DE102005031956B4

DE102005031956B4 - Rollenwechsler für Materialrollen mit einem Verdrehantrieb für eine Tragarmspindel

Info

Publication number: DE102005031956B4
Application number: DE200510031956
Authority: DE
Inventors: Dieter Seidel; Karl Rösch
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2025-07-09
Also published as: DE102005031956A1

Abstract

Rollenwechsler für Materialrollen (08; 09) mit einem Verdrehantrieb für eine Tragarmspindel (02) umfassend:
– ein Ritzel (16), welches auf einer motorgetriebenen Abtriebswelle (19) fliegend angeordnet ist;
– ein Getriebe (18), welches zwischen Motor (17) und Ritzel (16) zwischengeschaltet ist, wobei das Ritzel (16) auf der Abtriebswelle (19) des Getriebes (18) befestigt ist;
– ein Großrad (13), welches an der Schwenkachse (04) der Tragarmspindel (02) angreift; und
– zwei zahngleiche Zwischenräder (21; 22), welche an verschiedenen Umfangspositionen am Ritzel (16) eingreifen und weiterhin antreibend in das Großrad (13) eingreifen, wobei die Längsachse des Motors (17) quer zur Rotationsachse des Ritzels (16) angeordnet ist,
wobei das Ritzel (16) wahlweise in die Zwischenräder (21; 22) oder unmittelbar in das Großrad (13) eingreifend schaltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rollenwechsler für Materialrollen mit einem Verdrehantrieb für eine Tragarmspindel gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.
Beim Rollenwechsel in Rollenwechslern mit verschwenkbaren Tragarmen wird die neue Materialrolle zunächst in eine Klebeposition verschwenkt. Die Rollentragarme sind häufig an einem sogenannten Rollenstern angeordnet, in dessen Zentrum eine Tragarmspindel angeordnet ist, wobei durch deren Drehung alle Tragarme gleichzeitig verschwenkt werden. Das ist zum Beispiel zum Einspannen einer neuen Materialrolle oder zum Rollenwechsel notwendig, bei welchen eine neue Materialrolle in eine Klebeposition verschwenkt wird. Der Antrieb der Tragarmspindel zum Verschwenken der Rollentragarme erfolgt gewöhnlich über ein Stirnzahnrad (Großrad), das am Ende der Tragarmspindel angeordnet ist, und von einem Antriebsritzel motorgetrieben in Drehung versetzt wird.
Bei sehr schweren Materialrollen, die etwa ein Gewicht von vier bis sechs Tonnen haben, kommt es zu großen Problemen, die erforderlichen Kräfte auf die Tragarmspindel zu übertragen. Da an den Auflagerstellen der Tragarmspindel ein größerer Biegewinkel, als bei leichteren Materialrollen auftritt, kommt es zu Verkippungen des Zahnrades, welches die Tragarmspindel antreibt. Dadurch kommt es am Zahnrad zu einseitigen Flankenbelastungen (Kantenträger) was den Verschleiß enorm erhöht.
Aus der DE 76 17 017 U ist ein Leistungsverzweigungsgetriebe bekannt, bei dem ein Abtriebszahnrad von einem Antriebsritzel unter Zwischenschaltung zweier Zahnräder angetrieben wird.
Die US 2 941 742 A beschreibt einen Rollenwechsler mit einem Verdrehantrieb für eine Tragarmspindel.
Die DE 37 15 179 A1 offenbart eine Vorratsvorrichtung für Fotopapierrollen, wobei ein Winkelgetriebemotor vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollenwechsler für Materialrollen mit einem Verdrehantrieb für eine Tragarmspindel mit einfachem Antrieb des Verdrehantriebes zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Anordnung bei nur einem Antrieb und einer Regelung die notwendigen Kräfte für den Verdrehantrieb aufgebracht werden können. Als zusätzlicher Vorteil ergibt sich aus der Anordnung, dass die Axialkräfte am Ritzel verringert werden, und die Lagerung der Getriebewelle, auf der das Ritzel angeordnet ist, wesentlich preiswerter als bisher ausgeführt werden kann.
Ein Antriebsrad, im Folgenden als Großrad bezeichnet, einer Tragarmspindel wird von einem Antriebsmotor mit Ritzel angetrieben, dabei werden zwei Zwischenräder zwischen Ritzel und Großrad angeordnet. Die Zwischenräder greifen von gegenüberliegenden Seiten an das Ritzel an und sind so angeordnet, dass beide Zwischenräder auch am Großrad angreifen. Die Zwischenräder bzw. das Großrad sind vorzugsweise als geradverzahnte Stirnzahnräder ausgeführt.
Die wirkenden Zahnkräfte auf das Ritzel addieren sich zu einer Achskraft, die auf die Antriebsachse des Ritzels einwirkt, die in jedem Fall geringer ist, als bei einem direkten Antrieb des Großrades über das Ritzel.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Drehachsen der Zwischenräder und die Antriebsachse des Ritzels auf einer Geraden angeordnet. Dadurch heben sich die Zahnkräfte am Ritzel gegenseitig auf und die wirkende Achskraft auf das Ritzel wird zu Null.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Rollenwechslers mit einem Verdrehantrieb;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Anordnung von Zwischenrädern an einem Ritzel und einem Großrad;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Anordnung der Zwischenräder an dem Ritzel und dem Großrad.
In 1 ist ein Rollenwechsler 01 mit einem Verdrehantrieb für eine Tragarmspindel 02 schematisch dargestellt. Die Tragarmspindel 02 ist in einem Gestell 03 drehbar um eine Schwenkachse 04 gelagert. An der Tragarmspindel 02 sind Rollentragarme 06, 07 gelagert, die mindestens zwei Rollenträger bilden. Die ersten Rollentragarme 06 bilden einen ersten Rollenträger, welcher eine erste Materialrolle 08, drehbar um eine erste Drehachse 09, aufnimmt.
Ein zweiter Rollenträger wird von den zweiten Rollentragarmen 07 gebildet. Dieser nimmt wiederum eine zweite Materialrolle 11 auf, welche drehbar um eine zweite Drehachse 12, gelagert ist.
An der Tragarmspindel 02 ist ein Großrad 13 koaxial zur Schwenkachse 04 angeordnet. Das Großrad 13 ist mit einem Spannsatz 14 auf der Tragarmspindel 02 gesichert. Ein Ritzel 16 wird von einem Motor 17 mit Getriebe 18 an dessen Abtriebswelle 19 angetrieben. Die Abtriebswelle 19 des Getriebes 18 ist gleichzeitig Antriebsachse 19 des Ritzels 16. Bei abgewandelten Ausführungsformen kann das Ritzel 16 auch unmittelbar an der Motorachse angebracht sein, so dass das zwischengeschaltete Getriebe 18 entfällt. Für diese Variante stehen beispielsweise leistungsstarke und relativ langsam drehende Drehmomentmotoren zur Verfügung.
Am Ritzel 16 greifen zwei Zwischenräder 21; 22 ein, welche drehbar am Gestell 03 gelagert sind und welche die gleiche Zahnzahl aufweisen. Beide Zwischenräder 21; 22 greifen antreibend in das Großrad 13 ein. Die Anordnung der Zwischenräder 21; 22 ist genauer in den 2 und 3 zu erkennen.
2 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Anordnung von Großrad 13, Ritzel 16 und Zwischenrädern 21; 22. Das Großrad 13, das Ritzel 16 und die Zwischenräder 21; 22 sind vorzugsweise in einer Ebene angeordnet und besitzen üblicherweise aufeinander abgestimmte Zahnradbreiten. Das Ritzel 16 wird vom nicht dargestellten Motor 17 an der Antriebsachse 19 in Drehrichtung 23 angetrieben. Die Zwischenräder 21; 22 sind im nicht dargestellten Gestell 03 auf Drehachsen 24; 26 gelagert.
An den Zähnen des Ritzel 16 wirken Zahnkräfte F_Z21 und F_Z22, welche sich geometrisch zu einer resultieren Kraft F_achs addieren, welche an der Antriebsachse 19 des Ritzels 16 wirkt. Diese resultierende Kraft F_achs auf die Antriebsachse 19 ist in jedem Fall kleiner, als bei einem direkten Antrieb des Großrades 13. Aus diesem Grund kann das Ritzel 16 auf der Abtriebswelle 19 des Motors 17 bzw. Getriebe 18 des Motors 17 „fliegend” angeordnet werden, die Lagerung der Abtriebswelle 19 kann deutlich preiswerter gestaltet werden. In diesem Ausführungsbeispiel hat das Ritzel 16 30 Zähne, die Zwischenräder 21; 22 50 Zähne und das Großrad 13 129 Zähne.
In 3 zeigt schematisch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Anordnung von Großrad 13, Ritzel 16 und Zwischenrädern 21; 22. Unterschiedlich zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels ist, dass sich die Mittelpunkte der Drehachsen 24; 26 der Zwischenräder 21; 22 und die Antriebsachse 19 des Ritzels 16 durch eine Geraden 27 verbinden lassen. Die Drehachsen 24; 26 bzw. die Antriebsachse 19 dieser Zwischenräder 21; 22 bzw. des Ritzels 16 liegen also in einer gemeinsamen Ebene, die im Wesentlichen parallel zur Schwenkachse 04 des Großrades 13 liegt. Da die Krafteinleitungspunkte am Ritzel 16 damit ebenfalls auf der die Drehachsen 24; 26 bzw.
die Antriebsachse 19 verbindenden Geraden 27 liegen, addieren sich die Zahnkräfte F_Z21 und F_Z22 sich geometrisch zu Null.
Die Lagerstelle des Ritzels 16 ist bei diesem Ausführungsbeispiels nahezu kräftefrei, d. h. die Abtriebswelle 19 des Getriebes 18 hat dann lediglich das Antriebsmoment zu übertragen. In diesem Ausführungsbeispiels hat das Ritzel 16 30 Zähne, die Zwischenräder 21; 22 60 Zähne und das Großrad 13 120 Zähne.
Es sind weitere Anordnungen der Zwischenräder 21; 22 und des Ritzels 16 möglich. Beispielsweise ist es denkbar, mehrere schaltbare Paare von Zwischenrädern anzuordnen, die je nach gewünschter Drehzahl des Großrades mit dem Ritzel und dem Großrad in Eingriff gebracht werden können. Ebenso ist es möglich, das Antriebsritzel verschiebbar zu lagern, um es z. B. bei der Bestückung des Rollenwechslers mit leichten Materialrollen direkt mit dem Großrad in Eingriff bringen zu können, wenn die Kraftaufteilung über die Zwischenräder nicht benötigt wird.
Ebenso können bei Bedarf andere Zahnräder, beispielsweise Kegelräder verwendet werden, insbesondere wenn Ritzel, Zwischenräder und Großrad nicht in einer gemeinsamen Eben angeordnet werden sollen.
Bezugszeichenliste

01: Rollenwechsler
02: Tragarmspindel
03: Gestell
04: Schwenkachse
05
06: Rollentragarm, erster
07: Rollentragarm, zweiter
08: Materialrolle, erste
09: Drehachse, erste
10
11: Materialrolle, zweite
12: Drehachse, zweite
13: Großrad
14: Spannsatz
15
16: Ritzel
17: Motor
18: Getriebe
19: Abtriebswelle, Antriebsachse
20
21: Zwischenrad, erstes
22: Zwischenrad, zweites
23: Drehrichtung (16)
24: Drehachse (21)
25
26: Drehachse (22)
27: Gerade
FZ21: Zahnkraft
FZ22: Zahnkraft
Fachs: Kraft

Claims

Rollenwechsler für Materialrollen (08; 09) mit einem Verdrehantrieb für eine Tragarmspindel (02) umfassend: – ein Ritzel (16), welches auf einer motorgetriebenen Abtriebswelle (19) fliegend angeordnet ist; – ein Getriebe (18), welches zwischen Motor (17) und Ritzel (16) zwischengeschaltet ist, wobei das Ritzel (16) auf der Abtriebswelle (19) des Getriebes (18) befestigt ist; – ein Großrad (13), welches an der Schwenkachse (04) der Tragarmspindel (02) angreift; und – zwei zahngleiche Zwischenräder (21; 22), welche an verschiedenen Umfangspositionen am Ritzel (16) eingreifen und weiterhin antreibend in das Großrad (13) eingreifen, wobei die Längsachse des Motors (17) quer zur Rotationsachse des Ritzels (16) angeordnet ist, wobei das Ritzel (16) wahlweise in die Zwischenräder (21; 22) oder unmittelbar in das Großrad (13) eingreifend schaltbar ist.
Rollenwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (16), die Zwischenräder (21; 22) und das Großrad (13) als Stirnzahnräder ausgeführt sind und im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind.
Rollenwechsler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräder (21; 22) und das Großrad (13) geradverzahnt sind.
Rollenwechsler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen (24; 26) der Zwischenräder (21; 22) und die Antriebsachse (19) des Ritzels (16) in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Rollenwechsler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräder (21; 22) im Gestell (03) des Rollenwechslers (01) gelagert sind.
Rollenwechsler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (16), die Zwischenräder (21; 22) und das Großrad (13) als Kegelräder ausgeführt sind.