КАТУШКА ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ НАМАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА, А ТАКЖЕ СИСТЕМА ДЕТАЛЕЙ КАТУШКИ
REEL TO CARRY WIND-UP MATERIAL AND SYSTEM OF REEL PARTS

Настоящее изобретение касается катушки для размещения наматываемого материала, а также соответствующей системы деталей катушки согласно ограничительной части независимых пунктов формулы изобретения. Изобретение касается также соответствующего способа фиксации и разъединения деталей системы деталей катушки, а также наматывания такой катушки с помощью несущей катушки.
Из WO 2005/070802 A1 известна намоточная катушка для транспортабельной тары для длинномерного наматываемого материала. Намоточная катушка включает в себя, по существу, вращательно-симметричный конический намоточный сердечник, первый конец которого имеет меньший диаметр, чем его второй конец. Первый фланец соединен разъемным соединением с первым концом намоточного сердечника, второй фланец жестко соединен со вторым концом намоточного сердечника. Разъемное соединение между первым фланцем и первым концом намоточного сердечника выполнено посредством предусмотренных на первом фланце сегментных фиксаторов, которые вставляются в соответствующие отверстия для фиксации, предусмотренные на первом конце намоточного сердечника. Кроме того, на первом конце намоточного сердечника предусмотрен направленный внутрь на ось вращения так называемый окружной фиксатор, который вставлен в противоположно направленный окружной фиксатор на разъемном фланце. С помощью окружного фиксатора выполнена запорная система, которая по своему принципу действия похожа на запоры, известные у ведер для краски. При этом выполненное у этой намоточной катушки соединение с геометрическим замыканием между намоточным сердечником и съемным фланцем в целом выполнено таким образом, что как монтаж, так и демонтаж фланца возможен вручную.
Задачей настоящего изобретения является указать катушку для размещения наматываемого материала и соответствующую систему деталей катушки, а также способ наматывания катушки с помощью несущей катушки, которая или соответственно который при упрощенной конструкции обеспечивает возможность надежной фиксации фланца на сердечнике катушки или соответственно наматывание катушки.
Эта задача решается посредством катушки или соответственно системы деталей катушки по независимым пунктам формулы изобретения.
В соответствии с изобретением на первом конце сердечника катушки предусмотрены одна или несколько вторых областей фиксации, а на первом фланце - один или несколько вторых фиксирующих элементов, при этом вторые области фиксации установлены и/или выполнены на сердечнике катушки таким образом, а вторые фиксирующие элементы - на первом фланце таким образом, что вторые фиксирующие элементы фланца находятся в зацеплении с соответствующими вторыми областями фиксации сердечника катушки, когда предусмотренные на первом фланце первые фиксирующие элементы находятся в зацеплении с соответствующими, предусмотренными на первом конце сердечника катушки первыми областями фиксации, благодаря чему создается соединение с геометрическим замыканием между первым фланцем и сердечником катушки.
Для фиксации первого фланца на первом конце сердечника катушки этот фланец надевается на первый конец сердечника катушки и, в случае если угловое положение первого и второго фиксирующих элементов не совпадает с угловым положением соответствующих первой или соответственно второй областей фиксации, вращается относительно сердечника катушки, пока угловое положение не совпадет. Затем при совпадающем угловом положении первые фиксирующие элементы первого фланца могут приводиться в зацепление с соответствующими первыми областями фиксации сердечника катушки и одновременно вторые фиксирующие элементы первого фланца - с соответствующими вторыми областями фиксации сердечника катушки, при этом первый фланец в осевом направлении, предпочтительно вручную, прижимается к сердечнику катушки. При этом достаточны относительно небольшие усилия.
Однако приведение в зацепление друг в друга первой или соответственно второй областей фиксации и фиксирующих элементов не обязательно требует взаимного вращения сердечника катушки и первого фланца. Когда, например, первый фланец в окружном направлении установлен в правильном положении, т.е. угловом положении, первые и вторые фиксирующие элементы первого фланца путем одного лишь надвигания первого фланца на конический сердечник катушки могут фиксироваться в соответствующих первых или соответственно вторых областях фиксации на сердечнике катушки.
С помощью изобретения достигается, что наряду с фиксацией первого фланца на первом конце сердечника катушки посредством нескольких первых пар фиксирующих элементов и областей фиксации дополнительно происходит фиксация посредством нескольких вторых пар фиксирующих элементов и областей фиксации, которые отличаются от первых пар фиксирующих элементов и областей фиксации.
Благодаря предусмотренным в соответствии с изобретением вторым парам фиксирующих элементов и областей фиксации первый фланец на сердечнике катушки может простым образом дополнительно фиксироваться против вращения. При этом при упрощенной конструкции достигается еще более надежная фиксация фланца на сердечнике катушки.
В первом варианте катушка выполнена в виде недорогой одноразовой катушки для однократного употребления, т.е. для однократного наматывания наматываемого материала и его однократного съема. Из соображений стоимости в этом случае толщина стенки сердечника катушки является относительно тонкой и составляет обычно от 1 до 3 мм, предпочтительно примерно 1,5 мм.
При этих размерах может потребоваться, чтобы одноразовая катушка в процессе наматывания сама опиралась на имеющую соответствующие размеры, в частности, также коническую стандартную катушку, так как одноразовая катушка только так способна воспринимать усилия наматывания, а также момент вращения от привода мотального средства через стандартную катушку только так может передаваться на одноразовую катушку. Момент вращения при этом передается за счет трения и/или геометрического замыкания от стандартной катушки на одноразовую катушку.
Первые и вторые фиксирующие элементы и области фиксации могут быть при этом выполнены так, чтобы отсоединение первого фланца от сердечника катушки без дополнительного приспособления или надлежащего специального инструмента было больше невозможно, так чтобы катушка после употребления больше не могла разбираться легко, например, путем отрывания вручную отрывного язычка, как у катушки, известной из WO 2005/070802 A1. Фиксирующие элементы или соответственно области фиксации могут быть при этом намеренно выполнены так, чтобы по возможности исключить неправильное использование предлагаемой изобретением катушки, предпочтительно предусмотренной в качестве одноразовой катушки как разборной и при известных обстоятельствах повторно используемой катушки. Таким образом может целенаправленно предотвращаться простая, в частности, ручная разборка катушки для компактной обратной транспортировки катушки после съема наматываемого материала для нового наматывания наматываемого материала.
Во втором варианте катушка выполнена в виде многоразовой катушки, которая после наматывания наматываемого материала и его съема снова должна служить для по меньшей мере одного другого наматывания и съема наматываемого материала. Чтобы при этом обеспечить достаточно высокую механическую устойчивость и износостойкость катушки, предусмотрена толщина стенки сердечника катушки, составляющая характерным образом от 2 до 5 мм, в частности примерно 3 мм. Альтернативно или дополнительно путем выбора надлежащего материала с прочностью, более высокой по сравнению с материалом, применяемым для сердечника одноразовой катушки, может достигаться более высокая механическая устойчивость сердечника катушки. Опирание многоразовой катушки на другую катушку, как это может быть предусмотрено у одноразовой катушки, при этом, как правило, не требуется, но в принципе возможно, если, например, возникают особенно высокие усилия наматывания или соответственно от мотального средства наматывающего устройства на многоразовую катушку должны передаваться особенно высокие моменты вращения.
У этого варианта катушки предпочтительно, если после съема наматываемого материала первый фланец снова удаляется с первого конца сердечника катушки. Конические сердечники катушек, на втором конце которых, имеющем большой диаметр, находится только лишь второй фланец, могут тогда вдвигаться друг в друга и таким образом компактно штабелироваться. С уложенными в штабель сердечниками катушек первые фланцы, которые предпочтительно тоже выполнены с возможностью штабелирования, могут отдельно транспортироваться к наматывающей станции, где затем эти первые фланцы предпочтительно незадолго до процесса наматывания снова фиксируются на первом конце сердечника катушки.
В этом варианте также первые и вторые фиксирующие элементы и области фиксации могут предпочтительно выполняться так, чтобы простой ручной и неразрушающий демонтаж первого фланца с сердечника катушки без дополнительного устройства или надлежащего инструмента был невозможен.
Для отсоединения первого фланца от сердечника предлагаемой изобретением катушки внутрь сердечника катушки предпочтительно вводится инструмент, который по меньшей мере частично извлекает находящиеся в зацеплении первыми и/или вторыми областями фиксации фиксирующие элементы.
Инструмент для надежного и неразрушающего демонтажа первого фланца с сердечника катушки имеет предпочтительно конический пуансон, боковая поверхность которого имеет наклон относительно оси вращения, который, по существу, соответствует наклону внутренней боковой поверхности сердечника катушки. На пуансоне предусмотрена штанга, посредством которой он вводится со второго конца сердечника катушки внутрь него и движется в направлении первого конца сердечника катушки, в частности вдавливается. Форма и объем пуансона выбраны так, что он может двигаться до зоны первых областей фиксации и там прилегать к внутренней боковой поверхности сердечника катушки. Когда первые фиксирующие элементы первого фланца снаружи вставляются в первые области фиксации сердечника катушки, они выдавливаются радиально наружу прилегающей в зоне первых областей фиксации изнутри окружной областью конического пуансона и извлекаются или по меньшей мере выводятся из соединения с геометрическим замыканием таким образом, что первый фланец может сниматься с первого конца сердечника катушки.
Однако, в принципе, предпочтительны также другие виды специальных инструментов. Например, можно выполнить инструмент так, чтобы он мог вводиться с первого конца сердечника катушки внутрь него, где он, например, с помощью надлежащего механизма выдавливает радиально наружу давящие внутрь и находящиеся в зацеплении с первыми областями фиксации первые фиксирующие элементы.
В случае первых фиксирующих элементов, которые изнутри давят на первые области фиксации и находящиеся в зацеплении с ними, инструмент может, например, иметь форму ленты в виде петли, которая в области первых областей фиксации укладывается вокруг наружной боковой поверхности сердечника катушки и может стягиваться с помощью надлежащего механизма, вследствие чего первые фиксирующие элементы вдавливаются внутрь и таким образом извлекаются из зацепления с первыми областями фиксации.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения предусмотренные на первом конце сердечника катушки первые области фиксации имеют различные угловые положения относительно оси вращения сердечника катушки. Например, первые области фиксации смещены каждая на угол, равный примерно 45°, т.е. относительно первой области фиксации следующая ближайшая область фиксации расположена со смещением на 45°, а следующая за ней первая область фиксации на 90° и т.д. Однако в зависимости от количества и протяженности первых областей фиксации они могут быть также смещены на меньшие или большие углы. В принципе, углы могут также иметь различную величину. В целом путем этих мер может, с одной стороны, достигаться благоприятное распределение усилий по поверхности первого фланца и вместе с тем его надежная осевая фиксация, а с другой стороны - хорошая защита от вращения.
Альтернативно или дополнительно предпочтительно, чтобы находящиеся на первом конце вторые области фиксации имели различные угловые положения относительно оси вращения сердечника катушки. В этом варианте осуществления вторые области фиксации также могут быть смещены относительно друг друга, например, каждая на угол, равный примерно 45°, но в зависимости от количества и протяженности вторых областей фиксации также на меньшие или большие или имеющие различную величину углы. При этом варианте осуществления вторых областей фиксации может достигаться особенно надежная фиксация первого фланца на сердечнике катушки от вращения.
Предпочтительно по меньшей мере одна из вторых областей фиксации имеет угловое положение, которое совпадает с угловым положением одной из первых областей фиксации. Это означает, что по меньшей мере одна первая и одна вторая области фиксации имеют одно и тоже угловое положение. Благодаря этому достигается особенно надежное позиционирование, с одной стороны, и надежная фиксация первого фланца, с другой стороны.
Предпочтительно находящиеся на фланце первые фиксирующие элементы имеют различные угловые положения относительно оси вращения первого фланца. Предпочтительным образом первые фиксирующие элементы смещены каждый на угол, равный примерно 45° относительно друг друга. Но в зависимости от количества и протяженности первых фиксирующих элементов они могут быть также удалены друг от друга на меньшие или большие углы. В принципе, углы могут также иметь различную величину. Благодаря этому, с одной стороны, может достигаться благоприятное, в частности, равномерное распределение усилий по поверхности первого фланца и вместе с тем его надежная осевая фиксация, а с другой стороны,- хорошая защита от вращения.
Альтернативно или дополнительно, вторые фиксирующие элементы имеют различные угловые положения относительно оси вращения первого фланца. В частности, первые фиксирующие элементы смещены каждый на угол, равный примерно 45° относительно друг друга. Но в зависимости от количества и/или протяженности вторых фиксирующих элементов они могут быть также расположены со смещением на меньшие или большие углы относительно друг друга. Благодаря этому может достигаться надежная осевая фиксация фланца при одновременно надежной защите от вращения.
Особенно предпочтительно, чтобы по меньшей мере один из вторых фиксирующих элементов имел угловое положение, которое совпадает с угловым положением одного из первых фиксирующих элементов. При этом по меньшей мере один первый и один второй фиксирующие элементы имеют одно и то же угловое положение. При этом варианте осуществления, с одной стороны, становится возможным особенно хорошее позиционирование, а, с другой стороны, - надежная фиксация первого фланца.
В другом предпочтительном варианте осуществления вторые области фиксации выполнены в виде выступов и/или углублений на первом конце сердечника катушки. Это предоставляет особенно просто осуществляемую возможность выполнения вторых областей фиксации на сердечнике катушки. Одновременно посредством выступов или соответственно углублений может достигаться особенно хорошая защита от вращения.
В частности, выступы или соответственно углубления имеют ориентацию параллельно оси вращения сердечника катушки. При этом выступы или соответственно углубления расположены предпочтительно в области торцевой стороны первого конца сердечника катушки и представляют собой при этом имеющие форму зубьев или зубцов продолжения или соответственно бороздки на боковой поверхности сердечника катушки.
Но альтернативно выступы или соответственно углубления могут также иметь ориентацию параллельно боковой поверхности сердечника катушки. Расположенные предпочтительно в области торцевой стороны первого конца сердечника катушки выступы или соответственно углубления выполнены, например, в виде имеющих форму зубьев или зубцов продолжений или соответственно бороздок, которые предпочтительно лежат на одной прямой с предпочтительно конически сходящейся боковой поверхностью катушки.
Кроме того, может быть предусмотрено, чтобы вторые фиксирующие элементы были выполнены в виде углублений и/или выступов на фланце. Таким образом, могут просто выполняться вторые фиксирующие элементы на первом фланце, а также особенно хорошая защита от вращения.
Предпочтительно первые фиксирующие элементы и/или вторые фиксирующие элементы выполнены цельно с первым фланцем. Первый фланец, включая фиксирующие элементы, может при этом изготавливаться, например, как деталь, полученная литьем под давлением, только за один рабочий шаг, что вследствие связанных с этим преимуществ в издержках особенно благоприятно в отношении предпочтительного применения катушки в качестве одноразовой катушки.
В другом предпочтительном варианте осуществления между предусмотренными на первом фланце первыми фиксирующими элементами предусмотрены промежуточные области, которые адаптированы, в частности, к конической форме сердечника катушки таким образом, что эти промежуточные области прилегают в области первого конца сердечника катушки, когда первые фиксирующие элементы первого фланца вставлены в соответствующие первые области фиксации на сердечнике катушки. Благодаря этому достигается благоприятное распределение усилий и вместе с тем особенно надежная фиксация первого фланца на сердечнике катушки. Кроме того, благодаря этому дополнительно затрудняется ручное отсоединение первого фланца от сердечника катушки.
Предпочтительно промежуточные области имеют, если смотреть в радиальном направлении, внутреннюю область, которая наклонена относительно оси вращения фланца на угол примерно от 3° до 9°, в частности примерно 6°. Благодаря этому простым образом может осуществляться надежное прилегание промежуточных областей к сердечнику катушки.
В другом предпочтительном варианте осуществления предусмотрено, что первые фиксирующие элементы выполнены в виде осевых выступов на первом фланце, и эти выступы имеют каждый фиксирующий носик, который может вводиться в зацепление с соответствующей первой областью фиксации на первом конце сердечника катушки. Осевые выступы проходят при этом, по существу, параллельно оси вращения первого фланца. Соответствующие фиксирующие носики выступают предпочтительно от конца осевых выступов в направлении оси вращения, т.е. они направлены, по существу, в радиальном направлении внутрь. Благодаря этому может простым образом осуществляться надежная фиксация первых фиксирующих элементов первого фланца в первых областях фиксации на сердечнике катушки.
Предпочтительно фиксирующий носик имеет, в частности, плоский скос, который, если смотреть в радиальном направлении, находится внутри и наклонен относительно оси вращения фланца на угол примерно от 20° до 40°, в частности примерно 30°. Противолежащая этому скосу область фиксирующего носика проходит предпочтительно перпендикулярно оси вращения первого фланца. При этом первые фиксирующие элементы выполнены подобно рыболовным крючкам, посредством которых первый фланец в первом осевом направлении может легко надвигаться на первый конец сердечника катушки, однако после фиксации первых фиксирующих элементов в соответствующих областях фиксации на сердечнике катушки не может больше без разрушения удаляться с сердечника катушки без дополнительного специального инструмента. Таким образом достигается, с одной стороны, простой монтаж, а также надежная фиксация первого фланца, а, с другой стороны, эффективно предотвращается нежелательный простой демонтаж.
Кроме того, предпочтительно, чтобы первые фиксирующие элементы, если смотреть в радиальном направлении, снаружи могли входить в зацепление в первые области фиксации на первом конце сердечника катушки. Предпочтительно первые фиксирующие элементы при этом выполнены так, что при наматывании на сердечник катушки наматываемого материала они могут вдавливаться наматываемым материалом в направлении областей фиксации, в частности, радиально внутрь. Первые фиксирующие элементы первого фланца фиксируются при этом снаружи в первых областях фиксации в сердечнике катушки. При этом гарантируется, что при наматывании на катушку наматываемого материала он может оказываться на первых фиксирующих элементах. Возникающие при этом направленные радиально внутрь, т.е. к оси вращения фланца или соответственно сердечника катушки, усилия способствуют тому, что первые фиксирующие элементы вдавливаются внутрь в направлении первых областей фиксации и тем самым особенно надежно удерживаются в своем положении, т.е. в зацеплении с ними.
Предпочтительным образом выполненные в виде выступов с фиксирующими носиками первые фиксирующие элементы имеют при этом такие размеры и/или форму, что наибольшая возможная доля создаваемых наматываемым материалом усилий в радиальном направлении передается на первые фиксирующие элементы. Это осуществляется предпочтительно за счет того, что выступы первых фиксирующих элементов проходят, по существу, параллельно оси вращения первого фланца или боковой поверхности сердечника катушки.
Кроме того, предпочтительно, если выступы первых фиксирующих элементов имеют такую высоту относительно обращенной к сердечнику катушки опорной поверхности первого фланца, что на них могут оказываться по возможности несколько, предпочтительно множество витков наматываемого материала. Предпочтительно высота выступов составляет от 5 до 20 мм, в частности от 8 до 12 мм. При этих значениях обеспечиваются, с одной стороны, высокие радиальные усилия у намотанной катушки, а с другой стороны - также высокие усилия у пустой катушки, так что в обоих случаях достигается особенно надежная фиксация.
Способ наматывания на предлагаемую изобретением катушку наматываемого материала включает в себя следующие этапы: надевание катушки на несущую катушку, которая имеет предпочтительно конический сердечник несущей катушки и по меньшей мере один расположенный на одном конце сердечника несущей катушки фланец, и приведение несущей катушки во вращение, при этом надетая на несущую катушку катушка приводится во вращение и при этом на нее наматывается наматываемый материал. Этот способ отличается тем, что фланец несущей катушки с помощью по меньшей мере одного предусмотренного на фланце несущей катушки захвата с геометрическим замыканием соединяется с фланцем катушки. Благодаря соединению с геометрическим замыканием обеспечивается особенно надежная передача моментов вращения от приведенной во вращение несущей катушки на катушку, предназначенную для наматывания наматываемого материала. Это, в частности, особенно предпочтительно при процессах ускорения и торможения, где могут возникать высокие моменты вращения и приводить к тому, что катушка не может или не сможет надежно захватываться вращающейся несущей катушкой и приводиться во вращение. Благодаря этому достигается особенно надежное наматывание наматываемого материала на предлагаемую изобретением катушку.
Предпочтительно катушка выполнена в виде одноразовой катушки, а несущая катушка - в виде стандартной или многоразовой катушки, на которую катушка опирается во время наматывания. В отношении предпочтительных толщин стенок сердечника катушки или соответственно сердечника несущей катушки справедливы приведенные выше рассуждения касательно одноразовой катушки или соответственно многоразовой катушки.
Предпочтительно при надевании катушки на несущую катушку внутренняя сторона сердечника катушки по меньшей мере частично оказывается на наружной стороне сердечника несущей катушки и благодаря этому соединяется с ним с фрикционным замыканием. Это дополнительное соединение с фрикционным замыканием способствует передаче моментов вращения от несущей катушки на катушку, что делает еще более надежным наматывание катушки.
Кроме того, предпочтительно, чтобы по меньшей мере один предусмотренный на фланце несущей катушки захват при соединении с геометрическим замыканием входят в зацепление по меньшей мере в одно промежуточное пространство между отдельными выполненными на фланце катушки ребрами. Выполненные ребра, которые первично предусмотрены для механического упрочнения фланца катушки, служат одновременно для создания геометрического замыкания, так что не требуются никакие дополнительные меры на фланце катушки. Благодаря этому конструкция предлагаемой изобретением катушки остается простой.
Соответствующая несущая катушка для применения в описанном выше способе наматывания катушки имеет предпочтительно конический сердечник несущей катушки и по меньшей мере один расположенный на конце сердечника несущей катушки фланец и отличается тем, что на фланце несущей катушки предусмотрен по меньшей мере один захват, с помощью которого фланец несущей катушки может соединяться с геометрическим замыканием с фланцем катушки, надетой на несущую катушку.
Соответствующий фланец для такой несущей катушки для применения в описанном выше способе наматывания катушки имеет плоскую опорную поверхность и отличается тем, что на плоской опорной поверхности предусмотрен по меньшей мере один захват, с помощью которого фланец несущей катушки может соединяться с геометрическим замыканием с фланцем катушки, надетой на несущую катушку.
Другие преимущества, признаки и возможности применения настоящего изобретения содержатся в последующем описании в связи с фигурами. Показано:
фиг. 1: два вида в перспективе примера сердечника катушки с зафиксированным на сердечнике катушки вторым фланцем;
фиг. 2: изображение сечения примера, показанного на фиг. 1;
фиг. 3: фрагмент изображения сечения, показанного на фиг. 2;
фиг. 4: вид сверху примера первого фланца;
фиг. 5: поперечное сечение показанного на фиг. 4 первого фланца по линии A-A;
фиг. 6: вид сбоку показанного на фиг. 4 первого фланца;
фиг. 7: другое поперечное сечение показанного на фиг. 4 первого фланца по линии B-B;
фиг. 8: фрагмент поперечного сечения, показанного на фиг. 5;
фиг. 9: два вида в перспективе примера первого фланца;
фиг. 10: изображение сечения примера, показанного на фиг. 1, с зафиксированным первым фланцем;
фиг. 11 изображение сечения катушки, частично надетой на сердечник несущей катушки;
фиг. 12: изображение сечения катушки, полностью надетой на сердечник несущей катушки;
фиг. 13: фланец для несущей катушки на виде (a) сверху, виде (b) сбоку, первом (c) и втором (d) виде в перспективе, а также на изображении (e) сечения.
На фиг. 1 показаны два вида в перспективе примера вращательно-симметричного конического сердечника 1 катушки с первым концом 2, который имеет меньший диаметр, и вторым концом 3, который имеет больший диаметр.
На втором конце 3 сердечника 1 катушки предусмотрен второй фланец 4, который жестко соединен с сердечником 1 катушки, при этом он, например, выполнен цельно с сердечником 1 катушки. Наряду с цельным исполнением возможно также любое другое жесткое неразъемное соединение.
В области первого конца 2 сердечника 1 катушки предусмотрены первые области 10 фиксации, которые в изображенном примере выполнены в виде продолговатых проемов, в частности щелей, в области первого конца 2 сердечника 1 катушки. Первые области 10 фиксации альтернативно или дополнительно могут быть также выполнены посредством, в частности, желобовидных углублений или, в частности, ребровидных возвышений в области первого конца 2 сердечника 1 катушки.
Кроме того, на торцевой стороне второго конца 2 сердечника 1 катушки предусмотрены две области 11 фиксации, которые в изображенном примере выполняются в виде зубчатых выступов на торцевой стороне первого конца 2 сердечника 1 катушки.
В изображенном примере на втором конце 2 сердечника 1 катушки предусмотрено всего восемь первых областей 10 фиксации, а также восемь вторых областей 11 фиксации. Однако, в принципе, может быть также предусмотрено больше или меньше первых или вторых областей 11 или соответственно 12 фиксации. В изображенном примере количество первых и вторых областей 10 или соответственно 11 фиксации идентично. Но оно может быть также различным. Например, могут быть предусмотрены шесть первых областей 10 фиксации в виде щелевидных проемов и только две вторые области 11 фиксации в виде зубчатых выступов.
Отдельные первые и вторые области 10 или соответственно 11 фиксации имеют каждая определенное угловое положение относительно оси вращения конического сердечника 1 катушки. В показанном примере с восемью первыми и вторыми областями 10 или соответственно 11 фиксации первые области 10 фиксации, а также вторые области 11 фиксации расположены каждая со смещением относительно друг друга на одинаковые угловые расстояния, равные 45°. Кроме того, угловое положение первых областей 10 фиксации идентично угловому положению вторых областей 11 фиксации, т.е. как первая, так и вторая область 10 или соответственно 11 фиксации находится под определенным углом. Но альтернативно возможно, чтобы первые области 10 фиксации имели иное угловое положение, чем вторые области 11 фиксации.
На фиг. 2 показан вид сбоку изображенного на фиг. 1 примера, при этом справедливы приведенные выше рассуждения соответственно в связи с фиг. 1.
Как можно хорошо видеть на фиг. 2, угловое положение первых и вторых областей 10 или соответственно 11 фиксации относительно оси 6 вращения сердечника 1 катушки идентично.
Диаметр d1 первого конца 2 сердечника 1 катушки меньше, чем второй диаметр d2 второго конца 3 сердечника 1 катушки. Характерные значения первого диаметра d1 составляют примерно 180 мм, характерные вторые диаметры d2 составляют примерно 260 мм. Наружный диаметр d3 второго фланца 4 составляет характерным образом примерно 390 мм и может выбираться значительно больше или меньше в зависимости от цели применения и/или вместимости катушки. Соответствующее справедливо для первого и второго диаметра d1 или соответственно d2. Конические стенки сердечника 1 катушки характерным образом наклонены на 6° относительно оси 6 вращения и имеют характерным образом толщину, равную 1,5 мм.
Фрагмент 13 изображенного на фиг. 2 примера увеличенно изображен на фиг. 3. Предусмотренная в области первого конца 2 сердечника 1 катушки первая область 10 фиксации в виде прямоугольного проема в сердечнике 1 катушки имеет ширину d4, равную примерно 5 мм, и длину d5, равную примерно 30 мм. Высота d6 второй области 11 фиксации, выполненной в виде выступа на торцевой стороне первого конца 2, составляет в этом примере примерно 1,5 мм.
В принципе, размеры первых и вторых областей 10 или соответственно 11 фиксации могут значительно отличаться от названных здесь только в качестве примера значений в большую или меньшую сторону. В частности, может быть предпочтительно выбрать высоту d6 вторых областей 11 фиксации, выполненных в виде выступов, значительно больше, чтобы достичь особенно надежного вставления вторых областей 11 фиксации в соответствующие вторые фиксирующие элементы первого фланца, как будет описано подробнее ниже.
На фиг. 4 показан вид сверху примера первого фланца 5, который надет на первый конец 2 сердечника 1 катушки и при этом может соединяться с ним. Принципиальная конструкция первого фланца 5 поясняется также подробнее ниже со ссылкой на фиг. 5-7, при этом на фиг. 5 показано поперечное сечение первого фланца 5 по линии A-A, на фиг. 6 - вид сбоку первого фланца 5, а на фиг. 7 - другое поперечное сечение первого фланца 6 по линии B-B.
Как можно видеть на виде сверху и двух изображениях поперечных сечений, первый фланец 5 имеет плоскую опорную поверхность 26 с круглым проемом 8, который расположен коаксиально оси 7 вращения первого фланца 5. Опорная поверхность 26 в ее задней области стабилизирована множеством выполненных ребер 27.
На противолежащей ребрам 27 передней стороне опорной поверхности 26 предусмотрена кольцеобразная область 28, которая примыкает к круглому проему 8 и предпочтительно выполнена цельно у проема 8 первого фланца 5.
Во внутренней окружной зоне кольцеобразной области 28 предусмотрены первые фиксирующие элементы 20, которые выполнены в виде выступов, ориентированных, по существу, параллельно оси 7 вращения фланца 5, и на одном конце имеют фиксирующий носик 22 в виде выступа, направленного радиально внутрь, т.е. на ось 7 вращения первого фланца 5.
В области другого конца первых фиксирующих элементов 20 предусмотрены вторые фиксирующие элементы 21, которые в показанном примере образуются промежутками между выполненными на первом фланце 5 промежуточными областями 23. Промежуточные области 23 в противолежащей опорной поверхности 26 области первого фланца 5 имеют радиальные выступы 25, которые отделены друг от друга вышеназванными промежутками между промежуточными областями 23.
Однако, в принципе, вторые фиксирующие элементы 21 могут быть также выполнены посредством других мер, например, посредством углублений или выемок в противолежащей опорной поверхности 26 области первого фланца 5. Например, возможно, чтобы вторые фиксирующие элементы 21 выполнялись посредством концов ребер 27, радиально выступающих в круглый проем 8 первого фланца 5, между которыми всегда вставляется вторая область 11 фиксации, предпочтительно в виде осевого выступа, и тем самым может достигаться защита от вращения первого фланца 5 относительно сердечника 1 катушки.
Предпочтительно выполненные в виде зубчатых выступов вторые области 11 фиксации на торцевой стороне сердечника 1 катушки (см. фиг. 1-3) и предпочтительно выполненные в виде промежутков или углублений вторые фиксирующие элементы 21 на первом фланце 5 расположены и их размеры выбраны так, что они могут вставляться друг в друга. Одновременно первые области 10 фиксации на первом конце 2 сердечника 1 катушки в виде щелевых углублений или выемок расположены и их размеры выбраны так, что фиксирующие носики 22 первых фиксирующих элементов 20 на первом фланце 5 могут вставляться в них. Таким образом достигается фиксация первого фланца 5 на первом конце 2 сердечника 1 катушки путем вставления друг в друга первых фиксирующих элементов 20 и областей 10 фиксации, а также одновременно вторых фиксирующих элементов 21 и областей 11 фиксации.
При этом соединение с геометрическим замыканием между первым фланцем 5 и первым концом 2 сердечника 1 катушки возможно только тогда, когда угловое положение первого фланца 5 относительно сердечника 1 катушки выбирается так, что как первые, так и вторые пары 20/10 или соответственно 21/11 фиксирующих элементов и областей фиксации могут входить в зацепление друг с другом.
На фиг. 8 показан увеличенный фрагмент 14 показанного на фиг. 5 поперечного сечения первого фланца 5. Наряду с фрагментом опорной поверхности 26 виден интегрированный во внутреннем объеме кольцеобразной области 28 первый фиксирующий элемент 20 в виде выступа, который распространяется параллельно оси 7', проходящей предпочтительно параллельно оси 7 вращения (см. фиг. 5) первого фланца 5 или наклоненной относительно нее на небольшой угол, например от 0,25° до 1°, в частности 0,5°.
На внутренней, если рассматривать в радиальном направлении, стороне осевого выступа первого фиксирующего элемента 20 находится фиксирующий носик 22, который имеет скос 24. Скос 24 наклонен относительно оси 7' и/или оси 7 вращения первого фланца 5 на угол β от 20° до 40°, в частности примерно 30°. Высота d7 нижнего конца и высота d8 верхнего конца фиксирующего носика 22 относительно задней плоскости первого фланца 5 составляет предпочтительно примерно 20 мм или соответственно 25 мм. Радиальная протяженность d9 фиксирующего носика 22 составляет предпочтительно примерно 2 мм. Однако в зависимости от случая применения размеры, расположение и форма фиксирующего носика 22 могут значительно отличаться от этих величин. Например, радиальная протяженность d9 может быть существенно больше 2 мм, чтобы, например, обеспечить особенно надежную фиксацию первого фланца 5 на сердечнике 1 катушки, когда, например, катушка должна вмещать особенно большие количества наматываемого материала. Соответствующее справедливо для других названных здесь величин.
На фиг. 8 видна также относительно плоскости чертежа находящаяся позади первого фиксирующего элемента 20 промежуточная область 23, которая на своем нижнем конце имеет радиальный выступ 25, образующий вместе с другими выступами (сравни фиг. 4 и 5) промежуточные пространства или промежутки, посредством которых в изображенном примере выполняются вторые фиксирующие элементы 21. Промежуточные области 23 предпочтительно наклонены на угол α от 3° до 9°, в частности примерно на 6° относительно оси 7' или соответственно оси 7 вращения первого фланца 5 и предпочтительно выполнены так, что они могут прилегать к боковой поверхности в области первого конца 2 сердечника 1 катушки. Промежуточные области 23 лежат при этом предпочтительно у областей сердечника 1 катушки, которые находятся между первыми областями 10 фиксации.
На фиг. 9 показаны два вида в перспективе примера первого фланца 5. В нижней части изображения показан первый фланец 5, по существу, со стороны опорной поверхности 26, в то время как в верхней части изображения показан первый фланец, по существу, с его задней стороны, снабженной ребрами 27.
С помощью этого изображения поясняются также расположение и конфигурация лежащих внутри кольцеобразной области 28 первых фиксирующих элементов 20, включая фиксирующие носики 22, а также вторых фиксирующих элементов 21 в виде промежуточных пространств или соответственно промежутков между промежуточными областями 23 и их радиальными выступами 25. В остальном справедливы приведенные выше рассуждения.
На фиг. 10 показано изображение сечения показанного на фиг. 1 примера с зафиксированным в области первого конца 2 сердечника 1 катушки первым фланцем 5 и зафиксированным в области второго конца 3 вторым фланцем 4.
На этом изображении видны первые области 20 фиксации в виде щелевых выемок в сердечнике 1 катушки, в которые снаружи вставлены фиксирующие носики 22 первых фиксирующих элементов 20. За исключением боковых первых фиксирующих элементов 20, остальные первые фиксирующие элементы закрыты боковой поверхностью сердечника 1 катушки и поэтому на выбранном здесь изображении не видны. Кроме того, видны вторые области 11 фиксации, которые вставлены во вторые фиксирующие элементы, образующиеся областями между радиальными выступами 25 на первом фланце 5. В остальном справедливы приведенные выше рассуждения в связи с фиг. 1-9 соответственно.
В случае если катушка выполнена в виде одноразовой катушки, в частности, с относительно малыми толщинами стенок сердечника 1 катушки от 1 до 3 мм, первые и вторые области 10 или соответственно 11 фиксации и фиксирующие элементы 20 или соответственно 21 выполнены так, что простое и неразрушающее отсоединение первого фланца 5 от сердечника 1 катушки вручную невозможно.
В этом случае, а также в случае исполнения катушки в виде многоразовой катушки, в частности, с большими толщинами стенок сердечника 1 катушки примерно от 2 до 5 мм, можно, однако, просто, быстро и без разрушения отсоединять фланец 5 от сердечника 1 катушки с помощью надлежащего и адаптированного к соответствующей катушке инструмента.
Показанный на фиг. 10 в качестве примера инструмент в целях наглядности изображен только штриховой линией и включает в себя пуансон 30, на котором установлена снабженная ручкой 32 штанга 31. Предпочтительно инструмент вводится внутрь катушки со второго конца 3 сердечника 1 катушки.
Пуансон 30 имеет предпочтительно коническую форму, которая адаптирована к форме внутренней боковой поверхности сердечника 1 катушки, в частности, в зоне первых областей 10 фиксации, и может, например, выполняться в виде вращательно-симметричного диска или колпачка.
Пуансон 30 может двигаться оператором посредством ручки 32 и штанги 31 в направлении 34 первого конца 2, где он затем в зоне первых областей 10 фиксации может приводиться в контакт с внутренней боковой поверхностью сердечника 1 катушки и при этом давит на вставленные снаружи в первые области 10 фиксации фиксирующие носики 22 первых фиксирующих элементов 20 соответственно радиально наружу в направлении 35.
Таким образом первые фиксирующие элементы 20 извлекаются из соответствующих первых областей 10 фиксации, так что первый фланец 5 в направлении 34 может без затруднений сниматься с сердечника 1 катушки.
Съему первого фланца 5 в направлении 34 параллельно оси 6 вращения не препятствуют по-прежнему вставленные друг в друга вторые области 11 фиксации или соответственно фиксирующие элементы 21, так как в показанном примере они первично способствуют повышению защиты от вращения и не осуществляют дополнительную фиксацию в направлении 34. В альтернативных вариантах осуществления, в которых (также) вторые области 11 фиксации или соответственно фиксирующие элементы 21 осуществляют осевую фиксацию первого фланца 5 на сердечнике 1 катушки, инструмент должен выполняться так, чтобы он (также) по меньшей мере частично мог извлекать из зацепления друг с другом вторые области 11 или соответственно фиксирующие элементы 21, чтобы таким образом обеспечивать возможность отсоединения первого фланца 5.
Однако в зависимости от варианта осуществления первых фиксирующих элементов 20, в частности, фиксирующих носиков 22, и/или первых областей 10 фиксации, возможно также, чтобы первый фланец 5 мог сниматься с сердечника 1 катушки без особой затраты усилий, когда фиксирующие носики 22 вдавливаются пуансоном 30 только на небольшое расстояние радиально наружу в направлении 35, однако без полного извлечения их из областей 10 фиксации. Действующие в этом состоянии, т.е. при частичном вставлении, осевые усилия между фиксирующими носиками 22 и соответствующими областями 10 фиксации могут преодолеваться с помощью относительно небольшого усилия в направлении 34 при снятии первого фланца 5.
На фиг. 11 показано изображение сечения предлагаемой изобретением катушки 9, которая частично надета на сердечник 41 несущей катушки 49. На двух концах сердечника 1 катушки 9 расположены первый фланец 5 или соответственно второй фланец 4. Соответственно справедливы приведенные выше рассуждения об установке фланцев 4 и 5 на сердечнике 1 катушки.
Катушка 9 в показанном здесь примере выполнена в виде одноразовой катушки, при этом толщина стенки сердечника 1 катушки является относительно тонкой и характерным образом составляет от 1 мм до 3 мм, предпочтительно примерно 1,5 мм. Несущая катушка 49, напротив, выполнена в виде многоразовой катушки, у которой толщина стенки сердечника 41 несущей катушки больше, чем у одноразовой катушки, и характерным образом составляет от 2 мм до 5 мм, предпочтительно примерно 3 мм.
В изображенном примере на одном, верхнем на выбранном здесь изображении конце сердечника 41 несущей катушки предусмотрен второй фланец 44, который жестко соединен с сердечником 41 несущей катушки, при этом он, например, выполнен цельно с сердечником 41 несущей катушки. Однако альтернативно цельному исполнению при этом возможно также любое другое жесткое, в частности неразъемное, соединение.
Другой, нижний на этом изображении конец сердечника 41 несущей катушки выполнен таким образом, что он может соединяться разъемным соединением с первым фланцем 45 несущей катушки 49. Разъемное соединение может при этом осуществляться, например, посредством предусмотренных на первом фланце 5 сегментных фиксаторов, которые вставляются в соответствующие, предусмотренные на верхнем конце сердечника 41 несущей катушки фиксирующие отверстия, как, например, у катушки, известной из WO 2005/070802 A1.
На обращенной к сердечнику 41 несущей катушки стороне фланца 45 предусмотрены два захвата 42, которые, например, выполнены цельно с первым фланцем 45, при этом они, например, вместе с первым фланцем 45 отливаются методом литья под давлением. Однако, в принципе, можно также установить захваты 42 на первом фланце 45 позднее, например, посредством вставного или винтового соединения или путем склеивания.
Первый фланец 5 катушки 1 имеет, по существу, плоскую опорную пластину 26, на задней стороне которой, т.е. на отвернутой от сердечника 1 катушки стороне, выполнены ребра 27, функция которых первично заключается в том, чтобы механически упрочнять опорную пластину 26 фланца 5. В отношении положения и конфигурации отдельных ребер 27 ссылаемся на показанный на фиг. 4, 5 и 7 пример осуществления первого фланца 5, включая соответствующие пояснения.
В настоящем примере по меньшей мере часть выполненных на опорной пластине 26 ребер 27 расположена так, что они образуют промежуточное пространство, в которое может вставляться соответствующий захват 42 на первом фланце 45 несущей катушки 49, когда катушка 9 целиком надета на сердечник 41 несущей катушки и первый фланец 45 предпочтительно разъемным соединением закреплен на открытом конце сердечника 41 несущей катушки. Это изображено на фиг. 12.
Путем вставления предусмотренных на первом фланце 45 захватов 42 в предусмотренные между отдельным ребрами 27 промежуточные пространства на задней стороне первого фланца 5 катушки 9 создается соединение с геометрическим замыканием между первым фланцем 45 несущей катушки 49, с одной стороны, и первым фланцем 5 катушки 9, с другой стороны. Предпочтительно соединение двух катушек 9 и 49 дополнительно упрочняется за счет того, что внутренняя сторона сердечника 1 катушки 9 по меньшей мере частично прилегает к наружной стороне сердечника 41 несущей катушки 49, и при этом сердечник 1 катушки с фрикционным замыканием соединяется с сердечником 41 несущей катушки.
Соединенные друг с другом катушки 9 и 49 могут теперь вставляться в наматывающее устройство (не изображено), в котором несущая катушка 49 приводится во вращение вокруг оси 6 симметрии. Это может предпочтительно осуществляться за счет того, что первый фланец 45 несущей катушки 49 надевается на катушечный держатель, который приводится в движение двигателем и при этом приводится во вращение. Предпочтительно при этом второй фланец 44 несущей катушки 49 также соединен с другим катушечным держателем, который тоже оперт с возможностью вращения, однако не должен приводиться в движение двигателем и, по существу, служит для механического упрочнения вращающихся катушек 9 и 49 во время наматывания.
На фиг. 13 показан первый фланец 45 несущей катушки 49 на различных изображениях. На показанном виде (a) сверху видны удерживающие выступы 43, посредством которых первый фланец 45 может устанавливаться посредством разъемного соединения на нижнем конце сердечника 41 несущей катушки 49, при этом удерживающие выступы 43 подхватывают соответствующие фиксирующие выступы, которые расположены на свободном конце сердечника 41 несущей катушки. В отношении других подробностей конфигурации удерживающих выступов 43, а также соответствующих фиксирующих выступов на сердечнике 41 несущей катушки ссылаемся на WO 2005/070802 A1.
Кроме того, на показанном виде (a) сверху видны два захвата 42. В настоящем примере они выполнены с одной стороны опорной пластины 46 первого фланца 45, как можно видеть на виде (b) сбоку, первом виде (c) в перспективе, а также изображении (e) сечения.
На втором виде (d) в перспективе показан первый фланец 45 несущей катушки 49 с задней стороны опорной пластины 46, которая снабжена там множеством ребер 47 жесткости.