DE4237862C1 - Einrichtung zur Aufnahme und zum Antrieb einer Transportrolle eines Rollenofens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Aufnahme und zum Antrieb einer Transportrolle eines Rollenofens mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Rollenöfen sind seit langem bekannt und finden zum Beispiel in der keramischen Industrie Anwendung. Das Gut wird dabei über Transportrollen, die beabstandet zueinander entlang eines Ofenweges auf einer horizontalen Ebene hintereinander angeordnet sind, geführt. Die einzelnen Transportrollen er­ strecken sich quer zum Ofenkanal und damit senkrecht zur Transportrichtung des Gutes bis zu den seitlichen Ofenwänden, in diese hinein oder durch diese hindurch und werden end­ seitig über entsprechende Lagerungen, zum Beispiel Rollen­ lager, geführt sowie über einen Antrieb, beispielsweise einen Kettentrieb, gemeinsam oder in Gruppen in Drehbewegung versetzt.

Die Rollen können sich entweder alle mit gleicher Geschwindigkeit drehen, zum Beispiel, wenn ein gemeinsamer Antrieb verwendet wird; es ist aber auch möglich, einzelne Gruppen von Rollen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit anzutreiben, um zum Beispiel im Bereich der Sinterzone eine Vereinzelung des auf den Rollen geführten Brenngutes zu erreichen.

Der Ofenkanal wird durch einen Boden und eine Decke begrenzt und entlang des Ofenweges sind über die verschiedenen Ofenzonen (Aufheizzone, Brennzone, Kühlzone) Brenner oder elektrische Heizelemente zur Beheizung beziehungsweise Befeuerung des Ofens angeordnet.

Je nach Ofenquerschnitt weisen die einzelnen Rollen eine mehr oder weniger große Länge auf. Insbesondere bei langen Rollen bestehen mechanische Probleme, vor allem in den Hoch­ temperaturbereichen des Ofens. Zwar werden heutzutage viel­ fach Sonderwerkstoffe, zum Beispiel auf Basis Siliciumcarbid, bei der Herstellung dieser Rollen verwendet, dennoch kann nicht immer sicher verhindert werden, daß die Rollen, ins­ besondere herstellungsbedingt, gewisse Toleranzen aufweisen oder sich während des Ofenbetriebs deformieren.

Einen besonderen Problembereich stellt in diesem Zusammen­ hang der Anschluß der freien Rollenenden an die zugehörige Antriebseinrichtung dar. Die EP 03 88 206 A1 zeigt eine Stift-/Schlitz- Verbindung zwischen Rolle und einem die Rolle endseitig übergrei­ fenden "Adapter". Eine starre mechanische Verbindung ist jedoch oft unerwünscht, weil Toleranzen, zum Beispiel im Rollen­ querschnitt, nicht immer sicher ausgeglichen werden können und sogar im Gegenteil zu unerwünschten mechanischen Span­ nungen führen, die teilweise sogar einen Rollenbruch verur­ sachen.

Eine "elastische Verbindung" wäre zwar wünschenswert; es liegen diesbezüglich jedoch bisher keine technischen Reali­ sierungsmöglichkeiten vor. Bei der Verbindung nach der EP 03 35 216 A1 ist eine gewisse "Elastizität" vorhanden, indem ein rohrförmiges Ende eines Adapters ein Rollenende über­ greift und der Adapter in diesem Abschnitt über eine umlau­ fende Feder vorgespannt ist. Auch bei der DE 30 06 114 C2 erfolgt eine radiale Vorspannung, dort mittels eines Radial- Spannrings.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Aufnahme einer Transportrolle eines Rollenofens anzubieten, die eine gewisse "Elastizität" im Anschlußbe­ reich der Transportrolle an die Antriebseinrichtung ermög­ licht und dabei vor allem auch Toleranzen in der Geometrie der Transportrolle oder Positionsveränderungen der Transportrolle während des Ofenbetriebs ausgleichen kann.

Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine gattungsgemäße Einrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vor. Daraus folgt:

• - Um das antriebsseitige, freie Ende der Transportrolle ist mindestens ein ringförmiger Körper angeordnet, der min­ destens einen, radial nach außen abstehenden, zapfenarti­ gen Vorsprung aufweist. Sofern die Transportrolle beid­ seitig angetrieben wird, sollte vorzugsweise auch das ge­ genüberliegende Ende der Transportrolle entsprechend kon­ fektioniert werden. Dies gilt auch für die nachstehenden weiteren Merkmale der Einrichtung.
• - Das freie Ende der Transportrolle wird von einem rohrför­ migen Ende eines Adapters eingeschlossen. "Eingeschlossen" heißt dabei, daß der rohrförmige Adapter das korrespon­ dierende freie Ende der Transportrolle übergreift.
• - Der Adapter weist eine, der Zahl der zapfenartigen Vor­ sprünge und ihrer Position entsprechende Zahl von axial verlaufenden Nuten auf. Der Begriff "Nut" ist - wie nach­ stehend noch näher ausgeführt wird - dahingehend zu ver­ stehen, daß die Nut entweder nur an der Innenseite des rohrförmigen Adapters ausgebildet oder auch radial nach außen offen ist.
• - Jede Nut verläuft vom freien Ende des Adapters zumindest teilweise in Richtung auf das jeweilige Rollenende. Die maximale Nutlänge entspricht demzufolge der Tiefe, mit der der Adapter das freie Ende der Transportrolle in Axial­ richtung übergreift.
• - Entlang ihrer Längserstreckung weist jede Nut mindestens eine - entgegen der Drehrichtung der Transportrolle aus­ gebildete tangentiale Ausbuchtung auf, die zur Aufnahme des korrespondierenden zapfenförmigen Vorsprungs des Kör­ pers dient. "Tangential" bedeutet dabei, daß die Aus­ buchtung im rechten Winkel zur Längserstreckung der Nut angeordnet ist.
• - Der Adapter ist an seinem der Transportrolle entgegenge­ setzten Ende an eine Antriebseinrichtung kuppelbar. Die Art der Antriebseinrichtung ist unabhängig von der be­ schriebenen Einrichtung zur Aufnahme der Transportrolle, so daß der Fachmann hier auf bekannte Antriebseinrich­ tungen zurückgreifen kann, wie sie beispielsweise in der DE 31 40 645 beschrieben sind.

Die antriebsmäßige Kupplung der Transportrolle an den Adapter erfolgt erfindungsgemäß nicht durch eine starre mechanische Verbindung; vielmehr wird das Drehmoment vom angetriebenen Adapter über den zapfenartigen Vorsprung des ringförmigen Körpers im Zusammenwirken mit der Ausbuchtung, die als An­ schlag für den Vorsprung dient, mittelbar auf die Transport­ rolle übertragen.

Es ist offensichtlich, daß auf diese Weise Maßtoleranzen der Transportrolle und/oder des Adapters innerhalb bestimmter Grenzen "aufgefangen" werden können, so daß eine Art "ela­ stische Kupplung" bereitgestellt wird.

Bereits an dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, daß die axial verlaufenden Nuten lediglich die Aufgabe haben, beim Zusammenbau der Einrichtung die zapfenartigen Vorsprünge in den Bereich der Ausbuchtungen zu führen, die - wie dar­ gestellt - als Anschläge dienen.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, die Nut(en) und die Ausbuchtung(en) mit einer Öffnungsweite auszubilden, die jeweils etwas größer ist als der Querschnitt der korrespon­ dierenden Vorsprünge. Hierdurch wird einerseits der Zusam­ menbau der Einrichtung (die Kupplung von Transportrolle und Adapter) erleichtert; andererseits werden auf diese Weise weitere Möglichkeiten geschaffen, Maßtoleranzen auszuglei­ chen.

Der ringförmige Körper kann auf unterschiedliche Art und Weise gestaltet und auf der Transportrolle aufgebracht werden.

Nach einer ersten Ausführungsform ist der ringförmige Körper (einschließlich seines radialen Vorsprungs) auf die Trans­ portrolle aufgeschrumpft. Derartige Aufschrumpf-Verfahren, insbesondere von metallischen Werkstoffen, sind aus anderen Gebieten der Technik bekannt. Dabei wird der Körper zunächst erwärmt, so daß sein Innenmaß etwas größer ist als das Außenmaß der Transportrolle. Diese Erwärmung erfolgt bei­ spielsweise induktiv. In diesem Zustand wird der Körper auf die Transportrolle axial aufgeschoben. Bei der anschließen­ den Abkühlung schrumpft der Körper wieder und legt sich damit kraftschlüssig auf die Oberfläche der Transportrolle.

Eine andere Ausführungsform, die die aufgabengemäße "Elasti­ zität" der Kupplungseinrichtung in besonderer Weise fördert, sieht vor, daß der ringförmige Körper aus einem, auf die Transportrolle in deren Drehrichtung aufgewickeltem Feder­ stahlblech besteht, dessen freies Ende den zapfenartigen Vorsprung bildet.

Dabei erfolgt die Wicklung des Federstahl-Rings (in mehreren Lagen) zunächst "lose". Eine "Selbstspannung" und damit eine Übertragung der Antriebskräfte und -momente wird in dem Moment erreicht, zu dem der Vorsprung gegen die korrespon­ dierende Innenfläche der Ausbuchtung zur Anlage kommt. Der Federstahlring wird dann in seiner Drehrichtung ge­ spannt und arretiert. Gleichzeitig können dabei Maßtoleran­ zen, insbesondere der Transportrolle, besonders einfach und sicher ausgeglichen werden.

Soweit dies gewünscht wird, können am antriebsseitigen Ende (beziehungsweise an beiden Enden) der Transportrolle mehrere derartiger ringförmig er Körper mit entsprechenden Vorsprün­ gen beabstandet zueinander angeordnet werden.

Da Rollenöfen der gattungsgemäßen Art häufig auch im Rever­ sierbetrieb (also mit umgekehrter Drehrichtung der Trans­ portrollen) betrieben werden, sieht eine vorteilhafte Aus­ führungsform der Erfindung vor, den zweiten, ringförmigen Körper ebenfalls aus einem auf die Transportrolle aufge­ wickelten Federstahlblech zu bilden, wobei die Wicklung jetzt jedoch umgekehrt zu der des ersten Körpers verläuft. In diesem Fall besitzt der Adapter eine zweite "tangentiale" Ausbuchtung auf der der ersten Ausbuchtung gegenüberliegen­ den Seite der Nut, weil im Reversierbetrieb die Selbstspan­ nung des Federstahlblechs entsprechend nur in umgekehrter Richtung möglich ist.

Wird hingegen die eingangs genannte Ausführungsform mit einem aufgeschrumpften ringförmigen Körper verwendet, genügt es, unmittelbar gegenüber der ersten Ausbuchtung auf der anderen Seite der Nut eine zweite Ausbuchtung anzuordnen, die dann als Anschlagkante für den radial verlaufenden Vorsprung des Körpers dient.

Die Montage der Einrichtung wird dadurch begünstigt, daß die Nut(en) und die Ausbuchtung(en) radial nach innen und außen offen sind. Mit anderen Worten: Die Nut hat in diesem Fall die Form eines in Axialrichtung des Adapters verlaufenden Schlitzes. Diese Ausführungsform ermöglicht eine vereinfachte Zuführung der zapfenartigen Vorsprünge der korrespondierenden Körper in die Nut(en) und die Ausbuchtung(en), wenn die Vorsprünge die Nut(en) und die Ausbuchtung(en) nach außen überragen, weil die Vorsprünge dann manuell geführt werden können.

Ebenso ist es aber auch möglich und technisch sinnvoll, die Nut(en) und die Ausbuchtung(en) radial nach außen geschlossen auszubilden, so daß die Nut sich nur entlang der Innenfläche des Adapters in den Bereich erstreckt, der das freie Ende der Transportrolle übergreift.

Die erfindungsgemäße Einrichtung unterliegt hinsichtlich der Materialauswahl für die einzelnen Bauteile grundsätzlich keiner Beschränkung. In besonderer Weise haben sich jedoch Werkstoffe wie siliciuminfiltriertes Siliciumcarbid (SiSiC) bewährt. Der Adapter kann aus Metall bestehen.

Um eine sichere Verbindung von Adapter und Transportrolle zu schaffen, sieht eine weitere Ausführungsform der Erfindung schließlich vor, daß der Adapter an seinem, die Transportrolle übergreifenden Ende innenseitig einen Anschlag für die Transportrolle aufweist. Dieser Anschlag ist dabei so ausgerichtet, daß die radialen Vorsprünge der Körper in dieser Position direkt vor den entsprechenden Ausbuchtungen liegen.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen - jeweils in stark schematisierter Form -

Fig. 1 Einen Schnitt durch eine Transportrolle im Eingriff mit einem Adapter,

Fig. 2 Eine Seitenansicht des auf der Transportrolle angeord­ neten Körpers zur Kraft- und Momentenübertragung,

Fig. 3 Eine Teilansicht des die Transportrolle übergreifenden Abschnittes des Adapters mit einer Nut und zwei Aus­ buchtungen.

In Fig. 1 ist das freie Ende 10a einer Transportrolle 10 in einem (nicht dargestellten) Rollenofen zu erkennen.

Am freien Ende 10a sind, beabstandet zueinander, zwei Stahlfedern 12a, 12b zu erkennen, die aus Federstahlblech bestehen und in entgegengesetzter Richtung auf die Umfangsfläche 10b der Transportrolle 10 in mehreren Lagen aufgewickelt sind.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Feder 12a, wobei die einzelnen Wicklungen der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Zu erkennen ist, daß das freie Ende 14 der Stahlfeder 12a einen radial zur Transportrolle 10 abstehenden Vorsprung bildet, der in einer axial verlaufenden Nut 16 (Fig. 3) eines rohrförmigen Adapters 18 einliegt und diese radial nach außen überragt.

Während die Wicklung der Feder 12a in Drehrichtung der Trans­ portrolle 10 erfolgt (die einem Transport des Gutes in die Zeichenebene hinein entspricht) ist die Wicklung der Feder 12b genau umgekehrt.

Der Adapter 18 weist an seinem - in Fig. 1 linken Ende - ein rohrförmiges freies Ende 18a auf, das - wie oben bereits dargestellt - das freie Ende 10a der Transportrolle 10 mit Abstand übergreift. Während in dem ringförmigen Spalt zwischen Adapter 18 und Transportrolle 10 die Federn 12a, 12b einliegen, durchragen deren radiale Vorsprünge 14 die beschriebene Nut 16 im Abschnitt 18a des Adapters 18. Zur Konfektionierung wurde der Adapter 18 zuvor von rechts nach links auf das freie Ende der Transportrolle 10 aufgeschoben, wobei die radialen Vorsprünge 14 in der Nut 16 bis in eine Position geführt wurden, bei der sie unmittelbar vor Ausbuchtungen 20a, b liegen, die tangential (in Umfangsrichtung) beidseitig der Nut 16 ausgebildet sind. Diese Position der Transportrolle 10 relativ zum Adapter 18 wird zusätzlich sichergestellt durch einen inneren Anschlag 22 des Adapters 18.

Das gegenüberliegende freie Ende des Adapters 18 dient zum Anschluß an eine Antriebseinrichtung, mit der der rohrförmige Adapter 18 in Drehbewegung versetzt werden kann. Die Antriebseinrichtung sowie die Kupplungsorgane sind im einzelnen nicht dargestellt, da sie beliebig anhand des Standes der Technik ausgewählt werden können. So kann die Antriebseinrichtung aus einem Kettentrieb, aus einem Zahnrad-Antrieb oder dergleichen bestehen.

Wird der Adapter 18 nun in der zuvor beschriebenen Drehrichtung gedreht, so werden die Vorsprünge 14 der Stahlfedern 12a, 12b gegen die durch die Ausbuchtungen 20b gebildeten Anschläge geführt. In diesem Moment spannt sich die in Drehrichtung gewickelte Feder 12a, bis sie stramm auf der Umfangsfläche 10b der Transportrolle 10 liegt und überträgt jetzt das Antriebsmoment auf die Transportrolle 10, während die entgegen der Drehrichtung gewickelte Feder 12b sich entspannt und auf diese Weise eine Drehung der Transportrolle 10 gegenüber der stationär festgehaltenen Feder 12a ermöglicht.

Im Reversierbetrieb (bei umgekehrter Drehrichtung) erfolgt umgekehrt die Drehmomentenübertragung über die Feder 12b, während die Feder 12a sich entspannt und die Drehung der Transportrolle 10 nicht behindert.

Die beschriebene Einrichtung ist äußerst einfach aufgebaut und läßt sich auch an bestehenden Ofenanlagen nachrüsten. Sie ermöglicht ohne weiteres den Ausgleich von Toleranzen, insbesondere in der Maßhaltigkeit der Transportrolle. Ebenso werden aber auch etwaige Deformationen der Transportrolle im Ofenbetrieb innerhalb bestimmter Grenzen ausgeglichen.

Gleichzeitig wird eine sichere Kraft- und Momentenübertragung vom Antrieb über den Adapter 18 auf die Transportrolle 10 sichergestellt.

Claims (12)

1. Einrichtung zur Aufnahme und zum Antrieb einer Transport­ rolle (10) eines Rollenofens, bei der ein rohrförmiges Ende (18a) eines Adapters (18) das antriebsseitige Ende (10a) einer Transportrolle (10) übergreift und der Adapter (18) mehrere, vom korrespondierenden freien Ende des Adapters (18) sich erstreckende, axial verlaufende Nuten (16) auf­ weist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• 1.1 um das antriebsseitige freie Ende (10a) der Transport­ rolle (10) ist jeweils mindestens ein ringförmiger Kör­ per (12a, 12b) mit mindestens einem, radial nach außen abstehenden zapfenartigen Vorsprung (14) angeordnet
• 1.2 die Zahl der zapfenartigen Vorsprünge (14) und ihre Position entspricht der Zahl und Anordnung der axial verlaufenden Nuten (16) des Adapters (18),
• 1.3 entlang ihrer Längserstreckung weist jede Nut (16) min­ destens eine - entgegen der Drehrichtung der Transport­ rolle (10) - tangentiale Ausbuchtung (20b) zur Aufnahme des korrespondierenden zapfenförmigen Vorsprungs (14) des Körpers (12a, 12b) auf,
• 1.4 der Adapter (18) ist an seinem der Transportrolle (10) entgegengesetzten Ende an eine Antriebseinrichtung kuppelbar.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die Nut(en) (16) und die Ausbuchtung(en) (20a, 20b) eine Öffnungsweite aufweisen, die etwas größer ist als der Querschnitt der korres­ pondierenden Vorsprünge (14).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der ringförmige Körper (12a, 12b) auf die Transportrolle (10) aufgeschrumpft ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, bei der der ringförmige Körper (12a, 12b) aus Metall besteht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der der ringförmige Körper (12a, 12b) aus einem, auf die Transport­ rolle (10) in deren Drehrichtung aufgewickelten Federstahl­ blech besteht, dessen freies Ende den zapfenartigen Vor­ sprung (14) bildet.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, bei der ein zweiter ringför­ miger Körper (12a) beabstandet zum ersten Körper (12b) ange­ ordnet ist, der ebenfalls aus einem auf die Transportrolle (10) aufgewickelten Federstahlblech besteht, dessen Wicklung jedoch umgekehrt zu der des ersten Köpers (12b) verläuft und der Adapter (18) eine zweite tangentiale Ausbuchtung (20a) auf der, der ersten Ausbuchtung (20b) gegenüberliegenden Seite der Nut (16) aufweist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Nut(en) (16) und die Ausbuchtung(en) (20a, 20b) radial nach innen und außen offen sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, bei der der zapfenartige Vor­ sprung (14) die Nut(en) (16) und die Ausbuchtung(en) (20a, 20b) nach außen überragt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Nut(en) (16) und die Ausbuchtung(en) (20a, 20b) radial nach außen ge­ schlossen ausgebildet sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Transportrolle (10) aus einem keramischen Werkstoff wie Siliciumcarbid besteht.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der der Adapter (18) aus Metall besteht.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der der Adapter (18) an seinem, die Transportrolle (10) übergreifen­ den Ende (18a) innenseitig einen axialen Anschlag (22) für die Transportrolle (10) aufweist.