DE3038587A1

DE3038587A1 - Antreibbare walze mit steuerbarer durchbiegung, insbesondere fuer maschinen zur erzeugung und verarbeitung von bahnen aus papier oder kunststoff

Info

Publication number: DE3038587A1
Application number: DE19803038587
Authority: DE
Inventors: Walter 4006 Erkrath Bolender
Original assignee: SCHMIDT ERWEPA MASCHF
Current assignee: SCHMIDT ERWEPA MASCHF
Priority date: 1980-10-13
Filing date: 1980-10-13
Publication date: 1982-04-29
Also published as: US4363615A; EP0049765A1; DE3038587C2; CA1158085A; JPS5794122A; FI812939L

Description

Akte 80-10/2-0-74

Firma ER-WE-PA Maschinenfabrik und Eisengießerei GmbH,/ 4006 Erkrath

Antreibbare Walze mit steuerbarer Durchbiegung, insbesondere für Maschinen zur Erzeugung und Verarbeitung von Bahnen aus Papier oder Kunststoff.

Die Erfindung betrifft eine antreibbare Walze mit steuerbarer Durchbiegung, insbesondere für Maschinen zur Erzeugung und Verarbeitung von Bahnen aus Papier oder Kunststoff.

Walzen mit steuerbarer Durchbiegung sind an sich bekannt. So ist beispielsweise in der DE-OS 28 37 913 eine derartige Walze beschrieben, die ein im wesentlichen zylindrisches Innenteil aufweist, das über Achszapfen fest auf einem Widerlager gelagert ist, sowie ein rohrförraiges, das Innenteil umgebendes Außenteil, das um die Zylinderachse drehbar an seinen beiden Enden auf dem Innenteil gelagert ist, wobei am Innenteil längs einer Mantellinie eine Einrichtung zur Erzeugung von in radialer Richtung zwischen Innenteil und Außenteil wirksamen Zwangskräften angeordnet ist. Bei dieser bekannten nicht angetriebenen Walze mit steuerbarer Durchbiegung wird durch eine einseitige Beheizung des innenteils eine Durchbiegung des Innenteils erreicht, die sich über die Lagerung des Außenteils auf den Innerfeeil auf das Außenteil überträgt. Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur die natürliche Durchbiegung der Walze auszugleichen, um einen gleichmäßigen Anpreßdruck zu erhalten, sondern es ist auch möglich, für bestimmte Zwecke eine zusätzliche Aufwölbung der Walzenoberfläche in bestimmten Bereichen zu erzielen«

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Es hat sich nun gezeigt, daß technische Probleme dann auftreten, wenn eine Walze mit steuerbarer Durchbiegung als antreibbare Walze ausgebildet werden soll.

Auch antreibbare Walzen mit steuerbarer Durchbiegung sind an sich bekannt.

So ist in der DE-AS 20 50 696 eine für hohe Biegebelastungen bestimmte Walze beschrieben, bei der koaxial durch einen der Achszapfen eine in der Umgebung ihres äußeren Endes · am Achszapfen gelagerte Antriebswelle geführt ist, die mit einem Zentralrad verbunden ist, das über ein am Innenteil gelagertes Zahnradgetriebe einen koaxial zum Außenteil angeordneten und mit diesem treibend verbundenen Innenzahnkranz antreibt. Bei dieser bekannten Walze besitzt das Zahnradgetriebe zwei diametral zum Zentralrad angeordnete Zwischenräder, die durch Schlitze im Achszapfen hindurchtretend mit dem Innenzahnkranz kämmen, der von außen an die Stirnflächen des Außenteils der Walze angesetzt und dort befestigt ist. Damit der Antrieb auch bei einer starken Durchbiegung des Außenteils der Walze störungsfrei arbeitet, ist die Zentralradwelle nicht am Innenteil der Walze gelagert, sondern lediglich über eine Gelenkkupplung mit der Antriebswelle verbunden. Dabei müssen, um ein störungsfreies Funktionieren des Antriebes sicherzustellen, bestimmte Abstandsbedingungen zwischen dem Mittelpunkt des Zentralrades und einerseits dem Gelenkpunkt der Kupplung und andererseits dem Mittelpunkt des Pendellagers zwischen Außenteil und Innenteil der Walze eingehalten werden.

Die bekannte Walze hat den Nachteil, daß die Konstruktion recht aufwendig ist, wobei durch die doppelte Schlitzung des Innenteils zum Durchtritt der beiden Zwischenräder eine starke die Maximalbelastung begrenzende Schwächung hinge-

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nommen werden muß, oder diese Bauteile überstark dimensioniert werden müssen. Weiterhin wird durch die Verbindung des Zentralrades über eine Gelenkkupplung mit der Antriebswelle die übertragbare Drehzahl und damit das mögliche Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes begrenzt. Das Zentralrad muß relativ groß ausgeführt sein, was einerseits hohe Herstellungskosten verursacht und andererseits auch eine entsprechende Dimensionierung des Achszapfens erfordert. Dieser Konstruktionsaufwand wird noch dadurch gesteigert, daß infolge der Begrenzung des Übersetzungsverhältnisses relativ hohe Drehmomente über Antriebswelle und Kupplung auf das Getriebe übertragen werden müssen. Weiterhin ist die Einstellung und Aufrechterhaltung der beschriebenen Justierung aufwendig und infolge der Anordnung und Verbindung des Zentralrades muß,insbesondere bei höheren Drehzahlen , eine stärkere Geräuschbildung in Kauf genommen werden.Schließlich muß das Drehmoment von dem an die Stirnfläche des Außenteils angesetzten Innenzahnkranz über formschlüssige Verbindungselemente, beispielsweise Schraubenverbindungen, auf das Außenteil übertragen werden, was wiederum Justier- und Dimensionierungsprobleme aufwirft.

Die Erfindung geht aus von einer antreibbaren Walze mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, eine antreibbare Walze mit steuerbarer Durchbiegung dieser Bauart so zu verbessern, daß bei sehr geringem Konstruktiönsaufwand eine antreibbare Walze erhalten wird, welche auch bei kleinen Walzendurchmessern und vor allem kleinen Achszapfendurchmessern die Erzielung hoher Liniendrücke und dadurch hoher Belastungen erlaubt, bei der Durchbiegungen des Außenteils keine Störung des Antriebs verursachen und bei der keine besonderen Maßnahmen zur Einstellung und Aufrechterhaltung einer bestimmten Justierung

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getroffen werden müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Dadurch,daß bei der erfindungsgemäßen Walze die Antriebswelle einstückig mit dem Zentralrad verbunden ist und an ihrem inneren Ende am Innenteil gelagert ist, werden durch eine einfache Maßnahme eine Reihe von Vorteilen erreicht. Zunächst kann bei dieser Konstruktion das Zahnradgetriebe aus einem einzigen Zwischenrad bestehen, was zur Folge hat, daß Achszapfen bzw. Innenteil nur an einer Stelle, nämlich dem Durchtritt dieses einzigen Zwischenrades geschwächt sind. Dies und der Wegfall der im Achszapfen bei der bekannten Vorrichtung anzuordnenden Kupplung haben zur Folge, daß sowohl der Achszapfen als auch das Zentralrad relativ klein dimensioniert werden können. Eine große Materialersparnis und Konstruktionsvereinfachung ergibt sich dadurch, daß das Zentralrad dann mit der Antriebswelle aus einem Stück herausgearbeitet werden kann. Das übersetzungsverhältnis zwischen Zentralrad und Innenzahnkranz kann relativ hoch gewählt werden, was zur Folge hat, daß nur kleine Drehmomente über die Antriebswelle übertragen werden müssen, da mit hohen Eingangsdrehzahlen und entsprechend preiswerten Motoren für hohe Drehzahlen gearbeitet werden kann. Die Durchbiegungen des Außenteils werden in einfacher Weise durch die besondere bogenförmige Ausbildung der Zahnkämme am Zwischenrad ausgeglichen. Schließlich ist durch die besondere Verbindung des Innenzahnkranzes mit dem Außenteil der Walze eine sichere und problemlose Übertragung der Drehmomente gewährleistet.

Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Walze bei niedrigem Konstruktionsaufwand eine große Einsparung

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an Antriebsernergie ermöglicht und auch bei hohen Drehzahlen außerordentlich geräuscharm lauft»

Vorteilhafte Ausführungsformen der arfindungsgemäßen Walze sind Gegenstand d©r Unteransprücheo

Die besondere Ausbildung der Spannelemente nach Anspruch ermöglicht eine optimale einstellbare Übertragung der Drehmomente vom Xnnensahnkrana auf das Außenteil der Walze.

Die Ausbildung der Verbindung zwischen Zwischenrad und Innenzahnkranz,ergänst durch die Merkmale von Patentanspruch 3, stellt sicher, daß auch bei stärkeren Durchbiegungen des Außenteils der Waise gegenüber der Mittelachse der Antriebswelle keine Übertragungsprobleme auftreten. Schließlich ist es infolge der Möglichkeit, die Antriebselemente der Waise platzsparend in einem Innenraum mit relativ kleinem Volumen anzuordnen gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 4 möglich, diesen Innenraum gut gegen den Außenraum abzudichten und an eine Umlaufschmierung anzuschließen« Dies bringt erhebliche Vorteile, insbesondere sur Erzielung von hohen Drehzahlen, die für Maschinengeschwindigkeiten ab etwa 400m/min erforderlich sind»

Im folgenden wir anhand der beigefügten Zeichnung ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Walze näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Ende einer Walz® mit steuerbarer Durchbiegung in einem Längsschnitt dargestellt* Die Walze besitzt ein im !wesentlichen zylinderförmigen Innenteil 1, das an beiden Endsn in einen Achszapfen 2 ausläuft. Der dargestellte Achssapfen 2 ist hohl und

ORlGtNM-

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besitzt einen durchgehenden Innenraum 2a, der in eine Ausnehmung la des Innenteils 1 einmündet. Der Achszapfen 2 stützt sich auf einem festen Widerlager 5 ab.

Auf dem Innenteil 1 stützt sich über Rollenlager 4 ein rohrförmiges Außenteil 3 ab, auf dessen äußere Oberfläche noch ein besonderer Walzenmantel 3a angeordnet ist.

Das Rollenlager 4 ist ein Pendelrollenlager. Es. sind in Längsrichtung der Walze noch weitere, nicht dargestellte, derartige Pendelrollenlager angeordnet. Weiterhin ist auf dem Innenteil 1 in nicht dargestellter Weise längs einer Mantellinie eine Einrichtung zur Erzeugung von in radialer Richtung zwischen Innenteil und Außenteil wirksamen Zwangskräften angeordnet, durch welche die Durchbiegung in steuerbarer Weise erreicht wird. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie dies in der DE-OS 28 37 913 beschrieben ist.

Zum Antrieb des Außenteils 3 ist durch den Innenraum 2a des Achszapfens 2 eine Antriebswelle 6 hindurchgeführt, welche an ihrem äußeren Ende über ein Kugellager 7 am Achszapfen 2 gelagert ist, während sie an dem anderen Ende über ein weiteres Kugellager 8 und ein Kugellager am Innenteil 1 gelagert ist. Zwischen den Kugellagern 8 und 9 ist ein Zentr_alrad 10 angeordnet, das einen relativ kleinen Durchmesser besitzt und mit der Antriebswelle 6 einstückig verbunden ist. Das Zentralrad 10 kämmt mit einem Zwischenrad 11,das oberhalb des Zentralrades 10 über Kugellager 13 auf einer am Innenteil 1 angeordneten Achse gelagert ist. Das Zwischenrad 11 kämmt seinerseits mit einem Innenzahnkranz 14, der in das Außenteil 3 eingeschoben und über zwei Spannringe 15a und 15b mit der Innenfläche des Außenteils 3 kraftschlüsK®^{12 un en}

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Wie aus der Zeichnung unmittelbar zu entnehmen, liegt der Spannring 15a mit seiner dem Walzeninneren zugewandten Stirnfläche an einem Anschlag 14a, der mit dem Innenzann» kranz 14 verbunden ist. Mit einer konisch ausgebildeten Mantelfläche liegt der Spannring 15a an der ebenfalls konisch ausgebildeten Mantelfläche des anderen Spannringes 15b an, dessen nach außen weisende Stirnfläche an einem von außen angesetzten Stellring 16 anliegt, der über Stellschrauben 17 mit dem Innenzahnkranz 14 verbunden ist. Über die Stellschrauben 17 ist der Stellring 16 in Längsrichtung verschiebbar. Durch Verschiebung des Stellringes können die beiden keilförmigen Spannringe 15a und 15b gegeneinander verschoben und damit kann der Anpreßdruck zwischen Innenzahnkranz 14 und Außenteil 3 einstellbar verändert werden. Die beiden Spannringe 15a und 15b sind in nicht dargestellter Weise zweckmäßig geschlitzt ausgeführt, um eine Verklemmung zu verhindern.

Wie der Zeichnung weiter zu entnehmen, sind die Zähne 11a des Zwischenrades 3, dessen Drehachse Z parallel zur Drehachse M der Antriebswelle 6 angeordnet und.festgelegt ist, mit Zahnkämmen versehen, die in Richtung der Drehachse Z bogenförmig gekrümmt verlaufen, d.h. die Höhe der Zahnkämme nimmt von der Mittelebene des Zwischenrades 11 aus gesehen nach beiden Stirnflächen zu ab. Dies hat zur Folge, daß bei einer Schrägstellung des Innenzahnkranzes 14 infolge einer mehr oder weniger großen Durchbiegung der Walze die ineinanderkämmenden Flächen von Innenzahnkranz 14 und Zwischenrad 11 aufeinander abrollen können und somit keine Störung des Eingriffs und damit keine Beeinträchtigung der Übertragung auftreten kann.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen Zentralrad 10 und Innenzahnkranz 14 kann relativ hoch gewählt werden und

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beispielsweise 1:5 betragen. Auf diese Weise kann an das äußere Ende der Antriebswelle 6 ein Elektromotor mit relativ hoher Drehzahl angeschlossen werden.

Es wird noch einmal darauf hingewiesen, daß die Übertragung des Drehmomentes zwischen Innenzahnkranz 14 und Außenteil 3 lediglich kraftschlüssig und nicht beispielsweise über Schraubverbindungen erfolgt. Es können an dieser Stelle also keine Probleme, beispielsweise wegen einer durch die Toleranzen von Schrauben und Schraubenlöchern bedingten ungleichmäßigen Belastung dieser Verbindung,entstehen.

Infolge des geringen Volumenbedarfes der Innenräume 2a und la , in denen die sich drehenden Bauteile 6 bis 14 angeordnet sind, ist es möglich, den Gesamtinnenraum la-2a an eine Umlaufschmierung anzuschließen. Die Schmierstoffzuleitung erfolgt hierbei über eine angedeutete Zuleitung; 19 sowie weitere, nicht näher dargestellte Zuleitungen, während die Schmierstoff ableitung über eine Leitung 18 erfolgt.

Claims

WF/Wi P aten tan Sprüche

'Antreibbare Walze mit steuerbarer Durchbiegung, insbesondere für Maschinen zur Erzeugung und Verarbeitung von Bahnen aus Papier oder Kunststoff, mit einem im wesentlichen zylindrischen Innenteil, das über Achszapfen fest auf einem Widerlager gelagert ist und einem rohrförmigen, das Innenteil umgebenden Außenteil , das um die Zylinderachse drehbar an seinen beiden Enden auf dem Innenteil gelagert ist, wobei am Innenteil längs einer Mantellinie eine Einrichtung zur Erzeugung von in radialer Richtung zwischen Innenteil und Außenteil wirksamen Zwangskräften angeordnet ist und bei der koaxial durch einen der Achszapfen eine in der Umgebung ihres äußeren Endes am Achszapfen gelagerte Antriebswelle geführt ist, die mit einem Zentralrad verbunden ist, das über ein am Innenteil gelagertes Zahnradgetriebe einen koaxial zum Außenteil angeordneten und mit diesem treibend verbundenen Innenzahnkranz antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (6) an ihrem inneren Ende am Innenteil (1) gelagert ist und das Zentralrad (10) einstückig mit der Antriebswelle (6) verbunden ist und das Zahnradgetriebe ein einziges Zwischenrad (11) aufweist, dessen Drehachse (Z)

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parallel zur Achse (M) der Antriebswelle (6) festgelegt ist und dessen Zähne ClIa) jeweils einen in Richtung seiner Drehachse (Z) bogenförmig zu den Stirnflächen hin abfallenden Kamm aufweisen und der Innenzahnkranz (14) in das Außenteil (3) eingeschoben und über Spannelemente (15a-15b) kraftschlüssig mit der Innenfläche des Außenteils (3) verbunden ist.
2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannelemente zwei ineinandergesteckte mit konisch ausgebildeten, geschlitzten Mantelflächen aneinander anliegende Spannringe (15a_r 15b) dienen, die zwischen dem Innenzahnkranz (14) und der Innenfläche des Außenteils (3) angeordnet sind und mit ihrer inneren Stirnfläche an einem mit dem Außenteil verbundenen Anschlag (14a) anliegen, während die äußere Stirnfläche unter der Kraftwirkung eines in das Außenteil (3) eingesetzten, mittels Stellschrauben (17) in Längsrichtung des Außenteils (3) verschiebbaren Stellringes (16) steht.
3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Zahnkranzes (14) größer ist als die Dicke des Zwischenrades ClI).

Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet _? daß Antriebswelle (&)',"" Zentralrad (10) _r Zwischenrad (11) und Innenzahnkranz (14) innerhalb eines in Bezug auf Flüssigkeitsdurchtritt zusammenhängenden, nach außen abgedichteten Innenraumes (la, 2a) angeordnet sind, der mit mindestens einer Schmiermittelzuleitung (19) und einer Schmiermittelableitung (18) in Verbindung steht.