DE4436630C2 - Anordnung mit zwei Klapplagern zur Aufnahme einer Wickelwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit zwei Klapplagern zur Aufnahme einer Wickelwelle und zu deren Kuppeln mit einer Mitnehmerwelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Anordnung ist aus DE 32 28 739 C1 bekannt.

Aus DE 40 08 897 C2 ist eine vergleichbare Anordnung bei einer Schieberinglagerung bekannt, wobei die Kupplungsflächen des Kupplungszapfens und die Lagerflächen jeweils ebenfalls um eine rechtwinklig zur Längsachse der Wickelwelle verlaufende Achse ballig konvex gewölbt und dazu komplementär konkav gerundet sind.

Aus DE 29 32 895 A1 ist eine Anordnung mit zwei Klapplagern bekannt, bei denen die Kupplungszapfen und die Aufnahme quer oder rechtwinklig zur Längsachse eben oder geradlinig verlaufen.

Problematisch ist bei solchen Anordnungen, daß sich die Wickelwelle unter der Last des Wickelgutes durchbiegt. Dies ist insbesondere dann verstärkt der Fall, wenn schmales und im Durchmesser großes Wickelgut verarbeitet wird, weil in diesem Falle die auf die Wickelwelle einwirkenden Kräfte mehr auf den Mittelbereich der Wickelwelle konzentriert sind. Beim Durchbiegen der Wickelwelle verringert sich die Auflagerfläche im Bereich der Klapplager, wenn die Anordnung der DE 29 32 895 A1 entspricht. Die eigentlich flächige Auflage wird dann zu einer Linien- oder Punktauflage, was den Verschleiß in unerwünschter Weise fördert.

Bei einer balligen Ausbildung der Kupplungszapfen und der Lagerfläche gemäß DE 32 28 739 C1 und gemäß DE 40 08 897 C2 ergibt sich beim Durchbiegen der Wickelwelle das Problem, daß die beiden ballig geformten Kupplungszapfen aufeinander zubewegt werden, die Lager dieser Bewegung aber nicht folgen, so daß ebenfalls eine erhöhte Lagerbelastung mit entsprechend erhöhtem Verschleiß auftreten können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher auch bei einem gewissen Versatz der an den Wickelwellenenden befindlichen Klapplager zueinander und insbesondere beim Durchbiegen der Welle ein erhöhter Verschleiß vermieden und somit die Lebensdauer insgesamt verlängert wird.

Diese Aufgabe wird mit den Mitteln und Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die Aus- oder Einformungen im Lagerflächenbereich führen Pendelauslenkungen der Wickelwelle, wie sie bei Durchbiegungen oder nicht exakt fluchtenden Lagern auftreten, nicht zur einer nachteiligen Beeinträchtigung der Lagerung, so daß größere Toleranzen bezüglich des Fluchtungsfehlers und der Wellendurchbiegung zugelassen werden können, ohne daß sich dadurch der Verschleiß erhöht bzw. die Lebensdauer verkürzt. Für die Praxis bedeutet dies eine erhebliche Vereinfachung bei der Montage einerseits und außerdem wird andererseits der praktischen Handhabung Rechnung getragen, wo die zulässige Belastbarkeit der Welle häufig nicht eingehalten wird und so stärkere Durchbiegungen der Welle in Kauf genommen werden, die sich aber im Lagerbereich nun nicht mehr nachteilig auswirken.

Der Kupplungszapfen weist in seiner Achsebene ballig konvex geformte Kupplungsflächen und das Aufnahmeteil dazu komplementär geformte, konkave Lagerflächen auf.

Der Kupplungszapfen greift hierbei mit seinen konvex ballig geformten Kupplungsflächen jeweils in entsprechende Gegeneinformungen der Lagerflächen des Aufnahmeteiles ein. Dadurch ist eine Bewegung des Kupplungszapfens in Pendelrichtung möglich, so daß damit eine in Rotationsrichtung drehfeste Pendellagerung gebildet ist.

Vorzugsweise ist der Kupplungszapfen in seinem Lagerbereich mehrkantig, vorzugsweise sechskantig ausgebildet, wobei diese Mehrkantflächen die Ein- oder Ausformungen aufweisen. Dadurch ergibt sich bei der Kraftübertragung zwischen Wickelwelle bzw. dem Kupplungszapfen und der Mitnehmerwelle ein besserer Kraftfluß.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Stirnende des Kupplungszapfens gerundet ist oder gerundete, von der Achsmitte radial zu den Lagerflächen hin verlaufende Segmente aufweist.

Die Axialtoleranz kann dadurch klein gehalten werden, da die Kupplungszapfen-Stirnenden durch die Rundung einerseits zentral einen Seitenanschlag aufweisen, gleichzeitig kann der Kupplungszapfen aber in Pendelrichtung bewegt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ein- oder Ausformungen sphärisch sowohl um eine rechtwinklig zur Längsachse der Wickelwelle verlaufenden Achse als auch in Umfangsrichtung der Wickelwelle gewölbt oder gerundet ausgebildet sind. Dadurch ist eine formschlüssige Pendellagerung gebildet, durch die auch in Rotationsrichtung Antriebskräfte übertragen oder mitübertragen werden können.

Wenn zwischen dem Kupplungszapfen und der Kupplungswelle im Bereich der das Drehmoment übertragenden Kupplungsflächen ein auswechselbares Verschleißteil vorgesehen ist, so sind die Aus- oder Einformungen zur Bildung eines Kipp- oder Pendellagers zweckmäßigerweise an diesem Verschleißteil vorgesehen.

Durch Verwendung eines solchen Verschleißteiles bleiben die übrigen Kupplungsteile weitgehend von Verschleiß verschont. Außerdem können so problemlos die Verschleißteile einerseits bei Abnutzung, andererseits auch bei Verwendung unterschiedlich profilierter Kupplungszapfen ausgewechselt werden. Es ergibt sich hierbei auch die Möglichkeit, bisherige Klapplager gegebenenfalls nur durch Austausch der Verschleißteile gegen solche mit einer Pendellager- Aus- oder Einformung weiterverwenden zu können und dann die erfindungsgemäßen Vorteile zur Verfügung zu haben, ohne daß dies einen erheblichen Aufwand bedeuten würde.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Anordnung mit einer Wickelwelle sowie beidseitig davon angeordneten Klapplagern,

Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung eines Kupplungszapfens,

Fig. 3 eine Stirnseitenansicht des in Fig. 2 gezeigten Kupplungszapfens,

Fig. 4 eine Innenseitenansicht eines Klapplagers mit einem darin eingesetzten, quergeschnittenen Kupplungszapfen,

Fig. 5 ein mit dem Klapplager verbindbares Verschleißteil,

Fig. 6 eine Querschnittdarstellung des Verschleißteiles gemäß der Schnittlinie VI -VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine halbseitige Querschnittdarstellung eines bezüglich der Einformung anderen Verschleißteiles und

Fig. 8 eine Seitenansicht eines bezüglich der Aufnahmeprofilierung anderen Verschleißteiles.

Eine in Fig. 1 gezeigte Anordnung 1 dient zur Aufnahme von Wickelwellen 2 und zum Kuppeln mit einer Mitnehmerwelle, über die die Wickelwelle 2 angetrieben wird. Beidseitig an den Enden der Wickelwelle 2 befinden sich Klapplager 3, 4, in die mit der Wickelwelle 2 verbindbare Kupplungszapfen 5 (vgl. auch Fig. 2 und 3) von oben her einsetzbar sind. An den Klapplagern 3, 4 befinden sich mitdrehende Handräder 6, die um eine unterhalb der Wickelwelle 2 liegende Klapplagerung gemäß den Pfeilen Pf1 seitlich aufklappbar sind. In der aufgeklappten Lage sind die Aufnahmeteile 7 (Fig. 4) nach oben hin geöffnet, so daß die Wickelwelle 2 zusammen mit den Kupplungszapfen 5 nach oben herausgenommen bzw. auch wieder von dort her eingesetzt werden kann.

Die Kupplungszapfen sind mit ihren Kupplungsenden mehrkantig ausgebildet, wobei im Ausführungsbeispiel ein Sechskant 8 vorgesehen ist, der sechs Kupplungsflächen 9 aufweist. Zur Aufnahme des Kupplungsendes des Kupplungszapfens 5 weist das Aufnahmeteil 7 (Fig. 4) eine Aufnahme mit einer entsprechenden Gegenkontur mit Lagerflächen 10 auf. Das Aufnahmeteil 7 hat eine Einsetzöffnung 11, die von einem an dem schwenkbaren und mitdrehenden Handrad 6 befindlichen Verschlußteil 12 verschlossen werden kann, wobei dieses Verschlußteil dann den Kupplungszapfen 5 in Gebrauchsstellung beaufschlagt.

Im Ausführungsbeispiel ist im Bereich der drehmomentübertragenden Kupplungsflächen ein auswechselbares Verschleißteil 13 vorgesehen, das in Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Dieses Verschleißteil 13 ist Teil des Klapplagers 3 und läßt sich bei entsprechender Abnutzung oder aber auch bei Verwendung von Kupplungszapfen mit anderen Mitnehmerprofilierungen auswechseln.

Die beiden Klapplager 3, 4 sind in Fluchtrichtung der Wickelwellen-Achse 14 (Fig. 1) angeordnet. Um in der Praxis vorkommende Fluchtungsfehler oder aber auch aufgrund einer Durchbiegung der Wickelwelle auftretende Schrägwinkel im Klapplagerbereich 3 ohne erhöhte Verschleißerscheinungen zulassen zu können, sind die Kupplungsflächen 9 des Kupplungszapfens 5 und auch die Lagerflächen 10 des Aufnahmeteiles 7 im Auflage- oder Berührungsbereich gewölbt ausgebildet. Dadurch bleibt die flächige Auflage jeweils der Kupplungsflächen 9 einerseits und der Lagerflächen 10 andererseits auch bei einer Kipp- oder Taumelbewegung der Wickelwelle 2 erhalten. Trotz dieser Lageabweichungen von einer exakt fluchtenden geraden Lage der Wickelwelle 2 wird durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ein erhöhter Verschleiß vermieden. Insbesondere wirken sich Durchbiegungen der Wickelwelle 2 oder nicht ganz exakt positionierte Klapplager 3 nun nicht mehr nachteilig aus.

Wie gut in Fig. 2 erkennbar, sind die Kupplungsflächen 9 um eine rechtwinklig zur Längsachse 14 verlaufende Achse mit einem radialen Abstand von r₁ konvex gewölbt mit Ausformungen 16 ausgebildet. Dementsrechend weisen die Lagerflächen 10 des Aufnahmeteiles 7 bzw. in diesem Ausführungsbeispiel des Verschleißteiles 13 dazu passende, konkave Einformungen 17 mit dem Radius r₂ auf, wobei im Auflage- oder Berührungsbereich r₁ vorzugsweise gleich r₂ ist.

Es ist dadurch ein Kipplager gebildet, das in einem gewissen Maße eine Kippbewegung des Kupplungszapfens 5 bzw. der damit verbundenen Wickelwelle 2 zuläßt, ohne daß sich dabei die Lagerverhältnisse nachteilig verändern würden.

Der Wölbungsradius r₁ bzw. r₂ kann beispielsweise etwa 500 mm betragen. Diese vergleichsweise flache Wölbung genügt aber, um die in der Praxis auftretenden Lageabweichungen der Wickelwelle 2 auszugleichen.

In Fig. 2 ist noch gut erkennbar, daß das Stirnende 15 des Kupplungszapfens 5 gerundet ausgebildet ist. Insbesondere sind dabei die von der Achsmitte radial zu den Lagerflächen 9 hin verlaufenden Segmente 18 gerundet ausgebildet, wobei diese Rundung mit dem Rundungsradius r₃ (Fig. 2) auf die zugelassene Pendelbewegung der Wickelwelle 2 und damit auch auf die Radien r₁ bzw. r₂ abgestimmt ist.

Dadurch besteht die Möglichkeit, daß die Wickelwelle mit sehr geringem Axialspiel in die Aufnahmeteile 7 der Klapplager 3 eingesetzt werden kann und trotzdem ist auch bei einer Kipp- oder Pendelbewegung der Wickelwelle 2 radial beabstandet zur Achsmitte der Stirnenden 15 der Kupplungszapfen 5 genügend Luft für eine solche Bewegung.

Bei dem Klapplager, das mit Ein- oder Ausformungen versehen ist, ist in axialer Richtung ein Spielausgleich für Längenänderungen der Wickelwelle 2 bei Durchbiegungen vorgesehen.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform eines solchen Spielausgleiches erkennbar, wobei hier die Einformung 17 der Lagerflächen 10 einen in axialer Richtung verlaufenden, geraden Abschnitt 19 aufweist. Dieser ist in seiner axialen Länge l auf die bei einer Durchbiegung der Wickelwelle 2 auftretenden Längenänderungen abgestimmt und kann einige Millimeter, beispielsweise 3 mm betragen. Bezogen auf die axiale Länge der Lagerung befindet sich der gerade Abschnitt 19 etwas außermittig zu der Welle weiter beabstandet.

Erwähnt sei noch, daß die Ein- und Ausformungen der Kupplungsflächen 9 bzw. der Lagerflächen 10 zusätzlich auch in Umfangsrichtung gewölbt oder gerundet ausgebildet sein können, wobei dann insbesondere kugelkappenförmige und entsprechend komplementär dazu ausgebildete Einformungen vorgesehen sein können.

Die Fig. 8 zeigt noch ein Verschleißteil 12a mit einer Aufnahmeprofilierung für einen sechskantigen Kupplungszapfen 5. Dabei ist eine der Lagerflächen 10a der Einsetzöffnung 11 in Aufnahmestellung gegenüberliegend und etwa horizontal verlaufend angeordnet. An die oberen Enden der an diese untere Lagerfläche 10a anschließenden, schräg verlaufenden Lagerflächen 10b schließen sich seitliche Begrenzungsflächen 20 zur Einsetzöffnung 11 hin an, die etwa vertikal verlaufen. Sie schließen zwischen sich und den schräg verlaufenden Lagerflächen 10b einen Winkel von mindestens 150° ein.

Der lichte Abstand zwischen den Begrenzungsflächen 20 entspricht somit zumindest dem größten Querschnittsmaß des Kupplungszapfens 5, also dem Abstand gegenüberliegender Kanten. Dadurch ist das Einsetzen der Kupplungszapfen bei geöffneten Klapplagern wesentlich vereinfacht, da die Kupplungszapfen praktisch in beliebiger Drehlage eingesetzt werden können. Ist die Lage der Kupplungszapfen beim Einsetzen verdreht zu der Aufnahmeprofilierung, so erfolgt beim Einsetzen ein selbsttätiges Ausrichten.

Das Verschlußteil 12a weist eine zu der unteren, etwa horizontal verlaufenden Lagerfläche 10a parallel verlaufende Lagerfläche 10c auf. Daran schließen sich in ihrer Länge in Umfangsrichtung gegenüber den jeweils beaufschlagten Kupplungsflächen 9 des strichliniert im Querschnitt angedeuteten Kupplungszapfens verkürzte Lagerflächen 10d an. Die Einsetzöffnung 11 des Verschleißteiles 13a ist radial nach außen V-förmig erweiternd ausgebildet, wobei sich an die äußeren Enden der Begrenzungsflächen 20 diese V-förmigen Öffnungsflächen 21 radial nach außen anschließen.

Durch die vorbeschriebene Ausbildung und Anordnung der Aufnahmeprofilierung ist einerseits eine besonders große Einführöffnung für die Kupplungszapfen gebildet und andererseits ist der Kupplungszapfen in Einsetzlage an allen Seiten bzw. Kupplungsflächen 9 abgestützt.

Claims (13)

1. Anordnung (1) mit zwei Klapplagern (3, 4) zur Aufnahme einer Wickelwelle (2) und zu deren Kuppeln mit einer Mitnehmerwelle bei einer von einer Rolle oder auf einer Rolle arbeitenden Maschine oder dergleichen, wobei die Wickelwelle (2) beidseitig an den Enden einen Kupplungszapfen (5) aufweist, dessen Querschnitt von einem Kreisquerschnitt abweicht, und wobei dieser Kupplungszapfen (5) in ein mit einer entsprechenden Gegenkontur versehenes Aufnahmeteil (7) einsetzbar oder aus ihm aushebbar ist, wobei der Kupplungszapfen (5) wenigstens eine sich zumindest in seiner Längserstreckung erstreckende Abflachung als Kupplungsfläche hat und die Kupplungsflächen (9) des Kupplungszapfens (5) und die Lagerflächen (10) des den Kupplungszapfen (5) aufnehmenden Aufnahmeteils (7) im Auflage- oder Berührbereich zumindest um eine rechtwinklig zur Längsachse (14) der Wickelwelle (2) verlaufende Achse ballig konvex gewölbte und dazu komplementär konkav gerundete Aus- oder Einformungen (16, 17) zur Bildung eines Kipp- oder Pendellagers aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der beidseitig der Wickelwelle (2) angeordneten, mit Ein- oder Ausformungen (16, 17) versehenen Klapplager (5) in axialer Richtung Spiel hat und daß zur Bildung dieses Axialspieles der Wickelwelle (2) in zumindest einem der Klapplager (5) im Anschluß an den Auflage- oder Berührbereich des Kipp- oder Pendellagers innerhalb der um eine rechtwinklig zur Längsachse (14) der Wickelwelle (2) verlaufenden Achse ballig konvex gewölbten oder konkav gerundeten Aus- oder Einformungen (16, 17) in den Kupplungsflächen (9) oder den Lagerflächen (10) ein gerader Abschnitt (19) vorgesehen ist, der parallel zur Wickelwellen-Achse (14) verläuft und im Anschluß an den geraden Abschnitt (19) die Radien (X₁, X₂) der Aus- und Einformungen (16, 17) so gewählt sind, daß eine Kipp- oder Pendelbewegung zwischen Kupplungszapfen (5) und Aufnahmeteil (7) möglich ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (l) des geraden Abschnittes (19) auf die bei einer Durchbiegung der Wickelwelle (2) auftretende Längenänderung abgestimmt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (l) des geraden Abschnittes einige Millimeter, beispielsweise drei Millimeter, beträgt.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der gerade Abschnitt (19) bezogen auf die axiale Länge der Lagerung außermittig weiter von der Welle (2) entfernt befindet.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungszapfen (5) in seinem Lagerbereich mehrkantig, vorzugsweise sechskantig ausgebildet ist und daß diese Mehrkantflächen die Ein- oder Ausformungen (17, 16) aufweisen.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnende (15) des Kupplungszapfens (5) gerundet ist oder gerundete, von der Achsmitte radial zu den Lagerflächen (9) hin verlaufende Segmente (18) aufweist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Auflage- oder Berührbereiches der Wölbungsradius (r₂, r₁) der Ein- oder Ausformungen (17, 16) etwa 200 mm bis etwa 800 mm, vorzugsweise etwa 500 mm beträgt und daß der Rundungsradius (r₃) des Stirnendes (15) beziehungsweise der Segmente des Kupplungszapfens (5) vorzugsweise etwa 100 mm beträgt.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- oder Ausformungen (17, 16) sphärisch sowohl um eine rechtwinklig zur Längsachse (14) der Wickelwelle (2) verlaufende Achse als auch in Umfangsrichtung der Wickelwelle gewölbt oder gerundet ausgebildet sind.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- oder Ausformungen (17, 16) der Kupplungsflächen (9) oder der Lagerflächen (10) kugelkappenförmig ausgebildet sind.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem zwischen dem Kupplungszapfen und der Kupplungswelle im Bereich der das Drehmoment übertragenden Kupplungsflächen des Aufnahmeteils befindlichen, auswechselbarem Verschleißteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschleißteil (13) die Aus- oder Einformungen (16, 17) aufweist zur Bildung eines Kipp- oder Pendellagers.

11. Anordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeteil (7) oder das Verschleißteil (13) zur Aufnahme eines im Querschnitt sechseckigen Kupplungszapfens (5) ausgebildet ist und daß vorzugsweise eine der Lagerflächen (10a) der Einsetzöffnung (11) in Aufnahmestellung gegenüberliegend und etwa horizontal verlaufend angeordnet ist, und daß sich an die oberen Enden der an diese untere Lagerfläche (10a) anschließenden, schräg verlaufenden Lagerflächen (10b) seitliche Begrenzungsflächen (20) zur Einsetzöffnung (11) hin anschließen, die mit den schräg verlaufenden Lagerflächen (10b) einen Innenwinkel (A) von wenigstens 150° einschließen.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (12a) eine zu der unteren, etwa horizontal verlaufenden Lagerfläche (10a) parallel verlaufende Lagerfläche (10c) aufweist und daß sich daran vorzugsweise in ihrer Länge in Umfangsrichtung gegenüber den jeweils beaufschlagten Kupplungsflächen (9) des Kupplungszapfens verkürzte Lagerflächen (10d) anschließen.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsetzöffnung (11) des Aufnahmeteiles (7) bzw. des Verschleißteiles (13a) sich an die äußeren Enden der Begrenzungsflächen (20) radial nach außen V-förmig erweiternd ausgebildet ist.