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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten wenigstens einer
Walze einer Walzmaschine und eine Walzmaschine.
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Zum
Umformen von Werkstücken
aus einer Ausgangsform in eine gewünschte Zwischenform (Halbzeug,
Vorformen) oder Endform (Fertigprodukt, Fertigformen) sind neben
vielen anderen Verfahren auch Walzverfahren bekannt, die zu den
Druckumformverfahren gezählt
werden. Beim Walzen wird das Werkstück (Walzgut) zwischen zwei
rotierenden Walzen angeordnet und durch Ausüben eines Umformdrucks durch
die rotierenden Walzen in seiner Form verändert. Beim Profilwalzverfahren
sind Werkzeugprofile am Umfang der Walzen angeordnet, die die Erzeugung
entsprechender Profile im Werkstück ermöglichen.
Beim Flachwalzen wirken die zylindrischen oder kegeligen Außenflächen der
Walzen unmittelbar auf das Werkstück.
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Bezüglich der
Relativbewegung der Werkzeuge oder Walzen einerseits und des Werkstückes andererseits
unterteilt man Walzverfahren in Längswalzen, Querwalzen und Schrägwalzen.
Beim Längswalzen
wird das Werkstück
senkrecht zu den Drehachsen der Walzen in einer translatorischen
Bewegung und meist ohne Drehung durch den Zwischenraum zwischen
den Walzen (Walzenspalt) bewegt. Beim Querwalzen bewegt sich das
Werkstück nicht
translatorisch bezüglich
der Walzen oder deren Drehachsen, sondern dreht sich nur um seine
eigene Achse, die üblicherweise
eine Hauptträgheitsachse, insbesondere
die Symmetrieachse bei einem rotationssymmetrischen Werkstück, ist.
Bei Kombination beider Bewegungsarten beim Längswalzen und beim Querwalzen
spricht man von Schrägwalzen.
Die Walzen stehen dabei in der Regel schräg zueinander und zum Werkstück, das
translatorisch und rotatorisch bewegt wird.
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Profilquerwalzmaschinen,
bei denen zwei Walzen mit am Außenumfang
angeordneten keilförmigen
Profilwerkzeugen um zueinander parallele Drehachsen gleichsinnig
rotieren, bezeichnet man mitunter auch als Querkeilwalzen. Die Werkzeuge weisen
dabei eine keilförmige
oder im Querschnitt dreieckförmige
Geometrie auf und können
entlang des Umfangs in ihrer axialen Abmessung in einer Richtung
zunehmen und/oder schräg
zur Drehachse der Walzen verlaufen.
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Diese
Querkeilwalzen oder Profilquerwalzen erlauben ein vielfältiges Umformen
von Werkstücken in
hoher Präzision
oder Maßgenauigkeit.
Die keilförmigen
Werkzeuge können
umlaufende Nuten und andere Verjüngungen
in dem rotierenden Werkstück erzeugen.
Durch den axialen Versatz in Umfangsrichtung oder die schräge Anordnung
der Werkzeugkeile relativ zur Drehachse können beispielsweise axial zur
Drehachse sich ändernde
Strukturen und Verjüngungen
im Werkstück
erzeugt werden. Durch die Zunahme oder Abnahme des Außendurchmessers
der Werkzeugkeile beim Verlauf um die Drehachse können in
Kombination mit der schrägen
Anordnung axial verlaufende Schrägen
und kontinuierliche Übergänge zwischen
zwei Verjüngungen
unterschiedlichen Durchmessers im Werkstück erzeugt werden. Besonders
geeignet sind Querkeilwalzen zum Herstellen von langgestreckten,
rotationssymmetrischen Werkstücken
mit Einschnürungen
oder Erhöhungen
wie Nocken oder Rippen.
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Aus
DE 1 477 088 C ist
eine Querkeilwalzmaschine bekannt zum Querwalzen von Rotationskörpern oder
flachen Werkstücken
mit zwei in gleicher Drehrichtung rotierenden Arbeitswalzen, auf
deren Walzenflächen
Keilwerkzeuge austauschbar angeordnet sind. Die Keilwerkzeuge weisen
jeweils keil- oder
dreieckförmig
verlaufende, vom Walzenmantel aus bis zu einer dem herzustellenden
Werkstück
angepassten Höhenendlage
ansteigende, durch Rändelung
oder auf andere Weise aufgeraute Reduktionsleisten und im gleichen
Abstand zum Walzenmantel verlaufende, keilförmige glatte Formflächen mit
Kalibriereffekt auf. Die Keilwerkzeuge sind als Verformungssegmente
ausgebildet und verlaufen nur über
einen Teilumfang der zugehörigen Walzenoberfläche. Am
Werkstück
bewegen sich die einander zugewandten Oberflächen und Werkzeuge der beiden
Arbeitswalzen gegenläufig
oder gegensinnig zueinander.
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Aus
der
DE 39 26 356 C2 ist
eine Walzmaschine mit auswechselbaren Arbeitswalzen bekannt. Jede
der Arbeitswalzen ist an einer Stirnseite mit einem prismaförmigen Zapfen
versehen, der an einem geteilten Spannelement einer Antriebswelle
gelagert ist, wobei ein bewegliches Spannteil des Spannelements
mit einem festen Spannteil mittels wenigstens einer Schraube und
einer Mutter verbunden ist. An ihrer gegenüberliegenden Stirnseite weist
jede Arbeitswalze einen zylindrischen oder prismaförmigen Zapfen
auf, der an einem geteilten Spannelement des Tragzapfens gelagert
ist, dessen beweglicher Spannteil wieder mit einem festen Spannteil
mit Hilfe wenigstens einer Schraube und einer Mutter verbunden ist. Über die
Antriebswelle wird die Arbeitswalze von einem Antrieb in Rotation
versetzt. Über
das zugehörige
Spannelement und den Zapfen werden die dabei wirkenden Drehmomente
von der Antriebswelle auf die Walze übertragen.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfache und sichere
Halterung für
eine Walze einer Walzmaschine und eine entsprechende Walzmaschine
anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
gelöst
durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die
Vorrichtung gemäß Anspruch
1 ist zum Halten wenigstens einer um eine Drehachse rotierbaren
oder rotierenden Walze einer Walzmaschine geeignet und bestimmt
und umfasst zwei an, in Richtung der Drehachse gesehen, gegenüber liegenden Stirnseiten
der Walze anordenbare oder angeordnete Halteeinrichtungen und wenigstens
zwei Kupplungseinrichtungen mit einem eingekuppelten Zustand (oder:
kraft- oder drehmomentübertragenden
Zustand) zur drehmomentübertragenden
Verbindung jeder Halteeinrichtung mit der Walze und mit einem ausgekuppelten
Zustand (oder: kraft- oder drehmomentlosen Zustand).
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Die
Kupplungseinrichtungen weisen nun jeweils wenigstens zwei Kupplungspaarungen
aus jeweils wenigstens einer ersten Nut sowie wenigstens einem korrespondierenden
ersten Kupplungselement einerseits und wenigstens einer nicht parallel zur
ersten Nut verlaufenden zweiten Nut sowie wenigstens einem korrespondierenden
zweiten Kupplungselement andererseits auf. Die erste(n) und zweite(n)
Nuten) sind an einem ersten Kupplungsteil ausgebildet und die ersten
und zweiten Kupplungselemente an einem zweiten Kupplungsteil der
jeweiligen Kupplungseinrichtung.
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Bei
eingekuppelter Kupplungseinrichtung sind nun die beiden zugehörigen Paarungen
aus Nut und Kupplungselement jeder Kupplungseinrichtung in Eingriff,
wobei zumindest die Paarung aus der oder den zweiten Nuten) und
dem oder den zweiten Kupplungselement(en) formschlüssig in
Eingriff sind. Dadurch wird beim Drehen wenigstens einer der Halteeinrichtungen über die
Verbindungsflächen
der Kupplungseinrichtung, an denen der Formschluss wirksam ist,
die Drehbewegung und das Drehmoment synchron auf die Walze übertragen.
Gleichzeitig wird ein Herausfallen der Walze aus der Position zwischen
den Halteeinrichtungen verhindert.
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Um
nun die Walze austauschen oder neu mit Werkzeugen bestücken zu
können,
ist die Halterung der Walze zwischen den Halteeinrichtungen lösbar gestaltet.
Dazu ist die Walze im ausgekuppelten Zustand der Kupplungseinrichtungen
von den Halteeinrichtungen abnehmbar.
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Die
Walzmaschine gemäß der Erfindung
umfasst wenigstens zwei um jeweils eine Drehachse rotierbare oder
rotierende, insbesondere mit Werkzeugen bestückbare oder bestückte, Walzen
(oder.: Arbeitswalzen), wenigstens einen Rotationsantrieb zum Rotieren
der Walzen zumindest während
einer Umformphase zum Umformen eines zwischen den Walzen anordenbaren
oder angeordneten Werkstücks
und jeweils eine Vorrichtung gemäß der Erfindung
zum Halten der Walzen.
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Unter
dem Begriff „Umformen" wird dabei jede
Umwandlung der Form eines Werkstückes
in eine andere Form verstanden, wie auch eingangs beschrieben, einschließlich Vorformen
und Fertigformen. Die Drehachsen der Walzen sind als geometrische
oder mathematische Achsen im (euklidischen, dreidimensionalen) Raum
zu verstehen, um die sich die Walzen drehen. Kraftübertragende
oder mechanische Achsen werden in dieser Anmeldung dagegen als Wellen
bezeichnet.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung sowie der Walzmaschine
ergeben sich aus den vom Anspruch 1 bzw. Anspruch 30 jeweils abhängigen Ansprüchen.
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Im
Allgemeinen weisen die ersten Nuten und vorzugsweise auch die zweiten
Nuten jeweils einen Nutgrund auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist
nun in jedem ersten Kupplungsteil der Kupplungseinrichtungen die
erste Nut tiefer als die zweite Nut ausgebildet (oder: der Nutgrund
weiter unten angeordnet), so dass das erste Kupplungselement nicht am
Nutgrund der ersten Nut anschlägt,
wenn das zweite Kupplungselement formschlüssig in die zweite Nut eingreift.
Ferner liegen im eingekuppelten Zustand der Kupplungseinrichtungen
die Kupplungselemente im Allgemeinen nicht am Nutgrund der zugehörigen Nuten
an, um eine geometrische Überbestimmung
zu vermeiden. Alternativ können
die ersten Nuten und die zweiten Nuten der Kupplungseinrichtungen
wenigstens teilweise nach unten offen, also nach Art von Schlitzen,
ausgebildet sein.
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Es
ist zweckmäßig, wenn
im eingekuppelten Zustand jeder der Kupplungseinrichtungen auch
das erste Kupplungselement des zugehörigen zweiten Kupplungsteils
in die erste Nut des zugehörigen
ersten Kupplungsteils formschlüssig
eingreift, um die Verbindung zusätzlich
zu stabilisieren.
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Bevorzugt
sind die erste Nut und die zweite Nut des ersten Kupplungsteils
jeder Kupplungseinrichtung orthogonal zueinander gerichtet. Dies
ermöglicht
eine optimale Kraftübertragung
und Halterung im eingekuppelten Zustand.
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Die
ersten Nuten der ersten Kupplungsteile und vorzugsweise auch die
zweiten Nuten der ersten Kupplungsteile sind im Allgemeinen durchgehend ausgebildet.
Das zweite Kupplungsteil kann allerdings jeweils wenigstens zwei
voneinander getrennte erste Kupplungselemente und zwei voneinander zweite
Kupplungselemente umfassen, die vorzugsweise an verschiedenen Seiten der
Drehachse angeordnet sind und dann insbesondere durch einen zentralen
Bereich um die Drehachse voneinander getrennt sind.
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Bevorzugt
verlaufen die ersten Nuten und zweiten Nuten der ersten Kupplungsteile
sowie die ersten Kupplungselemente und zweiten Kupplungselemente
der zweiten Kupplungsteile jeweils radial zur Drehachse im eingekuppelten
Zustand der jeweiligen Kupplungseinrichtung.
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Die
in Formschluss zu bringenden Seitenwände der zweiten Nuten und der
zweiten Kupplungselemente sowie vorzugsweise auch der ersten Nuten
und der ersten Kupplungselemente sind im Allgemeinen im Wesentlichen
senkrecht und/oder flach ausgebildet, um eine gute Kraftgegenfläche zu bilden für den Formschluss.
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Die
ersten Nuten dienen vorzugsweise als Führungsnuten beim Montieren
oder Demontieren der Walzen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
sind zumindest die ersten Nuten im Wesentlichen geradlinig oder
linear ausgebildet. Insbesondere sind die ersten Nuten der ersten
Kupplungsteile der Kupplungseinrichtungen an ihren Enden nach außen offen
gestaltet zum Einführen
des ersten Kupplungselements längs
der Nut. Außerdem
können
die ersten Nuten an wenigstens einem ihren offenen Enden sich nach
außen
aufweiten und Führungsflächen für das einzuführende erste
Kupplungselement bilden. Entsprechend kann das erste Kupplungselement
sich zumindest an einem seiner freien Enden verjüngen und mit den Führungsflächen der ersten
Nut korrespondierende oder auf diesen gleitende Führungsflächen bilden.
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Um
die Walze nun linear einführen
oder ausführen
zu können,
sind die ersten Nuten der ersten Kupplungsteile der beiden Kupplungseinrichtungen vorzugsweise
im Wesentlichen parallel zueinander gerichtet oder einstellbar.
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Um
zwischen dem eingekuppelten Zustand und dem ausgekuppelten Zustand
der Kupplungseinrichtungen umzuschalten oder zu wechseln, ist vorzugsweise
wenigstens eine Stelleinrichtung zum (automatischen) Stellen wenigstens
einer der beiden Halteeinrichtungen axial zur Drehachse der Walze
in einer Zustellbewegung aufeinander zu und in einer Fortstellbewegung
voneinander weg.
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Zum
Montieren der Walze zwischen den beiden Halteeinrichtungen wird
nun die Walze in einem ersten Schritt im ausgekuppelten Zustand
der Kupplungseinrichtungen unter Führung der ersten Kupplungselemente
in den ersten Nuten der ersten Kupplungsteile beider Kupplungseinrichtungen
in einer parallel zu den ersten Nuten verlaufenden Einführrichtung
in eine Position zwischen den beiden Halteeinrichtungen verbracht
und anschließend
werden in einem zweiten Schritt die zugehörigen Kupplungseinrichtungen
durch Zustellen wenigstens einer der beiden Halteeinrichtungen zur
Walze in ihren eingekuppelten Zustand übergeführt. Die Walze ist dann sicher
zwischen den Halteeinrichtungen gehalten. Umgekehrt werden zum Demontieren
der Walze von den Halteeinrichtungen die beiden Kupplungseinrichtungen
zunächst
aus ihrem eingekuppelten Zustand in ihren ausgekuppelten Zustand übergeführt durch Fortbewegen
wenigstens einer der beiden Halteeinrichtungen von der Walze weg
und anschließend
wird die Walze unter Führung
der ersten Kupplungselemente in den ersten Nuten beider Kupplungseinrichtungen
in einer parallel zu den ersten Nuten verlaufenden Ausführrichtung
in eine Position außerhalb der
beiden Halteeinrichtungen gebracht. Diese einfache Montier- und
Demontierbarkeit ist ein besonderer Vorteil der Erfindung.
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Zum
Begrenzen der Zustellbewegung und Fixieren der Walze zwischen den
Halteeinrichtungen sind an den Halteeinrichtungen und an den Walzen an
den einander zugewandten Stirnseiten Anschlagsflächen angeordnet oder angebracht
sind, die im eingekuppelten Zustand der Kupplungseinrichtungen aneinander
anliegen.
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In
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung sind
Positioniermittel vorgesehen zum Positionieren der Walze relativ
zu den Halteeinrichtungen in einer Position, in der die beiden Kupplungseinrichtungen
vom ausgekoppelten Zustand in den eingekoppelten Zustand überführbar sind
oder umgekehrt. Diese Positioniermittel sind vorzugsweise mit korrespondierenden
Anschlagsmitteln gebildet, die die Walzen in der Einführrichtung
in der Position anhalten oder stoppen, in der ein Zustellen der
Halteeinrich tung(en) zur Walze zum Überführen der Kupplungseinrichtung
in ihren eingekuppelten Zustand möglich ist und/oder in der das
zweite Kupplungselement des zugehörigen zweiten Kupplungsteils
in die zweite Nut des zugehörigen
ersten Kupplungsteils einführbar
ist. Die Positioniermittel können
insbesondere einander hintergreifende Positionierelemente umfassen.
Außerdem
sind die Positioniermittel im Allgemeinen so ausgebildet, dass sie die
Zustellbewegung der Halteeinrichtungen relativ zur Walze ermöglichen
bzw. nicht behindern.
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Die
Vorrichtung ist vorzugsweise zum Halten von wenigstens zwei um eine
Drehachse rotierbaren oder rotierenden Walzen einer Walzmaschine
vorgesehen und umfasst dann jeweils zwei Halteeinrichtungen und
jeweils zwei Kupplungseinrichtungen für jede der Walzen. Es können die
Halteeinrichtungen und die Walzen im montierten Zustand nebeneinander
oder, in Schwerkraftrichtung gesehen, übereinander angeordnet sein.
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Vorzugsweise
sind die wenigstens zwei Walzen nacheinander in derselben Einführrichtung
oder von derselben Seite der Walzmaschine montierbar und/oder ist
die erste zu montierende Walze zwischen den Halteeinrichtungen der
anschließend
zu montierenden Walzen hindurch führbar.
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Es
sind nun vorzugsweise die Positioniermittel an den Walzen und den
Halteeinrichtungen so ausgebildet und angeordnet, dass die zuerst
zu montierende Walze zwischen den Halteeinrichtungen der anschließend zu
montierenden Walzen hindurch führbar
ist und erst in ihrer gewünschten
Stellung zwischen den zugehörigen
Halteeinrichtungen dieser Walze in der gewünschten Position positioniert
wird oder positionierbar ist. Insbesondere sind die Positioniermittel
oder Anschlagsmittel zu diesem Zweck bei der zuerst einzuführenden
oder zu montierenden Walze in der Einführrichtung gesehen am Ende
der Halteeinrichtung sowie an der in Einführrichtung gesehen vorderen
Seite der Walze an deren Stirnseiten oder seitlich angeordnet und
die Positioniermittel oder Anschlagsmittel einer zweiten nach der
ersten Walze zu montierenden Walze an dem in Einführrichtung
gesehen Anfang der Halteeinrichtung und an der in Einführrichtung
gesehen Rückseite
an den Stirnseiten oder seitlich der Walze angeordnet.
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Die
wenigstens zwei Walzen können
nun in einer besonderen Ausführungsform
unverwechselbar oder in eindeutiger Zuordnung zwischen den zugehörigen Halteeinrichtungen
einbaubar sein, insbesondere durch Ausbildung der zugehörigen Kupplungseinrichtungen
und/oder der zugehörigen
Positioniermittel.
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Die
Walzmaschine umfasst im Allgemeinen Lagereinrichtungen für jede Halteeinrichtung,
in denen die Halteeinrichtungen drehbar gelagert sind.
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Die
Drehachsen der in den Halteeinrichtungen montierten Walzen sind
im Allgemeinen im Wesentlichen parallel zueinander gerichtet und/oder
im Wesentlichen, in Schwerkraftrichtung gesehen, übereinander
und/oder im Wesentlichen senkrecht zur Schwerkraftrichtung angeordnet
sind.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist die Walzmaschine als Profilquerwalzmaschine oder Querkeilwalzmaschine
ausgebildet, deren grundsätzlicher
Aufbau eingangs beschrieben wurde. Insbesondere weisen die Walzen
Profil- oder Keilwerkzeuge auf und rotieren gleichsinnig zueinander,
wobei das Werkstück
sich nur um eine eigene Achse dreht und nicht von den Walzen translatorisch transportiert
wird – im
Gegensatz zum Längswalzen. Die
Werkzeuge auf den Walzen sind insbesondere im Querschnitt keilförmig oder
dreieckförmig
und nehmen entlang des Umfangs in ihrer radialen Abmessung in einer
Richtung zu und/oder verlaufen schräg zur Drehachse der zugehörigen Walze.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei
wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in deren
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1 eine Vorrichtung zum Halten
zweier übereinander
angeordneter Walzen einer Walzmaschine in einem Längsschnitt,
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2 eine Vorderansicht auf
die Stirnseite einer Halteeinrichtung für die obere Walze gemäß 1 mit einem Kupplungsteil
mit Kupplungselementen,
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3 eine Vorderansicht auf
die Stirnseite der oberen Walze gemäß 1 mit einem Kupplungsteil mit Kupplungsnuten,
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4 eine Vorderansicht auf
die Stirnseite einer Halteeinrichtung für die untere Walze gemäß 1 mit einem Kupplungsteil
mit Kupplungselementen,
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5 eine Vorderansicht auf
die Stirnseite der unteren Walze gemäß 1 mit einem Kupplungsteil mit Kupplungsnuten,
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6 eine dreidimensionale
Ansicht eines zweiten Kupplungsteils mit vier radialen Kupplungselementen,
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7 eine dreidimensionale
Ansicht eines zum zweiten Kupplungsteil gemäß 6 korrespondierenden ersten Kupplungsteils
mit zwei radialen Kupplungsnuten,
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8 eine dreidimensionale
Ansicht des ersten Kupplungsteils gemäß 7 und des zweiten Kupplungsteils gemäß 6 unmittelbar vor dem radialen
Einführen,
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9 eine dreidimensionale
Ansicht des ersten Kupplungsteils gemäß 7 und des zweiten Kupplungsteils gemäß 6 im eingeführten Zustand
unmittelbar vor dem Einkuppeln,
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10 eine dreidimensionale
Ansicht des ersten Kupplungsteils gemäß 7 und des zweiten Kupplungsteils gemäß 6 nach dem Einkuppeln und
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11 eine gegenüber der
Ansicht in 10 um 180° gedrehte
dreidimensionale Ansicht des ersten Kupplungsteils gemäß 7 und des zweiten Kupplungsteils
gemäß 6 nach dem Einkuppeln
jeweils
schematisch dargestellt sind. Einander entsprechende Teile und Größen sind
in den 1 bis 11 mit denselben Bezugszeichen
versehen.
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Die
in 1 gezeigte Vorrichtung
ist zum Halten zweier Arbeitswalzen 2 und 3 vorgesehen
und Teil einer Walzmaschine, insbesondere einer Querkeilwalze oder
Querkeilwalzmaschine.
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Die
erste Arbeitswalze 2 ist um eine Rotationsachse A rotierbar
oder rotierend und die zweite Arbeitswalze 3 um eine Rotationsachse
B rotierbar oder rotierend. Die Rotationsachsen A und B sind im Wesentlichen
parallel zueinander und senkrecht zur mit dem Pfeil gekennzeichneten
Richtung der Gra vitations- oder Schwerkraft (Erdanziehungskraft)
angeordnet, so dass beide Arbeitswalzen 2 und 3 unmittelbar übereinander
angeordnet sind.
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Die
Arbeitswalzen weisen eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche auf.
An der Außenfläche oder
Mantelfläche
der Arbeitswalzen 2 und 3 sind im Allgemeinen,
nicht dargestellte, jeweils im Querschnitt keilförmige und segmentartige oder
komplett umlaufende Werkzeuge befestigt, insbesondere verspannt
oder verschraubt, die jeweils schräg und unter einem Winkel zu
der jeweiligen Drehachse A und B angeordnet sind sowie axial bezüglich der
Drehachsen A und B im Wesentlichen in den gleichen Positionen angeordnet
sind. Vorzugsweise nehmen die Werkzeuge in Umfangsrichtung gesehen
auch in ihrem Querschnitt zu, wobei die Zunahme des Querschnittes
bei den Werkzeugen verschiedener Arbeitswalzen 2 und 3 gegensinnig
ist.
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Die
erste, obere Arbeitswalze 2 ist an ihrer in 1 linken Stirnseite 20 mit
einem flanschartigen ersten Kupplungsteil 6A einer Kupplungseinrichtung 6 und
an der anderen, rechten Stirnseite 21 mit einem flanschartigen
ersten Kupplungsteil 7A einer Kupplungseinrichtung 7 versehen.
Ebenso ist die zweite, untere Arbeitswalze 3 an ihrer in 1 linken Stirnseite 30 mit
einem flanschartigen ersten Kupplungsteil 8A einer Kupplungseinrichtung 8 und
an der anderen, rechten Stirnseite 31 mit einem flanschartigen
ersten Kupplungsteil 9A einer Kupplungseinrichtung 9 versehen.
Neben den ersten Kupplungsteilen 6A, 7A, 8A und 9A umfassen
die Kupplungseinrichtungen 6 bis 9 jeweils korrespondierende
ebenfalls flanschartige zweite Kupplungsteile 6B, 7B, 8B und 9B,
die an jeweils einer zugehörigen,
als Drehwelle ausgebildeten Halteeinrichtung 12, 13, 14 und 15 angeordnet
oder ausgebildet sind.
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Die
Halteeinrichtungen 12 und 13 für die obere Arbeitswalze 2 sind
in zugehörigen
Lagereinrichtungen 16 und 17 um die Drehachse
A über
nicht näher
bezeichnete Wälzlager
drehbar gelagert. Die Halteeinrichtungen 14 und 15 für die untere
Arbeitswalze 3 sind in zugehörigen Lagereinrichtungen 18 und 19 über nicht
näher bezeichnete
Wälzlager
um die Drehachse B drehbar gelagert. Die Halteeinrichtung 12 der
ersten Arbeitswalze 2 und die Halteeinrichtung 14 der
zweiten Arbeitswalze 3 weisen jeweils einen Wellenfortsatz als
Antriebswelle 42 bzw. 43 auf, die mit jeweils
einem oder einem gemeinsamen, nicht dargestellten Rotationsantrieb
verbindbar oder koppelbar sind.
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Die
Kupplungseinrichtungen 6 bis 9 befinden sich in 1 im eingekuppelten Zustand,
das heißt ihre
Kupplungsteile 6A und 6B, 7A und 7B, 8A und 8B sowie 9A und 9B sind
in Eingriff zueinander. Dadurch sind einerseits die obere erste
Arbeitswalze 2 und die untere zweite Arbeitswalze 3 zwischen
den zugehörigen
Halteeinrichtungen 12 und 13 bzw. 14 und 15 axial
zu ihrer jeweiligen Drehachse A bzw. B eingespannt oder gehalten
und es werden andererseits Drehmomente oder Drehungen der Halteeinrichtungen 12 und 14 über die
Antriebswellen 42 und 43 synchron auf die Arbeitswalzen 2 und 3 und
die jenseitigen Halteeinrichtungen 13 und 15 übertragen.
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Nun
ist jede der Arbeitswalzen 2 und 3 durch Auskuppeln
der zugehörigen
Kupplungseinrichtungen 6 und 7 bzw. 8 und 9 von
den Halteeinrichtungen 12 und 13 bzw. 14 und 15 abnehmbar
und aus der Vorrichtung herausnehmbar zum Auswechseln der Werkzeuge
oder der gesamten Arbeitswalzen 2 und 3.
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Der
Aufbau und die Funktionsweise der Kupplungseinrichtungen 6 bis 9 wird
exemplarisch anhand der Kupplungseinrichtungen 6 und 8 sowie der 2 bis 11 näher
erläutert.
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2 und 6 zeigen das zweite Kupplungsteil 6B oder 7B und 3 und 7 das erste Kupplungsteil 6A oder 7A der
Kupplungseinrichtung 6 oder 7 für die obere
Arbeitswalze 2. 4 zeigt
das zweite Kupplungsteil 8B und 5 das erste Kupplungsteil 8A der
Kupplungseinrichtung 8 für die untere Arbeitswalze 3.
Die beiden Kupplungsteile 6A und 6B sind ferner
in den 8 bis 11 in verschiedenen Stellungen
veranschaulicht. Beide Kupplungsteile 6A und 6B haben
die Grundform eines Zylinders mit der Drehachse A als Zylinderachse.
Es sind die Kupplungseinrichtung 7 baugleich zur Kupplungseinrichtung 6 und
die Kupplungseinrichtung 9 baugleich zur Kupplungseinrichtung 8 ausgebildet,
was durch die in Klammern gesetzten entsprechenden Bezugszeichen
zum Ausdruck kommen soll.
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In
dem ersten Kupplungsteil 6A bzw. 8A sind zwei
orthogonal zueinander und radial zur Drehachse A bzw. B gerichtete,
durchgehende und einander im Bereich der Drehachse A bzw. B kreuzende
Nuten 60 bzw. 80 und 61 bzw. 81 ausgebildet,
die zumindest überwiegend
einen rechteckigen Querschnitt oder gerade senkrechte Seitenwände aufweisen.
Die erste Nut 60 bzw. 80 ist tiefer oder weiter
nach innen versetzt als die zweite Nut 61 bzw. 81 ausgebildet.
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Das
zweite Kupplungsteil 6B bzw. 8B weist vier radial
verlaufende axial zur Drehachse vorspringende oder vorragende Kupplungselemente 62, 63, 64 und 65 bzw. 82 bis 85 auf,
die um 90° zueinander versetzt
sind und im Bereich der Drehachse A bzw. B durch einen zentralen
Zwischenbereich voneinander getrennt sind. Die Kupplungselemente 62 und 64 bzw. 82 und 84 sind
zum Eingriff in die erste Nut 60 bzw. 80 des ersten
Kupplungsteils 6A bzw. 8A und die Kupplungselemente 63 und 65 bzw. 83 und 85 zum
Eingriff in die zweite Nut 61 bzw. 81 vorgesehen und
ausgebildet. Die Kupplungselemente 62 und 64 bzw. 82 und 84 sind
dabei höher
oder weiter vorragend ausgebildet als die Kupplungselemente 63 und 65 bzw. 83 und 85.
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Die
ersten Nuten, z.B. 60 und 80, und die zugehörigen Kupplungselemente
z.B. 62 und 64 bzw. 82 und 84,
aller Kupplungseinrichtungen 6 bis 9 sind vertikal
oder parallel zur Schwerkraft G gerichtet und die zweiten Nuten,
z.B. 61 und 81, und die zugehörigen Kupplungselemente z.B. 63 und 65 und 83 und 85,
entsprechend horizontal oder senkrecht zur Schwerkraft G.
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Die
Lagereinrichtungen 17 und 19 weisen nun jeweils
zwei Lagerteile 17A und 17B bzw. 19A und 19B auf,
die jeweils zwischen zwei Stellpositionen axial oder parallel zur
Drehachse A bzw. B gegeneinander verschieblich oder verstellbar
und in den Stellpositionen fixierbar sind. Dadurch ist eine Stelleinrichtung
verwirklicht zum axialen Zustellen oder Fortstellen der axial in
dem Lagerteil 17A fixierten Halteeinrichtung 13 bzw. 15 zu
der Arbeitswalze 2 bzw. 3 oder von dieser weg.
Die Stelleinrichtung kann zudem einen Antrieb zum automatischen
Zustellen oder Fortstellen umfassen.
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An
dem oberen Rand weist das zweite Kupplungsteil 6B der Kupplungseinrichtung 6 für die obere Arbeitswalze 2 einen
abgeschnittenen Bereich auf, in dem das Kupplungselement 62 nach
oben überragt und
sich verjüngt
unter Ausbildung von Führungsflächen. Der überragende
Bereich des Kupplungselements 62 und der abgeschnittene
obere Rand des zweiten Kupplungsteils 6B bilden zusammen
ein Positionierelement 66. Das erste Kupplungsteil 6A weist am
oberen Rand eine beispielsweise schlaufenförmige Aufnahme für das Positionierelement 66 des Kupplungselements 62 auf,
die ein weiteres Positionierelement 67 bildet und die auch
auf dem abgeschnittenen Bereich des zweiten Kupplungsteils 6B aufliegt,
wenn die Zylinderachsen der Kupplungsteile 6A und 6B zusammenfallen
auf die Drehachse A.
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Das
erste Kupplungsteil 8A der Kupplungseinrichtung 8 für die untere
Arbeitswalze 3 weist an seinem unteren Rand einen abgeschnittenen
Bereich mit einem hakenförmigen
Fortsatz auf als Positionierelement 86. Das zweite Kupplungsteil 8B weist
am unteren Rand einen ebenfalls hakenförmigen Fortsatz als Positionierelement 87 auf,
wobei sich die beiden hakenförmigen
Positionierelemente 86 und 87 hintergreifen und
aufeinander abstützen,
wenn die Zylinderachsen der beiden Kupplungsteile 8A und 8B zusammenfallen
auf die Drehachse B.
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Zur
Montage der Arbeitswalzen 2 und 3 werden die zugehörigen Lagerteile 17A bzw. 19A mit
den zugehörigen
Halteeinrichtungen 13 bzw. 15 zunächst in
die äußere Stellposition
fortgestellt oder dort belassen. Nun wird zunächst die untere Arbeitswalze 3 mit ihren
beiden ersten Kupplungsteilen 8A und 9A von oben
zwischen den – ausreichend
beabstandeten – beiden
oberen Halteeinrichtungen 12 und 13 und den Kupplungsteilen 6B und 7B hindurch
geführt.
Durch die Ausführung
der Positionierelemente 87 und 97 einerseits und
der Positionierelemente 66 und 76 andererseits
ist gewährleistet,
dass die untere Arbeitswalze 3 die oberen Halteeinrichtungen 12 und 13 passieren
kann.
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Anschließend wird
die Arbeitswalze 3 mit den ersten Nuten 80 und 90 in
der vertikalen, parallel zur Schwerkraft G gerichteten Einführrichtung
E über oder
auf den Kupplungselementen 82 und 92 eingefädelt (wie
in 8 für Kupplungseinrichtung 6 gezeigt).
Eine Verjüngung
am Anfang des Kupplungselements 82 und 92 und
eine Aufweitung 89 bzw. 99 am unteren Eingang
der Nut 80 bzw. 90 dienen dabei als Führungen
oder Anlaufflächen
oder Einfädelhilfen.
Nun werden die Nuten 80 und 90 auf den Kupplungselementen 82 und 92 und
anschließend
auf den Kupplungselementen 84 und 94 der zweiten
Kupplungsteile 8B und 9B geführt, bis die Positionierelemente 87 und 97 der
Arbeitswalzen 2 und 3 an den zugehörigen Positionierelementen 86 und 96 der
unteren Halteeinrichtungen 14 und 15 anschlagen.
Die Stellpositionen der Halteeinrichtungen 14 und 15 sind
dabei so gewählt,
dass die Kupplungselemente 82 und 84 sowie 92 und 94 an
beiden Seiten in die jeweiligen Führungsnuten 80 und 90 eingreifen
und von deren längs
verlaufenden Seitenwänden
geführt sind.
In der durch die Positionierelemente 86, 87, 96, und 97 bei
deren Verhaken festgelegten Endposition der Arbeitswalze 3 sind
die beiden Kupplungsteile 8A und 8B sowie 9A und 9B konzentrisch
zur Drehachse B angeordnet.
-
Nun
werden die quer verlaufenden Kupplungselemente 83 und 85 sowie 93 und 95 in
die quer verlaufenden zweiten Nuten 81 und 91 durch
axiales Zustellen der Halteeinrichtung 15 in einer Zustellrichtung
Z koaxial zur Drehachse B in Eingriff gebracht (wie in 9 für Kupplungseinrichtung 6 gezeigt). Die
Kupplungselemente 82 bis 85 sowie 92 bis 95 sind
nun in ihrer Form so an die Nuten 80 und 81 sowie 90 und 91 angepasst,
dass bei diesem Eingriff ein Formschluss zumindest an den längs verlaufenden
Seitenwänden
erzeugt wird. Durch die aneinander anschlagenden Flachseiten oder
Anschlagsflächen 52 und 53 bzw. 56 und 57 der
Kupplungsteile 8B und 8A bzw. 9B und 9A wird
diese Zustellbewegung begrenzt, bevor die Kupplungselemente 82 bis 85 sowie 92 bis 95 an
dem Nutgrund der jeweiligen Nuten 80 und 81 sowie 90 und 91 anschlagen.
Nun sind die beiden Kupplungseinrichtungen 8 und 9 in
ihrem eingekuppelten Zustand und es ist eine stabile, drehmomentübertragende
Verbindung zwischen Arbeitswalze 3 und Halteeinrichtungen 14 und 15 realisiert.
-
Die
ersten Nuten 80 und 90 weisen außer den
unteren Aufweitungen 89 und 99 auch oben Aufweitungen 88 und 98 auf.
Dies ist vorteilhaft, wenn die untere Arbeitswalze 3 bei
ihrem Weg zwischen den oberen Halteeinrichtungen 12 und 13 hindurch mit
ihren Nuten 80 und 90 auf den Kupplungselementen 62 und 64 und 72 und 74 der
oberen Kupplungsteile 6B und 7B geführt wird,
weil sowohl nach oben wie nach unten das Einfädeln erleichtert wird. Alle Nuten
können
auch am oberen Rand angefasst sein (siehe 7).
-
Nach
dieser Montage der unteren Arbeitswalze 3 wird in ähnlicher
Weise die obere Arbeitswalze 2 montiert, indem diese in
einem ersten Schritt von oben mit den ersten Nuten 60 und 70 ihrer
ersten Kupplungsteile 6A und 7A auf den Kupplungselemente 62 bzw. 72 in
der Einführrichtung
E eingefädelt oder
einjustiert wird (8).
Dabei dienen der sich verjüngende
Bereich des Kupplungselements 62, der Teil des Positionierelements 66 ist
und eine sich nach außen
aufweitende Aufweitung 68 am Anfang der ersten Nut 60 als
Einfädelhilfen
oder Führungen.
-
Nach
dem Einfädeln
werden die Nuten 60 und 70 auf den Kupplungselementen 62 und 72 und dann
auf den Kupplungselementen 64 bzw. 74 weiter geführt bis
zur durch den Anschlag der Positionierelemente 66 bzw. 76 und 67 bzw. 77 festgelegten
Endposition, in der dann die axiale Zustellung in der Zustellrichtung
Z zum formschlüssigen
Verbinden der zweiten Nuten 61 und 71 mit den
zugehörigen
Kupplungselementen 63 und 65 bzw. 73 und 75 erfolgt (9).
-
10 und 11 zeigen die Kupplungseinrichtung 6 in
dem derart erzeugten eingekuppelten Zustand. Die stirnseitigen Anschlagsflächen 50 des zweiten
Kupplungsteils 6B und 51 des ersten Kupplungsteils 6A liegen
aufeinander an und die Kupplungselemente 62 und 64 greifen
unter Abstand zum Nutgrund formschlüssig in die Nut 60 und
die Kupplungselemente 63 und 65 in die Nut 61.
-
Zum
Herausnehmen oder Demontieren der Arbeitswalzen 2 und 3 werden
die genannten Schritte bei der Montage in der umgekehrten Reihenfolge,
in einer zur Zustellrichtung Z entgegengesetzten Fortstellrichtung
und einer zur Einführrichtung
E entgegengesetzten Ausführrichtung
durchgeführt.
-
Um
die Arbeitswalzen 2 und 3 bei der Montage oder
Demontage halten zu können,
sind an ihren Stirnseiten jeweils oben Montierhilfen 22 und 23 bzw. 32 und 33 vorgesehen.
-
Somit
ist mit den beschriebenen Maßnahmen
auf einfache Art und Weise ein Auswechseln oder Austauschen der
Arbeitswalzen 2 und 3 oder deren Werkzeuge realisiert
und zusätzlich
auch ein unverwechselbarer Einbau der beiden Arbeitswalzen 2 und 3 aufgrund
der besonderen Gestaltung der Positioniermittel 66, 67, 76, 77, 86, 87 und 96, 97.
-
Die
Kupplungsteile bestehen vorzugsweise aus einem Stahl. Die Kupplungselemente
können insbesondere
als vorgefertigte Teile in Nuten in dem zweiten Kupplungsteil, wie
beispielsweise in 8 zu
sehen, befestigt werden oder auch im Kupplungsteil selbst angeformt
oder ausgeformt sein. Die Nuten im ersten oder zweiten Kupplungsteil
werden vorzugsweise durch Materialabtragung erzeugt, insbesondere
gefräst.
-
- 2,
3
- Arbeitswalze
- 6,
7, 8, 9
- Kupplungseinrichtung
- 6A,
7A
- erstes
Kupplungsteil
- 8A,
9A
- erstes
Kupplungsteil
- 6B,
7B
- zweites
Kupplungsteil
- 8B,
9B
- zweites
Kupplungsteil
- 12,
13
- Halteeinrichtung
- 14,
15
- Halteeinrichtung
- 16,
17
- Lagereinrichtung
- 17A,
17B
- Lagerteil
- 18,
19
- Lagereinrichtung
- 19A,
19B
- Lagerteil
- 42,
43
- Antriebswelle
- 50
bis 57
- Anschlagsfläche
- 60,
61
- Nut
- 62
bis 65
- Kupplungselement
- 66,
67
- Positionierelement
- 70,
71
- Nut
- 72
bis 75
- Kupplungselement
- 76,
77
- Positionierelement
- 80,
81
- Nut
- 82
bis 85
- Kupplungselement
- 86,
87
- Positionierelement
- 88
- Aufweitung
- 89
- Aufweitung
- 90,
91
- Nut
- 92
bis 95
- Kupplungselement
- 96,
97
- Positionierelement
- 98
- Aufweitung
- 99
- Aufweitung
- A,
B
- Drehachse
- G
- Gravitationskraft
- E
- Einführrichtung
- Z
- Zustellrichtung