DE3711163A1 - Vorrichtung zum loesbaren festspannen von scheiben- oder ringfoermigen walzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lösbaren Festspannen von scheiben- oder ringförmigen Walzen auf ihren Lager- oder Antriebswellen, bei der zwischen der Walze und der Welle mindestens eine Büchse vorhanden ist und mittels einer Spannmutter und eines Spannringes die Walze in axialer Richtung gegen einen Wellenansatz festgespannt ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung (DE-OS 32 26 695) dieser Art befindet sich zwischen der Walze und der Welle eine zylindrische Büchse, die jedoch nur als Verschleißschutz für die Welle dient, welche im Bereich der Walze nur noch aus einem koaxial in den Wellenkörper eingeschraubten Zuganker besteht. Zwischen der Außenfläche der Büchse und der Innenfläche der Walzenaufnahmebohrung ist ein beträchtliches Spiel vorgesehen, so daß die Walze in radialer Richtung nur durch eine stirnseitige Verzahnung an der Walze und der Welle gehalten ist. Diese Verzahnung wird in axialer Richtung zusammengehalten durch die Vorspannung des Zugankers, welche über die Spannmutter und den Spannring in axialer Richtung auf die Walze ausgeübt wird.

Bei dieser bekannten Vorrichtung unterliegt die Walze einer hohen Beanspruchung, weil die im wesentlichen in radialer Richtung auftretenden Walzkräfte in die beiden axialen Richtungen umgelenkt werden müssen, da eine radiale Abstützung der Walze wegen des Spiels zwischen Walze und Büchse nicht erfolgt, so daß nur eine Übertragung der Kräfte über den Spannring beziehungsweise über die stirnseitige Verzahnung auf die Welle möglich ist.

Außerdem sind Bauarten bekannt, bei denen die zwischen der Walze und der Welle befindliche Büchse so bemessen und gestaltet ist, daß es kein Spiel in radialer Richtung gibt, so daß die Walzkräfte direkt in radialer Richtung von der Walze auf die Welle übertragen werden können. Bei einer zylindrischen Ausbildung der Büchse müssen enge Toleranzen bei der Walze, der Welle und der Büchse eingehalten werden, die einen hohen Herstellungsaufwand erfordern. Ist der Sitz dieser Teile nach dem Zusammenbau zu fest, wird die Walze überbeansprucht und bricht, was bei den für derartige Walzen verwendeten sehr harten und unelastischen Werkstoffen schnell passiert. Auch bei einem zu losen Sitz dieser Teile kommt es zu Walzenbrüchen, weil der harte Werkstoff der Walzen der Walkarbeit nicht standhält, die dann aufgrund der Walzkräfte auftritt. Außerdem ist dabei das von der Welle auf die Walze übertragbare Drehmoment stark reduziert. Um diese Probleme zu vermeiden, hat man auch Büchsen und Wellen mit kegeligem Sitz verwendet. Bei dieser Bauart ergibt sich jedoch eine verhältnismäßig komplizierte Konstruktion und damit ein entsprechend großer Herstellungsaufwand. Darüberhinaus ist sowohl bei den zylindrischen als auch bei den kegeligen Büchsen der Aufwand für die Montage und Demontage groß, weil die in axialer Richtung aufzubringenden Kräfte zum Einpressen und Herausziehen der Büchsen erheblich sind, so daß man ohne zusätzliche Montagevorrichtungen nicht auskommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfacher Ausbildung eine zuverlässige, jedoch leicht lösbare Befestigung der Walzen auf ihren Wellen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Büchse eine große Wanddicke und im Axialschnitt eine im wesentlichen winkelartige Form besitzt, wobei beide Winkelschenkel in ausgebautem Zustand gegenüber der Drehachse um einen kleinen Winkel geneigt und in betriebsbereitem Zustand senkrecht bzw. parallel zur Drehachse sich erstrecken. Der Neigungswinkel bewirkt, daß die Büchse bei Montagebeginn zunächst nur linienförmig an der Walzenseitenfläche bzw. an der Innenfläche der Aufnahmebohrung anliegt, so daß die Walze mit wenig Kraftaufwand auf die Büchse aufgeschoben werden kann beziehungsweise ein ebenso leichtes Einschieben der Büchse in die Walzenbohrung und auf die Welle möglich ist. Erst wenn der Spannring aufgesetzt und die Spannmutter angezogen wird, verformt sich die winkelförmige Büchse elastisch, wobei sich beide Winkelschenkel flach auf die Seitenfläche beziehungsweise an der Innenfläche der Aufnahmebohrung der Walze anlegen. Hierdurch entsteht eine Vorspannung, welche durch entsprechende Wahl des erwähnten Neigungswinkels so gewählt werden kann, daß einerseits die Walze zuverlässig fest mit der Welle verbunden ist und andererseits eine Überbeanspruchung der Walze vermieden wird. Dabei kann die Walze nach dem Lösen der Spannmutter wieder leicht demontiert werden, da sich die im Axialschnitt winkelartige Büchse elastisch zurückverformt und die zuvor festgeklemmte Walze freigibt. In betriebsbereitem Zustand ist die Walze so zuverlässig in radialer Richtung abgestützt, so daß eine direkte Übertragung der radialen Walzkräfte in radialer Richtung auf die Welle ohne zusätzliche Beanspruchung der Walze durch eine Umlenkung der Kräfte erfolgt. Dabei kommt man mit gewöhnlichen Maßtoleranzen aus, so daß der Herstellungsaufwand der Vorrichtung begrenzt ist. Man benötigt zum Walzenwechsel auch keine zusätzlichen Hilfsmittel wie Zylinder, Abziehvorrichtungen und dergleichen und es treten keine Beschädigungen, zum Beispiel an der Welle, auf, wie sie durch Fressen beim Einpressen oder Herausziehen festsitzender Büchsen bei den bekannten Bauarten vorkommen.

Es empfiehlt sich, den Neigungswinkel der beiden Winkelschenkel zur Drehachse etwa 0,5 bis 3 Grad groß zu wählen. Die Größe dieses Neigungswinkels ist abhängig von der Größe der Walze und den zu erwartenden Walzkräften beziehungsweise Drehmomenten, die im Einzelfall sehr unterschiedlich sein können. Außerdem ist es sinnvoll, wenn die beiden Winkelschenkel in ausge­ bautem Zustand einen Winkel von kleiner als 90 Grad, vorzugsweise von 89,9 bis 88 Grad, zwischen sich einschließen. Auch die Größe dieses Winkels ist abhängig von der Größe und Beanspruchung der jeweiligen Walze.

Vorteilhaft ist es, wenn der in betriebsbereitem Zustand parallel zur Drehachse sich erstreckende Winkelschenkel der Büchse auf seiner der Drehachse zugekehrten Innenseite eine zusätzliche Abschrägung zur Drehachse unter einem Winkel von zum Beispiel 0,1 bis 3 Grad besitzt. Diese zusätzliche Abschrägung ermöglicht es, die Büchse bei der Montage und Demontage ohne Schwierigkeiten auf die Welle aufzuschieben beziehungsweise von dieser herunterzuziehen. Wäre diese zusätzliche Abschrägung nicht vorhanden, würde sich die Büchse durch den geneigt sich erstreckenden Winkelschenkel auf der Welle verklemmen. Dabei ist es sinnvoll, wenn sich die zusätzliche Abschrägung zur Drehachse über eine axiale Länge von etwa der Hälfte bis zu Dreiviertel der Gesamtlänge der Büchse erstreckt. Damit erreicht man nicht nur eine Erleichterung bei der Montage und Demontage der Büchse, sondern erzielt auch eine etwas elastische Abstützung der Walze in radialer Richtung, wobei die elastische Verformung dann im Bereich der Büchse erfolgt, für die ein geeigneter zäher Werkstoff ausgewählt werden kann. Eine elastische Verformung im Bereich der Walze mit ihrem harten und spröden Werkstoff wird so weitgehend vermieden.

Im wesentlichen den gleichen Effekt kann man auch dadurch erzielen, daß der in betriebsbereitem Zustand parallel zur Drehachse sich erstreckende Winkelschenkel der Büchse auf seiner der Drehachse zugekehrten Innenseite eine radiale Ausdrehung besitzt, die sich mindestens über die Breite der Walze erstreckt. Eine weitere Möglichkeit, den oben beschriebenen Effekt zu erreichen, besteht darin, daß in betriebsbereitem Zustand der parallel zur Drehachse sich erstreckende Winkelschenkel der Büchse auf seiner der Drehachse zugekehrten Innenseite nur außerhalb des Bereiches der Walze von der Welle abgestützt ist. In dem zuletzt genannten Fall erhält nicht die Büchse, sondern die Welle eine besondere Ausbildung.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind insgesamt zwei Büchsen vorgesehen, deren senkrecht zur Drehachse sich erstreckende Schenkel beiderseits der Walze angeordnet sind und deren parallel zur Drehachse sich erstreckende Schenkel von beiden Seitenflächen der Walze her in deren Lagerbohrung eingreifen. Diese Ausführungsform der Erfindung empfiehlt sich vor allem bei besonders hohen Beanspruchungen der Walze in radialer Richtung, weil hierdurch eine weitgehend symmetrische Kraftverteilung innerhalb der Walze erreicht wird.

Bei der Verwendung von insgesamt zwei Büchsen ist es sinnvoll, wenn die sich parallel zur Drehachse erstreckenden Schenkel auf dem gesamten Umfang nur abschnittsweise vorhanden sind und die so entstehenden klauenartigen Umfangsabschnitte beider Büchsen kupplungsartig ineinandergreifen. Dies hat den Vorteil, daß die auftretenden Drehmomente über beide Büchsen von der Welle auf die Walze übertragen werden. Wegen der Drehmoment- Übertragung ist es darüberhinaus ratsam, die Büchse beziehungsweise Büchsen und/oder den Spannring gegen Verdrehung formschlüssig mit der Welle zu kuppeln. Auf diese Weise wird jegliche gleitende Reibung und der damit verbundene Verschleiß zwischen Wellen und Büchsen vermieden.

In den Zeichnungen ist die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Büchse im Axialschnitt;

Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in zusammengebautem, aber noch nicht betriebsbereitem Zustand;

Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Fig. 2 in betriebsbereitem Zustand;

Fig. 4 eine Vorrichtung, deren Büchse mit einer Ausdrehung versehen ist;

Fig. 5 eine Vorrichtung, deren Büchse nur außerhalb des Bereiches der Walze von der Welle abgestützt ist;

Fig. 6 eine Vorrichtung mit zwei Büchsen;

Fig. 7 eine Vorrichtung mit zwei klauenartig ineinandergreifenden Büchsen;

Fig. 8 eine Ansicht in Pfeilrichtung A von Fig. 7;

Fig. 9 eine Vorrichtung mit zwei drehfest gekuppelten Büchsen;

Fig. 10 eine Vorrichtung mit einer drehfest gekuppelten Büchse und einem solchen Spannring.

In Fig. 1 ist eine Büchse (1) dargestellt, die im Axialschnitt eine im wesentlichen winkelartige Form besitzt. Einer der Winkelschenkel (1 a) erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Drehachse (2) der Büchse (1), wogegen der andere Winkelschenkel (1 b) im wesentlichen senkrecht dazu verläuft. Beide Winkelschenkel sind aber gegenüber der Drehachse (2) um einen kleinen Winkel α geneigt. Dieser Winkel α ist in Fig. 1 zwecks deutlicherer Darstellung an mehreren Stellen eingezeichnet, und zwar sehr viel größer, als er tatsächlich gewählt wird. Außerdem ist ein Winkel β eingetragen, der kleiner als 90 Grad bemessen sein soll. Darüberhinaus zeigt Fig. 1 einen Winkel γ und damit eine zusätzliche Abschrägung des Winkelschenkels (1 a) auf seiner der Drehachse (2) zugekehrten Innenseite.

Fig. 2 zeigt eine Welle (3), auf welche die Büchse (1) aufgeschoben ist. Diese trägt eine Walze (4), die von einem Spannring (5) und einer Spannmutter (6) gehalten ist. Da die Spannmutter (6) nicht angezogen, sondern nur lose auf die Welle (3) aufgeschraubt ist, nimmt die Büchse (1) noch die Lage ein, welche der Fig. 1 entspricht, so daß der Winkel α noch vorhanden ist und die Walze (4) nur linienförmig in radialer und axialer Richtung von der Büchse (1) abgestützt wird. Demgegenüber zeigt Fig. 3 den betriebsbereiten Zustand derselben Vorrichtung, bei dem die Spannmutter (6) angezogen ist. Der hierdurch erzeugte Anpreßdruck in axialer Richtung verformt die Büchse (1) elastisch, so daß deren Winkelschenkel (1 a) parallel zur Drehachse (2) verläuft und deren Winkelschenkel (1 b) senkrecht dazu.

Die eingezeichneten Pfeile deuten an, daß sich die Büchse (1) elastisch verformt hat und in diesem Zustand die Walze (4) sowohl in radialer als auch in axialer Richtung flächig abstützt. Der Winkel α ist gleich Null geworden. Geblieben ist jedoch ein Spaltraum (7) zwischen dem Winkelschenkel (1 a) der Büchse (1) und der Welle (3), der eine elastische Abstützung der Walze (4) in radialer Richtung bewirkt. Aufgrund der elastischen Verformung der Büchse (1) ist die Walze (4) unter Vorspannung festgehalten, deren Höhe im wesentlichen von der Größe des Winkels α abhängig ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von Fig. 3 im wesentlichen nur dadurch, daß der Spaltraum (7) durch eine radiale Ausdrehung der Büchse (1) gebildet ist, die sich über etwas mehr als die Breite der Walze (4) erstreckt. In Fig. 5 ist der Spaltraum (7) dadurch entstanden, daß die Welle (3) im Bereich der Büchse (1) einen Absatz (8) besitzt und so den parallel zur Drehachse (2) sich erstreckenden Winkelschenkel (1 a) der Büchse (1) auf seiner der Drehachse (2) zugekehrten Innenseite nur außerhalb des Bereiches der Walze (4) abstützt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist außer der Büchse (1) noch eine zweite Büchse (9) vorhanden, die entsprechend Fig. 1 ausgebildet ist. Beide Büchsen (1 und 9) unterscheiden sich von Fig. 1 dadurch, daß ihre sich parallel zur Drehachse (2) erstreckenden Winkelschenkel (1 a) verkürzt ausgebildet sind, so daß jeder nur etwa die Hälfte der Walze (4) in radialer Richtung abstützt. Auf den Spannring (5) wurde bei dieser Ausführungsform verzichtet.

Fig. 7 zeigt im wesentlichen die Ausführungsform gemäß Fig. 6, jedoch mit dem Unterschied, daß die Büchsen (1 und 9) Winkelschenkel (1 a) mit derselben axialen Länge besitzen, wie in den Fig. 1 bis 5 dargestellt. Fig. 8 zeigt, daß diese Winkelschenkel (1 a) auf dem Umfang aber nur abschnittsweise vorhanden sind, so daß klauenartige Umfangsabschnitte (10) entstehen, die kupplungsartig ineinandergreifen.

Die Ausführungsform von Fig. 7 und 8 ist auch in Fig. 9 dargestellt. Zusätzlich ist dort die Büchse (1) mit einer Innenverzahnung (11) versehen, welche in eine Außenverzahnung (12) der Welle (3) eingreift. Es entsteht so eine formschlüssige Verbindung mit der Welle (3), so daß jegliche Relativdrehbewegung zwischen Welle (3) und Büchse (1) zuverlässig verhindert wird. Letzteres gilt auch für die Büchse (9), welche über ihre Umfangsabschnitte (10) mit der Büchse (1) und der Welle (3) drehfest gekuppelt ist. Es ist jedoch auch bei einer Ausführungsform mit nur einer Büchse (1) und einem Spannring (5) möglich, die Büchse (1) und den Spannring (5) gesondert drehfest mit der Welle (3) zu kuppeln, was in Fig. 10 dargestellt ist. Eine zusätzliche Verzahnung (13) verhindert dort auch jegliche Relativdrehbewegung am Spannring (5).

Claims (10)

1. l. Vorrichtung zum lösbaren Festspannen von scheiben- oder ringförmigen Walzen auf ihren Lager- oder Antriebswellen, bei der zwischen der Walze und der Welle mindestens eine Büchse vorhanden ist und mittels einer Spannmutter und eines Spannringes die Walze in axialer Richtung gegen einen Wellenansatz festgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (1) eine große Wanddicke und im Axialschnitt eine im wesentlichen winkelartige Form besitzt, wobei beide Winkelschenkel (1 a, 1 b) in ausgebautem Zustand gegenüber der Drehachse um einen kleinen Winkel (α) geneigt und in betriebsbereitem Zustand senkrecht beziehungsweise parallel zur Drehachse (2) sich erstrecken.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) der beiden Winkelschenkel (1 a, 1 b) zur Drehachse (2) etwa 0,5 bis 3 Grad beträgt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Winkelschenkel (1 a, 1 b) in ausgebautem Zustand einen Winkel (β) von kleiner als 90 Grad, vorzugsweise von 89,9 bis 88 Grad, zwischen sich einschließen.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der in betriebsbereitem Zustand parallel zur Drehachse (2) sich erstreckende Winkelschenkel (1 a) der Büchse (1) auf seiner der Drehachse (2) zugekehrten Innenseite eine zusätzliche Abschrägung zur Drehachse (2) unter einem Winkel (γ) von zum Beispiel 0,1 bis 3 Grad besitzt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Abschrägung zur Drehachse (2) sich über eine axiale Länge von etwa der Hälfte bis zu Dreiviertel der Gesamtlänge der Büchse (1) erstreckt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in betriebsbereitem Zustand parallel zur Drehachse (2) sich erstreckende Winkelschenkel (1 a) der Büchse (1) auf seiner der Drehachse (2) zugekehrten Innenseite eine radiale Ausdrehung besitzt, die sich mindestens über die Breite der Walze (4) erstreckt.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in betriebsbereitem Zustand der parallel zur Drehachse (2) sich erstreckende Winkelschenkel (1 a) der Büchse (1) auf seiner der Drehachse (2) zugekehrten Innenseite nur außerhalb des Bereiches der Walze (4) von der Welle (3) abgestützt ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt zwei Büchsen (1, 9) vorgesehen sind, deren senkrecht zur Drehachse (2) sich erstreckende Schenkel (1 b) beiderseits der Walze (4) angeordnet sind und deren parallel zur Drehachse (2) sich erstreckende Schenkel (1 a) von beiden Seitenflächen der Walze (4) her in deren Lagerbohrung eingreifen.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die sich parallel zur Drehachse (2) erstreckenden Schenkel (1 a) auf dem gesamten Umfang nur abschnittsweise vorhanden sind und die so entstehenden klauenartigen Umfangsabschnitte (10) beider Büchsen (1, 9) kupplungsartig ineinandergreifen.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (1) beziehungsweise Büchsen (1, 9) und/oder der Spannring (5) gegen Verdrehung formschlüssig mit der Welle (3) gekuppelt sind.