DE10026840C2 - Walzenpaar - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Walzenpaar nach Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Walzenpaar ist bekannt aus der DE 195 21 205 C2.

Die Besonderheit dieses Walzenpaares liegt darin, daß die beiderseitigen Getriebegehäuse unter Vermeidung von not­ wendigen Koppeln unmittelbar über die jeweiligen Stützhebel aufeinander abgestützt sind. Die hierdurch bedingte einfache Bauweise ist daher nicht nur kostengünstig sondern auch war­ tungsfreundlich. Bei diesem bekannten Walzenpaar geht die Wirkungslinie der Abstützkräfte des jeweils einen Getriebege­ häuses durch den Achsmittelpunkt der jeweils anderen Walze, so daß insgesamt ein von Gegendrehmomenten reaktionsfreier Betriebsmodus erwartet werden kann. Zwischen den beiderseiti­ gen Getriebegehäusen erfolgt daher ein vollständiger Drehmo­ mentausgleich, der bei gleichmäßigem Walzenbetrieb auch er­ wünscht ist.

Schwieriger werden die Verhältnisse dann, wenn es wäh­ rend des Betriebs des Walzenpaares zu Aktions- und Reaktions­ kräften kommt, die z. B. aus dem Betrieb der Arbeitsmaschine stammen und die innerhalb des prinzipiell elastischen Systems von Getriebegehäusen und Stützhebeln zu einer Überlagerung der Reaktionsmomente bezüglich der Aktionsmomente führen.

Unter bestimmten Voraussetzungen kann dies zu einem un­ runden Walzenlauf und somit zu einem unsteten Betrieb führen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Beibehalt der sich aus oben genanntem Stand der Technik bie­ tenden Vorteile das Walzenpaar einer Walzenpresse so zu ver­ bessern, daß auch unter Berücksichtigung von elastischen Fe­ der- und Schwingungseffekten im System und auch unter Berück­ sichtigung etwaiger von der Arbeitsmaschine auf das System aufgebrachter Störungen der formschlüssige Kontakt im An­ triebsstrang aufrecht erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des An­ spruchs 1.

Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil eines ruhigen Laufs des Walzenpaares auch bei stoßartigen Lastüberhöhungen. Der ruhige Lauf verringert den Verschleiß an den Abwälzteilen des Getriebes durch definierte Belastung und sorgt darüber hinaus für eine Vergleichmäßigung des Herstellungsprozesses.

Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, daß die aus den dynamischen Restkräften resultierenden Drehmomente den Reak­ tionsmomenten entgegenwirken, welche von dem jeweiligen Wal­ zenantrieb in das jeweilige Getriebegehäuse eingeleitet wer­ den.

Die Überlagerung der aus den Restkräften resultierenden Drehmomente führt im Betrieb zu einer definierten Belastung und so zu einem praktisch völlig schwingungsarmen und wechsellastfreien Lauf der im gegenseitigen Eingriff befind­ lichen Verzahnungsteile.

Das Prinzip der Erfindung beruht daher auf der Erzeugung eines ständig unter gleichem Vorzeichen vorliegenden Mindest­ drehmoments, welches auch unter Berücksichtigung der im Betrieb auftretenden Wechsellasten das Vorzeichen nicht ändert. Die Lastflanken der Verzahnungsteile des Getriebes bleiben somit im ständigen Eingriff. Die Tragfähigkeit der Verzah­ nungen wird durch die zumindest deutlich verringerten Wechsellasten erhöht. Der sich zwischen den Verzahnungsteilen aufbauende Schmierfilm wird nicht unterbrochen. Der Ver­ schleiß wird entsprechend gemindert.

Wesentlich ist, daß ein Restdrehmoment als Mindestwert auch dann an den Verzahnungsteilen angreift, wenn der Schwin­ gungseffekt in dem Getriebesystem ohne das Restdrehmoment zu einem Abheben und ggf. sogar zu einem Rückflankenkontakt der im Eingriff befindlichen Zahnflanken führen würde.

Dieses Restdrehmoment entsteht dadurch, daß die Wir­ kungslinie der jeweiligen Abstützkraft, die von einem der Ge­ triebegehäuse ausgeht, zur Drehachse der jeweils anderen Wal­ zen einen Abstand einnimmt, der größer ist als NULL.

Dabei läßt sich dieser Abstand abhängig von den jeweils vorliegenden Betriebsparametern praktisch beliebig vorgeben, so daß auch keine unnötig hohen Belastungen in dem Kontakt­ paar zwischen den Abstützstellen der Stützhebel und den Druckflächen der Getriebegehäuse entstehen.

Dabei läßt sich der Abstand zwischen der Wirkungslinie der jeweiligen Abstützkraft und der Drehachse der jeweiligen Walze in Kenntnis der Betriebsparameter so bemessen, daß auch unter den unvermeidbaren Schwankungen der Betriebskräfte stets ein Formschlußkontakt an den Kontaktpaarungen besteht.

Insoweit gibt es einen Mindestabstand, der eingehalten werden muß, um den Formschlußkontakt sicherzustellen. Dieser Mindestabstand wird unter Zugrundelegung der Betriebskräfte, die um die jeweiligen Stoß- und anderen relevanten Faktoren erweitert werden, zu bemessen sein.

Unter Berücksichtigung einer Veränderung des Achsabstan­ des der beiden Walzen eines Walzenpaares zueinander sollten die Stützhebel als Gleitstücke ausgebildet sein, die gegen­ über den jeweiligen Druckflächen des Getriebegehäuses einen translatorischen Freiheitsgrad besitzen, um während des Be­ triebs eine Annäherung oder Entfernung der Achsen des Walzen­ paares zueinander oder voneinander zu gewährleisten.

Ergänzend hierzu kann die Erfindung auch Anwendung fin­ den an jeweils doppelt vorgesehenen Walzenpaaren, von denen jeweils zwei gleichsinnig Drehende von einem endlosen Riemen umschlossen sind. Um einen eindeutigen Riemenlauf zu erhal­ ten, müssen bei derartigen doppelt angeordneten Walzenpaaren die jeweils gleichsinnig drehenden Walzen um einen kleinen Winkel verschränkt sein. Werden die Kontaktflächen der Gleit­ stücke bzw. der dazugehörigen Druckflächen um einen hierzu korrespondierenden Winkel verschränkt, bleibt trotzdem in al­ len Betriebszuständen stets ein flächiger Kontakt an den Kon­ taktpaaren gewährleistet, so daß kein vermehrter Verschleiß durch punktuelle Belastung auftritt.

Die Weiterbildung nach Anspruch 4 ermöglicht eine Kopp­ lung der beiden Getriebegehäuse bzw. Stützhebel unter Spiel. Diese Maßnahme bietet den Vorteil, daß eindeutig stets nur lediglich zwei Kontaktpaare an jedem Walzenpaar vorgesehen sind, so daß Zwängungen im System zuverlässig vermieden wer­ den.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in axialer Aufsicht;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gem. Fig. 1 bei maximalem Abstand der Walzen;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Seitenansicht unter Darstellung der Antriebsseite.

Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.

Die Figuren zeigen Walzenpaare einer Walzenpresse. Die Walzen 1, 2, jeweils dargestellt durch deren Walzenachsen, werden gegenläufig angetrieben, d. h., daß die Drehrichtung 5 der ersten Walze 1 gegenläufig zur Drehrichtung 6 der zweiten Walze 2 ist. Als Antrieb dient ein nicht gezeigter Elektromo­ tor, der mit seiner Motorwelle an der Achse der Walzen 1 bzw. 2 angreift und sich gegenüber dem ersten Getriebegehäuse 3 bzw. dem zweiten Getriebegehäuse 4 abstützt. Zu diesem Zweck sind die beiden Walzen 1, 2 endseitig in ihrem jeweiligen Ge­ triebegehäuse gelagert, wobei die Getriebegehäuse 3, 4 im Sin­ ne einer Festwalze und einer Loswalze relativ zueinander be­ weglich (20) sind. Durch die Einleitung des jeweiligen Dreh­ moments in die jeweilige Walze entsteht auf das zugehörige Getriebegehäuse 3, 4 ein Gegendrehmoment, welches über jewei­ lige Stützhebel 7, 8 abgetragen wird. Zu diesem Zweck stützt sich jeder Stützhebel 7, 8 im Sinne des in dem jeweils anderen Getriebegehäuse 4,3 wirkenden Gegendrehmoments 9, 10 so ab, daß das Gegendrehmoment, welches in eines der beiden Getrie­ begehäuse 3, 4 eingeleitet wird, als Gegendrehmoment auf das jeweils andere Getriebegehäuse 4, 3 übertragen wird. Die dabei entstehenden Abstützkräfte 13, 14 werden über diejenigen Kon­ taktpaarungen abgetragen, die zwischen den Abstützstellen 11, 12 der Stützhebel 7, 8 und den zugeordneten Druckflächen der Getriebegehäuse 4, 3 gebildet sind. Auf diese Weise ent­ steht ein in sich geschlossenes System, in welchem praktisch sämtliche Drehmomente und Gegendrehmomente 9, 10 ausgeglichen sind, so daß auch erhebliche Kräfte und damit Drehmomente in­ nerhalb des Systems aufgezehrt werden können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll auch von unterschiedlichen Dreh­ momenten an den Walzen 1, 2 jedes Walzenpaares ausgegangen werden.

Wesentlich ist nun, daß die Stützhebel 7, 8 der jeweils einen Walze 1, 2 und die zugehörigen Druckflächen des Getrie­ begehäuses 4, 3 der jeweils anderen Walze 2,1 über die jeweils andere Walze 2, 1 hinaus so weit verlagert sind, daß unter al­ len Betriebszuständen die Wirkungslinie 15, 16 der jeweiligen Abstützkraft 13, 14 zur Drehachse der jeweiligen Walze 1, 2 stets einen Abstand 17, 18 einnimmt, der größer ist als NULL.

Es ist also wesentlich für diese Erfindung, daß die Stützhebel 7, 8 einerseits koppelfrei an dem jeweils anderen Ge­ triebegehäuse 4, 3 angreifen und daß zugleich die Wirkungsli­ nie 15, 16 der jeweiligen Abstützkraft 13, 14 nicht durch die Drehachse der jeweils anderen Walze geht sondern einen vordefinierten Abstand einnimmt, um ein Restdrehmoment zu er­ zeugen, welches stets für eine kontaktbehaftete formschlüssi­ ge Anlage zwischen Stützhebel und zugeordneter Druckfläche des Getriebegehäuses sorgt.

Dabei sollte der Abstand 17, 18 so bemessen sein, daß auch unter allen unvermeidbaren Schwankungen der Betriebs­ kräfte stets ein formschlüssiger Kontakt an den Kontaktpaa­ rungen zwischen den Abstützstellen 11, 12 und den zugeordneten Druckflächen der Getriebegehäuse 4, 3 sichergestellt ist.

Wie ergänzend Fig. 2 zeigt, kann der Achsabstand 25, wel­ chen die beiden Walzen im Betriebsfall voneinander einnehmen, variieren. Um auch in diesem Falle sicherzustellen, daß stets ein ausreichend großes Restdrehmoment vorhanden ist, um bei­ spielsweise einen störungsfreien Zahneingriff in einem zwi­ schengeschalteten Planetengetriebe sicherzustellen, sind die Abstützstellen 11, 12 der Stützhebel 7, 8 als Gleitstücke 19 ausgebildet, die gegenüber den jeweiligen Druckflächen des Getriebegehäuses 4, 3 denselben translatorischen Freiheitsgrad 20 besitzen, der auch die Verlagerung der Walzenachsen der Walzen 1, 2 ermöglicht.

Wie ein Vergleich der Fig. 1 und 2 zeigt, ermöglichen die Gleitstücke 19 daher einen stets kontaktbehafteten form­ schlüssigen Angriff zwischen dem Stützhebel 7 bzw. 8 und der zugehörigen Abstützstelle 11, 12 am Getriebegehäuse 4, 3 unabhängig von dem jeweiligen Achsenabstand 25, der sich aufgrund des Betriebes zwischen der ersten Walzenachse 1 und der zweiten Walzenachse 2 einstellt.

Ergänzend hierzu zeigt Fig. 3 eine Weiterbildung, bei welcher die Walzenpaare jeweils paarweise vorgesehen sind. Es sind allerdings nur die Walzen 1, 2 auf einer der Seiten gezeigt, die zudem auch gegenläufig drehen.

Maßgeblich ist ein jeweiliger Riemen 26 bzw. 27, der je­ weils eine der Walzen 1 bzw. 2 im Sinne einer Umlenkung um­ schlingt und von den gezeigten Walzen 1 bzw. 2 zu einer hier­ zu praktisch parallel liegenden weiteren Walze (nicht ge­ zeigt) verläuft und dort in Richtung zu den gezeigten Walzen 1 bzw. 2 erneut umgelenkt wird.

Daher ist das Walzenpaar jeweils doppelt vorgesehen und beide Walzenpaare werden zusammen mit zwei in der glei­ chen Drehrichtung 5 bzw. 6 laufenden Walzen 1 bzw. 2 von einem gemein­ samen endlosen Riemen 26 bzw. 27 umschlungen.

Bei dieser Konstellation muß dem Riemen 26 bzw. 27 eine eindeutige Laufgeometrie geboten werden. Zu diesem Zweck ist jeweils eine der Achsen der Walzen 1 bzw. 2 um einen kleinen Winkel 21 aus der gemeinsamen Achsebene verschränkt, welche zwischen den jeweils in der gleichen Drehrichtung laufenden Walzen aufgespannt wird. Bei dieser Konstellation ist also nur ein Paar verschränkter Antriebe vorgesehen, während das andere Walzenpaar unverschränkt läuft. Wesentlich ist nun, daß die Gleitstücke 19 zusammen mit ihren zugehörigen Druckflächen um einen hierzu korrespondierenden Winkel 22 ver­ schränkt sind. Wie Fig. 3 zeigt führt dies zwar zu unter­ schiedlich großen Kontaktzonen, welche durch die Druckflächen präsentiert werden. Prinzipiell muß aber der kor­ respondierende Schränkwinkel 22 dem Achsenschränkwinkel 21 so folgen, daß unter allen Betriebszuständen ein abtragungs­ freier Flächenkontakt zwischen dem Gleitstück 19 und dem zu­ gehörigen Kontaktbereich des jeweils anderen Getriebegehäuse 3 bzw. 4 sichergestellt ist.

Darüber hinaus zeigen die Fig. 1 und 2 den Sonderfall, bei welchem für jedes Getriebegehäuse 3, 4 ein Paar von Stütz­ hebeln 7, 8 vorgesehen ist, welches das zugeordnete andere Getrie­ begehäuse 4, 3 nach Art einer Gabel 29, 28 umschließt. Zur Ver­ meidung von Zwängungen haben ebenfalls paarweise vorgesehenen Abstützstellen 11, 12 am anderen Getriebegehäuse 4,3 einen geringfü­ gig geringeren Abstand voneinander als die Kontaktzone der Gabel 29 bzw. 28.

Auf diese Weise läßt sich sicherstellen, daß auch bei Drehrichtungsumkehr und Abbremsvorgängen, die im Betrieb der­ artiger Walzenpaare auftreten, eine Abstützung sichergestellt ist und damit auch bei einem Vorzeichenwechsel des Dreh­ moments.

Bei dieser Weiterbildung sollen die Gabelenden ebenfalls mit Gleitstücken 19 ausgebildet sein, wobei die Gleitflächen der Gleitstücke 19 zueinander parallel verlaufen. Auf diese Weise bleibt der Abstand 30 zwischen den Gabelenden auch bei sich ändernder Entfernung 25 der Walzenachsen der Walzen 1, 2 voneinander stets gleich.

Darüber hinaus offenbaren die Fig. 1 und 2 die Ausbildung der Abstützstellen 11, 12 des Getriebegehäuses 4 bzw. 3 über zwei sich jeweils gegenüberliegende Ecken 23, 23'; 24, 24'.

Um stets einen eindeutigen Kontakt zwischen den Gleit­ flächen der Gleitstücke 19 und den zugeordneten Abstützstellen 12, 11 am Getriebege­ häuse 3, 4 sicherzustellen, verläuft das Getriebegehäuse 4 bzw. 3 - ausgehend von den jeweiligen Ecken 23, 23' bzw. 24, 24' - in Richtung zur Walzenachse geringfügig konvergent. Im vor­ liegenden Fall handelt es sich um den Flansch der Drehmoment­ stütze, an dem die Gabel 28 bzw. 29 angeschweißt ist. Damit können die Gleitstücke 19 auch bei geringen betriebsbedingten Verschränkungen der Achsengeometrie praktisch behinderungs­ frei auf den zugeordneten Gehäuseecken 23, 23' bzw. 24, 24' abgleiten, so daß ein verhakungsfreier Formschlußkontakt bestehen bleibt und sich der Kraftangriffspunkt in verändert definierter Lage befindet.

Bezugszeichenliste

1

erste Walze

2

zweite Walze

3

erstes Getriebegehäuse

4

zweites Getriebegehäuse

5

Drehrichtung erste Walze

6

Drehrichtung zweite Walze

7

Stützhebel erste Walze

8

Stützhebel zweite Walze

9

Gegendrehmoment erste Walze

10

Gegendrehmoment zweite Walze

11

Abstützstelle für

7

12

Abstützstelle für

8

13

Abstützkraft erste Walze

14

Abstützkraft zweite Walze

15

Wirkungslinie erste Walze

16

Wirkungslinie zweite Walze

17

Abstand

15-2

18

Abstand

16-1

19

Gleitstück

20

translatorischer Freiheitsgrad

21

Achsenschränkwinkel

22

korrespondierender Schränkwinkel

23

erste Gehäuseecke

23

' gegenüberliegende Gehäuseecke

24

zweite Gehäuseecke

24

' gegenüberliegende Gehäuseecke

25

Achsenabstand

26

erster Riemen

27

zweiter Riemen

28

erste Gabel

29

zweite Gabel

Claims (7)

1. Walzenpaar einer Walzenpresse, deren beide Walzen (1 bzw. 2) in gegenläufige Drehrichtungen (5 bzw. 6) ange­ trieben und endseitig in einem jeweiligen Getriebegehäu­ se (3 bzw. 4) gelagert sind und deren Getriebegehäuse (3 bzw. 4) im Sinne einer Festwalze und einer Loswalze re­ lativ zueinander beweglich (20) sind und sich koppelfrei über jeweilige Stützhebel (7 bzw. 8) im Sinne des an dem jeweils anderen Getriebegehäuse (4 bzw. 3) wirkenden Ge­ gendrehmoments (10 bzw. 9) gegenseitig abstützen, wobei die Abstützkräfte (13 bzw. 14) über die Kontaktpaarungen übertragen werden, die zwischen den Abstützstellen (11 bzw. 12) der Stützhebel (7 bzw. 8) und den Druckflächen der Getriebegehäuse (4 bzw. 3) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützhebel (7 bzw. 8) der je­ weils einen Walze (1 bzw. 2) und die zugehörigen Druck­ flächen des Getriebegehäuses (4 bzw. 3) der jeweils an­ deren Walze (2 bzw. 1) über die jeweils andere Walze hinaus so weit verlagert sind, daß unter allen Betriebs­ zuständen die Wirkungslinie (15 bzw. 16) der jeweiligen Abstützkraft (13 bzw. 14) zur Drehachse der jeweiligen Walze stets einen Abstand (17 bzw. 18) einnimmt, der größer ist als NULL, wobei der Abstand (17 bzw. 18) min­ destens so bemessen ist, daß auch unter den unvermeidba­ ren Schwankungen der Betriebskräfte stets ein Form­ schlußkontakt an den Kontaktpaarungen der belasteten Bauelemente im Antriebsstrang besteht.

2. Walzenpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützstellen (11 bzw. 12) der Stützhebel (7 bzw. 8) als Gleitstücke (19) ausgebildet sind, die ge­ genüber den jeweiligen Druckflächen des Getriebegehäu­ ses (3 bzw. 4) einen translatorischen Freiheitsgrad (20) besitzen.

3. Walzenpaar nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Walzenpaar doppelt vorgesehen ist und daß die jeweils in der gleichen Drehrichtung (5 bzw. 6) laufenden Walzen (1 bzw. 2) von einem gemeinsa­ men endlosen Riemen (26 bzw. 27) umschlungen werden, wo­ bei von den beiden Walzen, die jeweils einem der Rie­ men (26 bzw. 27) zugeordnet sind, eine um einen kleinen Winkel (21) aus der gemeinsamen Achsebene verschränkt ist und daß die Gleitstücke (19) zusammen mit ihren zu­ gehörigen Druckflächen um einen hierzu korrespondieren­ den Winkel (22) verschränkt sind.

4. Walzenpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Getriebegehäuse (3 bzw. 4) ein Paar von Stützhebeln (7 bzw. 8) vorgesehen ist, welches das zugeordnete andere Getriebegehäuse (4 bzw. 3) nach Art einer Gabel (28 bzw. 29) umschließt und daß die eben­ falls paarweise vorgesehenen Druckflächen am anderen Ge­ triebegehäuse (4 bzw. 3) einen geringfügig geringeren Abstand voneinander haben als die Kontaktzonen der Ga­ bel.

5. Walzenpaar nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (30) zwischen den Gleitflächen der Gleitstücke (19) mit sich ändernder Entfernung (25) der Walzenachsen (1 bzw. 2) voneinander stets gleichbleibt.

6. Walzenpaar nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützstellen (11 bzw. 12) des Getriebegehäuses (4 bzw. 3) von zwei sich jeweils gegenüberliegenden Ecken (23, 23' bzw. 24, 24') des Getrie­ begehäuses (4 bzw. 3) gebildet werden.

7. Walzenpaar nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (4 bzw. 3) - ausgehend von den gegenüberliegenden Ecken (23, 23' bzw. 24, 24') - in Rich­ tung zur Walzenachse geringfügig konvergent zu­ läuft.