Hülsenaufnahmekörper zum achslosen Spannen von Wickelhülsen in axial spannenden Auf- und Abrollungen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft Hülsenaufnahmekörper zum achslosen Spannen von Wickelhülsen aus harten oder weichen Materialien in axial spannenden Auf- und Abrollungen für Materialbahnen, die beidseitig in die Wickelhülse einschiebbar sind, bestehend aus einer Einrichtung für die Aufnahme einschiebbarer Spannköpfe mit Mitnehmereinrichtungen, einem konischen Teil zur Verhinderung eines vertikalen Verschiebens der Wickelhülse und einer Drehmomentübertragungseinrichtung am Hülsenaufnahmekörper, die eine Kreisringfläche darstellt.

[0002] Zur Übertragung des Drehmomentes einer Wikkelmaschine auf Wickelhülsen zum Auf- oder Abwickeln von Materialbahnen sind die verschiedensten Verfahren bekannt.

[0003] Mechanisch oder pneumatisch arbeitende Expansionswellen wie etwa die der Firma Tidland Machine Compagny, Camas, USA oder der Firma Schlumpf AG Steinhausen/Schweiz oder der Firma Double E. Compagny Inc. Brockton, USA werden seitlich in die Wickelhülse eingeschoben und dann in ihrem Durchmesser vergrössert, so dass sich ihre Aussenflächen radial an die Innenfläche der Wickelhülse anpressen und so die Übertragung des Drehmomentes ermöglichen. Durch die grosse Kontaktfläche der Expansionswelle mit der Hülse ist eine schonende Behandlung der Hülse bei sicherer Übertragung des Drehmomentes möglich. Diese Expansionswellen sind schwer, unhandlich und teuer in der Herstellung und erfordern, wenn sie beidseitig in die Hülse eingefahren werden, weit ausladende Auf- oder Abrollungen.

[0004] Eine andere bekannte Vorrichtung überträgt das Drehmoment von der Maschine auf die Wikkelhülsen durch konische Spannköpfe, die beidseitig in die Wickelhülsen eingepresstwerden. Die Konen der Spannköpfe sind häufig an ihrer Oberfläche aufgerauht oder mit radial verlaufenden Zähnen versehen. Die Drehmomentübertragung erfolgt durch Eindringen der Zähne der Konen in die Hülsenkante, wobei diese bei Verwendung von Pappwickelhülsen meist erheblich beschädigt und aufgeweitet wird. Nach einigen Rollvorgängen ist die Pappwickelhülse durch Abrieb an den Kanten unbrauchbar.

[0005] Dieses Verfahren ist bei einmaliger Verwendung der Pappwickelhülsen in Betrieben, die Abrieb und Staub nicht wesentlich stört, einsetzbar, aber nicht, wenn beim Auf- oder Abwickeln kein Staub entstehen darf, wie z. B. in der Photoindustrie.

[0006] Aus der DE-B-2 100 746 ist ein Spannkörper zum Einspannen von Papierrollen bekannt, der maschinengebunden ist und somit erst in der Bearbeitungsmaschine in die Wickelhülse eingeführt wird.

[0007] Die Übertragung des Drehmomentes erfolgt im wesentlichen radial von dem Spanndorn auf die Papphülse mit einem schwach konischen Teil, dessen kleinster Durchmesser gleich dem Innendurchmesser der Papphülse ist. Hierbei verdichtet sich das Hülsenmaterial durch das schwach konische Teil von innen her. Um ein Aufplatzen der Papphülse zu vermeiden, wenn der Spanndorn in die Papphülse fest eingedrückt wird, ist ein kragenförmiger Vorsprung vorgesehen, der das Hülsenmaterial von aussen her verdichtet. Dieser Ausführung ist zu entnehmen, dass die Hülsenkante zwischen den beiden Konen zangenförmig eingeklemmt und das Drehmoment zumindest bei neuen Hülsen so übertragen wird.

[0008] Nach einigem Gebrauch der Hülsen wird die Kante der Hülse selbst konisch, so dass zusätzlich Mittel wie radiale Vorsprünge oder expandierbare Spanndorne verwendet werden müssen.

[0009] Zwar wird durch dieses Einklemmen der Wikkelhülse der DE-B-2 100 746 zum Übertragen des Drehmomentes die Wickelhülse schonender behandelt, jedoch können die Wickelhülsen nicht unbegrenzt wiederverwendet werden. Eine Staubbildung wird nicht verhindert, da der kragenförmige Vorsprung auch in die ersten Lagen des Papierwickels eindringt und eine Beschädigung der Papierränder erfolgt und beim Zerreissen der Papierränder Papierstaub entsteht.

[0010] Aus der US-A-3 312 408 ist ein Wickelhülsenaufnahmekörper mit einem konischen und einem zylindrischen Teil bekannt, der bis zu einem Kragen in die Wickelhülse eingepresst wird. Der Wickelhülsenaufnahmekörper hat nur die Aufgabe, die Wickelhülse zentriert zu tragen, und ist auf Kugellagern gelagert. Ein Antrieb oder ein Abbremsen der auf die Wickelhülse aufgewickelten Bahn erfolgt durch angetriebene Reiterrollen, die auf der Bahn aufliegen.

[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine leicht handhabbare Einrichtung zu finden, die ohne Abrieb und Staub zu verursachen in axial spannenden Auf- und Abrollungen eingesetzt werden kann, preiswert ist und auch gleichzeitig dazu dienen kann, den Transport des Wickelgutes ohne Beschädigung von Wickelhülse und Wickelgut von und zur Bearbeitungsmaschine auch mit Hebezeugen durchzuführen.

[0012] Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Drehmoment allein unter Ausnutzung der axialen Anpresskräfte von beidseitig angeordneten Spannköpfen auf die flache und randlose Stirnkreisringfläche der Wickelhülse übertragbar ist.

[0013] Für den Fachmann war es überraschend, dass die in der Praxis erforderlichen oft hohen Drehmomente zum Abwickeln und zum Anfahren und Bremsen beim Abwickeln über die Kreisringfläche des Hülsenrandes übertragen werden können. Ebenso überraschend war das Fehlen jeglichen Abriebes.

[0014] Die Hülsenaufnahmekörper gemäss der Erfindung lassen sich auch in grossen Stückzahlen sehr preiswert herstellen und kosten nur ein Zehntel des Preises, der in ihrer Wirkung vergleichbaren mechanisch oder pneumatisch expandierenden Wickelvorrichtung.

[0015] Die Hülsenaufnahmekörper können aus den verschiedensten Materialien hergestellt werden, wie z.B. aus Kunststoff oder aus Metallen wie Zink, Aluminium, Stahl, durch Giessen oder Drehen und eventuell nachfolgender mechanischer Bearbeitung.

[0016] Aufgrund des erheblichen Preisvorteils gegenüber bekannten gleichwertigen Einrichtungen können die Hülsenaufnahmekörper auch zum Transport der Bahnen in und von der Bearbeitungsmaschine eingesetzt werden. Hierbei werden die Hülsen an den meist überstehenden sehr empfindlichen Enden vor Beschädigungen geschützt und das Wickelgut kann sicher ohne. Beschädigung durch Druck und ohne Berührung transportiert werden.

[0017] Die vorteilhafte Ausbildung des Hülsenaufnahmekörpers mit einem kleineren Aussendurchmesser als dem Innendurchmesser der Wickelhülse erlaubt ein leichtes und schnelles Einschieben in die Hülse und ebenso das Herausziehen. Beim Transport und beim Auf- bzw. Abwickeln trägt dieser zylindrische Teil des Hülsenaufnahmekörpers das Gewicht des Wickelgutes, wobei sich die Hülse etwas durchbiegt. Es wurde gefunden, dass das Spiel zwischen Hülse und Aufnahmekörper 0,25 bis 0,5 mm betragen kann, so dass sich die entsprechenden Durchmesser um 0,5 bis 1 mm unterscheiden. Zum Einsetzen und Herausnehmen des Hülsenaufnahmekörpers sind daher keine Hilfsmittel erforderlich. Die konische Erweiterung der Hülsenaufnahmekörper zwischen dem zylindrischen Teil und der Mitnehmerstirnfläche zentriert die Wickelhülse zur Achse des Spannkopfes und verhindert somit ein vertikales Verschieben oder Arbeiten der Wickelhülse gegen den Hülsenaufnahmekörper, wenn der Axialschub der Spannköpfe wirkt und das Wickelgut auf- oder abgewikkelt wird. Diese erfindungsgemässe Ausbildung der Hülsenaufnahme vermeidet die Möglichkeit eines Abriebes oder der Staubbildung.

[0018] Die Übertragung des Drehmomentes der Bearbeitungsmaschine erfolgt über die Spannköpfe und die Hülsenaufnahmekörper auf die Stirnkreisringflächen der Wickelhülse. Der Hülsenaufnahmekörper hat hierzu eine entsprechende Kreisringfläche. Es ist erstaunlich, dass bereits eine glatte Kreisringfläche erhebliche Drehmomente übertragen kann.

[0019] Gemäss einer speziellen Ausführungsform können die das Drehmoment übertragenden Stirnflächen des Hülsenaufnahmekörpers mit einem reibungserhöhenden Mittel beschichtet, beklebt, vulkanisiert oder das Mittel in anderer Weise aufgebracht sein. Derartige Mittel sind verschiedene Gummisorten, Kunststoffscheiben oder andere Materialien mit rauhen Oberflächen.

[0020] In einer anderen Ausführungsform kann für den Einsatz von Pappwickelhülsen die Stirnfläche des Hülsenaufnahmekörpers mit einer Verzahnung, Rillung oder mit Stiften versehen sein, wobei die Zähne oder Rillen radial und nach der Stirnfläche der Wickelhülse gerichtet sind und sich so in die Stirnfläche einer verwendeten Pappwickelhülse eindrücken. Auf diese Weise bildet die mitnehmende Stirnfläche eine formschlüssige Verzahnung, so dass die Übertragung auch grösster Drehmomente möglich ist und auch Materialbahnen in der Grössenordnung von mehreren Tonnen Gewicht sicher bearbeitet werden können.

[0021] Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

[0022] Es zeigt:

Fig. 1 die Spannvorrichtung mit den beiden Hülsenaufnahmekörpern,

Fig. 2 eine vergrösserte Schnittzeichnung des Hülsenaufnahmekörpers in Funktion,

Fig. 3 Einzelheiten bei der Stelle A der Fig. 2.

[0023] In der Fig. 1 wird ein Ausführungsbeispiel einer Spannvorrichtung dargestellt. Die Wickelhülse 1 trägt das Wickelgut 2, welches aus einer Materialbahn beliebiger Länge und Breite bestehen kann und von der Wickelhülse 1 abgewickelt oder auf diese aufgewickelt werden soll. Zur Aufnahme der Wickelhülse 1 mit dem Wickelgut 2 werden von beiden Seiten Hülsenaufnahmekörper 3 eingeschoben. Auf diese Weise sind die Stirnflächen der Wickelhülse geschützt. Zum Transport, zur Lagerung und vor allem zur Aufnahme des Wickelgutes in eine Bearbeitungsmaschine ist der Hülsenaufnahmekörper 3 mit einer Einrichtung versehen, in welche Spannköpfe 4 der Bearbeitungsmaschine oder Halteköpfe der Transport- oder Lagermittel von beiden Seiten axial eingeschoben werden, so dass ohne Beschädigung der Wickelhülse und, ohne Berührung oder Druckbeschädigung des Wickelgutes, eine Handhabung möglich ist. Werden die Spannköpfe 4 der Bearbeitungsmaschine von beiden Seiten in die Hülsenaufnahmekörper 3 axial eingeschoben, so wird unter Ausübung der axialen Spannkräfte 6 die axiale Kraft über die Kreisringflächen 8 des Hülsenaufnahmekörpers 3 auf die Stirnflächen 8 der Wickelhülsen übertragen.

[0024] Fig. 2 zeigt eine Seite der Spannvorrichtung in vergrössertem Massstab. In dieser Ausführungsform wird das Wickelgut 2 zum Auf- oder Abwikkein auf der Wickelhülse 1 über den Hülsenaufnahmekörper 3 durch die Spannköpfe 4 getragen. Der Spannkopf 4 greift mit einem runden konischen Teil 10 in entsprechende zentrische konische Bohrungen der Hülsenaufnahmekörper 3 ein. Die Materialbahn 2 ist nun zentriert und auf einer gedachten Achse gelagert. Zur Übertragung sehr grosser Drehmomente reicht ein runder Konus 10 nicht aus, so dass zusätzliche Mittel erforderlich sind. Im Ausführungsbeispiel ist am Spannkopf 4 eine runde Scheibe 5 mit einem oder mehreren Mitnehmerbolzen 11 angebracht, die ihrerseits in Bohrungen 12 des Hülsenaufnahmekörpers 3 eingreifen und eine sichere Drehmomentsübertragung auf den Hülsenaufnahmekörper 3 gestatten.

[0025] Es können auch mehr Bohrungen 12 als Bolzen 11 vorgesehen sein, so dass ein Drehen der Bahn 2 bei der Aufnahme in die Maschine möglichst vermieden wird. Die Vorrichtung beschränkt sich nicht auf diese eine Ausführungsform der Drehmomentübertragung.

[0026] Der Spannkopf 4 kann mit einem Vierkantkonus ausgerüstet sein, der in eine entsprechende Aussparung des Hülsenaufnahmekörpers eingreift und sowohl die Aufgabe des Zentrierens als auch die der Drehmomentübertragung übernimmt.

[0027] Statt des Vierkantkonus kann ein Mehrkantkonus bis zu einem runden Konus 10 mit axialen Rillen verwendet werden, je nach Art der gestellten Aufgabe bezüglich Drehmomentübertragung und Zentrierung (nicht dargestellt).

[0028] Fig. 3 zeigt im Ausschnitt A der Fig. 2 die Kraft- übertragungsstelle von dem Hülsenaufnahmekörper 3 auf die Stirnfläche 8 der Wickelhülse 1. Diese Übertragungsfläche 8 am Hülsenaufnahmekörper 3 kann glatt ausgebildet sein oder mit radial verlaufenden Nuten oder Zähnen 14 versehen sein. In einer nichtdargestellten Form könnten auf der Ringfläche 8 spitze Erhebungen in Richtung Wikkelhülse 1 angebracht sein, die bei Axialdruck und bei Verwendung einer Pappwickelhülse 1 in diese eindringen. Auch kann die Stirnfläche 8 mit einem reibungserhöhenden Material versehen sein, um die kraftschlüssige Verbindung Wickelhülse 1 und Hülsenaufnahmekörper 3 zu verbessern, wenn hohe Drehmomente übertragen werden sollen.

[0029] Die dargestellte Schräge 7 zentriert die Wickelhülse 1 und verhindert ein senkrechtes Schlagen bei dem Wickelvorgang. Durch die Schräge 7 kann eine Pappwickelhülse 1 leicht in sich zusammengepresst werden, wobei das Herausziehen und Einschieben des Hülsenaufnahmekörpers 3 aber nicht erschwert wird. Bei Verwendung von Metallwickelhülsen 1 können diese innen leicht konisch angeschrägt sein, so dass sie auf den konischen Teil des Hülsenaufnahmekörpers 3 leicht aufschiebbar sind.

[0030] Durch die Gestaltung des Aussendurchmessers des Hülsenaufnahmekörpers 3, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Wickelhülse 1, entsteht ein umlaufender Spalt 13, der das Herausnehmen und das Einschieben des Hülsenaufnahmekörpers 3 wesentlich erleichtert.

[0031] Der zylindrische Teil 9 des Hülsenaufnahmekörpers 3 nimmt bei schweren Materialbahnen 2 das Gewicht der Bahnen auf, wobei sich die Wickelhülse 1 an den Hülsenaufnahmekörpern 3 anlegt. Die Spaltweite 13 darf daher nicht zu gross gewählt werden und sollte vorzugsweise 0,25 bis 0,5 mm betragen, so dass, ohne wesentliche Verformung der Wickelhülse 1, das Gewicht der Materialbahn aufgenommen werden kann und gleichzeitig ein leichtes Einschieben und Herausnehmen des Hülsenaufnahmekörpers 3 in entlastetem Zustand möglich ist.

[0032] Die Hülsenaufnahmekörper 3 können je nach Bedarf aus den verschiedensten Materialien hergestellt werden. Werden zum Wickeln von Bahnen 2 Papphülsen 1 eingesetzt, so ist es vorteilhaft, die Hülsenaufnahmekörper aus harten Kunststoffen oder aus Metallen herzustellen.

[0033] Sollen Wickelhülsen 1 aus harten Materialien wie Metallen, z.B. Aluminium, Stahl oder andere, oder aus Kunststoffen wie Hartpapier, Hartgewebe PVC, Polyester oder andere verwendet werden, wird sinnvollerweise die Drehmomentübertragungsfläche 8 des Hülsenaufnahmekörpers 3 aus weicherem Material gestaltet, wie z.B. Hartgummi, Vulkolan, Polyurethan und anderen, oder auf seiner Drehmomentübertragungsfläche 8 mit einem derartigen Materialring 14 versehen.

Ansprüche

1. Hülsenaufnahmekörper (3) zum achslosen Spannen von Wickelhülsen (1) aus harten oder weichen Materialien in axial spannenden Auf- und Abrollungen (4) für Materialbahnen (2), die beidseitig in die Wickelhülse (1) einschiebbar sind, bestehend aus einer Einrichtung für die Aufnahme einschiebbarer Spannköpfe (10) mit Mitnehmereinrichtungen (11), einem konischen Teil (7) zur Verhinderung eines vertikalen Verschiebens der Wickelhülse (1) und einer Drehmomentübertragungseinrichtung am Hülsenaufnahmekörper (3), die eine Kreisringfläche darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment allein unter Ausnutzung der axialen Anpresskräfte von beidseitig angeordneten Spannköpfen (4) auf die flache und randlose Stirnkreisringfläche (8) der Wikkelhülse (1) übertragbar ist.

2. Hülsenaufnahmekörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mit einer glatten Drehmomentübertragungsfläche (8) versehen ist.

3. Hülsenaufnahmekörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Drehmomentübertragungsfläche (8) besitzt, die mit einem reibungserhöhenden Mittel versehen ist.

4. Hülsenaufnahmekörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zur Aufnahme von Metallwickelhülsen (1) aus einem weichen Material besteht.

5. Hülsenaufnahmekörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zur Aufnahme von Pappwickelhülsen (1) aus einem harten Material besteht.

6. Hülsenaufnahmekörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Mitnehmerstirnfläche (8) aus gesehen hinter dem konischen Teil (7) des Hülsenaufnahmekörpers (3) ein zylindrischer Teil (9) zur Aufnahme des Gewichtes der Materialbahn (2) vorgesehen ist, dessen Aussendurchmesser um einen Wert (13) von 0,5 bis 1 mm kleiner ist als der Innendurchmesser der Wickelhülse (1).

Claims

1. A tube holding body (3) for axle-free clamping of winding tubes (1) of rigid or flexible materials in axially clamping rolling up and unrolling devices (4) for webs of material (2), which holding tubes can be inserted into the winding tube (1) from both ends, consisting of a device for receiving insertable clamping heads (10) with catch devices (11), a conical portion (7) for preventing vertical shifting of the winding tube (1) and a torque transfer means on the tube holding body (3), which means is represented by an annular face, characterised in that the torque can be transferred merely by utilizing the axial clamping forces of clamping heads (4), arranged at both ends, on the flat and rimless end annular face (8) of the winding tube (1).

2. A tube holding body according to Claim 1, characterised in that it is provided with a smooth torque transfer surface (8).

3. A tube holding body according to Claim 1, characterised in that it has a torque transfer surface (8) which is provided with a friction- increasing medium.

4. A tube holding body according to Claim 1, characterised in that it is composed of a flexible material for receiving metal winding tubes (1).

5. A tube holding body according to Claim 1, characterised in that it is composed of a rigid material for receiving cardboard winding tubes (1).

6. A tube holding body according to Claim 1, characterised in that, behind the conical portion (7) of the tube holding body (3), as viewed from the face of the catch (8), a cylindrical portion (9) is provided for taking up the weight of the web of material (2), the external diameter of which is smaller, by a value (13) of 0.5 to 1 mm, than the internal diameter of the winding tube (1).

Revendications

1. Corps de support de tube noyau (3) destiné au montage sans axe des tubes noyaux d'enroulement (1) faits de matériaux durs ou tendres dans des enrouleurs ou dérouleurs (4) à montage axial, qui peuvent être emmanchés dans le tube noyau d'enroulement (1) par les deux côtés, ce corps comprenant un dispositif destiné à recevoir les têtes de montage emmanchables (10) munies elles-mêmes d'organes entraîneurs (11), une partie conique (7) destinée à s'opposer au déport vertical du tube noyau d'enroulement (1) et un dispositif de transmission du couple, prévu sur le corps support de tube noyau (3), qui présente une surface en couronne de cercle, ce corps étant caractérisé en ce que le couple peut être transmis exclusivement par utilisation des forces de pression axiales de têtes de montage (4) disposées des deux côtés appliquées sur la surface frontale en couronne de cercle (8) plate et sans rebord du tube noyau d'enroulement (1).

2. Corps support de tube noyau suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est muni d'une surface lisse de transmission du couple (8).

3. Corps support de tube noyau suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il possède une surface (9) de transmission du couple qui est munie d'un agent accroissant le fortement.

4. Corps support de tube noyau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour recevoir des tubes noyaux d'enroulement (1) métalliques, il est composé d'une matière tendre.

5. Corps support de tube noyau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour recevoir des tubes noyaux d'enroulement (1) en carton, il est composé d'une matière dure.

6. Corps support de tube noyau suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu, au-delà de la partie conique (7) du corps support de tube noyau (3), considéré en partant de la surface frontale menante (8), une partie cylindrique (9) destinée à supporter le poids de la bande de matière (2) et dont le diamètre extérieur est inférieur d'une valeur (13) de 0,5 à 1 mm au diamètre intérieur du tube noyau d'enroulement (1).

Zeichnung