DD260268A1 - Lageranordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung fuer Spannkonen in Wickelrollentraegerarmen, besonders bei Rotationsdruckmaschinen. Erfindungsgemaess ist mindestens auf einer Seite der Lageranordnung ein Aussenring von mindestens einem auf der Konenwelle sitzenden inneren Waelzlager antriebsmaessig mit einem zuschaltbaren Elektromotor verbunden und zwischen diesem inneren Waelzlager und der Bohrungswand der Lagerbuchse ist ein aeusseres Waelzlager angeordnet. Der Antrieb des Aussenringes des Waelzlagers kann auch ueber einen Zwischenring erfolgen, der zwischen den inneren und den aeusseren Waelzlagern vorgesehen ist. Durch die Lageranordnung ist es moeglich, den negativen Einfluss der bei ueblichen Lageranordnungen auftretenden Lagerreibung auf die Regelung der Bahnspannung, vor allem im Bereich des Restrollendurchmessers weitgehend bzw. gaenzlich auszuschalten. Fig. 2

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für Konenwellen in Wickelrollenträgerarmen zur Aufnahme von Materialrollen bei bahnverarbeitenden Maschinen, besonders bei Rotationsdruckmaschinen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei Wickelrollenanordnungen, wie sie bei bahnverarbeitenden Maschinen, speziell bei schnellaufenden Rotationsdruckmaschinen verwendet werden, muß gewährleistet sein, daß die Materialbahn unabhängig vom Durchmesser und damit von der Drehzahl der Papierrolle mit konstanter Bahnspannung abgezogen wird.

Bei den im wesentlichen im Abrollbereich vollautomatisch arbeitenden modernen Rotationsdruckmaschinen ist dazu in der Regel ein erheblicher Regelungsaufwand und daraus resultierend ein erheblicher Kostenaufwand erforderlich, um die auf die Bahnspannung beim Bahnabzug wirkenden Störfaktoren auszuschalten.

Einer dieser Störfaktoren ist die Lagerreibung, die bei voller Rolle, also bei großem Rollendurchmesser und damit niedriger Drehzahl eine für die Bahnspannungsregelung unbedeutende Rolle spielt. Der Einfluß der Lagerreibung nimmt aber mit zunehmend kleiner werdenden Rollendurchmesser und damit steigender Drehzahl der Rolle bei gleichzeitig abnehmendem Bremsmoment der wirkenden Regelbremse immer mehr zu. Sie hat ihren größten Wert erreicht, wenn bei erreichtem minimalsten Restdurchmesser der Rolle der automatisierte Verbindungsvorgang zum Bahnanfang der neuen vollen Rolle durchgeführt wird. Das Reibmoment aus der Lagerreibung kann so groß sein, daß das auf die Rolle wirkende Bremsmoment gegen Null geht bzw. einen Wert mit entgegengesetztem Vorzeichen erreicht, so daß gerade zum Zeitpunkt des Verbindungsvorganges die Regelung der Bahnspannung instabil bzw. unmöglich wird. Die Folge ist eine ansteigende Bahnspannung mit evtl. auftretenden Bahnbrüchen und Fehlklebungen mit all den unliebsamen Begleiterscheinungen, wie Maschinenstillstandszeiten und Papierverlusten.

Die aufgezeigte Problematik tritt unter anderem deshalb immer stärker in den Vordergrund, weil unter dem Gesichtspunkt der Papiereinsparung neben der Vermeidung von Bahnreißern auch der Restrollendurchmesser bei steigenden Maschinengeschwindigkeiten immer kleiner angestrebt wird und damit der Einfluß des Reibmomentes aus der Lagerreibung auf das Regelverhalten der Einrichtung zugenommen hat.

Mit bekannt gewordenen aufwendigen und kostspieligen Lösungen, z. B. dem Vierquatrantenantrieb, wird nun ohne weiteres mit Erfolg versucht, die aufgezeigte Problematik mit all ihren Störfaktoren, auch den der Lagerreibung auszuschalten.

Der Nachteil der Lösungen besteht lediglich im bereits angeführten hohen Aufwand.

Es ist auch eine Lösung bekanntgeworden, bei der zur Überwindung einer zu hohen Lagerreibung zusätzlich an der Abrolleinrichtung ein ungeregelter konstant laufender Scheibenläufermotor angeordnet ist, der bei Erreichen eines entsprechend kleinen Restrollendurchmessers bzw. dann, wenn die Steuerspannung an der verwendeten Induktionsbremse den Wert Null erreicht hat, automatisch zugeschaltet wird.

Der Nachteil ist hier, daß die Induktionsbremse mit einer Getriebestufe versehen und zum schnellen Abbremsen der Restrolle eine weitere Bremse erforderlich ist, so daß sich diese Ausführung zusätzlich durch einen zu hohen Konstruktionsaufwand negativ auszeichnet.

Auch ist zusätzlicher Steuerungsaufwand notwendig, um den Scheibenläufermotor zum richtigen Zeitpunkt zuzuschalten.

Beide vorangenannten sowie alle weiteren bekannt gewordenen Lösungen moderner schnellaufender Rotationsdruckmaschinen haben jedoch alle gemeinsam den Nachteil, daß man mit konstruktivem und vor allem regelungsmäßigen Aufwand erreichen will, den negativen Einfluß der in den Lageranordnungen der Spannkonen entstehenden Lagerreibung zu beseitigen. Es wird jedoch in keinen der bekannten Lösungsvorschlägen versucht, die Lagerreibung selbst als

Ursache des gesamten Übels so zu verändern, daß ihr Einfluß in Größenordnungen zurückgedrängt wird, die auf die Stabilität des Bahnspannungsregelsystems keinen Einfluß mehr haben.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, beim Abzug der Papierbahn von einer von Spannkonen aufgenommenen Papierrolleden störenden Einfluß der durch die Lagerung der Spannkonen entstehenden Lagerreibung auf die Regelung der Bahnspannung im Bereich zwischen Rolle und Druckwerk, vor allem in der Phase des Verbindungsvorganges mit einfachen Mitteln zu beseitigen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lageranordnung für in Wickelrollenträgern in Wälzlagern gelagerter Spannkonen zu schaffen, bei der das im Zeitbereich des Verbindungsvorganges durch die Lagerreibung dieser Wälzlager erzeugte Reibmoment in seiner den Regelungsablauf störenden Größenordnung, soweit reduziert wird, daß eine störungsfreie Bahnspannungsregelung ohne zusätzlichen Regelungsaufwand möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Lageranordnung gelöst, bei der mindestens auf einer Seite der Anordnung ein äußerer Wälzlagerring von mindestens einem auf der Konenwelle sitzenden inneren Wälzlager antriebsseitig mit einer zuschaltbaren Antriebsquelle verbunden ist und zwischen diesem inneren Wälzlager, bzw. sollten in einer Ausführungsvariante mehrere innere Wälzlager auf der Konenwelle angeordnet sein, zwischen jedem von diesen und der Bohrungswand der Lagerbuchse ein äußeres Wälzlager angeordnet ist.

Der äußere Wälzlagerring des inneren Wälzlagers ist über einen aus der Lageranordnung hervorstehenden mit den äußeren Wälzlagerring fest verbundenen Zwischenring antreibbar, der zwischen dem inneren und dem äußeren Wälzlager angeordnet ist. Der Zwischenring ist bei einer Ausführungsvariante nur auf einer Seite der Lageranordnung vorgesehen. Sollten auf dieser Lagerseite mehrere innere und äußere Wälzlager nebeneinander verwendet werden, so erstreckt siech der Zwischenring axial zwischen alle Wälzlagerpaarungen dieser Lagerseite.

Es ist aber auch möglich, beide Lagerseiten der Lageranordnung in gleicherweise auszuführen. Bei einem solchen Anwendungsfall erstreckt sich der Zwischenring auch auf die Wälzlager der anderen Seite und ist dort zwischen zwei Wälzlagern oder bei Verwendung mehrerer Wälzlagerpaarungen auch zwischen diesen angeordnet.

Als Antriebsquelle für den äußeren Wälzlagerring bzw. des mit diesen fest verbundenen Zwischenringes oder aller äußeren mit dem Zwischenring verbundenen Wälzlagerringe der inneren Wälzlager ist ein mit konstanter Drehzahl laufender Elektromotor angeordnet.

Der mit dieser Lageranordnung entstehende besondere erfinderische Effekt besteht in der Reibungsreduzierung der Lagerreibung, die bei günstigster Anpassung der errechenbaren Übersetzungsverhältnisse von antreibbaren Außenring oder -ringen, der auf der Konenwelle sitzenden inneren Wälzlager zu einer Antriebsquelle, z. B. zu dem mit fester Drehzahl antreibbaren Ε-Motor, Null werden kann und damit keinen Einfluß mehr auf die Bahnspannungsregelung hat. Die antriebsmäßige Verbindung von Ε-Motor zum Außenring des genannten Wälzlagers kann über eine Zahnradstufe oder auch über einen Riemenantrieb ausgeführt werden.

Der genannten Effekt wird dadurch wirksam, daß bei Erreichen des vorgesehenen Restrollendurchmessers über ein bereits vorhandenes Signal zum Einleiten des Rollenwechselvorganges der Ε-Motor zugeschaltet wird, der dann den auf den äußeren Wälzlagerringen sitzenden Zwischenring und damit die äußeren Wälzlagerringe mit in günstigsten Fall Konengeschwindigkeit antreibt. Das bedeutet, daß der äußere Wälzlagerring bzw. die äußeren Wälzlagerringe mit gleicher Drehzahl wie der auf der Konenwelle sitzende innere Wälzlagerring bzw. wie die inneren Wälzlagerringe umläuft bzw. umlaufen. Dadurch wird erreicht, daß das innere Wälzlager relativ steht. Es ist keine Reibung mehr vorhanden.

Das Reibmoment des sich nunmehr drehenden äußeren Wälzlagers wird von der Antriebsleistung des Ε-Motors aufgebracht.

Damit ist ohne jeglichen Regelungsaufwand nur durch Zuschalten eines einfachen mit konstant drehender Drehzahl ausgelegten Ε-Motors mit den rechnerisch feststehenden Drehzahlwerten der Antriebsstufe der Einfluß der Lagerreibung durch die besondere Lageranordnung aufgehoben.

Sollten die Bahngeschwindigkeiten von der optimalen und deshalb von der übersetzungsmäßig festgelegten Bahngeschwindigkeit abweichen, so ist in einem solchen Fall das wirkende Reibmoment zwar nicht Null, denn zwischen Innenring und Außenring des auf der Konenwelle sitzenden Wälzlagers sind geringe Drehzahlabweichungen vorhanden. Das wirkende Reibmoment ist dabei jedoch so klein, daß es keinen Einfluß auf die Bahnspannungsregelung hat und deshalb vernachlässigt werden kann.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß bereits dann, wenn nur auf einer Seite der Lageranordnung ein inneres auf der Konenwelle sitzendenes und ein äußeres an der Lagerbuchse anliegendes Wälzlager angeordnet ist und nur auf dieser einen Seite der Lageranordnung ein Antrieb, wie bereits dargelegt, eines äußeren Lagerringes oder wenn bei der Anordnung von mehreren Lagern auf einer Seite ein Antrieb aller äußeren Wälzlagerringe der auf dieser Seite auf der Konenwelle sitzenden Wälzlager erfolgt, die damit erzielte Reduzierung des Reibmomentes zum Erreichen des gewünschten Erfolges ausreicht.

Vorteilhafter ist jedoch eine Lageranordnung, bei der die Wälzlager auf beiden Lagerseiten in gleicher Weise angeordnet sind und der antreibbare Zwischenring durchgehend zwischen dem Innenring der äußeren und dem Außenring der inneren Wälzlager angeordnet ist. Nach erfolgtem Verbindungsvorgang wird über ein mitgenutztes Signal der Elektromotor abgeschaltet. Damit kommt der Zwischenring und der äußere oder die äußeren Lagerringe der auf der Konenwelle angeordneten inneren Wälzlager zum Stillstand, ebenso alle äußeren an der Lagerbuchse anliegenden Wälzlager.

Es wird wieder durch die Lagerreibung der inneren Wälzlager ein übliches Reibmoment erzeugt, das jedoch als Störfaktor beim Abzug der Bahn von der mit langsamer Drehzahl umlaufenden vollen Rolle und dem an ihr mit Hilfe der vorhandenen Bremse wirkendem großen Bremsmoment auf die Bahnspannung bis zum Erreichen des genannten kleinen Restdurchmessers keinen Einfluß hat.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen beschrieben werden:

Fig. 1: zeigt einen Schnitt durch eine Lageranordnung mit einseitigem Doppellager Fig.2: zeigt einen Schnitt durch eine Lageranordnung mit beidseitigem Doppellager.

Die nachfolgend beschriebene Lageranordnung ist nur auf einer Seite einer angedeuteten Abrolleinrichtung, wie sie bei Rollenrotationsdruckmaschinen verwendet werden, gezeigt, weil die Ausführung der anderen Seite spiegelbildlich der beschriebenen Ausführung entspricht.

Die Lageranordnung ist in Wickelrollenträgerarmen 1 zur Lagerung der Spannkonen vorgesehen, von denen wiederum die Papierrolle 2 an ihren Hülsen aufgenommen wird. Sie besteht aus den inneren auf der Konen welle 3 lagernden-Wälzlagern 4 und der Lagerbuchse 5. Bei Fig. 1 ist zwischen Lagerbuchse 5 und dem Wälzlager 4 radial auf gleicher Ebene ein weiteres Wälzlager 6 angeordnet.

Bei der Ausführung gem. Fig. 2 befindet sich beidseitig der Lageranordnung zwischen der Bohrungswand der Lagerbuchse 5 und den Wälzlagern 4 jeweils ein Wälzlager 6. Zwischen dem Außenring des Wälzlagers 4 gem. Fig. 1 oder der Wälzlager 4 gem. Fig.2 und dem Innenring des oder der Wälzlager 6 (Fig.2) ist ein Zwischenring? vorgesehen, der aus der Lagernordnung hervorsteht und antriebsmäßig über einen Räderzug 8 oder einem Riementrieb mit einem mit konstanter Drehzahl ausgelegten Elektromotor 9 verbunden ist.

An der Konenwelle 3 ist ein Spannzylinder 10 und eine Steuerbremse 11 angeordnet, deren Einzelheiten und Wirkungsweise, da nicht zur Erfindung gehörig, nicht näher dargestellt sind.

Der Zwischenring 7 ist über den Räderzug 8 mit einem Elektromotor 9 antriebsmäßig verbunden, der über ein im Steuerkreis für den Verbindungsvorgang bereits vorgesehenen Signal, das z. B. durch eine Fotozelle ausgelöst und bei vorgesehenem Rollendurchmesser zugeschaltet wird. Bis zu diesem Zeitpunkt steht das oder stehen die Wälzlager 6, der Zwischenring 7 und der mit ihnen verbundene Außenring des Wälzlagers 4 oder der Wälzlager 4 still.

Nach Einschalten des Elektromotors 9 wird der Zwischenring 7 und der mit ihm verbundene Außenring des Wälzlagers 4 (Fig. 1) oder der Wälzlager 4 bis Fig. 2 auf einer Drehzahl beschleunigt, die im Idealfall der Drehzahl der Konenwelle 3 entspricht und damit der Drehzahl des Konenwelle 3 entspricht und damit der Drehzahl des Innenringes des Wälzlagers 4, so daß bei letzterem der innere und der äußere Wälzlagerring mit gleicher Drehzahl umlaufen, der Abrollvorgang der Wälzlagerkugeln ist damit beendet und die Reibung im Wälzlager 4 ist Null geworden.

Sollte zwischen dem äußeren und dem inneren Wälzlagerring des Wälzlagers 4 eine Drehzahldifferenz auftreten, z. B. durch Abweichungen der üblichen Bahngeschwindigkeit, so ist das vorhandene Reibmoment zwar nicht 0 geworden, es hat sich aber soweit reduziert, daß kein negativer Einfluß auf die Bahnspannungsregelung mehr vorhanden ist.

Claims (4)

1. Lageranordnung für in Wickelrollenträgerarmen in Lagerbuchsen gelagerte Konenwellen, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens auf einer Seite der Lageranordnung ein Außenring von mindestens einem auf der Konenwelle (3) sitzenden inneren Wälzlager (4) antriebsmäßig mit einer zuschaltbaren Antriebsquelle verbunden ist und zwischen diesen inneren Wälzlager (4) und der Bohrungswand der Lagerbuchse (5) ein äußeres Wälzlager (6) angeordnet ist.

2. Lageranordnung gem. Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Außenring des inneren Wälzlagers (4) über einen aus der Lageranordnung hervorstehenden, zwischen dem Außenring des Wälzlagers (4) und dem Innenring des Wälzlagers (6) lagernden Zwischenring (7) antreibbar ist.

3. Lageranordnung gem. Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Anordnung der Wälzlager (4 und 6) auf beiden Seiten der Lageranordnung gleich ist und der Zwischenring (7) durchgehend zwischen den inneren und äußeren Wälzlagern (4 und 6) beider Lagerseiten angeordnet ist.

4. Lageranordnung gem. Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Antriebsquelle für den Außenring des inneren auf der Konenwelle (3) sitzenden Wälzlagers (4) ein Elektromotor (9) vorgesehen ist.