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Die
Erfindung betrifft eine Walze mit axial oszillierend bewegbarem
Mantelkörper,
insbesondere Verreibwalze, wobei innerhalb des Mantelkörpers ein an
der Walzenachse gelagerter Antrieb vorhanden ist, der über eine
Getriebeeinrichtung die oszillierende Axialbewegung des Mantelkörpers erzeugt.
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Verreibwalzen
werden in Druckmaschinen zum Verteilen der Druckfarbe während des
Druckens verwendet. Für
ihre Drehbewegung sind Verreibwalzen nicht mit einem eigenen Drehantrieb
versehen, sondern die Drehbewegung wird von außen durch Friktion mit anderen
rotierenden Maschinenteilen erzeugt. Der walzeninterne Antrieb zur
Erzeugung der oszillierenden Axialbewegung des Mantelkörpers basiert
beim Stand der Technik auf einem Getriebesatz, gekoppelt mit einem
Kurvengetriebe, das die axial oszillierende Bewegung erzeugt. Wie
sich gezeigt hat, sind derartige Getriebesätze störanfällig. Wenn es im Betrieb zu
einem Ausfall eines derartigen Antriebes kommt, kann die Verreibwalze
blockieren, was zu Beschädigungen
anderer Maschinenteile führt.
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Im
Hinblick hierauf stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Walze
mit axial oszillierend bewegbarem Mantelkörper zur Verfügung zu
stellen, die trotz einfacher Bauweise des walzeninternen Antriebes
eine besonders hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
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Erfindungsgemäß ist diese
Aufgabe durch eine Walze gelöst,
die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.
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Gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 besteht eine wesentliche Besonderheit der
Erfindung darin, dass ein in Axialrichtung hin- und hergehend geführtes Getriebeelement
mit dem Mantelkörper
derart über
eine Mitnehmeranordnung gekuppelt ist, dass diese relativ zum Getriebeelement frei
drehbar ist, jedoch zur Übertragung
der hin- und hergehenden Bewegung auf den Mantelkörper mit diesem
in Wirkverbindung steht. Durch die unmittelbare Kupplungsverbindung
zwischen dem hin- und hergehenden Getriebeelement und der Mitnehmeranordnung
ergibt sich einerseits eine besonders einfache Bauweise des Antriebssystems.
Zum anderen ist dadurch, dass die Mitnehmeranordnung relativ zum hin-
und hergehenden Getriebeelement frei drehbar ist, die Gefahr ausgeschlossen,
dass bei einem möglichen
Antriebsversagen, bei dem die hin- und hergehende Bewegung des Getriebeelementes
zum Stillstand kommt, die Gefahr des Blockierens der Drehbewegung
des Mantelkörpers
besteht, da sich dieser auch bei stillstehendem Getriebeelement
weiter drehen kann, so dass keine durch Blockieren der Walze hervorgerufenen
Beschädigungen übriger Anlagenteile
erfolgt, sondern im Störfalle
lediglich die Oszillationsbewegung des Mantelkörpers unterbleibt.
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Die
Anordnung kann so getroffen sein, dass die Mitnehmeranordnung einen
die Walzenachse umgebenden Ringkörper
mit mindestens einem unter einer Radialkraft am Mantelkörper anliegenden
Reibkörper
aufweist, der mit dem Mantelkörper
einen die hin- und hergehende Bewegung übertragen den Reibschluß bildet.
Derartige Ausführungsbeispiele zeichnen
sich durch eine besonders einfache und kompakte Bauweise aus.
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Bei
besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen
ist der Antrieb durch ein Hydrauliksystem gebildet. Derartige Systeme,
die eine besonders kompakte Bauweise ermöglichen, lassen sich besonders einfach
in den Innenraum zwischen Mantelkörper und Walzenachse integrieren.
Solche Systeme ermöglichen
auch eine besonders einfache Generierung der hin- und hergehenden
Bewegung des Getriebeelementes mittels eines doppelt wirkenden Hydraulikzylinders.
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Vorzugsweise
ist als Hydraulikzylinder ein Gleichgangzylinder vorgesehen, dessen
durchgehende Kolbenstange das mit der Mitnehmeranordnung verbundene
Getriebeelement bildet.
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Bei
bevorzugten Ausführungsbeispielen weist
das Hydrauliksystem eine im Inneren des Mantelrohres auf der Walzenachse
gelagerte, durch die Drehbewegungen des Mantelrohres antreibbare,
bei Antrieb in beiden Drehrichtungen fördernde Hydropumpe auf.
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Hierbei
kann die Anordnung so getroffen sein, dass als Pumpenantrieb ein
zweiter, die Walzenachse umgebender Ringkörper vorgesehen ist, der durch
den Mantelkörper
mittels Reibschluss drehbar ist, und dass eine durch den zweiten
Ringkörper
drehbare Taumelscheibe vorhanden ist, durch die die als Axialkolbenpumpe
ausgebildete Hydropumpe betätigbar
ist. Hierbei ergibt sich eine besonders gedrungene, für die Unterbringung
im Inneren des Mantelkörpers
gut geeignete Bauweise, insbesondere, wenn die Anordnung so getroffen
ist, dass die Axialkolbenpumpe einen integrier ten, ein Vorratsvolumen
an Hydraulikflüssigkeit
enthaltenden Tank aufweist.
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Die
Steuerung des die hin- und hergehende Axialbewegung erzeugenden,
doppelt wirkenden Hydraulikzylinders kann in besonders vorteilhafter
Weise dadurch erfolgen, dass die beidseits an den Kolben des Zylinders
angrenzenden Druckräume
abwechselnd mit der Druckseite der Hydropumpe über ein auf der Walzenachse
gelagertes 4/2-Wegeventil verbindbar sind, das als Wechselventil
in Abhängigkeit
vom in den Druckräumen
des Zylinders herrschenden Fluiddruck hydraulisch ansteuerbar ist.
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Wenn
hierbei ein 4/2-Wegeventil mit Rastung vorgesehen ist, ist bei geeigneter
Auslegung ein gewünschter
Schwingungsverlauf der hin- und hergehenden Bewegung realisierbar.
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Vorzugsweise
ist in der Walzenachse ein Kanal vorhanden, der sich in Achsrichtung
zwischen dem Tank der Pumpe und einem am Ende der Walzenachse befindlichen
Fluidanschluß erstreckt, über den
der Tank mit dem entsprechenden Fluidvorrat befüllbar und der Vorratsdruck
im Tank überwachbar ist.
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Nachstehend
ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
im Einzelnen erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Schrägansicht des
hier zu beschreibenden Ausführungsbeispieles der
erfindungsgemäßen Walze;
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2 einen
vereinfachten Hydraulikschaltplan eines beim Ausführungsbeispiel
zu benutzenden Hydrauliksystems;
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3 eine
der 1 ähnliche
perspektivische Schrägansicht
der Gesamtdarstellung des Ausführungsbeispieles,
wobei jedoch dessen äußerer Mantelkörper weggelassen
ist;
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4 einen
in demgegenüber
vergrößertem Maßstab und
abgebrochen gezeichneten Längsschnitt
lediglich des in 1 und 3 rechtsseitig gelegenen
Lagerungsendbereiches des Ausführungsbeispieles;
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5 einen
gegenüber 4 weiter
vergrößert und
abgebrochen dargestellten Teillängsschnitt des
sich an den Lagerungsendbereich von 4 anschließenden Antriebsabschnittes;
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6 einen
gegenüber 5 in
etwas kleinerem Maßstab
und abgebrochen gezeichneten weiteren Teillängsschnitt, der sich an den
Abschnitt von 5 anschließt und
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7 den
dem Lagerungsendabschnitt von 4 entgegengesetzt
gelegenen anderen Lagerungsabschnitt, gegenüber 4 in kleinerem
Maßstab
gezeichnet und ebenfalls in abgebrochenem Längsschnitt dargestellt.
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Die 1 zeigt
eine Gesamtdarstellung des hier zu beschreibenden Ausführungsbeispieles
der erfindungsgemäßen Walze
mit einer Walzenachse 1, die in einer nicht dargestellten
Druckmaschine undrehbar gelagert ist. Am in der Fig. linksseitig
gelegenen Ende weist die Walzenachse 1 einen zentral gelegenen
Fluidanschluß 3 auf,
an dem, siehe 7, ein sich entlang der Walzenachse
erstreckender Kanal 5 mündet,
auf den später
eingegangen wird. Zwischen den beiden Endabschnitten der Walzenachse 1 erstreckt
sich ein durchgehender Mantelkörper 7, der
beim Ausführungsbeispiel
durch ein Präzisionsstahlrohr
gebildet ist. Bei einer praktischen Ausführungsform kann der Mantelkörper 7 beispielsweise einen
Außendurchmesser
von 80 mm, bei einem Innendurchmesser von 72 mm, besitzen. Der Mantelkörper 7 wird
beim Betrieb der zugehörigen
Druckmaschine durch das über
die Walze laufende Druckgut mitgedreht, wobei die Drehzahl bis 2.500
U/min. betragen kann. Zur Verteilung der Druckfarbe während des
Druckens erfolgt eine hin- und hergehende Axialbewegung des Mantelkörpers 7,
wobei die Schwingungsfrequenz beispielsweise bis zu 2 Hz betragen
kann.
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Nähere Einzelheiten
des inneren Aufbaues der Walze und der Einrichtung zur Erzeugung
der oszillierenden Axialbewegung ergeben sich aus den 3 bis 7,
von denen die 3 eine Gesamtdarstellung ist,
die bei abgenommenem Mantelkörper 7 die
innere Einrichtung zeigt, nämlich
einen in der Fig. rechtsseitig gelegenen Lagerungsendbereich 9 und
einen linksseitig gelegenen, zweiten Lagerungsendbereich 11.
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Einzelheiten
des Lagerungsendbereiches 9 sind in 4 dargestellt.
Dabei handelt es sich, vom äußeren Ende
ausgehend, um eine Wälzlagereinheit,
die in ihrer inneren Rollenkammer 13 mit einer Lebensdauerschmierung
versehen ist. Die Lagereinheit weist einen auf der Walzenachse 1 gegen
Axialbewegung gesicherten Innenring 15 und einen äußeren Lagerkörper 17 auf,
der über
Lagerrollen 19 um den Innenring 15 drehbar und
entlang der Walzenachse 1 axial verschiebbar ist. Der Außenumfang
des äußeren Lagerkörpers 17 bildet
die Anlagefläche
für die
Innenwand des Mantelkörpers 7.
Beidseits der Wälzlagereinheit
befindliche Sicherungsringe 21 bilden die axiale Sicherung
zwischen Mantelkörper 7 und
Wälzlagereinheit,
so dass sich Mantelkörper 7 und äußerer Lagerkörper 17 gemeinsam
in Axialrichtung hin- und hergehend bewegen können.
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Nähere Einzelheiten
der diese oszillierende Bewegung erzeugenden Getriebeeinrichtungen
sind aus der Zusammenschau der 4 und 5 besonders
deutlich erkennbar. Um Axialkräfte
auf den Mantelkörper 7 zu über tragen,
ist die Getriebeeinrichtung mit dem Mantelkörper 7 über eine
erste Mitnehmeranordnung gekuppelt, die einen die Walzenachse 1 umgebenden,
relativ zu dieser drehbaren Ringkörper 23 aufweist.
Zur Bildung eines Reibschlusses mit der Innenwand des Mantelkörpers 7, nämlich zur
Bildung eines Reibschlusses aufgrund einer zwischen Ringkörper 23 und
Mantelkörper 7 wirkenden
Radialkraft, weist der Ringkörper 23 eine Spanneinrichtung 25 auf,
die mittels Keilflächen 27 und
Spannschrauben 29 ein bereichsweises Aufweiten des Ringkörpers 23 ermöglicht,
so dass sich ein die hin- und hergehende Bewegung übertragender Reibschluss
ergibt. Zu diesem Zweck weist die Getriebeeinrichtung ein hin- und
hergehend antreibbares Getriebeelement 31 auf, dessen auf
der Walzenachse 1 verschiebbar geführter Endkörper 33 über einen
Kupplungsring 35 mit einem mit dem Ringkörper 23 verbundenen
Kupplungsring 37 zusammenwirkt, wobei der dem Ringkörper 23 zugehörige Kupplungsring 37 um
den Kupplungsring 35 drehbar ist. Mit andere Worten gesagt,
werden über
das Getriebeelement 31, dessen Endkörper 33 und den Kupplungsring 35 lediglich
Axialkräfte
auf den Ringkörper 23 und
damit auf das Mantelrohr 7 übertragen, während letzteres
relativ zum Getriebeelement 31 frei drehbar ist.
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5 zeigt,
dass das hin- und hergehende Getriebeelement 31 durch das
Ende einer Kolbenstange 39 gebildet ist. Dabei handelt
es sich um die durchgehende Kolbenstange eines hydraulischen Gleichgangzylinders 41,
dessen zu beiden Seiten seines Kolbens 43 gelegenen Druckräume 45 und 47 abwechselnd
mit Fluiddruck beaufschlagt werden.
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2, 6 und 7 verdeutlichen
das Hydrauliksystem, dessen Bestandteil der Gleichgangzylinder 41 ist.
Wie 2 zeigt, sind die Druckräume 45 und 47 über Leitungen 49 bzw. 50 mit
den Verbraucheranschlüssen
eines 4/2-Wegeventils 51 verbunden,
das wiederum mit der Druckleitung 53 und der Tankleitung 55 einer
Hydropumpe 57 verbunden ist. Bei dieser handelt es sich
um den sogenannten Reversiertyp, der bei beiden Drehrichtungen fördert. Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
handelt es sich, genauer gesagt, um eine Axialkolbenpumpe.
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Das
4/2-Wegeventil 51 ist als Wechselventil über Steuerleitungen 59 und 61 hydraulisch
ansteuerbar, über
die der in den Druckräumen 45 und 47 des
Zylinders 41 herrschende Druck an den Steuerschieberenden 63 und 65 (6)
des Schiebers 66 des Ventils 51 zur Wirkung kommt
und sich periodische Umschaltvorgänge für die oszillierende Bewegung
des Kolbens 43 und der Kolbenstange 39 des Zylinders 41 ergeben.
Eine Kugelrastung 67 ermöglicht eine Anpassung der Umschaltcharakteristik
des Ventils 51.
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7 verdeutlicht
nicht nur den Aufbau des äußeren Lagerungsendbereiches 11,
sondern auch Einzelheiten des Antriebs der Hydropumpe 57.
Der Lagerungsendbereich 11 entspricht in seiner Bauweise
dem gegenüberliegenden
Lagerungsendbereich 9, so dass sich eine erneute Beschreibung
erübrigt.
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Der
Antrieb der Pumpe 57 erfolgt über eine zweite Mitnehmeranordnung,
die, wie die die Axialkräfte
auf den Mantelkörper 7 übertragende,
zuvor beschriebene Mitnehmeranordnung, einen Ringkörper 69 aufweist,
der die Walzenachse 1 umgibt und, wie der Ringkörper 23,
durch eine Spanneinrichtung 71 bereichsweise aufgeweitet,
mit dem Mantelkörper 7 einen
Reibschluss bildet, so dass der Ringkörper 69 durch den
Mantelkörper 7 mitdrehbar
ist. Diese Drehbewegung wird über
ein Mitnehmerglied 73 auf eine auf der Walzenachse 1 drehbare
Taumelscheibe 75 übertragen,
die in der bei taumelscheibenbetätigten
Axialkolbenpumpen üblichen
Art, die entsprechenden Kolbenbewegungen der Pumpe 57 erzeugt, was
nicht näher
dargestellt ist.
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Eine
Besonderheit der Erfindung besteht jedoch darin, dass die Hydropumpe 57 mit
einem integrierten Fluidtank 77 versehen ist, der ein Vorratsvolumen
an Hydroflüssigkeit
aufnimmt, die im Betrieb im Hydrauliksystem zirkuliert. Wie 7 zeigt,
ist der Tank 77 mit dem Kanal 5 im Inneren der
Walzenachse 1 in Verbindung, so dass über dessen Anschluß 3 die
Füllung
des Tanks 77 erfolgen kann und während des Betriebs eine Drucküberwachung
am Anschluß 3 vorgenommen
werden kann, um den Fülldruck
zu überwachen.
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Insbesondere
ist die erfindungsgemäße Lösung dadurch
charakterisiert, dass der gesamte hydraulische Antrieb nebst der
mechanischen Übertragung
der axialen Bewegung in dem Walzenkörper integriert ist. Bis auf
etwaig vorgesehene hydraulische Anschlüsse, die aus dem Mantelkörper 7 herausführen, ist
neben der vorstehend beschriebenen Getriebeeinrichtung auch das
gesamte Hydrauliksystem im Mantelkörper 7 integriert.
Hierdurch läßt sich
auch eine gleichmäßige Massenverteilung
innerhalb des Walzenkörpers
erreichen und der Walzenkörper
kann durch Drittwalzen drehend angetrieben werden, ohne dass es
hierzu eines externen eigenständigen
Drehantriebes bedürfte.