DE10058272B4 - Walze einer Arbeitsmaschine - Google Patents
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Abstract
Walze
einer Arbeitsmaschine mit einem Walzenkörper, der wenigstens in seinen
beiden Endbereichen hohl ausgebildet ist und in seinem Innenraum
jeweils im Abstand von seinen Enden an außerhalb des Walzenkörpers abgestützten, sich
in den Walzenkörper
hinein erstreckenden Trageinrichtungen drehbar gelagert ist, dadurch
gekennzeichnet, daß
der Walzenkörper (1) aus einem faserarmierten Kunststoffrohr besteht und an außerhalb des Walzenkörpers (1) einseitig eingespannten, in den Walzenkörper (1) hineinkragenden Tragrohren (11) drehbar gelagert ist und daß seine Lagerungen jeweils umfassen:
eine in den Walzenkörper (1) eingesetzte Metallbuchse (4), die einen Kragen (5) aufweist, der sich an einem in dem Walzenkörper (1) ausgebildeten Absatz (3) axial abstützt,
einen kegelstumpfförmigen Lagerkörper (6), der in eine kegelstumpfförmige Aufnahme der Metallbuchse (4) eingesteckt und mit der Metallbuchse (4) verschraubt ist und der im Inneren die äußere Lauffläche (8) eines Pendelwälzlagers bildet,
einen Lagerzapfen (10), der am im Walzenkörper (1) befindlichen Ende des zugehörigen Tragrohres...
der Walzenkörper (1) aus einem faserarmierten Kunststoffrohr besteht und an außerhalb des Walzenkörpers (1) einseitig eingespannten, in den Walzenkörper (1) hineinkragenden Tragrohren (11) drehbar gelagert ist und daß seine Lagerungen jeweils umfassen:
eine in den Walzenkörper (1) eingesetzte Metallbuchse (4), die einen Kragen (5) aufweist, der sich an einem in dem Walzenkörper (1) ausgebildeten Absatz (3) axial abstützt,
einen kegelstumpfförmigen Lagerkörper (6), der in eine kegelstumpfförmige Aufnahme der Metallbuchse (4) eingesteckt und mit der Metallbuchse (4) verschraubt ist und der im Inneren die äußere Lauffläche (8) eines Pendelwälzlagers bildet,
einen Lagerzapfen (10), der am im Walzenkörper (1) befindlichen Ende des zugehörigen Tragrohres...
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine schlanke Walze einer Arbeitsmaschine, insbesondere eine Wender- oder Arbeiterwalze einer Karde oder Krempel, mit einem Walzenkörper, der beidseitig drehbar gelagert ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Walze ist aus
GB 908 719 - In manchen Arbeitsmaschinen, die Walzen enthalten, muß eine gleichmäßige Flächenpressung zwischen Walzenoberflächen sichergestellt werden, beispielsweise in Druckmaschinen, wo es sonst zu ungleichmäßigen Druckergebnissen kommen würde. Ähnliches gilt für Walzwerke. In anderen Fällen, beispielsweise bei Wickeldornen in Wickelmaschinen, muß ein Durchhang vermieden werden, weil sonst das auf den Dorn gewickelte Gut, etwa eine Folie, durch Dehnung geschädigt würde. In Kalandern müssen Walzenabstände über die Walzenlänge konstant gehalten werden. Bei Karden und Krempeln betragen die Abstände der Arbeitsorgane voneinander, zu denen Speisewalzen, Vorwalze, Vortrommel, Übertragungswalze, Putzwalze, Fangwalze, Hauptwalze, Arbeiter, Wender, Läufer, Abnehmer und Hacker gehören, teilweise nur Bruchteile von Millimetern.
- Mit Rücksicht hierauf und auf die exakte vorbestimmte Positionierung der Arbeitsorgane und insbesondere angesichts der ständig vergrößerten Arbeitsbreiten solcher Maschinen müssen diese Arbeitsorgane und die sie aufnehmenden Gestelle sehr stabil, biegesteif und schwingungsfrei sein. Die Lager der rotierenden Organe müssen eine hohe Belastbarkeit und präzise Laufeigenschaften aufweisen und dabei praktisch wartungsfrei sein, was sich in der Regel nur mit Wälzlagern beherrschen läßt.
- Schwierigkeiten bereiten dabei besonders die schlanken Walzen, d.h. solche, die einen sehr kleinen Durchmesser im Vergleich zu ihrer Länge aufweisen, beispielsweise die Wender- und Arbeiterwalzen in einer Krempel oder Karde, weil die Schlankheit zu einem gewissen Durchhang der Walze führt. Man hat daher zu Leichtmetallkonstruktionen gegriffen, doch stößt man auch hiermit an Grenzen der Arbeitsbreiten und Arbeitsgeschwindigkeiten wegen des unvermeidlichen Durch hangs.
- Gleiche Probleme treten, wie oben bereits erläutert, auch in anderen Maschinen auf, wo schlanke Walzen eingesetzt werden, die nur an ihren Enden gelagert sind.
- Die eingangs genannte
GB 908 719 DE 41 25 620 A1 bekannt, eine schlanke, hohle Papierleitwalze einer Rotationsdruckmaschine im Abstand von jeweils 0,2203 der Walzenlänge auf einer sich durch die Walze hindurch erstreckenden, im Maschinengestell befestigten Tragstange drehbar zu lagern. Es ergibt sich durch diese Art der nach innen versetzten Lagerung der Walzen ein insgesamt verminderter Walzendurchhang. - Die
US 3 097 591 beschreibt ein Kalanderwalzenpaar einer Papiermaschine, bei dem zur Kompensation der den Durchhang der Unterwalze hervorgerufenen Ungleichmäßigkeit des Klemmdrucks längs des Walzenpaares auf die Oberwalze entsprechend eingewirkt wird. Zu diesem Zweck ist die Oberwalze mittels jeweils an den Walzenenden befestigten, in die Walze hineinragenden Glocken gelagert, in deren gegenüber den Walzenenden um ein Viertel der Walzenlänge nach innen versetzen Böden jeweils ein Drehlager angeordnet ist, das auf einem in die Glocke hineinragenden Winkelhebel befestigt ist, auf den von außen mit Stellkräften eingewirkt werden kann. Der Walzendurchhang selbst wird dadurch nicht verhindert. - Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Walze verminderten Durchhangs der eingangs genannten Art anzugeben, die ein sicheres Einführen der Lagerungen in den Walzenkörper ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Bei der erfindungsgemäßen Walze der Walzenkörper aus einem faserarmierten Kunststoffrohr, insbesondere einem Kohlefaserrohr, weil sich hierdurch ein geringes Gewicht bei großer Steifigkeit der Konstruktion erzielen läßt.
- Die Lagerungen bestehen jeweils aus einer in den Walzenkörper eingesetzten Metallbuchse, die einen Kragen aufweist, der sich an einem in dem Walzenkörper ausgebildeten Absatz axial abstützt, einem kegelstumpfförmigen Lagerkörper, der in eine kegelstumpfförmige Aufnahme der Metallbuchse eingesteckt und mit der Metallbuchse verschraubt ist und im Inneren den Außenring eines Pendelwälzlagers aufnimmt, einem Lagerzapfen, der am im Walzenkörper befindlichen Ende eines zugehörigen, außen fest eingespannten Tragrohres ausgebildet oder befestigt ist, in den kegelstumpfförmigen Lagerkörper hineinragt und dort den Innenring des Pendelwälzlagers aufnimmt. Das Tragrohr hat einen Außendurchmesser, der ausreichend geringer als der Innendurchmesser des Endbereiches des Walzenkörpers ist, daß sich ein Ringspalt ergibt, der die freie Drehung des Walzenkörpers auch bei Durchhang seiner Endbereiche nicht behindert.
- Optimale Verhältnisse ergeben sich, wenn die Lagerstellen im Walzenkörper in bekannter Weise einen Abstand vom jeweils nächsten Walzenende von etwa 22,3% der Gesamtlänge des Walzenkörpers haben, weil dann der Durchhang in der Mitte der Walze genauso groß ist, wie der Durchhang an den Walzenenden.
- Vorzugsweise umfaßt jede Lagerung auch eine Montagesicherungseinrichtung, die den kegelstumpfförmigen Lagerkörper bei der Montage gegen ein axiales Lösen von dem Lagerzapfen sichert.
- Diese Konstruktion erlaubt zum einen ein sicheres Einführen der Lagerungen in den Walzenkörper, wie bereits erwähnt, und trägt zugleich aufgrund des ringförmigen Zwischenraums zwischen den Tragrohren und dem rohrförmigen Walzenkörper dem unvermeidlichen Durchhang desselben an seinen Enden Rechnung.
- Wenn die Walze angetrieben werden muß, wie beispielsweise die Wenderwalzen und Arbeiterwalzen in einer Textilmaschine, ist wenigstens einer der kegelstumpfförmigen Lagerkörper mit einer Kupplungseinrichtung versehen, an der eine das zugehörige Tragrohr durchdringende Antriebswelle angekoppelt werden kann. Diese Kupplungseinrichtung kann direkt an dem Lagerkörper ausgebildet sein oder aus einer im Lagerkörper befestigten Buchse bestehen. Die Kupplungseinrichtung hat vorzugsweise eine Aufnahmeöffnung mit unrundem, vorzugsweise polygonalem Querschnitt, in die das komplementär gestaltete Ende der Antriebswelle eingesteckt werden kann.
- Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein in den Zeichnungen dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Wenderwalze näher erläutert.
- Die Zeichnung zeigt im Axialschnitt die beiden Endabschnitte einer Wenderwalze mit den erfindungsgemäßen Merkmalen. Der obere Teil der Zeichnung zeigt das angetriebene Ende, während der untere Teil der Zeichnung das mitlaufende Ende der Wenderwalze zeigt.
- Die Wenderwalze besteht aus einem kohlefaserverstärkten, rohrförmigen Walzenkörper
1 aus Kunststoff mit zylindrischer Umfangsfläche, dessen beide Endbereiche2 eine gegenüber dem Zentralbereich verminderte Wanddicke aufweisen, so daß im Innern des Walzenkörpers1 jeweils ein Absatz3 ausgebildet wird. In den Walzenkörper1 sind beiderseits je eine Metallbuchse4 eingesetzt, die einen sich an dem Absatz3 abstützenden Kragen5 aufweist. Die Metallbuchsen4 sind mit einer Passung versehen und/oder in den Walzenkörper1 eingeklebt. - Jede Metallbuchse
4 hat eine kegelige Bohrung, in der ein kegelstumpfförmiger Lagerkörper6 sitzt, der in der Metallbuchse4 durch eine zentrale Innensechskantschraube7 gesichert ist. Der Lagerkörper6 trägt im Inneren den Außenring8 eines Pendelwälzlagers9 . - Der Innenring des Pendelwälzlagers
9 sitzt auf einer Lagerbuchse10 , die am Ende eines möglichst biegesteifen Tragrohres11 befestigt ist, das in den Endabschnitt2 des Walzenkörpers1 hineinkragt und außen in einem Maschinengestell (nicht dargestellt) fest eingespannt ist. - Wie die Zeichnung zeigt, haben die beiden Tragrohre
11 einen geringeren Außen durchmesser als der Innendurchmesser des Walzenkörpers1 an dessen Endbereichen2 beträgt. Der dadurch gebildete ringförmige Zwischenraum ist ausreichend, um einen gewissen freien Durchhang der Endbereiche des Walzenkörpers1 zu ermöglichen. - Es sei an dieser Stelle betont, daß mit "Durchhang" in Bezug auf die Endbereiche
2 des Walzenkörpers1 nicht zwangsläufig eine Durchbiegung nach unten als Folge der Schwerkraft gemeint ist, sondern ganz allgemein die Abweichung der Endbereiche2 von der Achse der Wenderwalze. Dieser Durchhang kann auch die Folge dynamischer Kräfte im Betrieb der Maschine sein und daher auch entgegen der Schwerkraft verlaufen. - Für den Montagevorgang ist jeder kegelstumpfförmige Lagerkörper
6 an seinem zugehörigen Lagerzapfen10 durch an dem Lagerkörper6 befestigte Halteklauen12 gesichert, die in eine Ringnut13 am Umfang des zugehörigen Lagerzapfens10 lose eingreifen. - Das im unteren Teil der Zeichnung gezeigte Lager für die Wenderwalze ist ein Festlager, weshalb der Innenring des Pendelwälzlagers
9 in axialer Richtung durch eine Scheibe14 und einen Ring16 fixiert sind, wobei die Scheibe14 durch eine den Lagerzapfen10 durchdringende Innensechskantschraube15 festgehalten ist. - Das im oberen Teil der Zeichnung gezeigte Lager ist ein Loslager, weshalb dort der Scheibe
14 und dem Ring16 vergleichbare Bauteile fehlen. Statt dessen ist in den kegelstumpfförmigen Lagerkörper6 eine Buchse17 eingesetzt und dort mit Schrauben18 gesichert. Die Buchse hat eine Aufnahme unrunden, vorzugsweise polygonalen Querschnitts, in die das komplementär gestaltete eine Ende einer Zwischenwelle19 eingesteckt ist, deren anderes Ende ebenfalls in einer Buchse20 polygonalen Aufnahmequerschnitts eingesteckt ist, die auf das im Inneren des Tragrohrs11 befindliche Ende einer Antriebswelle21 aufgeschraubt ist, die im Tragrohr11 mittels Kugellagern22 gelagert ist. Die Zwischenwelle19 und das unvermeidliche Spiel zwischen ihren Enden und den Buchsen17 und20 erlaubt die Aufnahme eines gewissen radialen Versatzes sowie eines Winkelversatzes zwischen der Antriebswelle21 und dem kegelstumpfförmigen Lagerkörper6 und ver meidet dadurch die Notwendigkeit von Kreuzgelenken. Die Zwischenwelle ist beim Einschieben in das Tragrohr11 von der Scheibe23 abgestützt, die auf der Zwischenwelle19 mittels eines Stiftes24 festgelegt ist. Im Betriebszustand ist ein ausreichender Abstand zwischen Scheibe23 und Tragrohrinnendurchmesser gegeben. - Zur Montage der Lagerungen in den Walzenkörper
1 werden zunächst die Lagerkörper6 mit den darin eingepreßten Pendelwälzlagern9 auf die Lagerzapfen10 der Tragrohre11 geschoben und durch die Halteklauen12 gesichert. Auf der Antriebsseite vormontiert sind dabei die Buchse17 und die Schrauben18 . Auf der nichtangetriebenen Seite sind die Schraube7 sowie die Scheibe14 und der Ring16 bereits vormontiert. Nach dem Einbringen der auf diese Weise vormontierten Tragrohre11 in die Metallbuchsen4 des Walzenkörpers1 werden die Schrauben7 angezogen. Anschließend werden auf der Antriebsseite die Zwischenwelle19 sowie die Antriebswelle21 mit der an ihrem Ende befestigten Buchse20 und den Kugellagern22 in das Tragrohr11 eingeschoben und ein Sicherungsring25 am äußeren Ende des Tragrohrs11 angebracht.
Claims (6)
- Walze einer Arbeitsmaschine mit einem Walzenkörper, der wenigstens in seinen beiden Endbereichen hohl ausgebildet ist und in seinem Innenraum jeweils im Abstand von seinen Enden an außerhalb des Walzenkörpers abgestützten, sich in den Walzenkörper hinein erstreckenden Trageinrichtungen drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper (
1 ) aus einem faserarmierten Kunststoffrohr besteht und an außerhalb des Walzenkörpers (1 ) einseitig eingespannten, in den Walzenkörper (1 ) hineinkragenden Tragrohren (11 ) drehbar gelagert ist und daß seine Lagerungen jeweils umfassen: eine in den Walzenkörper (1 ) eingesetzte Metallbuchse (4 ), die einen Kragen (5 ) aufweist, der sich an einem in dem Walzenkörper (1 ) ausgebildeten Absatz (3 ) axial abstützt, einen kegelstumpfförmigen Lagerkörper (6 ), der in eine kegelstumpfförmige Aufnahme der Metallbuchse (4 ) eingesteckt und mit der Metallbuchse (4 ) verschraubt ist und der im Inneren die äußere Lauffläche (8 ) eines Pendelwälzlagers bildet, einen Lagerzapfen (10 ), der am im Walzenkörper (1 ) befindlichen Ende des zugehörigen Tragrohres (11 ) ausgebildet oder befestigt ist, in den kegelstumpfförmigen Lagerkörper (6 ) hineinragt und dort mit seinem Umfang die innere Lauffläche des Pendelwälzlagers bildet, und zwischen den äußeren und inneren Laufflächen befindliche Wälzkörper (9 ). - Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lagerung des Walzenkörpers (
1 ) eine Montagesicherungseinrichtung (12 ,13 ) umfaßt, die den kegelstumpfförmigen Lagerkörper (6 ) gegen ein axiales Lösen von dem Lagerzapfen (10 ) sichert. - Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagesicherungseinrichtung aufweist: eine äußere Ringnut (
13 ) in dem Lagerzapfen (10 ), und an dem kegelstumpfförmigen Lagerkörper (6 ) befestigte Halteeinrichtungen (12 ), die in die Ringnut (13 ) hineinragen. - Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelstumpfförmige Lagerkörper (
6 ) einer der Lagerungen eine Kupplungseinrichtung (17 ) aufweist, in den eine das Tragrohr (11 ) dieser Lagerung durchdringende Antriebswelle (19 ,21 ) formschlüssig eingreift. - Walze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung eine in dem kegelstumpfförmigen Lagerkörper (
6 ) befestigte Buchse (17 ) ist, die eine Aufnahmeöffnung unrunden Querschnitts aufweist, in dem das komplementär gestaltete Ende der Antriebswelle (19 ) aufgenommen ist. - Walze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerstellen im Walzenkörper (
1 ) einen Abstand von dem jeweiligen Walzenende haben, der etwa 22,3 % der Länge des Walzenkörpers1 entspricht.
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