DE3527765A1 - Walzenradpaarung fuer walzenmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Walzenrad­ paarung als Direktantrieb für Walzenmaschinen gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Walzenmaschinen werden u. a. zur Verarbeitung von Gummi und Kunststoffen verwendet. Insbesondere werden sie zur Beschichtung von Geweben mit Gummit oder zur Formgebung von Kunstdünger (Granulat) herangezogen. Um eine stets gleich­ bleibende hohe Qualität der auf solchen Walzenmaschinen her­ gestellten Erzeugnisses zu gewährleisten, ist man bestrebt, einen möglichst stoßfreien sowie rückschlagarmen Lauf der Walzen zu sichern. Hierfür ist die Ausschaltung von Flanken­ spiel zwischen den in Eingriff stehenden Walzenrädern eines Radsatzes eine zwingende Voraussetzung. Fertigungstoleranzen sowie Verschleiß während des Betriebs führen aber bislang dazu, daß eine zwar langsame aber stetige Zunahme des Flanken­ spiels, verbunden mit Rückschlägen, Stößen und starken Ge­ räuschen nicht vermieden werden kann. Auch kann sich das Flankenspiel bei solchen Walzenmaschinen vergrößern, bei denen der Achsabstand der Walzenräder verändert wird, um unter­ schiedliche Dicken walzen zu können. Dazu werden Walzenräder mit verlängerten Zähnen benötigt, wobei das Maß der Verlängerung etwa < 2,25 der jeweiligen Zahnhöhe bemessen ist. Eine Ver­ größerung des Achsabstands ist dann automatisch mit einer Vergrößerung des Flankenspiels verbunden.

Die Radsätze solcher Walzenmaschinen haben immer nur eine Drehrichtung und werden für das zu übertragende Drehmoment dimensioniert. Die Walzenräder laufen dabei nicht in einem Gehäuse, sondern liegen offen. Sie sind lediglich durch eine Schutzhaube abgedeckt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebene Walzenradpaarung so zu verbessern, daß selbst nach längerem Einsatz und bei ver­ änderlichen Achsabständen der Walzenräder das Flankenspiel praktisch immer aufgehoben ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Durch die Integration einer mitumlaufenden Zahn­ scheibe in die Walzenradpaarung und durch die stufenlose Verstellmöglichkeit der Zahnscheibe entgegengesetzt zu den Kraftflanken eines der gepaarten Walzenräder kann nunmehr ein selbständiger Flankenspielausgleich selbst während des Betriebs und bei Achsabstandsänderungen sichergestellt werden. Das Federelement erlaubt eine gezielte Vorspannkraft und damit eine stets einwandfreie Anpassung des Flankenspiels. Be­ sonders vorteilhaft erweist sich die Erfindung bei Walzen­ rädern für veränderliche Achsabstände, wo nunmehr auch bei einer Verlängerung der Zahn-Eingriffsstrecke durch eine Zahnver­ längerung ein ruckfreier Lauf mit großer Laufruhe erreicht wird. Das benötigte Rückstelldrehmoment kann jederzeit stufenlos eingestellt und damit dem jeweils zu bearbeitenden Walzgut optimal angepaßt werden. Eine Demontage der Walzen­ radpaarung ist hierfür nicht erforderlich.

Der Stand der Technik, z. B. G. Niemann/H. Winter "Maschinenelemente" Band II, 2. Auflage 1983, Springer-Verlag, Seite 366, Bild 22.5/5b offenbart zwar spielfreie bzw. spielarme Zahnradpaarungen. Diese Paarungen sind jedoch durchweg für wechselnde Drehrichtungen ausgelegt, wobei die Radbreite zwangsläufig verdoppelt werden muß. Auch kann keine stufenlose Verstellung mit den Zugfedern erreicht werden. Ferner ist zur Änderung der Federkraft eine Demontage der stets zweiteiligen Stirnräder notwendig. Anregungen in Rich­ tung der Aufhebung des Flankenspiels bei Walzenrädern für Walzenmaschinen sind diesem Stand der Technik nicht zu entnehmen.

Werden gemäß Anspruch 2 auf dem Umfang des Walzen­ rads verteilt mehrere zueinander versetzte Federelemente vorgesehen, so kann die Vorspannkraft gleichmäßig auf die einzelnen Federelemente drehmomentenabhängig verteilt werden. Auch kann jede Federanordnung baulich auf eine Mindestgröße beschränkt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 3 gesehen. Eine solche Bauart kann als kompletter Bauteilsatz bereitgestellt und eingesetzt werden, ohne daß dies zu einer Schwächung des Walzenrads führen würde. Die Wartung ist einfach und nahezu jederzeit durchführbar. Auch ein evtl. notwendig werdender Austausch kann unproblematisch erfolgen. Die Lagerung des Federbolzens besteht aus einem einteilig angesetzten Bund im Mündungs­ bereich der Bohrung sowie aus einem am inneren Ende des Federbolzens befestigten Ring. Bund und Ring liegen dann an der Bohrungswand. Das innere Ende der Schraubendrehfeder ist parallel zur Achse des Federbolzens abgewinkelt und in eine zu der Bolzenachse parallel verlaufende Bohrung in dem ring­ förmigen inneren Bolzenlager eingesteckt. Der äußere Endab­ schnitt der Schraubendrehfeder ist hingegen radial abgebogen und faßt in eine Nut am Innenumfang der Zahnscheibe ein. Die Nut steht mit der Bohrung in Verbindung. Je nach Verdrehung des Federbolzens kann die Vorspannkraft der Schraubendreh­ feder vergrößert oder verkleinert werden, so daß das Rückstell­ drehmoment gezielt auf alle umfangsseitig des Walzenrads verteilt angeordneten Federelemente aufgeteilt werden kann. Da die Stirnseite des Federbolzens gut zugänglich ist, weil die Walzenräder des Radsatzes nicht in einem Gehäuse laufen und lediglich durch eine Schutzhaube abgedeckt sind, ist es auch während des Betriebs vergleichsweise problemlos möglich, die auf das jeweilige Walzgut abgestimmte optimale Einstellung des Rückstelldrehmoments vornehmen zu können.

Die Lagearretierung des Federbolzens ist vorteil­ haft durch die Merkmale des Anspruchs 4 gesichert. Dabei kann die axiale Position des Federbolzens durch eine stirnseitig der Bohrung befestigte, von dem Gewindezapfen durchsetzte Scheibe fixiert sein, die zwischen der Mutter und dem Radial­ bund des Federbolzens eingespannt wird.

Um die Vorspannkraft gleichmäßig auf die Anzahl der Federelemente verteilen zu können, sind die Merkmale des Anspruchs 5 von Vorteil. Auch stehen auf diese Weise keine Bolzenabschnitte über die Stirnseite der flach gehaltenen Mutter störend vor.

Eine einwandfreie axiale und radiale Fixierung der Zahnscheibe ist durch die Merkmale des Anspruchs 6 gesichert. Die Abdeckscheibe ist dabei zweckmäßig durch Schrauben am Walzenrad festgelegt. Sie kann gleichzeitig zur Lagearre­ tierung der Federbolzen herangezogen werden, so daß keine besonderen Klemmscheiben im Bereich jedes Federelements er­ forderlich sind.

Die Dicke der Zahnscheibe ist für die Praxis dann ausreichend, wenn nach Anspruch 7 ein Verhältnis von 1 : 6 bis 1 : 6,5 zur Raddicke eingehalten wird.

Schließlich ist es noch empfehlenswert, wenn nach Anspruch 8 die aufeinandergleitenden Flächen des Walzenrads und der Zahnscheibe geschmiert sind. Zu diesem Zweck können in die Zahnscheibe parallel zur Drehachse des Walzenrads Bohrungen eingearbeitet sein, die in den Radialspalt zwischen der Zahnscheibe und dem Walzenrad münden. In Verlängerung dieser Bohrungen sind dann in der Abdeckscheibe versenkte Schmiernippel vorgesehen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher er­ läutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Walzenradpaarung einer Walzenmaschine in der Stirnansicht;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Walzenrad der Walzenradpaarung der Fig. 1 entlang der Linie II-II und

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung eine Eingriffssituation zweier miteinander kämmender Walzenräder mit ver­ änderbarem Achsabstand.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine Walzenradpaarung als Direktantrieb für eine ansonsten nicht näher veranschau­ lichte Walzenmaschine bezeichnet. Die Walzenradpaarung 1 weist nur eine Drehrichtung im Sinne des Pfeils DR auf und ist als durch eine nicht näher veranschaulichte Schutzhaube abgedeckter offener Radsatz ausgebildet. Die beiden mitein­ ander kämmenden Walzenräder sind mit 2 und 3 bezeichnet. Es handelt sich im Prinzip um gerade verzahnte Stirnränder.

Damit das Flankenspiel zwischen den beiden Walzen­ rädern 2, 3 aufgehoben werden kann, um einen stoßfreien und rückschlagarmen Lauf bei geringer Geräuschentwicklung zu ge­ währleisten, ist dem Walzenrad 2 eine bezüglich der Raddicke RD wesentlich dünner bemessene Zahnscheibe 4 mit identischer Zahnausbildung mitumlaufend, jedoch relativverdrehbar stirn­ seitig zugeordnet (siehe auch Fig. 2). Die Raddicke RD ist zur Dicke ZD der Zahnscheibe 4 etwa wie 6 : 1 bis 6,5 : 1 bemessen.

Die Zahnscheibe 4 ist in einer umfangsseitigen Aussparung 5 des Walzenrads 2 begrenzt relativverdrehbar gelagert und durch eine an der Stirnseite 6 des Walzenrads 2 durch Schrauben 7 festlegbare Abdeckscheibe 8 in ihrer Position gehalten. Ein leicht gängiger Lauf der Zahnscheibe 4 in der Aussparung 5 wird über Schmierbohrungen 9 sicher ­ gestellt, die parallel zu der Drehachse 10 des Walzenrads 2 die Zahnscheibe 4 durchsetzen und in den Radialspalt 11 zwischen der Zahnscheibe 4 und dem Walzenrad 2 münden. Die Schmierbohrungen 9 werden über Schmiernippel 12 beaufschlagt, die in Vertiefungen 13 der Abdeckscheibe 8 eingebettet sind.

Die Zahnscheibe 4 der Fig. 1 und 2 steht unter dem Einfluß von vier auf dem Umfang des Walzenrads 2 gleich­ mäßig um 90° zueinander versetzten Schraubendrehfedern 14. Die Schraubendrehfedern 14 bewirken, daß die Zahnscheibe 4 entgegengesetzt zu den Kraftflanken 15 der Zähne 16 des Walzenrads 2 verstellbar belastet wird.

Zu diesem Zweck umfaßt jede Schraubendrehfeder 14 einen in einer parallel zur Drehachse 10 des Walzenrads 2 verlaufenden Bohrung 17 drehbar sowie arretierbar gelagerten Federbolzen 18. Die Federbolzen 18 sind über mündungsseitige Radialbunde 19 sowie am freien Ende befestigte Scheiben 20 in den Bohrungen 17 axial gleitfähig und umfangsseitig dreh­ fähig gelagert. Sie besitzen Gewindezapfen 21, die durch die Abdeckscheibe 8 fassen und auf deren freie Enden Muttern 22 gedreht sind. Die Muttern 22 können gegen die Stirnseite 23 der Abdeckscheibe 8 gedreht werden, so daß diese zwischen den Muttern 22 und den Radialbunden 19 eingespannt wird und damit die jeweilige Spannlage der Federbolzen 18 fixierbar ist.

Die inneren Enden 24 der Schraubendrehfedern 14 sind parallel zu den Längsachsen 25 der Federbolzen 18 abgewinkelt und in Bohrungen 26 der inneren Lagerscheiben 20 eingesetzt. Die anderen Endabschnitte 27 der Schraubendrehfedern 14 sind radial abgewinkelt und fassen in Nuten 28 der Zahn­ scheibe 4 ein. Mit einem in mehrkantige Vertiefungen 29 in den Gewindezapfen 21 einsetzbaren Drehmomentschlüssel kann nunmehr die Vorspannkraft der Schraubendrehfedern 14 exakt eingestellt werden, wobei die insgesamt notwendige Vorspann­ kraft auf diese Weise gleichmäßig auf sämtliche Federelemente 14 verteilt werden kann.

In der Fig. 3 ist eine Ausführungsform veranschau­ licht, bei welcher der Achsabstand der Walzenräder 2′, 3′ veränderbar ist. Obwohl sich hier bei einem Herausfahren auf den maximalen Achsabstand ein vergrößertes Flankenspiel er­ gibt - gekennzeichnet durch die im Abstand gezeichneten Teil­ kreisdurchmesser TkD ₁ und TkD ₂ -, kann nunmehr durch den auto­ matischen Flankenspielausgleich über die Zahnscheibe 4′ unab­ hängig von der Achsabstandsveränderung eine optimale Anpassung der beiden miteinander kämmenden Walzenräder 2′, 3′ über die Zahnscheibe 4′ durchgeführt werden.

• Bezugszeichenliste 1 Walzenradpaarung
  2 Walzenrad
  3 Walzenrad
  4 Zahnscheibe
  5 Aussparung f. 4 in 2
  6 Stirnseite v. 2
  7 Schrauben
  8 Abdeckscheibe
  9 Schmierbohrungen
  10 Drehachse v. 2
  11 Radialspalt zw. 2 und 4
  12 Schmiernippel
  13 Vertiefungen f. 12
  14 Schraubendrehfedern
  15 Kraftflanken v. 16
  16 Zähne v. 2
  17 Bohrungen f. 14
  18 Federbolzen
  19 Radialbunde
  20 Scheiben
  21 Gewindezapfen
  22 Muttern
  23 Stirnseite v. 8
  24 innere Enden v. 14
  25 Längsachsen v. 18
  26 Bohrungen in 20
  27 Endabschnitt v. 14
  28 Nuten in 4
  29 Vertiefungen in 21
  2′ Walzenrad
  3′ Walzenrad
  4′ Zahnscheibe
  DR Drehrichtung
  RD Raddicke
  ZD Zahnscheibendicke
  TkD ₁ Teilkreisdurchmesser v. 2′
  TkD ₂ Teilkreisdurchmesser v. 3′

Claims (8)

1. Walzenradpaarung als Direktantrieb für Walzen­ maschinen, insbesondere zur Verarbeitung von Gummi und Kunst­ stoffen, welche nur eine Drehrichtung aufweist und als durch eine Schutzhaube abgedeckter offener Radsatz ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß einem Walzenrad (2, 2′) des Radsatzes (1) eine bezüglich der Rad­ dicke (RD) wesentlich dünner bemessene Zahnscheibe (4, 4′) mit identischer Zahnausbildung mitumlaufend, jedoch relativ­ verdrehbar stirnseitig zugeordnet und durch mindestens ein sich am Walzenrad (2, 2′) abstützendes Federelement (14) ent­ gegengesetzt zu den Kraftflanken (15) der Zähne (16) des Walzenrades (2, 2′) verstellbar belastet ist.

2. Walzenradpaarung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Umfang des Walzen­ rades (2, 2′) mehrere, gleichmäßig zueinander versetzte Feder­ elemente (14) vorgesehen sind.

3. Walzenradpaarung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Federelement (14) aus einer Schraubendrehfeder besteht, die einen in einer parallel zur Drehachse (10) des Walzen­ rads (2, 2′) verlaufenden Bohrung (17) des Walzenrads (2, 2′) drehbar sowie arretierbar gelagerten Bolzen (18) umfaßt und sich mit einem Endabschnitt (27) am Innenumfang der Zahn­ scheibe (4, 4′) und mit dem anderen Endabschnitt (24) am inneren Bolzenlager (20) abstützt.

4. Walzenradpaarung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbolzen (18) durch einen Gewindezapfen (21) und eine auf den Gewindezapfen (21) drehbare, mindestens mittelbar gegen eine Stirnseite (6, 23) des Walzenrads (2, 2′) andrückbare Mutter (22) lagerarretierbar ist.

5. Walzenradpaarung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Gewindezapfen (21) eine mehrkantige Vertiefung (29), insbesondere für einen Drehmomentschlüssel, vorgesehen ist.

6. Walzenradpaarung nach Anspruch 1 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zahn­ scheibe (4, 4′) durch eine an der Stirnseite (6) des Walzen­ rads (2, 2′) festlegbare Abdeckscheibe (8) in einer umfangs­ seitigen Aussparung (5) des Walzenrads (2, 2′) gehalten ist.

7. Walzenradpaarung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Raddicke (RD) zur Dicke (ZD) der Zahnscheibe (4, 4′) etwa wie 6 : 1 bis 6,5 : 1 bemessen ist.

8. Walzenradpaarung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinandergleitenden Flächen des Walzenrads (2, 2′) und der Zahnscheibe (4, 4′) geschmiert sind.