Hamburg, 22. Januar 2009

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Anmelder/Inhaber: E. C. H. Will GmbH

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E.C.H. Will GmbH

Nedderfeld 100, 22529 Hamburg

Vorrichtung zum lösbaren Haltern einer Wickelhülse

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur einseitigen Aufnahme und zum lösbaren Haltern einer Wickelhülse einer Rolle aus bahnförmigem Material, insbesondere einer Innenhülse einer Papierrolle o.dgl., an einem antreibbaren Wellenende einer Drehwelle einer Verarbeitungsmaschine, mit einem am Wellenende befestigbaren und um eine erste Drehachse rotierbaren Grundkörper, der mindestens ein Kurvensegment mit einer Kurvenführung aufweist, welche in einer winklig, vorzugsweise etwa rechtwinklig, zur ersten Drehachse aufgespannten Ebene umläuft, und mit mindestens einem Spannelement, das einerseits in verschieblichem Eingriff mit der Kurvenführung des mindestens einen Kurvensegmentes und andererseits in Anlage an eine Innenseite der Winkelhülse bringbar ist, wobei der Grundkörper und das mindestens eine Spannelement um eine zweite Drehachse, gegeneinander verdrehbar sind.

In Form von Rollen aufgespultes bahnförmiges Material, wie beispielsweise Papier, ist auf Wickelhülsen aufgerollt und wird in diesem Zustand angeliefert. Die Wickelhülsen, die auch als Innenhülsen oder Kernrohre bezeichnet werden, bestehen gewöhnlich aus Pappe, Hartfasern oder Kunststoff. Diese Rollen müssen dann zum Abrollen des bahn- förmigen Materials für eine Weiterverarbeitung in einer Verarbeitungsmaschine, welche es sich im Falle von Papier gewöhnlich um Schneide- und/oder Druckmaschinen handelt,

in hierfür vorgesehene Haltevorrichtungen der eingangs genannten Art gebracht werden. Gewöhnlich sind zwei derartige Vorrichtungen vorgesehen, die im Abstand voneinander angeordnet sind, um die Wickelhülse an beiden Seiten lösbar zu haltern und somit ein Lager für beide Enden der Wickelhülse zu bilden. Demgegenüber ist bei geringeren Arbeitsbreiten gewöhnlich nur auf einer Seite eine derartige Vorrichtung mit einem Spannkopf und auf der anderen Seite lediglich ein Dorn vorgesehen.

Für die lösbare Halterung wird in das betreffende Ende der Wickelhülse der Grundkörper eingeführt und mit Hilfe von Spannelementen in Reibeingriff mit der Innenseite der Wickelhülse gebracht. Gewöhnlich wird hierbei gleichzeitig die Wickelhülse zentriert, also in koaxiale Ausrichtung zur Drehachse des rotierenden Grundkörpers und der Drehwelle gebracht, um ein insbesondere durch Unwucht hervorgerufenes und zu wechselnden Bahnspannungen führendes, unregelmäßiges Abrollverhalten zu vermeiden.

Der Grundkörper ist an dem Wellenende einer Drehwelle der Verarbeitungsmaschine befestigt und bildet zusammen mit der Drehwelle ein Lager für die Wickelhülse. Bei den Spannelementen handelt es sich gewöhnlich um im wesentlichen radial bewegbare Spannbacken. Der Grundkörper bildet zusammen mit den Spannelementen demnach einen Spannkopf, was im übrigen auch auf die gesamte Vorrichtung der eingangs genannten Art zutrifft.

Sofern eine für den Verarbeitungsprozess erforderliche Bahnspannung beim Abrollen zu erzeugen ist, muss die drehende Rolle mit einem hierfür erforderlichen Bremsmoment beaufschlagt werden. Demnach wirkt eine entsprechende Bremsvorrichtung auf die Drehwelle und somit auf den Spannkopf bzw. die Vorrichtung der eingangs genannten Art.

Bei Spannköpfen wird zwischen permanent spannenden und mechanisch expandieren- den Spannköpfen unterschieden.

Bei permanent spannenden Spannköpfen werden die Spannbacken durch von außen eingeleitete Kräfte betätigt, die beispielsweise durch Druckluft, Schrauben oder Federn erzeugt werden.

Mechanisch expandierende Spannköpfe nutzen das von den Bremsvorrichtungen auf die Wickelhülse übertragene Bremsmoment aus, um zu expandieren. Zu diesem Zweck kann auch die Vorrichtung der eingangs genannten Art verwendet werden. Hierzu weist der

Grundkörper mindestens ein Kurvensegment auf, das mit einer Kurvenführung versehen

ist, welche in einer winklig, vorzugsweise etwa rechtwinklig, zur Drehachse des Grundkörpers aufgespannten Ebene umläuft. Das mindestens eine Spannelement befindet sich einerseits in verschieblichem Eingriff mit der Kurvenführung des Kurvensegments. Dieser Eingriff kann permanent sein und beispielsweise dadurch erzielt werden, dass das Spannelement durch externe Kräfte, wie beispielsweise Federkräfte, im verschieblichen Eingriff mit der Kurvenführung gehalten wird. Mit „verschieblichen Eingriff' ist gemeint, dass das Spannelement zwar in der Kurvenführung gehalten, jedoch entlang der Kurvenführung bewegbar ist. Andererseits ist das Spannelement in Anlage an die Innenseite der Wickelhülse bringbar, um in Klemmeingriff mit dieser zu gelangen. Demnach ist das Spannelement zwischen einer entspannten Stellung bzw. Ruhestellung, in der sich das Spannelement außer Eingriff mit der Wickelhülse befindet, und einer Klemm- bzw. Arbeitsstellung verbringbar, in der sich das Spannelement in Reib- bzw. Klemmeingriff mit einer Innenseite der Wickelhülse befindet. Um das Spannelement zwischen diesen beiden Stellungen zu verbringen, besitzt die Kurvenführung einen entsprechenden Ver- lauf. Demnach übernimmt die Kurvenführung die Aufgabe einer Kulissenführung. Auch konstruktiv kann die Kurvenführung wie eine Kulissenführung ausgeführt sein. Gewöhnlich bildet die Kurvenführung eine umlaufende Kurvenfläche, die vom Umfang des Kurvensegmentes gebildet ist und mit dem sich das Spannelement in verschieblicher Anlage befindet. Somit ist die Kurvenführung in funktionaler Hinsicht auch mit einer Nockenfüh- rung bzw. -fläche gleichzusetzen. Gewöhnlich sind mehrere Spannelemente gleichmäßig über den Umfang des Grundkörpers verteilt angeordnet.

Wird nun die Materialbahn von der Rolle abgezogen, fängt die Rolle und somit auch die Wickelhülse an sich zu drehen. Um die von der Rolle abgezogene Materialbahn unter Spannung zu halten, soll durch die zuvor erwähnte Bremsvorrichtung ein Bremsmoment über die Drehwelle und den von der Vorrichtung der eingangs genannten Art gebildeten Spannkopf mit Grundkörper und Spannelementen auf die Rolle übertragen werden. Dabei verdreht sich der Grundkörper gegenüber den Spannelementen. Dadurch werden die Kurvensegmente und somit deren Kurvenführung einer Bewegung gegenüber den Spannelementen unterworfen, was aufgrund eines entsprechend geeigneten Verlaufes der Kurvenführung zur Folge hat, dass die Spannelemente nach außen gedrückt und dabei aus ihrer zurückgezogenen entspannten Stellung bzw. Ruhestellung in ihre Klemmbzw. Arbeitsstellung radial nach außen bewegt werden und somit in einen Kraftschluss und gegebenenfalls auch Formschluss mit der Innenseite der Wickelhülse gelangen.

Die US 2005/0224627 A1 offenbart einen selbstspannenden Spannkopf zum Innenspan- nen von Papierrollen entsprechend der Vorrichtung der eingangs genannten Art. Dieser

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bekannte Spannkopf weist ebenfalls einen zylinderförmigen Grundkörper auf, welcher auf seinem Umfang mit drei ringförmig angeordneten, um 120° versetzten und sich über jeweils 60° erstreckenden Abflachungen bzw. ebenen Flächenabschnitten versehen ist, welche die Aufgabe einer Kurvenführung übernehmen. Sich radial nach außen erstre- ckend, sind drei entlang des Umfanges des Grundkörpers um 120° versetzte Spannbacken angeordnet, welche innen liegend jeweils eine konkave Innenfläche aufweisen. Die Krümmung dieser konkaven Flächen ist derart stark, dass deren Radius kleiner als der Abstand zur Drehachse des Grundkörpers ist. Zwischen den ebenen Flächenabschnitten des Grundkörpers und der konkaven Innenflächen der Spannbacken sind Rollen ange- ordnet. Durch Verdrehen des Grundkörpers um seine Drehachse relativ zu den Spannbacken werden diese nach außen bewegt und spannen hierdurch die Wickelhülse einer Papierrolle.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass das Spannen des mindestens einen Spannelementes kon- struktiv einfacher und zugleich wirkungsvoller realisiert werden kann.

Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß zur Lösung dieser Aufgabe eine Vorrichtung zur einseitigen Aufnahme und zum lösbaren Haltern einer Wickelhülse einer Rolle aus bahn- förmigem Material, insbesondere einer Innenhülse einer Papierrolle o.dgl., an einem antreibbaren Wellenende einer Drehwelle einer Verarbeitungsmaschine, mit einem am Wellenende befestigbaren und um eine erste Drehachse rotierbaren Grundkörper, der mindestens ein Kurvensegment mit einer Kurvenführung aufweist, welche in einer winklig, vorzugsweise etwa rechtwinklig, zur ersten Drehachse aufgespannten Ebene umläuft, und mit mindestens einem Spannelement, das einerseits in verschieblichem Eingriff mit der Kurvenführung des mindestens einen Kurvensegmentes und andererseits in Anlage an eine Innenseite der Winkelhülse bringbar ist, wobei der Grundkörper und das mindestens eine Spannelement um eine zweite Drehachse, gegeneinander verdrehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Kurvenführung des mindestens einen Kurvensegmentes über ihre gesamte Länge gekrümmt ist und einen sich über ihre gesamte Länge verändernden Abstand zur zweiten Drehachse aufweist.

Während im Stand der Technik die Kurvenführung der Kurvensegmente alternierend drei gekrümmte und drei ebene Flächenabschnitte aufweisen, welche in einer Ebene rechtwinklig zur Drehachse verlaufen, schlägt nunmehr die Erfindung vor, der umlaufenden Kurvenführung des mindestens einen Kurvensegmentes die Form einer geschlossenen stetigen Kurve zu geben, welche also keine Unstetigkeitsstellen enthält und sowohl die

erste Drehachse, die die Drehachse des rotierenden Grundkörpers bildet, als auch die zweite Drehachse, um die der Grundkörper und das mindestens eine Spannelement gegeneinander verdrehbar sind, umschließt.

Denkbar sind sowohl eine symmetrische als auch eine asymmetrische Kurvenform und können einzelne Kurvenabschnitte bei Bedarf eine nicht-konstante Krümmung, eine konstante Krümmung oder eine Gerade aufweisen. Als geeignete und bevorzugte symmetrische Kurvenformen mit zwei Symmetrieachsen seien hier beispielhaft die Ellipse und das Lamesche Oval genannt. Als weitere geeignete und bevorzugte symmetrische Kurvenformen mit einer einzigen Symmetrieachse sei hier beispielhaft die sog. Eillinie und das Kartesianische Oval genannt.

Weiterhin fallen auch zusammengesetzte ebene Kurven unter die hier getroffene Definition; als Beispiel sei eine geschlossene Kurve genannt, welche einen Halbkreis und einen Parabelabschnitt oder zwei spiegelsymmetrisch zusammengesetzte Parabelabschnitte aufweist. Als Beispiel für eine asymmetrische Kurvenform sei eine Kurve angeführt, welche verschiedene Kreisbogenabschnitte mit unterschiedlichen Radien aufweist. Selbstverständlich lassen sich auch Kurvensegmente mit individuell konstruierten Kurvenformen, welche von den vorgenannten bekannten Formen abweichen, herstellen und für die eingangs genannte Vorrichtung erfindungsgemäß verwenden.

Aufgrund der Ausbildung spezifischer und sich im wesentlichen stetig ändernder Um- fangskrümmungen lassen sich mit jeweils entsprechend ausgebildeten Kurvensegmenten sowohl verschiedene Verstellwege der Spannelemente als auch verschiedene Spannkraftverläufe vorbestimmbar realisieren. Weiterhin kann wegen der Möglichkeit einer wahlweisen Anordnung jedes der Kurvensegmente in einer eigenen Ebene ein Verstellweg erzielt werden, der ein Vielfaches des Verstellweges von bekannten Spannköpfen beträgt. Einhergehend mit dem größeren Verstellweg kann außerdem bei gleichem radialem Spannweg ein flacherer Spannkraftverlauf realisiert werden. Somit bietet die Erfindung die Möglichkeit einer besonders einfachen, schnellen und zugleich wirkungsvollen sowie konstruktiv einfach zu realisierenden Handhabung eines Spannelementes zum Innenspannen einer Wickelhülse einer Rolle aus bahnförmigem Material.

Bevorzugte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

So weist vorzugsweise der Grundkörper einen, insbesondere ringförmig umlaufenden, Anschlag auf, dessen radiale Ausdehnung größer als der Innenradius der Winkelhülse

ist. Bei einer Weiterbildung kann der Anschlag in einer einstückigen Ausführung auch Teil des Grundkörpers sein.

Insbesondere wenn die umlaufende Kurvenführung eine umlaufende Kurvenführung ist, die vom Umfang des Kurvensegmentes gebildet ist und an der das mindestens eine Spannelement mit einem Flächenabschnitt anliegt, bietet die Erfindung eine konstruktiv besonders einfache Möglichkeit für die Ausgestaltung des Spannelementes. Denn es reicht beispielsweise aus, dass der Flächenabschnitt, mit dem das Spannelement an der Kurvenfläche anliegt, lediglich aus einer etwa ebenen Fläche zu bestehen braucht, welche vorzugsweise etwa rechtwinklig zur in Bezug auf die Drehachse radialen Richtung orientiert ist und sich somit parallel zur Drehachse erstreckt. Trotz dieser einfachen Konstruktion ergibt sich gleichwohl eine effektive Gleitberührung des Spannelementes mit der Kurvenführung.

Die erste Drehachse, die die Drehachse des Grundkörpers bildet, und die zweite Drehachse, um die der Grundkörper und das mindestens eine Spannelement gegeneinander verdrehbar sind, können je nach Ausführung wahlweise zusammenfallen oder in einem Abstand parallel zueinander verlaufen.

Es ist denkbar, bei mindestens einem Kurvensegment nur ein einziges Spannelement der Kurvenführung zuzuordnen, so dass sich jeweils nur ein einziges Spannelement in verschieblichem Eingriff mit der Kurvenführung eines Kurvensegmentes befindet.

Es können aber auch bei mindestens einem Kurvensegment mindestens zwei Spannelemente der Kurvenführung zugeordnet sein, so dass sich mindestens zwei Spannelemente gemeinsam in verschieblichem Eingriff mit der Kurvenführung eines Kurvensegmentes befinden. Für eine gleichmäßige Verteilung über den Umfang des Grundkörpers sollten die Winkelabschnitte zwischen zwei benachbarten Spannelementen etwa gleich sein. Aus dieser letztgenannten Weiterbildung folgt, dass für den Fall, dass der Kurvenführung bei mindestens einem Kurvensegment nur zwei Spannelemente zugeordnet sind, diese etwa um 180° zueinander versetzt und somit in Bezug auf die Drehachse etwa diametral gegenüberliegend anzuordnen sind.

Eine ferner besonders bevorzugte Ausführung, bei welcher der Grundkörper mindestens zwei Kurvensegmente aufweist, die in Richtung der Drehachse nebeneinander oder voneinander beabstandet angeordnet sind, zeichnet sieht dadurch aus, dass die Ellipse, die die Form der Kurvenführung mindestens eines Kurvensegments bildet, in einem Winkel versetzt gegenüber der Ellipse ausgerichtet ist, die die Form der Kurvenführung

mindestens eines weiteren Kurvensegmentes bildet. Eine solche Ausführung erlaubt die Erzielung einer höheren und gegebenenfalls auch noch ausgewogen verteilten Spannbzw. Klemmkraft. Bei einer Weiterbildung sind anstelle von einzeln angeordneten Kurvensegmenten mindestens eine erste Gruppe von Kurvensegmenten und eine zweite Gruppe von Kurvensegmenten vorgesehen, so dass Kurvensegmente zu einer ersten Gruppe und weitere Kurvensegmente mindestens zu einer zweiten Gruppe zusammen- gefasst sind, wobei in jeder Gruppe die Kurvenführungen dieselbe Ausrichtung in Bezug auf die Drehachse haben. Der Winkel kann vorzugsweise etwa 90° betragen, so dass die Ellipsen etwa rechtwinklig zueinander liegen.

Bei einer Weiterbildung können zwei Kurvensegmente und vier Spannelemente vorgesehen sein, wobei der Kurvenführung jedes Kurvensegmentes zwei Spannelemente zugeordnet sind, die in Bezug auf die Drehachse etwa diametral gegenüberliegen. Eine solche Anordnung lässt sich in gleicher Weise auch bei Verwendung von zwei Gruppen von Kurvensegmenten realisieren.

Der Winkel kann beispielsweise auch etwa 120° betragen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, beispielsweise nur drei Kurvensegmente und drei in Bezug auf die Drehachse etwa um 120° zueinander versetzt angeordnete Spannelemente vorzusehen, von denen ein Spannelement der Kurvenführung eines Kurvensegmentes zugeordnet ist. Die gleiche Anordnung lässt sich auch bei Verwendung von drei Gruppen von Kurvensegmenten realisieren.

Der Grundkörper kann als mit der Drehwelle einstückig verbundenes Teil vorgesehen sein.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführung hat die umlaufende Kurvenführung des mindestens einen Kurvensegmentes die Form einer Ellipse. Die elliptische Form hat den Vorteil, dass aufgrund ihrer zunächst verhältnismäßig großen Steigung das Spannelement sich sehr schnell aus seiner entspannten Stellung bzw. Ruhestellung heraus bewegen und nach außen drücken lässt, wodurch es in ausgesprochen kurzer Zeit in die Nähe seiner Klemm- bzw. Arbeitsstellung verbracht werden kann. Da die Steigung einer Ellipse nach außen hin stark abnimmt, lässt sich das Spannelement aufgrund der nunmehr relativ geringen Steigung der Kurvenführung mit verhältnismäßig moderatem Kraftaufwand bzw. Drehmoment, jedoch effektiv in seine Klemm- bzw. Arbeitsstellung drücken. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich eine elliptische Kurvenführung konstruktiv besonders einfach realisieren lässt.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Teil einer Verarbeitungsmaschine mit einer Vorrichtung zur lösbaren Halterung einer Wickelhülse, auf der bahnförmiges Material aufgewickelt ist;

Fig. 2 in ausführlicherer Darstellung einen in ein Ende der Wickelhülse eingesetzten Spannkopf gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung der Erfindung im Längsschnitt gemäß Figur 2a und im Querschnitt gemäß Figur 2b entlang der in Figur 2a gezeigten strichpunktierten Linie b-b, wobei sich die Spann- backen in ihrer entspannten Stellung bzw. zurückgezogenen Ruhestellung befinden;

Fig. 3 in ausführlicherer Darstellung einen in ein Ende der Wickelhülse eingesetzten Spannkopf gemäß der ersten bevorzugten Ausführung der Erfindung im Längsschnitt gemäß Figur 3a und im Querschnitt gemäß Figur 3b entlang der in Figur 3a gezeigten strichpunktierten Linie b-b, wobei sich die Spannbacken in einer Stellung kurz vor Erreichen ihrer Klemm- bzw. Arbeitsstellung befinden;

Fig. 4 in vergrößerter Ansicht eine Spannbacke und deren Lagerung; und

Fig. 5 eine zweite bevorzugte Ausführung eines in das Ende einer Wickelhülse eingesetzten Spannkopfes im Querschnitt, wobei sich die Spannbacken in ihrer Klemm- bzw. Arbeitsstellung befinden.

In Figur 1 ist schematisch eine Wickelhülse 2 gezeigt, auf der bahnförmiges Material zu einer Rolle 4 aufgewickelt ist. Da die Wickelhülse 2 im Inneren der Rolle 4 liegt und diese trägt, wird sie auch als Innenhülse oder Kernrohr bezeichnet. Bevorzugt besteht die Wickelhülse 2 aus Pappe, Hartfasern oder Kunststoff.

Das zur Rolle 4 aufgespulte bahnförmige Material, welches in Figur 1 im einzelnen nicht dargestellt ist, wird in diesem Zustand angeliefert und in einer in den Figuren nicht dargestellten Verarbeitungsmaschine verarbeitet. Insbesondere wenn das bahnförmige Material aus Papier besteht, handelt es sich bei der Verarbeitungsmaschine beispielsweise um eine Schneide- und/oder Druckmaschine. Zum Abrollen des bahnförmigen Materials von der Rolle 4 für eine nachfolgende Verarbeitung muss die Rolle 4 drehbar gehaltert wer-

den. Hierzu wird in jedes der beiden offenen Enden 2a der Wickelhülse 2 ein Spannkopf 6 gesteckt, der koaxial auf einer Drehwelle 8 befestigt ist, welche drehbar an einem Ständer 10 gelagert ist, wie Figur 1 schematisch erkennen lässt. Der Spannkopf 6, die Drehwelle 8 und der Ständer 10 gemäß Figur 1 bilden somit eine drehbare Lagerung für die Wickelhülse 2 und die von dieser getragenen Rolle 4.

Konkret handelt es sich beim Spannkopf 6 um eine Vorrichtung zum lösbaren Haltern der Wickelhülse 2, was nachfolgend im Einzelnen noch näher erläutert wird. Da die Wickelhülse 2 und somit die Rolle 4 an beiden Seiten zu lagern ist, ist an beiden Seiten die zuvor beschriebene Anordnung von Spannkopf 6, Drehwelle 8 und Ständer 10 vorgese- hen, wie Figur 1 erkennen lässt.

Um beim Abrollen von der Rolle 4 eine für den nachfolgenden (in der Beschreibung nicht näher erläuterten und in den Figuren nicht gezeigten) Verarbeitungsprozess erforderliche Spannung in der Materialbahn zu erzeugen, muss ein Bremsmoment auf die Wickelhülse 2 ausgeübt werden. Hierzu ist eine Bremsvorrichtung 12 mit mindestens einer Drehwelle 8 gekoppelt.

Weitere Einzelheiten des Spannkopfes 6 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung sind in den Figuren 2 und 3 dargestellt, wobei die Beschreibung des Spannkopfes 6 zunächst anhand der Figur 2 erfolgt.

Der Spannkopf 6 weist einen Drehkörper 14 auf, der auf der Drehwelle 8 sitzt und an dieser befestigt ist. Da die Drehwelle 8 um die gemeinsame Drehachse X rotierbar gelagert ist, trifft dies auch auf den Drehkörper 14 zu.

Am freien (gemäß Figur 2a rechten) Ende des Drehkörpers 14 ist eine Endkappe 16 angeordnet, die die Form eines Kegelstumpfes hat. Eine solche Form erleichtert das Einführen des Spannkopfes 6 in ein offenes Ende 2a der Wickelhülse 2. Die Endkappe 16 ist an einem ersten ringförmigen Kragen 18 befestigt, welcher drehbar an dem Drehkörper 14 oder der Drehwelle 8 gelagert ist. Beabstandet von diesem ersten ringförmigen Kragen 18 ist ein zweiter ringförmiger Kragen 20 an dem Drehkörper 14 oder der Drehwelle 8 drehbar gelagert, wie Figur 2a erkennen lässt. Dieser zweite ringförmige Kragen 20 sitzt benachbart zu einem ringförmigen Anschlag 22, der auf der Drehwelle 8 befestigt ist. Wie Figur 2a erkennen lässt, ist der Außendurchmesser des ringförmigen Anschlages 22 größer als der Innendurchmesser der Wickelhülse 2, so dass beim Einführen des Spannkopfes 6 in das offene Ende 2a der Wickelhülse 2 der ringförmige Anschlag 22 in Anlage an die Stirnseite des offenen Endes 2a der Wickelhülse 2 bringbar ist. Durch die

Anordnung des ringförmigen Anschlages 22 wird somit eine bestimmte Eindringtiefe für den Spannkopf 6 in die Wickelhülse 2 definiert, wodurch verhindert wird, dass der Spannkopf 6 mit der Drehwelle 8 zu weit in die Wickelhülse 2 eingeführt werden kann; denn ansonsten besteht die Gefahr, dass die Rolle 4 mit ihrer entsprechenden Stirnseite in Berührung mit dem Ständer 10 gelangen und dadurch das bahnförmige Material beschädigt werden kann.

Zwischen den beiden ringförmigen Kragen 18 und 20 weist der Drehkörper 14 im dargestellten Ausführungsbeispiel 6 Kurvensegmente auf. Wie Figur 2a erkennen lässt, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel die Kurvensegmente in einer ersten Gruppe von drei ersten Kurvensegmenten 24 und in einer zweiten Gruppe von drei zweiten Kurvensegmenten 26 zusammengefasst. Wie Figur 2a und b erkennen lässt, bilden im dargestellten Ausführungsbeispiel die Kurvensegmente 24, 26 scheibenförmige Abschnitte, die im Querschnitt (Figur 2b) die Form einer Ellipse haben.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel stimmen die ersten Kurvensegmente 24 der ersten Gruppe in ihrer Ausrichtung und Form überein. Gleiches gilt auch für die zweiten Kurvensegmente 26 in der zweiten Gruppe. Allerdings unterscheidet sich die erste Gruppe der ersten Kurvensegmente 24 von der zweiten Gruppe der zweiten Kurvensegmente 26 durch eine unterschiedliche Winkelausrichtung im Hinblick auf die Drehachse X. Wie insbesondere Figur 2b erkennen lässt, ist nämlich die Ellipse, die die Form der ersten Kurvensegmente 24 bildet, um einen Winkel von 90° versetzt gegenüber der Ellipse ausgerichtet, welche die Form der zweiten Kurvensegmente 26 bildet.

Bei jeder der Kurvensegmente 24, 26 bildet der Umfang eine umlaufende streifenförmige Kurvenfläche 24a bzw. 26a, welche nach Art einer umlaufenden Kurvenführung in einer rechtwinklig zur Drehachse X aufgespannten Ebene elliptisch umläuft. Wie nachfolgend noch im Einzelnen näher erläutert wird, übernimmt die vom Umfang der Kurvensegmente 24, 26 gebildete umlaufende Kurvenfläche 24a bzw. 26a die Aufgabe einer Nockenfläche bzw. Kulissenführung.

Wie Figur 2a erkennen lässt, sind zwei erste Spannbacken 28 vorgesehen, die an der Außenseite des Drehkörpers 14 angeordnet sind und in Bezug auf die Drehachse X diametral gegenüberliegen. Wie insbesondere Figur 4 erkennen lässt, ist jede Spannbacke 28 im dargestellten Ausführungsbeispiel mit drei in Richtung der Drehachse X voneinander beabstandeten Vorsprüngen 30 versehen. Beiderseits dieser Vorsprünge 30 sind Aussparungen 32 gebildet. An ihrem freien Ende sind die Vorsprünge 30 mit einem

ebenen Flächenabschnitt 30a versehen, der sich in Bezug auf die Drehachse X in axialer Richtung erstreckt. Die Vorsprünge 30 sind so ausgebildet und voneinander beabstandet, dass jeder dieser Vorsprünge 30 der ersten Spannbacken 28 mit seinem Flächenabschnitt 30a auf der vom Umfang gebildeten umlaufenden Kurvenfläche 24a einer der ersten Kurvensegmente 24 aufliegt. Die benachbart zu den Vorsprüngen 30 ausgebildeten Aussparungen 32 dienen zur Aufnahme der zweiten Kurvensegmente 26, ohne dass eine körperliche Berührung stattfindet. Durch die Ausbildung der Aussparungen 32 soll demnach ein Eingriff der zweiten Kurvensegmente 26 mit den ersten Spannbacken 28 verhindert werden. Vielmehr sollen sich die zweiten Kurvensegmente 26 durch die Aus- sparungen 32 hindurch ungehindert an den ersten Spannbacken 28 vorbei bewegen können. Demnach werden die ersten Spannbacken 28 mit Hilfe der Vorsprünge 30 im dargestellten Ausführungsbeispiel nur von der ersten Gruppe der ersten Kurvensegmente 24 gestützt.

Wie Figur 2a erkennen lässt, sind im dargestellten Ausführungsbeispiel neben den zwei ersten Spannbacken 28 noch zwei zweite Spannbacken 34 vorgesehen. Die zwei zweiten Spannbacken 34 weisen grundsätzlich die Form wie die ersten Spannbacken 28 auf und sind auch in gleicher Weise angeordnet, allerdings mit dem Unterschied, dass sie im dargestellten Ausführungsbeispiel nur von der zweiten Gruppe der zweiten Kurvensegmente 26 gestützt werden. Demnach befinden sich die Vorsprünge der zweiten Spann- backen 34, welche entsprechend den Vorsprüngen 30 der ersten Spannbacken 28 ausgebildet sind, in Anlage an die Kurvenflächen 26a der zweiten Kurvensegmente 26. Demgegenüber dienen an den zweiten Spannbacken 34 die zwischen den Vorsprüngen vorgesehenen Aussparungen, die entsprechend den Aussparungen 32 der ersten Spannbacken 28 ausgebildet sind, zur berührungslosen Aufnahme der ersten Kurven- segmente 24.

Wie Figur 2 in Verbindung mit Figur 4 erkennen lässt, haben die Spannbacken 28, 34 eine im wesentlichen quaderförmige Grundform, deren Langseite sich parallel zur Drehachse X erstreckt. Dabei lässt Figur 2b erkennen, dass die Spannbacken 28, 34 im dargestellten Ausführungsbeispiel im Querschnitt ein sich in radialer Richtung erstre- ckendes Rechteck bilden und somit verhältnismäßig schmal sind. Somit sind die Spannbacken 28, 34 in Bezug auf die Drehachse X und den Drehkörper 14 sozusagen 'hochkant' bzw. aufrecht stehend in radialer Richtung angeordnet.

Da die Spannbacken 28, 34 zwischen dem Drehkörper 14 und der Innenseite 2b der Wickelhülse 2 liegen, weisen sie ein erstes Ende 28a bzw. 34a auf, welches benachbart

zur Innenseite 2b der Wickelhülse 2 liegt. Das erste Ende 28a bzw. 34a der Spannbacken 28, 34 bildet eine konvexe Fläche, wie Figur 2b erkennen lässt, um in der Klemmbzw. Arbeitsstellung der Spannbacken 28, 34 eine flächige Anlage an die Innenseite 2b zu erzielen. Ferner lässt Figur 2b anhand der zweiten Spannbacken 34 erkennen, dass die Spannbacken 28, 34 ein zweites Ende aufweisen, mit welchem sie an der umlaufenden Kurvenfläche 24a bzw. 26a der zugehörigen Kurvensegmente 24 bzw. 26 anliegen. Das zweite Ende wird von den ebenen Flächenabschnitten gebildet, welche bei der Spannbacke 28 in Figur 4 mit dem Bezugszeichen „30a" gekennzeichnet sind. In Figur 2b ist nur das zweite Ende 34b der zweiten Spannbacken 34 sichtbar dargestellt, wobei ferner zu erkennen ist, dass im dargestellten Ausführungsbeispiel das zweite Ende der Spannbacken 28, 34 die im wesentlichen ebene Fläche bildet, die rechtwinklig zur in Bezug auf die Drehachse X radialen Richtung orientiert ist. Demnach bildet das zweite Ende der Spannbacken 28, 34 ein 'stumpfes' Ende, mit dem sich die Spannbacken 28, 34 in verschieblicher bzw. gleitender Anlage an die elliptisch umlaufenden Kurvenflächen 24a bzw. 26a der ersten bzw. zweiten Kurvensegmente 24 bzw. 26 befinden.

Wie Figur 2b erkennen lässt, sind somit nicht nur zwei Gruppen von Kurvensegmenten 24 und 26, sondern auch zwei Gruppen von Spannbacken 28, 34 vorgesehen, wobei jede Gruppe im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Spannbacken und demnach einem Paar von Spannbacken besteht. In jeder Gruppe liegen die beiden Spannbacken in Bezug auf die Drehachse X und den Drehkörper 14 diametral gegenüber. Dabei ist die Ausrichtung des ersten Paares der ersten Spannbacken 28 um 90° in Bezug auf die Drehachse X versetzt gegenüber dem zweiten Paar der zweiten Spannbacken 34 angeordnet, so dass insgesamt alle vier Spannbacken 28, 34 eine kreuzförmige Anordnung bilden, wie Figur 2b erkennen lässt.

Die Anordnung der Spannbacken 28, 34 einerseits und der Drehkörper 14 mit den Kurvensegmenten 24, 26 andererseits sind um die gemeinsame Drehachse X gegeneinander verdrehbar gelagert. Sofern der Drehkörper 14 drehfest an der Drehwelle 8 befestigt ist, ist die Anordnung der Spannbacken 28, 34 auch gegenüber der Drehwelle 8 um die Drehachse X verdrehbar. Dies bedingt eine Drehlagerung der Anordnung der Spannba- cken 28, 34 an der Drehwelle 8. Eine solche Lagerung wird im dargestellten Ausführungsbeispiel von den ersten und zweiten ringförmigen Kragen 18, 20 übernommen, welche drehbar auf der Drehwelle 8 gelagert sind und zwischen sich die Spannbacken 28, 34 derart haltern, dass die Spannbacken 28, 34 in Bezug auf die gemeinsame Drehachse X in axialer Richtung ortsfest angeordnet sind, jedoch in radialer Richtung beweg- bar bleiben. Die in axialer Richtung ortsfeste Anordnung wird dadurch erreicht, dass die

ersten und zweiten ringförmigen Kragen 18, 20 an den jeweils benachbarten Stirnseiten der Spannbacken 28, 34 lose anliegen, wie in den Figuren 2a und 4 anhand der ersten Spannbacke(n) 28 gezeigt ist. Die radial bewegliche Lagerung der Spannbacken wird im dargestellten Ausführungsbeispiel durch in axialer Richtung angeordnete Stifte 36 reali- siert, welche in den ersten und zweiten ringförmigen Kragen 18, 20 befestigt sind und in radiale Längsschlitze 38 ragen, die in den Stirnseiten der Spannbacken 28, 34 ausgebildet sind, wie in Figur 4 anhand der Spannbacke 28 gezeigt ist. Die Tiefe und Breite der Längsschlitze 38 richtet sich nach der Länge und dem Durchmesser des aus den ersten und zweiten ringförmigen Kragen 18, 20 herausragenden Abschnittes der Stifte 36, während die Länge der Längsschlitze 38 in Abhängigkeit von dem gewünschten Bewegungshub der Spannbacken 28, 34 in radialer Richtung gewählt ist.

Da nicht nur das erste Paar der ersten Spannbacken 28 um einen Winkel von 90° versetzt gegenüber dem zweiten Paar der zweiten Spannbacken 34 angeordnet ist, sondern auch die erste Gruppe der ersten Kurvensegmente 24 ebenfalls in einem Winkel von 90° versetzt gegenüber der zweiten Gruppe der zweiten Kurvensegmente 26 ausgerichtet ist und somit ebenfalls wie die beiden Gruppen der Kurvensegmente 24, 26 gemeinsam eine kreuzförmige Anordnung bilden, wie Figur 2b erkennen lässt, ergibt sich eine Drehstellung des Drehkörpers 14 gegenüber den Spannbacken 28, 34, wie sie in Figur 2 gezeigt ist. In dieser Situation liegen die Spannbacken 28, 34 mit ihrem zweiten Ende an demjenigen Umfangsabschnitt bzw. Abschnitt der Kurvenfläche 24a bzw. 26a der ersten bzw. zweiten Kurvensegmente 24 bzw. 26 an, welche den geringsten radialen Abstand zur gemeinsamen Drehachse X hat. Bei dieser Drehstellung nehmen somit die Spannbacken 28, 34 ihre von der Innenseite 2b der Wickelhülse 2 entfernteste Stellung ein, in der sie im Abstand von der Innenseite 2b der Wickelhülse 2 liegen, was der entspannten Stellung bzw. Ruhestellung entspricht, wodurch sich der Spannkopf 6 im entspannten Zustand befindet.

Wird nun, ausgehend von der in Figur 2 gezeigten Drehstellung, der Drehkörper 14 einer Drehbewegung, beispielsweise in Richtung des Pfeils A gemäß Figur 3, unterworfen, so verändert sich dementsprechend auch die Drehstellung der Anordnung aus den ersten und zweiten Gruppen der Kurvensegmente 24, 26 gegenüber der Anordnung der Spannbacken 28, 34. Dadurch findet ebenfalls eine Bewegung der elliptisch umlaufenden Kurvenflächen 24a, 26a der Kurvensegmente 24, 26 gegenüber den zweiten Enden 28b, 34b der Spannbacken 28, 34 statt; d.h. die Kurvenflächen 24a, 26a laufen an den benachbarten zweiten Enden der Spannbacken 28, 34 entlang, wobei die Kurvenflächen 24a, 26a weiterhin an den zweiten Enden 28b, 34b der Spannbacken 28, 24 anliegen.

uie zweiten hnden 28b, 34b der Spannbacken 28, 34 kommen somit nunmehr in Berührung mit Abschnitten der elliptischen Kurvenflächen 24a, 26a, welche in einem größer werdenden radialen Abstand zur Drehachse X liegen. Dies hat zur Folge, dass durch den elliptischen Verlauf der am Umfang der Kurvensegmente 24, 26 ausgebildeten Kurven- flächen 24a, 26a aufgrund der Zunahme des radialen Abstandes die Spannbacken 28, 34 in radialer Richtung nach außen gedrückt werden, wie in Figur 3a und b die dort nicht näher gekennzeichneten Pfeile erkennen lassen. Somit werden die Spannbacken 28, 34 mit ihrem ersten Ende 28a bzw. 34a in Anlage an die Innenseite 2b der Wickelhülse 2 und bei fortgesetzter Bewegung in Klemm- bzw. Reibeingriff mit der Innenseite 2b der Wickelhülse 2 gebracht. Die Spannbacken 28, 34 erreichen ihre Klemm- bzw. Betriebsstellung, wenn sie mit ihrem zweiten Ende in Anlage an denjenigen Abschnitt der elliptischen Kurvenfläche 24a bzw. 26a gelangen, welcher den größten radialen Abstand zur Drehachse X aufweist. Dann befindet sich der Spannkopf 6 in seinem vollständigen Spannzustand. Der nutzbare Winkel, um die Spannbacken 28, 34 zwischen ihrer ent- spannten Stellung bzw. Ruhestellung gemäß Figur 2 und ihrer Klemm- bzw. Arbeitsstellung zu verbringen, beträgt bei dieser Ausführung 90°.

Der vollständige Spannzustand ist jedoch in Figur 3a und b nicht dargestellt. Vielmehr zeigt Figur 3a und b eine Drehstellung des Drehkörpers 14 mit seinen Kurvensegmenten 24, 26 kurz vor Vollendung der 90°-Schwenkbewegung und somit kurz vor Erreichen des vollständigen Spannzustandes, wie sich insbesondere Figur 3b entnehmen lässt.

Der zuvor beschriebene Spannkopf 6 kann als sogenannter mechanisch expandierender Spannkopf Verwendung finden. Ein mechanisch expandierender Spannkopf nutzt das von den Bremsvorrichtungen 12 (Figur 1 ) auf die Wickelhülse 2 übertragene Bremsmoment aus, um zu expandieren. Mit „expandieren" ist die radiale Bewegung der Spannba- cken 28, 34 nach außen gemeint, wie sie zuvor beschrieben wurde. Wird nun das bahn- förmige Material von der Rolle 4 abgezogen, fängt die Rolle 4 an, sich zu drehen. Um die Materialbahn unter Spannung zu halten, was für einen nachfolgenden Verarbeitungspro- zess häufig erforderlich ist, soll durch die Bremsvorrichtungen 12 ein Bremsmoment über die Drehwellen 8 und die Spannköpfe 6 auf die Wickeihülse 2 und somit die Rolle 4 übertragen werden (vgl. Figur 1 ). Dabei verdreht sich der Drehkörper 14 gegenüber der Anordnung der Spannbacken 28, 34, und nach dem Prinzip eines Keils werden durch die elliptischen Kurvensegmente 24, 26 die Spannbacken 28, 34 nach außen gedrückt und sorgen für einen Kraftschluss und teilweise auch Formschluss mit der Innenseite 2b der Wickelhülse 2, wie zuvor erläutert wurde.

Dabei ist die in radialer Richtung wirkende Expansionskraft (Haltekraft) umgekehrt proportional zu dem Spannweg, welcher dem radialen Hub der Spannbacken 28, 34 entspricht. In diesem Zusammenhang gilt vereinfacht folgende Beziehung:

Expansionskraft - Drehwinkel x Bremsmoment / Hub.

Für einen Spannkopf ist sowohl ein ausreichender Spannweg als auch eine hohe Expansionskraft entscheidend für seine Funktion. Dieser Bedingung entspricht der zuvor beschriebene Spannkopf 6.

Figur 5 zeigt eine zweite Ausführung, welche sich von der ersten Ausführung gemäß den Figuren 2 und 3 dadurch unterscheidet, dass die Ellipse, welche die Form der am Um- fang der Kurvensegmente umlaufenden Kurvenfläche bildet, nicht auf der Drehachse X, sondern außermittig zu dieser liegt. Ein weiterer Unterschied zu der ersten Ausführung besteht darin, dass nicht zwei diametral gegenüberliegende Spannbacken einem Kurvensegment bzw. einer Gruppe von Kurvensegmenten, sondern jeweils nur ein einziges Spannelement einem Kurvensegment bzw. einer Gruppe von Kurvensegmenten zuge- ordnet ist. Schließlich besteht ein weiterer Unterschied gegenüber der ersten Ausführung darin, dass drei Kurvensegmente 124, 125, 126 bzw. drei Gruppen von entsprechenden, in axialer Richtung nebeneinander liegenden Kurvensegmenten in zueinander äquidistan- ter Anordnung vorgesehen sind, wobei hier der Winkelversatz nicht 90°, sondern 120° beträgt. Dementsprechend sind auch nur drei Spannbacken 128, 129 und 134 in zuem- ander äquidistanter Anordnung vorgesehen, von denen sich die erste Spannbacke 128 in Anlage an das erste Kurvensegment 124, die zweite Spannbacke 129 in Anlage an das zweite Kurvensegment 125 und die dritte Spannbacke 134 in Anlage an das dritte Kurvensegment 126 befindet.

Wie ferner Figur 5 im Unterschied zu Figur 3b erkennen lässt, ist die zweite Ausführung im vollständigen Spannzustand gezeigt, in der an den Spannbacken 128, 129, 134 derjenige Abschnitt des ellipsenförmigen Umfanges der Kurvensegmente 124, 125, 126 anliegt, welcher den maximalen Abstand zur Drehachse X aufweist. Der nutzbare Winkel, um die Spannbacken 128, 129, 134 zwischen ihrer Klemm- bzw. Arbeitsstellung und ihrer entspannten Stellung bzw. Ruhestellung zu verbringen, beträgt bei der zweiten Ausfüh- rung gemäß Figur 5 180°. Denn der Drehkörper 14 muss um 180° gegenüber der in Figur 5 gezeigten Drehstellung verdreht werden, bis die Spannbacken 128, 129, 134 am Umfang des zugehörigen Kurvensegmentes 124, 125 bzw. 126 denjenigen Abschnitt erreichen, der den geringsten radialen Abstand zur Drehachse X aufweist.

Schließlich sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass Mittel vorgesehen sein können, die die Spannbacken in Richtung auf den Drehkörper 14 vorspannen, so dass sich die Spannbacken mit ihrem zweiten Ende stets in Anlage an die Kurvenfläche des zugeordneten Kurvensegmentes befinden. Diese Mittel sind jedoch in den Figuren nicht darge- stellt.