DE10058272B4

DE10058272B4 - Walze einer Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE10058272B4
Application number: DE2000158272
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr.-Ing. Leger
Original assignee: Oskar Dilo Maschinenfabrik KG
Current assignee: Oskar Dilo Maschinenfabrik KG
Priority date: 2000-11-23
Filing date: 2000-11-23
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: DE10058272A1; FR2816998B1; ITMI20012420A1; FR2816998A1

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...

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 bekannt.

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 beschreibt eine Lösung des beschriebenen Problems am Beispiel einer hohlen Kardenwalze, die im Abstand von jeweils etwa einem Fünftel ihrer Länge, gemessen ab dem jeweiligen Walzenende, auf einem sich durch die Walze hindurch erstreckenden Rohr gelagert ist, das seinerseits in dem Maschinengestell der Karde fest eingespannt ist. In gleichem Zusammenhang ist aus der 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 Endbereiche 2 eine gegenüber dem Zentralbereich verminderte Wanddicke aufweisen, so daß im Innern des Walzenkörpers 1 jeweils ein Absatz 3 ausgebildet wird. In den Walzenkörper 1 sind beiderseits je eine Metallbuchse 4 eingesetzt, die einen sich an dem Absatz 3 abstützenden Kragen 5 aufweist. Die Metallbuchsen 4 sind mit einer Passung versehen und/oder in den Walzenkörper 1 eingeklebt.
Jede Metallbuchse 4 hat eine kegelige Bohrung, in der ein kegelstumpfförmiger Lagerkörper 6 sitzt, der in der Metallbuchse 4 durch eine zentrale Innensechskantschraube 7 gesichert ist. Der Lagerkörper 6 trägt im Inneren den Außenring 8 eines Pendelwälzlagers 9.
Der Innenring des Pendelwälzlagers 9 sitzt auf einer Lagerbuchse 10, die am Ende eines möglichst biegesteifen Tragrohres 11 befestigt ist, das in den Endabschnitt 2 des Walzenkörpers 1 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 Walzenkörpers 1 an dessen Endbereichen 2 beträgt. Der dadurch gebildete ringförmige Zwischenraum ist ausreichend, um einen gewissen freien Durchhang der Endbereiche des Walzenkörpers 1 zu ermöglichen.
Es sei an dieser Stelle betont, daß mit "Durchhang" in Bezug auf die Endbereiche 2 des Walzenkörpers 1 nicht zwangsläufig eine Durchbiegung nach unten als Folge der Schwerkraft gemeint ist, sondern ganz allgemein die Abweichung der Endbereiche 2 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 Lagerzapfen 10 durch an dem Lagerkörper 6 befestigte Halteklauen 12 gesichert, die in eine Ringnut 13 am Umfang des zugehörigen Lagerzapfens 10 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 Scheibe 14 und einen Ring 16 fixiert sind, wobei die Scheibe 14 durch eine den Lagerzapfen 10 durchdringende Innensechskantschraube 15 festgehalten ist.
Das im oberen Teil der Zeichnung gezeigte Lager ist ein Loslager, weshalb dort der Scheibe 14 und dem Ring 16 vergleichbare Bauteile fehlen. Statt dessen ist in den kegelstumpfförmigen Lagerkörper 6 eine Buchse 17 eingesetzt und dort mit Schrauben 18 gesichert. Die Buchse hat eine Aufnahme unrunden, vorzugsweise polygonalen Querschnitts, in die das komplementär gestaltete eine Ende einer Zwischenwelle 19 eingesteckt ist, deren anderes Ende ebenfalls in einer Buchse 20 polygonalen Aufnahmequerschnitts eingesteckt ist, die auf das im Inneren des Tragrohrs 11 befindliche Ende einer Antriebswelle 21 aufgeschraubt ist, die im Tragrohr 11 mittels Kugellagern 22 gelagert ist. Die Zwischenwelle 19 und das unvermeidliche Spiel zwischen ihren Enden und den Buchsen 17 und 20 erlaubt die Aufnahme eines gewissen radialen Versatzes sowie eines Winkelversatzes zwischen der Antriebswelle 21 und dem kegelstumpfförmigen Lagerkörper 6 und ver meidet dadurch die Notwendigkeit von Kreuzgelenken. Die Zwischenwelle ist beim Einschieben in das Tragrohr 11 von der Scheibe 23 abgestützt, die auf der Zwischenwelle 19 mittels eines Stiftes 24 festgelegt ist. Im Betriebszustand ist ein ausreichender Abstand zwischen Scheibe 23 und Tragrohrinnendurchmesser gegeben.
Zur Montage der Lagerungen in den Walzenkörper 1 werden zunächst die Lagerkörper 6 mit den darin eingepreßten Pendelwälzlagern 9 auf die Lagerzapfen 10 der Tragrohre 11 geschoben und durch die Halteklauen 12 gesichert. Auf der Antriebsseite vormontiert sind dabei die Buchse 17 und die Schrauben 18. Auf der nichtangetriebenen Seite sind die Schraube 7 sowie die Scheibe 14 und der Ring 16 bereits vormontiert. Nach dem Einbringen der auf diese Weise vormontierten Tragrohre 11 in die Metallbuchsen 4 des Walzenkörpers 1 werden die Schrauben 7 angezogen. Anschließend werden auf der Antriebsseite die Zwischenwelle 19 sowie die Antriebswelle 21 mit der an ihrem Ende befestigten Buchse 20 und den Kugellagern 22 in das Tragrohr 11 eingeschoben und ein Sicherungsring 25 am äußeren Ende des Tragrohrs 11 angebracht.

Claims

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 Walzenkörpers 1 entspricht.