DE7535872U - Expansionsdorn - Google Patents
ExpansionsdornInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
- B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
- B66C1/10—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means
- B66C1/42—Gripping members engaging only the external or internal surfaces of the articles
- B66C1/44—Gripping members engaging only the external or internal surfaces of the articles and applying frictional forces
- B66C1/54—Internally-expanding grippers for handling hollow articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H75/00—Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
- B65H75/02—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
- B65H75/18—Constructional details
- B65H75/24—Constructional details adjustable in configuration, e.g. expansible
- B65H75/242—Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages
- B65H75/248—Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages expansion caused by actuator movable in axial direction
- B65H75/2484—Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages expansion caused by actuator movable in axial direction movable actuator including wedge-like or lobed member
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Winding Of Webs (AREA)
- Unwinding Webs (AREA)
- Storage Of Web-Like Or Filamentary Materials (AREA)
Description
G Io 824 Gm-su
Herr Stanley Gustafson, 22 Alpine Close, CROYDON, CRO 5üN/England
P "err Dennis Richard Impey, 281 Runley Road, LUTON,
edfordshire/England
Herr Anthony John Sissons, 22 Alpine Close, CROYDON, CRO 5UN/
England
Expansionsdorn
Die Neuerung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zur Handhabung
von Rollen und im einzelnen auf einen in diesem Zusammenhang insbesondere in der Papierindustrie verwendbaren Expansionsdorn
zum Erfassen der Innenfläche eines hohlen Zylinders.
Papier und bestimmte andere Bandmaterialien werden für eine industrielle
Verwertung gewöhnlich in Form großer Rollen gespeichert, bei denen das Bandmaterial um einen hohlen zylindrischen Kern oder
um einen Dorn gewickelt ist, der nachfolgend unter Zurücklassen einer kernlosen Rolle antfernt wird (hierbei handelt es sich um
eine solche Rolle, bei der die inneren Windungen einen Kern bilden). Nachfolgend wird der Begriff 'Kern' in der Weise benutzt,
daß er die inneren Windungen einer kernlosen Rolle einbezieht, wenn nicht im Text klar etwas anderes zum Ausdruck gebracht wird.
Während des Wickeins einer Rolle für Speicherungszwecke oder wahrend
ihres nachfolgenden Abwickeins für Verwendungszwecke ist es erforderlich, den Kern um seine Längsachse drehbar zu halten bzw.
zu stützen. Eine solche Abstützung wird durch mit der Innenfläche des Kerns in Eingriff kommende Klemmen bzw. Einspannvorrichtungen
gebildet. Diese können auf einer sich beispielsweise durch den
Kern erstreckenden Welle befestigt oder mit dieser einteilig ausgebildet
sein. Alternativ sind die Spannvorrichtungen ohne Wellen ausgebildet, und sie werden von entsprechenden drehbaren Flanschen
oder dergleichen getragen, die an die Enden des Kerns angrenzend angeordnet sind, so daß sich die Spannvorrichtungen unmittelbar an
diese Enden angrenzend in den Kern unter Eingriff mit diesem erstrecken.
Es sind zur Zeit zahlreiche SpannVorrichtungskonstruktionen erhältlich,
doch keine derselben ist vollständig zufriedenstellend, was insbesondere bei einer Verwendung in Verbindung mit relativ
-eichen Kernen gilt, wie solchen aus Pappe, Papier oder Fasermaterial.
Die häufig mit bekannten Spannvorrichtungen verbundenen Probleme führen unter anderem zu einem Zerreißen des Kerns und zu
einer hiermit verbundenen Zerstörung des Bandmaterials in den inneren Windungen. Daraus ergibt sich ein Fehlverhalten bezüglich
eines geeigneten Eingriffs mit dem Kern und des Verhinderns einer Gleitbewegung der Rolle während des Bremsens durch die Spannvorrichtung.
Die zur Zeit benutzten Spannvorrichtungen umfassen nicht expandierende abgeschrägte Spannvorrichtungen, durch Luft expandierende
Spannvorrichtungen, zentrifugal expandierende Spannvorrichtungen und sogenannte 'Kippverriegelungs'-Spannvorrichtungen
(tilt-lock), bei denen sich zum Erfassen des Kerns vom Körper der Spannvorrichtung federbetätigte Zähne erstrecken.
Die Aufgabe der vorliegenden Neuerung besteht in der Schaffung eines verbesserten und relativ einfachen sowie mechanisch betriebenen
Expansionsdorns, mit dem die beschriebenen Gefahren bzw. Probleme zumindest vermindert werden.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Expansicnsdora
zum Erfassen der Innenfläche eines hohlen Zylinders neuerungsgemäß
aus durch eines drehbaren Körper mit unter Onfangsabstand
angeordneten, sich axial erstreckenden und zur Drehachse geneigten
Stützoberflachen, durch eine Vielzahl von Zylindereingriff
seleaentenf die an den Stützoberflachen anliegen und über
diese zwischen einer radial inneren und einer radial äußeren Posi tion zum Erfassen der Innenfläche des Zylinders axial verschiebba
sind/ durch ein auf die Zylindereingriffselemente einwirkendes Be
tätigungsglied zum axialen Verschieben derselben über die Stützoberflächen
zwischen den radial inneren sowie äußeren Positionen und durch die Elemente axial in ihre radial innere Position vorspannende
Federmittel.
Beim Benutzen wird der aeuerungsgemäße Expansionsdorn in den Zylinder
eingesetzt, wobei die Zylindereingriffselemente unter der Vorspannung der Federmittel in ihrer radial inneren Position gehalten
werden. Dann wird das Betätigungsglied bewegt, um die Elemente in ihre radial äußere Position zu expandieren, in der sie
sich in einem Eingriff und gewöhnlich, jedoch nicht notwendigerweise, in einem Reibungseingriff mit der Innenfläche des Zylinder
befinden. Es werden das Betätigungsglied in seiner Position und damit die Zylindereingriffselemente in einem solchen Eingriff gehalten,
bis ein Entfernen des Expansionsdorns erwünscht ist, wöbe
das Betätigungsglied gelöst wird, so daß die Elemente unter der Federvorspannung in ihre radial innere Position zurückkehren können.
Der neue Expansionsdorn eignet sich insbesondere für die Handhabung
von Rollen aus Bandmaterial, und es ist deshalb bevorzugt, daß er in die Kerne solcher Rollen paßt und mit diesen in Eingrif
treten kann. Gewöhnlich haben solche Kerne einen Innendurchmesser von 76,2 oder lol,6 mm (3 oder 4 Zoll), und dementsprechend sind
die bevorzugten Expansiansdcrne für eine Verwendung bei dem einen oder anderen Kerndurchmesser geeignet dimensioniert. Der Körper
des Sxpansionsdorns kann auf einer Welle befestigt werden oder mi dieser einteilig ausgebildet sein. Im Fall einer Durchqangswelle
wird gewöhnlich ein unter Asialabstand angeordnetes Paar von Expansionsdornen
vorgesehen. Der Korper kann alternativ für einen •wellenlosen1 Betrieb geeignet sein, und zwar beispielsweise durc
Vorsehen von Flansch-, WeIlenstumpf- oder einteiligen Wellenhalte
rungen. Solche Mittel zum Halten bzw. Fesfeiegen einer Spannvorrici
tung sind im Znsaimwenfr^ig mit vorhandenen Spannvorrichtungen be-
kannt, und die neuerungsgemäße Spannvorrichtung bzw. der Expansionsdorn
nach der vorliegenden Neuerung kann für eine Verwendung in einer für vorhandene Spannvorrichtung analogen Weise geeignet
sein. Es ist jedoch bevorzugt, daß sich der Körper für ein Anbringen in einem wellenlosen Rollen- bzw. Walzengerttet eignet.
Der Körper kann irgendeine Form haben, doch ist er vorzugsweise zylindrisch ausgebildet. Es ist auch bevorzugt, daß die Stützoberflächen
durch die Bodenflächen von sich axial erstreckenden Nuten gebildet werden, die uiter Abstand an Umfang des Körpers angeordnet
sind. :;.ese Bodenflächen sind zweckmäßigerweise planar bzw. eben und tangential zur Drehachse. Die Stützoberflächen sind zu
der Achse geneigt und divergieren von dieser in einer axialen Richtung, und zwar vorzugsweise in Richtung zum axial äußeren Ende
des Körpers in bezug auf die erwünschte Position des Expansionsdorns im Inneren des zu erfassenden Zylinders.
Die Zylindererfassungselemente sind axial über die Stützoberflächen
verschiebbar und weisen bezüglich ihrer axialen Querschnitte vorzugsweise eine allgemein dreieckige Form auf, so daß sich die
radial äußere bzw. Zylindereingriffsoberfläche eines jeden elements
während der Bewegung zwischen den radial inneren und äußeren Positionen axial zum Körper erstreckt. Diese radial äußeren Oberflächen
können glatt oder unregelmäßig und beispielsweise genutet bzw. geriffelt sein, um den Reibungseingriff mit dei Innenfläche
des zu erfassenden Zylinders zu vergrößern. Vorzugsweise ist die Oberfläche teilzylindrisch und mit einsm Radius ausgebildet, der
im wesentlichen dem Innenradius des Zylinders entspricht. Es ist auch bevorzugt, daß die Zylindereingriffselemente gleichmäßig um
die Drehachse verteilt sind und eine Anzahl von 4 oder 6 ausmacher
Das Betätigungsglied kann ein ringförmiges Glied sein, welches auf dem Körper für eine axiale Bewegung in bezug auf diesen verschiebbar
aufgenommen wird. In einem solchen Fall können die Zylindereingriffselemente
für einen Eingriff mit dem ringförmigen Glied geeignet sein, um sich mit diesem zumindest in Richtung der
radial äußeren Position der Zylindereingriffselemente axial zu
bewegen. Beispielsweise kann das ringföriaige Glied eine sich radial
erstreckende Aussparung oder Nute aufweisen, in der ein sich radial erstreckender Vorsprung eines jeden ZylindereingriffselementR
angeordnet ist. Zweckmäßigerweise kann das Betätigungsglied am Ende des zu erfassenden Zylinders anliegen und von diesem zurückgehalten
werden, während der Körper des Expansionsdorns weiter in den Zylinder hineinbewegt wird. Die Federmittel können direkt
auf die Zylindereingriffselemente oder auf das Betätigungsglied einwirken und spiralförmige Kompressionsfedern aufweisen,
die zwischen den Zylindereingriff selementei oder dem Betatigungsglied
und dem Körper wirken.
Die Neuerung wird nachfolgend beispielhaft an einer zeichnerisch dargestellten bevorzugten Ausführungsform eines Expansionsdorns
näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - in einer perspektivischen Vorderansicht einen wellenlosen
Expansionsdorn für eine Verwendung in Verbindung mit einem wellenlosen Rollen- bzw. Walzgerüst zum Auf- bzw.
Abwickeln von Papierrollen,
Figur 2 - in einer auseinandergezogenen perspektivischen Vorderansicht
den Expansionsdorn aus Figur 1,
Figur 3 - in einer auseinandergezogenen perspektivischen Rückansicht
den Expansionsdorn aus Figur 1 und
Figur 4 - eine Betriebsfolge in drei schematischen Darstellungen
zum Aufzeigen der Betriebsweise des Expansionsdorns aus Figur 1.
Ein allgemein mit der Hinweiszahl 1 belegter Expansionsdorn weist einen im wesentlichen zylindrischen Körper 2 mit einem länglichen,
axial verlaufenden sowie inneren (in bezug auf den Kern einer von dem Expansionsdorn zu erfassenden Rolle) Teil bzw. Abschnitt 3
auf, dessen Durchmesser kleiner als derjenige des Kerninnendurch messers ist. Der Abschnitt 3 ist durch einen kegeletumpffÖrmigen
Teil 4 mit einem Abschnitt 5 verbunden, dessen Durchmesser größer als derjenige des Innendurchmessers ist. Koaxial vom Abschnitt 5
erstreckt sich ein Vorsprung bzw. Anguß 6 zum Anordnen in einer Bohrung 7 eines ringförmigen Befestigungsflansches 8. Vier Gewin-
7535172 15.0478
• fit ic-c
deblindbohrungen 9 erstrecken sich an unter ümfangsabstand angeordneten
Stellen axial in den Abschnitt 5. Diese Bohrungen nehmen sich durch Bohrungen Io im Befestigungsflansch δ erstreckende Gewindebolzen
auf, um den Körper 2 und den Flansch 8 miteinander zu
verbinden.
Vier gleichmäßig am Umfang ^/erteilte Nuten H erstrecken sich
axial durch den Körper 2, wobei ihre Bodenflächen 12 eben sowie tangential zur Achse des Körpers und geneigt sind, um von der
Achse in Richtung vom Abschnitt 3 zum Abschnitt 5 zu divergieren.
Der Befestigungsflansch 8 weist drei am umfang verteilte Bohrungen
13 auf, die sich an unter Radialabstand außerhalb des Körperabschnitts 5 befindlichen Positionen axial durch den Befestigungsflansch 8 erstrecken. Diese Bohrungen 13 sind entsprechend angeordnet
und dimensioniert, um Bolzen bzw. Schrauben zum Verbinden des Flansches mit Befestigungsplatten an einem walzen- bzw. wellenfreien
Walzgerüst (shaftless mill roll stand) aufzunehmen. Ein diametral unter Abstand angeordnetes Bolzenpaar 14 erstreckt sich
vom Flansch 8 axial nach vorne, um von zusammenarbeitenden Blindbohrungen
15 in einem ringförmigen sowie vom Körper 2 verschiebbar getragenen Betätigungsglied 16 aufgenommen zu werden. Der Flansch
8 weist ferner acht Blindbohrungen 17 auf, die am Umfang verteilt und axial mit entsprechenden Blindbohrungen 18 im ringförmigen Betätigungsglied
16 ausgerichtet sind. Jedes miteinander ausgerichtete Paar von Bohrungen 17 sowie 18 nimmt die entsprechenden Enden
einer Kompressionsfeder 19 auf, die der Axialbewegung des Ringgliedes
16 gegen den Flansch 8 widersteht.
Das Ringglied 16 hat einen solchen Innendurchmesser, daß es axial verschiebbar über den Körperabschnitt 5 paßt. Das Ringglied 16
weist an seiner radial innenliegenden Oberfläche eine sich in Umfangsrichtung
erstreckende Nute 2o auf. Diese dient cum Aufnehmen eines radial vorspringenden Teils 21 am axial äußeren Ende einer
jeden von vier Gleitklauen bzw. -nocken 22, die von den entsprechenden
Nuten 11 aufgenommen werden. Jede Klaue bzw. Nocke 22 hat
einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt mit einer geneigten,
7535172 15.0A.78
ebenen sowie radial inneren Oberfläche 23 und einer teilzylindrischen
radial äußeren Oberfläche 24, die sich axial erstreckt, wenn die Oberfläche 23 an der Bodenfläche 12 der entsprechenden
Nute 11 anliegt. Die Kurvenform bzw. Krümmung der Oberfläche 24 ist so gewählt, daß die Oberfläche einen Bogen eines Zylinders
mit dem Nenninnendurchmesser des Rollenkerns ausmacht. Bas axial innere Ende einer jeden Klaue bzw. Nocke 22 hat eine geneigte,
radial außen liegende Oberfläche 25, die in der nach innen weisenden Axialrichtung mit der Achse konvergiert und die auch eine
tei!zylindrische Fläche hat, deren Krümmung größer als diejenige
der Oberfläche 24 ist.
Ein Konus 26 nimmt die axial innenliegenden Enden der Klauen bzw.
Nocken 22 auf, und zwar mit einer konvergierenden und sich über die Oberflächen 25 erstreckenden kegelstumpfförmigen Aussparung
27. Eine zentrale Bohrung 28 erstreckt sich durch den Konus 26,
um einen Bolzen bzw. eine Schraube 3o aufzunehmen, der bzw. die sich in eine zent:ale Gewindeblindbohrung 29 im Körperabschnitt
unter Schraubeingriff erstreckt. Der Konus 26 hat einen sich axial erstreckenden Stift bzw. Bolzen 31, der von einem Blindloch
32 am axial innenliegenden Ende des Körpers 2 aufgenommen werden kann. In ähnlicher Weise erstreckt sich ein Stift bzw. Bolzen
von diesem Ende des Körpers 2 axial nach vorne, um von einem
Blindloch 34 aufgenommen zu werden, das dem Stift bzw. Bolzen diametral gegenüberliegt.
Wenn der Expansionsdorn 1 im Betrieb durch den Flansch 8 an einem wellenlosen Walzgerüst befestigt ist, wird das Ringglied durch
die Kompressionsfedern 19 relativ zum Flansch 8 in einer rückwärtigen Position gehalten. Die Gleitklauen bzw. -nocken 22 werden
in ihren entsprechenden Nuten 11 gehalten, und zwar durch das Anordnen ihrer Teile bzw. Vorsprünge 21 in der k'ute 2o und ihrer
entgegengesetzten Enden in der Aussparung 27. Der Expansionsdorn wird durch den Antriebsmechanismus des Rollen- bzw. Walzgerüsts
axial in den Kern einer Rolle 35 aus Papier oder ähnlichem Bandmaterial (siehe Figur 4a) bewegt. Wenn das Ringglied 16 an das
Ende des Kerns anstößt, wird eine weitere axiale Bewegung dieses
7535172 15.0Ui
-liedes in bezug auf den Kern verhindert (siehe Figur 4b). Dementsprechend
begründet eine weitere Axialbewegung des Körpers 2 eine axiale Verschiebung zwischen dem Flansch 8 und dem Glied 16 gegen
die Vorspamuing der Federn 19. Eine solche Relativbewegung veranlaßt
die Gleitklauen bzw. -nocken 22, längs der geneigten Bodenflächen 12 hochzugleiten, wodurch die Kerneingriffsflächen 2 4 radial
nach außen bewegt werden, bis sie fest an der Innenfläche des Kerns anliegen. In dieser radial äußeren Position der Gleitklauen
bzw. -nocken 22 befindet sich der Kern in einem Reibungseingriff mit dem Expansionsdorn, um sich mit diesem zu drehen
(siehe Figur 4c). Ein solcher Eingriff begründet kein Aufreißen des Kerns, läßt Veränderungen bezüglich des inneren Kerndurchmessers
zwischen verschiedenen Rollen desselben Nenninnendurchmessers zu und sichert den Kern bei allen Drehzahle", sowie während des
Bremsens. Wenn ein Entfernen des Expansionsdorns 1 vom Kern erwünscht ist, wird der Körper 2 in axialer Richtung vom Kern wegbewegt.
Hierdurch kann das Ringglied unter der Vorspannung der Federn 19 zu seiner rückwärtigen Position zurückkehren, wobei die
Gleitklauen bzw. -nocken 22 längs der geneigten Bodenflächen 12 herabgleiten, um das Ausmaß der radialen Vorspringens der Oberflächen
24 zu vermindern und ein vollständiges Entfernen des Expansionsdorns vom Kern zu ermöglichen.
- Schutzansprüche -
7535172 I5.ot.7i
Claims (12)
1. Expansionsdorn zum Erfassen der Innenfläche eines hohlen Zylinders,
gekennzeichnet durch einen drehbaren Körper (2) mit unter Umfangsabstand angeordneten, sich axial erstreckenden und zur
Drehachse geneigten Stützoberflächen (12), durch eine Vielzahl von Zylindereingriffselementen (2.2), die an den Stützoberflächen
anliegen und über diese zwischen einer radial inneren und einer radial äußeren Position zum Erfassen der Innenfläche des
Zylinders axial verschiebbar sind, durch ein auf die Zylindereingriff selemen te einwirkendes Betätigungsglied (16) zum axialen
Verschieben derselben über die Stützoberflächen zwischen den radial inneren sowie äußeren Positionen und durch die Elemente
axial xn ihre radial innere Position vorspannende Federmittel
(19).
2. Expansionsdorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zylindereingriffselemente (22) teilzylindrische Zylindereingriffsoberflächen
(24) für einen Reibungseingriff alt der Innenfläche des Zylinders haben.
3. Expansionsdorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützoberflächen (12) Bodenflächen von sich axial erstreckenden
und am Umfang des Körpers (2) verteilten Nuten (Xl) sind.
4. Expansionsdorn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dii
Bodenflächen (1.2) planar bzw. eben sind und tangential zur Drehachse verlaufen.
5. Expansionsdorn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stützoberflächen (12) von der Drehachse in Richtung zum axial äußeren Ende des Körpers (2)
divergieren.
6. Expansionsdorn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zylindereingriffeelemente (22)
— Io -
-loin axialem Querschnitt eine allgemein dreieckige Form haben und sich somit ihre radial äußeren Oberflächen während der Ee
wegung zwischen den radial inneren und äußeren Positionen axial zum Körper (2.) erstrecken.
7. Expansionsdorn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zylindereingriffselemente (22) um die Drehachse unter gleichem Abstand angeordnet sind.
8. Expansionsdorn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied ein ringförmiges Glied (16) darstellt, das für eine Axialbewegung relativ
zum Körper (2) verschiebbar auf diesem aufgenommen wird.
9. Expansionsdorn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Zylindereingriffselemente (22) mit dem ringförmigen Glied (16) für ein axiales Mitbewegen in Richtung der radial
äußeren Position der Elemente in Eingriff befinden.
10. Expansionsdorn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das ringförmige Glied (16) eine sich radial erstreckende Aussparung oder Nute (2o) aufweist, in der sich ein radial erstreckender
Vorsprung eines jeden Zylindereingriffselements (22) befindet.
11. Expansionsdorn nach einem oder mehreren der Ansprüche l-lo,
dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel zwischen dem Ringglied
(16) und dem Körper befindliche spiralförmige Komprsssionsfedern
(19) aufweisen.
12. Expansionsdorn nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2) an seinem axial inneren Ende eine konische End
kappe (26) hat, die koaxial zum Körper festgelegt ist und in der axial nach innen weisenden Richtung konvergiert, um die
axial inneren Enden der Zylindereingriffselemente (22) verschiebbar aufzunehmen.
7535172 15.04.76
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