DE10046165A1

DE10046165A1 - Stellelement

Info

Publication number: DE10046165A1
Application number: DE10046165A
Authority: DE
Inventors: Hartwig Trutschel
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-04-04
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: DE50102544D1; AU2001289578A1; DE10046165B4; EP1318964B1; US6883745B2; US20030178522A1; EP1318964A1; WO2002024564A1; ATE268730T1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stellelement, das um eine Mittelachse drehbar gelagert und axial betätigbar ist, wobei das Stellelement durch einen axial verschiebbaren, fluidgetriebenen Kolben zwischen einer Ruhestellung und zumindest einer Arbeitsstellung verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stellelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch die US 41 49 682 A, die US 49 51 894 A und die US 47 15 553 A sind Spanndorne zur drehbaren Lagerung von Papierbahnrollen bekannt, wie sie an Rotationsdruckmaschinen zum Einsatz kommen. An den Spanndornen sind dabei jeweils Auswerfereinrichtungen vorgesehen, mit denen die Hülse, auf die die Papierbahn aufgewickelt ist, vom Spanndorn abgestreift werden kann. Beim Einführen des Spanndorns in die Hülse werden an der Auswerfereinrichtung vorgesehene Federelemente elastisch vorgespannt. Wird der Spanndorn zum Wechseln der Papierbahn aus der Hülse zurückgezogen, sorgt die Vorspannung der Federelemente dafür, dass die Hülse durch die Auswerfereinrichtung von den beiden einander gegenüberliegenden Spanndornen abgestreift wird.

Nachteilig an dieser Art der Ausbildung der Auswerfereinrichtung ist es, dass die Kraft mit der die Hülse vom Spanndorn abgestreift werden kann, durch die Bauart der Federelemente begrenzt ist. Außerdem muss die Vorspannung der Federelemente beim Einführen der Spanndorne in die Hülse überwunden werden.

Aus der DE 28 14 338 A1 ist ein Spanndorn bekannt, bei dem zwischen dem Anschlagflansch des Dorns und der Hülse ein verschiebbarer Ring angeordnet ist, der sich zusammen mit dem Spanndorn drehen kann. Zum Auswerfen der Hülse ist eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, die feststehend an einem Gestell befestigt ist. An der Betätigungseinrichtung sind Klauen vorgesehen, wobei sich der Ring in einer Stellung der Klauen, nämlich der Ruhestellung, frei drehen kann und nicht mit den Klauen in Eingriff ist. Bei Betätigung der Betätigungseinrichtung werden die Klauen gegen den Ring gedrückt, so dass die Hülse vom Spanndorn abgestreift werden kann.

Nachteilig an der aus der DE 28 14 338 A1 bekannten Betätigungseinrichtung ist es, dass die Auswerfereinrichtung aufgrund des mechanischen Antriebes ein großes Bauvolumen benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stellelement zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass zum Antrieb der Auswerfereinrichtung ein druckbeaufschlagter Kolben eingesetzt wird. Da das druckführende Fluid, beispielsweise Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit, durch Kanäle mit an sich beliebig gestaltbarer Geometrie zum Hubraum über dem Kolben geführt werden kann, sind Spanndornen in sehr kompakter Bauweise möglich. Außerdem können durch einen entsprechend hoch gewählten Arbeitsdruck sehr hohe Abstreifkräfte erzeugt werden.

Zur Verringerung des technischen Aufwandes bei der Konstruktion des Spanndorns ist es vorteilhaft, wenn der Kolben nur einseitig wirkend ausgebildet ist. Der Kolben ist dabei so anzuordnen, dass der Kolben zum Abstreifen der Hülse mit dem Fluid angetrieben werden kann. Zur Rückstellung des Kolbens in die Ausgangsposition können elastische Federelemente, beispielsweise Schraubenfedern, Verwendung finden.

Da die Auswerfereinrichtung einen mit dem Spanndorn drehbaren Teil und einen feststehenden Teil aufweist, die miteinander in Eingriff gebracht werden müssen, besteht die Gefahr, dass im Kontaktbereich zwischen dem drehbar gelagerten und dem feststehenden Teil der Auswerfereinrichtung ein erhöhter Verschleiß auftritt. Die Ausbildung der Auswerfereinrichtung sollte deshalb so gewählt werden, dass der zweite Teil zwischen einer Ruhestellung und zumindest einer Arbeitsstellung verstellt werden kann. In der Ruhestellung ist der erste Teil durch einen Spalt vollständig vom zweiten Teil getrennt, während er in der Arbeitsstellung am zweiten Teil zur Anlage kommt, so dass Kräfte zur Betätigung des zweiten Teils übertragen werden können.

Zur Rückstellung des zweiten Teils aus zumindest einer Arbeitsstellung in die Ruhestellung können besonders vorteilhaft Magnetelemente eingesetzt werden. Die von einem Magnetelement ausgehenden Anziehungskräfte wirken nämlich berührungsfrei über einen Luftspalt hinweg und können so in besonders einfacher Weise selbsttätig den feststehenden zweiten Teil, beispielsweise einen Betätigungskolben, zurückziehen.

Ganz allgemein ist es bei Anordnungen, die ein drehbar gelagertes und axial betätigbares Stellelement, das durch einen axial verschiebbaren, fluidgetriebenen Kolben zwischen einer Ruhestellung und zumindest einer Arbeitsstellung verstellbar ist, besonders vorteilhaft, wenn der Kolben durch zumindest ein Magnetelement aus der Arbeitsstellung in die Ruhestellung zurückgestellt werden kann. Durch diese Maßnahme kann Verschleiß in der Kontaktzone zwischen dem feststehenden Kolben und dem drehbar gelagerten Stellelement in einfacher Weise vermieden werden, da der Kolben, solange er zur Betätigung des Stellelements nicht benötigt wird, durch das Magnetelement selbsttätig und in einfacher Weise in die Ruhestellung zurückgezogen und dort zuverlässig gehalten wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Spanndorn im seitlichen Querschnitt;

Fig. 2 die Einzelheit X aus Fig. 1 in einem ersten Betriebszustand;

Fig. 3 die Einzelheit X aus Fig. 1 in einem zweiten Betriebszustand.

In Fig. 1 ist ein Spanndorn 01 dargestellt, der in einem gebrochen dargestellten Gestell 02 eines ansonsten nicht dargestellten Rollenwechslers befestigt ist. Indem mit dem Gestell 02 fest verbundenen Gehäuse 03 des Spanndorns 01 ist mit den Wälzlagern 04; 06 eine mehrteilige Welle 07 drehbar gelagert.

Auf der linken Seite des Gehäuses 03 erstreckt sich die mehrteilige Welle 07 auf die Außenseite des Gehäuses 03 und bildet einen Spannzylinder 08, auf dem eine schematisch dargestellte Hülse 09 fixiert werden kann. Zur Fixierung der Hülse 09 am Spanndorn 01 werden durch Tellerfedern und Druckfedern die Kniehebel an den vorgesehenen Spannbacken 11 radial nach außen gedrückt. Zur Betätigung der Spannbacken 11 kann ein Stellelement 12, z. B. eine Betätigungswelle 12 in einer Hohlwelle 13 axial verstellt werden, so dass die Spannbacken 11 durch formschlüssigen Eingriff der Spreizelemente 14 nach außen gedrückt werden.

Die Hülse 09 trägt eine aufgerollte Bahn, z. B. Papierbahn.

Zum Abstreifen einer verbrauchten Hülse 09 vom Abstreifring 10 ist am Spanndorn 01 eine Auswerfereinrichtung mit mehreren Stellelementen 16, z. B. drehbar gelagerte Teile 16, z. B. Auswerferbolzen 16, vorgesehen. Die Auswerferbolzen 16 sind dabei so an der Hohlwelle 13 angeordnet, dass das eine Ende der des Abstreifringes 10 an der Stirnfläche der Hülse 09 zur Anlage kommen kann. Zur Entfernung der Hülse 09 werden die Auswerferbolzen 16 mit dem Abstreifring 10 synchron ausgefahren und drücken dabei die Hülse 09 relativ zum Spannzylinder 08 zur Seite. Es ist zu beachten, dass die Auswerferbolzen 16 und der Abstreifring 10 an der Hohlwelle 13 axial verschiebbar gelagert sind und zusammen mit der Hohlwelle 13 im Gehäuse 03 um die Mittelachse 17 rotieren.

Zur Betätigung der Auswerferbolzen 16 wird ein nichtdrehbares Teil 18, z. B. ein kreisringförmiger Kolben 18 verwendet, der über eine Druckleitung 19 mit Druckmittel beaufschlagt werden kann. Die Wirkungsweise der Betätigung der Auswerferbolzen 16 durch den Kolben 18 wird anhand der Zeichnungen Fig. 2 und Fig. 3, die die Einzelheit X aus Fig. 1 im Ausschnitt vergrößert darstellen, erläutert.

Man erkennt in Fig. 2 den Kolben 18 im Querschnitt und das rechte Ende des Auswerferbolzens 16. Zur Funktion der Betätigung des Auswerferbolzens 16 ist zu beachten, dass der Kolben 18 zusammen mit dem Gehäuse 03, einem Zwischenstück 21 und dem Außenring des Wälzlagers 06 relativ zum Gestell 02 feststeht, wohingegen der Auswerferbolzen 16 zusammen mit der Hohlwelle 13 um die Mittelachse 17 des Spanndorns 01 rotieren kann. Dadurch ist gewährleistet, dass der Kolben 18 mit einfachen Mitteln, die in der Art von Kolbenringen ausgebildet sind, abgedichtet werden kann.

In Fig. 2 ist der Kolben 18 in seiner Ruhestellung dargestellt, bei der die Auswerferbolzen 16 und der Kolben 18 durch einen Spalt 22 getrennt sind. In der Ruhestellung des Kolbens 18 können die Auswerferbolzen 16 verschleiß- und widerstandsfrei um die Mittelachse 17 rotieren. An der von den Auswerferbolzen 16 abgewandten Stirnfläche des Kolbens 18 sind Magnetelemente 23, z. B. Dauermagneten 23 befestigt, die den Kolben 18 gegen das metallische Zwischenstück 21 ziehen und so dafür sorgen, dass der Kolben 18 zuverlässig in der Ruhestellung gehalten wird. Der Kolben 18 ist mit Dichtringen 24; 26 gegenüber dem Gehäuse 03 bzw. dem Zwischenstück 21 abgedichtet, so dass durch Beaufschlagung der Druckleitung 19 mit Druckmittel eine in Richtung des Auswerferbolzens 16 gerichtete Kraft ausgeübt werden kann.

In Fig. 3 ist der Kolben 18 in einer Arbeitsstellung dargestellt. Durch Zufuhr von Druckmittel durch die Druckleitung 19 wird der Kolben 18 gegen den Auswerferbolzen 16 gedrückt, so dass dieser seinerseits die Hülse 09 vom Spannzylinder 08 abstreifen kann. Sobald die Hülse 09 abgestreift ist, wird das Druckmittel aus der Druckleitung 19 abgelassen, so dass auf den Kolben 18 keine Druckkräfte mehr wirken.

An den Auswerferbolzen 16 sind jeweils Federn 27, z. B. Schraubenfedern 27, vorgesehen, die die Auswerferbolzen 16 gegenüber der Hohlwelle 13 vorspannen. Durch die Vorspannung der Schraubenfedern 27 wirkt auf die Auswerferbolzen 16 eine Rückstellkraft, die nach Ablassen des Druckmittels dafür sorgt, dass die Auswerferbolzen 16 wieder selbsttätig eingezogen werden. Zusammen mit den Auswerferbolzen 16 wird auch der Kolben 18 so weit zurückgeschoben, bis die Auswerferbolzen 16 an entsprechend vorgesehenen Endanschlägen 28 zur Anlage kommen. In dieser hintersten Arbeitsstellung, in der Kolben 18 noch am Auswerferbolzen 16 anliegt, besteht ein Spalt 29 zwischen dem Kolben 18 und dem Zwischenstück 21, der zur Rückstellung des Kolben 18 aus der hintersten Arbeitsstellung in die Ruhestellung überwunden werden muss. Aufgrund der am Kolben 18 vorgesehenen Dauermagneten 23 wirkt auf den Kolben 18 eine nach rechts gerichtete Magnetkraft, die Rückstellung des Kolbens 18 über den Spalt 29 hinweg bewirkt. Am Ende der Betätigung der Auswerferbolzen 16 nimmt der Kolben 18 wieder eine Ruhestellung ein, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, und wird durch den Spalt 22 von den Auswerferbolzen 16 getrennt.

Da zur Betätigung der drehbar gelagerten Auswerferbolzen 16 der lediglich verschiebbar gelagerte Kolben 18 eingesetzt werden kann, wird die Abdichtung des Arbeitsraumes über dem Kolben 18 sehr vereinfacht. Denn die den Dichtspalt bildenden Wandungen des Kolbens 18 einerseits und des Gehäuses 03 bzw. des Zwischenstückes 21 andererseits weisen keine rotatorisch gerichtete Relativbewegung auf.

Die Endstellungen des Kolbens 18 werden mittels Initiatoren 30 abgefragt.

Der Einsatz von Magnetelementen zur Entkoppelung eines lediglich betätigt werden kann, ist beispielsweise auch bei der Ausbildung der Betätigungseinrichtung für die Spannbacken 11 denkbar. Man erkennt in Fig. 1, dass die Betätigungswelle 12, die ein solches drehbar gelagertes Betätigungselement darstellt, zur Betätigung der Spannbacken 11 mittels eines nur axial verstellbaren Kolbens 31 nach links verschoben werden kann. Dazu wird über eine Druckleitung 32 Druckmittel in einen vom Kolben 31 und dem Gehäuse 03 gebildeten Zylinderraum zugeführt. Das Druckmittel sorgt dafür, dass der Kolben 31 nach links verschoben wird und so durch Einwirkung auf die Stirnplatte 33 die Betätigungswelle 12 verstellt, so dass im Ergebnis die Spannbacken 11 betätigbar sind.

Nach Ablassen des Druckmittels aus der Druckleitung 32 sorgen die Federn 34 für eine Rückstellung der Betätigungswelle 12, so dass der Kolben 31 durch die Stirnplatte 33 zurückgeschoben wird. Die Rückstellung der Betätigungswelle 12 ist durch Endanschläge begrenzt, so dass der Kolben 31 durch die Stirnplatte 33 nur bis zu einem bestimmten Punkt, nämlich der hintersten Arbeitsstellung, zurückgeschoben werden kann. In dieser Stellung liegt der Kolben 31 noch an der Stirnplatte 33 an, was wegen des dabei auftretenden Verschleiß im Falle einer Relativbewegung zwischen Stirnplatte 33 und Kolben 31 unerwünscht ist. Zur Vermeidung dieses Verschleißes sind auf der von der Stirnplatte 33 abgewandten Stirnseite des Kolbens 31 Magnetelemente 37, z. B. Dauermagnet 37 vorgesehen, durch deren Magnetkräfte der Kolben 31 in eine Ruhestellung zurückgestellt werden kann, in der der Kolben 31 nicht mehr an der Stirnplatte 33 zur Anlage kommt.

Bezugszeichenliste

01

Spanndorn

02

Gestell

03

Gehäuse

04

Wälzlager

05

-

06

Wälzlager

07

Welle, mehrteilige

08

Spannzylinder

09

Hülse

10

Abstreifring

11

Spannbacken

12

Stellelement, Betätigungswelle

13

Hohlwelle

14

Spreizelement

15

-

16

Stellelement, Teil, Auswerferbolzen

17

Mittelachse

18

Teil, Kolben

19

Druckleitung

20

-

21

Zwischenstück

22

Spalt

23

Magnetelement, Dauermagnet

24

Dichtring

25

-

26

Dichtring

27

Feder, Schraubenfeder

28

Endanschlag

29

Spalt

30

Initiator

31

Kolben

32

Druckleitung

33

Stirnplatte

34

Feder

35

-

36

-

37

Magnetelement, Dauermagnet

Claims

1. Stellelement (12; 16), das um eine Mittelachse (17) drehbar gelagert und axial betätigbar ist, wobei das Stellelement (12; 16) durch einen axial verschiebbaren, fluidgetriebenen Kolben (18; 31) zwischen einer Ruhestellung und zumindest einer Arbeitsstellung verstellbar ist, wobei der Kolben (18; 31) in der Ruhestellung keinen Kontakt mit dem Stellelement (12; 16) hat und in der Arbeitsstellung an dem Stellelement (12; 16) zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (18; 31) durch zumindest ein Magnetelement (23; 37) aus der Arbeitsstellung in die Ruhestellung zurückgestellt werden kann.

2. Stellelement (12; 16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (12; 16) in der Arbeitsstellung entlang eines axialen Weges durch den Kolben (18; 31) verstellbar ist, wobei das Stellelement (12; 16) und der daran anliegende Kolben (18; 31) entlang dieses Weges durch zumindest ein/mehrere elastische Elemente (27; 34; 36), insbesondere eine/mehrere Federn (27; 34; 36), zurückgestellt werden kann.

3. Stellelement (12; 16) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (12) in der Art zumindest eines Teils einer Betätigungseinrichtung (11; 12; 14; 33) ausgebildet ist, mit der der in eine Hülse (09) eingeführte Spanndorn (01) fixierbar sind.

4. Stellelement (12; 16) nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (16) in der Art zumindest eines Teils einer Auswerfereinrichtung (16; 18) ausgebildet ist, mit dem eine Hülse (09) von einem Spanndorn (01) abstreifbar ist.

5. Stellelement (12; 16) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (31) mit Druckmittel antreibbar ist.

6. Stellelement (12; 16) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (37) am Kolben (31) befestigt ist.

7. Stellelement (12; 16) nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (37) in der Art eines Dauermagneten (37) ausgebildet ist.