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Die
Erfindung betrifft eine Antriebseinheit eines Rollapparates einer
Papiermaschine oder Papiernachbehandlungsmaschine, mit Vorrichtungen zur Übertragung
des Drehtriebs eines Motors auf eine Welle, wobei durch Verschieben
einer sich an der Stirnseite der Welle befindlichen Kupplungshälfte diese
in Richtung der Mittelachse der Welle in eine Kupplungsaufnahme
einrückt,
wobei eine innerhalb der Welle angeordnete Schubstange, die an ihrem stirnseitigen
Ende die Kupplungshälfte
trägt,
mittels einer Zylindervorrichtung in Axialrichtung zu verschieben
ist.
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In
einer Papiermaschine oder Papiernachbehandlungsmaschine wird eine
lange Papierbahn auf eine Welle auf- oder abgewickelt, wobei das
aufgewickelte Papier eine Bahnrolle bildet.
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Diese
Bahnrolle liegt üblicherweise
in einer Lagerwiege und hat eine zentrische Wickelwelle, die an
einem Ende eine Kupplungsaufnahme aufweist. In diese Kupplungsaufnahme
wird in Axialrichtung eine Kupplungshälfte eingerückt, über die die Papierbahnrolle
dann mit einer Antriebseinheit verbunden wird, über die der Drehtrieb eines
Motors auf die Papierbahnrolle übertragen
wird.
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Eine
entsprechende Vorrichtung ist bekannt aus der DE-A-40 04 726.
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Bei
dieser vorbekannten Vorrichtung wird das Einrücken der Kupplungshälften bewirkt
durch eine Schubstange, die in einer Hohlwelle, mit dieser mitdrehend
angeordnet ist. Diese Schubstange wird dabei entlang ihrer Axialrichtung
be wegt durch eine Zylindervorrichtung, die mit einer Kolbenstange
an das der Kupplungshälfte
gegenüberliegende
Ende der Schubstange angreift.
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Für diese
Kolbenstange ist sichergestellt, dass sie nicht rotiert, indem eine
Nut- und Keilanordnung vorgesehen ist.
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Bei
dieser vorbekannten Vorrichtung ist die an der Stirnseite der Schubstange
angeordnete Kupplungshälfte
mit einer sich in Axialrichtung erstreckenden umlaufenden Schürze versehen,
die auf ihrer Innenwandung mit einer Verzahnung versehen ist. Diese
Verzahnung korrespondiert mit einer Außenverzahnung einer Buchse,
die verdrehfest auf der oben genannten rotierenden Welle sitzt.
Beim Herausschieben der innerhalb der Welle angeordneten Schubstange
wird somit die Kupplungshälfte
in Axialrichtung der Welle bzw. der Schubstange bewegt, wobei die
Drehmomentübertragung
von der Welle auf die Kupplungshälfte
erfolgt über
die verdrehfest auf der Welle fixierte Buchse mit deren Außenverzahnung
auf die Innenverzahnung der verdrehfest an der Kupplungshälfte befindlichen
Schürze.
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Diese
bekannte Vorrichtung hat nun den Nachteil, dass die Lagerung der
Kupplungshälfte
in geometrischem Sinne überbestimmt
ist, da zum einen zwischen der Welle mit der auf dieser sitzenden Buchse
und der an der Kupplungshälfte
angeformten Schürze
Passungen zu berücksichtigen
sind und andererseits auch zwischen der Kupplungshälfte, der mit
dieser starr verbundenen Schubstange und der Innenbohrung der Welle.
Dies führt
im Betrieb zu Verspannungen und somit auch zu Verschleiß, der sich durch
Unwuchten etc. bemerkbar macht.
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Weiterhin
ist die Verbindung zwischen der feststehenden Kolbenstange und der
rotierenden Schubstange eine aufgrund der notwendigen Präzision relativ
teure Baueinheit, die auch relativ komplex ist, da mit ihr einerseits
in Axialrichtung Kräfte
zu übertragen
sind, während
bezüglich
der Rotation eine Entkoppelung von sich mit der Welle mitdrehender
Schubstange und rotationsfest Kolbenstange zu erreichen ist. Auch
einen Versatz in Radialrichtung von Schubstange und Kolbenstange
muss diese Baueinheit kompensieren können.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung wie oben
angegeben dahingehend weiterzubilden, dass diese Nachteile nicht mehr
auftreten. Weiterhin soll mit einer Weiterentwicklung auch ein Kostenvorteil
erreicht werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
erfüllt,
dass die vorgesehene Schubstange rotationsfest zur Zylindervorrichtung
ist. Dies ist gleichbedeutend mit einer Rotationsfestigkeit zur
Antriebseinheit bzw. allgemein, da die Zylindervorrichtung selbst
rotationsfest zur Antriebseinheit als Gesamtheit ist.
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Eine
Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art hat
den Vorteil, dass die erwähnte
komplizierte Ankoppfung von Schubstange und Kolbenstange vereinfacht
werden oder entfallen kann. Die Anzahl der Bauteile und damit die
Komplexität
von Baueinheiten verringert sich somit und man hat daher einen Kostenvorteil.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass aufgrund
der rotationsfesten Schubstange beim Beschleunigen und Abbremsen der
Kupplungshälfte
in Rotationsrichtung geringere träge Massen zu berücksichtigen
sind, so dass eine schnellere Drehzahlveränderung zu erreichen ist.
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Vorzugsweise
ist die Schubstange an ihrem der Kupplungshälfte gegenüberliegenden Ende mit einem
Kolben versehen und bildet somit gleichzeitig die Kolbenstange der
Zylindervorrichtung. Dies verringert noch einmal die Anzahl der
Bauelemente, da die Baueinheit zur Verbindung von Kolben- und Schubstange
entfallen kann, und bietet somit Möglichkeiten zu einer weiteren
Kosteneinsparung.
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Um
eine Verspannung zwischen der Schubstange und der an ihrer Stirnseite
befestigten Kupplungshälfte
zu vermeiden, wird vorgeschlagen, hier eine winkelbewegliche Wälzlagerung
vorzusehen, wie sie bei einer Papiermaschine beispielsweise auch
in der
DE 38 04 225
A1 verwirklicht wurde. Durch eine derartige Lagerung können leichte,
im Betrieb auftretende Kippbewegungen der Kupplungshälfte ausgeglichen
werden, ohne dass dies zu einer Verspannung zwischen Welle und Schubstange
führen
muss.
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Dies
kann insbesondere noch dadurch verbessert werden, dass die Wälzlagerung
entweder selbst radiales Spiel aufweist oder aber mit einem radialen
Spiel montiert ist.
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Um
eine Stabilisierung der Schub- bzw. Kolbenstange zu erreichen, die
relativ schlank ist, wird vorgeschlagen, sie mit mindestens einem,
vorzugsweise zwei Lagern gegenüber
der Welle in Radialrichtung abzustützen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die Zylindervorrichtung in einem im Wesentlichen innerhalb der
Welle liegenden Bauraum angeordnet. Dies führt insbesondere dazu, dass
eine besonders kompakt bauende Antriebseinheit realisiert werden
kann, bei der weniger Anbauteile vorhanden sind: Im bisher bekannten
Stand der Technik war die Zylindervorrichtung als außen an die
Antriebseinheit montierte, separate Einheit ausgebildet.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, die Zylindervorrichtung mit einer Ölversorgung
zu verbinden, über
die auch in der Vorrichtung zur Übertragung
des Drehtriebs vorhandene Zahnräder
geschmiert werden. Zum einen hat dies den Vorteil, dass Leckagen aus
der Zylindervorrichtung unproblematischer sind, da hierbei austretendes Öl ohne größere Schwierigkeiten
in einen Sumpf zu führen
ist, aus dem heraus eine Schmierung der Zahnräder in der Vorrichtung realisiert
wird.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Dabei zeigt
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1 die
teilweise geschnittene Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
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Die 1 zeigt
den Schnitt durch die Antriebseinheit eines Rollapparates einer
Papiermaschine oder einer Papiernachbehandlungsmaschine.
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In
einem Gehäuse 1 ist
mittels Wälzlagern 2 eine
Antriebswelle 3 gelagert. Diese ragt mit einem Wellenstummel 4 aus
dem Gehäuse 1 heraus,
wobei an diesem Wellenstummel 4 ein nicht dargestellter Antriebsmotor
zu befestigen ist.
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Zwischen
den zwei Wälzlagern 2,
mit denen die Antriebswelle 3 gelagert ist, ist die Welle 3 mit
einem Ritzel 5 versehen. Dieses Ritzel 5 kämmt mit
einem Zahnrad 6, das über
eine Passfeder 7 verdrehfest auf einer Welle 8 sitzt,
die als Hohlwelle ausgebildet ist. Die Welle bzw. Hohlwelle 8 ist
ebenfalls über
Wälzlager 9 im
Gehäuse 1 gelagert,
wobei sie im hier vorliegenden Fall auf der den Wellenstummel aufweisenden
Seite abgewandten Seite des Gehäuses 1 als
Abtriebswelle aus dem Gehäuse 1 in
Axialrichtung herausgeführt
ist.
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Im
Bereich axial benachbart zu der außerhalb des Gehäuses 1 liegenden
Stirnseite 10 trägt
die Hohlwelle 8 eine Buchse 11, die über eine
Passfeder 12 verdrehfest mit ihr verbunden ist. Diese Buchse 11 hat
an dem stirnseitigen Ende eine achsparallel ausgerichtete, umlaufende
Außenverzahnung 13.
Die Außenverzahnung 13 kämmt mit
der Innenverzahnung 14 einer in Axialrichtung verschiebbaren
Schürze 15,
die umlaufend an einer Stirnplatte 16 befestigt ist. Diese
Stirnplatte 16 befindet sich am Ende der Welle 8 und
ist Basisteil einer Kupplungshälfte 17,
die in eine hier nicht dargestellte Kupplungsaufnahme einrücken kann.
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Zentrisch
in der Stirnplatte 16 sitzt ein Wälzlager 18, das winkelbeweglich
ausgebildet ist. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich dabei
um ein Pendelrollenlager. Es sind aber beispielsweise auch Vierpunktlager
oder Tonnenlager oder eine für
den Fachmann äquivalente
Axial-Radiallager-Kombination möglich.
Dieses Wälzlager 18 sitzt
mit seinem Innenring auf einer Schubstange 19, die zentrisch
in der Welle bzw. Hohlwelle 8 verläuft. Während die Welle 8 rotieren
kann, ist dabei die Schubstange 19 rotationsfest bezüglich des
Gehäuse 1.
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In
dem aus dem Gehäuse 1 herausragende Abschnitt
der Welle 8 ist die Schubstange 19 über zwei
in Radialrichtung wirkende Lager 20, die zwischen einer
auf der Schubstange sitzenden Führungsbuchse 21 und
der Welle 8 angeordnet und in Radialrichtung abgestützt. Die
Wälzlager 20 gewährleisten
dabei, dass von der rotierenden Hohlwelle 8 außer vernachlässigbaren
Lager reibmomenten keine relevanten Momente auf die nicht rotierende
Schubstange übertragen
werden, während
die Führungsbuchse
gewährleistet,
dass die Schubstange auch in ausgeschobenem Zustand gestützt ist.
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An
dem Ende, das dem mit dem Wälzlager 18 versehenen
Stirnende gegenüberliegt,
trägt die Schubstange 19 einen
Kolben 22, der in einer Zylinderbuchse 23 in Axialrichtung
verschiebbar ist. Hierzu wird er über eine Druckleitung 24 oder
eine Gegendruckleitung 25 mit Öl beaufschlagt, wobei durch die
entsprechende Druckansteuerung die Bewegung des Kolbens 22 in
der 1 nach links oder rechts bewirkt wird.
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Die
aus der Zylinderbuchse 23 und dem Kolben 22 gebildete
Zylindervorrichtung ist in einem im Wesentlichen innerhalb der Welle 8 liegenden
Bauraum 26 vorgesehen, so dass sie nicht (ähnlich wie der
Wellenstummel 4) seitlich über das Gehäuse 1 hinausragt sondern
raumsparend und geschützt
innerhalb der Antriebseinheit angeordnet ist.
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Durch
einen am Wellenstummel 4 angebrachten Motor wird dessen
Drehtrieb auf die Antriebswelle 3 und von dieser über das
Ritzel 5 und das Zahnrad 6 auf die Welle 8 übertragen.
Diese überträgt den Drehtrieb
dann über
die fest auf ihr sitzende Buchse 11 auf die Schürze 15 der
Stirnplatte 16, die wiederum mit der Kupplungshälfte 17 starr verbunden
ist, so dass auf diese Weise der Drehtrieb bis zur Kupplungshälfte 17 geleitet
wird.
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Indem
auf die Druckleitung 24 Öldruck gegeben wird, gleitet
der Kolben 22 innerhalb der Zylinderbuchse 23 in
der 1 nach rechts, wodurch auch die Schubstange 19,
die auch die Kolbenstange des Kolbens 22 darstellt, nach
rechts verschoben wird und aus der Hohlwelle 8 ausfährt. Hierdurch
wird die Stirnplatte 16 mit der auf ihr sitzenden Kupplungshälfte 17 nach
rechts verschoben. Dabei gleitet die Innenverzahnung 14 der
Schürze 15 achsparallel entlang
der Außenverzahnung 13 der
Buchse 11, so dass über
den oben beschriebenen Weg dabei weiterhin der Drehtrieb des an
dem Wellenstummel 4 befindlichen Motors auf die Kupplungshälfte 17 übertragen
wird. Die Schubstange 19 ist dabei an dieser Übertragung
des Drehtriebes in keinster Weise beteiligt, sondern von der Rotation
der Kupplungshälfte 17 bzw.
der mit dieser verbundenen Stirnplatte 16 über das
zwischen Stirnplatte 16 und der Schubstange 19 angeordnete
Wälzlager 18 entkoppelt.
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Dabei
ist das Wälzlager 18 als
winkelbewegliches Lager ausgebildet, im hier dargestellten Beispiel
ein Pendelrollenlager, so dass auch beim Betrieb auftretende Schrägstellungen
der Kupplungshälfte 17 nicht
zu einer Verspannung durch Momentaufbringung bei der Schubstange 19 führen. Damit wird
eine Verspannung innerhalb der Antriebseinheit vermieden.
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Da
die Schubstange 19 einstückig als Kolbenstange für die Zylindervorrichtung
fungiert, ist auch eine spielfreie und betriebssichere Übertragung der
Ausschub- bzw. Einzieh-Bewegung möglich. Die Einziehbewegung
erfolgt dadurch, dass die Druckleitung 24 entlastet und
die Gegendruckleitung 25 mit Druck beaufschlagt wird. Hierdurch
bewegt sich der Kolben 22 in der 1 nach links
und hierdurch auch die Schubstange 19 und die von ihr in
Axialrichtung verschiebbare Kupplungshälfte 17.
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Die
hier beschriebene Vorrichtung ist daher mit relativ wenigen Bauteilen
zu realisieren.
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Die
Druckleitung 24 und die Gegendruckleitung 25 können durch
eine (nicht dargestellte) Leitung mit einer Ölversorgung verbunden werden,
die auch für
die Schmierung der Zahnräder 5 und 6 bzw. der
verschiedensten Wälzlager
zuständig
ist. Hiermit lässt
sich ein besonders niedriger Druck innerhalb der Zylindervorrichtung
erreichen, so dass auch insgesamt günstigere Bauteile zur Verwendung
kommen können,
für die
keine hohe Druckfestigkeiten gefordert werden müssen.