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Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit
für eine
Walzenanordnung, wie sie beispielsweise aus der WO 93/06999 A1 bzw.
der dazu prioritätsbegründenden
schwedischen Patentanmeldung
SE 9102938-9 bekannt
ist.
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In anderen Worten betrifft die Erfindung
eine Walze mit einem drehbaren Außenzylinder, welcher während seiner
Drehbewegung in Axialrichtung vor- und zurückbewegbar ist, und welcher
an seinen gegenüberliegenden
Enden in Lagereinheiten gelagert ist, welche an ein Maschinenbett
oder ähnliches montierbar
sind und ein Rotation des Außenzylinders um
eine geometrische Zentralachse ermöglichen, wobei mindestens eine
der Lagereinheiten einen Innenzylinder aufweist, welcher zusammen
mit dem Außenzylinder
drehbar ist. Der Innenzylinder ist mittels Lagern um einen Achsteil
oder einen achsähnlichen
Teil drehbar, welcher relativ zu dem Bett ortsfest ist. Ein Gehäuse, welches
in dem Innenzylinder angeordnet ist, ist mittels eines Getriebes
drehbar, beispielsweise mittels eines exzentrischen Getriebes, und
zwar mit einer Drehzahl, welche sich (wenn auch nur leicht) von
der Drehzahl des Innenzylinders unterscheidet. Ein Betätigungsmechanismus
ist zwischen dem Gehäuse
und dem Innenzylinder vorgesehen, um die Relativdrehzahl oder .
Winkeldrehbewegung zwischen dem Gehäuse und dem Innenzylinder in
eine axiale Hin- und Herbewegung des Innenzylinders und infolgedessen
des Außenzylinders umzusetzen.
Eine Dichtungseinrichtung ist mit dem Innenzylinder von der jeweiligen
Lagereinheit verbunden, um das Innere des Innenzylinders gegen die Umgebung
des Zylinders abzudichten.
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In der Praxis werden Walzen des vorgenannten
Typs als Verteilerwalzen bei Offset-Druckmaschinen verwendet, um
die Druckerschwärze
oder Druckerfarbe gleichmäßig zu verteilen,
bevor sie schließlich
die Druckplattenwalze erreicht, welche das Bedrucken des Papiers
bewirkt. Die einzelne Verteilerwalze wird aufgrund eines Eingriffs
mit einer oder mehreren, direkt oder indirekt angetriebenen Walzen in
der Maschine angetrieben.
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Sie wird durch diese Walzen getragen
und die axiale Hin- und Herbewegung des Außenzylinders bewirkt ein gleichmäßiges mechanisches
Auftragen der Farbschicht, um ein fehlerfreies Drucken zu ermöglichen.
Bei Papierbahn-Offset-Druckmaschinen rotieren die Verteilerwalze
wie auch die anderen Walzen mit einer relativ hohen Drehzahl, beispielsweise
in einem Bereich von 1200 bis 2000 Umdrehungen pro Minute. Dabei
darf die Frequenz, mit welcher die Walze sich in Axialrichtung hin-
und herbewegt, nicht zu hoch sein, weil anderenfalls Querschwingungen
auftreten. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Differenzdrehzahlen
zwischen dem vorgenannten Gehäuse
und dem Innenzylinder relativ gering zu halten.
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Aus dem Stand der Technik ist eine
solche Verteilerwalze der eingangs erwähnten Art aus der
SE-A-9102938-9 bekannt.
Bei dieser Konstruktion weist der Innenzylinder einen Umsetzmechanismus an
seinen gegenüberliegenden
Enden auf, welcher mit Giebeln versehen ist, die drehbar in Nadellagern außerhalb
einer Hohlachse gelagert sind. Der Achsteil verläuft in der eingebauten Lage
der Walze entlang einer Zentralachse, welche für die beiden Lagereinheiten
gemeinsam ist und fest in das Bett der Maschine an gegenüberliegenden
Enden montiert ist. Außerhalb
der Hohlachse ist das Gehäuse
in Lagern drehbar aber in Axialrichtung ortsfest gelagert, wobei das
Gehäuse
an einem Ende einen äußeren, exzentrisch
angeordneten Zahnkranz mit weniger Zähnen als ein damit zusammenwirkender,
innerer Zahnkranz auf dem Innenzylinder aufweist. Diese beiden Zahnkränze bilden
gemeinsam ein exzentrisches Getriebe, welches die Differenzdrehzahl
zwischen dem Gehäuse
und dem Innenzylinder bewirkt (genauer gesagt rotiert das Gehäuse mit
einer etwas höheren
Geschwindigkeit als der Innenzylinder). Die Drehzahldifferenz oder
Relativdrehbewegung zwischen dem Gehäuse und dem Innenzylinder beträgt nur einen
Bruchteil, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von 1:10 bis
1:60 der Absolutdrehzahl des Außenzylinders
während
des Betriebs (1200 bis 2000 U/min.). An seinem gegenüberliegenden
Ende weist das Gehäuse
eine rings des Umfangs und im wesentlichen sinusförmig gekrümmt verlaufende
Nut auf, in welcher ein Nocken oder ein sonstiger, der Nut folgender
Teil läuft.
Ein Kugellager ist vorgesehen und der der Nut folgende Teil ist
mit dem Innenzylinder verbunden. Die Nut und der ihr folgende Teil
bilden gemeinsam einen Umsetzmechanismus aus, welcher bewirkt, daß der Innenzylinder
und dadurch auch der Außenzylinder
sich in Axialrichtung hin- und herbewegt, wenn das Gehäuse sich
relativ zu dem Innenzylinder aufgrund des exzentrischen Getriebes dreht.
Das Innere des Innenzylinders, welches von Giebeln begrenzt wird,
enthält
Schmiermittel. Um das Schmiermittel daran zu hindern, nach außen zu dringen
und die Maschine sowie die durch die Maschine passierende Papierbahn
zu verunreinigen, sind Dichtungen in Form von Dichtungsringen vorgesehen, welche
außerhalb
der Nadellager und in Kontakt mit einerseits der stationären Hohlachse
und andererseits dem betreffenden Zylinder-Giebelteil stehen.
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Die Walzenkonstruktion, wie sie in
der
SE-A-9102938-9 offenbart
ist, ist insoweit vorteilhaft, als deren exzentrisches Getriebe
die gewünschte Bewegungs-Umsetzfunktion
verwirklicht und die Verteilerwalzen dabei mit einer hohen Drehzahl
arbeiten. Jedoch ist diese Konstruktion auch mit einer Anzahl von
Nachteilen verbunden, welche die praktische Benutzung schwierig
gestalten. Einer dieser Schwierigkeiten ist darauf zurückzuführen, daß zwei Lagereinheiten
auf eine gemeinsame, relativ schwache Zentralachse montiert sind,
wobei sich die äußeren Giebelteile
des Innenzylinders in einem deutlichen Abstand von den Seiten des
Maschinenbetts befinden, an welchem die gegenüberliegenden Enden der Zentralachse
befestigt sind. Aus diesem Grund neigt in der Praxis die Zentralachse
dazu, einer Biegung ausgesetzt zu sein, welche ein Fressen der Nadellager hervorruft.
Darüber
hinaus müssen
diese Nadellager gleichzeitig als Radial- und Axiallager dienen,
indem sie einerseits ermöglichen,
daß der
Innenzylinder mit hoher Drehzahl (beispielsweise 2000 U/min.) relativ zu
der stationären
Hohlachse rotiert und andererseits eine axiale Hin- und Herbewegung
des Innenzylinders entlang der hohlen Achse ermöglichen. Daher kann auch eine
nur kleine Biegung der Zentralachse schnell zu einem Fressen führen und
so die Nadellager beschädigen.
Ein weiterer Nachteil ist die Notwendigkeit, Dichtungsringe zu verwenden,
welche einer hohen Frequenz von Axialbewegungen ausgesetzt sind,
wobei sie gleichzeitig radial zwischen einem unbeweglichen Bauteil
(der Hohlachse) und einem mit hoher Drehzahl rotierenden Teil (dem
Innenzylinder) wirken muß.
Es sind auch keine Dichtungen auf dem Markt erhältlich, welche größere Durchmesser
aufweisen und gleichzeitig in der Lage sind, diese Zwecke gleichzeitig
in zufriedenstellender Weise zu erfüllen. Aus diesem Grund können Lecke
durch die Dichtungsringe auftreten, wenn die bekannte Walze einen
größeren Durchmesser
aufweist. Darüber
hinaus ist ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Walze der, daß sie keine
Einrichtungen zum Signalisieren einer fehlerhaften Funktion innerhalb
der Lagereinheiten in einem frühen
Stadium aufweist. Infolgedessen besteht die Gefahr einer plötzlichen
Beschädigung,
welche leicht zu einer Beschädigung
von einer oder mehreren angrenzenden Walzen in der Maschine führen kann,
wenn keine äußeren Maßnahmen
zum Verhindern dieses Falls vorgesehen sind. Darüber hinaus ist die maximale
Last der Walzen durch die oben erwähnte, sinusförmige Nut
und den der Nut folgenden Teil begrenzt, welcher als ein Träger dient,
der die gewünschte
Bewegungs-Umsetzfunktion ausübt.
Für Axialbewegungen,
welche relativ groß zu
dem Durchmesser des Gehäuses
sind, entsteht ein nachteiliges Bewegungsmuster zwischen dem der
Nut folgenden Teil und der Nut des Gehäuses, was zu einem ungewünschten
Verschleiß bei
hohen Axiallasten führt.
Um dem entgegenzuwirken, müssen
relativ harte und maschinell schwierig zu verarbeitende Materialien
verwendet werden, was die Produktion verteuert.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
die oben erwähnten
Nachteile der Walzenkonstruktion gemäß der SE-A-9102938-9 zu beseitigen.
Auf diese Weise ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, eine Walze mit
großer
Steifigkeit und mit einer stabilen Montage der Lager zu schaffen,
wodurch die Biegung verringert wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es, eine Walzenanordnung ohne derartige Bauteile zu schaffen,
welche gleichzeitig einer hohen Drehzahl wie auch Axialbewegungen
ausgesetzt sind. Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es,
eine Walzenanordnung zu schaffen, deren Lagereinheiten derart konstruiert
sind, daß sie
die Verwendung von geeigneten Dichtungsbauteilen ermöglicht,
welche eine gute Abdichtung des Inneren der Walze relativ zu der
Umgebung garantiert. Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung,
die Lagereinheiten der Walzen so zu gestalten, daß Fehlfunktionen
im Inneren der Lagereinheiten schnell und einfach erfaßt werden können. Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Walzenanordnung mit
einem Bewegungs-Umsetzmechanismus
zu schaffen, welcher einfach aufgebaut und leichtgängig ist,
und welcher große
Lasten bei kleinen Durchmessern umsetzen kann.
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Dies wird erfindungsgemäß durch
die Merkmale im Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung, sind in den Unteransprüchen beansprucht.
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Verteilerwalzen ähnlich der in der
SE-A-9102938-9 beschriebenen
sind auch in der
DE-OS 2 045
717 und in der
US 2
040 331 beschrieben. Diese Verteilerwalzen bringen jedoch
auch die oben erwähnten
Nachteile mit sich. In der
US-4
646 638 ist eine rotierende Walze offenbart, mittels welcher
Druckerfarbe von den Enden der Walze in Richtung des Zentrums gefördert wird,
wobei die Walze in zwei gleichlange Einheiten unterteilt ist, welche
exzentrisch relativ zu einer geometrischen Rotationsachse in Lagern
gelagert sind. Infolgedessen weist diese Konstruktion keinen einstöckigen Außenzylinder
auf, wie er erfindungsgemäß verwendet
wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Walze
in ihrer Gesamtheit und in ihrem in ein Maschinenbett montierten
Zustand in verkleinertem Maßstab;
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2 einen
Teil-Längsschnitt,
welcher eine Lagereinheit mit einer Walze in einem vergrößerten Maßstab zeigt,
wobei diese Lagereinheit einen Bewegungs-Umsetzmechanismus aufweist;
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3 einen
Teil-Längsschnitt,
welcher den Bewegungs-Umsetzmechanismus
in einem noch größeren Maßstab zeigt;
und
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4 einen
Teil-Längsschnitt
durch die andere Lagereinheit der Walze, welche nicht mit einem Umsetzmechanismus
versehen ist.
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In 1 ist
eine Walze gemäß dem dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet, wobei die
Walze einen Außenzylinder 2 aufweist,
welcher beispielsweise aus Stahl ist, wobei dessen Außenoberfläche mit
einer Gummibeschichtung 3 beschichtet sein kann. Die Walze
ist in ein Maschinenbett bzw. Maschinengestell zwischen den einander
gegenüberliegenden
Seiten des Betts bzw. Gestells montiert, welche mit 4 bzw. 4'
bezeichnet sind. Die separaten Fixierböcke, welche die Walze 1 tragen,
sind mit 5 bzw. 5' bezeichnet. Die Rotation der
Walze wird durch einen Kontakt von deren Hüllfläche mit einer oder mehreren
anderen Walzen (nicht dargestellt) bewirkt, welche in die Maschine
montiert sind. Beispielsweise findet bei Papierbahn-Offset-Druckmaschinen diese
Rotation bei relativ hohen Drehzahlen statt, beispielsweise von
etwa 2000 U/min oder noch höheren
Drehzahlen. Bezeichnend sowohl für
die in 1 gezeigte Walze,
als auch für
die vorerwähnten, bekannten
Verteilerwalzen. ist es, daß der
Außenzylinder 2 während der
Rotation gleichzeitig eine axiale Hin- und Herbewegung ausführt, um
eine Farb- bzw. Druckerschwärzenschicht,
welche sich auf der Gummibeschichtung 3 befindet, zusammen
mit den anderen Walzen gleichmäßig zu verteilen.
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Die Walze 1 weist zwei Lagereinheiten
auf, welche allgemein mit den Bezugszeichen 6 bzw. 6' bezeichnet
sind, wovon die erstgenannte Lagereinheit 6 einen Umsetzmechanismus
und ein dazugehöriges,
exzentrisches Getriebe aufweist, während die letztgenannte Lagereinheit
einen solchen Umsetzmechanismus nicht aufweist und nur als eine
Lagereinheit dient, welche den Außenzylinder trägt. Die erste
Lagereinheit 6 ist in vergrößertem Maßstab in den 2 und 3 gezeigt,
während
die Lagereinheit 6' detailliert in 4 dargestellt ist. Jede Lagereinheit weist
einen Achsteil 8 bzw. 8' und einen Innenzylinder 9 bzw. 9'
auf, welcher konzentrisch zu dem jeweiligen Achsteil angeordnet
ist, und ist mit einem Rohr 10 bzw. 10' versehen,
welches zwischen dem Achsteil und dem Innenzylinder angeordnet ist.
Der Außenzylinder 2 ist
um eine zentrale, geometrische Achse oder Rotationsachse 11 drehbar,
welche für beide
Lagereinheiten 6 bzw. 6' die gleiche ist. Die Achsteile 8 bzw. 8',
welche geeigneterweise als solide Lagerzapfen ausgebildet sind,
sind ortsfest, d. h. nicht drehbar an das Maschinenbett montiert,
wie durch die Verriegelungs-Splinte 12 in 1 dargestellt ist.
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Wie klar aus 1 zu erkennen ist, sind die beiden Lagereinheiten 6 bzw. 6'
nur mittels des Außenzylinders 2 miteinander
verbunden und nicht durch irgendeinen zentralen Achsteil.
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Nachfolgend wird auf die 2 und 3 Bezug genommen, welche die Lagereinheit 6 näher im Detail
darstellen. Zwei in Axialrichtung voneinander separierte Lager oder
Lagersätze 13 bzw. 14 sind
im Inneren des Rohres 10 angeordnet, wobei die Lager oder
Lagersätze
vorteilhaft in dem Inneren der Rohrendbereiche angeordnet sind.
In der Praxis werden Kugellager für diesen Zweck bevorzugt, welche
in den gezeigten Ausführungsbeispiel
in Sätzen
von zwei an jedem Ende des Rohrs vorgesehen sind, obgleich es möglich ist,
einzelne Lager an jedem Rohrende zu verwenden. Der Lagersatz 13 wird
an seinem Platz auf dem Achsteil 8 mittels herkömmlicher Wellensicherungsringe 15 gehalten.
Eine axiale Verbindung zwischen dem Rohr 10 und dem Lagersatz wird
durch einen Wellensicherungsring 16 unter Zusammenwirken
mit einer Schulter auf der Innenseite des Rohrs erreicht. Ein Radial-Dichtungsring 18 ist
in dem Bereich auf der Außenseite
des Lagersatzes 13 an dem äußeren, freien Ende des Rohrs 10 vorgesehen,
wobei als Dichtungsring vorzugsweise ein "Simmerring" verwendet
wird. Dabei ist das freie, äußere Ende
des Rohrs 10 in unmittelbarer Nähe des Fixierbocks 5 angeordnet,
was bedeutet, daß der
Achsteil 8, welcher sich ausgehend von dem Fixierbock 5 zum Fixieren
an dem Maschinenbett bzw. Maschinengestell zu dem Lagersatz 13 erstreckt,
sehr kurz ist (in der Praxis nur wenige Millimeter lang ist).
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Im Bereich des äußeren, freien Endes ist der Innenzylinder 9 relativ
dicht auf das Rohr 10 gepaßt. Eine Hülse 19, beispielsweise
eine Kunststoffhülse, ist
in einigem Abstand von dem Zylinderende angeordnet, wobei die Hülse 19 in
geeigneter Weise auf dem Innenzylinder befestigt ist und unter Ausbildung eines
reibschlüssigen
Kontakts gegen die Hüllfläche des
Rohrs 10 anliegt. Darüber
hinaus ist ein Dichtungsring 20 in einer Umfangsnut auf
der Innenseite des Innenzylinders 9 angeordnet, wobei der
Ring in seinem Querschnitt als V-förmiger Ring in 2 dargestellt ist, obgleich dieser Dichtungsring
auch die Form eines herkömmlichen
O-Rings haben kann. Darüber
hinaus ist eine Grob-Separier-Dichtung 21 in einer Umfangsnut
in der Innenseite des Innenzylinders in einem Bereich außerhalb
des Dichtungsrings 20 angeordnet, welche beispielsweise
ein mit Teflon beschichtetes Band sein kann, welches das Eindringen
von Papierfasern oder anderen Festkörpern in Richtung des Dichtungsrings 20 verhindert
oder verringert.
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Der Innenzylinder 9 wird
an seiner Stelle in einer zentrierten Position relativ zu dem Außenzylinder 2 durch
eine Anzahl von auf der Innenseite des Außenzylinders ausgebildeten
Ringflanschen 22 gehalten. Der Innenzylinder 9 ist
in Axialrichtung relativ zu dem Außenzylinder mittels eines konischen
Rings 23 verriegelt, welcher zwischen der Innenseite des äußeren Ringflanschs 22 und
einer konischen Fläche auf
der Außenseite
des Innenzylinders 9 mittels eines aufschraubbaren Festhalterings 24 festgezogen
ist.
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An seinem inneren Ende ist der Zylinder 9 mit
einer Giebelwand oder einem Teil 25 versehen, welcher fest
an seinem Platz mittels eines Konusrings 26 gehalten wird,
welcher zwischen die Innenzylinderfläche des Innenzylinders und
einer konischen Fläche
auf der Außenseite
des Giebelteils 25 mittels einer Festhalteplatte 27 festgeklemmt
ist. Die Festhalteplatte ist mittels einer geeigneten Anzahl von
Schrauben 28 festziehbar. Infolgedessen ist der Giebelteil 25 fest
mit dem Innenzylinder 9 nicht nur in Rotationsrichtung,
sondern auch in Axialrichtung verbunden.
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Ein Gehäuse
29 ist im Inneren
des Zylinders
9 (vgl.
3)
angeordnet, wobei das Gehäuse
mit einem außenverzahnten
Zahnring oder Zahnführungsring
30 versehen
ist, welcher derart angeordnet ist, daß er mit einem innenverzahnten
Zahnring
31 auf der Innenseite des Innenzylinders
9 zusammenwirkt. Der
Innenzylinder
9 ist in drei Abschnitte
9a,
9b und
9c unterteilt,
welche miteinander mittels Gewindeverbindungen verbunden sind. Der
innenverzahnte Zahnring
31 ist auf der Innenseite des mittleren
Zylinderabschnitts
9b angeordnet, welcher eine geringere Wanddicke
als die angrenzenden Abschnitte
9a und
9c aufweist.
Dabei hat der außenverzahnte
Zahnring
30, welcher auf dem Gehäuse
29 angeordnet
ist, eine geringere axiale Länge
als der innenverzahnte Zahnring
31. Das Gehäuse
29 ist
mittels Lagern auf denjenigen Achsteil
8 montiert, welcher
sich ausgehend von dem Rohr
10 einwärts erstreckt, in diesem speziellen
Ausführungsbeispiel
mittels eines Lagersatzes, welcher sich aus zwei Kugellagern
32 zusammensetzt.
Die Lager sind auf den Außenumfang
eines Exzenterrings
33 montiert, welcher seinerseits auf
dem Achsteil
8 angeordnet ist, wobei der dickste Teil des Exzenterrings
in diesem Ausführungsbeispiel
oberhalb des Achsteils
8 dargestellt ist und diametral
gegenüberliegend
der dünnere
Teil dargestellt ist, welcher sich unterhalb des Achsteils befindet.
Der Exzenterring
32 wird an seinem Platz mittels Wellensicherungsringen
17 gehalten.
Der außenverzahnte Zahnring
30 weist
weniger Zähne
als der innenverzahnte Zahnring
31 auf (der innenverzahnte
Zahnring
31 weist mindestens einen Zahn mehr als der außenverzahnte
Zahnring
30 auf). Wenn das Gehäuse
29 relativ zu
dem Achsteil
8 rotiert, führt das Gehäuse eine exzentrische Rotationsbewegung
relativ zu der Mittelachse
11 durch, im einzelnen derart,
daß die Symmetrieachse
34 des
Gehäuses
einen gegebenen Winkel von V° mit
der Achse
11 einschließt,
und ihre Position auf der Hüllfläche eines
imaginären,
sehr schmalen Konus ändert.
Aufgrund des Eingriffs zwischen den Zahnführungen
30,
31 erfolgt
eine Bewegung entlang der Zahnführung
31,
wobei das geneigte Gehäuse
und die Zahnringe in herkömmlicher
Weise (wie beispielsweise in der
SE-A-8700291-1 offenbart
ist) ein exzentrisches Getriebe ausbilden. Das Getriebe mit dem
rotierenden Innenzylinder ruft eine Rotation des Gehäuses
29 miteinander
hervor, in der Praxis mit einer höheren Drehzahl als der Zylinder selbst.
Dieser Unterschied in den Drehzahlen kann durch eine geeignete Wahl
der Anzahl von Zähnen
in den jeweiligen Zahnführungen
30,
31 verwirklicht werden.
Auf diese Weise kann beispielsweise der Innenzylinder
9 (welcher
mit dem Außenzylinder
2 gemeinsam
rotieren kann) mit einer Drehzahl von 2000 U/min rotieren. Bei dieser
Drehzahl ist die Anzahl von Zähnen
des exzentrischen Getriebes derart gewählt, daß das Gehäuse
29 mit 2040 U/min
rotiert, so daß eine
Relativdrehzahl oder Rotationsbewegung zwischen dem Innenzylinder
und dem Gehäuse
entsteht, deren Rotationsgeschwindigkeit bis zu 40 U/min betragen
kann. Weil die Funktion des exzentrischen Getriebes weiter oben
im Detail beschrieben wurde (beispielsweise anhand der
SE-A-8700291-1 ) wird an
dieser Stelle nicht mehr weiter darauf eingegangen.
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Das Gehäuse 29 ist mittels
einer flexiblen Kupplung zusammen mit einem in seiner Gesamtheit mit
dem Bezugszeichen 35 bezeichneten Deckel drehbar, welcher
sich aus einem Zylinderteil 36 und einer Giebelwand oder
einem Giebelteil 37 zusammensetzt. Diese beiden Deckelelemente 36, 37 sind mittels
einer Gewindeverbindung 38 miteinander verbunden. Auf seiner
Außenseite
ist der Deckelteil 35 in ein Nadellager 39 montiert
und so relativ zu dem Innenzylinder 9 gelagert. Relativ
zu dem Achsteil 8 ist der Deckelteil 35 mittels
eines Lagersatzes gelagert, welcher in diesem Ausführungsbeispiel
einerseits ein Kugellager 40 und andererseits ein Rollenlager 41 aufweist.
Die Kupplung zwischen dem Deckelteil 35 und dem Gehäuse 29 wird
durch eine Mehrzahl von am Umfang gleichmäßig verteilten Körpern bewirkt, wobei
in diesem Ausführungsbeispiel
zwei einander gegenüberliegende
Körper 42, 42' dargestellt
sind, wovon jeder einerseits einen zylindrischen Teil 43 aufweist,
welcher in Axialrichtung bewegbar in einem entsprechenden zylindrischen
Sitz angeordnet ist, welche jeweils an dem dem Deckelteil zugewandten Ende
des Gehäuses 29 ausgebildet
sind, und andererseits einen Kugelkörper 44 aufweist,
welcher in einem kugelkalottenförmigen
Hohlraum in einem Ring 45 aufgenommen ist, welcher seinerseits
in einem Sitz in demjenigen Ende des Deckelteils 35 angeordnet
ist, welches dem Gehäuse 29 zugewandt
ist. Durch diese Kupplungsanordnung mit den Körpern 42, 42' wird
eine simultan rotierende Verbindung zwischen dem Gehäuse 29 und
dem Deckelteil 35 erzielt, so daß diese immer mit ein und der
gleichen Drehzahl rotieren. Dabei rotiert der Deckelteil konzentrisch
um die geometrische Zentralachse 11 der Walze, während das
Gehäuse 29 um
seine eigene Symmetrieachse 34 rotiert, welche relativ
zu der Zentralachse 11 geneigt verläuft. Weiter ist der Deckelteil 35 in
Axialrichtung relativ zu dem Achsteil 8 mittels der Lager 40, 41 und
dem entsprechenden Wellensicherungsring und der Schulter festgelegt.
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Ein Verbindungsteil 46 ist
zwischen der Giebelwand 25 des Innenzylinders 9 und
dem Giebelteil 37 des Deckelteils 35 vorgesehen,
wobei der Verbindungsteil schwenkbar mit den jeweiligen Elementen mittels
eines ersten und eines zweiten Gelenks 47 bzw. 48 verbunden
ist. Wie aus 3 ersichtlich
ist, sind die Gelenke 47 bzw. 48 exzentrisch relativ
zu der Rotationsachse 11 der Walze angeordnet, in geeigneter
Weise in gleichem radialem Abstand von dieser Zentralachse entfernt.
In vorteilhafter Weise sind die einzelnen Gelenke 47, 48 durch
eine Kugel ausgebildet, welche jeweils fest mit dem Verbindungsteil
verbunden sind. Die eine Kugel ist in einen kugelkalottenartigen
Hohlraum in einen Ring 49 aufgenommen, welcher ortsfest
in einen Sitz 50 montiert ist, welcher in den Festhalteteilen 25 bzw. 37 angeordnet
ist, und wird sicher von einem Wellensicherungsring 51 festgehalten.
Um die Masse des Verbindungsteils 46 zu kompensieren und
jegliche Vibration zu vermeiden, sind zwei gleichgroße oder
gleichschwere Gegengewichte 52, 52' an den Teilen 25, 37 ausgebildet.
Diese identischen oder gleichgroßen Gegengewichte sind an Stellen
angeordnet, welche den Gelenken 47 bzw. 48 diametral
gegenüberliegen.
Diese Gelenke sind so gewählt,
daß sie
die Masse des Verbindungsteils 46 gemeinsam ausbalancieren,
wenn der Verbindungsteil wie in 3 gezeigt
eine Position parallel zu der Zentralachse 11 einnimmt
(in welcher die Teile
25, 37 in einem maximalen
Abstand zueinander angeordnet sind). Wenn die Teile 25, 37 rotieren
oder sich relativ zueinander drehen, wie weiter unten näher beschrieben
wird, drehen sich die Gegengewichte 52, 52' ebenfalls
so, daß das
Gegengewicht 52 eine dem Gegengewicht 52' diametral
gegenüberliegende
Stellung einnimmt, wenn die Gelenke 47, 48 sich
in ihrer diametral gegenüberliegenden
Stellung zueinander in der in strichpunktierten Linien angedeuteten
Position befinden, in welcher der mit 53 bezeichnete Schwerpunkt
des Verbindungsteils sich genau entlang der Zentralachse 11 erstreckt.
Unter einer Bedingung, in welcher die Größe und die Stellung der Gegengewichte 52 bzw. 52'
korrekt gewählt wurde,
hat die Masse des Systems, welches von dem Verbindungsteil und den
Gegengewichten gebildet wird, stets einen Schwerpunkt, welcher auf
der Zentralachse 11 liegt, unabhängig von der Winkelstellung zwischen
den Teilen 25 und 37. Auf diese Weise wird durch
Vorsehen der Gegengewichte verhindert, daß wenn der Verbindungsteil
exzentrisch zu der Achse 11 angeordnet ist, ein Ungleichgewicht
hervorgerufen wird, welches zu Schwingungen führen würde.
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Die Lagereinheit 6', welche
in einem vergrößerten Maßstab in 4 gezeigt ist, weist die
gleiche Grundkonstruktion wie die Lagereinheit 6 auf, mit
der Ausnahme, daß kein
exzentrisches Getriebe und kein Bewegungs-Umsetzmechanismus vorhanden ist.
Infolgedessen ist der Innenzylinder 9' ebenfalls am Außenumfang
eines Rohrs 10' angeordnet, welches einen deutlich größeren Durchmesser
als der zentrale Achsteil 8' aufweist, und welches relativ dazu
mittels eines Satzes von äußeren bzw.
inneren Lagern 13' bzw. 14' gelagert ist. Ebenso
trägt bei
dieser Lagereinheit der Innenzylinder 9' das Innenrohr 10' mittels
eines oder mehrerer Hülsen 19' bzw. 19'', welche
vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt sind. Die
Lagereinheit 6' weist auch eine Axialdichtung 20',
eine Grob-Separier-Dichtung 21' und einen konischen Ring 23' zum
Befestigen der Achseinheit an dem Außenzylinder 1 auf.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise
der Erfindung näher erläutert.
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Wenn der äußere, sehr steife Außenzylinder 2 rotierend
angetrieben wird (beispielsweise mit 2000 U/min) mittels einer oder
mehrerer angrenzender und damit zusammenwirkender Walzen, drehen
sich auch die Innenzylinder 9, 9' der Lagereinheiten
mit der gleichen Drehzahl. Durch reibschlüssigen Kontakt der Hülsen 19, 19', 19" mit
den Rohren 10, 10' (welche frei und leichtgängig relativ
zu den stationären
Achsteilen 8, 8' drehbar sind), werden die Rohre 10, 10' mit
mindestens annähernd
der gleichen Drehzahl wie die Innenzylinder 9, 9' in
Drehung versetzt (ein gewisser Schlupf ist auf jeden Fall akzeptabel). Das
exzentrische Getriebe, welches aus dem Gehäuse 29 und den Zahnringen 30, 31 geformt
ist, sorgt dafür,
daß der
Deckelteil 35 nicht nur von dem Innenzylinder 9 getragen
wird, sondern auch eine gewisse erhöhte Drehzahl (beispielsweise
von 40 U/min) gewährleistet
ist. Dies sorgt für
eine Relativdrehbewegung zwischen dem Deckelteil 35 und
dem Giebelteil 25, welcher zusammen mit dem Innenzylinder 9 drehbar
verbunden ist. In Relation zu der hohen Drehzahl der Walze, ist
die Relativdrehzahl ziemlich klein (sie sollte maximal 1:10, 1:20
bis 1:60 betragen). Wenn der Deckelteil 35 sich in dieser
Weise mit einer vergleichsweise geringen Drehzahl relativ zu dem
Giebelteil 25 dreht, vergrößert oder verkleinert der Verbindungsteil 46 alternierend
den Abstand zwischen dem Deckelteil 35 und dem Giebelteil 25,
wie deutlich in 3 dargestellt
ist, in welcher veranschaulicht wird, daß der Innenzylinder 9 sich
relativ zu dem Rohr 10 nach vorn oder nach hinten bewegt.
Dies bedeutet andererseits, daß der
Außenzylinder 2 und
der Innenzylinder 9', welche zu der anderen Lagereinheit 6' gehören, sich
in analoger Weise in Axialrichtung bewegen.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung
ist dabei, daß die
Walze keine Baugruppen enthält,
welche zugleich den hohen Drehzahlen und Axialgeschwindigkeiten
ausgesetzt sind. Die Radialdichtung 18 wirkt zwischen dem
ortsfesten, unbeweglichen Achsteil 8 und dem schnell rotierenden
Rohr 10, jedoch finden keine Axialbewegungen zwischen dem
Rohr und dem Achsteil zugleich statt und die Dichtung wirkt mit
einem relativ dünnen
Achsteil zusammen, wobei die Tangentialgeschwindigkeit und infolgedessen
der Verschleiß begrenzt
werden. Die Dichtung 20 wird Axialbewegungen ausgesetzt,
wobei jedoch keine wesentliche Drehzahldifferenz zwischen dem Rohr
und dem Innenzylinder 9 bei normalem Betrieb auftritt.
In anderen Worten können
die beiden Dichtungen 18, 20 in geeigneter Weise
ausgebildet werden, um einzig die Funktion der radialen und axialen Abdichtung
zu erfüllen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, daß das Lager der Walze sehr
stabil ist, weil die Innenzylinder 9, 9' der Walzen
auf der Außenseite
der zwischengeschalteten Rohre 10, 10' angeordnet
sind, auf welchen relativ schwere Lager untergebracht werden können, beispielsweise
Kugel- oder Rollenlager, und welche keine Axialkräfte aufnehmen
müssen.
Die stabile Lagerung der Walze ist wesentlich auch deshalb möglich, weil
der Abstand zwischen den Fixierböcken 5, 5' und
den äußeren Lagern 14, 14' der
Walze sehr klein sind, so daß die Achsteile 8, 8' nur über einen
sehr kleinen Abstand hinweg frei herauskragen. Aus diesem Grund
wird die Biegung der Walze fast ausschließlich durch den Außenzylinder 2 bestimmt,
welcher eine hohe Steifigkeit aufgrund seines großen Durchmessers
aufweist. Ein besonderer Vorteil wird dadurch erreicht, daß der Innenzylinder
der einzelnen Lagereinheiten auf der Außenseite eines zwischengeschalteten
Rohrs angeordnet ist, welches seinerseits in Lagern auf dem jeweils
geeigneten, stationären
Achsteil gelagert ist. Infolgedessen ist es möglich, den Innenzylinder und das
betreffende Rohr mit Markierungen zu versehen, beispielsweise mit
eingravierten Markierungen, deren Drehrichtung erfaßt werden
kann, beispielsweise mittels eines Impulsmessers, so daß jeder
mögliche Rotationswinkel
zwischen dem Innenzylinder und dem Rohr erfaßt werden kann. Aus diesem
Grund kann für
den Fall, daß ein
Lager oder eine andere Baugruppe zu fressen beginnt. oder in anderer
Weise defekt wird, so daß das
Rohr nicht länger
leichtgängig
ist, welches in dem Innenzylinder durch die von der Hülse ausgebildete
Reibungskupplung getragen wird, der Beginn der fehlerhaften Funktion
sehr früh erkannt
werden kann, indem der Rotationswinkel zwischen dem Innenzylinder
und dem Rohr bzw. die Relativdrehzahl dazwischen erfaßt wird.
Dann kann die Maschine in einem frühen Stadium gestoppt werden,
um einen Austausch oder eine Wartung der betreffenden Walze vorzunehmen.
Auf diese Weise wird das Risiko beseitigt, daß eine einzelne Walze plötzlich total
ausfällt
und eine oder mehrere andere Walzen beschädigt werden.
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Es können auch andere Walzen mit
anderen Arten von Bewegungs-Umsetzmechanismen
als der Verbindungsteil vorgesehen sein, obwohl der beschriebene
Verbindungsteil in der Praxis bevorzugt wird. Schließlich soll
noch betont werden, daß die
Erfindung nicht nur für
derartige Verteilerwalzen anwendbar ist, wie sie in Druckmaschinen
verwendet werden, sondern auch für
jeden anderen Typ von Walze, bei welcher gefordert wird, daß die Walze gleichzeitig
während
ihrer Rotation in Axialrichtung bewegt werden soll.