Friktionswickelwelle

Abstract

 Eine Friktionswickelwelle besitzt einen Wellenkörper (12) und mehrere Friktionselemente (14), die reibschlüssig durch den Wellenkörper mitnehmbar sind. Durch die Friktionselemente (14) sind Hülsen (24) für Wickelvorgänge mitnehmbar und zwischen dem Wellenkörper (12) und den Friktionselementen (14) sind radial bewegliche Reibelemente (28) vorgesehen, die mittels Stellelementen (30) gegen Innenumfangsflächen (32) der Friktionselemente (14) andrückbar sind. Um geringere Schwankungen des Reibmoments zwischen Wellenkörper und Friktionselement zu erreichen wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Wellenkörper (12) und den Friktionselementen (14) ein Luftspalt (34) vorgesehen ist und an der Außenfläche des Wellenkörpers (12) wenigstens zwei Gleitelemente (36) vorgesehen sind, die an Innenflächen (32) der Friktionselemente (14) anliegen.

Beschreibung

[0001] Friktionswickelwellen besitzen einen Wellenkörper und mehrere Friktionselemente, die reibschlüssig durch den Wellenkörper mitnehmbar sind, wobei durch die Friktionselemente Hülsen z. B. aus Pappe oder Kunststoff für Wickelvorgänge mitnehmbar sind und zwischen dem Wellenkörper und den Friktionselementen radial bewegliche Reibleisten vorgesehen sind, die mittels Stellelementen gegen Innenumfangsflächen der Friktionselemente andrückbar sind.

[0002] Derartige Wellen werden dazu verwendet, Wickel unterschiedlicher Durchmesser aufzuwickeln. Die Friktionselemente erlauben Drehzahlunterschiede zwischen mehreren nebeneinander auf einer Welle angeordneten Rollen. Dabei dreht die Welle sich grundsätzlich schneller als die für die kleinste Rolle notwendige Synchrondrehzahl. Die Stellelemente sind in der Regel als mit Druckluft beaufschlagbare Flachschläuche ausgebildet, die auf dem Grund von axial verlaufenden Nuten in der Außenfläche des Wellenkörpers sitzen. Bei Beaufschlagung mit Druckluft drücken diese Schläuche dann die Reibleisten, die normalerweise zurückgezogen in der Welle mit Abstand zu den Friktionselementen liegen, radial nach außen gegen eine Innenumfangsfläche der Friktionselemente. Die Mitnahme der Friktionselemente erfolgt dann durch die aufgebauten Reibkräfte. Ein Beispiel für eine derartige Friktionswickelwelle ist aus der DE 195 15 723 A1 bekannt.

[0003] Um die Friktionselemente auf dem Wellenkörper zu zentrieren und in Drehrichtung zu führen, ist zwischen der Außenfläche des Wellenkörpers und der Innenfläche des Friktionselements eine Passung vorgesehen, an die zwar keine hohen Präzisionsanforderungen zu stellen sind, die aber dennoch einen gewissen Fertigungsaufwand erfordern. Problematischer ist jedoch bei einem längerfristigen Betrieb, dass sich Rückstände, beispielsweise von einem für die Reibelemente eingesetzten Schmiermittel oder auch Abrieb der Reibelemente in dem Spalt zwischen dem Wellenkörper und dem Friktionselement festsetzen kann, so dass sich das Reibmoment und damit auch die Qualität der Wicklung ändert. Insbesondere kann sich dadurch im Laufe der Zeit das Schleppmoment auch bei nicht mit Luftdruck beaufschlagten Schläuchen deutlich erhöhen. Im ungünstigsten Fall kann es zu Einlaufspuren kommen, die den Reibkoeffizienten der Reibpaarung erheblich verändern.

[0004] Schließlich besteht auch noch die Gefahr, dass Schmiermittel durch Fliehkraft nach außen getragen wird und das Wickelgut verschmutzen kann.

[0005] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Friktionswickelwelle zu schaffen, die über ihre Nutzungsdauer geringere Schwankungen des Reibmoments zwischen Wellenkörper und Friktionselement aufweist.

[0006] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Friktionswickelwelle der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher zwischen dem Wellenkörper und den Friktionselementen ein Luftspalt vorgesehen ist und an der Außenfläche des Wellenkörpers wenigstens zwei Gleitelemente vorgesehen sind, die zur Führung der Friktionselemente jeweils an Innenflächen von diesen anliegen.

[0007] Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die zentrische Führung der Friktionselemente nunmehr durch die speziell vorgesehenen Gleitelemente übernommen wird, so dass die über den gesamten Umfang bei früheren Ausführungsformen vorgesehene Passung zwischen dem metallischen Wellenkörper und den Friktionselementen entfallen kann. Die Gleitelemente können aus Kunststoff bestehen, wobei geeignete Kunststoffe beispielsweise von Lagerbuchsen aus Kunststoff bekannt sind, wie z. B. PBT, PTFE, Mischformen oder auch andere Polymere. Die Breite des Luftspaltes zwischen dem Wellenkörper und dem Friktionselement liegt beispielsweise in einer Größenordnung von bis zu einigen wenigen Millimetern, vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 0,1 mm bis 1 mm. Damit ist das Spiel zwischen den Wellen und den Friktionselementen zu groß, als dass die Friktionselemente noch unmittelbar durch die Welle in Drehrichtung geführt werden könnten. Die Führung wird ausschließlich durch die beim Stand der Technik nicht vorhandenen Gleitelemente bewerkstelligt. Bei lediglich zwei Gleitelementen sollten diese idealerweise diametral entgegengesetzt an dem Wellenkörper angeordnet sein und sich über einen gewissen Mindestwinkel erstrecken.

[0008] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gleitelemente trocken auf den Innenflächen der Friktionselemente gleiten. Bei dieser Ausführungsform wird die Ansammlung von Schmiermittelresten gänzlich unterbunden, wobei der Vorteil dadurch erreicht wird, dass geeignete Kunststoffe am Markt existieren, die eine Gleitlagerung auch ohne Schmiermittelzusätze erlauben, die bei metallischer Paarung ansonsten unerlässlich ist.

[0009] Die Gleitelementen sind vorzugsweise zwischen den Reibelementen angeordnet, wobei auch jeweils zwei oder mehr Gleitelemente zwischen den Reibelementen vorgesehen sein können. Daher ergibt sich eine Zahl von Gleitelementen, die der Zahl der Reibelemente entspricht oder ein Vielfaches von diesen darstellt. Bevorzugt sind Ausführungsformen, die bei 3 vorhandenen Reibelementen 3 oder 6 Gleitelemente vorsehen.

[0010] Die Anordnung der Gleitelemente kann auch in der Weise erfolgen, dass u-förmige Gleitleisten vorgesehen sind, wobei die Reib- und Stellelemente zwischen den Schenkeln der Gleitleisten angeordnet sind und die Schenkeleneden die Gleitelemente bilden. Entsprechend ergeben sich bei dieser Ausführungsform 6 Gleitelemente, wenn 3 Reibelemente vorgesehen sind.

[0011] In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Gleitelemente und die Reibelemente einstückig ausgebildet sind, wobei sie in Axialnuten 338 in dem Wellenkörper 312 angeordnet sind, die Absätze 339 bilden, die in der zurückgezogenen Stellung eine Anlage an den Friktionselementen sicherstellen. Diese Ausführungsform kommt mit besonders wenigen Teilen aus, erfordert aber einen etwas höheren Aufwand bei der Abstimmung der Stellkräfte der Stellelemente und der Auswahl eines geeigneten Kunststoffes, der einen ausreichend hohen Reibkoeffizienten besitzt, um die geforderten Antriebsmomente auf die Friktionselemente übertragen zu können. Insbesondere ist auch eine präzise Tiefe der Absätze im Wellenkörper einzuhalten, um die Anlage der Reibkörper an den Friktionselementen auch dann zu gewährleisten, wenn keine Stellkräfte wirken. Dadurch ist die Führung trotz des Luftspaltes auch bei dieser Ausführungsform trotz des einstückig ausgebildeten Reib- / Gleitelements in allen Betriebszuständen gegeben.

[0012] Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, dass nur ein Teil der kombinierten Reib-/Gleitelemente mit einem Stellelement versehen sind, z. B. nur eines. Die übrigen Reib-/Gleitelemente ohne Stellelement werden dann bei Druckbeaufschlagung durch die Reaktionskräfte gegen die Innenflächen der Friktionselemente angedrückt.

[0013] Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen. Es zeigen:

Fig. 1

eine erste Ausführungsform einer Friktionswickelwelle;

Fig. 2

eine weitere Ausführungsform einer Friktionswickelwelle ohne Wickel;

Fig. 3

eine noch weitere Ausführungsform einer Friktionswickelwelle;

Fig. 4

eine Ausführungsform einer Friktionswickelwelle mit kombinierten Reib- und Gleitelementen.

[0014] In Fig. 1 ist eine Friktionswickelwelle 10 gezeigt, die einen mittigen angetriebenen Wellenkörper 12 sowie ein Friktionselement 14 aufweist, das einen Innenring 16 und einen Außenring 18 besitzt. Der zum Innenring 16 relativ verdrehbare Außenring 18 erlaubt in Verbindung mit einer Mehrzahl vorgesehener Kugeln 20, die auf Schrägflächen 22 laufen, ein Verklemmen einer Hülse 24, beispielsweise aus Pappe oder Kunststoff, auf die ein Wickel 26 aufgewickelt werden soll, beispielsweise geschnittenes Papiermaterial. Derartige Friktionswickelwellen werden beispielsweise zum Aufwickeln von Papierrollen und Rollen hochwertiger Folien. Die Friktionselemente 14, von denen mehrere parallel nebeneinander auf dem Wellenkörper 12 angeordnet sind, wirken dabei als eine Art Rutschkupplung, damit auf einer gemeinsamen Welle Wickel 26 mit unterschiedlichen Durchmessern aufgewickelt werden können. Die Übertragung der notwendigen Antriebsmomente von dem Wellenkörper 12 auf das Friktionselement 14 erfolgt durch Reibmomente, wobei die erforderlichen Reibkräfte durch Reibelemente 28 erzeugt werden, die unter Zwischenlage von Schutzstreifen 29 von Stellelementen 30 radial nach außen gegen eine Innenfläche 32 des Innenrings des Friktionselements 14 angedrückt werden können. Die Stellelemente 30 bestehen aus Flachschläuchen, die mit einem Luftdruck beaufschlagt werden können, so dass die Antriebswirkung durch Beaufschlagung mit dem Luftdruck einschaltbar ist.

[0015] Soweit bis jetzt beschrieben, entspricht die gezeigte Friktionswickelwelle 10 dem Stand der Technik gemäß DE 195 15 723 A1, wobei hinsichtlich der entsprechenden Einzelheiten ausdrücklich auf den Offenbarungsgehalt dieser Schrift Bezug genommen wird.

[0016] Bei der Friktionswickelwelle 10 ist der Wellenkörper 12 als Neuerung mit einem Außendurchmesser gefertigt, der keine Spielpaarung mit dem Innendurchmesser 32 des Innenrings der Friktionselemente 14 bildet sondern deutlich kleiner ausgeführt wird, so dass sich beim gezeigten Ausführungsbeispiel eine Breite eines Spaltes 34 zwischen dem Wellenkörper 12 und dem Friktionselement 14 ergibt, der bis zu 1 mm betragen kann. Grundsätzlich kommt es aber nicht auf die absolute Höhe des Spaltes 34 an, d. h. ggf. sind auch größere Spalthöhen möglich. Gute Erfahrungen wurde mit einem Durchmesser des Wellenkörpers 12 gemacht, der etwa 0,5 mm bis 1 mm kleiner als der Innendurchmesser des Innenrings 16 ist.

[0017] Um die Friktionswickelelemente dennoch zentrisch auf dem Wellenkörper 12 zu lagern sind Gleitelemente 36 in der Form von Leisten vorgesehen, die zwischen den Reibelementen 28 angeordnet sind. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils 2 Gleitelemente 36 zwischen den Reibelementen angeordnet. Die Gleitelemente 36 sitzen in entsprechenden Axialnuten 38 im Außenumfang des Wellenkörpers 12. Die Tiefe der Nuten 38 ist mit der Höhe der Reibelemente 36 derart abgestimmt, dass letztere mit ihren radialen Außenflächen auf der Innenfläche 32 des Innenrings spielfrei gleiten. Die Gleitelemente 36 bestehen aus geeigneten Kunststoffen, wie sie z. B. auch bei Gleitlagerbuchsen aus Kunststoff zum Einsatz kommen. Die Gleitelemente 36 laufen ohne Schmiermittelzusätze trocken auf der Innenfläche 32, so dass keine Verunreinigungen zu erwarten sind, die sich in dem Spalt 34 ansammeln oder zwischen den Friktionselementen 14 austreten und die Wickel verschmutzen könnten.

[0018] Eine weitere Ausführungsform einer Friktionswickelwelle 110 ist in Fig. 2 gezeigt. Die Friktionselemente 14 entsprechen dabei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, lediglich die Ausbildung von leistenförmigen Gleitelementen 136, die in entsprechend geformten Axialnuten 138 in dem Wellenkörper 112 angeordnet sind, unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Wie erkennbar ist, sind die Gleitleisten 136 mittig zwischen den Reibelementen 28 angeordnet, wobei jeweils nur eine Gleitleiste 136 zwischen Reibelementen 28 vorgesehen ist. Die Breite des Spaltes 34 entspricht der zuvor beschriebenen Ausführungsform.

[0019] In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Friktionswickelwelle 210 gezeigt, wobei die Friktionselemente 14 wiederum der Ausführungsform nach Fig. 1 entsprechen.

[0020] In einem Wellenkörper 212 sind bei dieser Ausführungsform entsprechend vergrößerte Axialnuten 238 vorgesehen, in welchen U-förmige Gleitkörper 235 angeordnet sind, deren Schenkel 237 an ihren Enden die Gleitelemente 236 bilden. Zwischen den Schenkeln 237 finden die Reibelemente 28 sowie die wiederum als Flachschläuche ausgebildeten Stellelemente 30 Platz, die konstruktiv wiederum den in Fig. 1 gezeigten und beschriebenen Reib- und Stellelementen 28, 30 entsprechen.

[0021] Schließlich wird in Fig. 4 noch eine Ausführungsform einer Friktionswickelwelle 310 vorgestellt, bei welcher kombinierte Reib-/Gleitelemente 336 vorgesehen sind, die in entsprechend geformten Axialnuten 338 in dem Wellenkörper 312 angeordnet sind. Luftschläuche als Stellelemente 30 dienen wiederum dazu, die kombinierten Reib-/Gleitelemente 336 radial nach außen gegen die Innenfläche 32 des Innenrings 16 der Friktionselemente 14 anzupressen und damit für einen Aufbau der Reibmomente zu sorgen. Wichtig bei dieser Ausführungsform ist, dass die Reib- / Gleitelemente 336 auf seitlich der Stellelemente 30 ausgebildeten Absätzen 339 ruhen, wenn die Stellelemente 30 inaktiv sind. Dadurch wird die Führung der Friktionselemente 14 sichergestellt, die wegen des erweiterten Luftspaltes 34 durch die Reib- / Gleitelemente 336 bewerkstelligt werden muss.

Ansprüche

1. Friktionswickelwelle mit einem Wellenkörper (12; 112; 212; 312) und mehreren Friktionselementen (14), die reibschlüssig durch den Wellenkörper mitnehmbar sind, wobei durch die Friktionselemente (14) Hülsen (24) für Wickelvorgänge mitnehmbar sind und zwischen dem Wellenkörper (12; 112; 212; 312) und den Friktionselementen (14) radial bewegliche Reibelemente (28) vorgesehen sind, die mittels Stellelementen (30) gegen Innenumfangsflächen (32) der Friktionselemente (14) andrückbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wellenkörper (12; 112; 212; 312) und den Friktionselementen (14) ein Luftspalt (34) vorgesehen ist und an der Außenfläche des Wellenkörpers (12; 112; 212; 312) wenigstens zwei Gleitelemente (36; 136; 236; 336) vorgesehen sind, die an Innenflächen (32) der Friktionselemente (14) anliegen.

2. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente (36; 136; 236; 336) aus Kunststoff bestehen.

3. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente (36; 136; 236; 336) trocken auf Innenflächen (32) der Friktionselemente (14) gleiten.

4. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente (36; 136; 236; 336) auf dem Umfang zwischen den Reibelementen (28) angeordnet sind.

5. Friktionswickelwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei oder mehr Gleitelemente (36; 236) zwischen den Reibelementen (28) mit Abstand angeordnet sind.

6. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder sechs Gleitelemente (36; 136; 236; 336) vorgesehen sind.

7. Friktionswickelwelle nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass U-förmige Gleitkörper (235) vorgesehen sind, wobei die Reib- und Stellelemente (28, 30) zwischen Schenkeln (237) der Gleitkörper (235) angeordnet sind und die Enden der Schenkel 237 der Gleitkörper (235) die Gleitelemente (236) bilden.

8. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente (336) und die Reibelemente einstückig ausgebildet sind, wobei sie in Axialnuten (338) in dem Wellenkörper (312) angeordnet sind, die Absätze (339) bilden, die in der zurückgezogenen Stellung eine Anlage an den Friktionselementen sicherstellen.

9. Friktionswickelwelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil der kombinierten Gleit-/Reibelemente (336) mit einem Stellelement (30) versehen ist.

Zeichnung