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Die
Erfindung betrifft eine Walzenanordnung für ein Walzgerüst, insbesondere
für eine
Walzstrasse zum Walzen metallischer Rohre oder Stäbe, mit einer
auf einer Walzenwelle angeordneten Walze, wobei die Walzenwelle
beidseitig der Walze in je mindestens einem Lager relativ zum Walzgerüst gelagert ist
und wobei Mittel vorhanden sind, mit denen ein Antriebsdrehmoment
in die Walze eingeleitet werden kann, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Zum
Walzen metallischer Rohre und Stäbe sind
Walzgerüste
bekannt, in denen mehrere Walzenanordnungen enthalten sind, die
jeweils eine Walze lagern. Dabei sind mindestens zwei Walzen um eine
Walzachse angeordnet; die Walzen bilden dabei das Walzkaliber. Sie
sind auf Walzenwellen angeordnet und mittels beiderseits der Walze
positionierter Lager drehbar gelagert. Jede Walzenwelle wird über eine
Kupplung einzeln angetrieben.
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In
bekannten Ausführungsformen
derartiger Walzgerüste
sind die Walzenwellen in zwei durch Schrauben verbundene Gehäusehälften gelagert, womit
es möglich
wird, die Walzen wechseln zu können.
Zum Walzenwechsel werden die Gehäusehälften auseinander
geschraubt, so dass die kompletten Walzenwellen mit sich darauf
befindlicher Walze entnommen werden können. Bei entnommener Walzen welle
ist es auch möglich,
die Lager zu wechseln, wenn diese das Ende ihrer Gebrauchsdauer
erreicht haben. Nach dem Austausch der Walze und Einsetzen der Walzenwelle
samt Walze werden die Gehäusehälften wieder
zusammen geschraubt.
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Für ein präzises Walzen
des Walzgutes ist es darüber
hinaus erforderlich, dass die Walze nicht nur radial sondern auch
axial in einer gewünschten
vorgegebenen Position gehalten wird. Deshalb ist es nach dem Wechseln
bzw. nach dem Austausch einer Walze erforderlich, die Axialposition
der Walze genau einzustellen.
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Sowohl
das Wechseln der Walze als auch deren axiale Einstellung sind sehr
zeitaufwendig, was einen Walzen- bzw. Lagerwechsel entsprechend teuer
macht. Erschwerend kommt hinzu, dass für verschiedene Walzprogramme
viele Walzgerüste
benötigt
werden, so dass der Walzenwechsel ein häufig auftretender Vorgang ist.
Für das
Nachschneiden der jeweiligen Kaliber ist darüber hinaus eine Kaliberbearbeitungsmaschine
erforderlich.
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Aus
der
DE 200 05 700
U1 ist eine gattungsgemäße Walzenanordnung
bekannt. Dort ist vorgesehen, dass die aus drei Einheiten bestehende
Walzenwelle koaxial von einem Zugelement durchsetzt wird. Die radiale
Ausrichtung der einzelnen Einheiten der Walzenwelle wird dadurch
erreicht, dass an den axialen Kontaktstellen der Einheiten Vielzahnkupplungen
angeordnet sind.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Walzenanordnung
der gattungsgemäßen Art
derart weiterzubilden, dass der Walzenwechsel deutlich vereinfacht
werden kann und es ohne hohen Aufwand möglich ist, die Walze in ihrer
exakt benötigten
Axialposition zu lagern.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Walzenanordnung der gattungsgemäßen Art
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass auf dem Zugelement ein relativ zu diesem axial verschiebbarer
Hohlbolzen angeordnet ist, der abhängig von seiner axialen Position
eine gegenseitige radiale Abstützung
mindestens zweier Einheiten, sicherstellt.
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Dabei
durchsetzt vorzugsweise das Zugelement die drei Einheiten zumindest
teilweise, vorzugsweise vollständig,
koaxial.
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Mit
Vorteil ist das Zugelement mit einer Schraubverbindung lösbar axial
an der dritten Einheit festlegbar. In ähnlicher Weise ist bevorzugt
das Zugelement auch mit einer Schraubverbindung in gewünschter
Position, vorzugsweise im Bereich der ersten Einheit, relativ zum
Walzgerüst
festlegbar.
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Zur
Einleitung des Antriebsdrehmoments in die Walze ist weiterbildungsgemäß vorgesehen,
dass die erste Einheit in ihrem einen axialen Endbereich eine Stirnverzahnung
aufweist und dass die zweite Einheit in ihrem der ersten Einheit
gegenüber
liegenden axialen Endbereich eine mit der Stirnverzahnung zusammenwirkende
Stirnverzahnung aufweist; diese Art Zahnkupplung ist auch als Voith-Verzahnung bekannt.
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Eine
Entkopplung zwischen Einleitung des Antriebsdrehmoments in die Walze
einerseits und der exakten axialen Positionierung der Walze andererseits
wird dadurch begünstigt,
dass die erste Einheit relativ zum Walzgerüst im montierten Zustand der
Walze axial verschiebbar angeordnet ist.
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Eine
besonders vorteilhaft konstruktive Ausgestaltung sieht dabei vor,
dass das die erste Einheit relativ zum Walzgerüst lagernde Lager als Radiallager
ausgebildet ist, das an einen Axialanschlagring angrenzt, der den
Axialanschlag für
die Walze aufweist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die axiale
Festlegung des Axialanschlagringes durch ein Axiallager erfolgt,
das den Innenring des Radiallagers einstellbar axial festlegt. Zum
einmaligen Einstellung des Axialanschlags sind vorzugsweise Einstellmittel
zwischen dem Walzgerüst
und dem Axiallager angeordnet.
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Durch
die vorgeschlagene Walzenanordnung werden verschiedene Vorteile
erreicht:
Die axiale Anschlagsfläche für die Walze einerseits und
die Trennstelle für
die Drehmomentenübertragung
(z. B. Voith-Kupplung bzw. -verzahnung) andererseits sind unabhängig voneinander.
Hierdurch ergibt sich, dass die axiale Lage der Walze alleine durch
die axiale Anschlagsfläche
bestimmt wird, wodurch eine zusätzliche
axiale Einstellung der Walze nach einem Walzenwechsel entfallen
kann bzw. nicht mehr erforderlich ist. Dies hat auch zur Folge,
dass es keinen Versatz der Walzen gibt, wie er bislang durch Fertigungstoleranzen
der Stirnverzahnung bedingt war.
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Ebenfalls
kein Versatz ergibt sich bei den Walzen beim Übertragen des Antriebsdrehmoments. Gleichermaßen ist
die axiale Position der Walze eindeutig bestimmt, ohne dass es auf
die Zugkraft ankäme,
die über
das Zugelement (Zuganker) übertragen wird.
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Durch
das vorgeschlagene Konzept ist es vor allem in besonders vorteilhafter
Weise möglich, den
Wechsel einer Walze sehr schnell und einfach und damit kostengünstig zu
erreichen.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt den Schnitt durch
ein Walzgerüst
mit einer Walzenanordnung, die eine Walze lagert.
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In
dem Walzgerüst 2 sind
insgesamt drei zusammenwirkende Walzen 6 gelagert (jeweils
um 120° versetzt
positioniert), von denen nur die oberste bezeichnet ist. Die Walzen 6 bilden
zusammen ein Walzkaliber, das ein – im vorliegenden Falle kreisrundes – Rohr 22 walzen.
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Die
Walzen 6 müssen
jeweils auf das aktuelle zu walzende Rohr 22 bzw. Profil
umgerüstet
werden können,
so dass es erforderlich ist, die Walzen 6 aus dem Walzgerüst 2 entfernen
zu können,
um sie durch andere zu ersetzen.
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Die
Lagerung der Walze 6 wird durch eine Walzenwelle 3, 4, 5 bewerkstelligt,
die Teil der gesamten Walzenanordnung 1 ist. Um einen einfachen Walzenwechsel
vornehmen zu können
und hierbei insbesondere sicherzustellen, dass sich die Walze 6 nach
ihrer Montage exakt in der benötigen
Axialposition befindet, ist die Walzenanordnung 1 wie folgt
aufgebaut:
Die Walzenwelle 3, 4, 5 besteht
aus drei Einheiten 3, 4 und 5. Diese
drei Einheiten 3, 4, 5 wirken im montierten
Zustand der Walzenanordnung 1 zusammen, sind jedoch trennbar
ausgeführt.
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Die
erste Einheit 3 dient zur einseitigen Lagerung der Walze 6 und
zu deren Antrieb. Die dritte Einheit 5 dient ebenfalls
zur einseitigen Lagerung der Walze 6; zwischen den Einheiten 3 und 5 ist
eine zweite Einheit 4 angeordnet, die im montierten Zustand
der Walzenzapfenanordnung 1 mit den beiden Einheiten 3 und 5 in
Kontakt steht, so dass sich für die
Walze 6 eine beidseitige Lagerung ergibt.
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Die
Lagerung der Walze 6 erfolgt mittels zweier Radiallager 7 und 8,
die die durch den Walzprozess auftretenden Radialkräfte aufnehmen.
Die durch den Walzprozess entstehenden axial wirkenden Kräfte werden
durch ein Axiallager 19 aufgenommen.
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Die
erste Einheit 3 ist als Hohlwelle ausgebildet, in deren
Inneren ein Zugelement 12 (Zuganker) angeordnet werden
kann. Die erste Einheit 3 hat in ihrem einen axialen Endbereich
(in der Figur links) eine Antriebskupplung 9, mit der das
zum Antrieb der Walze 6 benötigte Drehmoment in die erste
Einheit 3 eingeleitet wird. Diese hat an ihrem anderen
axialen Ende (in der Figur rechts) eine Stirnverzahnung 10 (Voith-Verzahnung
bzw. -Kupplung), mit der das Antriebsdrehmoment von der ersten Einheit 3 auf
die zweite Einheit 4 der Walzenanordnung 1 übertragen werden
kann.
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Die
erste Einheit 3 trägt
an einem radial außen
liegenden Abschnitt das Radiallager 7, dessen Innenring 20 so
auf der ersten Einheit 3 angeordnet ist, dass eine axiale
Relativverschiebung zwischen Innenring 20 und Einheit 3 möglich ist.
An den Innenring 20 des Radiallagers 7 grenzt
ein Axialanschlagring 18 an. Dieser hat (in der Figur rechts)
einen Axialanschlag 14, der als axiale Referenzfläche für die Walze 6 dient.
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An
den Innenring 20 des Radiallagers 7 grenzt – in der
Figur links – ein
Zwischenring 23 an, der wiederum an den Innenring 24 des
Axiallagers 19 anliegt. Das Axiallager 19 ist
mittels einer Hülse 25 und
einer Schraubverbindung 26 am Walzgerüst 2 festgelegt, wobei
ein Einstellmittel 21 dazu dient, die exakte axiale Position
des Axiallagers 19 relativ zum Walzgerüst 2 festzulegen;
damit ist auch die exakte axiale Position des Axialanschlagringes 18 und
dessen Axialanschlag 14 definiert.
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Die
zweite Einheit 4 ist gleichermaßen als Hohlwelle ausgebildet,
wobei diese in ihrem Inneren einen zylindrischen Raum zur Aufnahme
eines Hohlbolzens 15 aufweist. Der Hohlbolzen 15 ist
somit axial relativ zur zweiten Einheit 4 verschiebbar.
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Die
dritte Einheit 5 ist als hohlzylinderartiger Abschnitt
ausgebildet, wobei die innenliegende zylindrische Fläche ein
Gewinde besitzt (siehe Schraubverbindung 16), das zum Einschrauben
des einen axialen Endes des Zugelements 12 dient. Das Zugelement 12 kann
damit relativ zur dritten Einheit 5 axial festgelegt werden.
Die dritte Einheit 5 ist relativ zum Walzgerüst 2 durch
das Radiallager 8 gelagert.
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Im
montierten Zustand der Walzenanordnung 1 durchsetzt das
Zugelement 12 alle drei Einheiten 3, 4 und 5.
In die dritte Einheit 5 ist es mittels der Schraubverbindung 16 eingeschraubt
und liegt folglich relativ zu dieser Einheit axial fest. Wird auf das
linke Ende des Zugelements 12 eine Zugkraft ausgeübt, hat
dies zur Folge, dass die dritte Einheit 5 über entsprechende
Anlageflächen
auf die eine Seitenfläche 27 der
Walze 6 wirkt und diese in der Figur nach links zieht.
Dies erfolgt, bis die andere Seitenfläche 13 der Walze 6 am
Axialanschlag 14 des Axialanschlagsringes 18 anliegt.
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Da – wie oben
ausgeführt – der Axialanschlag 14 axial
festgelegt angeordnet ist, ergibt sich damit eine klare Referenzfläche für die Axialposition der
Walze 6.
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Das
linke Ende des Zugelements 12 ist über eine Schraubverbindung 17 relativ
zum Walzgerüst 2 so
festgelegt, dass im Betrieb der Walzenanordnung 1 die Zugkraft
im Zugelement 12 aufrecht erhalten wird, d. h. für einen
zuverlässigen
axialen Anschlag der Walze 6 gegen den Axialanschlag 14 Sorge
getragen ist.
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Um
die Einleitung des Antriebsdrehmoments von der Antriebskupplung 9 in
die Walze 6 sicherzustellen, wird die erste Einheit 3 über geeignete
Mittel (Schrauben 28) so eingestellt, dass sich für einen
optimalen Betrieb der Voith-Verzahnung 10, 11 die
benötigte
axiale Position der ersten Einheit 3 ergibt. Der Innenring 20 des
Lagers 7, der Axialanschlagring 18 sowie der Zwischenring 23 sind
dabei radial so toleriert, dass eine axiale Relativverschiebung
dieser Elemente zur ersten Einheit 3 möglich ist. Damit kann die genaue
axiale Positionierung der ersten Einheit 3 auch dann erfolgen,
wenn die Walze 6 bereits am Axialanschlag 14 anliegt
und sich somit in ihrer benötigten
Position befindet; eine axiale Verschiebung der ersten Einheit 3 hat
folglich keine Axialverschiebung der Walze 6 zur Folge.
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Aufgrund
dieses Konstruktionskonzepts ist sichergestellt, dass die exakte
axiale Positionierung der Walze 6 von der axialen Einstellung
der ersten Einheit 3 entkoppelt ist und damit von sämtliche
Toleranzen, die sich in der Voith-Verzahnung 10, 11 befinden.
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Das
vorgeschlagene Konzept der Walzenanordnung 1 ermöglicht darüber hinaus
einen besonders einfachen Wechsel der Walze 6.
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Soll
diese ausgetauscht werden, wird das Zugelement 12 gelöst (s. Schraubverbindung 17), wodurch
es möglich
wird, dass der Hohlbolzen 15 in den Bereich der axialen
Erstreckung der zweiten Einheit 4 bewegt wird. Die radiale
Abstützung,
die sich in der montierten Position der Walzenanordnung 1 zwischen
zweiter Einheit 4 und dritter Einheit 5 ergibt,
ist dann aufgehoben, wenn der Hohlbolzen 15 gänzlich in
den vorgesehenen innenzylindrischen Aufnahmeraum der zweiten Einheit 4 eintritt
und nicht mehr in Bereich der dritten Einheit 5 axial hineinragt.
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Das
Zugelement 12 kann dann durch axiales Herausziehen (nach
links) aus der Walzenanordnung 1 entfernt werden. Durch
Lösen der
Schrauben 28 und axiales Verschieben der ersten Einheit 3 aus dem
Bereich des Eingriffs der Voith-Verzahnung 10, 11 ist
es dann möglich,
die zweite Einheit 4 samt darauf montierter Walze 6 radial
aus der Walzenanordnung 1 herauszuheben und so zu demontieren.
Eine Demontage der kompletten Walzenwelle 3, 4, 5 samt Lager 7 bzw. 8 ist
also – im
Unterschied zum Stand der Technik – nicht erforderlich.
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Wird
eine neue Walze 6 mit entsprechender zweiter Einheit 4 der
Walzenanordnung 1 zugeführt, kann
nach Wiedereinführen
des Zugelements 12 und Verschie ben des Hohlbolzens 15 in
die in der Figur dargestellte Position in sehr einfacher Weise die neue
Walze 6 in die Walzenanordnung 1 montiert werden.
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Die
Lager 7, 8 zur Aufnahme der radialen Walzkräfte können in üblicher
Weise entweder direkt in das Walzgerüst 2 eingebaut werden
oder es können
hierfür
Buchsen zum Einsatz kommen. Weiterhin ist es auch möglich, die
Lager 7, 8 in Exzenterbuchsen einzubauen, die
als Schneckenräder
ausgebildet sind. Die Exzenterbuchsen sind dabei im Walzgerüst 2 (Gehäuse) gelagert.
Durch den als solchen bekannten Antrieb der Exzenterbuchsen über Zahnkranz
und Schnecke können
die Exzenterbuchsen verdreht und so die durch die Walzen gebildete
Kaliberöffnung
verändert
werden.
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Das
Walzgerüst 2 muss
hinsichtlich der Lageraufnahme 7, 8 nicht notwendigerweise
geteilt ausgebildet werden. Das Konzept der vorgeschlagenen Walzenanordnung 1 kann
auch dann realisiert werden, wenn ein ungeteiltes Walzgerüst 2 (Gehäuse) eingesetzt
wird.
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Zusammenfassend
lässt sich
damit sagen, dass die Walzenwelle in drei Einheiten 3, 4 und 5 aufgeteilt
ist, die eine Antriebseinheit, eine Walzeneinheit und eine Endeinheit
bilden. Durch ein koaxial durch die drei Einheiten 3, 4, 5 verlaufendes
Zugelement 12 (Zuganker) kann die Walze 6 gegen
einen definierten Axialanschlag 14 des Axialanschlagringes 18 gezogen
werden. Hiervon unabhängig
ist die Einstellung des Spiels der Voith-Verzahnung 10, 11 zum
Antrieb der Walze 6. Durch den axial verschiebbar ausgebildeten
Hohlbolzen 15 erfolgt entweder eine radiale Stützverbindung
zwischen zweiter und dritter Einheit 4, 5 oder – in der
Demontageposition – eine
Aufhebung des radialen Stützverbundes
zwischen diesen beiden Einheiten. In der Demontageposition kann
der Walzenwechsel besonders einfach bewerkstelligt werden.
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Eine
zuverlässige
axiale Positionierung der Walze 6 ist durch die Einstellmittel 21 (Passring)
gewährleistet,
die bei der Erstmontage der Walzenanordnung 1 auf ein vorbestimmtes
genaues Maß gebracht
und angepasst wird.
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Wenngleich
nur eine einzelne Voith-Verzahnung 10, 11 für den Antrieb
der Walze 6 bevorzugt wird, kann der Walzenantrieb grundsätzlich auch
mit zwei beiderseits der Walze 6 angeordneten Stirnverzahnungen
angetrieben werden.
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- 1
- Walzenanordnung
- 2
- Walzgerüst
- 3,
4, 5
- Walzenwelle
- 3
- erste
Einheit der Walzenwelle
- 4
- zweite
Einheit der Walzenwelle
- 5
- dritte
Einheit der Walzenwelle
- 6
- Walze
- 7
- Lager
(Radiallager)
- 8
- Lager
(Radiallager)
- 9,
10, 11
- Mittel
zum Einleiten eines Antriebsdrehmoments
- 9
- Antriebskupplung
- 10
- Stirnverzahnung
- 11
- Stirnverzahnung
- 10,
11
- Voith-Verzahnung
- 12
- Zugelement
(Zuganker)
- 13
- Seitenfläche
- 14
- Axialanschlag
- 15
- Hohlbolzen
- 16
- Schraubverbindung
- 17
- Schraubverbindung
- 18
- Axialanschlagring
- 19
- Axiallager
- 20
- Innenring
des Radiallagers
- 21
- Einstellmittel
(Passring)
- 22
- Rohr
- 23
- Zwischenring
- 24
- Innenring
des Axiallagers
- 25
- Hülse
- 26
- Schraubverbindung
- 27
- Seitenfläche
- 28
- Schrauben