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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Oberwalze für ein Streckwerk,
umfassend ein Achsmittelstück sowie zwei Zapfenlager mit
Lagerbolzen, die auf gegenüberliegenden Seiten im Achsmittelstück angeordnet
sind und auf deren freien Ende jeweils mindestens ein Wälzlager
angeordnet ist, das der Lagerung eines Außenringes dient.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und
zum Zusammenbau einer Oberwalze.
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Eine
Oberwalze der eingangs genannten Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 20 61 433 A1 beziehungsweise
der
DE 20 61 434 A1 bekannt.
Die
DE 20 61 433 A1 respektive
die
DE 20 61 434 A1 beschreibt
eine Oberwalze, die ein rohrförmiges Mittelstück
aufweist, in das Zapfenlager mittels zweier getrennter Steckachsen
befestigt sind. Das Achsmittelstück ist aus einem Rohrabschnitt
durch spanloses Verformen hergestellt.
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Die
aus den Offenlegungsschriften
DE 20 61 433 A1 beziehungsweise
DE 20 61 434 A1 bekannten
Oberwalzen werden jedoch bisher nur bei speziellen Ausführungen
von Oberwalzen angewandt, beispielsweise wenn der Lageraußendurchmesser
nur wenig größer als der Achsdurchmesser sein
soll, um bei kleinem radialen Einbauraum einen noch möglichst
großen Querschnitt des Gummibezuges aufbringen zu können.
Bei der doppelseitigen Lagerabdichtung sind jeweils individuelle
Dichtungsbauformen erforderlich. Diese individuelle Ausführung
der Oberwalzen ist nicht für die Anwendung bei großer Typenvielfalt
geeignet.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Oberwalze für ein
Streckwerk derart zu vereinfachen, dass die Herstellung und der
Zusammenbau der Oberwalze standardisiert und automatisiert werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruches 1 und den Verfahrensanspruch 15 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß Anspruch
1 wird vorgeschlagen, dass für je eine Oberwalze verschiedene
Achsmittelstücke zur Verfügung stehen, die an
die jeweiligen, unterschiedlichen Teilungen und/oder Sattelformen von
Oberwalzen-Trag- und Belastungsarmen angepasst sind, dass zur Aufnahme
der Lagerbolzen beidseitig Bohrungen in den Achsmittelstücken
angeordnet sind, wobei alle für die Lagerung erforderlichen Lagereinrichtungen
auf dem Lagerbolzen angeordnet sind, so dass beim Zusammenbau der
Oberwalze die Auswahl von Achsmittelstücken zur Anpassung an
unterschiedliche Teilungen und/oder Sattelformen unabhängig
von den verwendeten Lagerbolzen mit Wälzlager und Außenring
erfolgen kann. Die vereinfachte und angepasste Ausgestaltung des
Achsmittelstückes ist derart, dass alle Variationsmerkmale der
Teilung und Sattelform an einem Streckwerk in das Achsmittelstück
integriert sind, was den flexiblen und vielseitigen Einsatz an unterschiedlichen
Streckwerkstypen ermöglicht, ohne dass es eines Austauschs
oder einer Anpassung des Lagerbolzens bei der Herstellung und dem
Zusammenbau der Oberwalze bedarf.
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Insbesondere
können die beidseitigen Bohrungen im Achsmittelstück
zur Einpressung der Lagerbolzen stets eine einheitliche Tiefe aufweisen. Daraus
resultiert ein stets gleicher Presshub für das Einpressen
der Lagerbolzen in die Bohrungen des Achsmittelstückes.
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Weiterhin
kann der Durchmesser des Achsmittelstücks endseitig stets
dem größten vorkommenden Durchmesser des Achsmittelstückes
entsprechen.
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Vorzugsweise
liegt der größte vorkommende Durchmesser des Achsmittelstückes
im Überdeckungsbereich des Achsmittelstückes und
des Außenringes. Auf diese Weise wird die abzudichtende Ringfläche
zwischen dem Achsmittelstück und dem Außenring
minimiert.
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Des
Weiteren können der Durchmesser und die Länge
der dem Einsetzen der Oberwalze in den Sattel des Oberwalzen-Trag-
und Belastungsarmes dienenden abgesetzten Zonen des Achsmittelstücks entsprechend
den Durchmessern und Breiten der verschiedenen Typen von Sattelformen
variieren.
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Hierzu
sollten die Übergänge der Durchmesserabstufungen
am Achsmittelstück einheitlich ausgebildet sein. Durch
diese Maßnahme lässt sich in einfacher Weise die
für die Anpassung an verschiedene Streckwerkstypen erforderliche
Sattelformenvielfalt realisieren, wobei die Herstellung aus fertigungsökonomischer
Sicht besonders günstig ist.
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Die
vorstehend aufgelisteten Weiterbildungen der Oberwalze dienen dazu,
die Oberwalzen konstruktiv so zu gestalten, dass sie mit wenigen,
für alle Typen von Streckwerken einsetzbaren Gleichteilen
und mit geringst möglichen Rüst-, Bearbeitungs- und
Montagekosten in großer Variantenvielzahl mit hoher Flexibilität
produziert werden können. Das erfindungsgemäße
Achsmittelstück weist variantenunabhängig zumindest
im Überdeckungsbereich mit dem Lagerbolzen stets den größten
vorkommenden Durchmesser des gesamten Typenspektrums als Standarddurchmesser
auf. Weiterhin weist das Achsmittelstück für typenspezifische
Sattelformen nach Durchmesser und Breite in mittiger Lage diejenigen Mittelstückabschnitte
auf, die mit spezifischen Lenkern und Oberriemchenhaltern der verschiedensten Streckwerke
zusammenwirken. Durch die Standardisierung des Achsmittelstückes
hinsichtlich des Durchmessers im Überdeckungsbereich von
Achsmittelstück und Außenring reduziert sich die
sattelseitige Abdichtung zudem auf eine einzige Ausführungsform,
was die Teiledisposition vereinfacht und nur eine Montageeinrichtung
erfordert. Die einheitliche Ausbildung der Übergänge
der Durchmesserabstufungen am Achsmittelstück ermöglicht
auf vereinfachte Weise der Sattelformenvielfalt gerecht zu werden.
Darüber hinaus ermöglichen die einheitlich ausgebildeten Übergänge
der Durchmesserabstufungen am Achsmittelstück die Varianten
der Sattelformen mit denselben Werkzeugen über rasch umstellbare Programme
der Maschinensteuerung mit einem geringst möglichen Aufwand
herzustellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Überdeckungsbereich des
Achsmittelstückes zu einer guten Stabilisierung des Lagers
auf dem Lagerbolzen beiträgt, insbesondere durch die geringe
Beabstandung zu dem dem Achsmittelstück zugewandten Wälzlager.
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Vorzugsweise
können die Lagerbolzen unabhängig von dem verwendeten
Achsmittelstück eine Einheitslänge aufweisen.
In Verbindung mit der einheitlichen Tiefe der Bohrungen im Achsmittelstück weist
der Lagerbolzen immer die gleiche Presssitzlänge auf. Auf
diese Weise wird der Umrüstaufwand bei der Herstellung
und insbesondere bei der Montage für die gesamte Typenvielfalt
an Oberwalzen reduziert. Der Einpresshub für den Lagerbolzen
ist immer gleich, so dass bei einer teilungsbedingten Änderung nur
auf einer Seite der Montageanlage die Einpresseinheit entsprechend
der geänderten Teilung verschoben werden muss.
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Insbesondere
weisen die Lagerbolzen einen einheitlichen Durchmesser auf. Dies
vereinfacht die Herstellung dahingehend, dass das stangenförmige Ausgangsmaterial
für alle Lagerbolzen unabhängig von der Ausführung
der Oberwalze für einen bestimmten Streckwerkstypen stets
die gleichen Abmessungen hat.
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Dabei
kann die Einpresstiefe stets mindestens dem 1,5-fachen des Außendurchmessers
des Lagerbolzens entsprechen. Die Festlegung auf diesen Wert hat
sich für die verschiedenen Achsmittelstücke, die
zum Einsatz kommen, als besonders vorteilhaft erwiesen, was die
Stabilität der Verbindung von Lagerbolzen und Achsmittelstück
angeht.
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Bevorzugt
können der Lagerbolzen und der Außenring jeweils
sphärische Wälzkörperlaufbahnen aufweisen,
die symmetrisch zur radialen Mittelebene des Außenringes
angeordnet sind. Hierbei sollten die Bordhöhen der Wälzkörperlaufbahnen
des Lagerbolzens und des Außenringes zwischen 5% und 15% des
Wälzkörperdurchmessers betragen. Die Optimierung
des Durchmessers des Lagerbolzens durch die Reduzierung der Bordhöhe
und die Festlegung der Presssitzlänge sowie die Erstreckung
des Achsmittelstückes bis auf einen kleinen Abstand zum
Käfigrücken des Wälzlagers ermöglichen
eine funktionssichere Verbindung zwischen dem Lagerbolzen und dem
Achsmittelstück selbst bei kurzen Oberwalzenteilungen und
kleinen und breiten Sattelformen.
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In
bevorzugter Weiterbildung können die Oberflächen
der Lagerbolzen mit Ausnahme der Wälzkörperlaufbahnen
ungestuft ausgeführt sein. Dies trägt zur Vereinfachung
des Herstellprozesses des Lagerbolzens bei, da dieser mit Ausnahme
der Einstiche für die Wälzkörperlaufbahnen
keine Oberflächenbearbeitung erfahren muss.
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Vorteilhafterweise
sind im Zapfenlager eine Dichtlippe und ein Deckel vorgesehen, mit
denen das mindestens eine Wälzlager gegenüber
der Umgebung abgedichtet wird. Die Dichtlippe und der Deckel weisen
dabei den gleichen Außendurchmesser sowie die gleiche Außenkontur
auf.
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Hierbei
kann das Außenlager auf seiner dem Lagerbolzen zugewandten
Innenseite radiale Einstiche aufweisen, die der Befestigung der
Dichtlippe beziehungsweise des Deckels dienen. Bei einer geänderten
Auswahl des Achsmittelstückes zur Anpassung an eine andere
Teilung und/oder Sattelform können auf Grund der Standardisierung
der mit den Dichtmitteln in Verbindung stehenden Bauteile, das Achsmittelstück
sowie der Außenring, die Dichtmittel ebenfalls vereinheitlicht
werden.
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Gemäß dem
Verfahrensanspruch 15 wird vorgeschlagen, dass zur Anpassung an
die unterschiedlichen Teilungen und/oder Sattelformen das Achsmittelstück
mit einem an diese unterschiedlichen Teilungen und/oder Sattelformen
angepassten Mittenabschnitt versehen wird, während die
endseitigen Abschnitte des Achsmittelstückes, die der Aufnahme
der Lagerbolzen dienen, hinsichtlich ihres Außendurchmessers
und der Bohrungstiefe standardisiert ausgeführt werden,
wobei alle für die Lagerung erforderlichen Lagereinrichtungen
auf dem Lagerbolzen angeordnet sind, so dass beim Zusammenbau der
Oberwalze die Auswahl des Achsmittelstückes zur Anpassung
an unterschiedliche Teilungen und/oder Sattelformen unabhängig
von den verwendeten Lagerbolzen mit Wälzlager und Außenring durchgeführt
werden kann.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Darin
zeigen:
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1 eine
schematische Längsschnittansicht einer Rohrwalze mit kurzer
Teilung;
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2 eine
schematische Längsschnittansicht einer Rohrwalze mit großer
Teilung;
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3 eine
schematische Ansicht eines Zapfenlagers gemäß 1.
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In 1 wird
in schematischer Darstellung eine Oberwalze 1 wiedergegeben,
die ein Achsmittelstück 2 sowie zwei Zapfenlager 3 umfasst.
Das jeweilige Zapfenlager 3 weist einen Lagerbolzen 4 auf,
mit dem das Zapfenlager 3 in eine Bohrung 5 im
Achsmittelstück 2 einpressbar ist, sowie zumindest
ein Wälzlager 6, welches der Lagerung eines Außenringes 7 dient.
In 1 sind zwei Wälzlager, die Wälzkörper 6 und
Käfige 14 umfassen, auf dem freien Ende des Lagerbolzens 4 angeordnet.
Zur Abdichtung des Zapfenlagers 3 gegenüber der
Umgebung ist auf der dem Achsmittelstück 2 zugewandten
Seite eine Dichtlippe 8 vorgesehen, während auf
der dem Achsmittelstück 2 abgewandten Seite ein
geschlossener Deckel 9 angeordnet ist. Um eine Lebensdauerschmierung
der Wälzlager 6 zu erreichen, kann ein Schmiermittelvorrat
zwischen den Wälzlagern 6 im Inneren des Zapfenlagers 3 vorgesehen
sein.
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Die
Befestigung des Deckels 9 beziehungsweise der Dichtlippe 8 am
Zapfenlager 3 erfolgt durch an der Innenseite des Außenringes 7 eingebrachte radiale
Einstiche 11, in die der Deckel 9 beziehungsweise
die Dichtlippe 8 eingreifen. Die Dichtlippe 8 ist zylindrisch
ausgeführt und weist einen U-förmigen Querschnitt
auf, so dass die Dichtlippe 8 sowohl an der Innenseite
des Außenringes 7 als auch auf der Oberfläche
des Achsmittelstückes 2 sich in axialer Richtung
erstreckend aufliegt, wie in 1 dargestellt.
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Das
Achsmittelstück 2 gemäß der 1 weist
einen Mittenabschnitt 10 auf, der in seiner axialen Ausdehnung
S1 mit spezifischen Lenkern oder Oberriemchenhaltern von Streckwerken
korrespondiert. Im Überdeckungsbereich des Achsmittelstückes 2 und
des Zapfenlagers 3 weist das Achsmittelstück 2 einen
Abschnitt auf, der unabhängig von der Variation des Mittenabschnittes 10 für
die verschiedenen Sattelformen und Teilungen stets den größten vorkommenden
Durchmesser D aufweist, und der für alle Achsmittelstücke 2 standardisiert
ist. Das Achsmittelstück 2 weist wahlweise einen Überzug
als Korrosions- und Verschleißschutz auf.
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Die
Herstellung des Achsmittelstückes 2 erfolgt vorzugsweise
bei größeren Teilungen größer/gleich
80 mm aus einem Stangenmaterial mit toleranzgenauem Durchmesser,
der dem standardisierten Durchmesser D des Achsmittelstückes 2 im Überdeckungsbereich
entspricht.
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Für
kürzere Teilungen kleiner/gleich 80 mm kann das Achsmittelstück 2 wahlweise
aus einem Rohr mit standardisiertem Außendurchmesser hergestellt
werden, welches nur in den Bereichen mit engen Maßtoleranzen,
wie in den Bohrungen 5 zur Aufnahme des eine einheitliche
Länge aufweisenden Lagerbolzens 4, nachbearbeitet
wird. Die Herstellung des Achsmittelstückes 2 sowie
die Montage der Zapfenlager 3 an diesen wird dadurch vereinfacht,
dass die Bohrungstiefe B der Bohrung 5 vereinheitlicht
ist, wodurch die Einpresstiefe B der Lagerbolzen 4 in das Achsmittelstück 2 unabhängig
von den Abmessungen des Außenringes 7 stets die
gleiche ist.
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2 zeigt
eine Oberwalze 1' mit einer größeren
Teilung als in 1. Der Aufbau ist identisch mit
der in 1 dargestellten Ausführungsform der Oberwalze 1.
Der Unterschied zwischen der Oberwalze 1 gemäß 1 und
der Oberwalze 1' gemäß 2 besteht
lediglich in der Länge des Achsmittelstückes 2',
insbesondere in der axialen Ausdehnung S2 des Mittenabschnittes 10' der
Oberwalze 1', was der Anpassung an eine andere Teilung
und/oder Sattelform eines anderen Streckwerkes oder Streckwerkstypen
entspricht, sowie der längeren Ausgestaltung des Außenringes 7'.
So ist die Einpresstiefe B auch hier identisch mit der in 1 beschriebenen Variante.
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Mit
Bezug auf die 1 und 3 wird das Zapfenlager 3 der
erfindungsgemäßen Oberwalze 1 näher
erläutert. Zur Vereinfachung und Standardisierung weist
der Lagerbolzen 4 eine einheitliche Länge L sowie
einen einheitlichen Durchmesser d auf. Die Länge L sowie
der einheitliche Durchmesser d des Lagerbolzens 4 sind
für alle Achsmittelstücke 2, 2' unabhängig
von ihrer axialen Ausdehnung S1, S2 gleich. Der Lagerbolzen 4 ist
ungestuft ausgeführt und weist lediglich zwei sphärische,
in das Volle geschliffene Laufbahnen 12 auf, die der Führung
der Wälzkörper 6 dienen. Korrespondierend
zu den Laufbahnen 12 auf dem Lagerbolzen 4 weist
auch der Außenring 7 auf seiner Innenseite sphärische
Laufbahnen 14 auf. Zudem sind in die Innenseite des Außenringes 7,
wie bereits ausgeführt, radiale Einstiche 11 eingebracht,
die der Anordnung der Dichtmittel dienen. Im Übrigen weist
der Außenring 7 eine gerade, ungestufte Innenfläche
auf. Der Außenring 7 ist mit Bezug auf seine Mittelebene
M vollkommen symmetrisch gestaltet, so dass keine orientierte Zuführung bei
der Montage erforderlich ist. Die Bordhöhen der Laufbahnen 12, 14 des
Lagerbolzens 4 und des Außenringes 7 liegen
in einem Bereich von 5%–15% des Wälzkörperdurchmessers 6.
Die Anordnung der Laufbahnen 12, 14 auf dem Lagerbolzen 4 sowie dem
Außenring 7 ist derart gewählt, dass
der Lagerbolzen 4 auf der dem Deckel 9 zugewandten
Seite einen maximalen Überstand aufweist, der dem 0,25-fachen
des Durchmessers d des Lagerbolzens 4 entspricht, während
auf der der Dichtlippe 8 zugewandten Seite der Überstand
mindestens dem 1,5-fachen des Durchmessers d des Lagerbolzens 4 entspricht. Die
symmetrische Form des Außenringes 7 und des Lagerbolzens 4 gewährleisten
eine sehr einfache und sichere Teilezufuhr im Fertigungs- und Montageablauf.
Insbesondere ihre geraden Formen und glatten Oberflächen
verringern die Gefahr, dass Schmutz und Späne aus der Montage
vorangehenden Fertigungsschritten haften bleiben und begünstigen
den Reinigungsprozess am Ende der Teilefertigung.
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Der
Aufbau und die Gestaltung des Zapfenlagers 3 sind derart,
dass die erforderlichen Lagereinrichtungen in die Zapfenlager 3 integriert
sind. Hingegen ist das Achsmittelstück 2 ausschließlich
dahingehend ausgelegt, dass die Oberwalze 1 bei ihrer Herstellung
und Montage nur durch den Austausch des Achsmittelstückes 2, 2' an
unterschiedliche Teilungen und/oder Sattelformen eines Oberwalzen-Trag- und
Belastungsarmes anpassbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2061433
A1 [0002, 0002, 0003]
- - DE 2061434 A1 [0002, 0002, 0003]