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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kernwelle zum Halten und Greifen
von Wickelkernen wie beispielsweise ein Papierrohr zur Verwendung
beim Aufwickeln oder Abwickeln eines Schichtmaterials, und insbesondere
eine ausrichtende Kernwelle, bei der verhindert wird, dass Luft
während
des Aufwickelns entweicht, um dadurch eine Verringerung der Greifkraft
zu vermeiden und um einen Rundlauffehler der Wickelkerne und das
daraus resultierende Dezentrieren zu vermeiden.
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Bei
Wickelvorrichtungen zum Aufwickeln eines Schichtmaterials oder bei
Abwicklungsvorrichtungen derselben wurde bisher eine Kernwelle,
wie sie in 4 und 5 gezeigt
ist, im großen
Umfang benutzt, die mit Ansätzen
bzw. Mitnehmern 24, zwischengesetzten Ansatzstützen 23 und
Blattfedern 25 zwischen einer Ummantelung der Kernwelle
und einem Gummischlauch 22 versehen ist, dergestalt, dass
die Ansätze
von der Ummantelung hervorstehen können. Das Greifen der Wickelkerne
A mit Hilfe der Kernwelle wird so durchgeführt, dass, wenn der Gummischlauch 22 durch
Luft expandiert wird, welche von einem nicht gezeigten Lufteinlass
in ihn eingeführt
wird, die Ansätze 24 über den äußeren Umfangsabschnitt
der Ummantelung 21 vorstehen, um mit den Innendurchmessern
der Wickelkerne in Presskontakt zu geraten, die von außen auf
die Kernwelle gepasst sind, wodurch sie die Wickelkerne greifen.
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Ferner
ist eine andere Wickelwellen-Vorrichtung in der Japanischen Patent-Erstveröffentlichung Nr.
3-106744A (1991) offenbart, wobei diese Vorrichtung so aufgebaut
ist, dass Greifelemente, die entlang von Neigungsflächen beweglich
sind, durch das Einführen
von komprimierter Luft in einen Wellenkörper nach außen gedrängt werden
können,
um dadurch die Wickelröhren
zu greifen.
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Bei
der oben genannten herkömmlichen Kernwelle
ist der Gummischlauch 22 innerhalb der Kernwelle in der
Nähe eines
radial mittleren Teils angeordnet, und das Ausmaß des Hervorstehens der Ansätze 24 ist
mit einem ausreichenden Spielraum angesetzt, um die Innenfläche des
Wickelkerns nach oben zu drücken.
Wenn die Innendurchmesser der Ummantelung 21 und des Gummischlauchs 22 erweitert
werden, verbleibt aufgrund der Konstruktion ein immer noch hervorstehbarer
Zwischenraum oder Spiel S' zwischen
der Ummantelung 21 und den Ansätzen 24, die in dem
inneren Kerndurchmesser gehalten sind, und der Zwischenraum bzw.
das Spiel kann nicht konstant gehalten werden. Demzufolge tritt
das Problem auf, dass die Ansätze 24 um
das Ausmaß des
Zwischenraums bzw. Spiels frei beweglich sind. Der Wickelkern A
ist daher nicht nur dezentriert, sondern kann außerdem nicht konzentrisch mit der
Kernwelle gegriffen werden, da der Wickelkern aufgrund des Gewichtes
des Gummischlauchs 22 und der Ansätze 24 nach unten
durchhängt.
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Wenn
der Wickelkern A in diesem Zustand mit hoher Geschwindigkeit gedreht
wird, vibriert der Wickelkern, so dass das schichtartige Material
darauf nicht stabil gewickelt werden kann, und der resultierende
Rundlauffehler des Kerns verursacht eine Variation in der Förderlänge des
Schichtmaterials während
des Wickelns. Die Spannung des Schichtmaterials fluktuiert, was
entsprechend zu einer Faltenbildung beim gewickelten Produkt führt.
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Andererseits
ist es bei der in der obigen Japanischen Patentveröffentlichung
3-106744A offenbarten Vorrichtung nötig, sowohl Aufspannvorrichtungen
zum Greifen der Wickelröhren
als auch Kupplungsmechanismen zum Drehen des Wellenkörpers zu
haben, wobei der Kupplungsmechanismus in den Aufspannmechanismus
integriert ist. Aufgrund dieses Aufbaus ist der Eisenkern als der
Wellenkörper unvermeidlicherweise
so schlank, dass die Festigkeit der AS verringert ist und eine Verbiegung
der Welle hervorgerufen wird. Dementsprechend besteht ein Mangel
in der Schwierigkeit, ein Hochgeschwindigkeitswickeln zu erreichen.
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Insbesondere
macht der gegenwärtige
Bedarf nach einer hohen Produktivität beim Wickeln eines Films
das Wickeln eines breiteren Films notwendig. Zu diesem Zweck wird
die Breite eines Films gegenüber
Breiten von 1000 bis 1500 mm in der Vergangenheit auf 2500 bis 3000
mm vergrößert, unabhängig von
demselben Kerndurchmesser von 75 mm wie früher, und die Wickelgeschwindigkeit
wird auf 300 bis 400 m/min erhöht.
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In
Anbetracht der Nachteile oder Probleme der Kernwellen aus dem Stand
der Technik hat der Erfinder eine Kernwelle mit einer erforderlichen
Länge vorgeschlagen,
die Ansätze
umfasst, wie in 3 gezeigt ist (Japanische Patentanmeldung
Nr. 2000-007195). Die Kernwelle ist so aufgebaut, dass die Bewegung
der Ansätze
innerhalb einer Ummantelung der Welle aufgehalten wird, um die Wickelkerne
sicher und konzentrisch mit der Kernwelle zu greifen und um das
Dezentrieren und das Auftreten eines Rundlauffehlers der Wickelkerne
bei dem Wickeln eines breiten Films mit hoher Geschwindigkeit zu
verhindern, wodurch schließlich
ein glattes bzw. sanftes Wickeln eines Schichtmaterials gestattet
wird.
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Insbesondere
hat die in 3 gezeigte Kernwelle erforderlicher
Länge an
ihren beiden Enden eine Transmissionswelle 12 für eine Drehung
und eine Nabe 13, und an ihrem Außenumfang mehrere Sätze von
Ansätzen 10,
die von dem Außenumfang der
Ummantelung 1 vorstehen, um mit den Innenflächen der
Wickelkerne wie beispielsweise einer Papierröhre in Kontakt zu geraten,
um dadurch die Wickelkerne zu greifen. Bei der Kernwelle ist mindestens
ein Satz von Ansätzen 10 an
dem Außenumfang der
Welle in gleichem Abstand relativ zu der Mitte des Kerns angeordnet,
ist eine innere Kernröhre 2 zum Einleiten
von Luft von einem Luftanschluss in einem mittleren Teil der Welle
angeordnet, sind Luftzylinder 4, die eine geneigte Wand 4a mit
einem erforderlichen Winkel haben, direkt an dem Außenumfang
der inneren Kernröhre 2 zwischen
dem inneren Kern 2 und den Ansätzen 10 vorgesehen,
wobei die Zylinder einen Kolben 5 mit einem Haltering 6 aufweisen,
der fähig
ist, die geneigte Wand 4a axial zu bewegen, und einen Anschlag 8,
der einen Abstandhalter 7 zwischengesetzt hat, außerhalb
des Kolbens, sind Gleitpassungen 9, die eine der geneigten
Wand 4a gegenüberliegende
geneigte Wand aufweisen, derart vorgesehen, dass die gegenüberliegende
Wand in anstoßendem
Kontakt mit der geneigten Wand ist, und sind die Gleitpassungen 9 so
mit den Ansätzen 10 versehen,
dass die Luftzylinder 4 mit dem inneren Kernrohr 2 durch
ein Loch 3 zum Durchlassen von Luft kommunizieren können, um
die geneigten Wände 4a zu
bewegen, um somit die Ansätze 10 gleichmäßig vom
Außenumfang
der Welle durch die Gleitpassungen 9 vorstehen zu lassen.
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Jedoch
macht es der Aufbau der oben genannten Kernwelle erforderlich, dass
während
des Wickelns die Luft ständig
eingeführt
wird. Das Erfordernis eines ständigen
Einführens
von Luft macht die Verwendung einer Reihe von Luftzylindern und
einer Reihe von Dichtungen zum luftdichten Abdichten der Luftzylinder
erforderlich. Dementsprechend hat es sich ergeben, dass, wenn eine
geringe Menge an Luft entweicht, der Luftdruck abgesenkt wird und
dementsprechend die Vorschubkraft der Ansätze abgesenkt wird, mit dem
Ergebnis, dass die Kraft zum sicheren Greifen von Papierröhren etc.
nicht aufrecht erhalten werden kann.
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Daher
hat die Erfindung versucht, die oben genannte Kernwelle weiter zu
verbessern, während der
Vorteil des Ausrichtens auf vorteilhafte Weise verwendet wird, indem
man sich für
das Hervorstehen bzw. Hervorschieben der Ansätze der Federkraft von Federelementen
bedient. Demgemäß besteht eine
Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Einführen von
Luft während
des Wickelns entbehrlich zu machen, indem der Bedarf zum Einführen von
Luft während
des Wickelns aufgehoben wurde und indem Luft zum Zurückziehen
der Ansätze
nur dann eingeführt
wird, wenn die Papierröhren
oder dergleichen angebracht oder entfernt werden, beispielsweise
unter Verwendung einer tragbaren Luftpistole, nur wenn diese benötigt wird,
wodurch eine Verringerung der Greifkraft durch das Austreten von Luft
während
des Wickelns verhindert wird und die Vorrichtung preiswerter gemacht
wird.
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Die
Erfindung, die die oben genannte Aufgabe löst, besteht in einer Kernwelle
mit einer erforderlichen Länge,
die an ihrem Außenumfang
eine Mehrzahl von Sätzen
von Ansätzen
umfasst, die axial unter einem Abstand zueinander angeordnet sind
und jeweils von dem Außenumfang
hervorstehen, um mit einer Innenfläche eines Wickelkerns, der
extern aufgesetzt wird, in Presskontakt zu geraten, wodurch der
Wickelkern gegriffen wird, wobei die Ansätze zumindest eines Satzes
von Ansätzen
in Umfangsrichtung in gleichem Abstand relativ zur Mitte des Kerns angeordnet
sind, eine innere Kernröhre,
durch welche Luft hindurchtreten kann, in einem radial mittleren
Teil der Kernwelle vorgesehen ist, Luftzylinder mit einer geneigten
Wand mit einem erforderlichen Winkel direkt an einem Außenumfang
des inneren Kernrohrs zwischen dem inneren Kernrohr und den Ansätzen so
vorgesehen sind, dass die geneigte Wand axial beweglich ist, Gleitpassungen,
die eine der geneigten Wand des Luftzylinders gegenüberliegende
geneigte Wand aufweisen, so angeordnet sind, dass die gegenüberliegende
geneigte Wand mit der geneigten Wand in zugewandtem Kontakt ist,
die Gleitpassungen mit den Ansätzen
ausgestattet sind und ein Federelement innerhalb eines jeden Luftzylinders
mit einem Ende an einem Federhalter befestigt ist und mit seinem
anderen Ende an einem Ausschnitt in der geneigten Wand des Luftzylinders,
wodurch eine Luftkammer gebildet wird, die Luft zwischen den Federhalter
und einen Kolben des Luftzylinders hineinlässt, wobei die Luftkammer so
aufgebaut ist, dass die Luftkammer während des Wickelns in dem evakuierten
Zustand ist und die geneigte Wand des Zylinders durch die Vorspannkraft
des Federelementes in eine Richtung bewegt wird, um die Ansätze gleichmäßig von
dem Außenumfang
der Welle durch die Gleitpassungen hervorstehen zu lassen, wohingegen,
wenn die Wickelkerne angebracht oder entfernt werden, das innere
Kernrohr und die Luftkammer miteinander verbunden werden und Luft
in die Luftkammer eingeführt
wird, während
das Federelement komprimiert wird, um die geneigte Wand des Zylinders
in entgegengesetzte Richtung zu bewegen, um dadurch die Ansätze durch
die Gleitpassungen zurückzuziehen.
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Wenn
in Übereinstimmung
mit der Kernwelle, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht,
Wickelkerne wie beispielsweise eine Papierröhre darauf aufgesetzt werden,
wird Luft von einem Lufteingang durch die innere Kernröhre in die
Luftzylinder eingeführt,
und die Kolben werden so gezwungen, dass sie die Federelemente komprimieren,
wodurch die geneigten Wände
der Zylinder bewegt werden. Zu diesem Zeitpunkt werden die Gleitpassungen,
die sich in gegenüberliegendem
Kontakt mit den geneigten Wänden
befinden, in Umfangsrichtung nach innen bewegt, und die Ansätze, mit
denen die Gleitpassungen versehen sind, werden von dem Außenumfang der
Welle zurückgezogen,
wodurch das Anbringen der Wickelkerne leicht durchgeführt wird.
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Beim
Durchführen
des Wickelprozesses nach dem Anbringen der Wickelkerne wird Luft
aus den Luftkammern evakuiert, und die Vorspannkraft der Federelemente
wird wieder hergestellt. Dann werden die Kolben innerhalb des Zylinders
gleitend zur Position der Federhalter bewegt, wodurch die geneigten
Wände der
Zylinder in entgegengesetzte Richtung zum obigen Fall bewegt werden
und die Gleitpassungen in Umfangsrichtung nach außen versetzt
werden, so dass die Ansätze
von dem Außenumfang
hervorstehen, um die Ansätze
mit der Innenfläche
der Wickelkerne in Presskontakt zu bringen, um sie dadurch zu greifen.
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Während des
Wickelns wird nun keine Luft eingeführt, und die Ansätze werden
durch die Gleitpassungen hervorgeschoben, während sie den geneigten Wänden der
Zylinder nur durch die Kraft der Federelemente standhalten. Dementsprechend
tritt während
des Wickelns kein Entweichen von Luft auf.
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Nachdem
der Wickelprozess beendet wurde, wird beim Entfernen der Wickelkerne
Luft zugeführt, ebenso
wie im Falle des Anbringens derselben, und die Kolben der Zylinder
werden durch den Luftdruck zwangsweise verschoben. Dann werden die
Federelemente durch die Federhalter komprimiert, um die geneigten
Wände der
Zylinder zu bewegen, und die Ansätze
werden durch die Gleitpassungen zurückgezogen, wodurch das Entfernen
der Wickelkerne durchgeführt
wird.
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Da
während
des genannten Wickelprozesses die Ansätze so angeordnet sind, dass
sie gleichmäßig miteinander
auf einem Umfang relativ zur Mitte der Wickelkerne angeordnet sind,
wird ein gleichmäßiges, gleiches
Vorstehen der Ansätze
ermöglicht,
und ein Ausrichten der Welle wird dementsprechend erhalten.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung werden im Folgenden mehr im Detail unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, bei denen:
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1 eine
teilweise weggelassene Schnittansicht eines Beispiels einer Kernwelle
ist, auf die sich diese Erfindung bezieht, und die ihren wesentlichen
Aufbau zeigt,
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2 eine
Schnittansicht entlang der Linie II-II von 1 ist,
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3 eine
teilweise weggelassene Schnittansicht einer Kernwelle ist, die von
dem Erfinder zuvor vorgeschlagen wurde, und die auf ähnliche
Weise ihren wesentlichen Aufbau zeigt,
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4 eine
teilweise weggelassene Schnittansicht einer herkömmlichen Kernwelle vom Typ
mit einem Gummischlauch ist, und
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5 eine
Schnittansicht entlang der Linie V-V von 4 ist.
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In 1 und 2 bezeichnet
Bezugszeichen 1 eine Ummantelung einer Kernwelle von erforderlicher
Länge.
In dem mittleren Teil innerhalb der Ummantelung 1 ist ein
inneres Kernrohr 2 angeordnet, dessen einer Anschluss mit
einer Luftanschlussstelle a kommuniziert und die in der Mitte Kommunizierungslöcher mit
einem Luftzylinder 4 hat.
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Um
das innere Kernrohr 2 herum sind die Luftzylinder 4,
die einen eingebauten Kolben 5 haben, dieses direkt umgebend
so angeordnet, dass sie axial beweglich sind. Die Kontur des Zylinders 4 ist als
eine geneigte Wand 4a konfiguriert, die zu einer Seite
(der linken Seite in 1) verjüngt ist, um eine konische Neigung
anzunehmen. Dieser Neigungswinkel ist so ausgewählt, dass er einen geeigneten Winkel
mit dem inneren Kernrohr bildet, aber er liegt üblicherweise im Bereich von
15 bis 30°,
vorzugsweise in der Nähe
von 20°.
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Der
Zylinder 4 ist, an der anderen Seite auf dem Kolben 5,
mit einem Haltering 6 befestigt, außerhalb dessen ein Anschlag 8 angeordnet
ist, zusammen mit einer Dichtung 8a, zwischen die ein Abstandhalter 7 gesetzt
ist. In dem Zylinder 4 ist ein Federhalter 14 an
dem inneren Kernrohr 3 befestigt, und ein Federelement 15,
wie beispielsweise eine Schraubenfeder, ist zwischen den Federhalter 14 und
einen Ausschnitt in der geneigten Wand 4a des Zylinders
gesetzt, wobei ihr eines Ende an dem Ausschnitt befestigt ist und
ihr anderes Ende an dem Federhalter 14 befestigt ist. Ferner
ist eine Luftkammer S zum Einführen
von Luft an der Rückseite
des Federhalters 14 zwischen diesem und dem Kolben 5 ausgebildet.
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Das
Vorliegen oder das Fehlen von Luft in der Luftkammer S verursacht
das Zurückziehen
oder das Hervorstehen der Ansätze,
was unten beschrieben wird.
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Bezugszeichen 10 bezeichnet
Ansätze,
die von der Außenfläche der
Kernwelle hervorstehen, um die Wickelkerne zu greifen. Die Ansätze 10 sind an
ihren Bolzen 10a an einer Gleitpassung 9 durch eine
Blattfeder 11 befestigt. Die Gleitpassung 9 weist an
ihrer Bodenfläche
eine gegenüberliegende
geneigte Wand auf, die der geneigten Wand 4a des Zylinders 4 gegenüberliegt
und sich mit dieser in Kontakt befindet. Die Gleitpassungen 9 sind
geeignet, sich in Umfangsrichtung nach innen und nach außen zu bewegen,
d.h., in der Figur nach oben und nach unten, zusammen mit der Bewegung
der geneigten Wand 4a begleitet durch die Bewegung der
Zylinder 4, wodurch sie die Ansätze 10 von dem Außenumfang
der Welle hervorstehen lassen bzw. sie von diesem zurückziehen.
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Hier
muss die geneigte Wand der Zylinder nicht notwendigerweise eine
glatte Fläche
sein, sondern kann auch Rillen aufweisen, so dass die Gleitpassungen 9 in
die Rillen passen.
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In 1 sind
natürlich
an beiden Enden der Kernwelle eine Transmissionswelle 12 zum Übertragen
der Drehung auf die Kernwelle, eine Nabe 13 und eine Luftanschlussstelle
a vorgesehen, wie im Falle von 3, obwohl
diese hier ausgelassen wurden.
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Von
der Luftanschlussstelle wird während der
Wickeloperation keine Luft zugeführt,
während Luft
nur beim Anbringen oder Entfernen der Wickelkerne zugeführt wird.
Dementsprechend ist die Verwendung einer tragbaren Luftpistole ebenfalls
möglich.
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2 zeigt
den Zustand der Ansätze 10,
die von der Außenfläche der
Ummantelung 1 der Kernwelle hervorstehen und den Wickelkern
A greifen. In einem gewöhnlichen
Zustand sind die Außenfläche des
Ansatzes 10 und die Außenfläche der
Ummantelung 1 auf einer Höhe miteinander, oder der Ansatz 10 ist
etwas gegenüber
der Ummantelung 1 zurück versetzt.
Wenn sich der Zylinder 4 bewegt, um die Gleitpassungen 9 in
Umfangsrichtung nach außen
zu bewegen, stehen, wie oben erwähnt
wurde, die Ansätze 10 von
der Außenfläche der
Ummantelung 1 nach außen
hervor.
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Der
Zylinder 4, die Gleitpassungen 9 und ein Satz
von Ansätzen 10,
wie sie oben beschrieben wurden, bilden zusammen eine Einheit eines
Kern-Greifmechanismus. Die Kern-Greifmechanismen
werden in einer Mehrzahl von Positionen der Kernwelle entlang deren
Längsrichtung
installiert. Es ist auch möglich,
ein oder zwei geeignete Positionen der Mehrzahl von Positionen auszuwählen, um
die Mechanismen zu montieren.
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Es
ist jedoch effizient, dass die Ansätze 10 eines Satzes
untereinander äquidistant
in mehreren Positionen eines Umfangs der Kernwelle angeordnet sind. Üblicherweise
ist es vorzuziehen, sie äquidistant
in drei Positionen oder vier bis sechs Positionen auf einem Umfang
anzuordnen.
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Wenn
bei dem beschriebenen Aufbau der Ansätze 10 Luft aus dem
Luftzylinder entfernt wird, werden die Zylinder durch die Federelemente 15 in einer
Weise bewegt, dass die Ansätze
vorstehen gelassen werden, wodurch die Wickelkerne auf der Kernwelle
befestigt und sicher gegriffen werden. Demzufolge sind die sicher
gehaltenen Wickelkerne beim Aufwickeln oder Abwickeln eines Schichtmaterials
frei von einer Dezentrierung und dem Auftreten eines Rundlauffehlers.
Eine Instabilität
oder Unzuverlässigkeit
des Aufwickelns oder Abwickelns infolge einer Hochgeschwindigkeitsdrehung
wird somit eliminiert, und demzufolge kann das Aufwickeln oder Abwickeln
durch eine sanfte Hochgeschwindigkeitsdrehung durchgeführt werden.
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Wenn
hier während
des Aufwickelns die Luft zu einem Vakuum evakuiert wird, ist es
möglich,
die Ansätze
anstatt durch die Vorspannkraft der Federelemente vorstehen zu lassen.
Wenn ferner ein etwas verringerter Druck in der Luftkammer ausgebildet wird,
ist es möglich,
die Ansätze
mit Hilfe der Federelemente hervorstehen zu lassen.
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Wie
bis hierhin beschrieben wurde, gibt die vorliegende Erfindung, um
das Auftreten eines Umlauffehlers der Wickelkerne, die mit Hilfe
der Kernwelle gehalten werden, zu verhindern, den Aufbau einer Kernwelle
an, bei der die von dem Außenumfang der
Welle hervorstehenden Ansätze
axial in einer Mehrzahl von Positionen auf der Kernwelle angeordnet
sind, Zylinder, die eine geneigte Wand mit erforderlichem Winkel
aufweisen, so vorgesehen sind, dass sie axial beweglich sind, so
dass die mehreren Ansätze
in Umfangsrichtung gleichmäßig relativ
zur Mitte der Kernwelle hervorstehen können, Gleitpassungen in anstoßendem Kontakt
mit den geneigten Wänden
angebracht sind und die mit den Gleitpassungen in Passverbindung
stehenden Ansätze
konzentrisch hervorstehen gelassen werden. Dementsprechend ist es
möglich,
die Wickelkerne konzentrisch mit der Kernwelle zu greifen, wobei
eine Ausrichtung der Kernwelle in dem Zustand des Greifens des darauf
befindlichen Windungskerns ausgeprägt wird. Der Mangel des Standes
der Technik, bei dem die Wickelkerne aufgrund der Gewichte des Gummischlauchs
und der Ansätze
nach unten durchhingen und nicht konzentrisch mit der Kernwelle
gegriffen werden konnten, sind somit vollständig überwunden, und außerdem treten
bei der Hochgeschwindigkeits-Drehung kein Rundlauffehler und keine
Vibration auf. Ferner kann bei einem breiteren Film, dessen hohe
Produktionseffizienz gegenwärtig
benötigt
wird, ein stabilisiertes, sanftes Aufwickeln oder Abwickeln durchgeführt werden,
ohne Faltenbildung infolge einer Variation in der Spannung des Schichtmaterials.