Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Ankuppeln eines Lagerzapfens an einen Antrieb. Sie betrifft insbesondere eine solche Vorrichtung mit einer Gelenkwelle. Eine solche Vorrichtung ist aus DE 19854330 bekannt.

Zum Antreiben von Walzen kommen sehr häufig Gelenkwellen (auch noch Kardanwellen genannt) zum Einsatz um das Drehmoment des Antriebs, z.B. eines Elektromotors, auf einen Lagerzapfen der Walze zu übertragen. Es ist bekannt, dass beim Walzewechsel, das An- und Abkuppeln der Gelenkwelle an den Lagerzapfen der Walze nicht unproblematisch ist. In der Tat, wenn der Lagerzapfen der Walze von der Gelenkwelle abgekuppelt wird, d.h. wenn die starre Kupplung, welche den zapfenseitigen Gelenkkopf axial fluchtend mit dem Lagerzapfen verbindet, gelöst wird, wird die Gelenkwelle inklusive angeschraubtem Kupplungsteil walzenseitig nicht mehr gehalten. Dies hat zur Folge, dass die Gelenkwelle während des Walzenwechsels umständlich festgehalten werden muss. Bei kleineren Gelenkwellen erfolgt dieses Festhalten manuell, bei schwereren Gelenkwellen ist eine Hebevorrichtung erforderlich. Es ist ebenfalls bekannt, einen Gelenkwellenständer vorzusehen, auf den die Gelenkwelle während einem Walzenwechsel walzenseitig aufgelegt wird. Hierdurch muss die Gelenkwelle während des Walzenwechsels zwar nicht mehr umständlich festgehalten werden, das Ankuppeln an die neue Walze bleibt jedoch problematisch. In der Tat, nach dem Walzenwechsel muss die Gelenkwelle mit angeschraubtem Kupplungsteil wieder vom Gelenkwellenständer abgehoben werden, um dann anschließend umständlich axial fluchtend mit dem Lagerzapfen ausgerichtet zu werden, bevor die Kupplung wieder geschlossen werden kann.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ankuppeln eines Lagerzapfens an einen Antrieb mittels Gelenkwelle zu schaffen, in welcher das An- und Abkuppeln des Lagerzapfens an den Antrieb weniger umständlich ist, ohne dass hierdurch die Vorrichtung wesentlich aufwendiger wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ankuppeln eines Lagerzapfens an einen Antrieb, umfasst in bekannter Art und Weise einen Lagerblock in dem der Lagerzapfen drehbar gelagert ist, eine Gelenkwelle mit einem zapfenseitigen und einem antriebseitigen Gelenkkopf, eine starre Kupplung die den zapfenseitigen Gelenkkopf axial fluchtend mit dem Lagerzapfen verbindet und ein Auflager für den zapfenseitige Gelenkkopf bei gelöster Kupplung. Erfindungsgemäß ist dieses Auflager derart am Lagerblock befestigt, und die Kupplung derart ausgelegt, dass bei geöffneter Kupplung, der zapfenseitige Gelenkkopf auf dem Auflager derart abgestützt ist, dass die Kupplung in dieser Stellung schließbar ist, und durch und durch das Schließen der Kupplung, der zapfenseitige Gelenkkopf sich wiederum in Verlängerung des Lagerzapfens ausrichtet, wobei zum feststehenden Auflager ein funktionales Spiel ausgebildet wird. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung entfallen umständliche Manipulationen an der Gelenkwelle beim An- und Abkuppeln des Lagerzapfens. Beim Lösen der Kupplung legt der zapfenseitige Gelenkkopf der Gelenkwelle automatisch auf das Auflager auf. Beim Schließen der Kupplung wird der zapfenseitige Gelenkkopf der Gelenkwelle wiederum automatisch in Betriebsstellung angehoben und in Verlängerung des Lagerzapfens ausgerichtet. Schlussfolgernd bleibt also festzustellen, dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit geringem konstruktiven Aufwand das An- und Abkuppeln eines Lagerzapfens an eine Gelenkwelle wesentlich vereinfacht.

Das Auflager ist vorteilhaft derart am Lagerblock befestigt ist, dass beim Öffnen der Kupplung der zapfenseitige Gelenkkopf sich um 1 bis 2 mm senkt bevor er von dem Auflager abgestützt wird. Bei Ankuppeln muss der zapfenseitige Gelenkkopf also lediglich um 1 bis 2 mm angehoben zu werden. Bei geschlossener Kupplung gewährleisten diese 1 bis 2 mm jedoch ein sicheres funktionales Spiel zum feststehenden Auflager.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kupplung eine Schalenkupplung mit einer ersten und zweiten Halbschale, welche zum Schließen der Kupplung mittels Schraubenbolzen zusammengepresst werden. Die erste Halbschale ist vorteilhaft mittels einer Ringflanschverbindung starr an dem zapfenseitigen Gelenkkopf befestigt. Die zweite Halbschale ist mittels Schraubenbolzen auf die erste Halbschale aufgeschraubt, so dass die Schalenkupplung einen axialen Fortsatz des Lagerzapfens muffenartig umgibt. Eine solche Schalenkupplung lässt sich sehr einfach anlegen wenn der zapfenseitige Gelenkkopf noch auf dem Auflager abgestützt ist. Sie ist zudem hervorragend geeignet um den zapfenseitigen Gelenkkopf der Gelenkwelle beim Schließen der Kupplung wiederum sicher in Betriebsstellung anzuheben und in Verlängerung des Lagerzapfens auszurichten. Zwecks sicherer Übertragung des Drehmomentes ist vorzugsweise noch eine Passfeder zwischen dem axialen Fortsatz und der ersten Halbschale angeordnet.

Das Auflager umfasst vorzugsweise eine Auflagerschale, die einen hinteren Wulst aufweist, auf dem die erste Halbschale der Schalenkupplung bei gelöster Kupplung aufliegt. Diese Auflagerschale weist dann weiterhin eine Mulde auf, in der die Ringflanschverbindung bei gelöster Kupplung aufliegt. Eine hintere Muldenwand bildet vorteilhaft einen axialen Endanschlag für die Ringflanschverbindung in Richtung Antrieb aus. Eine solche Ausführung der Lagerschale stabilisiert den im Auflager aufliegenden zapfenseitigen Gelenkkopf gegen Kippen und axiales Verrutschen nach dem Lösen der Kupplung.

Die Innenkontur der Auflagerschale ist vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass bei geöffneter Kupplung, die Zentralachse der ersten Halbschale der Kupplung und die Zentralachse des Lagerzapfens in der gleichen vertikalen Ebene liegen. Hierdurch wird das Schließen der Kupplung vereinfacht.

Die Vorrichtung umfasst vorteilhaft eine Antriebssteuerung mit einem Sensor der in das Auflager eingebaut ist und derart in die Antriebssteuerung integriert ist, dass der Antrieb keinen Drehmoment auf die Gelenkwelle übertragen kann solange der zapfenseitige Gelenkkopf durch das Auflager abgestützt ist. Die Unfallgefahr wird hierdurch reduziert, da bei gelöster Kupplung kein Drehmoment auf die Gelenkwelle übertragen werden kann.

Die Auflagerschale wird vorzugsweise von einem Sockel getragen, welcher derart am Lagerblock derart befestigt ist, dass die Position der Auflagerschale am Lagerblock einstellbar ist. Hierdurch lässt sich die Lage Lagerschale relativ zum Lagerzapfen einstellen.

Im Folgenden wird nun, zwecks Illustration, eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben.

Diese zeigen:

• Fig. 1 eine 3D-Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ankuppeln eines Lagerzapfens an einen Antrieb, mit geschlossener Kupplung;
• Fig. 2 einen 3D-Schnitt der Vorrichtung der Fig. 1, mit geschlossener Kupplung;
• Fig. 3 eine 3D-Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 1, mit geöffneter Kupplung beim Auswechseln einer Walze; und
• Fig. 4 einen 3D-Schnitt der Vorrichtung der Fig. 1, mit geöffneter Kupplung beim Auswechseln einer Walze.

Die in den Figuren gezeigte Vorrichtung ermöglicht es den Lagerzapfen 10 einer Walze 12 an einen (nicht gezeigten) Antrieb, wie z.B. ein Elektromotor, anzukuppeln. Sie umfasst im wesentlichen einen Lagerblock 14, eine Gelenkwelle 16, eine starre Kupplung 18 und ein Auflager 20.

Der Lagerzapfen 10 ist mittels einer Lagereinheit 22, die auf den Lagerzapfen 10 aufgesetzt ist, drehbar im Lagerblock 14 gelagert. Wie z.B. aus Fig. 3 ersichtlich umfasst der Lagerblock 14 ein aufklappbares Oberteil 24, so dass der Lagerzapfen 10 zusammen mit seiner Lagereinheit 22 aus dem Lagerblock 14 herausgehoben werden kann. Der Lagerzapfen 10 weist einen axialen Fortsatz 26 auf, der aus der Lagereinheit 22 hervorragt.

Die Gelenkwelle 16 umfasst in bekannter Art und Weise einen zapfenseitigen Gelenkkopf 28, eine Verbindungswelle 30 und einen antriebsseitigen Gelenkkopf (nicht gezeigt). Der antriebsseitigen Gelenkkopf ist mit dem Antrieb verbunden. Beide Gelenkköpfe sind als Kardangelenke ausgebildet.

Die starre Kupplung 18 ist vorzugsweise als Schalenkupplung ausgebildet. Im Betriebszustand, der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt ist, verbindet sie den zapfenseitigen Gelenkkopf 28 axial fluchtend mit dem Lagerzapfen10. Sie umfasst eine erste Halbschale 34, (auch noch als Zapfenschale 34 bezeichnet) die mittels einer Ringflanschverbindung 36 starr an dem zapfenseitigen Gelenkkopf 28 befestigt ist, und eine zweite Halbschale 38 (auch noch als Deckelschale 38 bezeichnet) die mittels Schraubenbolzen 39, 39' auf die erste Halbschale 34 aufgeschraubt ist, so dass die Schalenkupplung 18 den axialen Fortsatz 26 des Lagerzapfens 10 muffenartig umgibt und eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Zapfenschale 34 und dem axialen Fortsatz 26 des Lagerzapfens 10 gewährleistet wird. Zwecks sicherer Übertragung des Drehmomentes ist zusätzlich eine Passfeder 40 zwischen dem axialen Fortsatz 26 und der Zapfenschale 34 angeordnet.

Das Auflager 20 umfasst eine Auflagerschale 42 die von einem Sockel 44 getragen wird. Der Sockel 44 ist am Lagersockel 14 festgeschraubt. Er weist Langlöcher 46 auf, so dass sich der vertikale Abstand zwischen der Auflagerschale 42 und dem Lagerzapfen 10 einstellen lässt. Dieser vertikale Abstand wird ein für alle Mal derart eingestellt, dass bei geöffneter Kupplung 18 (d.h. bei gelösten Schraubenbolzen 39, 39') der zapfenseitige Gelenkkopf 28 mit seiner angeflanschten ersten Halbschale 34 der Kupplung 18 auf der Auflagerschale 42 derart abgestützt ist, dass die Kupplung 18 in dieser Stellung schließbar ist (d.h. dass die Schraubenbolzen 39, 39' bei aufgesetzter Deckelschale 38 eingebracht und angezogen werden können) und durch das Festziehen der Kupplung 18 (d.h. durch das Festziehen der Schraubenbolzen 39, 39') der zapfenseitige Gelenkkopf 28 mit seiner angeflanschten ersten Halbschale 34 der Kupplung 18 derart angehoben wird, dass zur feststehenden Auflagerschale 42 ein funktionales Spiel von zirka 1 bis 2 mm ausgebildet wird. In anderen Worten, beim Lösen der Kupplung 18 (d.h. beim Lösen der Schraubenbolzen 39, 39') senkt sich der zapfenseitige Gelenkkopf 28 mit seiner angeflanschten ersten Halbschale 34 der Kupplung 18 lediglich um 1 bis 2 mm bevor er von der Auflagerschale 42 abstützt wird.

Wie am besten aus Fig. 2 oder Fig.4 ersichtlich, weist die Auflagerschale 42 einen hinteren Wulst 50 auf, auf dem die erste Halbschale 34 der Kupplung 18 bei gelöster Kupplung aufliegt. Vor dem Wulst 50 weist die Auflagerschale 42 eine Mulde 52 auf, in der die Ringflanschverbindung 36 bei gelöster Kupplung aufliegt. Eine hintere Muldenwand 54 bildet vorteilhaft einen axialen Endanschlag für die Ringflanschverbindung in Richtung Antrieb aus. Letzterer verhindert ein zu starkes Abkippen, bzw. axiales Verrutschen des zapfenseitigen Gelenkkopfs 28 nach dem Lösen der Kupplung 18. Man beachte in diesem Zusammenhang ebenfalls, das bei obenliegender Deckelschale 38, die Achse 56 des zapfenseitigen Gelenkkopf 28 welche das Flanschende 58 des zapfenseitigen Gelenkkopfs 28 trägt, im wesentlichen senkrecht steht. Es ist weiterhin hervorzuheben, dass die Innenkonturen der Auflagerschale 42 (insbesondere die Auflageflächen am Wulst 50 und in der Mulde 52) derart ausgebildet sind, dass sie eine selbstzentrierende Funktion ausüben, d.h. sie gewährleisten, dass bei geöffneter Kupplung 18, die Zentralachse der Zapfenschale 34 der Kupplung 18 und die Zentralachse des Lagerzapfens 10 bereits in der gleichen vertikalen Ebene liegen. Hierdurch entfällt ein aufwendiges Ausrichten der Zapfenschale 34 bei Wiedermontage der Kupplung.

In Fig.2 und Fig.4 ist eine Gewindebohrung 60 in der Auflagerschale 42 sichtbar. In diese Gewindebohrung wird ein Sensor (nicht gezeigt) eingeschraubt, welcher feststellt ob die Ringflanschverbindung 36 in der Mulde 52 der Auflagerschale 42 aufliegt oder nicht. In einer vorteilhaften Ausführung ist dieser Sensor z.B. ein Positionssensor der anspricht, sobald ein vorgegebenes Spiel zwischen der Auflagefläche in der Mulde und der Ringflanschverbindung 38 unterschritten wird. Dieser Sensor ist derart in die Antriebssteuerung eingebunden, dass bei Unterschreiten des vorgegebenen Spiels, der Antrieb keinen Drehmoment auf die Gelenkwelle 16 übertragen kann. Hierdurch wird z.B. sichergestellt, dass die Gelenkwelle 16 bei gelöster Kupplung 18 nicht angetrieben werden kann.

Abschließend wird nun noch ein Walzenwechsel mit der vorbeschriebenen Vorrichtung beschrieben. Zuerst wird, wie in Fig. 3 gezeigt, das Oberteil 24 des Lagerblock 14 aufgeschraubt und aufgeklappt. Anschließend werden die Schraubenbolzen 39, 39' der Kupplung 18 gelöst. Zuvor ist die Kupplung 18 ggf. noch durch Drehen in eine Stellung zu bringen in welcher die Deckeschale 38 der Kupplung 18 oben liegt. Sobald die Schraubenbolzen 39, 39' gelöst werden, senkt sich senkt sich der zapfenseitige Gelenkkopf 28 mit seiner angeflanschten Zapfenschale 34 um 1 bis 2 mm, bis er schließlich auf der Auflagerschale 42 aufliegt. Nach Herausschrauben der Schraubenbolzen 39, 39', kann die Deckeschale 38 der Kupplung 18 abgenommen werden, so dass der axiale Fortsatz 26 des Lagerzapfens 10 frei zugänglich oberhalb der Zapfenschale 34 liegt. Nach diesen Arbeitsschritten ist die Walze fertig zum Entnehmen und kann nach oben herausgehoben werden. Der zapfenseitige Gelenkkopf 28 mit seiner angeflanschten Zapfenschale 34 bleibt indes auf dem Auflager 20 in einer durch die Innenkontur der Auflagerschale 42 wohl definierten Position liegen. Solange der zapfenseitige Gelenkkopf 28 mit seiner angeflanschten Zapfenschale 34 auf dem Auflager 20 aufliegt, sperrt die Antriebssteuerung die Übertragung eines Drehmomentes auf die Gelenkwelle 16.

Eine neue Walze wird nun mit ihrem Lagerzapfen 10, der die Lagereinheit 22 trägt, in den Lagerblock 14 eingelegt. Hierbei zentriert sich die Zentralachse des Lagerzapfens 10 im wesentlichen in der gleichen vertikalen Ebene in der die Zentralachse der Zapfenschale 34 der Kupplung 18 liegt. Die Deckeschale 38 wird anschließend auf den axialen Fortsatz 26 aufgelegt, und die Schraubenbolzen 39, 39' werden eingesteckt und festgeschraubt. Beim Festziehen der Schraubenbolzen 39, 39' heben letztere die Zapfenschale 34 der Kupplung 18 und gleichzeitig auch den zapfenseitigen Gelenkkopf 28 an, so dass sich die Zapfenschale 34 der Kupplung 18 wiederum in Verlängerung Zentralachse des Lagerzapfens 10 ausrichtet und zum feststehenden Auflager ein funktionales Spiel ausgebildet wird. Er jetzt gibt die Antriebssteuerung die Übertragung eines Drehmomentes auf die Gelenkwelle 16 wiederum frei.

Bei einem Walzenwechsel ist folglich keine Manipulation an der Gelenkwelle 16 vorzunehmen. An- und Abkuppeln der Gelenkwelle 16 erfolgen ohne wesentlichen Kraftaufwand und ohne Hebewerkzeuge. Das Ankuppeln der Gelenkwelle 16 an den Lagerzapfen 10 erfordert keine umständliches Ausrichten. Die Unfallgefahr wird reduziert, da bei gelöster Kupplung kein Drehmoment auf die Gelenkwelle 16 übertragen werden kann. Es bleibt schlussendlich noch hervorzuheben, dass all diese Vorteile ohne nennenswerten konstruktiven Mehraufwand erzielt werden.

• Lagerzapfen 10
• Walze 12
• Lagerblock 14
• Gelenkwelle 16
• Kupplung 18
• Auflager 20
• Lagereinheit 22
• aufklappbares Oberteil 24
• axialen Fortsatz 26
• zapfenseitigen Gelenkkopf 28
• Verbindungswelle 30
• erste Halbschale (Zapfenschale) 34
• Ringflanschverbindung 36
• zweite Halbschale (Deckelschale) 38
• Schraubenbolzen 39, 39'
• Passfeder 40
• Auflagerschale 42
• Sockel 44
• Langlöcher 46
• Wulst 50
• Mulde 52
• hintere Muldenwand 54
• Gelenkkopfachse 56
• Flanschende 58
• Gewindebohrung 60