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Title:
RELEASABLE CONNECTION BETWEEN A WINDING CORE AND ITS BEARINGS IN A WINDING UP OR UNWINDING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/038479
Kind Code:
A1
Abstract:
The aim of the invention is to produce a releasable connection between the winding core (1) and its bearings in a winding up or unwinding machine. According to known solutions, a receiving part (2) which expands outwards in a cone shape is mounted at each end of the winding core (1) for a tension cone (3) which is rotationally and axially displaceably mounted in a bearing in the machine frame. According to the invention, the tension cone (3) has pulling means at the end. Said pulling means can be operated from the outside and pull the tension cone into the winding core (1) against the cone-shaped receiving part (2). The pulling means are supported on a projection (4) inside the winding core (1), so that no axial forces are exerted outwards into the bearing during the clamping-in process.

Inventors:
Wellenhofer, Peter (Heideweg 17, Grassau, 83224, DE)
Application Number:
PCT/EP2001/012502
Publication Date:
May 16, 2002
Filing Date:
October 30, 2001
Export Citation:
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Assignee:
KAMPF GMBH & CO. MASCHINENFABRIK (Mühlener Strasse 36-42, Wiehl, 51674, DE)
International Classes:
B65H18/04; B65H16/06; B65H18/02; B65H75/08; (IPC1-7): B65H75/08; B65H16/06; B65H18/02
Foreign References:
GB1591011A
US3868067A
US3934836A
Attorney, Agent or Firm:
Thul, Hermann (Rheinmetall Aktiengesellschaft, Zentrale Patentabteilung Rheinmetall Allee 1, Düsseldorf, 40476, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. 1. Lösbare Verbindung zwischen einer Wickelhülse (1) und ihren Lagerstellen in einer Aufoder Abwickelmaschine, wobei die Wickelhülse an jedem Ende eine sich konusförmig nach außen erweiternde Aufnahme (2) für einen Spannkonus (3) aufweist, der drehbar und axial verschiebbar in einer Lagerstelle im Maschinengestell gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkonus (3) an seinem Ende von außen betätigbare Zugmittel aufweist, die ihn in die Wickelhülse (1) gegen deren konusförmige Aufnahme (2) hineinziehen und sich an einem Vorsprung (4) im Innern der Wickelhülse (1) abstützen, so daß beim Einspannen keine axialen Kräfte nach außen in die Lagerstelle wirken. *& 2.
2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (2) im Innern der Wickelhülse (1) eine ringförmige Stufe bildet, die als Vorsprung (4) zur Hülsenmitte hin ragt.*& 3.
3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Spannkonus (3) gelagerte Kipphebel (6) nach außen gegen den Vorsprung (4) kippbar befestigt sind.*& 4.
4. Verbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipphebel (6) mit weiteren Hebeln (8) ein Kniehebelsystem bilden, das von einer sich konzentrisch durch eine zentrale Bohrung (11) in dem Spannkonus (3) erstreckende Kolbenstange (9) betätigt wird.*& 5.
5. Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (9) nach innen etwas über die Strecklage der Kniehebel (8) bewegt werden kann.*& 6.
6. Verbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kipphebel (6) in gespanntem Zustand über ein Federpolster gegen den Vorsprung (4) drücken.*& 7.
7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkonus (3) begrenzt winkelbeweglich in der Lagerstelle gelagert ist.*& 8.
8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch Mittel (13), die beim Einspannen zwischen dem Spannkonus (3) und der Wickelhülse (1) einen umfänglich wirkenden Formschluß herstellen.*& 9.
9. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Mittel, die eingespannte Wickelhülse (1) mit den Spannkonen (3) in axialer Richtung oszillieren zu lassen.
Description:
BESCHREIBUNG LÖSBARE VERBINDUNG ZWISCHEN EINER WICKELHÜLSE UND IHREN LAGERSTELLEN IN EI- NER AUF-ODER ABWICKELMASCHINE Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft eine lösbare Verbindung zwischen einer Wickelhülse und ihren Lagerstellen in einer Auf-oder Abwickelmaschine, wobei die Wickelhülse an jedem Ende eine sich konusförmig nach außen erweiternde Aufnahme für einen Spannkonus aufweist, der drehbar und axial verschiebbar in einer Lagerstelle im Maschinengestell gelagert ist.

Stand der Technik In Aufwickelmaschinen zum Aufwickeln laufender Materialbahnen zu Wickelrollen und in Abwickelmaschinen zum Abziehen von Materialbahnen von Wickelrollen werden bei großen Bahnbreiten von bis zu 10 m bekannterweise Wickelhülsen aus Stahl verwendet, auf denen die Bahnen aufgewickelt werden oder sind. Die Wickelhülsen werden beim Einsetzen in die Maschine an ihren beiden Enden lösbar mit einer Lagerstelle im Maschinengestell verbunden, wobei die Verbindung so gestaltet sein muß, daß die Wickelhülse für einen unwuchtfreien Rundlauf exakt zentriert positioniert wird und ausreichend große Drehmomente zum Antreiben oder Bremsen der Wickelrollen schlupffrei übertragen werden können.

In der Praxis ist es bekannt, Stahlwickelhülsen über kraftschlüssige Innen-oder Außenspannfutter einzuspannen, wie sie auch bei Werkzeugmaschinen zum Einspannen von Werkstücken eingesetzt werden. So werden die Wickelhülsen zentriert und eine reibschlüssige Verbindung hergestellt, um die erforderlichen Drehmomente übertragen zu können. Bei dieser Verbindung werden vorteilhaft keine Axialkräfte auf die Lagerstellen übertragen, jedoch sind die Verbindungselemente teuer, wartungsintensiv und insbesondere bei sehr langen Wickelhülsen, die sich unter Last etwas durchbiegen, verschleißanfällig.

Um diese Nachteile zu überwinden, wird bei einer anderen, aus der Praxis bekannten Verbindung die Wickelhülse jeweils an ihren Enden zwischen zwei Spannkonen eingespannt, die jeweils in eine konusförmig sich nach außen erweiternde Aufnahme im Innern der Wickelhülse einfahren. Jeder Spannkonus ist an einer Maschinenseite drehbar und axial verschiebbar in einer Lagerstelle des Maschinengestells gelagert, von der die beim Einspannen entstehenden Gegenkräfte aufgenommen werden. Die Einspannung zwischen Spannkonen ermöglicht eine präzise Zentrierung und eine Verringerung des Verschleißes. Jedoch ist es erforderlich, die beiden Lagerstellen konstruktiv aufwendig zusätzlich über die Maschinenbreite mechanisch, beispielsweise über eine Quertraverse, zu verbinden, welche die axialen Kräfte aufnimmt. Die so abstützbaren Einspannkräfte reichen in der Regel nicht aus, um den erforderlichen Reibschluß zwischen den Spannkonen und den jeweiligen Aufnahmen in der Wickelhülse zu gewährleisten, so daß zusätzlich eine formschlüssige Verbindung über spielbehaftete Nut-Feder-Elemente hergestellt werden muß. Werden Wickelrollen von 10 t und mehr bei Bahngeschwindigkeiten von 1000 m/min. und mehr hergestellt, so ist ein sicherer Halt der Wickelhülse in der Maschine nicht bei jedem Betriebszustand gewährleistet.

Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Verbindung, bei der die Wickelhülse zwischen Spannkonen eingespannt ist, so zu verbessern, daß bei verringerten äußeren Axialkräften eine sichere, reibschlüssige Verbindung zwischen den Spannkonen und den Aufnahmen in den Wickelhülsen hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Spannkonus an seinem Ende von außen betätigbare Zugmittel aufweist, die ihn in die Wickelhülse gegen deren konusförmige Aufnahme hineinziehen und sich an einem Vorsprung im Innern der Wickelhülse abstützen, so daß beim Einspannen keine axialen Kräfte nach außen in die Lagerstelle wirken.

Nach der Erfindung wird vorteilhaft die Wickelhülse selbst anstelle von zusätzlichen Traversen oder ähnlichem als Verbindungselement zwischen den beiden seitlichen Lagerstellen benutzt. Die Wickelhülse selbst bildet eine starre mechanische Verbin- dung zwischen den beiden Lagerstellen.

Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß die Spannkonen begrenzt winkelbeweg- lich, beispielsweise pendelnd, gelagert sein können. Die Spannkonen passen sich so in ihrer Position einer Durchbiegung der Wickelwellen an, wie sie bei breiten Maschinen und schweren Wickelrollen auftreten kann. Die Anpassung vermindert den Verschleiß erheblich.

Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausführungsfor- men der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.

Figur 1 zeigt im Querschnitt die Verbindung zwischen einer Wickelhülse und einer Lagerstelle.

Wege zur Ausführung der Erfindung Die in Figur 1 mit ihrem Ende dargestellte Wickelhülse 1 ist Bestandteil einer Wickelmaschine, die zum Aufwickeln laufender Materialbahnen, beispielsweise Kunststoffofien, zu Wickelrollen dient. Die Wickelrolle 1 erstreckt sich in ihrer axialen Länge über die gesamte Breite der Wickelmaschine und ist an beiden Maschinensei- ten im Maschinengestell jeweils in einer Lagerstelle drehbar gelagert. Sie ist aus Stahl gefertigt und ausreichend dimensioniert, um das Gewicht der auf ihr gewickelten Wickelrollen weitgehend verbiegungsfrei zu tragen. An jedem Ende weist die Wickelhülse 1 eine sich konusförmig nach außen erweiternde Aufnahme 2 für einen Spannkonus 3 auf, der drehbar und axial verschiebbar in einer Lagerstelle im Maschinengestell gelagert ist. Ein Spannkonus 3 an einer Maschinenseite ist mittels eines Drehantriebs angetrieben, der andere Spannkonus 3 an der gegenüberliegen- den Maschinenseite ist in der Regel frei drehbar gelagert. Er kann jedoch bei Bedarf an höheren Antriebs-oder Bremsmomenten ebenfalls angetrieben und/oder gebremst werden.

Die Aufnahme 2 der Wickelhülse 1 ist bevorzugt als ringförmiges Teil in das Ende der Wickelhülse 1 eingesetzt und mit diesem fest verbunden, wobei sich im Innern der Wickelhülse 1 eine ringförmige Stufe bildet, die als Vorsprung 4 zur Hülsenmitte hin ragt. An dem umlaufenden Vorsprung 4 stützen sich Zugmittel ab, die am Ende des Spannkonus 3 befestigt sind und mit denen sich der Spannkonus 3 in die konusförmi- ge Aufnahme 2 der Wickelhülse 1 hineinziehen läßt. Die Zugmittel sind von außen betätigbar und an beiden Spannkonen 3 jeder Maschinenseite vorhanden, so daß sich die Wickelhülse 1 zwischen den beiden Spannkonen 3 mit den erforderlichen Zugkräften einspannen läßt.

Bevorzugt ist als Zugmittel ein von außen betätigbares Kniehebelsystem auf dem Ende jedes Spannkonus 3 befestigt, das in seinem prinzipiellen Aufbau und in seiner Funktion in Figur 1 dargestellt ist : Auf dem Ende des Spannkonus 3 ist zumindest eine Lagerplatte 5 befestigt, die in axialer Richtung durch die kreisförmige Öffnung der Aufnahme 2 geführt werden kann.

An beiden Seiten der Lagerplatte 5 ist jeweils ein Kipphebel 6 um eine Achse 7 nach außen gegen den Vorsprung 4 kippbar angelenkt. Zum Kippen ist an jedem Kipphebel 6 ein Hebel 8 angelenkt, wobei die beiden Hebel 8 mit ihren anderen freien Enden an dem Ende der Kolbenstange 9 einer doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Einheit in einer gemeinsamen Gelenkstelle 10 angelenkt sind. Die Kolbenstange 9 erstreckt sich konzentrisch von außen durch eine zentrale Bohrung 11 in dem Spannkonus 3 und eine entsprechende Zylindersenkung in der Lagerplatte 5 zu den beiden Hebeln 8, so daß sich ein Kniehebel bildet, durch den die beiden Kipphebel 6 nach außen gekippt werden können.

Das Kniehebelsystem mit den beiden Kipphebeln 6 ist so gestaltet, daß jeder Kipphebel 6 von seiner in Figur 1 dargestellten Einspannposition in eine gelöste Position geschwenkt werden kann, in der sich die Kipphebel 6 vollständig im Bereich der kreisförmigen Öffnung innerhalb der Aufnahme 4 befinden, so daß der Spannko- nus 3 mit den daran befestigten Teilen durch diese Öffnung aus der Wickelhülse 1 hinausgezogen werden kann.

Die Einspannung der Wickelhülse 1 erfolgt derart, daß jeder Kipphebel 6 mit seinem äußeren, freien Ende bei einer axialen Verschiebung der Kolbenstange 8 zur Hülsenmitte hin gegen den Vorsprung 4 gedrückt wird. Dabei wird der Spannkonus 3

nach innen gegen die Aufnahme 2 gedrückt, wobei die zum Einspannen notwendigen Kräfte von der doppelt wirkenden hydraulischen oder pneumatischen Kolben-Zylinder- Einheit aufgebracht werden. Bevorzugt drücken die Kipphebel 6 in gespanntem Zustand über ein Federpolster gegen den Vorsprung 4, damit Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 wird das Federpolster so erzeugt, daß das Auflageende des Kipphebels 6 selbst durch einen Schlitz als federnder Hebel 12 ausgebildet ist. Ebenso können zwischen dem Kipphebel 6 und dem Vorsprung 4 getrennte Federpakete angeordnet werden.

Damit die die Einspannung bewirkenden Kipphebel 6 in gespanntem Zustand gegen Selbstlösung gesichert sind, kann die Kolbenstange 9 nach innen etwas über die Strecklage der Kniehebel 7 hinausbewegt werden. Die beiden Verbindungslinien zwischen den Gelenkstellen der Hebel 8 und denen der Kipphebel 6 bilden dann einen Winkel, der etwas größer als 90° ist. In dieser eingespannten Position führt eine auf die Wickelhülse 1 einwirkende Axialkraft, die zu einem Lösen der Verbindung führen würde (in Figur 1 nach oben) dazu, daß die zentrale Kolbenstange 9 ebenfalls zur Wickelhüsenmitte hin gedrückt wird. Ein nicht in der Zeichnung dargestellter Anschlag begrenzt diese Bewegungsmöglichkeit der Kolbenstange 9, so daß sie nicht über die in Figur 1 dargestellte Position zur Wickelhülsenmitte hin bewegt werden kann. Das Gesamtsystem weist somit eine Selbsthemmung auf, die sowohl ein Lösen der Verbindung bei einer Relativbewegung der Wickelhülse 1 als auch bei einem Ausfall der als Betätigungsvorrichtung wirkenden Kolben-Zylinder-Einheit verhindert. So wird in jedem Betriebszustand eine sichere Einspannung der Wickelhülse 1 gewährleistet.

Bevorzugt ist der Spannkonus 3 begrenzt winkelbeweglich in der Lagerstelle gelagert.

Der Spannkonus 3 mit den daran befestigten Zugmitteln kann somit eine geringfügige Pendelbewegung ausführen, um sich einer Biegung der Wickelhülse 1 anzupassen.

Dies verhindert, daß zu Verschleiß führende Relativbewegungen zwischen dem Spannkonus 3 und der Aufnahme 2 und in der Lagerung auftreten.

Falls große Drehmomente zwischen dem Spannkonus 3 und der Wickelhülse 1 übertragen werden sollen, wird bevorzugt ein umfänglich wirkender Formschluß zwischen diesen beiden Teilen hergestellt, der eine relative Verschiebung in Achsrichtung nicht behindert. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Formschluß über Bolzen 13, die in der ringförmig verbreiterten Basis 14 des Spannkonus 3 gelagert sind. Ein Bolzen 13 ist jeweils gegen die Kraft einer Feder 15

in der Basis 14 des Spannkonus 3 versenkbar gelagert und bewegt sich in eine entsprechende Bohrung 16 in der Aufnahme 2 außerhalb des konisch geformten Bereichs. Die versenkbare, federnde Lagerung des Bolzens 13 hat den Vorteil, daß der Spannkonus 3 beim Einfahren in die Aufnahme 2 nicht so positioniert werden muß, daß sich ein Bolzen 13 über seine zugehörige Bohrung 16 befindet. Die Feder 15 drückt den Bolzen 13 selbsttätig in die Bohrung 16, sobald dieser sich bei einer relativen Drehbewegung des Spannkonus 3 zur Aufnahme 2 im Bereich der Bohrung 16 befindet.

In Abhängigkeit von dem Durchmesser der Wickelhülse 1 und den benötigten axialen Einspannkräften werden ein oder mehrere der in Figur 1 dargestellten Zugvorrichtun- gen mit einem Kniehebelpaar umfänglich verteilt eingesetzt. Bevorzugt werden zwei bis sieben der Zugmittel verwendet, die alle von der gemeinsamen Kolbenstange 9 betätigt werden.

Bei einer Verschiebung der Kolbenstange 9 zur Wickelhülsenmitte hin in die in Figur 1 dargestellte Spannposition drücken die Kipphebel 6 in Richtung zum Ende der Wickelhülse 1 gegen den Vorsprung 4 und spannen so den Spannkonus 3 gegen die Aufnahme 2. Da sich die Kipphebel 6 zum Einspannen auf den Vorsprung 4 abstützen, werden die zum Einspannen notwendigen axialen Kräfte in die Wickelhülse 1 selbst, nicht in die äußere Lagerstelle eingeleitet, in der der Spannkonus 3 gelagert ist. Die Wickelhülse 1 selbst bildet so eine starre mechanische Verbindung zwischen den Lagerstellen. Dies macht es möglich, beim Aufwickeln die Wickelhülse 1 in axialer Richtung oszillieren zu lassen. Eine Oszillationsbewegung der Wickelhülse 1 in axialer Richtung ist dann gewünscht, wenn die auf-oder abzuwickelnden Materialbahnen in Querrichtung Dickenschwankungen aufweisen. Die Schwankungen in der Dicke werden so durch die Oszillationsbewegung statistisch verteilt.

Um die Oszillationsbewegung zu ermöglichen, sind die Spannkonen 3 an den Maschinenseiten entweder in ihrer Lagerstelle begrenzt axial verschiebbar oder die Lagerstellen selbst werden mittels eines axialen Schubantriebs in Querrichtung geringfügig hin und her bewegt.