-
Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung für insbesondere in einer
Metallschmelze getaucht laufende Rollen gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
-
Lageranordnungen der eingangs genannten Art kommen zum Einsatz, um Rollen
oder Walzen, beispielsweise Umlenkrollen für Blechbahnen drehbar zu lagern.
Dabei befinden sich die Rollen während des Betriebs zumeist vollständig getaucht
in einem Bad aus Metallschmelze. Derartige Tauchrollen kommen häufig in
Feuerverzinkungsanlagen für Stahlblech zum Einsatz, wobei es sich beim
Schmelzmetallbad in diesem Fall um eine Zinkschmelze handelt. Dabei wird das
Stahlband bzw. Stahlblech über eine Anordnung von zumeist mehreren Tauch-
bzw. Umlenkrollen so durch das Bad aus Zinkschmelze hindurchgeführt, dass eine
vollständige Benetzung der Blechoberflächen und damit Feuerverzinkung erfolgt.
-
Die Zinkschmelze weist dabei eine Temperatur im Bereich von circa 500°C auf.
Aus diesem Grund sind die Lagerstellen der im Schmelzmetallbad zumeist mittels
beweglicher Haltearme getaucht gehaltenen Rollen ganz erheblichen
thermochemischen Einflüssen unterworfen.
-
Aus diesem Grund müssen die oft mit Wälzlagern versehenen Lagereinheiten
derartiger Tauchrollen wegen des hohen in der Metallschmelze auftretenden
Verschleißes verhältnismäßig häufig ausgetauscht werden. Sind dabei nun die
Lageraußenringe der Wälzlager derartiger Tauchrollen gemäß der aus dem Stand
der Technik bekannten Weise in einer Bohrung des Haltearms oder mittels teilbarer
Lagerschalen am Haltearm befestigt, so bringt dies bei der regelmäßig notwendigen
Demontage der Tauchrollen und beim nachfolgenden Lagerwechsel einen stets
verhältnismäßig großen Aufwand mit sich. Aufgrund der im heißen
Schmelzmetallbad auftretenden starken thermischen Ausdehnung der Lagerbauteile
und deren Befestigungselementen liegt im Betrieb bekannter Lageranordnungen für
Tauchrollen in der Praxis zumeist eine undefinierte Ein-Punkt bzw. Ein-Linien-
Abstützung zwischen dem Lageraußenring und der den Lageraußenring
aufnehmenden Bohrung bzw. den am Haltearm angeordneten Lagerschalen auf.
Zudem führen in den Spalt zwischen Lageraußenring und die Lageraufnahme
eindringende Metallschmelze und sich dort festsetzende Schlackepartikel zu einem
mechanisch kaum wieder lösbaren Verbacken von Lageraußenring und der
jeweiligen Lageraufnahme.
-
Daher ist es bei Lageranordnungen für derartige Tauchrollen gemäß dem Stand der
Technik für das Auswechseln der Lager stets erforderlich, die unlösbar miteinander
verbackene Einheit aus Rolle, Wälzlagern und Lageraufnahmen bzw. Haltearmen
in einem aggressiven Säurebad aufwändig chemisch abzubeizen, um so die Lager
überhaupt demontieren und auswechseln zu können.
-
Mit diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Lageranordnung für im Schmelzmetallbad getaucht laufende Walzen oder Rollen
zu schaffen, mit der sich die genannten Nachteile überwinden lassen, und die
insbesondere eine einfache, schnelle und damit kostensparende Demontage der
Wälzlager der Rolle bzw. Walze erlaubt, ohne dass hierzu ein Abbeizen der
gesamten Rollenanordnung erforderlich wäre.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
-
Die Lageranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist in zunächst an sich
bekannter Weise ein Wälzlager auf, dessen Innenring auf einem stirnseitigen
Lagerzapfen der Rolle bzw. Walze angeordnet ist und dessen Außenring mit einem
Haltearm verbindbar ist, der zum Verbringen der Rolle in ihre Arbeitsposition im
Schmelzbad sowie zum Halten der Rolle im Schmelzbad dient.
-
Erfindungsgemäß zeichnet sich die Lageranordnung dadurch aus, dass die örtliche
Festlegung des Lageraußenrings des Wälzlagers am Haltearm in der radialen
Richtung nicht in einer bohrungsartigen Lageranordnung erfolgt, sondern mittels
definierter Zwei-Linien- bzw. Zwei-Punkt-Abstützung zwischen Lageraußenring
und einer Anlage für den Lageraußenring am Haltearm erfolgt.
-
Hierdurch entfällt der bei den Lagerungen gemäß dem Stand der Technik aufgrund
der hohen thermischen Ausdehnungen zumeist vorhandene Ringspalt zwischen
Lageraußenring und der den Lageraußenring aufnehmenden Bohrung am Haltearm,
sowie das damit verbundene, nachteilige Zusammenbacken von Lageraußenring
und Befestigungsbohrung durch in den Ringspalt eindringende Metallschmelze
oder Schlacke. Vielmehr kann die Metallschmelze bzw. können Schlackepartikel
dank der erfindungsgemäßen Zwei-Linien- bzw. Zwei-Punkt-Abstützung zwischen
Lageraußenring und Anlage am Haltearm frei zwischen der Außenfläche des
Lageraußenrings und der Oberfläche der Anlage am Haltearm strömen, so dass ein
unlösbares Zusammenbacken von Lageraußenring und Anlage am Haltearm nun
ausgeschlossen ist. Daher kann die Demontage des Wälzlagers bzw. der
Lageraustausch sehr einfach und rasch durchgeführt werden, ohne dass hierzu die
gesamte Anordnung aus Rolle, Lagerungen und Haltearmen zuvor aufwändig
abgebeizt werden müsste.
-
Die genaue geometrische Form und Gestalt der Anlage für den Lageraußenring am
Haltearm ist für die Erfindung zunächst nicht wesentlich, solange die gewünschte
definierte Zwei-Linien- bzw. Zwei-Punkt-Abstützung zwischen Lageraußenring
und Anlage am Haltearm gewährleistet ist. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung jedoch umfasst die Anlage am Haltearm zwei im
wesentlichen flächig ebene, rinnenartig aneinander angrenzend angeordnete
Anlageelemente, die einen Winkel von bevorzugt 120° bis 140° einschließen.
Dabei können die beiden Anschlagelemente sowohl aus separaten Bauteilen
gebildet werden, sie können jedoch auch im wesentlichen als einstückiges Bauteil
vorliegen oder aber einstückig am Haltearm angeformt sein.
-
Um ein Herausfallen der Tauchrolle aus den durch die Anlageelementpaare
gebildeten Halterungen der Haltearme auch dann zu verhindern, wenn die
momentane Hauptkraftrichtung auf die Rolle nicht im Bereich der
Winkelhalbierenden zwischen den Anlageelementen verläuft, ist es gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass am
Haltearm eine Schnellverschlusseinrichtung zur Sicherung der Rolle gegen Lösen
vom Haltearm angeordnet ist. Auf diese Weise kann eine sichere und gefahrlose
Handhabung der Rolle mittels der Haltearme erfolgen, insbesondere in Phasen des
Einfahrens der Rolle in das Schmelzmetallbad bzw. des Ausfahrens aus dem
Schmelzmetallbad. Bevorzugt wirkt dabei die Schnellverschlusseinrichtung nicht
auf den Außenring des Wälzlagers, sondern vielmehr unmittelbar auf den hierzu
einen entsprechenden Überstand aufweisenden Achsstummel der Rolle. Auf diese
Weise wird eine besonders freiliegende Anordnung des Wälzlagers erzielt, so dass
die Schmelze das Wälzlager frei umströmen kann, ohne dass sich Metall- oder
Schlackepartikel im Bereich der Lageraufnahme absetzen können.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die
Schnellverschlusseinrichtung ein im wesentlichen stabartig gerades oder gebogenes
Halteelement. Das Halteelement ist dabei sowohl um eine parallel zur Rollenachse
verlaufende Achse drehbeweglich, als auch innerhalb einer senkrecht zur
Rollenachse verlaufenden Ebene parallel verschieblich mit dem Haltearm
verbunden. Das Halteelement lässt sich dadurch aus einer ersten Stellung, in der die
Rolle mit dem Wälzlager zwischen dem Halteelement und den Anlageelementen
des Haltearms formschlüssig gehalten wird, in eine zweite Stellung verbringen, in
der die Rolle mit dem Wälzlager vom Haltearm leicht trennbar ist. Eine dergestalt
ausgebildete Schnellverschlusseinrichtung hat insbesondere den Vorteil, dass die
Rolle mit dem Lager ohne großen Aufwand sehr einfach vom Haltearm getrennt
werden kann, und dass eine so ausgebildete Schnellverschlusseinrichtung nur die
geringstmögliche Anzahl an Einzelbauteilen umfasst. Die
Schnellverschlusseinrichtung ist daher sowohl äußerst kostengünstig zu
produzieren als auch besonders robust und betriebssicher im Einsatz in einer
Beschichtungsanlage.
-
Im Sinne eines möglichst einfachen und robusten Aufbaus der
Schnellverschlusseinrichtung ist es gemäß einer weiteren besonders bevorzugten
Ausführungsform vorgesehen, dass die drehbewegliche sowie parallel
verschiebliche Verbindung zwischen Halteelement und Haltearm mittels einer
Kombination aus einem Langloch und einer im Langloch aufnehmbaren, im
wesentlichen zylindrischen Achse gebildet wird. Es kann dabei entweder das
Langloch am Haltearm und die zylindrische Achse am Halteelement oder alternativ
das Langloch am Halteelement und die zylindrische Achse am Haltearm
angeordnet sein.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die
Schnellverschlusseinrichtung neben dem stabartigen Halteelement ein ebenfalls im
wesentlichen stabartiges Verriegelungselement, das um eine parallel zur
Rollenachse verlaufende Achse drehbeweglich am Haltearm angeordnet ist. Dabei
lässt sich das Verriegelungselement aus einer ersten Stellung, in der es, mit dem
Halteelement in dessen ebenfalls erster Stellung eine Verriegelung bildend, am
Halteelement zur Anlage bringbar ist, in eine zweite Stellung verbringen, in der das
Halteelement frei beweglich bzw. ebenfalls in seine zweite Stellung verbringbar ist.
-
Um ein Hin- und Herpendeln der Rolle in axialer Richtung während des Betriebes
zu verhindern, ist es gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen, dass der Lagerzapfen der Rolle mit seiner Stirnseite mit
geringem Spiel an einem Vorsprung bzw. einer Anlauffläche des Haltearms zur
Anlage bringbar ist. Auf diese Weise wird eine definierte axiale Position der Rolle
sowie der Lagerung der Rolle relativ zu den Haltearmen einer Rollenanordnung
gewährleistet. Besonders bevorzugt ist dabei die Stirnseite des Lagerzapfens
und/oder der Vorsprung des Haltearms mit einer Hartoberfläche versehen bzw.
beschichtet. Dies führt zu einem wesentlich verlängerten störungsfreien Betriebs
einer dergestalt ausgebildeten Rollenlagerung.
-
Im folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele
darstellender Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen:
-
Fig. 1 in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung eine seitliche Ansicht
einer Anordnung aus Wälzlager, Anlageelementen sowie
Schnellverschlusseinrichtung bestehend aus im wesentlichen einstückigem
Befestigungselement;
-
Fig. 2 in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung eine Draufsicht der
Lageranordnung gemäß Fig. 1;
-
Fig. 3 in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung ein weiteres
Ausführungsbeispiel einer Anordnung aus Wälzlager, Anlageelementen
und Schnellverschlusseinrichtung bestehend aus zwei Hebelelementen,
wobei eines davon drehbar, das zweite verdrehbar und parallel verschiebbar
ist;
-
Fig. 4 in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung die Lageranordnung gemäß
Fig. 3 in teilweise geschnittener Draufsicht.
-
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Anordnung ist teilweise entlang der
Markierung B-B aus Fig. 2 geschnitten. Die Anordnung umfasst ein Wälzlager 1,
das auf einem Achsstummel 2 einer in Fig. 2 ersichtlichen Tauchbadrolle 3
angeordnet ist. Man erkennt in Fig. 1 ferner zwei hier einstückig ausgeführte
Anschlagelemente 4 und 5, die zwei rinnenartig aneinander stoßende ebene Flächen
6 und 7 bilden. Die Flächen 6 und 7 schließen dabei einen Winkel α von bevorzugt
120° bis 140° ein. Man erkennt, dass auf diese Weise zwischen dem Außenring des
Wälzlagers 1 und den am Haltearm 8 angeordneten Anschlagelementen 4, 5 eine
exakt definierte Zwei-Punkt- bzw. Zwei-Linien-Abstützung bei 9 bzw. 10 erfolgt.
-
Die im Betrieb der Beschichtungsanlage auf die Rolle 3 durch das über die Rolle
laufende Blechband ausgeübte Hauptkraft F verläuft dabei ungefähr in Richtung
der Winkelhalbierenden zwischen den Ebenen 6, 7 der Anschlagelemente 4, 5,
wodurch bereits die definierte Festlegung zwischen Haltearm 8 und Wälzlager 1
bzw. Rolle 3 gewährleistet ist. Die Metallschmelze sowie etwa vorhandene
Schlackepartikel können dabei die unmittelbare Umgebung des Wälzlagers 1 sowie
die zwischen Wälzlager 1 und Anschlagelementen 4, 5 eröffneten zwickelförmigen
Durchlässe 11, 12, 13 frei passieren. Ein Zusammenbacken des Wälzlagers 1 und
der Anschlagelemente 4, 5 des Haltearms 8 ist aufgrund der Geometrie leicht zu
lösen. Ein Entfernen der Rolle 3 mit Wälzlager 1 vom Haltearm 8 ist daher
jederzeit ohne besonderen Aufwand, insbesondere ohne Notwendigkeit des
Abbeizens der gesamten Anordnung möglich.
-
Um auch in Betriebsphasen, in den die auf die Rolle wirkende Hauptkraft F
gegebenenfalls abseits der Winkelhalbierenden zwischen den Anschlagelementen
4, 5 verläuft, ein Herausfallen der Rolle 3 aus den Aufnahmen 4, 5 des Haltearms 8
zu verhindern, umfasst die Lageranordnung gemäß Fig. 1 und 2 weiterhin eine im
wesentlichen aus einem beweglichen Halteelement 14 bestehende
Schnellverschlusseinrichtung. In Fig. 1 ist das Halteelement 14 mittels
durchgezogener Linie in seiner ersten Stellung dargestellt, in der die Rolle sicher
und formschlüssig zwischen Halteelement 14 und Anschlagelementen 4, 5 gehalten
wird, wohingegen die mittels strichlierter Linie angedeutete zweite Stellung des
Halteelements 14 ein Herausnehmen der Rolle 3 mit Wälzlager 1 aus der
Aufnahme des Haltearms 8 entgegen der durch Pfeil 15 angedeuteten
Montagerichtung ermöglicht.
-
Man erkennt, dass das Halteelement 14 aus seiner ersten Stellung, in der es mit
seinem zeichnungsbezogen linken Ende an der Oberfläche 7 des
Anschlagelements 5 zur Anlage kommt, in seine zweite Stellung verbracht werden
kann, indem es im Uhrzeigersinn um die durch den Bolzen 16 gebildete Achse
gedreht sowie gleichzeitig mittels geradliniger Gleitbewegung des Bolzens 16 im
Langloch 17 nach zeichnungsbezogen links unten verschoben wird.
-
Fig. 2 zeigt die Lageranordnung gemäß Fig. 1, ebenfalls in schematischer
Darstellung, teilweise entlang Markierung A-A gemäß Fig. 1 geschnitten, in
Draufsicht. Man erkennt insbesondere die Anordnung des Wälzlagers 1 auf dem
Achsstummel 2 der Rolle 3 sowie die Verbindung zwischen Haltearm 8 und
Anschlagelementen 4, 5. Ferner ist in Fig. 2 die bewegliche Verbindung zwischen
Halteelement 14 und Haltearm 8 erkennbar, die mittels Parallelführung des Bolzens
16 im Langloch 17 erfolgt. Schließlich zeigt Fig. 2 noch die verschleißmindernde
Hartbeschichtung am Ende 18 des Achsstummels 2 der Rolle 3 und im Bereich der
Anlauffläche 19 des Haltearms 8.
-
Fig. 3 zeigt in ebenfalls schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform
einer Lageranordnung. Die Lageranordnung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich dabei
von der Lageranordnung gemäß Fig. 1 und 2 insbesondere durch die Ausführung
des Halteelements 14, das hier im wesentlichen gerade stabförmig ausgebildet ist
und wiederum um einen Bolzen 16 innerhalb der Zeichnungsebene gedreht, sowie
mittels Langloch 17 entlang seiner Längsachse parallel verschoben werden kann.
-
Bei dieser Ausführungsform umfasst die Schnellverschlusseinrichtung außerdem
ein separates Verriegelungselement 20, das um einen weiteren Bolzen 21 innerhalb
der Zeichnungsebene aus einer ersten, mit durchgezogener Linie gezeichneten
Position in eine zweite, mittels strichlierter Linie angedeutete Position gedreht
werden kann. Dabei verriegeln sich Halteelement 14, Verriegelungselement 20,
Rollenachse 2 und Wälzlager 1 in der ersten Stellung von Verriegelungselement 20
und Halteelement 14 gegenseitig dergestalt, dass ein sicherer und fester Halt der
Rolle 3 (siehe Fig. 4) am Haltearm 8 gewährleistet ist. Soll die Rolle 3 mit
Wälzlager 1 hingegen aus ihrer Aufhängung am Haltearm entfernt werden, so
werden Halteelement 14 und Verriegelungselement 20 jeweils in ihre zweite, in
Fig. 3 durch die strichlierte Linie angedeutete Stellung verbracht, wonach die
Rolle 3 mit Wälzlager 1 entgegen der durch Pfeil 15 angedeuteten Montagerichtung
sehr leicht aus ihrer Verankerung am Haltearm 8 (siehe Fig. 4) herausgenommen
werden kann.
-
Fig. 4 schließlich zeigt in Draufsicht die Lageranordnung gemäß Fig. 3,
teilweise entlang Markierung A-A gemäß Fig. 3 geschnitten. Man erkennt die der
Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 entsprechende Anordnung des Wälzlagers 1
auf dem Achsstummel 2 der Rolle 3, die Anordnung der Anschlagelemente 4, 5 am
Haltearm 8 sowie die verschleißmindernde Hartbeschichtung des Endes 18 des
Achsstummels 2 der Rolle 3 und im Bereich der Anlauffläche 19 des Haltearms 8.
Darüber hinaus geht aus Fig. 4 die drehbewegliche Verbindung zwischen
Verriegelungselement 20 und Haltearm 8 über Bolzen 21 hervor.
-
Im Ergebnis wird somit deutlich erkennbar, dass es dank der Erfindung möglich
wird, die in einer Metallschmelze getaucht laufenden Rollen einer
Beschichtungsanlage jederzeit mit vergleichsweise minimalem Aufwand aus ihrer
Aufhängung an den Haltearmen zu entfernen, ohne dass hierzu aufwändige
Spezialwerkzeuge notwendig sind oder die Rollenanordnung etwa zuvor erst in
einem separaten Säurebad abgebeizt werden müsste.
-
Bei den in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die
Komponenten der Schnellverschlusseinrichtung jeweils so angeordnet, dass die
Montage bzw. Demontage der Rolle 3 nach oben erfolgt. Alternativ dazu können
die Komponenten der Schnellverschlusseinrichtung auch anders angeordnet sein,
beispielsweise an einer horizontalen Ebene gespiegelt, so dass die Montage bzw.
Demontage der Rolle 3 nach unten erfolgt.