Antriebseinheit in einer Papiermaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit eines Rollapparates einer Papiermaschine oder Papiernachbehandlungsmaschine, bei der über Zahnräder der Drehtrieb eines Motors auf eine Welle übertragen wird. Durch das Verschieben einer sich an der Stirnseite der Welle befindlichen Kupplungshälfte wird diese in Richtung der Mittelachse der Welle in eine Kupplungsaufnahme eingerückt. Hierzu wird eine innerhalb der Welle angeordnete Schubstange mittels einer Zylindervorrichtung in Axialrichtung verschoben, wobei diese Schubstange an ihrem stirnseitigen Ende die Kupplungshälfte trägt. Um Verspannungen innerhalb dieser Vorrichtung zu vermeiden wird vorgeschlagen, die Schubstange rotationsfest auszuführen, so dass die Welle um die feststehende Schubstange herum rotiert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit eines Rollapparates einer Papiermaschine oder Papiernachbehandlungsmaschine, mit Vorrichtungen zur Übertragung des Drehtriebs eines Motors auf eine Welle, wobei durch Verschieben einer sich an der Stirnseite der Welle befindlichen Kupplungshälfte diese in Richtung der Mittelachse der Welle in eine Kupplungsaufnahme einrückt, wobei eine innerhalb der Welle angeordnete Schubstange, die an ihrem stirnseitigen Ende die Kupplungshälfte trägt, mittels einer Zylindervorrichtung in Axialrichtung zu verschieben ist.

[0002] In einer Papiermaschine oder Papiernachbehandlungsmaschine wird eine lange Papierbahn auf eine Welle auf- oder abgewickelt, wobei das aufgewickelte Papier eine Bahnrolle bildet.

[0003] Diese Bahnrolle liegt üblicherweise in einer Lagerwiege und hat eine zentrische Wickelwelle, die an einem Ende eine Kupplungsaufnahme aufweist. In diese Kupplungsaufnahme wird in Axialrichtung eine Kupplungshälfte eingerückt, über die die Papierbahnrolle dann mit einer Antriebseinheit verbunden wird, über die der Drehtrieb eines Motors auf die Papierbahnrolle übertragen wird.

[0004] Eine entsprechende Vorrichtung ist bekannt aus der DE-A-40 04 726.

[0005] Bei dieser vorbekannten Vorrichtung wird das Einrücken der Kupplungshälften bewirkt durch eine Schubstange, die in einer Hohlwelle, mit dieser mitdrehend angeordnet ist. Diese Schubstange wird dabei entlang ihrer Axialrichtung bewegt durch eine Zylindervorrichtung, die mit einer Kolbenstange an das der Kupplungshälfte gegenüberliegende Ende der Schubstange angreift.

[0006] Für diese Kolbenstange ist sichergestellt, dass sie nicht rotiert, indem eine Nut- und Keilanordnung vorgesehen ist.

[0007] Bei dieser vorbekannten Vorrichtung ist die an der Stirnseite der Schubstange angeordnete Kupplungshälfte mit einer sich in Axialrichtung erstreckenden umlaufenden Schürze versehen, die auf ihrer Innenwandung mit einer Verzahnung versehen ist. Diese Verzahnung korrespondiert mit einer Außenverzahnung einer Buchse, die verdrehfest auf der oben genannten rotierenden Welle sitzt. Beim Herausschieben der innerhalb der Welle angeordneten Schubstange wird somit die Kupplungshälfte in Axialrichtung der Welle bzw. der Schubstange bewegt, wobei die Drehmomentübertragung von der Welle auf die Kupplungshälfte erfolgt über die verdrehfest auf der Welle fixierte Buchse mit deren Außenverzahnung auf die Innenverzahnung der verdrehfest an der Kupplungshälfte befindlichen Schürze.

[0008] Diese bekannte Vorrichtung hat nun den Nachteil, dass die Lagerung der Kupplungshälfte in geometrischem Sinne überbestimmt ist, da zum einen zwischen der Welle mit der auf dieser sitzenden Buchse und der an der Kupplungshälfte angeformten Schürze Passungen zu berücksichtigen sind und andererseits auch zwischen der Kupplungshälfte, der mit dieser starr verbundenen Schubstange und der Innenbohrung der Welle. Dies führt im Betrieb zu Verspannungen und somit auch zu Verschleiß, der sich durch Unwuchten etc. bemerkbar macht.

[0009] Weiterhin ist die Verbindung zwischen der feststehenden Kolbenstange und der rotierenden Schubstange eine aufgrund der notwendigen Präzision relativ teure Baueinheit, die auch relativ komplex ist, da mit ihr einerseits in Axialrichtung Kräfte zu übertragen sind, während bezüglich der Rotation eine Entkoppelung von sich mit der Welle mitdrehender Schubstange und rotationsfest Kolbenstange zu erreichen ist. Auch einen Versatz in Radialrichtung von Schubstange und Kolbenstange muss diese Baueinheit kompensieren können.

[0010] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung wie oben angegeben dahingehend weiterzubilden, dass diese Nachteile nicht mehr auftreten. Weiterhin soll mit einer Weiterentwicklung auch ein Kostenvorteil erreicht werden.

[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erfüllt, dass die vorgesehene Schubstange rotationsfest zur Zylindervorrichtung ist. Dies ist gleichbedeutend mit einer Rotationsfestigkeit zur Antriebseinheit bzw. allgemein, da die Zylindervorrichtung selbst rotationsfest zur Antriebseinheit als Gesamtheit ist.

[0012] Eine Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art hat den Vorteil, dass die erwähnte komplizierte Ankopplung von Schubstange und Kolbenstange vereinfacht werden oder entfallen kann. Die Anzahl der Bauteile und damit die Komplexität von Baueinheiten verringert sich somit und man hat daher einen Kostenvorteil.

[0013] Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass aufgrund der rotationsfesten Schubstange beim Beschleunigen und Abbremsen der Kupplungshälfte in Rotationsrichtung geringere träge Massen zu berücksichtigen sind, so dass eine schnellere Drehzahlveränderung zu erreichen ist.

[0014] Vorzugsweise ist die Schubstange an ihrem der Kupplungshälfte gegenüberliegenden Ende mit einem Kolben versehen und bildet somit gleichzeitig die Kolbenstange der Zylindervorrichtung. Dies verringert noch einmal die Anzahl der Bauelemente, da die Baueinheit zur Verbindung von Kolben- und Schubstange entfallen kann, und bietet somit Möglichkeiten zu einer weiteren Kosteneinsparung.

[0015] Um eine Verspannung zwischen der Schubstange und der an ihrer Stirnseite befestigten Kupplungshälfte zu vermeiden, wird vorgeschlagen, hier ein winkelbewegliches Wälzlager vorzusehen. Durch ein derartiges Tonnen- oder Vierpunktlager können leichte, im Betrieb auftretende Kippbewegungen der Kupplungshälfte ausgeglichen werden, ohne dass dies zu einer Verspannung zwischen Welle und Schubstange führen muss.

[0016] Dies kann insbesondere noch dadurch verbessert werden, dass das Wälzlager entweder selbst radiales Spiel aufweist oder aber mit einem radialen Spiel montiert ist.

[0017] Um eine Stabilisierung der Schub- bzw. Kolbenstange zu erreichen, die relativ schlank ist, wird vorgeschlagen, sie mit wenigstens zwei Lagern gegenüber der Welle in Radialrichtung abzustützen.

[0018] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Zylindervorrichtung in einem im Wesentlichen innerhalb der Welle liegenden Bauraum angeordnet. Dies führt insbesondere dazu, dass eine besonders kompakt bauende Antriebseinheit realisiert werden kann, bei der weniger Anbauteile vorhanden sind: Im bisher bekannten Stand der Technik war die Zylindervorrichtung als außen an die Antriebseinheit montierte, separate Einheit ausgebildet.

[0019] Weiterhin wird vorgeschlagen, die Zylindervorrichtung mit einer Ölversorgung zu verbinden, über die auch in der Vorrichtung zur Übertragung des Drehtriebs vorhandene Zahnräder geschmiert werden. Zum einen hat dies den Vorteil, dass Leckagen aus der Zylindervorrichturig unproblematischer sind, da hierbei austretendes Öl ohne größere Schwierigkeiten in einen Sumpf zu führen ist, aus dem heraus eine Schmierung der Zahnräder in der Vorrichtung realisiert wird.

[0020] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt

Figur 1

die teilweise geschnittene Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

[0021] Die Figur 1 zeigt den Schnitt durch die Antriebseinheit eines Rollapparates einer Papiermaschine oder einer Papiernachbehandlungsmaschine.

[0022] In einem Gehäuse 1 ist mittels Wälzlagern 2 eine Antriebswelle 3 gelagert. Diese ragt mit einem Wellenstummel 4 einseitig aus dem Gehäuse 1 heraus, wobei an diesem Wellenstummel 4 ein nicht dargestellter Antriebsmotor zu befestigen ist.

[0023] Zwischen den zwei Wälzlagern 2, mit denen die Antriebswelle 3 gelagert ist, ist die Welle 3 mit einem Ritzel 5 versehen. Dieses Ritzel 5 kämmt mit einem Zahnrad 6, das über eine Passfeder 7 verdrehfest auf einer Welle 8 sitzt, die als Hohlwelle ausgebildet ist. Die Welle bzw. Hohlwelle 8 ist ebenfalls über Wälzlager 9 im Gehäuse 1 gelagert, wobei sie im hier vorliegenden Fall auf der den Wellenstummel aufweisenden Seite abgewandten Seite des Gehäuses 1 als Abtriebswelle aus dem Gehäuse 1 in Axialrichtung herausgeführt ist.

[0024] Im Bereich axial benachbart zu der außerhalb des Gehäuses 1 liegenden Stirnseite 10 trägt die Hohlwelle 8 eine Buchse 11, die über eine Passfeder 12 verdrehfest mit ihr verbunden ist. Diese Buchse 11 hat an dem stirnseitigen Ende eine achsparallel ausgerichtete, umlaufende Außenverzahnung 13. Die Außenverzahnung 13 kämmt mit der Innenverzahnung 14 einer in Axialrichtung verschiebbaren Schürze 15, die umlaufend an einer Stirnplatte 16 befestigt ist. Diese Stirnplatte 16 befindet sich am Ende der Welle 8 und ist Basisteil einer Kupplungshälfte 17, die in eine hier nicht dargestellte Kupplungsaufnahme einrücken kann.

[0025] Zentrisch in der Stirnplatte 16 sitzt ein Wälzlager 18, das winkelbeweglich ausgebildet ist. Dieses Wälzlager 18 sitzt mit seinem Innenring auf einer Schubstange 19, die zentrisch in der Welle bzw. Hohlwelle 8 verläuft. Während die Welle 8 rotieren kann, ist dabei die Schubstange 19 rotationsfest bezüglich des Gehäuse 1.

[0026] In dem aus dem Gehäuse 1 herausragende Abschnitt der Welle 8 ist die Schubstange 19 über zwei in Radialrichtung wirkende Lager 20, die zwischen einer auf der Schubstange sitzenden Führungsbuchse 21 und der Welle 8 angeordnet und in Radialrichtung abgestützt. Die Wälzlager 20 gewährleisten dabei, dass von der rotierenden Hohlwelle 8 keine Momente auf die nicht rotierende Schubstange übertragen werden, während die Führungsbuchse gewährleistet, dass die Schubstange auch in ausgeschobenem Zustand gestützt ist.

[0027] An dem Ende, das dem mit dem Wälzlager 18 versehenen Stirnende gegenüberliegt, trägt die Schubstange 19 einen Kolben 22, der in einer Zylinderbuchse 23 in Axialrichtung verschiebbar ist. Hierzu wird er über eine Druckleitung 24 oder eine Gegendruckleitung 25 mit Öl beaufschlagt, wobei durch die entsprechende Druckansteuerung die Bewegung des Kolbens 22 in der Figur 1 nach links oder rechts bewirkt wird.

[0028] Die aus der Zylinderbuchse 23 und dem Kolben 22 gebildete Zylindervorrichtung ist in einem im Wesentlichen innerhalb der Welle 8 liegenden Bauraum 26 vorgesehen, so dass sie nicht (ähnlich wie der Wellenstummel 4) seitlich über das Gehäuse 1 hinausragt sondern raumsparend und geschützt innerhalb der Antriebseinheit angeordnet ist.

[0029] Durch einen am Wellenstummel 4 angebrachten Motor wird dessen Drehtrieb auf die Antriebswelle 3 und von dieser über das Ritzel 5 und das Zahnrad 6 auf die Welle 8 übertragen. Diese überträgt den Drehtrieb dann über die fest auf ihr sitzende Buchse 11 auf die Schürze 15 der Stirnplatte 16, die wiederum mit der Kupplungshälfte 17 starr verbunden ist, so dass auf diese Weise der Drehtrieb bis zur Kupplungshälfte 17 geleitet wird.

[0030] Indem auf die Druckleitung 24 Öldruck gegeben wird, gleitet der Kolben 22 innerhalb der Zylinderbuchse 23 in der Figur 1 nach rechts, wodurch auch die Schubstange 19, die auch die Kolbenstange des Kolbens 22 darstellt, nach rechts verschoben wird und aus der Hohlwelle 8 ausfährt. Hierdurch wird die Stirnplatte 16 mit der auf ihr sitzenden Kupplungshälfte 17 nach rechts verschoben. Dabei gleitet die Innenverzahnung 14 der Schürze 15 achsparallel entlang der Außenverzahnung 13 der Buchse 11, so dass über den oben beschriebenen Weg dabei weiterhin der Drehtrieb des an dem Wellenstummel 4 befindlichen Motors auf die Kupplungshälfte 17 übertragen wird. Die Schubstange 19 ist dabei an dieser Übertragung des Drehtriebes in keinster Weise beteiligt, sondern von der Rotation der Kupplungshälfte 17 bzw. der mit dieser verbundenen Stirnplatte 16 über das zwischen Stirnplatte 16 und der Schubstange 19 angeordnete Wälzlager 18 entkoppelt.

[0031] Dabei ist das Wälzlager 18 als winkelbewegliches Lager ausgebildet, zum Beispiel ein Tonnenlager oder ein Vierpunktlager, so dass auch beim Betrieb auftretende Schrägstellungen der Kupplungshälfte 17 nicht zu einer Verspannung durch Momentaufbringung bei der Schubstange 19 führen. Damit wird eine Verspannung innerhalb der Antriebseinheit vermieden.

[0032] Da die Schubstange 19 einstückig als Kolbenstange für die Zylindervorrichtung fungiert, ist auch eine spielfreie und betriebssichere Übertragung der Ausschub- bzw. Einzieh-Bewegung möglich. Die Einziehbewegung erfolgt dadurch, dass die Druckleitung 24 entlastet und die Gegendruckleitung 25 mit Druck beaufschlagt wird. Hierdurch bewegt sich der Kolben 22 in der Figur 1 nach links und hierdurch auch die Schubstange 19 und die von ihr in Axialrichtung verschiebbare Kupplungshälfte 17.

[0033] Die hier beschriebene Vorrichtung ist daher mit relativ wenigen Bauteilen zu realisieren.

[0034] Die Druckleitung 24 und die Gegendruckleitung 25 können durch eine (nicht dargestellte) Leitung mit einer Ölversorgung verbunden werden, die auch für die Schmierung der Zahnräder 5 und 6 bzw. der verschiedensten Wälzlager zuständig ist. Hiermit lässt sich ein besonders niedriger Druck innerhalb der Zylindervorrichtung erreichen, so dass auch insgesamt günstigere Bauteile zur Verwendung kommen können, für die keine hohe Druckfestigkeiten gefordert werden müssen.

Ansprüche

1. Antriebseinheit eines Rollapparates einer Papiermaschine oder Papiernachbehandlungsmaschine, mit Vorrichtungen zur Übertragung des Drehtriebs eines Motors auf eine Welle (8), wobei durch Verschieben einer sich an der Stirnseite (10) der Welle (8) befindlichen Kupplungshälfte (17) diese in Richtung der Mittelachse der Welle (8) in eine Kupplungsaufnahme einrückt, wobei eine innerhalb der Welle (8) angeordnete Schubstange (19), die an ihrem stirnseitigen Ende die Kupplungshälfte (17) trägt, mittels einer Zylindervorrichtung (22, 23) zu verschieben ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schubstange (19) rotationsfest zur Zylindervorrichtung (23, 24) ist.

2. Antriebseinheit gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schubstange (19) an ihrem der Kupplungshälfte (17) gegenüberliegenden Ende ein Kolben (22) trägt und die Kolbenstange der Zylindervorrichtung (22, 23) bildet.

3. Antriebseinheit gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schubstange (19) über ein winkelbewegliches Wälzlager (18) mit der Kupplungshälfte (17) verbunden ist.

4. Antriebseinheit gemäß Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Wälzlager (18) radiales Spiel aufweist und/oder mit radialem Spiel montiert ist.

5. Antriebseinheit gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schubstange (9) mit wenigstens zwei Lagern (20) gegenüber der Welle (8) in Radialrichtung abgestützt ist.

6. Antriebseinheit gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zylindervorrichtung (22, 23) im Wesentlichen in einem innerhalb der Welle (8) liegenden Bauraum (26) angeordnet ist.

7. Antriebseinheit gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zylindervorrichtung (22, 23) mit einer Ölversorgung verbunden ist, über die in der Vorrichtung zur Übertragung des Drehtriebs vorhandene Zahnräder (5, 6) geschmiert werden.

Zeichnung