ФРИКЦИОННОЕ КОЛЬЦО
FRICTION RING

Изобретение относится к фрикционному кольцу для намоточных валов, имеющему на его внутренней периферии фрикционную поверхность для фрикционного взаимодействия с намоточным валом и на его наружной периферии множество выступающих в радиальном направлении пластинчатых пружин, которые наклонены относительно радиального направления в одинаковом направлении вращения, причем каждая пластинчатая пружина имеет базовую часть, удерживаемую в пазе фрикционного кольца.
Фрикционные кольца используются, в частности, в установке для продольной резки и намотки, в которой полотно материала, способного наматываться, разделяется на множество узких полос в продольном направлении, и каждая полоса затем наматывается на соответствующую втулку. Обычно множество втулок устанавливаются на общем намоточном валу. Фрикционные кольца предназначены для передачи путем трения крутящего момента от намоточного вала к втулкам, так что различия в скорости намотки, которые могут быть вызваны небольшими различиями в диаметрах рулонов, формируемых на разных втулках, могут компенсироваться проскальзыванием фрикционных колец и тем самым втулок на намоточном валу. Наклон пластинчатых пружин обеспечивает возможность надевания втулок, которые в большинстве случаев образованы картонными гильзами, на одно или более фрикционных колец путем винтообразного вращательного перемещения. Во время операции намотки этот наклон вместе с передаваемым крутящим моментом гарантирует, что дистальные концы пластинчатых пружин будут самостоятельно фиксироваться за счет зацепления посредством врезания с внутренней периферийной поверхностью картонных гильз, так что могут компенсироваться допустимые погрешности диаметров втулок, и каждая втулка надежно приводится в движение соответствующими фрикционными кольцами.
Фрикционные кольца должны иметь насколько возможно малые осевые размеры, чтобы даже узкие полосы можно было наматывать на соответствующе узкие втулки. Если втулки имеют большую ширину, для одной втулки могут использоваться два или более фрикционных колец.
В DE 2856066A1 раскрывается фрикционное кольцо приведенного выше типа, в котором пластинчатые пружины и соответствующие пазы в фрикционном кольце выполнены прямолинейными.
В ЕР1316524В1 раскрывается фрикционное кольцо, в котором пластинчатые пружины заменены на каплевидные захватываемые тела, которые шарнирно поддерживаются в соответствующих углублениях фрикционного кольца, так что их выступающие наружу кончики могут зацепляться посредством врезания с втулкой. Диапазон шарнирного перемещения каждого захватываемого тела ограничивается стенками углубления.
Задачей настоящего изобретения является создание фрикционного кольца, которое может быть легко изготовлено и при этом гарантирует надежную поддержку втулок и компенсацию больших допустимых погрешностей диаметров втулок.
Для решения этой задачи согласно изобретению каждая пластинчатая пружина выполнена с возможностью отгибания назад в углубление фрикционного кольца на стороне, обращенной вперед в направлении вращения, и поддерживается на стенке этого углубления на противоположной стороне.
Тем самым, когда втулка надевается, пластинчатые пружины могут смещаться вглубь в углубления фрикционной пластины таким образом, что втулка должна преодолеть только небольшое сопротивление и, следовательно, надевание втулки облегчается. Однако во время операции намотки пластинчатые пружины выпрямляются так, что они входят в контакт со стенкой углубления. В результате эффективная длина участка пластинчатой пружины, выступающего из фрикционного кольца, уменьшается, так что пластинчатая пружина имеет высокую прочность на изгиб и тем самым может обеспечить устойчивую поддержку втулки. Тем самым эффективно предотвращаются упругая деформация втулки при изменении натяжения наматываемой полосы или наклон втулки относительно оси вращения намоточного вала. Однако если внутренний диаметр втулки будет значительно меньше заданного, то пластинчатые пружины могут упруго деформироваться, при этом наружные в радиальном направлении участки пластинчатых пружин немного отходят от поддерживающей стенки углубления фрикционного кольца.
Предпочтительные варианты осуществления и дополнительные признаки изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
В предпочтительном варианте воплощения базовые части пластинчатых пружин и пазы во фрикционном кольце, в которых размещаются эти базовые части, изогнуты так, что их внутренние в радиальном направлении концы направлены в направлении вращения. Это позволяет надежно и устойчиво фиксировать пластинчатые пружины во фрикционном кольце.
Предпочтительно пазы, в которых размещаются базовые части пластинчатых пружин, по меньшей мере на их наружных в радиальном направлении участках имеют ширину больше, чем толщина пластинчатых пружин, так что эффективная длина изгиба пластинчатых пружин увеличивается, когда они отгибаются назад в углубления. Далее внутри пазы могут иметь такую конфигурацию, что они образуют лабиринт для устойчивой фиксации пластинчатых пружин.
В осевом направлении фрикционного кольца пластинчатые пружины могут фиксироваться с помощью опорных колец, которые примыкают к фрикционному кольцу и базовым частям пластинчатых пружин по меньшей мере с одной стороны.
Далее с помощью прилагаемых чертежей описывается пример варианта осуществления изобретения.
Фиг.1 представляет собой вид в поперечном разрезе намоточного вала, имеющего фрикционное кольцо согласно изобретению и намоточную втулку.
Фиг.2 иллюстрирует часть фрикционного кольца.
Фиг.3 представляет собой вид в разрезе по линии III-III на фиг.2.
На фиг.1 показан в поперечном разрезе намоточный вал 10 установки для продольной резки и намотки. Фрикционное кольцо 12, которое, возможно, вместе с дополнительными фрикционными кольцами аналогичной конструкции, предназначено поддерживать одну или более намоточных втулок 14 на намоточном валу, удерживается посредством силы трения на намоточном валу 10 посредством фрикционных тел 16. Каждое фрикционное тело 16 размещается в продольной канавке 18 в наружной периферийной поверхности намоточного вала 10. В продольной канавке 18 дополнительно размещаются сильфоны 20, которые могут расширяться рабочей средой под давлением, так что фрикционное тело 16 перемещается в радиальном направлении наружу и входит в контакт с фрикционной поверхностью 22 на внутренней периферии фрикционного кольца 12.
Когда намоточный вал 10 приводится во вращательное движение в направлении D (указанном стрелкой на чертеже), фрикционные тела 16 увлекаются в том же направлении, и посредством фрикционного взаимодействия с фрикционной поверхностью 22 фрикционные тела передают крутящий момент на фрикционное кольцо 12, которое, в свою очередь, увлекает втулку 14 в направлении D вращения.
Фрикционное кольцо 12 на наружной периферии имеет множество пластинчатых пружин 24, которые выступают по существу в радиальном направлении от периферии фрикционного кольца и дистальные концы которых зацепляются посредством врезания с внутренней периферийной поверхностью втулки 14, образованной картонной гильзой. Наружные в радиальном направлении участки каждой пластинчатой пружины 24 выполнены прямолинейными, но они наклонены относительно радиального направления в направлении D вращения. В результате крутящий момент, передаваемый на втулку 14, стремится поворачивать пластинчатые пружины 24 в направлении, противоположном направлению D вращения, т.е. по часовой стрелке на фиг.1, так что они вдавливаются еще сильнее, самофиксирующимся образом, во внутреннюю поверхность втулки 14.
На внутреннем в радиальном направлении конце каждая пластинчатая пружина 24 имеет базовую часть 26, которая удерживается посредством захвата в соответствующем пазу 28 фрикционного кольца. Базовые части 26 пластинчатых пружин и пазы 28 изогнуты, образуя С-образную форму, вогнутая сторона которой обращена в направлении D вращения.
Каждый паз 28 переходит на наружном в радиальном направлении конце в углубление 30. Стенка 32 этого углубления, которая обращена в направлении D вращения, продолжается прямолинейно и имеет тот же наклон, что и наружная часть пластинчатой пружины 24, так что пластинчатая пружина, когда на нее действует сила реакции втулки 14, входит в контакт со стенкой 32 и опирается на нее.
Как видно более ясно на фиг.2, ширина изогнутых пазов 28 немного больше, чем толщина соответствующей пластинчатой пружины 24, так что пластинчатые пружины могут опираться на стенку паза 28 выпуклой стороной базовой части 26, тогда как вогнутая внутренняя сторона базовой части имеет некоторую свободу перемещения внутри паза 28. В результате базовая часть 26 пластинчатой пружины может немного упруго деформироваться в направлении D вращения, при этом она устойчиво поддерживается в противоположном направлении.
Внутренний участок каждого паза 28 образует лабиринт 34, который заставляет немного изгибаться соответствующий участок базовой части 26 пластинчатой пружины и гарантирует прочный захват пластинчатой пружины в пазу 28.
При установке втулки 14 на фрикционном кольце 12 или на множестве фрикционных колец намоточный вал 10 удерживается неподвижным, и фрикционное кольцо 12 фиксируется с помощью фрикционных тел 16. Втулка 14 поворачивается относительно фрикционного кольца 12 в направлении D вращения и в то же время надевается в осевом направлении на фрикционное кольцо. Это заставляет кончики пластинчатых пружин 24 отклоняться в направлении D вращения, и пластинчатые пружины немного отгибаются в углубления 30, так что они по существу не препятствуют перемещению втулки 14. Когда втулка 14 достигает заданного положения и пользователь перестает ее удерживать, пластинчатые пружины 24 деформируются обратно таким образом, что они устойчиво удерживают втулку 14 в ее положении. Обычно пластинчатые пружины затем снова входят в контакт со стенкой 32 углубления своим прямолинейным наружным участком, тогда как их дистальные концы врезаются на небольшое расстояние в картон втулки 14. Однако в том случае, если из-за допустимых погрешностей размеров внутренний диаметр втулки 14 будет немного слишком мал, пластинчатые пружины могут снова немного сместиться вглубь в углублениях 30 и могут отгибаться относительно стенки 32 по меньшей мере на их наружном в радиальном направлении участке. С другой стороны, базовая часть 26 остается в контакте с вогнутой стенкой паза 28, так что пластинчатая пружина все еще поддерживается устойчивым образом.
Как показано на фиг.2, прямолинейный наружный в радиальном направлении участок пластинчатой пружины 24 образует острый угол α величиной около 16° относительно радиального направления. Это гарантирует, что втулка 14 будет поддерживаться с высокой устойчивостью и не будет смещаться относительно фрикционного кольца 12, когда на нее действуют внешние усилия, в частности усилия натяжения наматываемой полосы полотна материала. С другой стороны, благодаря наличию некоторой свободы перемещения базовой части 26 пластинчатой пружины в пазу 28, пластинчатая пружина может упруго деформироваться относительно легко при надевании втулки.
Для формирования контура пластинчатой пружины 28 от наружного в радиальном направлении конца внутрь сначала делают крутой сгиб в направлении, противоположном направлению D вращения на конце прямолинейного участка и внутреннем конце стенки 32. Затем формируют дугу приблизительно 180°, которая переходит в прямолинейный участок, выступающий в направлении D вращения и который захватывается в лабиринте 34.
Как показано на фиг.3, ширина пластинчатой пружины 24 идентична толщине фрикционного кольца 12. Для предотвращения выталкивания пластинчатой пружины 24 из паза 28 в осевом направлении намоточного вала с каждой стороны или с обеих сторон фрикционного кольца 12 могут быть обеспечены опорные кольца 36, которые могут быть зафиксированы на намоточном валу таким образом, чтобы поддерживать по меньшей мере одну базовую часть 26 каждой пластинчатой пружины 24.
Фрикционное кольцо 12 предпочтительно выполняется из пластика, а пластинчатые пружины 24 образуются из простых полос пружинной стали путем гибки, при этом предпочтительно на конце прямолинейного участка формируется скос.