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Die Erfindung betrifft eine Lagerung für eine Walze einer Rotationsdruckmaschine, insbesondere für eine Auftragwalze eines Lackwerks, mit einem in einem spielfreien Festlager drehbar gelagerten Zapfen und einer geteilten Lagerschale zur Aufnahme eines ersten Endabschnitts der Walze.
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An die Lagerung von Walzen, insbesondere Auftragwalzen in Druckmaschinen, werden besondere Anforderungen gestellt. Die Walzen müssen möglichst steif gelagert sein, um unkontrollierte Bewegungen der Walze im Kontaktbereich von Walze und Formzylinder (mit Druckform/Lackform) zu vermeiden. Die Lagerung muß weiter so gestaltet sein, daß die Walzen relativ zum Formzylinder an- und abstellbar sind. Auch eine Schrägstellung einer Auftragwalze relativ zum Formzylinder kann zur Beeinflussung des Farb- bzw. Lackauftrags wünschenswert sein. Schließlich besteht vielfach das Bedürfnis, eine Walzenlagerung so zu gestalten, daß der Aus- und Einbau der Walze einfach und schnell durchführbar ist. So ist es beispielsweise bei Verwendung gerasteter Auftragswalzen üblich, zur Änderung des Farb- oder Lackauftrags Auftragwalzen mit unterschiedlichem Schöpfvolumen gegeneinander auszutauschen. Ein weiteres Problem besteht darin, daß sich die Temperatur der Walzen während des Betriebs ändert, was zu Längenänderungen der Walzen führt, die ausgeglichen werden müssen.
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Aus der
DE 199 47 227 A1 ist ein Kurzfarbwerk mit einer taktweise an einen Druckformzylinder an- und abstellbaren Farbauftragwalze und einer dieser zugeordneten Rasterwalze einschließlich Farbkasten bekannt, bei der die Farbauftragwalze beidseitig in je einem spielfreien Dreiringlager mit ein Exzenterlager bildenden mechanischen Mittelringen im Maschinengestell gelagert ist, wobei die Exzenterlager über einen Schalthebel zur An- und Abstellung verdrehbar sind. Hierbei ist jedoch nicht angegeben, wie die spielfreien Dreiringlager auszuführen sind und wie die Farbauftragwalze ausgewechselt werden kann. Auch ist nicht ersichtlich, wie durch Temperaturänderungen bedingte Längenänderungen beherrscht werden Zum Ausgleich von thermisch bedingten Längenänderungen ist es bekannt, ein Walzenlager als Loslager, d. h. axial beweglich auszubilden. Ein solches Loslager kann aber nicht spielfrei ausgeführt werden.
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Es ist weiterhin aus
DE 101 52 020 A1 eine Vorrichtung zum Einstellen des Anpressdrucks zwischen einer verstellbar gelagerten ersten Walze und zumindest einer zweiten Walze in einer Druckmaschine bekannt, wobei mit einem Aktor die erste Walze mit einer einstellbaren Kraft in Richtung der zweiten Walze gedrückt und die erste Walze relativ zur zweiten Walze in einer Fixiereinrichtung fixiert werden kann. Die Fixierung erfolgt hierbei mit Hilfe von Lamellenelementen, die durch die Kraft eines vorgespannten Federelements gegeneinander gespannt werden und dadurch eine Fixierung in axialer und radialer Richtung bewirken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung für eine Walze einer Rotationsdruckmaschine, insbesondere für eine Auftragwalze eines Lackwerks, zu schaffen, die eine beidseitige, spielfreie Lagerung ermöglicht und das Auftreten unzulässig hoher Lagerbelastungen vermeidet.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Lagerung weist zumindest an einer Walzenseite einen in einem spielfreien Festlager drehbar gelagerten Zapfen und eine geteilte Lagerschale zur Aufnahme eines ersten Endabschnitts der Walze auf, wobei die geteilte Lagerschale durch eine radial steife und axial nachgiebige Federlamellenkupplung mit dem drehbar gelagerten Zapfen verbunden ist. Durch diese Gestaltung der Lagerung an zumindest einer Seite der Walze kann auch die Lagerung der anderen Walzenseite spielfrei einstellbar ausgeführt sein. Die zwischen der geteilten Lagerschale und dem drehbar gelagerten Zapfen angeordnete Federlamellenkupplung gleicht durch elastische Verformung Längenänderungen der Walze aus, die durch Temperaturänderungen während des Betriebs auftreten können. In radialer Richtung ist die Federlamellenkupplung außerordentlich steif und kann daher die auf die Walze einwirkenden Radialkräfte auf die Lagerung übertragen. Die erfindungsgemäße Lagerung hat weiterhin den Vorteil, daß durch eine gewollte Schrägbeistellung der Walze hervorgerufene geringe Winkelabweichungen zwischen der Rotationsachse der Walze und der Rotationsachse des Festlagers ausgeglichen werden und nicht zu einer unerwünschten Lagerüberlastung führen. Bei einem Ausbau der Walzen kehrt die Federlamellenkupplung ungeachtet ihrer jeweiligen Ausgleichsstellung in ihre Nullage zurück, so daß für die neu eingesetzte Walze immer wieder der volle Ausgleichshub zur Verfügung steht. Das beim Walzenwechsel vorkommende Ersetzen einer betriebswarmen Walze durch eine kalte führt daher auch bei mehrfacher Wiederholung nicht zum Aufbrauchen des vorgesehenen Ausgleichshubs. Als vorteilhaft ist weiterhin anzusehen, daß beim Aus- und Einbau der Walze die spielfreie Einstellung der Lagerung und die eingestellte Lagervorspannung nicht verändert wird, so daß hierbei keine Justier- und Einpaßarbeiten notwendig sind.
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Da mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lagerung die Walze komplett spielfrei gelagert werden kann und höhere Zwangskräfte durch Längenänderung der Walze vermieden werden, kommt es nicht, wie bei einem Loslager, zu Mikrobewegungen, die Passungsrost erzeugen. Zudem wird die Neigung zu unkontrollierten Bewegungen der Walze erheblich vermindert.
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Die Federlamellenkupplung weist wenigstens eine, vorzugsweise jedoch ein Paket von mehreren ringförmigen Lamellen auf. Die Lamellen sind in radialen Ebenen nebeneinander angeordnet und in Umfangsrichtung abwechselnd mehrfach einerseits mit der Lagerschale und andererseits mit dem Zapfen fest verbunden. Diese Gestaltung ermöglicht eine hohe radiale Steifigkeit bei vergleichsweise niedrigem axialen Verformungswiderstand.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist an der Lagerung eine die Federlamellekupplung überbrückende Abstützeinrichtung vorgesehen. Die Abstützeinrichtung hat die Aufgabe, die Lagerschale unmittelbar an dem Zapfen abzustützen, wenn sie geöffnet wird, um dadurch eine Überlastung der Federlamellenkupplung zu vermeiden. Die Abstützeinrichtung besteht vorzugsweise aus einem Stift, der in Bohrungen im drehbar gelagerten Zapfen und in der Lagerschale eingreift. Der Stift ist hierbei in der Bohrung der Lagerschale fest eingespannt und hat in der Bohrung des Zapfens ein geringes radiales Spiel, so daß er im Betrieb die axialen Ausgleichsbewegungen der Federlamellenkupplung nicht behindert. Vorzugsweise erstreckt sich der Stift durch die im Zapfen ausgebildete Durchgangsbohrung hindurch, wobei der Stift an dem der Lagerschale entgegengesetzten Ende in der Durchgangsbohrung in einer als Schiebesitz ausgebildeten Passung gelagert ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht eine Verriegelungsvorrichtung vor, die bei geöffneter Lagerschale in eine Sperrstellung bewegbar ist, in der die Lagerschale in einer definierten Winkelstellung drehfest gehalten ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß sich die Lagerschale bei dem Aus- und Einbau der Walze nicht verdrehen kann. Die Verriegelungsvorrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie durch Öffnen der Lagerschale selbsttätig in die Sperrstellung und durch Schließen der Lagerschale selbsttätig in die Offenstellung bewegbar ist. Mögliche Bedienungsfehler werden hierdurch vermieden. Bevorzugt ist die Walze automatisiert positionierbar, vorzugsweise über einen Winkelgeber oder die Maschinensteuerung (Winkel bekannt) oder eine Sensorik.
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Nach der Erfindung ist der dem ersten Endabschnitt entgegengesetzte zweite Endabschnitt der Walze ebenfalls in einem spielfreien Festlager gelagert, welches einen drehbar gelagerten Zapfen und eine geteilte Lagerschale aufweist. Die geteilte Lagerschale kann hierbei starr mit dem Zapfen des Festlagers verbunden sein. In besonderen Fällen, z. B. bei großen Dehnungslängen, kann aber auch zwischen der den zweiten Endabschnitt der Walze aufnehmenden Lagerschale und dem Zapfen des Festlagers eine zweite Federlamellenkupplung angeordnet sein.
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Als spielfreie Festlager können nach der Erfindung axial einstellbare Wälzlager, beispielsweise Kegelrollenlager, Schrägkugellager oder Spindellager vorgesehen sein, die paarweise in O-Anordnung oder X-Anordnung eingebaut sind.
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Um das An- und Abstellen der Walze zu ermöglichen, kann weiterhin vorgesehen sein, daß die spielfreien Festlager an beiden Endabschnitten der Walze in verstellbaren Exzenterlagern angeordnet sind, wobei die Exzenterlager ebenfalls in spielfreien, insbesondere einstellbaren Festlagern im Maschinengestell gelagert sind. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Walzenlagerung werden auch die Festlager der Exzenterlager vor Überlastung geschützt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen
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1 eine schematische Darstellung eines Lackwerks einer Druckmaschine,
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2 eine erfindungsgemäße Lagerung einer Auftragswalze eines Lackwerks gemäß 1,
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3 einen Querschnitt durch eine Lagerschale der Lagerung gemäß
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2 und
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4 einen vergrößerten Längsschnitt durch eine Verriegelungsvorrichtung zur Sicherung einer geöffneten Lagerschale gegen Drehen.
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Das in 1 gezeigte Lackwerk, auch Kurzfarbwerk genannt, umfaß einen bogenführenden Druckzylinder 1, einen an diesen anstellbaren Formzylinder 2, eine an den Formzylinder 2 anstellbare und von diesem abstellbare Auftragwalze 3 und eine mit der Auftragwalze 3 zusammenwirkende Kammerrackel 4 zur Zuführung des aufzutragenden Mediums, insbesondere Lackes. Auf den Formzylinder 2 ist üblicherweise entweder eine Druckform oder ein Gummituch aufgezogen. Die Auftragwalze 3 ist gerastert. Durch die Tiefe der Rasterung wird das Schöpfvolumen der Auftragwalze 3 bestimmt. Um unterschiedliche Schöpfvolumen nutzen zu können, sind einem solchen Lackwerk in der Regel mehrere Auftragwalzen mit unterschiedlicher Rasterung zugeordnet, unter denen die für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete ausgewählt und eingesetzt wird. Dementsprechend ist die Lagerung der Auftragwalze so gestaltet, daß sie schnell und einfach ein- und ausgebaut werden kann.
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In 2 ist die Lagerung beider Enden der Auftragwalze 3 in einem Maschinengestell 5 gezeigt. Die linke Seite des Maschinengestells 5 ist mit A, die rechte Seite mit B bezeichnet. Auf beiden Seiten A, B weist die Lagerung jeweils ein Exzenterlager 6 bzw. 7 auf, das im Maschinengestell 5 spielfrei drehbar gelagert ist. Die Lagerung der Exzenterlager 6, 7 besteht jeweils aus einem Paar Kegelrollenlager 8 in O-Anordnung. Auf den Außenseiten des Maschinengestells 5 sind die Exzenterlager 6, 7 jeweils mit einem Hebel 9 drehfest verbunden. Die Hebel 9 sind über nicht dargestellte Stellantriebe zur An- und Abstellung der Auftragwalze 3 bewegbar.
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Auf der A-Seite ist in dem Exzenterlager 6 eine Welle 10 drehbar gelagert, die auf der Innenseite der Maschine eine geteilte Lagerschale 11 und auf der Außenseite ein Zahnrad 12 trägt, das zum Antrieb der Auftragwalze 3 dient. Die Lagerung der Welle 10 ist als spielfreies Festlager ausgebildet und weist ein Paar Kegelrollenlager 13 in O-Anordnung auf, die mittels einer Wellenmutter 14 spielfrei einstellbar sind. In der hier offen dargestellten Lagerschale 11 ist der zylindrische Endabschnitt 15 der Auftragwalze 3 angeordnet. Bei geschlossener Lagerschale 11 ist der Endabschnitt 15 drehfest in dieser eingespannt.
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Auf der B-Seite ist in dem Exzenterlager 7 ein Zapfen 16 drehbar gelagert, der auf der Maschineninnenseite einen Kupplungsflansch 17 aufweist. Die Lagerung des Zapfens 16 besteht aus einem Paar Kegelrollenlager 18 in O-Anordnung, die durch eine auf das auf der Außenseite des Maschinengestells liegende Zapfenende aufgeschraubte Wellenmutter 19 spielfrei eingestellt sind. An dem Kupplungsflansch 17 ist mittels einer Federlamellenkupplung 20 eine geteilte Lagerschale 21 befestigt, die den der B-Seite zugekehrten Endabschnitt 22 der Auftragwalze 3 aufnimmt. Die Federlamellenkupplung 20 weist ein Paket 23 von mehreren ringscheibenförmigen Federlamellen auf Die Federlamellenkupplung ist ebenso als eine einzelne Lamelle, beispielsweise ein Federblech, ausführbar. Die Federlamellen sind in radialen Ebenen angeordnet und an vier Stellen mittels in einem Winkelabstand von 90° angeordneter, achsparalleler Paßschrauben 24 mit Muttern an dem Kupplungsflansch 17 befestigt. An vier weiteren Stellen, die jeweils mittig zwischen den Paßschrauben 24 liegen, ist das Paket 23 aus Federlamellen durch achsparallele Paßschrauben 25 mit Muttern mit der Lagerschale 21 verbunden. Auf den Paßschrauben 24, 25 sind Distanzringe 26 angeordnet, die Teile einzelner, die Federlamellen miteinander verbindenden Nietverbindungen sind Hierdurch wird auf beiden Seiten des Pakets 23 ein Zwischenraum zwischen diesem und dem benachbarten Kupplungsflansch 17 bzw. der benachbarten Lagerschale 21 geschaffen, in den das Paket 23 aus Federlamellen unter elastischer Verformung eindringen kann, wenn sich die Lagerschale 21 und der Kupplungsflansch 17 unter der Wirkung einer axialen Kraft einander annähern. In radialer Richtung ist das Paket 23 aus Federlamellen sehr steif, so daß eine zentriergenaue Führung und Abstützung der Lagerschale 21 an dem Kupplungsflansch 17 gegeben ist, wenn die Lagerschale 21 geschlossen und fest mit dem Endabschnitt 22 der Auftragwalze 3 verbunden ist.
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Wird die Lagerschale 21 geöffnet, so könnte sie infolge der Elastizität des Pakets 23 aus Federlamellen durch das Gewicht der Auftragwalze 3 aus ihrer radial ausgerichteten Lage gekippt werden. Um dies zu verhindern, ist an der Lagerschale 21 ein Stift 27 befestigt, der den nicht lösbaren Teil der Lagerschale 21 an dem Zapfen 16 abstützt. Der Stift 27 ist in eine zentrale Bohrung der Lagerschale 21 eingepreßt und erstreckt sich durch eine zentrale Durchgangsbohrung 28 des Zapfens 16. Zwischen der Wand der Durchgangsbohrung 28 und dem Stift 27 ist ein geringes Spiel vorgesehen, damit die axialen Federbewegungen der Federlamellenkupplung 20 nicht beeinträchtigt werden. Lediglich am äußeren Ende der Durchgangsbohrung 28 ist auf einem kurzen Abschnitt 29 das Spiel zwischen der Bohrungswand und dem Stift 27 kleiner bemessen, um Radialschwingungen des Stiftes 27 zu unterbinden. Die Passung entspricht hier etwa der eines Schiebesitzes.
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3 zeigt einen Querschnitt durch die Lagerschale 21 in der Ebene, in der sich die Verbindungsschrauben 30 befinden, durch die die abnehmbare obere Halbschale 31 mit der unteren Halbschale 32 verbunden ist. 3 zeigt auch die Anordnung der Paßschrauben 24 und 25, 25' die den Kupplungsflansch 17 und die Lagerschale 21 mit dem Federlamellenpaket 23 verbinden. Von den Paßschrauben 24 ist das Gewindeende und die darauf angeordnete Mutter sichtbar. Von den Paßschrauben 25, 25' ist der Schraubenkopf sichtbar. Im Bereich der oberen, abnehmbaren Halbschale 31 sind die Paßschrauben 25 in dem radialen Wandabschnitt der Lagerschale 21 versenkt angeordnet, so daß sie das Abnehmen der oberen Halbschale 31 nicht behindern. Die Enden der Paßschrauben 24 und die dazugehörigen Muttern ragen ebenfalls nicht in den Bereich der Halbschale 31 hinein.
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4 zeigt im Längsschnitt eine Verriegelungsvorrichtung 33 zum Festhalten der Lagerschale 21 in einer definierten Winkelstellung, wenn die Lagerschale 21 zum Aus- und Einbau der Auftragwalze 3 geöffnet wird. Die Verriegelungsvorrichtung 33 ist in einer Paßschraube 25' angeordnet, welche das Paket 23 aus Federlamellen mit der unteren Halbschale 32 der Lagerschale 21 verbindet. Hierbei ist in einer Durchgangsbohrung der Paßschraube 25' ein Verriegelungsstift 34 längsbeweglich angeordnet und zwischen einer Entriegelungsstellung und einer Verriegelungsstellung hin und her bewegbar. Das eine Ende des Verriegelungsstiftes 34 liegt dem Exzenterlager 7 gegenüber und ist mit einer kegelstumpfförmigen Spitze 35 versehen, die mit einer kegelstumpfförmigen Bohrung 36 im Exzenterlager 7 zusammenwirkt. Das entgegengesetzte Ende des Verriegelungsstiftes 34 befindet sich außerhalb der Paßschraube 25' in einer Bohrung 37 der unteren Halbschale 32 und ist mit einem Kegelflansch 38 versehen, dessen Kegelfläche 39 der Paßschraube 25' zugekehrt ist. In einer Bohrung des Verriegelungsstiftes 34, die den Kegelflansch 38 durchdringt und an der Spitze 35 geschlossen ist, ist eine Druckfeder 40 angeordnet. Die Druckfeder 40 stützt sich mit einem aus dem Kegelflansch 38 herausragenden Ende an einem die Bohrung 37 verschließenden Deckel 41 ab und ist bestrebt, den Verriegelungsstift 34 aus der dargestellten Position in Richtung des Exzenterlagers 7 zu verschieben.
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Bei geschlossener Lagerschale 21 ragt eine der Verbindungsschrauben 30 mit ihrem unteren Ende tangential in die Bohrung 37 der unteren Halbschale 32 hinein und hält dadurch den Verriegelungsstift 34 an dem Kegelflansch 38 entgegen der Kraft der Druckfeder 40 in der dargestellten Position fest. Wird die Verbindungsschraube 30 zum Abnehmen der oberen Halbschale 31 der Lagerschale 21 entfernt, so gibt sie den Kegelflansch des Verriegelungsstiftes 34 frei, so daß letzterer von der Druckfeder 40 in Richtung des Exzenterlagers 7 verschoben wird. Wird nun die Lagerschale 21 in die richtige Stellung gedreht, so rastet der Verriegelungsstift 34 mit seiner Spitze 35 in die Bohrung 36 ein und hält dadurch die Lagerschale 21 in dieser Stellung an dem Exzenterlager 7 fest. In dieser Verriegelungsstellung befindet sich der Kegelflansch 38 in der mit V bezeichneten Stellung.
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Wird die Lagerschale 21 wieder geschlossen, so gelangt die an ihrem unteren Ende mit einer Kegelspitze versehene Verbindungsschraube 30 erneut in Eingriff mit dem Kegelflansch 38, wodurch dieser in die dargestellte Endriegelungsposition zurückgebracht wird. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Verriegelung der Lagerschale 21 nach dem Einsetzen einer Auftragwalze auf jeden Fall rückgängig gemacht wird. Sollte versehentlich die Verbindungsschraube 30 nicht vollständig eingeschraubt worden sein oder eine Schraube ungeeigneter Länge verwendet worden sein, so sorgen die kegelstumpfförmigen Formen der Spitze 35 und der Bohrung 36 dafür, daß bei einer Drehung der Lagerschale 21 der Verriegelungsstift 34 aus der Bohrung 36 herausgedrückt wird. Eine Zerstörung der Rastfunktion durch Fehlbedienung wird auf diese Weise vermieden.
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Mit Hilfe der beschriebenen Lagerung können beide Enden der Auftragwalze 3 spielfrei gelagert werden. Dies trägt zu einer erheblichen Verbesserung des Betriebsverhaltens bei und vermeidet ungleichmäßigen Lackauftrag. Durch Temperaturänderungen bedingte Längenänderungen der Auftragwalze 3 werden von der Lamellenfederkupplung 20 ausgeglichen. Wird eine betriebswarme Auftragwalze ausgebaut, so springen nach dem Öffnen der Lagerschale 21 die Federlamellen in ihre Ausgangsposition zurück. Für die neu eingesetzte, noch kalte Auftragwalze steht daher der vollständige Ausgleichshub der Federlamellenkupplung 20 wieder zur Verfügung.
