DE4410862A1 - Friktionswickelwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Friktionswickelwelle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs A1.

Ein bevorzugtes, jedoch nicht ausschließliches Anwendungsgebiet dieser Wickelwellen ist das Aufwickeln von streifenförmigen Folienmaterial wie Klebestreifen, die von der Produktionsbreite in schmale Streifen aufgeteilt und auf ringförmige Hülsen konfektioniert werden. Hierbei werden mehrere Hülsen nebeneinander auf eine Welle aufgeschoben und in Aufwickelrichtung gedreht. Die Übertragung des Drehmoments auf die Einzelhülse erfolgt dabei durch die Reibung, so daß für den Fall eine Blockierung nur die einzelne Hülse festgehalten wird. Gleichzeitig wird ein spezifisch gleicher Wickelzug für jede Hülse erreicht. Durch den reproduzierbaren Wickelzug wird die Qualität und die Genauigkeit der Wicklung erhöht.

Friktionswellen sind seit Jahren bekannt. Die Friktionswelle besteht im allgemeinen aus einem schaftförmigen Tragkörper auf den die Friktionskörper aufgereiht sind. Die Friktionskörper werden durch Reibleisten, die z. B. durch mehrere Luftschläuche (je Leiste ein Schlauch, mindestens drei im Umfang) in Abhängigkeit von Luftdruck mehr oder weniger stark nach außen gedrückt werden bzw. eine entsprechende radiale Kraft auf die Reibkörper ausüben. Hierdurch läßt sich eine unterschiedliche Friktion der Körper einstellen.

Die Friktionskörper besitzen, insbesondere dann wenn eine hohe Zahl schmaler Rollen gefertigt werden soll, eine größere Zahl von Umfang angeordneten mechanischen Klemmkörpern , die die Hülsenabschnitte fixieren und gegen Verdrehung auf dem Friktionskörper sichern. Diese Fixierung hat die Aufgabe z. B. Toleranzen im Durchmesser der Hülse auszugleichen. Die Einzelhülsen müssen leicht aufgebracht werden können, dafür ist eine axiale Verschieblichkeit zu gewährleisten.

Die bekannten mechanischen Fixierungen sind aufwendig, teuer und neigen zu Defekten aufgrund von anfallender Verschmutzung, Staub, Abrieb. usw.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Friktionswelle so auszugestalten, daß sie einen einfachen Aufbau besitzt, ein leichtes Aufsetzen oder Abnehmen der Wickelkörper ermöglicht und diesen gegenüber einen gleichbleibenden Reibungswiderstand oder eine sichere Fixierung zu gewährleisten.

Die Aufgabe wird entsprechend dem Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die Friktionselemente bzw. die Fixierungselemente aus Borsten bestehen, die entweder auf den Wellen direkt nach außen stehend oder aus separaten Ringkörpern, die wiederum auf die Welle aufgeschoben werden, angeordnet sind.

Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich, die Wickelhülsen oder dergleichen auf die Friktionswellen aufzuschieben und zu justieren, wobei die Borsten die Übertragung eines gleichbleibenden Drehmoments gewährleisten und im Falle eines Blockierens einer Hülse, die Weiterdrehung der übrigen Hülsen erlauben bzw. die Borsten, soweit sie auf einem separaten Körper angeordnet sind, eine genaue Fixierung der Hülsen sicherstellen.

Die Borsten können gleichmäßig über den gesamten Wellenmantel verteilt oder auch ringförmig voneinander beabstandet sein. In einer bevorzugten Ausführung sind die Borsten in einzelne Ringe, die ihrerseits auf der Welle befestigt sind, eingesetzt. Diese Ringe aus Kunststoff und/oder Metall besitzen einen eng tolerierten Innendurchmesser und werden z. B. durch pneumatisch oder mechanisch radial verstellbare Reibleisten 13, die axial auf der Welle angeordnet sind, so abgebremst, daß ein gleichbleibendes Drehmoment übertragen werden kann. Eine Abbremsung der Ringkörper durch eine andere geeignete Weise ist ebenfalls möglich.

Bei reihenweise angeordneten Borsten soll für jede Wickelhülse mindestens eine, aber vorzugsweise zwei, drei oder mehr Borstenreihen je Trägerring vorgesehen sein. Um einen sicheren Halt der Wickelhülsen auch schon auf einem einzelnen Friktions- oder Trägerring zu gewährleisten.

Die Borsten können entweder radial ausgerichtet sein oder in Drehrichtung in einem Winkel <90° zur Radialen verlaufen. Im letzeren Fall ist der Reibungswiderstand je nach Drehrichtung der Welle unterschiedlich und das Aufsetzen und die Justierung der Wickelhülsen wird erleichtert, indem man die Hülsen in Drehrichtung des geringeren Widerstandes dreht. Gleichzeitig ist durch diese Borstenanordnung das übertragbare Drehmoment zwischen Friktionsring und Wickelhülse in entgegengesetzter Richtung erhöht.

Zusätzlich oder alternativ können die Borsten auch in der Axialrichtung im spitzen Winkel zur Radialen ausgerichtet sein. Hierdurch wird das Aufbringen und Abziehen weiter erleichtert. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Die Erfindung wird mit nachfolgender Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Friktionswickelwelle mit den in unterschiedlicher Weise darauf angeordneten, mit Borsten bestückten Friktionselementen.

Fig. 2 einen ringförmigen Träger mit radial angeordneten Borsten.

Fig. 3 einen ringförmigen Träger mit gegenüber der Radialrichtung abgewinkelten Borsten.

Fig. 4 einige Borsten in Ausschnittsdarstellung.

Fig. 5 Anordnung von Stützringen.

Fig. 1 zeigt das Schema einer Friktionswickelwelle 1 mit daran angeordneten borstenförmigen Friktionselementen in unterschiedlicher Ausführung. Die verschiedenen Ausführungen sind dabei zur Vereinfachung an ein und derselben Welle dargestellt. In der Praxis werden üblicherweise nur ein oder zwei unterschiedliche Borstenausbildungen an einer Welle zur Anwendung kommen.

Die Friktionswickelwelle 1 dient zum reibschlüssigen Aufnehmen von Wickelhülsen, von denen eine dargestellt und bezeichnet ist 2. Die Welle wird an einem Anschluß 3 drehend angetrieben und nimmt die aufgesteckten Wickelhülsen mit auf die z. B. ein Klebeband aufgewickelt wird.

Wie bereits erwähnt, dienen als Fixierungs- oder Friktionselement Borsten, die von der zylindermantelförmigen Oberfläche der Welle abstehen. Dabei sind der Borstenherstellung allgemein üblich eine Vielzahl von Borsten in Büschel zusammengefaßt und die Büschel in Vertiefungen der Oberfläche eingesetzt und verankert. Je nach Herstellungsverfahren können die Borsten aber auch anders befestigt oder gleichmäßig verteilt sein.

In der mit 6 bezeichneten Borstenanordnung sind die Borsten unmittelbar auf dem Wellenmantel angebracht, sie können dabei bereichsweise vorgesehen sein, so daß der Breich bzw. die Bereiche des Wellenmantels, in denen keine Wickelhülsen zu halten sind, borstenfrei sind.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführung sind die Borsten in einem ringförmigen Träger befestigt, der seinerseits auf der Friktionswickelwelle 1 aufgebracht wird. Abb. 2 zeigt einen solchen Träger 7 mit daran eingesetzten, büschelförmig zusammengefaßten Borsten 8.

Die Träger 7 werden mit geeigneten Mitteln in der erforderlichen Zahl und Anordnung auf dem Außenumfang der Welle 1 befestigt. In der bei 9 gezeigten Anordnung sind zwei mit axialem Abstand angeordneten Träger 7 vorhanden, die zum Halten einer Wickelhülse 2 dienen. Für breitere Wickelhülsen können auch drei oder mehr Träger 7 vorgesehen werden oder es kommen entsprechend breitere Träger zur Anwendung.

Wenn die Wickelhülsen an wechselnden Positionen anzubringen sind, empfiehlt es sich geringförmige Träger 7 dicht aneinander liegend auf der Welle anzubringen, so daß sich eine durchgehende, von Borsten gebildete Außenfläche ergibt, wie es bei 10 gezeigt ist.

Zwischen den Borstenringen können zusätzlich scheibenförmige Ringe aus Metall oder Kunststoff angebracht sein, um die radiale Führung von aufgesetzten Wickelhülsen zu verbessern, um bei Schrägzug eine Stützwirkung auszuüben (Fig. 5). Der Außendurchmesser dieser Stützringe liegt vorzugsweise knapp unterhalb des Außendurchmessers der Borstenringe.

Die über den Außenumfang der Welle 1 bzw. Träger 7 vorstehenden Borsten 8 sind auf gleicher Länge geschnitten, so daß ihre Enden auf einer Zylinderfläche liegen. Der Durchmesser dieser Zylinderfläche ist etwas größer als der größte vorkommende Innendurchmesser der Wickelhülsen. Eine Kombination verschiedener Durchmesser ist ebenfalls möglich.

Beim Aufschieben der Wickelhülsen müssen deshalb die Borsten elastisch nachgeben indem sie seitlich bzw. radial weggedrückt werden. In Folge der bleibenden elastischen Rückstellkraft der Borsten werden die Wickelhülsen in der aufgebauten Stellung fixiert und beim Drehen der Welle von dieser mitgenommen. Sollte eine Wickelhülse blockieren oder wegen eines abweichenden Wickeldurchmessers mit langsamerer Drehzahl rotieren, so rutscht sie mit ihrem Kern über die Borsten ohne die Drehung der Welle und der weiteren Wickelhülsen zu beeinflussen.

Die Borsten bestehen aus Polyamid oder einem anderen abriebfesten Werkstoff. Für besondere Anwendungsfälle sind auch metallische Borsten (Stahl, Bronze, usw.) möglich.

Die Ausbildung der Friktionselemente kann auf vielfältige Weise den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden. In der Borstenanordnungen 6, 9 und 10 von Abb. 1 und Abb. 2 sind die Borsten im wesentlichen radial von der Zylinderfläche abstehend ausgerichtet, so daß der Reibwiderstand gegenüber den Wickelhülsen in allen Bewegungsrichtungen gleich ist. Die Borsten können jedoch auch gegenüber der Radialrichtung geneigt sein, um einen von der Kraft- bzw. Bewegungsrichtung abhängigen unterschiedlich großen Widerstand auszuüben.

In Fig. 3 sind die Borsten 8 in der Querschnittsebene gegenüber der Radialrichtung im spitzen Winkel ausgelängt, dadurch ergibt sich in Drehrichtung nach rechts in Fig. 3 ein hoher Drehwiderstand - in der entgegengesetzten Richtung dagegen ein geringerer Drehwiderstand. Es läßt sich somit ein gewisser Freilaufeffekt erzielen, der u. a. das Anbringen der Wickelhülsen erleichtert, wenn diese beim Aufschieben gedreht werden.

In der Anordnung 11 von der Abb. 1 sind die Borsten 8 in der Längsschnittebene gegenüber der Radialrichtung im spitzen Winkel abgewinkelt, auch hierdurch läßt sich, wenn die Borsten sämtlicher Träger 7 in gleicher Axialrichtung abgewinkelt sind, das Aufschieben der Wickelhülse erleichtern, andererseits wird ein besonders sicherer Halt der Wickelhülsen in Axialrichtung erreicht, wenn in der dargestellten Weise bei zwei nebeneinander angeordneten Trägern die Borsten in entgegengesetzter Wickelrichtung verlaufen.

Der mit den schräg ausgerichteten Borsten erzielte Effekt läßt sich verstärken, wenn die freien Enden nicht rechtwinklig zur Borstenlängsachse abgeschnitten und gegebenenfalls abgerundet sind, sondern in der Weise schräg verlaufen, daß ihre Endflächen 12 in der zylindermantelförmigen Außenfläche der Friktionswelle liegen, wie dies in Fig. 4 vergrößert und schematisch gezeigt ist. Dadurch ergibt sich am Ende jeder einzelnen Borste eine größere Fläche und ein gewisser Sperreffekt an der nach vorn weisenden Kante, was sich bei der Vielzahl von Borsten merklich auf die erzeugten Reibungskräfte auswirkt.

Wie die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, kann der Grundkörper der Friktionswelle als massives oder hohles Teil ohne mechanische Einbauten ausgeführt werden, wodurch eine kostengünstige Herstellung gewährleistet ist. Der Grundkörper kann dabei durch Bestücken mit unterschiedlichen, aus Borsten gebildeten Friktionselementen auf einfache Weise an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt werden, desgleichen können die Friktionselemente bei Bedarf leicht ausgewechselt bzw. erneuert werden.

Claims (18)

1. Friktionswickelwelle zum reibschlüssigen Aufnehmen einzelner Wickelhülsen (2) oder mehrerer axial beabstandeter Wickelhülsen oder dergleichen mit auf dem Wellenmantel angeordneten Friktionselementen, die unter Reibschluß am Innenumfang der aufgesteckten Wickelhülsen (2) anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Friktionselemente von Borsten 8 gebildet werden, die von dem Wellenmantel nach außen abstehen.

2. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (8) gleichmäßig auf dem Wellenmantel verteilt sind.

3. Friktionswickelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (8) in voneinander beabstandeten ringförmigen Bereichen des Wellenmantels angeordnet sind.

4. Friktionswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Borstenreihen an einem ringförmigen Träger (7) angebracht sind und daß mehrere Träger nebeneinander auf dem Wellenmantel befestigt sind (10).

5. Friktionswickelwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Träger (7) axial beabstandet auf dem Wellenmantel befestigt sind (9).

6. Friktionswickelwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere voneinander beabstandete Ringreihen von Borsten (8) auf einem gemeinsamen Träger (7) angebracht und daß mehrere Träger axial beabstandet auf dem Wellenmantel befestigt sind.

7. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß für jede von der Welle zu haltende Wickelhülse (2) oder dergleichen, zwei Ringreihen von Borsten (8) vorgesehen sind.

8. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß für jede von der Welle zu haltende Wickelhülse (2) oder dergleichen drei oder mehr Ringreihen von Borsten (8) vorgesehen sind.

9. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeweils zwei Borstenträgern scheibenförmige Stützelemente angebracht werden mit Außendurchmesser < Borstendurchmesser.

10. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 3-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (8) in Drehrichtung im spitzen Winkel gegenüber der Radialen ausgerichtet sind.

11. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 3-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (8) von verschiedenen Ringreihen in entgegengesetzter Drehrichtung gegenüber der Radialen abgewickelt sind.

12. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (8) in Axialrichtung im spitzen Winkel gegenüber der Radialen ausgerichtet sind.

13. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 3-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (8) von verschiedenen Ringreihen in entgegengesetzten Axialrichtungen abgewickelt sind.

14. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 3-13, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Borstenenden (12) in einem solchen Winkel schräg abgeschnitten sind, daß ihre Endflächen in Umfangsrichtung verlaufen.

15. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (8) aus Polyamid oder einem anderen elastischen Kunststoff bestehen.

16. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten (8) aus Metalldraht bestehen.

17. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 4-15, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Träger (7) aus Polyamid oder einem anderen Kunststoff bestehen.

18. Friktionswickelwelle nach einem der Ansprüche 4-15, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Träger (7) aus einer Kombination von Kunststoff und Metallhülse oder aus Metall bestehen.