DE2146179C3 - Antrieb für ein Friktions-Walzwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für ein Friktions-Walzwerk mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Bei einem bekannten derartigen Walzwerk-Antrieb (»Kautschuk-Handbuch«, Boström, 1960) wird jede Walze von je einem Elektromotor über ein Planetengetriebe zur Reduktion der Drehzahlen gesondert angetrieben. Die Antriebe sind direkt auf den jeweiligen Antriebszapfen der Walzen gesetzt und gegen Verdrehung am Ständer abgestützt. Die stufenlose Drehzahländerung der Walzen erfolgt über Gleichstrommotoren mit Leonhard-Aggregat. Bei einem derartigen Antrieb ergeben sich aus einer einseitigen Belastung der Walzen durch die schweren Antriebsaggregate und komplizierten Montagearbeiten erhebliche Nachteile. Die Planetenradsätze dieser Antriebe dienen lediglich der besseren Übertragung der Drehkräfte auf die Walze, da die Mehrfachverzahnung der einzelnen Elemente des Planetenradsatzes eine gleichmäßige Verteilung der erheblichen zu übertragenden Drehmomente ergibt.

Ein anderer bekannter Walzwerk-Antrieb (»Machinery and Equipment for Rubber and Plastics«; Seaman und Merrill, 1952) besitzt einen einzigen regelbaren Motor für beide Walzen, von denen die schnellere Walze über ein mechanisches Getriebe mit konstantem Untersetzungsverhältnis und die langsamere Friktionswalze über ein gesondertes, stufenlos regelbares Getriebe angetrieben werden.

Bei den bekannten Antrieben beträgt der von jeder der beiden Walzen aufgenommene Leistungsanteil annähernd 50 % der Gesamtleistung, so daß auch das stufenlos regelbare Getriebe der Friktionswalze für derartig große Leistungen ausgelegt werden muß. Der zu den zu übertragenden Leistungen überproportional ansteigende konstruktive Aufwand führt neben den beträchtlichen Anlagekosten zu erheblichen Abmessungen der Antriebe, die unter Umständen einen größeren Platz als das Walzwerk selbst beanspruchen können.

Aufgabe der Erfindung ist es. einen Antrieb für Friktions-Walzwerke der eingangs genannten Art von vergleichsweise kleinen Abmessungen zu schaffen, bei welchem die Schaltleistungen wesentlich verringert und die Schaltgeschwindigkeit erhöht ist.

Der Lösung dieser Aufgabe liegt der Gedanke zugrunde, durch Leistungsverzweigung die Walzen mit gleichbleibender Geschwindigkeit von einem Hauptantrieb durch mechanisch gekoppelte Getriebe anzutreiben und die Friktion durch einen Nebenantrieb herbeizuführen, der die Drehzahlen der einen Walze verändert. Dieser Nebenantrieb braucht nur einen Bruchteil der Leistung des Hauptantriebes aufzubringen und kann dementsprechend kleiner ausgelegt und einfacher zu steuern sein. Die konstruktive Lösung der Erfindungsaufgabe ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles von Anspruch 1 gekennzeichnet.

Durch die mechanische Koppelung der Wulzen-Hauptgeiriebe tritt kein Schlupf auf, und die bei Friktion von der langsameren Walze abgegebene Bremsleistung fließt über die mechanische Kopplung in die schnellere Walze zurück. Trotz Verwendung einer Gleichstrommaschine ist es bei dem erfindungsgemäßen Antrieb nicht notwendig, die Gleichstrommaschine mit einer teueren und aufwendigen Vierquadranten-Steuerung auszurüsten, durch die der Motor als Generator geschaltet wird. Durch die mechanische Kopplung des Antriebssystems wird ferner erreicht, daß bei Friktion die schnellere Walze praktisch mit der gesamten Hauptleistung angetrieben wird.

Zur weiteren Verringerung der notwendigen Nebenleistung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Nebenieistung su eingeleitet wird, daß eine Friktionsänderung mit kleinstem Moment und damit geringster Antriebsleistung erfolgt. Dies wird nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv dadurch gelost, daß das äußere Zentralrad des Planetengetriebes der Friktionswalze entgegen dem Drehsinn der Frik tionswalze angetrieben wird. Die Nebenleistung wird dadurch nicht nur am kleinsten, sie bleibt auch stets eine positiv in das Getriebe einzuleitende Leistung, so daß der als Gleichstrommaschine ausgebildete Nebenmotor mit einer einfachen Einquadranten-Steuerung ausgestaltet werden kann.

Der betriebstechnisch besondere Vorteil der Leistungsverzweigung liegt darin, daß das Zu- und Abschalten von Friktion lediglich durch Ein- und Ausschalten des Nebenmotors elektrisch gesteuert wird und im wesentlichen unabhängig vom Kraftfluß der Hauptleistung erfolgt.

Obwohl zur Erzielung der Friktion an sich nur eine Walze mit einem Planetenradgetriebe ausgerüstet werden muß, ist es aus Gründen der kinetischen Symmetrie doch vorteilhafter, auch die andere Walze mit einem Planetengetriebe auszustatten. Dies bietet noch die zusätzliche Möglichkeit, das Walzendrehmoment durch einen gebräuchlichen Drehmomentanzeiger genauer als bei herkömmlichen Antrieben zu messen, welcher hierzu an einem der mit dem Außenzahnkranz des äußeren Zentralrades dieser Walze kämmenden Ritzel angeordnet ist.

Der Vorteil der Leistungsverzweigung zeigt sich bei einer stufenlos zu ändernden Friktion besonders deutlich. Insbesondere bei Laborwalzwerken wird angestrebt, die Friktion stufenlos variieren zu können, um das Materialverhalten im Walzspalt über den gesamten Friktionsbereich zu untersuchen. Genaue Daten über die Materialeigenschaften lassen sich durch die Mes-

sung des am Walzenspalt unmittelbar wirkenden Drehmoments erhalten. Da sich ferner für einen großen Verstellbereich des Nebenantriebes nur ein relativ kleiner Drehzahlbereich am Walzenzapfen ergibt, kann bei dem erfindungsgemäßen Antrieb eine außerordentlich große Regelgenauigkeit erzielt werden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Leistungsverzweigung, der sich insbesondere bei siufenloser Veränderung der Friktion auswirkt, ist die verbeiserte Drehmomentcharakteristik über den Drehzahlverstellbereich. Wird die ganze Antriebsleistung wie bei bekannten Antrieben durch ein stufenlos regelbares Getriebt; eingeleitet, so gehen bis zu 50 % der eingeleiteten Motorleistung im Getriebe verloren. Wird statt dessen nur ein Teil der Leistung durch ein stufenlos regelbares Getriebe eingeleitet, dann bezieht sich der Leistungsverlust von 50 % nur noch auf diese Teilleistung, so daß am Wellenzapfen ein größeres Drehmoment zur Verfugung sieht. Diese Verbesserung kann bis zu 40 % der Motorleistung ausmachen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Walzenantrieb in senkrechtem Schnitt durch die antriebsseitigen Lagerblöcke,

F i g. 2 den Walzenantrieb in senkrechtem Längsschnitt in der Achsebene einer Walze.

Die Friktionswalze 1 läuft einstellbar langsamer, die Walze 2 gleichbleibend schnell um. Ein für beide Walzen gemeinsamer, nicht drehzahlregelbarer Elektromotor 3 treibt über eine magnetisch kuppelbare Riemenscheibe 4 und eine Riemenscheibe 5 eine Hauptschnekkenwelle, die aus zwei drehfest und gelenkig miteini>nder verbundenen Hauptschnecken 6,7 besteht und die zwei Hauptschneckenräder 8.9 — je eines für eine der Walzen — antreibt, jedes Hauptschneckenrad 8,9 ist auf eine Hauptwelle 10, 11 aufgekeilt, die das innere Zentralrad 12 eines Planetenräder 13 enthaltenden PIanctengetriebes antreibt. Das äußere Zentralrad 14 ist auf dem zugehörigen Planetenträger 15 über Rollenlager 16 drehbar gelagert und an seinem Außenumfang mit einem Zahnkranz 17 versehen. Der Planetenträger 15 ist auf dem Antriebszapfen der zugehörigen Welle befestigt.

Parallel zur Hauptschneckenwelle 6 bzw. 7 sind zwei miteinander fluchtende, aber unabhängig voneinander drehbare Nebenschnecken 26, 27 angeordnet. Die Nebenschnecke 26 wird von einem stufenlos regelbaren Elektromotor 103, z. B. einem Gleichstrommotor mit Thyristorsteuerung, über eiiie magnetisch kuppelbare Riemenscheibe 104 und eine Riemenscheibe 105 angetrieben. Die Nebenschnecke 27 wird von der Hauptschnecke 7 über einen Riementrieb mit magnetisch kuppelbarer Riemenscheibe 106 und einer Riemenscheibe 107 angetrieben. Jede Nebenschnecke 26 bzw. 27 treibt je ein Nebenschneckenrad 28, 29, das auf der Hauptwelle 10, 11 der zugehörigen Walze 2 drehbar gelagert ist und ein mit ihm fest verbundenes Ritzel 30 dreht. |edes dieser Ritzel 30 treibt je zwei Zahnräder 31, deren Achsen in der senkrechten Achsebene der zugehörigen Walze einander diametral gegenüber angeordnet sind und die mittels je einer im Lagerblock gelagerten Nebenwelle 32 je ein Ritzel 33 drehen, das am Zahnkranz 17 des äußeren Zentralrades 14 des PIanetengctriebes der zugehörigen Walze kämmt.

Das Paar Nebenwellen 32 jeder Walze nimmt durch das Ritzelpaar 33 das Reaktionsmoment des äußeren Zentralrades 14 auf, so daß dieses frei von Lagerkräften des Walzenantriebes bleibt. Bei eingeschalteter Friktion übertragen die Nebenwellen 32 der Friktionswalze 1 über die Ritzel 33 die vom Elektromotor 103 abgegebene, für die Friktion notwendige Leistung.

Zur Erzielung einer Friktion braucht lediglich das zusätzliche, vom regelbaren Elektromotor 103 in das Getriebe eingeleitete Drehmoment zu- oder abgeschaltet bzw. geregelt /u werden. Dieser Schaltvorgang kann beispielsweise von einer Elektromagnelkupplung geringen Drehmoments ohne Verzögerung und technisch sehr einfach vorgenommen werden.

Durch den magnetisch kuppelbaren Riementrieb zum Antrieb des äußeren Zentralrades 14 wird vermieden, daß die Walzen mit einem überhohen Drehmoment arbeiten, was zu Unfällen der Bedienungspersonen führen kann. Wird der Antrieb des äußeren Zentralrades 14 noch so eingerichtet, daß seine Drehzahl die Drehung des inneren Zentralrades 12 des Pkmctengetriebcs kompensiert, so steht die Walze bei Überlast still, obwohl der Elektromotor 3 weiterläuft.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Antrieb für ein Friktions-Walzwerk zur Behandlung von Kautschuk und Kunststoffen, bei weichem die langsamere Friktionswalze über ein Planetengetriebe mit veränderbarer und die schnellere Walze über ein Planetengetriebe mit konstanter Drehzahl antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß beide mechanisch miteinander gekoppelten Planetengetriebe von einem gemeinsamen Hauptantrieb mit konstanter Drehzahl antreibbar sind und daß das innere Zentralrad (12) des Planetengetriebes der Friktionswalze (1) drehfest mit der Hauptwelle (10) und dessen Planeienträger (15) »5 drehfest mit dem Walzenzapfen verbunden sind und dessen auf dem Planetenträger (15) drehbar gelagertes äußeres Zentralrad (14) durch einen stufenlos regelbaren Nebenantrieb antreibbar isi.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn- a° zeichnet, daß das äußere Zentralrad (14) des Planetengetriebes der Friktionswalze (1) über einen Schneckentrieb von einem stufenlos regelbaren Nebenmotor entgegen dem Drehsinn der Friktionswalze (1) antreibbar ist. ^a5