Rotierbares Tragelement

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein rotierbares Tragelement zur Aufnahme von Wickelhülsen, Aufsteckadaptern oder dergleichen mit einem Tragkörper (1) und einer diesen umgebenden und mit ihm unlösbar verbundenen hülsenartigen Ummantelung (3) aus einem von dem des Tragkörpers (1) verschiedenen Material mit einer höheren Härte aus das Material des Tragkörpers (1). Die Ummantelung (3) weist zumindest einen sich ringförmig um ihren Umfang erstreckenden Entlastungsbereich (7) auf, der durch einen Bereich verringerter Materialdicke oder einen materialfreien Bereich gebildet wird. Durch diese Ausgestaltung werden Spannungsspitzen in der Ummantelung (3) und unkontrolliertes Reißen oder Brechen der Ummantelung (3) vermieden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein rotierbares Tragelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es kann sich dabei um beidseitig gelagerte Tragelemente, wie beispielsweise Wickelwellen, Wickelzapfen oder Tragrohre, aber auch um lediglich einseitig gelagerte Tragelemente wie z.B. Wickelköpfe handeln. Die Trägerfunktion kann mit oder ohne Spannvorrichtungen in den üblichen Bauformen erfolgen.

[0002] Gattungsgemäße Tragelemente bestehen zumindest aus einem Tragkörper, welcher wegen der tragenden Funktion aus einem Material mit hohen Festigkeitswerten, wie Biegewechselfestigkeit und Elastizitätsmodul, gefertigt ist. Mit dem Tragkörper ist eine Ummantelung aus einem meist metallischen Material verbunden, die als Verschleißschutzschicht dient und zur Erzielung geringerer Rauhtiefen und guter Oberflächenhärten einer nachträglichen Oberflächenveredelung, wie beispielsweise anodisieren, zugänglich ist, ohne eine tragende Funktion erfüllen zu müssen. Das Material der Ummantelung hat dabei in der Regel eine höhere Härte als das Material des Tragkörpers und ist entsprechend spröde und weniger biegewechselfest. Im bestimmungsgemäßen Einsatz sind Tragelemente insbesondere durch ihre schnelle Rotation erheblichen Biegewechselbelastungen ausgesetzt. Dies führt vielfach zu einem Bruch der Ummantelung, obgleich die Belastbarkeit des Tragkörpers noch nicht erreicht ist. Die dabei entstehenden Risse oder Bruchstellen führen zu einer erhöhten Unfallgefahr durch Schnittverletzungen. Auch wird durch Materialaufwerfungen an diesen Stellen häufig die Handhabung aufzuschiebender Teile, wie z.B. von Wickelhülsen oder Aufsteckadaptern erschwert, die an diesen Aufwerfungen hängen bleiben können. Schließlich ist der optische Eindruck solcher Tragelemente mit beschädigter Ummantelung nicht befriedigend. Zur Vermeidung solcher Beschädigungen werden daher in der Praxis Tragelemente vielfach so dimensioniert, daß sie in bezug auf Festigkeit auf ihr schwächstes Material ausgelegt werden, was in der Regel die Ummantelung ist. Damit können die normalerweise höheren Biegewechselfestigkeiten der verwendeten Tragkörper nicht genutzt werden.

[0003] Die Erfindung befaßt sich daher mit dem Problem, ein gattungsgemäßes Tragelement anzugeben, das ein verbessertes Einsatzverhalten zeigt, insbesondere im Einsatz weniger zu Verletzungen führende oder die Handhabung erschwerende Beschädigungen erhält.

[0004] Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Tragelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0005] Indem in der Ummantelung zumindest ein sich ringförmig um ihren Umfang erstreckender Entlastungsbereich als materialfreier Bereich oder entsprechender Bereich verringerter Materialdicke vorgesehen wird, ist dort eine Zone geschaffen, die ein gezieltes Nachgeben der Ummantelung ermöglicht, ohne daß unerwünschte Erscheinungen wie Risse oder Materialaufwerfungen etc. entstehen. Sind die Entlastungsbereiche durch eine verringerte Materialdicke der Ummantelung ausgebildet, so reißt die Ummantelung bei Überschreiten der maximalen Biegewechselfestigkeit des Ummantelungsmaterials dann gezielt in diesen als Sollbruchstellen ausgelegten Bereichen. Durch die geringere Materialdicke in diesen Bereichen kommt es dennoch nicht zu Aufwerfungen oder scharf vorstehenden Kanten. Ist die Ummantelung mit einem oder mehreren sich ringförmig um ihren Umfang erstreckenden materialfreien Bereichen versehen, führt dies durch die dabei entstehenden kürzeren Ummantelungsstücke als bei einer durchgehenden Ummantelung dazu, daß keine Risse mehr auftreten und die Ummantelung so ausgelegt werden kann, daß sie den gleichen Biegewechselbelastungen wie der Tragkörper standhält.

[0006] Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den Unteransprüchen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung die im folgenden erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1

schematisch ein erfindungsgemäßes Tragelement,

Fig. 2

eine Vergrößerung des Ausschnitts II in Fig. 1 teilweise im Schnitt und

Fig. 3

eine Ansicht entsprechend Fig. 2 in einer anderen Ausführungsform.

[0007] Bei dem in Fig. 1 dargestellten Tragelement handelt es sich um eine Wickelwelle zum Auf- und Abwickeln von flexiblem Flachmaterial auf entsprechenden Wickelhülsen. Die Wickelwelle weist einen Tragkörper 1 auf mit einem zur Aufnahme einer Wickelhülse dienenden Mittelbereich und beiderseitigen Lagerbereichen 2. Der Mittelbereich des Tragkörpers 1 ist von einer Ummantelung 3 umgeben, die mehrere länglich-oval-förmige, sich in Richtung der Drehachse 4 der Wickelwelle erstreckende Ausnehmungen 5 aufweist, durch die als Spannleisten 6 ausgebildete Spannelemente hindurchtreten. Die Spannleisten 6 sind mittels eines nicht dargestellten Expansionsmechanismus in radialer Richtung nach außen beweglich und dienen dem Festspannen und Fixieren der auf die Wickelwelle aufzuschiebenen Wickelhülse.

[0008] Der Tragkörper 1 besteht aus einem Faserverbundwerkstoff hoher Biegewechselfestigkeit, z.B. carbonfaserverstärktes Reaktionsharz oder Glasfaserverbundwerkstoff wohingegen die Ummantelung 3 als Verschleißschutzschicht dient und aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise Aluminium oder Stahl besteht. Ringförmig um den Umfang der Ummantelung 3 erstrecken sich mehrere Entlastungsbereiche 7, die ein unkontrolliertes Reißen und Brechen der Ummantelung 3 verhindern. Vorzugsweise sind diese Entlastungsbereiche 7 in den kritischen Belastungszonen der Ummantelung 3 angeordnet, in denen bei herkömmlichen Tragelementen üblicherweise Beschädigungen der Ummantelung auftreten. Diese kritischen Belastungszonen befinden sich insbesondere in der Nähe der Spannleisten 6, da die dortigen Ausnehmungen 5 in der Ummantelung 3 eine zusätzliche Kerbwirkung auf diese ausüben. Weitere kritische Belastungszonen sind oft im Außenbereich von Tragelementen nahe der Lagerbereiche 2 angeordnet.

[0009] In den Figuren 2 und 3 ist ein Teil der Wickelwelle aus Fig. 1 in einem vergrößerten Ausschnitt teilweise geschnitten in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen dargestellt. In Fig. 2 ist erkennbar, daß der abgebildete Entlastungsbereich 7 durch eine nach außen offene Ringnut 8 gebildet ist. Durch die dadurch verursache bewußte Materlalschwächung in diesem Bereich wird dort eine Sollbruchstelle vorgesehen, in der die Ummantelung 3 bei Überschreiten der zulässigen Biegewechselfestigkeit reißt, ohne daß dadurch die Tragkraft des Tragelementes herabgesetzt wird, da diese vom Tragkörper 1 bestimmt wird. Da in dem Entlastungsbereich jedoch weniger Material als an der übrigen Ummantelung 3 vorhanden ist, kommt es trotz des Reißens nicht zu Materialaufwerfungen, die über die äußere Oberfläche 9 der Ummantelung 3 vorspringen könnten. Den Bereich verringerter Materialdicke dabei als nach außen offene Ringnut 8 auszugestalten ist auch insoweit besonders vorteilhaft, da die Sollbruchstelle hinter die äußere Oberfläche 9 der Ummantelung 3 zurücktritt und die Gefahr einer Verletzung durch Hautkontakt etc. noch weiter herabgesetzt wird. Außerdem läßt sich eine solche Wickelwelle auf einfache Weise herstellen, indem die Ummantelung 3, die zunächst noch keine Entlastungsbereiche 7 aufweist, auf den Tragkörper 1 aufgeschoben und dort aufgeschrumpft oder aufgeklebt wird und erst in einem weiteren Bearbeitungsschritt die Ringnut 8 eingestochen oder anderweitig eingebracht wird.

[0010] Vorzugsweise sind die Entlastungsbereiche 7 wie dargestellt mit einer flexiblen Masse 10 zumindest teilweise aufgefüllt. Diese sollte so elastisch sein, daß sie in diesen Bereichen haften bleibt, auch wenn die Ummantelung 3 dort reißt oder sich Ummantelungsteile gegeneinander verschieben. Dadurch wird die Verletzungsgefahr weiter gemindert, da keine scharfen Kanten berührt werden können. Auch optisch macht das Tragelement dann stets einen zufriedenstellenden Eindruck. Zudem dient das Auffüllen mit einer flexiblen Masse der Oberflächenglättung der Ummantelung 3, was die Handhabung des Tragelementes weiter erleichtert. Ferner verhindert die flexible Masse 10 Schmutzansammlungen in den Entlastungsbereichen 7. Eine Einfärbung der flexiblen Masse 10 in unterschiedlichen Farben kann der Kennzeichnung unterschiedlicher Tragelemente mit z.B. verschiedenen Belastungsgrenzen oder verschiedenen Einsatzzwecken dienen und somit die Wahl des richtigen Tragelementes bei Einbau oder Tragelementwechsel erleichtern. Dieser Hinweis kann für das Personal einen zusätzlichen Unfallschutz darstellen, da Verwechslung und die Verwendung falscher Tragelemente ausgeschlossen wird.

[0011] Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Entlastungsbereich 7 nicht als Ringnut, sondern als materialfreier Bereich ausgebildet ist. Auch dieser ist in vorteilhafter Weise mit einer flexiblen Masse 10 aufgefüllt.

Ansprüche

1. Rotierbares Tragelement zur Aufnahme von Wickelhülsen, Aufsteckadaptern oder dergleichen mit einem Tragkörper (1) und einer diesen umgebenden und mit ihm unlösbar verbundenen hülsenartigen Ummantelung (3) aus einem von dem des Tragkörpers (1) verschiedenen Material mit einer höheren Härte als das Material des Tragkörpers (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (3) zumindest einen sich ringförmig um ihren Umfang erstreckenden Entlastungsbereich (7) aufweist, der durch einen Bereich verringerter Materialdicke oder einen materialfreien Bereich gebildet wird.

2. Tragelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich verringerter Materialdicke durch eine nach außen offene Ringnut (8) gebildet ist.

3. Tragelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungsbereich (7) zumindest teilweise mit einer flexiblen Masse (10) aufgefüllt ist.

4. Tragelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Masse (10) zur Kennzeichnung eingefärbt ist.

5. Tragelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper (1) aus einem Faserverbundwerkstoff und die Ummantelung (3) aus einem metallischen Werkstoff besteht.

6. Tragelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlastungsbereich (7) in einer kritischen Belastungszone der Ummantelung (3) angeordnet ist.

Zeichnung