Dehnbarer Spanndorn für rohrförmige Kerne
Erfindungsgegenstand des Hauptpatentes 483 977 ist ein dehnbarer Spanndorn für rohrförmige Kerne, bestehend aus einer Welle mit einem Zwischenbereich von polygonaler Querschnittsform, wobei benachbarte Flächen des Zwischenbereichs Kanten miteinander bilden, einer Anzahl in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneter Segmente, welche in Ruhelage mit Abstand über dem Zwischenbereich der Welle angebracht sind, einer V-förmigen Innenfläche an jedem Segment, die entsprechend zwei aneinandergrenzenden Flächen des Zwischenbereichs der Welle ausgebildet ist und mit diesen zusammenpasst,
Kragenteilen auf der Welle in der Nähe der Enden des Zwischenbereichs derselben zum Begrenzen der radialen Auswärtsbewegung der Segmente und einer Einrichtung zum Anpressen der Segmente radial nach aussen in Berührung mit den Kragenteilen und in gleich parallele Abstände zu dem Zwischenbereich der Welle, das Ganze derart, dass bei einer relativen Drehbewegung zwischen den Segmenten und dem Zwischenbereich die Kanten an letzterem die Segmente durch Nockenwirkung radial nach aussen in Antriebsverbindung mit einem auf den Spanndorn gesteckten Rohrkern bringen.
Bei vielen Papierverarbeitungsvorgängen, bei denen Aufwickelvorrichtungen, Abwickelvorrichtungen, Schlitzvorrichtungen und dergleichen verwendet werden, ist vorgeschlagen worden, Wellenstummel mit dehnbaren Spanndornen zu versehen, welche von innen her gegen die Innenwand eines Papierrollenkernes gedrückt werden können. Ein typischer Abwickelvorgang ergibt sich zum Beispiel in der Zeitungsindustrie, in der Papier rollen zum Abwickeln des Papiers von Stützeinrichtungen gehalten werden, etwa Wellenstummeln, welche an beiden Enden in den Papierrollenkern eingeführt sind. Der Innendurchmesser des Papierkernes unterliegt grossen Schwankungen auf Grund der grossen Herstellungstoleranzen, Dimensionsänderungen auf Grund von Feuchtigkeit usw.
Demgemäss ist für derartige Zwecke ein dehnbarer Spanndorn bei den Wellenstummeln zum Halten der Papierrollen vorgeschlagen worden.
Der in dem Hauptpatent beschriebene dehnbare Spanndorn verringert wesentlich oder beseitigt die Nachteile der bis jetzt bekannten Spanndorne, wie unbeabsichtigte Zerstörung der Papierrohrwandung, exzentrische Lage des Spanndorns gegenüber dem Kern.
Jedoch kann immer noch eine Exzentrizität zwischen dem Kern und dem Spanndorn auftreten, wenn nämlich derselbe in das Ende des Kernes nicht sorgfältig genug eingeführt wird. Eine solche unrichtige Lage ist hauptsächlich durch das Gewicht der Papierrolle bedingt, durch das die oberen Segmente näher zum Zwischenbereich der Welle bewegt werden als die unteren Segmente.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten dehnbaren Spanndorn für rohrförmige Kerne zu schaffen, insbesondere für eine Papierrolle, welche zum Abwickeln und Aufwickeln von Blattmaterial benutzt wird, wobei eine gleichmässige Antriebsverbindung zwischen dem Spanndorn und der Innenwand der Papierrolle erreicht werden soll. Ferner soll der dehnbare Spanndorn eine Papierrolle automatisch koaxial bezüglich des Wellenstummeis des Spanndornes ausrichten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass einer seiner Kragenteile mit Mitteln versehen ist, welche am Ende des auf dem Spanndorn aufgebrachten rohrförmigen Kerns angreifen und diesen koaxial bezüglich der Welle ausrichten.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand schematischer Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 ist ein Längsschnitt des Spanndornes.
Figur 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Teiles des Spanndornes der Figur 1.
Figur 3 ist eine der Figur 1 ähnliche Ansicht, die den Spanndorn vor dem Einfügen in den rohrförmigen Kern zeigt.
Figur 4 ist ein Querschnitt längs der Linie 14 von Figur 3 in Richtung der Pfeile gesehen mit teilweise entfernter Teile.
Figur 5 ist eine vergrösserte Stirnansicht eines Teiles des Spanndornes der Figur 2.
Figur 6 ist ein vergrösserter Querschnitt längs der Linie 6-6 von Figur 5.
Figur 1 zeigt einen dehnbaren Spanndorn C, der in das Ende eines Rohrkerns 11 eingeführt werden kann.
Der Rohrkern, der beispielsweise Pappkern sein kann, weist eine Innenwand 12 auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf dem Pappkern 11 ein Blattmaterial aufgewickelt, etwa Papier, z. B. Zeitungspapier, eine Folie oder dergleichen. Im allgemeinen wird ein Paar dehnbarer Spanndorne an entgegengesetzten Enden des Kernes oder der Rolle 11 eingeführt, wobei die gesamte Vorrichtung zum Aufwickeln oder zum Abwicklen des Blattmaterials verwendet werden kann.
Zur Vereinfachung ist lediglich einer der Spanndorne C in Figur 1 gezeigt.
Gemäss Figur 1 besteht der Spanndorn C aus einer Welle 16, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel verhältnismässig kurz ist und daher allgemein als Wellenstummel bezeichnet wird. Es ist jedoch selbstverständlich, dass der Spanndorn C eine beliebige Länge aufweisen kann. Beispielsweise kann die Welle 16 durchgehend durch den gesamten Kern 11 ausgeführt sein und beiden Spanndornen C gemeinsam sein.
Die Welle 16 ist mit einem Zwischenbereich 17 in polygonaler Querschnittsform ausgeführt, wie aus Fig. 4 zu erkennen ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Zwischenbereich 17 eine hexagonale Querschnittsform auf mit sechs Flächen 18, welche durch Kanten 18a begrenzt sind.
Es sind eine Anzahl in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Segmente 21, 22 und 23 vorgesehen, welche über dem Zwischenbereich 17 der Welle beweglich angeordnet sind. Jedes der drei gleich ausgebildeten Segmente 21-23 ist mit einer V-förmigen Innenfläche 26, 27 bzw. 28 versehen, welche Kanten 26a, 27a bzw. 28a aufweisen, wie in den Figuren 3 und 4 zu erkennen ist. Die Innenflächen 26-28 der Segmente 21-23 sind komplementär zu einem Paar nebeneinanderliegender Flächen 18 des Zwischenbereiches 17 der Welle ausgebildet und liegen diesen Flächen gegen über.
Die Segmente 21-23 lassen sich radial bewegen, wobei Kragenteile am Ende des Zwischenbereiches 17 die radialen Bewegungen der Segmente nach aussen begrenzen. Die Kragenteile umfassen einen ringförmigen vorderen Kragenteil 31 und einen hinteren ringförmigen Kragenteil 32. Der vordere Kragenteil 31 wird in die Öffnung des rohrförmigen Kerns 11 eingeführt, während der hintere Kragenteil 32 an einem Ende 11a des Kernes 11 anliegt, wenn derselbe auf den Spanndorn C aufgebracht wird.
Zur Befestigung des vorderen Kragenteils 31 auf dem Spanudorn C ist der Kragenteil mit einer Innenbohrung 33 versehen, in die das Ende der Welle 16 mit verringertem Durchmesser 16a reicht. Der vordere Kragenteil 31 ist vorzugsweise mittels einer oder mehrerer Maschinenschrauben 36 mit der Welle 16 verbunden. Der hintere Kragenteil 32 ist mit einer Innenbohrung 34 versehen um die Welle 16 aufzunehmen. Der Kragenteil 32 ist ebenfalls durch eine oder mehrerer Maschinenschrauben 37 mit der Welle 16 verbunden. Die Kragenteile 31, 32 sind in Richtung des Innenbereiches 17 mit Ringflanschen 38 bzw. 39 versehen, so dass sie sich über die darunter liegenden Enden der Segmente 21-23 erstrecken.
Die äussere Oberfläche eines jeden Segmentes 21-23 ist mit Einrichtungen versehen, welche an der Innenwand 12 des rohrförmigen Kerns 11 angreifen, nachdem die Segmente radial bewegt worden sind, um in Wirkverbindung mit derselben zu stehen. Zu diesem Zweck sind die Segmente 21-23 mit in Längsrichtung sich erstreckenden Rillen 41 13 versehen. Diese Rillen oder Keilnuten 41-43 erstrecken sich zwischen den Flanschen 38, 39 der Kragenteile, wobei die Endbereiche der Segmente unter die Flansche 38, 39 der Kragenteile greifen.
Es sind Einrichtungen vorgesehen, um die Segmente 21-23 radial nach aussen in Berührung mit den Flanschen 38, 39 der Kragenteile vorzuspannen, so dass sie in gleichmässigem Abstand parallel zu dem Zwischenbereich 17 der Welle liegen. Zu diesem Zweck ist wenigstens eine Feder zwischen je zwei aneinandergrenzenden Längsseitenflächen der Segmente 21-23 angeordnet. Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, ist eine Feder 44 zwischen aneinandergrenzenden Längsseitenflächen 26a, 27a der Segmente 26 bzw. 27 angeordnet.
Vorzugsweise sind an je zwei benachbarten Längsseitenflächen die Segmente mit wenigstens einem Paar einander gegenüberliegender und fluchtender Ausnehmungen 46 versehen, die eine Feder 44 aufnehmen, welche zwischen den Enden der Segmente im mittleren axialen Bereich derselben angeordnet ist. Einfachheitshalber wurde lediglich eine der Federn 44 in Figur 4 gezeigt, es ist jedoch selbstverständlich, dass dieselbe Federanordnung zwischen den andern Längsseitenflächen der Segmente vorgesehen werden kann.
Einer der Kragenteile 31, 32 ist mit Mitteln versehen, die mit dem Ende des auf den Spanndorn C aufgebrachten rohrförmigen Kerns in Eingriff kommen, um die auf dem Spanndorn C angebrachte Papierrolle koaxial bezüglich der Welle 16 auszurichten. Wie in Figur 3 zu erkennen ist, ist zu diesem Zweck der kreisförmige Kragenteil 32 mit einem Vorsprung 51 versehen, welcher in das Ende 11 a des rohrförmigen Kerns 11 greift, wenn der Rohrkern auf den Spanndorn C aufgebracht wird, wie in Figur 3 zu erkennen ist. Der Vorsprung 51 des Kragenteiles 32 weist eine zur Welle 16 konzentrisch verlaufende äussere Fläche 52 auf, welche sich konisch in Richtung auf das Wellenende verjüngend ausgeführt ist.
Die konische Fläche 52 ist so bemessen, dass sie die Innenwand 12 des Papierkerus 11 am Ende 11a erfasst, wenn der Vorsprung 51 in den rohrförmigen Kern eingeführt ist, wodurch der auf den Spanndorn C aufgebrachte Kern koaxial zur Welle 16 ausgerichtet wird.
In den Figuren 2, 5 und 6 ist der hintere Kragenteil 32 mit dem Vorsprung 51 und der nachkonischen Fläche 52 gezeigt. Es sei bemerkt, dass in der bevorzugten Ausführungsform die konische Fläche 52 einen vorderen konischen Teil 52a und einen hinteren konischen Teil 52b aufweist, wobei der hintere Teil 52b einen grösseren Konuswinkel aufweist, als der vordere Teil 52a, wie dies durch den Winkel a angedeutet ist. Daraus ergibt sich, dass der vordere Teil 52a der konischen Fläche 52 eine Vorzentrierung des Kernes 11 in bezug auf die Welle 16 hervorruft, wenn der Papierkern 11 über den Vorsprung 51 des hinteren Kragenteiles 32 geführt wird, worauf die Zentrierwirkung erst durch den hinteren Teil 52b der konischen Fläche 52 voll zur Wirkung kommt, nachdem der Spanndorn C vollständig in das Ende des Kerns 11 eingeführt worden ist.
Vor dem Einführen des Spanndornes C in das Ende des rohrförmigen Kernes 11 sind die Segmente 21-23 radial mittels der Federn 44 nach aussen gedrückt, und zwar in die in Figur 3 dargestellte Stellung, wobei die Enden der Segmente an den Flanschen 38, 39 anliegen, um eine weitere radiale Auswärtsbewegung zu verhindern. Als Folge der von den Federn 44 ausgeübten Druckkräfte sind die Segmente 21-23 in gleichmässigem Abstand um den Zwischenbereich 17 der Welle gelagert. Wenn der Spanndorn in das Ende des Papierkernes 11 eingeführt wird, bewegen sich die Segmente 21-23 gleichmässig radial nach innen. Die Federn 44 drücken die Segmente 21-23 gegen die Innenwand 12 des Kernes 11, so dass eine wirksame Antriebsverbindung erzielt ist als Folge des Eindrückens der Keilnuten 41-43 der Segmente 21-23 in die Innenwand 12 des Kernes 11.
Es ergibt sich, dass irgend eine Abweichung der axialen Fluchtung der Achse des Kernes 11 und der
Achse der Welle 16, wie sie zum Beispiel durch die nach unten wirkende Kraft des Gewichtes der Papierrolle 11 mit dem darauf gewickelten Blattmaterial hervorgerufen werden kann, kompensiert wird, wenn der Vorsprung 51 des hinteren Kragenteiles 32 in das Ende der Papierrolle
11 greift, wie es in Figur 1 zu erkennen ist. Durch die konische Fläche 52 des Kragenteiles 32 wird der Kern
11 koaxial zur Welle 16 gebracht, wenn der Kern 11 über den Vorsprung 51 geschoben wird und dabei die
Innenwand 12 des Kerns in der Nähe des Endes 11a auf die konische Fläche 52 gleitet.
Wie aus dem Vorhergehenden ersichtlich ist, kann mit dem dehnbaren Spanndorn eine wesentliche Verbes serung erzielt werden. Während der Spanndorn gleich mässig an der Innenwand des Kernes angreift, wird eine exzentrische Bewegung des Kernes 11 aus der Mittellinie der Welle 16 verhindert, wenn der Spanndorn C in das Ende des rohrförmigen Kernes eingefügt wird, da die beschriebene Gestaltung des hinteren Kragenteiles des
Spanndornes automatisch den Kern koaxial zur Welle 16 bringt. Obwohl der Spanndorn C im Zusammenhang mit einem glatten Papierkern beschrieben wurde, sei erwähnt, dass ebensogut in Kerne mit Metallenden oder -hülsen eingefügt werden kann.