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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein einstellbares Rillwerkzeug mit
zwei gegenseitig zusammenwirkenden Rillwalzen, einer äußeren Walze
und einer inneren Walze, einem Zahnradgetriebe mit einem Gehäuse zum
Betreiben und gegenseitigen Zusammenwirken der Rillwalzen, Mittel
zum Einstellen der gegenseitigen Rotationsstellung der beiden Rillwalzen,
Mittel zum Einstellen der Position einer der Rillwalzen entlang
seiner Rotationsachse und Mittel zum Einstellen des gegenseitigen
Abstands zwischen den Rotationsachsen der Rillwalzen.
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Das
Rillwerkzeug kann beispielsweise in einer Maschine zur Herstellung
von Verpackungsmaterial enthalten sein, die zur Verwendung in einer
weiteren Maschine bestimmt ist, in der das Material gefaltet und
verbunden wird, um Verpackungen zu formen.
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Stand der Technik
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Bei
bestehenden Rillwerkzeugen des Walzentyps sind die Walzen mit einem
Zahnradgetriebe gegenseitig aufeinander abgestimmt, das ganz geringes
Flankenspiel im Betrieb aufweist. Beim Auswechseln des mit Rillen
zu versehenden Materials ist es notwendig, zur Erreichung akzeptabler
Rillresultate, die gegenseitige Position zwischen der äußeren Walze
und der inneren Walze des Rillwerkzeugs einzustellen, wenn das Material
von unterschiedlicher Qualität
ist oder eine abweichende Dicke hat. Bei Zahnradgetrieben, die für den oben
genannten Gebrauch bestimmt sind, ist ein Standard so gut wie entwickelt
worden. Dieser impliziert, dass eines der im Getriebe enthaltenen
Zahnräder
in Bezug auf seine Rotationsachse quer geteilt ist. Dadurch dass
die so geschaffenen Teile in Bezug aufeinander drehbar sind und
mithilfe eines lösbaren
Spann- bzw. Klemmelements gegenseitig festgestellt werden können, kann
ein in solchen Fällen
in Präzisionszahnradgetrieben
auftretendes Flankenspiel verringert werden, so dass die erforderliche
Genauigkeit in dem Rillwerkzeug aufrechterhalten werden kann.
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Die
Einstellung der Rillwerkzeuge des zur Diskussion stehenden Typs
bezieht sich hier entweder auf die axiale oder gegenseitige Rotationseinstellung
oder die Einstellung des gegenseitigen Abstands zwischen den beiden
Walzen.
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Die
axiale Verstellung erfolgt durch Verschieben einer der Walzen und
deren Welle in Bezug auf das Zahnradgetriebe bei gelöstem Klemmelement. Dadurch
dass das Klemmelement zum Ausführen der
axialen Verstellung gelöst
ist, wird jedoch auch die Einstellung des geteilten Zahnrades beeinträchtigt,
so dass dieses nachjustiert werden muss.
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Die
tangentiale Einstellung erfolgt bei gelöstem Klemmelement dadurch,
dass die Rotationsstellung der Walze in Bezug auf das Zahnradgetriebe stattdessen
verstellt wird. Die Einstellung des geteilten Zahnrads ist von dieser
Justierung auch betroffen.
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Die
Einstellung des gegenseitigen Abstands zwischen den beiden Rillwalzen
erfolgt durch das Einfügen
oder Entfernen von Keilen zwischen den Wellen der beiden Walzen,
die in Richtung auf eine Eingriffstellung vorgespannt sind. Dadurch
dass das geteilte Zahnrad in dem Zahnradgetriebe zum Ausgleichen
des Flankenspiels des Getriebes verstellbar ist, sollte die Einstellung
des gegenseitigen Abstands zwischen den Walzen keine Probleme verursachen, weil
die Einstellung so gering wie höchstens
ein paar Zehntel Millimeter ausfällt
und dies durch eine neue Nachjustierung des geteilten Zahnrads ausgeglichen werden
kann. Dies ist jedoch nichtsdestoweniger der Fall. Es kommt gelegentlich
vor, dass der Abstand zwischen den Rillwalzen eingestellt wird,
jedoch ohne das Flankenspiel in dem Getriebe nochmals nachzujustieren.
In einem solchen Fall resultiert dies entweder in einem zu geringen
Flankenspiel, was zum Überhitzen
des Getriebes führen
kann, oder in einem zu großes
Flankenspiel, was zu einem dürftigen
Rillresultat führen
kann, da die tangentiale Einstellung schwankt und deshalb mangelhaft
ist, und dazu dass das Getriebe einfach abgenutzt ist.
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Das
bei verstellbaren Rillwerkzeugen des Standes der Technik auftretende
Problem kann somit wie folgt zusammengefasst werden. Die Einstellung des
Flankenspiels bei Rillwerkzeuggetrieben, die zur Erzielung eines
akzeptablen Rillresultats mithilfe eines quer geteilten Zahnrads
realisiert wird, schafft Probleme in Zusammenhang mit den anderen
Regelungen, insofern als dies vorsichtige und präzise Nachjustierungen des geteilten
Zahnrads erfordert. Da eine solche zusätzliche Nachjustierung sowohl kompliziert
als auch zeitaufwendig ist, wird sie vielleicht nicht immer in Verbindung
mit der Einstellung des Abstands zwischen den Walzen vorgenommen, da
es bei dieser Einstellung nicht erforderlich ist, dass das Klemmelement
gelöst
ist. Dies kann bei zu geringem Spiel zu einer Überhitzung im Getriebe führen mit
daraus folgender Wärmeübertragung
an die Rillwalzen des geteilten Zahnrads, was zu thermischer Verformung
führen
kann mit einem sich daraus ergebenden unebenen Rillergebnis. Zu
großes
Flankenspiel führt
unmittelbar zu Schwankungen, ungenauen Rillresultaten und birgt
langfristig die Gefahr massiver Störungen, die zu Betriebsausfallzeiten
und hohen Kosten führen.
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Das
Dokument
DE 1 293 111 offenbart
eine in einem Walzwerk verwendete Einstellvorrichtung. Ein Walzenpaar
ist mit einem Getriebe über
Wellen verbunden. An einem Ende werden die Wellen in Keilverzahnungen,
die für
eine bestimmte axiale Verstellung sorgen, gestützt. Eine begrenzte Einstellung des
radialen Abstands zwischen den Wellen während des Betriebs ist ebenfalls
möglich.
Ein Unterschied im radialen Abstand zwischen der Rotationsachse des
Getrieberads und der Rotationsachse der Walze wird durch Biegen
der Welle erzielt. Diese Anordnung ist jedoch nicht für den Einsatz
in einem Rillwerkzeug geeignet, da es nicht drehsteif ist, d.h.
die Torsionssteifigkeit ist gering. Folglich kann das gegenseitige Drehverhältnis zwischen
den äußeren und
inneren Rillwalzen gestört
sein.
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Aufgaben der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einstellbares
Rillwerkzeug der oben genannten Art zu realisieren, das sowohl zur Einstellung
der Position einer der Rillwalzen entlang seiner Rotationsachse
dient als auch zur Einstellung des gegenseitigen Abstands zwischen
den Rotationsachsen des Rillwerkzeugs, ohne dass die Regelung des
geteilten Zahnrads deshalb betroffen sein muss.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, sicherzustellen,
dass bei einem solchen einstellbaren Rillwerkzeug die Einstellung der
gegenseitigen Rotationsstellung der Walzen vorgenommen werden kann,
ohne dass die oben genannte Einstellung beeinträchtigt werden muss.
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Lösung
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Diese
und andere Aufgaben werden nach der vorliegenden Erfindung mithilfe
einer Vorrichtung der oben aufgezeigten Art gelöst, welche die in den kennzeichnenden
Teilen der abhängigen
Ansprüche 1
bis 4 beschriebenen kennzeichnenden Merkmale besitzt.
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Kurze Beschreibung der
beigefügten
Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend genauer beschrieben unter
besonderer Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen.
In den beigefügten
Zeichnungen zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines einstellbaren Rillwerkzeugs nach dem
Stand der Technik;
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2 ein
Endaufriss zusammenwirkender äußerer und
innerer Walzen im Rillwerkzeug;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines einstellbaren
Rillwerkzeugs gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4a einen
Querschnitt durch ein Ende einer in dem Rillwerkzeug enthaltenen
Welle, aus dem eine alternative Ausführungsform der Einstellvorrichtung
hervorgeht, und
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4b eine
schematische Ansicht entlang dem Abschnitt Ivb-Ivb in 4a.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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1 zeigt
ein einstellbares Rillwerkzeug 1 nach dem Stand der Technik
mit zwei darin enthaltenen Rillwalzen, einer äußeren Walze 2 und
einer inneren Walze 3, die zum gegenseitigen Zusammenwirken
jeweils mit Graten oder Spitzen 13 und Nuten oder Mulden 14 versehen
sind, wie in 2 gezeigt. Die Rillwalzen 2 und 3 sind
zur Rotation um die Wellen 4 und 5 in einem Maschinenrahmen
(hier nicht dargestellt) gelagert. In ihrem jeweils einen Ende 4' und 5' sind die Walzen
drehbar mit den Zahnrädern 6, 7 verbunden,
die ineinander eingreifen und in einem Getriebegehäuse 8 gelagert
sind. Dieses ist in dem Maschinenrahmen befestigt. Eine der Wellen 4, 5 ist
mit einem Motor (nicht gezeigt) verbunden.
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Das
Zahnrad 7 ist in Bezug auf seine Wellenachse 5 quer
geteilt, so dass die so geformten Teile 7a und 7b nach
Freigabe eines lösbaren
Klemmelements (nicht dargestellt), das sie normalerweise zusammenhält, gegenseitig
drehbar sind.
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Auf
eine der 1 entsprechende Art und Weise
zeigt 3 ein einstellbares Rillwerkzeug 1' gemäß der vorliegenden
Erfindung mit Rillwalzen 2 und 3, die um die Wellen 4, 5 drehbar
sind. In diesem Fall sind die Walzen 2, 3 nicht,
wie bei der Ausführungsform
gemäß dem Stand
der Technik in 1, unmit telbar mit den dort
vorgesehenen Zahnrädern 6 und 7 verbunden,
die dort drehbar zwischen den Walzen 2 und 3 und
ihren entsprechenden Zahnrädern und
den sowohl radial als auch axial begrenzten flexiblen Kupplungen 9 angeordnet
sind. Die Kupplungen 9 bestehen aus flexiblen Stahlblechkupplungen der
vorbekannten Art, die eine bestimmte, begrenzte schiefe Winkeleinstellung
und axiale Bewegung zulassen. Auf jeder Welle 4, 5 gibt
es zwei Kupplungen, um auf eine bei solchen Kupplungen an sich bekannte
Art und Weise die Winkelgeschwindigkeit während jeder Umdrehung der Welle
auszubalancieren. Die auf den Wellen 4 und 5 fest
angeordneten Zahnräder 6 und 7,
sind in dem Getriebegehäuse 8 beherbergt und
gelagert, das zum begrenzten Schwenken um die Welle 4 gemäß Pfeil 15 aufgehängt ist.
Es sind Mittel zum Befestigen des Getriebegehäuses 8 in der gewünschten
Schwenkstellung gegenüber
dem Maschinenrahmen vorgesehen. In diesem Fall bestehen diese Mittel
aus einer Einstellungsschraube 15 mit feinem Gewinde, die
in einem entsprechenden Gewinde in dem Rahmen angeordnet ist. Die
Schraube 16 soll gegen eine Seite des Flansches 17 an
der unteren kurzen Seite des Getriebegehäuses 8 wirken, wobei
die Stellung des Flansches 17 in eine Richtung gegen die
Schraube durch eine hydraulische Feder 18 fixiert wird.
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4a zeigt
im Querschnitt eine alternative Ausführungsform des Endabschnitts 18 des
Rillwerkzeugs 1',
das entlang der geometrischen Achse 3 angeordnet ist, sowie
eine alternativ gestaltete Vorrichtung zum Einstellen der gegenseitigen
Rotationsstellung der Walzen 2, 3, die dort untergebracht
sind. Der Abschnitt 18 ist mit einem Flansch 19 ausgestattet, auf
dem ein Zahnrad 20, das dem Zahnrad 6 in der oben
ausgewiesenen Ausführungsform
entspricht, mittels einer Bolzeneinheit 29 (nur eine ist
gezeigt) lösbar
befestigt ist, die in bogenför migen
Schlitzen 30 in dem Zahnrad 21 untergebracht ist.
Das Zahnrad 20 besitzt eine axiale Verlängerung in Form eines Anschlags 21.
Der Anschlag wird von einem Bolzen 23, der sich in einem
Loch 22 mit freiem Spiel befindet, radial durchdrungen.
Der Bolzen 23 wiederum durchdringt einen Gewindestift 25 (im
partiellen Querschnitt gezeigt), der in einem radial ausgerichteten Schlitz 24 angeordnet
ist, der an den Bolzen 23 angepasst ist und sich in dem
Anschlag 21 befindet. Der Stift 25 erstreckt sich
axial von Schlitz 24 in einen zusätzlichen Schlitz 26,
der wie Schlitz 24 ausgestaltet ist, jedoch im Vergleich
zur radial Ausdehnung des Schlitzes 24 eine leicht abgewinkelte
Ausrichtung (siehe 4b) hat. Analog zu dem Vorhergehenden ist
eine fest angeordnete, flexible Kupplung 9, die sowohl
radial als auch axial begrenzt ist, vorgesehen (in 4a nicht
dargestellt).
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4b zeigt
in einer verkleinerten Ansicht entlang dem Abschnitt Ivb-Ivb in 4a das
Zahnrad 20 als eine schematische Draufsicht. Um die Ansicht nicht
unnötig
zu verkomplizieren, wurde der Kopf des Bolzens 23 weggelassen.
Darüberhinaus
wird aus demselben Grund nur einer der Bolzenköpfe, die zusammen die oben
genannte lösbare
Bolzenverbindung zwischen dem Zahnrad 20 und dem Anschlag 21 bilden,
gezeigt. Die Ansichten zeigen wie der Abstand des Stifts 25 zur
Welle 4 als Reaktion auf die Eingrifftiefe des Bolzens 23 in
dem Stift 25 zwangsläufig
bestimmt wird. Somit entspricht jede Stiftposition in den beiden
Schlitzen einer festen gegenseitigen Rotationsstellung der beiden
Walzen 2, 3.
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Die
Einstellung der gegenseitigen Position der Walzen 2, 3 entweder
axial entsprechend dem zweispitzigen Pfeil bei 12, drehbar
entsprechend dem zweispitzigen Pfeil 10, oder die Einstellung
des gegenseitigen Abstands der Walzen entsprechend den Pfeilen 11 ziehen
bei dem Rillwerkzeug nach dem Stand der Technik gemäß 1 Probleme
nach sich, die in der Einleitung besprochen wurden.
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Bei
dem Rillwerkzeug gemäß der vorliegenden
Erfindung können
die oben genannten Einstellungen leicht ausgeführt werden, ohne dass per se die
Notwendigkeit eines geteilten Zahnrads 7 mit lösbarer Klemmeinheit
besteht. Nichtsdestoweniger ist ein solches Zahnrad vorgesehen,
um anfangs in Verbindung mit dem betriebsbereiten Anlauf ein gewünschtes
Flankenspiel zwischen den Flanken der Zahnräder 6 und 7 zu
regeln, weil Präzisionszahnräder mit
einem so geringen, dieses Erfordernis erfüllenden Flankenspiel nicht
erhältlich
sind. Wurde diese Justierung jedoch einmal ausgeführt, muss
sie nicht in Verbindung mit den oben genannten Einstellungen beeinträchtigt werden.
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Um
die axiale Einstellung (gemäß dem Pfeil bei 12)
auf einer der Wellen, hier die Welle 45, durchzuführen, werden
bekannte Klemm- und Vorspannvorrichtungen (nicht gezeigt) benutzt.
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Um
den gegenseitigen Abstand (gemäß den Pfeilen
bei 11) zwischen den Wellen 4, 5 einzustellen, werden
die bekannten Keile (nicht gezeigt) benutzt, die zwischen Flächen wirken,
die sich zu diesem Zweck in dem Maschinenrahmen und den Zapfen der Wellen 4 und 5 befinden
und deren Position manuell oder durch die Maschine verändert wird,
zum Beispiel durch an sich bekannte Einstellschraubenvorrichtungen
mit feinem Gewinde.
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Um
die gegenseitige Rotationsposition der Walzen 2, 3 einzustellen,
kann das Getriebegehäuse 8,
mit einer Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform gemäß 3,
etwas in eine Rich tung um die Wellenachse 4 in Bezug auf
den Maschinenrahmen gedreht werden. Dadurch dass die Einstellung
erfolgt, wenn das Rillwerkzeug 1 nicht in Betrieb ist, sind
alle seine Bauteile ortsfest. In diesem Fall wird das Getriebe 8 durch
Drehen der Schraube 16, die nach innen oder außen auf
den Flansch 17 einwirkt, gegen die Kraft der hydraulischen
Feder 18 in die gewünschte
Richtung des zweispitzigen Pfeils 15 gedreht. Durch die
gegenseitige zwangsläufige
Wirkung zwischen den Zahnrädern 6, 7 und
den Zapfen der Walzen, die in Rotationsrichtung festgestellt sind, wird
die Walze 3 hier gegenüber
der ortsfesten Walze 3 gedreht, bis die gewünschte Einstellung
erreicht ist.
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Um
die gegenseitige Rotationsstellung der Walzen 2, 3 einzustellen,
kann eine alternative Vorrichtung gemäß den 4a und 4b verwendet werden.
Das Zahnrad 20, das hier dem Zahnrad 6 in dem
ersten Ausführungsbeispiel
entspricht, ist an dem Anschlag 21 mittels lösbarer Bolzeneinheiten (nicht
gezeigt) fixiert. Nach deren Lösen
wird die gegenseitige Rotationsstellung zwischen dem Zahnrad 20 und
dem Anschlag 21 durch Drehen des Bolzens 23 zwangsläufig in
die gewünschte
Richtung verschiebbar sein. Diese Verschiebung, die natürlich dann
stattfinden muss, wenn die Rillmaschine nicht in Betrieb ist, ist
aufgrund der Tatsache möglich,
dass alle übrig
gebliebenen Bauteile der Rillmaschine 1' grundsätzlich fest sind. Die Verdrängung des
Stifts 25 in seinen Schlitz 24 und den Schlitz 26,
der gemäß dem Vorhergehenden
den Stift 25 gleichermaßen durchdringt, zwingt den
Flansch 19 und somit die Rillwalzen 2 dazu, in
die gewünschte
Richtung zu rotieren, abhängig
von der Verschieberichtung des Stifts, wie anhand eines Pfeils 27 in 4b verdeutlicht wird.
Grundsätzlich
hat es keine Konsequenzen, auf welcher der Wellen 4 oder 5 die
Verschiebevorrichtung angeordnet ist. In den Fällen, in denen gemäß der obigen
Beschreibung ein quer geteiltes Zahnrad verwendet wird, wird es
jedoch vorgezogen – damit die
Konstruktion nicht übermäßig kompliziert
ist – dass
sich die Einstellvorrichtung gemäß den 4a und 4b an
dem Zahnrad befindet, das nicht quer geteilt ist. Darüberhinaus
wird aus 4b eine radiale Skalierung 28 ersichtlich,
die auf dem Rad 20 angeordnet ist. Die Skalierung ist deshalb
vorgesehen, damit der Beobachter die gegenseitige Rotationsstellung
der Walzen 2 und 3 unmittelbar ablesen kann.
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In
Anbetracht dessen, dass alle in einem solchen einstellbaren Rillwerkzeug
gewünschten
Einstellungen klein sind, höchstens
einige Zehntel Millimeter, ist es dank der Kupplungen 9,
die eine begrenzte Bewegung gestatten, und dem drehbaren Getriebegehäuse 8 möglich, diese
auszuführen, ohne
dass die lösbare
Einheit für
das geteilte Zahnrad 7 freigegeben werden muss.