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Die Erfindung betrifft ein Prägewalzenpaar, umfassend zwei mit einem Prägedruck beaufschlagbare Prägewalzen mit Walzenballen, zwischen denen ein Prägespalt ausbildbar ist, wobei die Prägewalzen jeweils beidseits der Walzenballen axiale Lagerzapfen aufweisen, die in Drehlagern mit zugehörigen Lagersteinen gelagert sind und Ausgleichsvorrichtungen mit benachbart zu den Drehlagern auf den Lagerzapfen angeordneten Gegendrucklagern vorgesehen sind, mittels derer seine entgegengesetzt zum Prägedruck wirkende Vorspannkraft auf die Lagerzapfen erzeugbar ist.
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Prägewalzenpaare der eingangs genannten Art sind bekannt und finden beispielsweise beim Verprägen von Papierlagen Anwendung, wozu die aufeinandergelegten Papierlagen den Walzenspalt durchlaufen und unter Einwirkung des Prägedrucks und des auf den Walzenballen der Prägewalze vorhandenen Prägemusters miteinander verprägt werden.
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Bei derartigen Prägesystemen zum Prägen von Materialbahnen werden Verstellmittel zum Einstellen des Prägespaltes benötigt, um diesen auf das zu verarbeitende Material einstellen zu können bzw. bei Bedarf infolge Verschleiß oder Materialänderung den Prägespalt nachstellen zu können.
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Für den Prägebetrieb ist es auch notwendig, dass die Prägewalzen axial, einige auch radial genau zueinander ausgerichtet sind. Dies wird durch die Lagersteine in Verbindung mit einer Walzenstuhlung oder Kassette der Vorrichtung bewirkt, in die das Prägewalzenpaar eingebaut wird. Die Prägewalzen werden in einem genau definierten Abstand zueinander eingestellt, damit die zu prägende Materialbahn nicht überprägt wird, die genaue Prägehöhe erreicht wird, und die Prägewalzen durch ungewollte Berührung nicht vorzeitig verschleißen.
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Problematisch bei derartigen Prägewalzenpaaren ist jedoch die notwendige Lagerluft der beispielsweise für die Lagerung der Prägewalzen eingesetzten Pendelrollenlager sowie alle weiteren Lagerungsspiele, die zu einem Restspiel der Lagerung von mindestens 0,05 bis 0,1 mm führen. Dieses Restspiel führt im Prägebetrieb, bei dem die Prägewalzen mit einem vordefinierten Prägedruck beaufschlagt werden, dazu, dass sich die Prägewalzen zueinander ungewollt und unkontrolliert bewegen, wodurch die lichte Weite des Prägespaltes stets verändert wird. Diese Bewegungen sind umso ausgeprägter, je größer unterschiedliche Lastwechsel innerhalb eines Prägesystems auftreten, wie es z. B. bei so genannten Formatprägewalzen der Fall ist, die z. B. zur Prägung von Taschentüchern oder Servietten verwendet werden. Hierbei werden mehrere Lagen Tissue-Material miteinander verprägt, damit die einzelnen Lagen zusammenhaften. Die für diese Produkte eingesetzten Prägewalzen weisen üblicherweise zwischen 2 und 20 Formaten pro Walze auf, d. h. bei einer z. B. 16-formatigen Prägewalze befinden sich fünf Gravurstreifen in Längsrichtung, also rund um die Prägewalze, und 16 Gravurstreifen in Querrichtung. Bei jedem Verprägen der Lagen mit einem in Querrichtung verlaufenden Gravurstreifen vergrößert sich die Druckfläche im Prägebetrieb auf ein Vielfaches der Druckfläche der Gravurstreifen in Längsrichtung, und zwar in Abhängigkeit von Anordnung, Anzahl und Größe der Formate. Durch diese extreme, dauernd wechselnde Druckkraft werden die Prägewalzen innerhalb der restlichen Lagerluft in Schwingungen versetzt, d. h. die Prägewalzen weichen unerwünscht bei jedem Querbalken aus. Um dieses Ausweichen in vertretbaren Grenzen zu halten, wird daher häufig der Prägedruck höher eingestellt, als er für die Prägung der Gravurstreifen in Längsrichtung nötig ist, was jedoch den Verschleiß erhöht und das Prägeergebnis verschlechtert.
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Aus der gattungsbildenden
DE 10 2006 043 288 A1 ist es darüber hinaus bekannt, eine Ausgleichsvorrichtung zusätzlich zu den Drehlagern der Prägewalzen vorzusehen, die benachbart zu den Drehlagern mit entsprechende Gegendrucklagern vorgesehen ist und mittels derer eine entgegengesetzt zum Prägedruck wirkende Vorspannkraft auf die Lagerzapfen erzeugbar ist, so dass das Lagerspiel in Richtung des wirkenden Prägedrucks aufgehoben wird und das unerwünschte Lagerspiel mit den damit verbundenen Störungen ausbleibt. Die bekannte Ausgleichsvorrichtung wird dazu in einem eigenen Gehäuse zwischen den Drehlagern und den Walzenballen in entsprechenden gegeneinander vorspannbaren Lagerschalen angeordnet. Problematisch bei dieser an sich gut funktionierenden Ausgleichsvorrichtung ist deren Anfälligkeit gegen Verschmutzung sowie die durch die Ausgleichsvorrichtung induzierten zusätzlichen Biegekräfte, die erheblich ausfallen können und zu Überlastungen der das Prägewalzenpaar aufnehmenden Maschine oder unerwünschten Verformungen der Prägewalzen führen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Prägewalzenpaar der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung eines Prägewalzenpaars mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Ausgleichsvorrichtungen in mindestens einen Lagerstein der Drehlager zu integrieren, wodurch aufgrund der üblichen Kapselung der Lagersteine sichergestellt ist, dass die Ausgleichsvorrichtung mit den verwendeten Gegendrucklagern vor Verschmutzung geschützt innerhalb der Lagersteine der Drehlager angeordnet ist. Darüber hinaus erfolgt die Einleitung der dem Prägedruck entgegengesetzt wirkenden Vorspannkräfte unmittelbar benachbart zu dem Drehlager, so dass Verformungen der Prägewalze infolge der Vorspannkräfte sowie der insgesamt aufzubringende Kraftaufwand auf ein Minimum reduziert werden.
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Nach einem Vorschlag der Erfindung sind die Lagersteine beidseits des zugehörigen Drehlagers mit je einem Deckel zum Verschluss derselben ausgestattet und die Ausgleichsvorrichtung wird in einen dieser Deckel integriert.
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Die Ausgleichsvorrichtung kann dabei ein in einer Ausnehmung geführtes und mit der Vorspannkraft beaufschlagbares Gegendruckstück umfassen, welches am Gegendrucklager zur Anlage kommt.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Ausgleichsvorrichtung zum Erzeugen der Vorspannkraft eine Vorspanneinrichtung mit mindestens einer Druckfeder sowie einer zugeordneten Zugschraube zum Vorspannen der Druckfeder umfasst.
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Um den erforderlichen Bauraum zu begrenzen, wird dabei vorgeschlagen, die Zugschraube koaxial zur zugeordneten Druckfeder anzuordnen.
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Die Druckfedern selbst können beispielsweise mit progressiver oder linearer Federkennlinie eingesetzt werden, wobei es sich beispielsweise um Schraubenfedern oder Tellerfederpakete handeln kann.
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Ferner wird vorgeschlagen, die Ausgleichsvorrichtungen jeweils auf der den Walzenballen zugewandten Innenseite der Lagersteine anzuordnen.
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Je nach Notwendigkeit und vorhandener Gegebenheit kann lediglich eine Prägewalze oder beide Walzen bzw. eine entsprechende Anzahl von Walzen mit der erfindungsgemäß in die Lagersteine der Drehlager integrierten Ausgleichsvorrichtung versehen werden, wobei zumindest eine der Prägewalzen beidseits des Walzenballens je eine Ausgleichsvorrichtung aufweisen sollte.
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Schließlich können in an sich bekannter Weise auch Mittel zur Veränderung der lichten Weite des Prägespaltes vorgesehen sein, wie es eingangs bereits erläutert wurde.
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Da erfindungsgemäß die Ausgleichsvorrichtungen in den Lagerungen der einzelnen Prägewalzen direkt untergebracht werden, kann unabhängig voneinander bei jeder Walze die vorhandene Lagerluft in die gewünschte Richtung eliminiert werden.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist darin zu sehen, dass die Vorspannkraft der einzelnen Ausgleichsvorrichtungen nicht zu Lasten der Prägedruckkraft geht, d. h. es entsteht mit der erfindungsgemäße Ausgestaltung eine geschlossene Druckeinheit, wohingegen bei den bekannten Ausgleichsvorrichtungen zunächst der Prägedruck die Vorspannkraft überwinden muss, bevor der Prägedruck wirksam wird. Dies hat zur Folge, dass im Stand der Technik die Prägewalzen stärker bombiert werden müssen als normalerweise aufgrund der zur Prägung notwendigen Kräfte erforderlich wäre, um die ungewollten Walzendurchbiegungen zu vermeiden.
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Die erfindungsgemäß ausgestalteten Prägewalzenpaare lassen sich in fast jeder Maschinenanordnung mit vorhandenen Drehlagern unabhängig von der Druckgebung integrieren, da beispielsweise bei Einbau bzw. Integration der Ausgleichsvorrichtung in die Deckel der Drehlager ein nur geringer Platzbedarf in Form einer Verbreiterung um etwa 20 mm für einen entsprechend vergrößerten Deckel benötigt wird.
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Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in schematisierter Darstellung ein Prägewalzenpaar gemäß der Erfindung;
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2a die Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgestalteten Ausgleichsvorrichtung;
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2b die Aufsicht auf die erfindungsgemäße Ausgleichsvorrichtung;
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2c einen Schnitt durch die Ausgleichsvorrichtung gemäß 2a;
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3 die Ausgleichsvorrichtung in Explosionsdarstellung;
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4a die Ausgleichsvorrichtung gemäß 3 in montiertem Zustand;
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4b die Seitenansicht der Ausgleichsvorrichtung gemäß 4a;
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4c die Aufsicht auf die Ausgleichsvorrichtung gemäß 4a.
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Aus der 1 ist in schematisierter Darstellung ein Prägewalzenpaar z. B. zum Verprägen einer mehrlagigen Tissue-Bahn ersichtlich, welches eine erste obere Prägewalze 1 und eine zweite untere Prägewalze 20 umfasst, zwischen denen ein mit einer nicht näher dargestellten Verstelleinrichtung in seiner lichten Weite einstellbarer Prägespalt P für den Durchzug der zu verprägenden Materialbahn ausbildbar ist.
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Die Prägewalzen 1, 2 können identisch oder unterschiedlich voneinander ausgebildet sein, umfassen jedoch übereinstimmend jeweils einen Walzenballen 10, 20 sowie beidseits der Walzenballen 10, 20 vorstehende axiale Lagerzapfen 11, 21, mit welchen sie in Drehlagern 3 innerhalb einer nicht dargestellten Walzenstuhlung einer Prägevorrichtung eingespannt sind.
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Der Abstand zwischen den beiden Prägewalzen 1, 2 ist verstellbar, ferner ist es möglich, die beiden Prägewalzen 1, 2 im eingestellten Abstand mit einem vorbestimmbaren Prägedruck zu beaufschlagen, wie schematisch in 1 durch Pfeil D anhand der Prägewalze 1 dargestellt. Es versteht sich, dass sich der entsprechende entgegengerichtete Gegendruck in der Prägewalze 2 ebenfalls einstellt.
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Wie in der 1 lediglich schematisch angedeutet, sind die Drehlager 3 zur Lagerung der Lagerzapfen 11, 21 der Prägewalzen 1, 2 in Lagersteinen 30 angeordnet, die auf der zum Walzenballen 10, 20 weisenden Seite mit einem Innendecke 31 und auf der gegenüberliegenden Seite mit einem Außendeckel 32 verschlossen sind, wobei der Lagerzapfen 11, 21 aus einer zentralen abgedichteten Durchgangsbohrung hindurch tritt.
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Um die notwendigerweise in den als Drehlager 3 beispielhaft eingesetzten Pendelrollenlagern vorhandene Lagerluft zu eliminieren, ist eine aus den weiteren Zeichnungen näher ersichtliche Ausgleichsvorrichtung 5 ersichtlich, mittels derer eine entgegengesetzt zum Prägedruck wirkende Vorspannkraft A auf die Lagerzapfen ausübbar ist, was nachfolgend anhand des Lagerzapfens 11 demonstriert wird. Die Ausgleichsvorrichtung 5 ist dabei in den dem Walzenballen 10 zugewandten inneren Deckel 31 des Lagersteines 3 integriert.
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Wie aus den 2a bis 4c ersichtlich, ist dazu der innere Deckel 31 verbreitert ausgeführt und ist im Bereich seiner Durchgangsöffnung für den Durchtritt des Lagerzapfens 11 zusätzlich mit einer Aufnahme 312 für ein hier nicht dargestelltes Gegendrucklager versehen, welches benachbart zum Drehlager 3 auf dem Lagerzapfen 11 angeordnet ist und beispielsweise ebenfalls als Pendelrollenlager ausgeführt sein kann. Das Gegendrucklager wird in an sich bekannter Weise mit seinem zylindrischen Lagerkäfig in der Aufnahme 312 angeordnet.
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Aus der Darstellung gemäß den 2a und 2c ist ersichtlich, dass der Deckel 31 im Bereich seiner in Richtung der zweiten Prägewalze 2 weisenden Unterseite mit einer Ausnehmung 310 versehen ist in welche ein Gegendruckstück 50 einführbar ist, welches eine mit 500 gekennzeichnete und an die Kontur des Lagerkäfigs des Gegendrucklagers angepasste Andruckfläche aufweist, mit welchem es am Gegendrucklager zur Anlage kommt.
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Mittels durch den Deckel 31 vertikal hindurchgeführter Vorspannschrauben 55, die jeweils eine in einer entsprechenden Aufnahmebohrung 314 über eine aufgeschraubte Mutter 55 mit Unterlegscheibe 56 vorspannende Druckfeder 57 vorspannen, wird das Gegendruckstück 50 im Deckel 31 gehaltert und presst mit der sich aus dem Anzugsmoment der Zugschraube 55 in der Druckfeder 57 einstellenden Vorspannkraft A entgegengesetzt zum Prägedruck über das Gegendruckstück 50 auf das in der Aufnahme 312 befindliche Gegendrucklager. Hierdurch wird die notwendigerweise innerhalb der Drehlager 3 vorhandene Lagerluft vollständig eliminiert, so dass die Prägewalzen auch bei unterschiedlichen auftretenden Lastwechseln nicht mehr ausweichen können.
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Der solchermaßen mit der Ausgleichsvorrichtung 5 integral versehene Deckel 31 wird über einen Ansatz 316 am Lagerkäfig 30 befestigt, wozu er eine Vielzahl von Bohrungen 317 zum Anschrauben am Lagerkäfig aufweist. Das Gegendruckstück 50 weist demgemäß ein hierzu korrespondierendes Langloch 501 auf, welches auch bei befestigtem Lagerdeckel 31 die Versteilbarkeit des Gegendruckstückes 50 relativ zum Deckel 31 sicherstellt.
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Aufgrund der Anordnung der Ausgleichsvorrichtung innerhalb des Deckels ist diese vor Verschmutzung geschützt und lässt sich in nahezu beliebigen Ausgestaltungen von Lagersteinen integrieren, da hierzu lediglich ein modifizierter und geringfügig verbreiteter Deckel erforderlich ist.
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Es versteht sich, dass in Abwandlung zum dargestellten Ausführungsbeispiel die Ausnehmung 310 auch oberseitig im Deckel eingebracht sein kann, wie es auch möglich ist, den dem Walzenballen 10, 20 abgewandten äußeren Deckel 32 mit der Ausgleichsvorrichtung 5 zu versehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006043288 A1 [0006]
