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.
Expandable mandrel for tubular cores
The subject of the invention of the main patent 483 977 is an expandable mandrel for tubular cores, consisting of a shaft with an intermediate area of polygonal cross-sectional shape, adjacent surfaces of the intermediate area forming edges with one another, a number of circumferentially spaced segments, which in the rest position at a distance above A V-shaped inner surface on each segment, which is formed to correspond to two adjoining surfaces of the intermediate region of the shaft and which fits together, are attached to the intermediate region of the shaft,
Collar parts on the shaft near the ends of the intermediate region thereof for limiting the radially outward movement of the segments and means for pressing the segments radially outward in contact with the collar parts and at equidistant distances from the intermediate region of the shaft, all such that in the case of a relative rotary movement between the segments and the intermediate area, the edges on the latter bring the segments radially outwards into drive connection with a tubular core placed on the mandrel by means of the cam action.
In many paper processing operations in which winding devices, unwinding devices, slitting devices and the like are used, it has been proposed to provide shaft stubs with expandable mandrels which can be pressed from the inside against the inner wall of a paper roll core. A typical unwinding process results, for example, in the newspaper industry, in which rolls of paper for unwinding the paper are held by support means, such as shaft stubs, which are inserted at both ends into the paper roll core. The inner diameter of the paper core is subject to large fluctuations due to the large manufacturing tolerances, dimensional changes due to moisture, etc.
Accordingly, an expandable mandrel has been proposed for the stub shafts for holding the paper rolls for such purposes.
The expandable mandrel described in the main patent substantially reduces or eliminates the disadvantages of the previously known mandrels, such as unintentional destruction of the paper tube wall, eccentric position of the mandrel with respect to the core.
However, eccentricity can still occur between the core and the mandrel if it is not inserted into the end of the core carefully enough. Such an incorrect position is mainly due to the weight of the paper roll, which moves the upper segments closer to the intermediate area of the shaft than the lower segments.
The present invention has for its object to provide an improved expandable mandrel for tubular cores, in particular for a paper roll which is used for unwinding and winding sheet material, wherein a uniform drive connection is to be achieved between the mandrel and the inner wall of the paper roll. Furthermore, the expandable mandrel should automatically align a paper roll coaxially with respect to the stub shaft of the mandrel.
This object is achieved according to the invention in that one of its collar parts is provided with means which act on the end of the tubular core attached to the mandrel and align it coaxially with respect to the shaft.
An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to schematic drawings.
Figure 1 is a longitudinal section of the mandrel.
FIG. 2 is a perspective view of part of the mandrel of FIG.
Figure 3 is a view similar to Figure 1 showing the mandrel prior to insertion into the tubular core.
Figure 4 is a cross-section along line 14 of Figure 3 looking in the direction of the arrows, with parts partially removed.
FIG. 5 is an enlarged end view of a part of the clamping mandrel of FIG.
FIG. 6 is an enlarged cross-section taken along line 6-6 of FIG.
FIG. 1 shows an expandable mandrel C which can be inserted into the end of a tube core 11.
The tube core, which can for example be a cardboard core, has an inner wall 12. In the illustrated embodiment, a sheet of material is wound on the cardboard core 11, such as paper, e.g. B. newspaper, a film or the like. In general, a pair of expandable mandrels are inserted at opposite ends of the core or roll 11, and the entire apparatus can be used to wind or unwind the sheet material.
For the sake of simplicity, only one of the mandrels C is shown in FIG.
According to FIG. 1, the mandrel C consists of a shaft 16 which, in the exemplary embodiment shown, is relatively short and is therefore generally referred to as a shaft stub. It goes without saying, however, that the mandrel C can have any length. For example, the shaft 16 can be carried out continuously through the entire core 11 and both mandrels C can be common.
The shaft 16 is designed with an intermediate region 17 in a polygonal cross-sectional shape, as can be seen from FIG. 4. In the exemplary embodiment shown, the intermediate region 17 has a hexagonal cross-sectional shape with six surfaces 18 which are delimited by edges 18a.
A number of segments 21, 22 and 23 are provided which are arranged at a distance from one another in the circumferential direction and which are movably arranged over the intermediate region 17 of the shaft. Each of the three identically designed segments 21-23 is provided with a V-shaped inner surface 26, 27 and 28, which have edges 26a, 27a and 28a, as can be seen in FIGS. 3 and 4. The inner surfaces 26-28 of the segments 21-23 are designed to be complementary to a pair of adjacent surfaces 18 of the intermediate region 17 of the shaft and lie opposite these surfaces.
The segments 21-23 can be moved radially, with collar parts at the end of the intermediate area 17 limiting the radial movements of the segments outward. The collar parts comprise an annular front collar part 31 and a rear annular collar part 32. The front collar part 31 is inserted into the opening of the tubular core 11, while the rear collar part 32 rests against an end 11a of the core 11 when the same is applied to the mandrel C becomes.
To fasten the front collar part 31 on the mandrel C, the collar part is provided with an inner bore 33 into which the end of the shaft 16 with a reduced diameter 16a extends. The front collar part 31 is preferably connected to the shaft 16 by means of one or more machine screws 36. The rear collar part 32 is provided with an inner bore 34 in order to receive the shaft 16. The collar part 32 is also connected to the shaft 16 by one or more machine screws 37. The collar parts 31, 32 are provided in the direction of the inner region 17 with annular flanges 38 and 39, respectively, so that they extend over the ends of the segments 21-23 lying below.
The outer surface of each segment 21-23 is provided with means which engage the inner wall 12 of the tubular core 11 after the segments have been moved radially to be in operative connection therewith. For this purpose the segments 21-23 are provided with longitudinally extending grooves 41-13. These grooves or keyways 41-43 extend between the flanges 38, 39 of the collar parts, the end regions of the segments engaging under the flanges 38, 39 of the collar parts.
Means are provided to bias the segments 21-23 radially outwards into contact with the flanges 38, 39 of the collar parts, so that they lie at an even distance parallel to the intermediate area 17 of the shaft. For this purpose, at least one spring is arranged between two adjacent longitudinal side surfaces of the segments 21-23. As can be seen in FIG. 4, a spring 44 is arranged between adjacent longitudinal side surfaces 26a, 27a of the segments 26 and 27, respectively.
The segments are preferably provided with at least one pair of mutually opposite and aligned recesses 46 on each two adjacent longitudinal side surfaces, which recesses receive a spring 44 which is arranged between the ends of the segments in the central axial region thereof. For the sake of simplicity, only one of the springs 44 has been shown in FIG. 4, but it goes without saying that the same spring arrangement can be provided between the other longitudinal side surfaces of the segments.
One of the collar parts 31,32 is provided with means which come into engagement with the end of the tubular core mounted on the mandrel C in order to align the paper roll mounted on the mandrel C coaxially with respect to the shaft 16. As can be seen in FIG. 3, the circular collar part 32 is provided with a projection 51 for this purpose, which engages in the end 11 a of the tubular core 11 when the tubular core is applied to the mandrel C, as can be seen in FIG is. The projection 51 of the collar part 32 has an outer surface 52 which runs concentrically to the shaft 16 and which tapers conically in the direction of the shaft end.
The conical surface 52 is dimensioned such that it engages the inner wall 12 of the paper core 11 at the end 11a when the projection 51 is inserted into the tubular core, whereby the core applied to the mandrel C is aligned coaxially with the shaft 16.
In FIGS. 2, 5 and 6, the rear collar part 32 with the projection 51 and the post-conical surface 52 is shown. It should be noted that in the preferred embodiment the conical surface 52 has a front conical part 52a and a rear conical part 52b, the rear part 52b having a larger cone angle than the front part 52a, as indicated by the angle a . It follows that the front part 52a of the conical surface 52 causes a pre-centering of the core 11 with respect to the shaft 16 when the paper core 11 is guided over the projection 51 of the rear collar part 32, whereupon the centering effect only occurs through the rear part 52b of the conical surface 52 comes into full effect after the mandrel C has been fully inserted into the end of the core 11.
Before the mandrel C is inserted into the end of the tubular core 11, the segments 21-23 are pressed radially outward by means of the springs 44, namely into the position shown in FIG. 3, the ends of the segments resting on the flanges 38, 39 to prevent further radial outward movement. As a result of the compressive forces exerted by the springs 44, the segments 21-23 are mounted at an even distance around the intermediate area 17 of the shaft. When the mandrel is inserted into the end of the paper core 11, the segments 21-23 move uniformly radially inward. The springs 44 press the segments 21-23 against the inner wall 12 of the core 11, so that an effective drive connection is achieved as a result of the pressing of the keyways 41-43 of the segments 21-23 into the inner wall 12 of the core 11.
It turns out that any deviation in the axial alignment of the axis of the core 11 and the
Axis of the shaft 16, as it can be caused for example by the downward force of the weight of the paper roll 11 with the sheet material wound thereon, is compensated when the projection 51 of the rear collar part 32 into the end of the paper roll
11 takes effect, as can be seen in FIG. The conical surface 52 of the collar part 32 becomes the core
11 brought coaxially to the shaft 16 when the core 11 is pushed over the projection 51 and thereby the
Inner wall 12 of the core near the end 11a slides onto the conical surface 52.
As can be seen from the preceding, a substantial improvement can be achieved with the expandable mandrel. While the mandrel engages evenly on the inner wall of the core, an eccentric movement of the core 11 from the center line of the shaft 16 is prevented when the mandrel C is inserted into the end of the tubular core, since the described design of the rear collar part of the
The mandrel automatically brings the core coaxially to the shaft 16. Although mandrel C has been described in connection with a smooth paper core, it should be mentioned that it can just as easily be inserted into cores with metal ends or sleeves.