konstant gehalten werden. Beispielsweise
entspricht eine übermäßige Dicke des Bands in einem bestimmten
geschnittenen Bandteil, der mit einer Zunahme im Radius der -
Rolle verknüpft ist, tatsächlich einer automatischen
Absenkung seiner Winkelgeschwindigkeit, da der Kern auf den
Oberflächen der Ringe gleitet, so dass das Produkt der beiden
Größen konstant bleibt.
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Die Tatsache, dass die tangentiale Aufwickelgeschwindigkeit
konstant ist, führt dazu, dass die verschiedenen
geschnittenen Bandteile einer im wesentlichen konstanten Spannung
unterworfen werden, die so gemacht werden kann, dass sie zu
jedem Zeitpunkt dem optimalen Wert entspricht.
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Bei dem Material, das für die Herstellung der Ringe verwendet
wird, handelt es sich vorzugsweise um ein Metall, im
besonderen um Stahl, damit die Kerne, die im allgemeinen aus Karton
bestehen, auf den Außenflächen der Ringe richtig gleiten
können.
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Ein weiterer Gegenstand dieser Erfindung besteht aus einer
Schneide/Wickel-Maschine, die zumindest eine Welle enthält,
wie sie oben erwähnt wurde.
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Weitere Vorteile und Merkmale dieser Erfindung werden aus der
nun folgenden ausführlichen Beschreibung eines
nichteinschränkenden Beispiels und den beiliegenden Zeichnungen
ersichtlich, in denen zeigt:
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Fig. 1 den Schrägriss einer Schneide/Wickel-Maschine,
die ein Paar von Wellen gemäß der Erfindung
enthält;
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Fig. 2 die Seitenansicht der Maschine von Fig. 1;
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Fig. 3 den Schnitt durch eine der Wellen entlang der
Achse III-III von Fig. 1;
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Fig. 4 den Grundriss der Welle von Fig. 3 und
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Fig. 5 den Schnitt entlang der Achse V-V von Fig. 4.
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Eine Schneide/Wickel-Maschine mit bekannten Aufbau, die hier
nur kurz beschrieben werden soll, ist in Fig. 1 und 2 mit der
Bezugsziffer 10 versehen.
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Die Maschine 10 enthält ein Chassis 12, in das eine erste
drehbare Welle 14 eingreift, die eine Rolle 16 eines
bandartigen Materials aufnehmen kann, das abgewickelt werden soll.
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Eine Vielzahl von Förderwalzen 18 für das Band 20, das von
der Rolle 16 abgewickelt wird, ist gleichfalls am Chassis 12
zusammen mit einer Schneidewelle 22 angebracht, die eine
Vielzahl von Messern trägt, die in Längsrichtung beabstandet
sind und in den Zeichnungen nicht gezeigt werden, um das Band
20 parallel zu seiner Längsrichtung und senkrecht zu den
Achsen der ersten Welle 14 sowie der Förderwalzen 18 in mehrere
Teile zu schneiden.
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Schließlich greifen zwei Aufwickelwellen 24, die mit einem
Drehantrieb versehen sind, in das Chassis 12 ein, wobei
rohrförmige Kerne 26, die im allgemeinen aus gepresstem Karton
bestehen, in Längsrichtung darauf beabstandet sind. Ein
entsprechender Teil eines geschnittenen Bands wird um jeden Kern
26 gewickelt, wodurch eine Vielzahl von Rollen 28 entsteht,
deren axiale Länge kleiner als bei der ursprünglichen Rolle
16 ist.
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Jede Aufwickelwelle 24 enthält (Fig. 3, 4 und 5) einen
zylindrischen Körper 30, dessen Außenfläche mit einer Vielzahl von
gleichmäßig beabstandeten Umfangsrillen 32 versehen ist, die
einen rechteckigen Querschnitt besitzen und sich mit
länglichen Ausnehmungen 34 abwechseln. Sowohl die Rillen 32 als
auch die Ausnehmungen 34 sind gerade und liegen parallel zur
Achse der Welle 24.
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In jeder Ausnehmung 34 ist eine entsprechende elastische
Hülle 36 untergebracht, die über einen entsprechenden radialen
Kanal 38, der im zylindrischen Körper 30 ausgebildet ist, mit
einem Kanal 40 in Verbindung steht, der koaxial zur Achse der
Welle 24 verläuft und mit der Quelle eines unter Druck
stehenden Fluids verbunden werden kann, beispielsweise mit
Druckluft.
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Weiters enthält jede Welle 24 eine Vielzahl von Ringen 42,
die vorzugsweise aus Metall, beispielsweise aus Stahl,
bestehen, sich längs entsprechenden Erzeugenden 44 öffnen und
nebeneinander rund um die Außenfläche des zylindrischen Körpers
30 sowie koaxial zur Achse der Welle 24 angeordnet sind.
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Jeder Ring 42 besitzt Kanten 46, die radial zur Achse der
Welle 24 entlang der offenen Erzeugenden 44 gebogen sind, um
mit einem Spiel in eine der Rillen 32 einzugreifen, die
entlang der Außenfläche des zylindrischen Körpers 30 verlaufen.
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Wenn die Maschine 10 in Betrieb steht (Fig. 1 und 2), wird
das Band 20, das allmählich von der Rolle 16 abgewickelt
wird, senkrecht zur Achse der Rollen 16 von Messern in
mehrere Teile geschnitten, die auf der Welle 22 sitzen.
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Die geschnittenen Teile des Bands 20 bilden dann dadurch die
Rollen 28, dass sie auf entsprechende Kerne 26 aufgewickelt
werden, die auf einer der Wellen 24 angeordnet sind, die um
ihre eigenen Achsen in Drehung versetzt werden.
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Die Kerne 26 sind auf den beiden Aufwickelwellen 24
schachbrettartig so angeordnet, dass benachbarte Teile des Bands 20
der ursprünglichen Rolle 16 auf verschiedenen Wellen 24
aufgewickelt werden.
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Den Eingriff zwischen den Kernen 26 und der entsprechenden
Welle 24 erreicht man dadurch, dass die Hüllen 36 mit
Druckluft aufgeblasen werden, die durch die Kanäle 38, 40 (Fig. 3)
strömt, wodurch sich die Ringe 42 am Umfang ausdehnen und
gegen die Innenflächen der Kerne 26 gepresst werden. Dieser
Ausdehnung wirkt die Steifheit der Kerne 26 entgegen, wobei
sie auf einen Maximalwert begrenzt ist, der von der Breite
der Rillen 32 bestimmt wird, deren radial verlaufende Wände
48 schließlich an den umgebogenen Kanten 46 der offenen
Erzeugenden 44 der Ringe 42 anliegen.
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Die umgebogenen Kanten 46 können in irgendeine der Rillen 32
eingesetzt werden. Wie Fig. 4 zeigt, ist es bequem, die
Kanten 46 von benachbarten Ringen 42 in verschiedene Rillen 32
einzusetzen.
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Die Ringe 42 besitzen eine ziemlich kurze Axiallänge, so dass
kein Ring 42 gleichzeitig für zwei oder mehr benachbarte
Kerne 26 als Halterung dient. Bei dieser Ausführungsform tritt
tatsächlich das Gegenteil ein, wobei das bedeutet, dass der
selbe Kern 26 auf mehreren verschiedenen Ringen 42 aufliegt,
wie dies Fig. 4 zeigt.
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Jeder Kern 26 greift damit in die Welle 24 unabhängig von den
anderen Kernen ein. Wenn die Radialabmessungen der
geschnittenen Rollenteile 28, die auf der selben Welle 24
aufgewikkelt werden, unterschiedlich zunehmen, da in der Dicke des
Bands 20 der ursprünglichen Rolle 16 längs deren Breite
abnormale Schwankungen auftreten, gleiten die verschiedenen
Kerne 26 unterschiedlich relativ zu den Ringen 42 jenes Teils
der Welle 24, auf dem sie sitzen.
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Wenn beispielsweise der Radius von einer Rolle 28 schneller
größer wird als der Radius der anderen Rollen, gleitet ihr
Kern 26 stärker auf den Ringen 42, auf denen der Kern sitzt,
wodurch ihre Winkelgeschwindigkeit verlangsamt wird.
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Die tangentiale Aufwickelgeschwindigkeit, die durch das
Produkt aus der Winkelgeschwindigkeit und dem Radius einer jeden
Rolle 28 gegeben ist, wird dadurch für die verschiedenen
Rollen 28 immer konstant gehalten, die der selben Welle 24
zugeordnet sind.
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Es ist daher möglich, jenes Drehmoment auszuwählen, das jeder
Welle 24 aufgeprägt wird, um eine Tangentialgeschwindigkeit
zu erreichen, die für alle Rollen 28 immer gleich ist, die
auf der selben Welle 24 aufgewickelt werden, und die der
optimalen Spannung in den verschiedenen Bandteilen 20
zugeordnet ist, die aufgewickelt werden.
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Dadurch werden Probleme verhindert, die mit einem zu lockeren
oder zu straffen Aufwickeln auf den Rollen 28 verbunden sind,
das durch falsche Spannungen beim Aufwickeln entsteht.
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Selbstverständlich bleibt die Grundlage der Erfindung gleich,
wobei Einzelheiten des Aufbaus und Arten der Ausführungsform
gegenüber dieser beispielhaften Beschreibung und den
Zeichnungen weit verändert werden können, ohne dadurch vom Bereich
abzuweichen, wie er beansprucht wird.
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Im besonderen können die Axiallänge eines jeden Rings 42 und
damit die Anzahl der Ringe für eine gegebene Länge der Welle
24 ausgewählt werden, wobei berücksichtigt wird, dass
zumindest ein Ring 42 für jeden Rollenteil 28 benötigt wird.
Selbstverständlich wird die Flexibilität beim Betrieb der
Welle 24 um so größer, je größer die Anzahl der Ringe 42
gewählt wird, wodurch es möglich ist, Rollen bis zu einer
entsprechenden Anzahl aufzuwickeln.