DE4430625A1 - Walzenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Walzenanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In anderen Worten betrifft die Erfindung eine Walze mit einem drehbaren Außenzylinder, welcher während seiner Drehbewegung in Axialrichtung vor- und zurückbewegbar ist, und welcher an seinen gegenüberliegenden Enden in Lagereinheiten gelagert ist, welche an ein Maschinenbett oder ähnliches montierbar sind und ein Rotation des Außenzylinders um eine geometrische Zentralachse ermöglichen, wobei mindestens eine der Lagereinheiten einen Innenzylinder aufweist, welcher zusammen mit dem Außenzylinder drehbar ist. Der Innenzylinder ist mittels Lagern um einen Achsteil oder einen achsähnlichen Teil drehbar, welcher relativ zu dem Bett ortsfest ist. Ein Gehäuse, welches in dem Innenzylinder angeordnet ist, ist mittels eines Getriebes drehbar, beispielsweise mittels eines exzentrischen Getriebes, und zwar mit einer Drehzahl, welche sich (wenn auch nur leicht) von der Drehzahl des Innenzylinders unterscheidet. Ein Betätigungsmechanismus ist zwischen dem Gehäuse und dem Innenzylinder vorgesehen, um die Relativdrehzahl oder Winkeldrehbewegung zwischen dem Gehäuse und dem Innenzylinder in eine axiale Hin- und Herbewegung des Innenzylinders und infolgedessen des Außenzylinders umzusetzen. Eine Dichtungseinrichtung ist mit dem Innenzylinder von der jeweiligen Lagereinheit verbunden, um das Innere des Innenzylinders gegen die Umgebung des Zylinders abzudichten.

In der Praxis werden Walzen des vorgenannten Typs als Verteilerwalzen bei Offset-Druckmaschinen verwendet, um die Druckerschwärze oder Druckerfarbe gleichmäßig zu verteilen, bevor sie schließlich die Druckplattenwalze erreicht, welche das Bedrucken des Papiers bewirkt. Die einzelne Verteilerwalze wird aufgrund eines Eingriffs mit einer oder mehreren, direkt oder indirekt angetriebenen Walzen in der Maschine angetrieben. Sie wird durch diese Walzen getragen und die axiale Hin- und Herbewegung des Außenzylinders bewirkt ein gleichmäßiges mechanisches Auftragen der Farbschicht, um ein fehlerfreies Drucken zu ermöglichen. Bei Papierbahn-Offset-Druckmaschinen rotieren die Verteilerwalze wie auch die anderen Walzen mit einer relativ hohen Drehzahl, beispielsweise in einem Bereich von 1200 bis 2000 Umdrehungen pro Minute. Dabei darf die Frequenz, mit welcher die Walze sich in Axialrichtung hin- und herbewegt, nicht zu hoch sein, weil anderenfalls Querschwingungen auftreten. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Differenzdrehzahlen zwischen dem vorgenannten Gehäuse und dem Innenzylinder relativ gering zu halten.

Aus dem Stand der Technik ist eine Verteilerwalze der eingangs erwähnten Art aus der SE-A-9102938-9 bekannt. Bei dieser Konstruktion weist der Innenzylinder einen Umsetzmechanismus an seinen gegenüberliegenden Enden auf, welcher mit Giebeln versehen ist, die drehbar in Nadellagern außerhalb einer Hohlachse gelagert sind. Der Achsteil verläuft in der eingebauten Lage der Walze entlang einer Zentralachse, welche für die beiden Lagereinheiten gemeinsam ist und fest in das Bett der Maschine an gegenüberliegenden Enden montiert ist. Außerhalb der Hohlachse ist das Gehäuse in Lagern drehbar aber in Axialrichtung ortsfest gelagert, wobei das Gehäuse an einem Ende einen äußeren, exzentrisch angeordneten Zahnkranz mit weniger Zähnen als ein damit zusammenwirkender, innerer Zahnkranz auf dem Innenzylinder aufweist. Diese beiden Zahnkränze bilden gemeinsam ein exzentrisches Getriebe, welches die Differenzdrehzahl zwischen dem Gehäuse und dem Innenzylinder bewirkt (genauer gesagt rotiert das Gehäuse mit einer etwas höheren Geschwindigkeit als der Innenzylinder). Die Drehzahldifferenz oder Relativdrehbewegung zwischen dem Gehäuse und dem Innenzylinder beträgt nur einen Bruchteil, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von 1 : 10 bis 1 : 60 der Absolutdrehzahl des Außenzylinders während des Betriebs (1200 bis 2000 U/min.). An seinem gegenüberliegenden Ende weist das Gehäuse eine rings des Umfangs und im wesentlichen sinusförmig gekrümmt verlaufende Nut auf, in welcher ein Nocken oder ein sonstiger, der Nut folgender Teil läuft. Ein Kugellager ist vorgesehen und der der Nut folgende Teil ist mit dem Innenzylinder verbunden. Die Nut und der ihr folgende Teil bilden gemeinsam einen Umsetzmechanismus aus, welcher bewirkt, daß der Innenzylinder und dadurch auch der Außenzylinder sich in Axialrichtung hin- und herbewegt, wenn das Gehäuse sich relativ zu dem Innenzylinder aufgrund des exzentrischen Getriebes dreht. Das Innere des Innenzylinders, welches von Giebeln begrenzt wird, enthält Schmiermittel. Um das Schmiermittel daran zu hindern, nach außen zu dringen und die Maschine sowie die durch die Maschine passierende Papierbahn zu verunreinigen, sind Dichtungen in Form von Dichtungsringen vorgesehen, welche außerhalb der Nadellager und in Kontakt mit einerseits der stationären Hohlachse und andererseits dem betreffenden Zylinder-Giebelteil stehen.

Die Walzenkonstruktion, wie sie in der SE-A-9102938-9 offenbart ist, ist insoweit vorteilhaft, als deren exzentrisches Getriebe die gewünschte Bewegungs-Umsetzfunktion verwirklicht und die Verteilerwalzen dabei mit einer hohen Drehzahl arbeiten. Jedoch ist diese Konstruktion auch mit einer Anzahl von Nachteilen verbunden, welche die praktische Benutzung schwierig gestalten. Einer dieser Schwierigkeiten ist darauf zurückzuführen, daß zwei Lagereinheiten auf eine gemeinsame, relativ schwache Zentralachse montiert sind, wobei sich die äußeren Giebelteile des Innenzylinders in einem deutlichen Abstand von den Seiten des Maschinenbetts befinden, an welchem die gegenüberliegenden Enden der Zentralachse befestigt sind. Aus diesem Grund neigt in der Praxis die Zentralachse dazu, einer Biegung ausgesetzt zu sein, welche ein Fressen der Nadellager hervorruft. Darüber hinaus müssen diese Nadellager gleichzeitig als Radial- und Axiallager dienen, indem sie einerseits ermöglichen, daß der Innenzylinder mit hoher Drehzahl (beispielsweise 2000 U/min.) relativ zu der stationären Hohlachse rotiert und andererseits eine axiale Hin- und Herbewegung des Innenzylinders entlang der hohlen Achse ermöglichen. Daher kann auch eine nur kleine Biegung der Zentralachse schnell zu einem Fressen führen und so die Nadellager beschädigen. Ein weiterer Nachteil ist die Notwendigkeit, Dichtungsringe zu verwenden, welche einer hohen Frequenz von Axialbewegungen ausgesetzt sind, wobei sie gleichzeitig radial zwischen einem unbeweglichen Bauteil (der Hohlachse) und einem mit hoher Drehzahl rotierenden Teil (dem Innenzylinder) wirken muß. Es sind auch keine Dichtungen auf dem Markt erhältlich, welche größere Durchmesser aufweisen und gleichzeitig in der Lage sind, diese Zwecke gleichzeitig in zufriedenstellender Weise zu erfüllen. Aus diesem Grund können Lecke durch die Dichtungsringe auftreten, wenn die bekannte Walze einen größeren Durchmesser aufweist. Darüber hinaus ist ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Walze der, daß sie keine Einrichtungen zum Signalisieren einer fehlerhaften Funktion innerhalb der Lagereinheiten in einem frühen Stadium aufweist. Infolgedessen besteht die Gefahr einer plötzlichen Beschädigung, welche leicht zu einer Beschädigung von einer oder mehreren angrenzenden Walzen in der Maschine führen kann, wenn keine äußeren Maßnahmen zum Verhindern dieses Falls vorgesehen sind. Darüber hinaus ist die maximale Last der Walzen durch die oben erwähnte, sinusförmige Nut und den der Nut folgenden Teil begrenzt, welcher als ein Träger dient, der die gewünschte Bewegungs-Umsetzfunktion ausübt. Für Axialbewegungen, welche relativ groß zu dem Durchmesser des Gehäuses sind, entsteht ein nachteiliges Bewegungsmuster zwischen dem der Nut folgenden Teil und der Nut des Gehäuses, was zu einem ungewünschten Verschleiß bei hohen Axiallasten führt. Um dem entgegenzuwirken, müssen relativ harte und maschinell schwierig zu verarbeitende Materialien verwendet werden, was die Produktion verteuert.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die oben erwähnten Nachteile der Walzenkonstruktion gemäß der SE-A-9102938-9 zu beseitigen. Auf diese Weise ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, eine Walze mit großer Steifigkeit und mit einer stabilen Montage der Lager zu schaffen, wodurch die Biegung verringert wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Walzenanordnung ohne derartige Bauteile zu schaffen, welche gleichzeitig einer hohen Drehzahl wie auch Axialbewegungen ausgesetzt sind. Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Walzenanordnung zu schaffen, deren Lagereinheiten derart konstruiert sind, daß sie die Verwendung von geeigneten Dichtungsbauteilen ermöglicht, welche eine gute Abdichtung des Inneren der Walze relativ zu der Umgebung garantiert. Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Lagereinheiten der Walzen so zu gestalten, daß Fehlfunktionen im Inneren der Lagereinheiten schnell und einfach erfaßt werden können. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Walzenanordnung mit einem Bewegungs- Umsetzmechanismus zu schaffen, welcher einfach aufgebaut und leichtgängig ist, und welcher große Lasten bei kleinen Durchmessern umsetzen kann.

Dies wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Verteilerwalzen ähnlich der in der SE-A-9102938-9 beschriebenen sind auch in der DE-A-20 45 717 und in der US-A-2 040 331 beschrieben. Diese Verteilerwalzen bringen jedoch auch die oben erwähnten Nachteile mit sich. In der US-A-4 646 638 ist eine rotierende Walze offenbart, mittels welcher Druckerfarbe von den Enden der Walze in Richtung des Zentrums gefördert wird, wobei die Walze in zwei gleichlange Einheiten unterteilt ist, welche exzentrisch relativ zu einer geometrischen Rotationsachse in Lagern gelagert sind. Infolgedessen weist diese Konstruktion keinen einstückigen Außenzylinder auf, wie er erfindungsgemäß verwendet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Walze in ihrer Gesamtheit und in ihrem in ein Maschinenbett montierten Zustand in verkleinertem Maßstab;

Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt, welcher eine Lagereinheit mit einer Walze in einem vergrößerten Maßstab zeigt, wobei diese Lagereinheit einen Bewegungs-Umsetzmechanismus aufweist;

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt, welcher den Bewegungs- Umsetzmechanismus in einem noch größeren Maßstab zeigt; und

Fig. 4 einen Teil-Längsschnitt durch die andere Lagereinheit der Walze, welche nicht mit einem Umsetzmechanismus versehen ist.

In Fig. 1 ist eine Walze gemäß dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet, wobei die Walze einen Außenzylinder 2 aufweist, welcher beispielsweise aus Stahl ist, wobei dessen Außenoberfläche mit einer Gummibeschichtung 3 beschichtet sein kann. Die Walze ist in ein Maschinenbett bzw. Maschinengestell zwischen den einander gegenüberliegenden Seiten des Betts bzw. Gestells montiert, welche mit 4 bzw. 4′ bezeichnet sind. Die separaten Fixierböcke, welche die Walze 1 tragen, sind mit 5 bzw. 5′ bezeichnet. Die Rotation der Walze wird durch einen Kontakt von deren Hüllfläche mit einer oder mehreren anderen Walzen (nicht dargestellt) bewirkt, welche in die Maschine montiert sind. Beispielsweise findet bei Papierbahn-Offset- Druckmaschinen diese Rotation bei relativ hohen Drehzahlen statt, beispielsweise von etwa 2000 U/min oder noch höheren Drehzahlen. Bezeichnend sowohl für die in Fig. 1 gezeigte Walze, als auch für die vorerwähnten, bekannten Verteilerwalzen ist es, daß der Außenzylinder 2 während der Rotation gleichzeitig eine axiale Hin- und Herbewegung ausführt, um eine Farb- bzw. Druckerschwärzenschicht, welche sich auf der Gummibeschichtung 3 befindet, zusammen mit den anderen Walzen gleichmäßig zu verteilen.

Die Walze 1 weist zwei Lagereinheiten auf, welche allgemein mit den Bezugszeichen 6 bzw. 6′ bezeichnet sind, wovon die erstgenannte Lagereinheit 6 einen Umsetzmechanismus und ein dazugehöriges, exzentrisches Getriebe aufweist, während die letztgenannte Lagereinheit einen solchen Umsetzmechanismus nicht aufweist und nur als eine Lagereinheit dient, welche den Außenzylinder trägt. Die erste Lagereinheit 6 ist in vergrößertem Maßstab in den Fig. 2 und 3 gezeigt, während die Lagereinheit 6′ detailliert in Fig. 4 dargestellt ist. Jede Lagereinheit weist einen Achsteil 8 bzw. 8′ und einen Innenzylinder 9 bzw. 9′ auf, welcher konzentrisch zu dem jeweiligen Achsteil angeordnet ist, und ist mit einem Rohr 10 bzw. 10′ versehen, welches zwischen dem Achsteil und dem Innenzylinder angeordnet ist. Der Außenzylinder 2 ist um eine zentrale, geometrische Achse oder Rotationsachse 11 drehbar, welche für beide Lagereinheiten 6 bzw. 6′ die gleiche ist. Die Achsteile 8 bzw. 8′, welche geeigneterweise als solide Lagerzapfen ausgebildet sind, sind ortsfest, d. h. nicht drehbar an das Maschinenbett montiert, wie durch die Verriegelungs-Splinte 12 in Fig. 1 dargestellt ist.

Wie klar aus Fig. 1 zu erkennen ist, sind die beiden Lagereinheiten 6 bzw. 6′ nur mittels des Außenzylinders 2 miteinander verbunden und nicht durch irgendeinen zentralen Achsteil.

Nachfolgend wird auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen, welche die Lagereinheit 6 näher im Detail darstellen. Zwei in Axialrichtung voneinander separierte Lager oder Lagersätze 13 bzw. 14 sind im Inneren des Rohres 10 angeordnet, wobei die Lager oder Lagersätze vorteilhaft in dem Inneren der Rohrendbereiche angeordnet sind. In der Praxis werden Kugellager für diesen Zweck bevorzugt, welche in den gezeigten Ausführungsbeispiel in Sätzen von zwei an jedem Ende des Rohrs vorgesehen sind, obgleich es möglich ist, einzelne Lager an jedem Rohrende zu verwenden. Der Lagersatz 13 wird an seinem Platz auf dem Achsteil 8 mittels herkömmlicher Wellensicherungsringe 15 gehalten. Eine axiale Verbindung zwischen dem Rohr 10 und dem Lagersatz wird durch einen Wellensicherungsring 16 unter Zusammenwirken mit einer Schulter auf der Innenseite des Rohrs erreicht. Ein Radial-Dichtungsring 18 ist in dem Bereich auf der Außenseite des Lagersatzes 13 an dem äußeren, freien Ende des Rohrs 10 vorgesehen, wobei als Dichtungsring vorzugsweise ein "Simmerring" verwendet wird. Dabei ist das freie, äußere Ende des Rohrs 10 in unmittelbarer Nähe des Fixierbocks 5 angeordnet, was bedeutet, daß der Achsteil 8, welcher sich ausgehend von dem Fixierbock 5 zum Fixieren an dem Maschinenbett bzw. Maschinengestell zu dem Lagersatz 13 erstreckt, sehr kurz ist (in der Praxis nur wenige Millimeter lang ist).

Im Bereich des äußeren, freien Endes ist der Innenzylinder 9 relativ dicht auf das Rohr 10 gepaßt. Eine Hülse 19, beispielsweise eine Kunststoffhülse, ist in einigem Abstand von dem Zylinderende angeordnet, wobei die Hülse 19 in geeigneter Weise auf dem Innenzylinder befestigt ist und unter Ausbildung eines reibschlüssigen Kontakts gegen die Hüllfläche des Rohrs 10 anliegt. Darüber hinaus ist ein Dichtungsring 20 in einer Umfangsnut auf der Innenseite des Innenzylinders 9 angeordnet, wobei der Ring in seinem Querschnitt als V-förmiger Ring in Fig. 2 dargestellt ist, obgleich dieser Dichtungsring auch die Form eines herkömmlichen O-Rings haben kann. Darüber hinaus ist eine Grob-Separier-Dichtung 21 in einer Umfangsnut in der Innenseite des Innenzylinders in einem Bereich außerhalb des Dichtungsrings 20 angeordnet, welche beispielsweise ein mit Teflon beschichtetes Band sein kann, welches das Eindringen von Papierfasern oder anderen Festkörpern in Richtung des Dichtungsrings 20 verhindert oder verringert.

Der Innenzylinder 9 wird an seiner Stelle in einer zentrierten Position relativ zu dem Außenzylinder 2 durch eine Anzahl von auf der Innenseite des Außenzylinders ausgebildeten Ringflanschen 22 gehalten. Der Innenzylinder 9 ist in Axialrichtung relativ zu dem Außenzylinder mittels eines konischen Rings 23 verriegelt, welcher zwischen der Innenseite des äußeren Ringflanschs 22 und einer konischen Fläche auf der Außenseite des Innenzylinders 9 mittels eines auf schraubbaren Festhalterings 24 festgezogen ist.

An seinem inneren Ende ist der Zylinder 9 mit einer Giebelwand oder einem Teil 25 versehen, welcher fest an seinem Platz mittels eines Konusrings 26 gehalten wird, welcher zwischen die Innenzylinderfläche des Innenzylinders und einer konischen Fläche auf der Außenseite des Giebelteils 25 mittels einer Festhalteplatte 27 festgeklemmt ist. Die Festhalteplatte ist mittels einer geeigneten Anzahl von Schrauben 28 festziehbar. Infolgedessen ist der Giebelteil 25 fest mit dem Innenzylinder 9 nicht nur in Rotationsrichtung, sondern auch in Axialrichtung verbunden.

Ein Gehäuse 29 ist im Inneren des Zylinders 9 (vgl. Fig. 3) angeordnet, wobei das Gehäuse mit einem außenverzahnten Zahnring oder Zahnführungsring 30 versehen ist, welcher derart angeordnet ist, daß er mit einem innenverzahnten Zahnring 31 auf der Innenseite des Innenzylinders 9 zusammenwirkt. Der Innenzylinder 9 ist in drei Abschnitte 9a, 9b und 9c unterteilt, welche miteinander mittels Gewindeverbindungen verbunden sind. Der innenverzahnte Zahnring 31 ist auf der Innenseite des mittleren Zylinderabschnitts 9b angeordnet, welcher eine geringere Wanddicke als die angrenzenden Abschnitte 9a und 9c aufweist. Dabei hat der außenverzahnte Zahnring 30, welcher auf dem Gehäuse 29 angeordnet ist, eine geringere axiale Länge als der innenverzahnte Zahnring 31. Das Gehäuse 29 ist mittels Lagern auf denjenigen Achsteil 8 montiert, welcher sich ausgehend von dem Rohr 10 einwärts erstreckt, in diesem speziellen Ausführungsbeispiel mittels eines Lagersatzes, welcher sich aus zwei Kugellagern 32 zusammensetzt. Die Lager sind auf den Außenumfang eines Exzenterrings 33 montiert, welcher seinerseits auf dem Achsteil 8 angeordnet ist, wobei der dickste Teil des Exzenterrings in diesem Ausführungsbeispiel oberhalb des Achsteils 8 dargestellt ist und diametral gegenüberliegend der dünnere Teil dargestellt ist, welcher sich unterhalb des Achsteils befindet. Der Exzenterring 32 wird an seinem Platz mittels Wellensicherungsringen 17 gehalten. Der außenverzahnte Zahnring 30 weist weniger Zähne als der innenverzahnte Zahnring 31 auf (der innenverzahnte Zahnring 31 weist mindestens einen Zahn mehr als der außenverzahnte Zahnring 30 auf). Wenn das Gehäuse 29 relativ zu dem Achsteil 8 rotiert, führt das Gehäuse eine exzentrische Rotationsbewegung relativ zu der Mittelachse 11 durch, im einzelnen derart, daß die Symmetrieachse 34 des Gehäuses einen gegebenen Winkel von V° mit der Achse 11 einschließt, und ihre Position auf der Hüllfläche eines imaginären, sehr schmalen Konus ändert. Aufgrund des Eingriffs zwischen den Zahnführungen 30, 31 erfolgt eine Bewegung entlang der Zahnführung 31, wobei das geneigte Gehäuse und die Zahnringe in herkömmlicher Weise (wie beispielsweise in der SE- A-870029 1-1 offenbart ist) ein exzentrisches Getriebe ausbilden. Das Getriebe mit dem rotierenden Innenzylinder ruft eine Rotation des Gehäuses 29 miteinander hervor, in der Praxis mit einer höheren Drehzahl als der Zylinder selbst. Dieser Unterschied in den Drehzahlen kann durch eine geeignete Wahl der Anzahl von Zähnen in den jeweiligen Zahnführungen 30, 31 verwirklicht werden. Auf diese Weise kann beispielsweise der Innenzylinder 9 (welcher mit dem Außenzylinder 2 gemeinsam rotieren kann) mit einer Drehzahl von 2000 U/min rotieren. Bei dieser Drehzahl ist die Anzahl von Zähnen des exzentrischen Getriebes derart gewählt, daß das Gehäuse 29 mit 2040 U/min rotiert, so daß eine Relativdrehzahl oder Rotationsbewegung zwischen dem Innenzylinder und dem Gehäuse entsteht, deren Rotationsgeschwindigkeit bis zu 40 U/min betragen kann. Weil die Funktion des exzentrischen Getriebes weiter oben im Detail beschrieben wurde (beispielsweise anhand der SE-A-8700291-1) wird an dieser Stelle nicht mehr weiter darauf eingegangen.

Das Gehäuse 29 ist mittels einer flexiblen Kupplung zusammen mit einem in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 35 bezeichneten Deckel drehbar, welcher sich aus einem Zylinderteil 36 und einer Giebelwand oder einem Giebelteil 37 zusammensetzt. Diese beiden Deckelelemente 36, 37 sind mittels einer Gewindeverbindung 38 miteinander verbunden. Auf seiner Außenseite ist der Deckelteil 35 in ein Nadellager 39 montiert und so relativ zu dem Innenzylinder 9 gelagert. Relativ zu dem Achsteil 8 ist der Deckelteil 35 mittels eines Lagersatzes gelagert, welcher in diesem Ausführungsbeispiel einerseits ein Kugellager 40 und andererseits ein Rollenlager 41 aufweist. Die Kupplung zwischen dem Deckelteil 35 und dem Gehäuse 29 wird durch eine Mehrzahl von am Umfang gleichmäßig verteilten Körpern bewirkt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel zwei einander gegenüberliegende Körper 42, 42′ dargestellt sind, wovon jeder einerseits einen zylindrischen Teil 43 aufweist, welcher in Axialrichtung bewegbar in einem entsprechenden zylindrischen Sitz angeordnet ist, welche jeweils an dem dem Deckelteil zugewandten Ende des Gehäuses 29 ausgebildet sind, und andererseits einen Kugelkörper 44 aufweist, welcher in einem kugelkalottenförmigen Hohlraum in einem Ring 45 aufgenommen ist, welcher seinerseits in einem Sitz in demjenigen Ende des Deckelteils 35 angeordnet ist, welches dem Gehäuse 29 zugewandt ist. Durch diese Kupplungsanordnung mit den Körpern 42, 42′ wird eine simultan rotierende Verbindung zwischen dem Gehäuse 29 und dem Deckelteil 35 erzielt, so daß diese immer mit ein und der gleichen Drehzahl rotieren. Dabei rotiert der Deckelteil konzentrisch um die geometrische Zentralachse 11 der Walze, während das Gehäuse 29 um seine eigene Symmetrieachse 34 rotiert, welche relativ zu der Zentralachse 11 geneigt verläuft. Weiter ist der Deckelteil 35 in Axialrichtung relativ zu dem Achsteil 8 mittels der Lager 40, 41 und dem entsprechenden Wellensicherungsring und der Schulter festgelegt.

Ein Verbindungsteil 46 ist zwischen der Giebelwand 25 des Innenzylinders 9 und dem Giebelteil 37 des Deckelteils 35 vorgesehen, wobei der Verbindungsteil schwenkbar mit den jeweiligen Elementen mittels eines ersten und eines zweiten Gelenks 47 bzw. 48 verbunden ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Gelenke 47 bzw. 48 exzentrisch relativ zu der Rotationsachse 11 der Walze angeordnet, in geeigneter Weise in gleichem radialem Abstand von dieser Zentralachse entfernt. In vorteilhafter Weise sind die einzelnen Gelenke 47, 48 durch eine Kugel ausgebildet, welche jeweils fest mit dem Verbindungsteil verbunden sind. Die eine Kugel ist in einen kugelkalottenartigen Hohlraum in einen Ring 49 aufgenommen, welcher ortsfest in einen Sitz 50 montiert ist, welcher in den Festhalteteilen 25 bzw. 37 angeordnet ist, und wird sicher von einem Wellensicherungsring 51 festgehalten. Um die Masse des Verbindungsteils 46 zu kompensieren und jegliche Vibration zu vermeiden, sind zwei gleichgroße oder gleichschwere Gegengewichte 52, 52′ an den Teilen 25, 37 ausgebildet. Diese identischen oder gleichgroßen Gegengewichte sind an Stellen angeordnet, welche den Gelenken 47 bzw. 48 diametral gegenüberliegen. Diese Gelenke sind so gewählt, daß sie die Masse des Verbindungsteils 46 gemeinsam ausbalancieren, wenn der Verbindungsteil wie in Fig. 3 gezeigt eine Position parallel zu der Zentralachse 11 einnimmt (in welcher die Teile 25, 37 in einem maximalen Abstand zueinander angeordnet sind). Wenn die Teile 25, 37 rotieren oder sich relativ zueinander drehen, wie weiter unten näher beschrieben wird, drehen sich die Gegengewichte 52, 52′ ebenfalls so, daß das Gegengewicht 52 eine dem Gegengewicht 52′ diametral gegenüberliegende Stellung einnimmt, wenn die Gelenke 47, 48 sich in ihrer diametral gegenüberliegenden Stellung zueinander in der in strichpunktierten Linien angedeuteten Position befinden, in welcher der mit 53 bezeichnete Schwerpunkt des Verbindungsteils sich genau entlang der Zentralachse 11 erstreckt. Unter einer Bedingung, in welcher die Größe und die Stellung der Gegengewichte 52 bzw. 52′ korrekt gewählt wurde, hat die Masse des Systems, welches von dem Verbindungsteil und den Gegengewichten gebildet wird, stets einen Schwerpunkt, welcher auf der Zentralachse 11 liegt, unabhängig von der Winkelstellung zwischen den Teilen 25 und 37. Auf diese Weise wird durch Vorsehen der Gegengewichte verhindert, daß wenn der Verbindungsteil exzentrisch zu der Achse 11 angeordnet ist, ein Ungleichgewicht hervorgerufen wird, welches zu Schwingungen führen würde.

Die Lagereinheit 6′, welche in einem vergrößerten Maßstab in Fig. 4 gezeigt ist, weist die gleiche Grundkonstruktion wie die Lagereinheit 6 auf, mit der Ausnahme, daß kein exzentrisches Getriebe und kein Bewegungs-Umsetzmechanismus vorhanden ist. Infolgedessen ist der Innenzylinder 9′ ebenfalls am Außenumfang eines Rohrs 10′ angeordnet, welches einen deutlich größeren Durchmesser als der zentrale Achsteil 8′ aufweist, und welches relativ dazu mittels eines Satzes von äußeren bzw. inneren Lagern 13′ bzw. 14′ gelagert ist. Ebenso trägt bei dieser Lagereinheit der Innenzylinder 9′ das Innenrohr 10′ mittels eines oder mehrerer Hülsen 19′ bzw. 19′′, welche vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt sind. Die Lagereinheit 6′ weist auch eine Axialdichtung 20′, eine Grob-Separier-Dichtung 21′ und einen konischen Ring 23′ zum Befestigen der Achseinheit an dem Außenzylinder 1 auf.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Erfindung näher erläutert.

Wenn der äußere, sehr steife Außenzylinder 2 rotierend angetrieben wird (beispielsweise mit 2000 U/min) mittels einer oder mehrerer angrenzender und damit zusammenwirkender Walzen, drehen sich auch die Innenzylinder 9, 9′ der Lagereinheiten mit der gleichen Drehzahl. Durch reibschlüssigen Kontakt der Hülsen 19, 19′, 19′′ mit den Rohren 10, 10′ (welche frei und leichtgängig relativ zu den stationären Achsteilen 8, 8′ drehbar sind), werden die Rohre 10, 10′ mit mindestens annähernd der gleichen Drehzahl wie die Innenzylinder 9, 9′ in Drehung versetzt (ein gewisser Schlupf ist auf jeden Fall akzeptabel). Das exzentrische Getriebe, welches aus dem Gehäuse 29 und den Zahnringen 30, 31 geformt ist, sorgt dafür, daß der Deckelteil 35 nicht nur von dem Innenzylinder 9 getragen wird, sondern auch eine gewisse erhöhte Drehzahl (beispielsweise von 40 U/min) gewährleistet ist. Dies sorgt für eine Relativdrehbewegung zwischen dem Deckelteil 35 und dem Giebelteil 25, welcher zusammen mit dem Innenzylinder 9 drehbar verbunden ist. In Relation zu der hohen Drehzahl der Walze, ist die Relativdrehzahl ziemlich klein (sie sollte maximal 1 : 10, 1 : 20 bis 1 : 60 betragen). Wenn der Deckelteil 35 sich in dieser Weise mit einer vergleichsweise geringen Drehzahl relativ zu dem Giebelteil 25 dreht, vergrößert oder verkleinert der Verbindungsteil 46 alternierend den Abstand zwischen dem Deckelteil 35 und dem Giebelteil 25, wie deutlich in Fig. 3 dargestellt ist, in welcher veranschaulicht wird, daß der Innenzylinder 9 sich relativ zu dem Rohr 10 nach vorn oder nach hinten bewegt. Dies bedeutet andererseits, daß der Außenzylinder 2 und der Innenzylinder 9′, welche zu der anderen Lagereinheit 6′ gehören, sich in analoger Weise in Axialrichtung bewegen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist dabei, daß die Walze keine Baugruppen enthält, welche zugleich den hohen Drehzahlen und Axialgeschwindigkeiten ausgesetzt sind. Die Radialdichtung 18 wirkt zwischen dem ortsfesten, unbeweglichen Achsteil 8 und dem schnell rotierenden Rohr 10, jedoch finden keine Axialbewegungen zwischen dem Rohr und dem Achsteil zugleich statt und die Dichtung wirkt mit einem relativ dünnen Achsteil zusammen, wobei die Tangentialgeschwindigkeit und infolgedessen der Verschleiß begrenzt werden. Die Dichtung 20 wird Axialbewegungen ausgesetzt, wobei jedoch keine wesentliche Drehzahldifferenz zwischen dem Rohr und dem Innenzylinder 9 bei normalem Betrieb auftritt. In anderen Worten können die beiden Dichtungen 18, 20 in geeigneter Weise ausgebildet werden, um einzig die Funktion der radialen und axialen Abdichtung zu erfüllen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß das Lager der Walze sehr stabil ist, weil die Innenzylinder 9, 9′ der Walzen auf der Außenseite der zwischengeschalteten Rohre 10, 10′ angeordnet sind, auf welchen relativ schwere Lager untergebracht werden können, beispielsweise Kugel- oder Rollenlager, und welche keine Axialkräfte aufnehmen müssen. Die stabile Lagerung der Walze ist wesentlich auch deshalb möglich, weil der Abstand zwischen den Fixierböcken 5, 5′ und den äußeren Lagern 14, 14′ der Walze sehr klein sind, so daß die Achsteile 8, 8′ nur über einen sehr kleinen Abstand hinweg frei herauskragen. Aus diesem Grund wird die Biegung der Walze fast ausschließlich durch den Außenzylinder 2 bestimmt, welcher eine hohe Steifigkeit aufgrund seines großen Durchmessers aufweist. Ein besonderer Vorteil wird dadurch erreicht, daß der Innenzylinder der einzelnen Lagereinheiten auf der Außenseite eines zwischengeschalteten Rohrs angeordnet ist, welches seinerseits in Lagern auf dem jeweils geeigneten, stationären Achsteil gelagert ist. Infolgedessen ist es möglich, den Innenzylinder und das betreffende Rohr mit Markierungen zu versehen, beispielsweise mit eingravierten Markierungen, deren Drehrichtung erfaßt werden kann, beispielsweise mittels eines Impulsmessers, so daß jeder mögliche Rotationswinkel zwischen dem Innenzylinder und dem Rohr erfaßt werden kann. Aus diesem Grund kann für den Fall, daß ein Lager oder eine andere Baugruppe zu fressen beginnt oder in anderer Weise defekt wird, so daß das Rohr nicht länger leichtgängig ist, welches in dem Innenzylinder durch die von der Hülse ausgebildete Reibungskupplung getragen wird, der Beginn der fehlerhaften Funktion sehr früh erkannt werden kann, indem der Rotationswinkel zwischen dem Innenzylinder und dem Rohr bzw. die Relativdrehzahl dazwischen erfaßt wird. Dann kann die Maschine in einem frühen Stadium gestoppt werden, um einen Austausch oder eine Wartung der betreffenden Walze vorzunehmen. Auf diese Weise wird das Risiko beseitigt, daß eine einzelne Walze plötzlich total ausfällt und eine oder mehrere andere Walzen beschädigt werden.

Es können auch andere Walzen mit anderen Arten von Bewegungs- Umsetzmechanismen als der Verbindungsteil vorgesehen sein, obwohl der beschriebene Verbindungsteil in der Praxis bevorzugt wird. Schließlich soll noch betont werden, daß die Erfindung nicht nur für derartige Verteilerwalzen anwendbar ist, wie sie in Druckmaschinen verwendet werden, sondern auch für jeden anderen Typ von Walze, bei welcher gefordert wird, daß die Walze gleichzeitig während ihrer Rotation in Axialrichtung bewegt werden soll.

Claims (10)

1. Walzenanordnung mit einem drehbaren Außenzylinder, welcher während seiner Drehbewegung in Axialrichtung vor- und zurückbewegbar ist, und welcher an seinen gegenüberliegenden Enden mittels Lagereinheiten an einem jeweiligen ortsfesten Teil befestigbar ist, um eine Rotation des Außenzylinders um eine geometrische Zentralachse zu ermöglichen, und wobei mindestens eine der Lagereinheiten einen Innenzylinder aufweist, welcher mit dem Außenzylinder zusammen mit diesem drehbar verbunden ist, wobei der Innenzylinder mit Hilfe von Lagern um Achsteile drehbar ist, welche relativ zu dem jeweiligen ortsfesten Teil stationär sind, wobei die Walzenanordnung ein Gehäuse aufweist, welches relativ zu dem Innenzylinder mittels eines Getriebes mit einer sich von der Drehzahl des Innenzylinders unterscheidenden Drehzahl drehbar ist, und einen Umsetzmechanismus aufweist, welcher zwischen dem Gehäuse und dem Innenzylinder wirkt, um die Relativdrehzahl oder Rotationsbewegung zwischen dem Gehäuse und dem Innenzylinder in eine axiale Hin- und Herbewegung des Innenzylinders und infolgedessen des Außenzylinders umzusetzen, wobei Dichtungseinrichtungen mit dem Innenzylinder bei jeder der Lagereinheiten verbunden sind, um das Innere des Innenzylinders gegen die Umgebung des Innenzylinders abzudichten, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Innenzylinder (9, 9′) von jeder der Lagereinheiten (6, 6′) außen angeordnet und zum Aufnehmen einer zu dem jeweiligen Innenzylinder drehbaren Rohreinrichtung (10, 10′) vorgesehen ist, wobei die Rohreinrichtung mindestens zwei in Axialrichtung voneinander getrennte innere Lager (13, 14, 13′, 14′) aufweist, welche eine hohe Drehzahl der jeweiligen Rohreinrichtung relativ zu dem zugehörigen stationären Achsteil (8, 8′) ermöglicht, während gleichzeitig eine axiale Vor- und Zurückbewegung des jeweiligen Innenzylinders (9, 9′) relativ zu der jeweiligen Rohreinrichtung ohne eine wesentliche Relativdrehzahl relativ dazu zumindest während des normalen Betrieb ermöglicht wird, und daß die Dichtungseinrichtungen eine Dichtung (20) zwischen dem Inneren des Innenzylinders (9, 9′) und der Außenseite des Rohrs (10, 10′) aufweisen.

2. Walzenanordnung nach Anspruch 1, mit mindestens einer Hülse (19, 19′, 19′′), welche zwischen der Innenseite des Innenzylinders (9, 9′) und der Außenseite des Rohrs (10, 10′) angeordnet ist, um das Rohr so zu montieren, daß es im wesentlichen mit der gleichen Drehzahl wie der Innenzylinder rotiert.

3. Walzenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Walze sich in ihrem montierten Zustand befindet, das jeweilige äußere Ende der Rohreinrichtungen (10, 10′) sich in unmittelbarer Nähe eines Teils eines jeweiligen Fixierbocks (5, 5′) befindet, welcher die Walze trägt.

4. Walzenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Radialdichtung (18) außerhalb eines äußeren Lagers (13, 13′) an einem Ende der Rohreinrichtung (10, 10′) angeordnet ist und in Richtung des ortsfesten Teils (4, 4′) gerichtet ist.

5. Walzenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lagereinheiten (6, 6′) nur mittels des Außenzylinders (2) miteinander verbunden sind.

6. Walzenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzmechanismus einen Verbindungsteil (46) aufweist, welcher schwenkbar im Bereich seiner gegenüberliegenden Enden einerseits mit einem Teil (25) verbunden ist, welcher mit dem Innenzylinder (9) zusammen rotierbar mit diesem verbunden ist, und andererseits mit dem Gehäuse (29) oder einem drehbaren Teil (35) verbunden ist, welcher zusammen mit dem Gehäuse drehbar mit diesem verbunden ist, wobei der Verbindungsteil alternierend den axialen Abstand zwischen dem Gehäuse (29) und dem Innenzylinder (25) vergrößert und verkleinert, wenn die letztgenannten Teile sich relativ zueinander drehen.

7. Walzenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsteil Gelenkteile (47, 48) aufweist, welche exzentrisch relativ zu der geometrischen Rotationsachse der Walze angeordnet sind, und wobei jeder der vorgenannten Teile (25, 35) ein entsprechend großes Gegengewicht (52, 52′) aufweist, welches diametral dem Gelenkteilen gegenüberliegend angeordnet ist, um das Massenmoment der Verbindungseinrichtung (46) um die geometrische Rotationsachse (11) der Walze auszubalancieren, unabhängig von der Winkelstellung des drehbaren Teils (35) und des Innenzylinder relativ zueinander.

8. Walzenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gelenkteil (47, 48) eine Kugel aufweist, welche Bestandteil des Verbindungsteils ist und welche in einem kugelkalottenförmigen Hohlraum in einem Ring (49) untergebracht ist, welcher in einen Sitz (50) in dem jeweiligen drehbaren Teil (25, 35) des Innenzylinders untergebracht ist und mittels eines Verriegelungsrings (51) an seinem Platz gehalten wird.

9. Walzenanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (25), welcher mit dem Innenzylinder (9) verbunden ist, einen Giebel aufweist.

10. Walzenanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch einen Teil, welcher mit dem Gehäuse (29) verbunden ist, welcher mit dem Deckelteil (35) versehen ist, der mittels Lagern (39, 40, 41) sowohl relativ zu dem Innenzylinder (9), als auch relativ zu dem Achsteil (8) gelagert ist, wobei der Deckelteil (35) mit dem Gehäuse mittels einer Kupplung (42, 42′) verbunden ist, wobei das Gehäuse exzentrisch relativ zu der Zentralachse (11) der Lagereinheit rotieren kann, während die Deckeleinrichtung (35) zentrisch relativ zu der gleichen Achse rotiert.