DE19911431A1 - Antrieb für ein in Walzrichtung hin- und herbewegbares Walzgerüst - Google Patents
Antrieb für ein in Walzrichtung hin- und herbewegbares WalzgerüstInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein in Walzrichtung hin- und herbewegbares Walzgerüst mit verjüngend kalibrierten drehbar gelagerten zwangsangetriebenen Walzen, die zum Kaltwalzen eines Rohres mit wechselndem Drehsinn über dem rohrförmigen Walzgut abrollen. Hierbei erfolgt die Kraftübertragung zur Hin- und Herbewegung des Walzgerüstes (3) unmittelbar über mindestens einen am Walzgerüst (3) angreifenden Linearantrieb (4, 5, 6).
Description
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein in Walzrichtung hin- und herbewegbares
Walzgerüst mit verjüngend kalibrierten drehbar gelagerten zwangsangetriebenen
Walzen, die zum Kaltwalzen eines Rohres mit wechselndem Drehsinn über dem
rohrförmigen Walzgut abrollen.
Kaltwalzwerke der beschriebenen Art, in der Regel Kaltpilgerwalzwerke, werden
derzeit überwiegend über aufwendige Kurbeltriebe angetrieben, wobei eine auf der
Antriebswelle exzentrisch gelagerte Kurbelwelle mit dem Walzgerüst unmittelbar
verbunden ist. Zusätzlich sind umlaufende Ausgleichsgewichte vorgesehen, die die
Antriebe möglichst momentenfrei halten sollen. Die Antriebsmotoren arbeiten mit quasi
konstanten Drehzahlen; der Antrieb der Walzen erfolgt über Zahnräder, die beim Hin-
und Herbewegen des Walzgerüstes auf Zahnstangen abrollen und somit die
Bewegung der Walzen mit wechselndem Drehsinn bewirken.
Die bekannten Antriebe der gattungsgemäßen Walzwerke sind nicht nur aufwendig
sondern auch teuer, allerdings gestatten sie auch hohe Hubzahlen. Wegen der mit
konstanter Drehzahl umlaufenden Antriebsmotoren gibt es keine Rast in den
Gerüsttotpunkten, die bekannten Lösungen sind häufig nicht dauerfest und es treten
Wärmeprobleme auf.
Es sind Anwendungsfälle von gattungsgemäßen Walzgerüsten denkbar, bei denen an
das Walzwerk nur geringe Leistungsansprüche gestellt werden. Dies ist insbesondere
dann der Fall, wenn sehr kleine nahtlose Rohre, vorzugsweise aus hochfesten
metallischen Werkstoffen kaltreduziert werden und sich die aufwendigen bekannten
Antriebe als unwirtschaftlich darstellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von den beschriebenen
Nachteilen des Standes der Technik, einen Antrieb für ein in Walzrichtung hin- und
herbewegbares Walzgerüst mit verjüngend kalibrierten Walzen zu schaffen, der sich
durch hohe Zuverlässigkeit und geringe Investitionskosten auszeichnet und besonders
für ein kleines einfaches Walzwerk geringer Leistung und hoher Verfügbarkeit geeignet
ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die
Kraftübertragung zur Hin- und Herbewegung des Walzgerüstes unmittelbar über
mindestens einen am Walzgerüst angreifenden Linearantrieb erfolgt.
Der direkte Antrieb ermöglicht eine Minimierung der an dem Beschleunigungsvorgang
beteiligten Massen und reduziert den ansonsten zu treibenden Aufwand erheblich.
Im einfachsten Fall ist der Linearantrieb mindestens ein parallel zur
Bewegungsrichtung des Walzgerüstes wirkender Hydraulikzylinder, der unmittelbar am
Walzgerüst angelenkt ist. Ein solcher Antrieb läßt sich einfach regeln und erlaubt in
mindestens einem der Gerüsttotpunkte eine Rast zu Drehen und/oder Vorschieben des
Walzgutes, wie es der Kaltpilgerwalzprozeß verlangt.
In einer Variante ist denkbar, daß der Linearantrieb mindestens ein parallel zur
Bewegungsrichtung des Walzgerüstes wirkender elektrischer Linearmotor ist. Auch mit
einem solchen Antrieb läßt sich der unmittelbare Antrieb des Walzgerüstes ohne große
zu bewegende Massen bewerkstelligen, so daß die Vorteile der Erfindung, mit
geringen Investitionskosten eine hohe Zuverlässigkeit zu erhalten, erreicht wird.
Es ist auch denkbar, daß der Linearantrieb mindestens eine parallel zur
Bewegungsrichtung des Walzgerüstes ausgerichtete Zahnstange mit in diese
eingreifendem angetriebenen Zahnritzel ist. Ähnlich wie das Zahnrad zum Drehen der
Walzen in die am Fundament festgelegte Zahnstange eingreift, greift erfindungsgemäß
ein Antriebszahnritzel in eine mit dem Walzgerüst verbundene Zahnstange und bewegt
diese parallel zur Walzrichtung hin und her.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der
Linearantrieb mindestens eine parallel zur Bewegungsrichtung des Walzgerüstes
ausgerichtete Planetenrollen- oder Gewindespindel mit in diese eingreifender
angetriebener Mutter ist.
Diese Lösung gestattet am günstigsten eine weitere Ausgestaltung der Erfindung,
gemäß der jeder Linearantrieb von einem Servo-Motor mit über dessen Drehwinkel
regelbar zyklisch veränderlicher Winkelgeschwindigkeit gespeist ist. Der Servo-Motor
läßt sich einfach mit umkehrbarem Drehsinn steuern und ist in der Lage, die
notwendigen Antriebsdrehmomente zur Bewegung des Walzgerüstes aufzubringen.
Um das nutzbare Antriebsmoment zusätzlich zu erhöhen, ist es auch denkbar, zwei
Servo-Motoren für jeden Linearantrieb einzusetzen, die hinsichtlich ihrer Drehzahl und
Drehrichtung synchronisiert sind.
Wenn in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, daß zwei
Linearantriebe so symmetrisch zum Walzgerüst angeordnet sind, daß sie einen
Momentenausgleich zur Angriffsebene des Walzmomentes und des
Gerüstschwerpunktes bilden, so ergibt sich eine besonders günstige Antriebskinematik
des Systems.
Eine weitere günstige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der oder die Servo-
Motoren so regelbar sind, daß in mindestens einem Gerüsttotpunkt eine Rast zum
Drehen und/oder Vorschieben des Walzgutes entsteht.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung für den Antrieb eines in Walzrichtung hin- und
herbewegbaren Walzgerüstes, insbesondere eines Kaltpilgerwalzgerüstes, wird ein für
bestimmte Aufgaben optimaler Antrieb geschaffen, der sich durch hohe Zuverlässigkeit
und geringe Investitionskosten für kleine einfache Walzwerke eignet und sich durch
eine hohe Verfügbarkeit auszeichnet. Die am Beschleunigungsvorgang beteiligten
Massen sind konstruktiv minimiert und erlauben somit eine optimale Ausnutzung des
Motordrehmomentes der Antriebsmotoren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird
nachfolgend beschrieben. Die einzige Zeichnungsfigur zeigt in einer prinzipiell
vereinfachten Darstellung einen erfindungsgemäßen Antrieb eines
Kaltpilgerwalzwerkes am Beispiel einer Gewindespindel mit in diese eingreifender
angetriebener Mutter. Das Walzgerüst 3 bewegt sich zwischen den Totpunkten ET und
AT hin und her, wobei die Walzen sich auf dem Walzgut 1 rotatorisch
zwangsangetrieben abwälzen. Die Walzen 2 weisen ein gemäß dem Stand der
Technik sich verjüngendes Walzkaliber (Pilgerwalzkaliber) auf, das eine abschnittweise
Reduzierung des Außendurchmessers des Walzgutes 1 ermöglicht, wobei durch
Verwendung eines sich ebenfalls verjüngenden Walzdornes gleichzeitig eine
Wandreduktion erzielen läßt.
Der Antrieb für die oszillatorische Bewegung des Walzgerüstes 3 zwischen den
Totpunkten ET und AT erfolgt direkt über die beiden elektrisch synchronisierten
Elektro-Servo-Motoren 6, die mit wechselndem Drehsinn die beiden Gewindespindeln
4 antreiben. Da das Walzgut in mindestens einem Gerüsttotpunkt ET oder AT gedreht
und/oder vorgeschoben wird, ist der Geschwindigkeitsverlauf der Servo-Motoren so
geregelt, daß eine Rast in mindestens einem Totpunkt erzeugt wird. Hiermit können die
erforderliche Hublänge und die maximale Gerüstgeschwindigkeit minimiert werden. Die
Gewindespindeln 4 treiben über die Muttern 5, die am Walzgerüst 3 befestigt sind, das
Walzgerüst unmittelbar an und bewegen dies durch Drehrichtungsumkehr der Elektro-
Servo-Motoren zwischen den Totpunkten ET und AT hin und her.
Claims (9)
1. Antrieb für ein in Walzrichtung hin- und herbewegbares Walzgerüst mit verjüngend
kalibrierten drehbar gelagerten zwangsangetriebenen Walzen, die zum Kaltwalzen
eines Rohres mit wechselndem Drehsinn über dem rohrförmigen Walzgut abrollen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftübertragung zur Hin- und Herbewegung des Walzgerüstes (3)
unmittelbar über mindestens einen am Walzgerüst (3) angreifenden Linearantrieb
(4, 5, 6) erfolgt.
2. Antrieb für ein Walzgerüst nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Linearantrieb (4, 5, 6) mindestens ein parallel zur Bewegungsrichtung des
Walzgerüstes (3) wirkender Hydraulikzylinder ist.
3. Antrieb für ein Walzgerüst nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß daß der Linearantrieb (4, 5, 6) mindestens ein parallel zur Bewegungsrichtung
des Walzgerüstes (3) wirkender elektrischer Linearmotor ist.
4. Antrieb für ein Walzgerüst nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Linearantrieb (4, 5, 6) mindestens eine parallel zur Bewegungsrichtung des
Walzgerüstes (3) ausgerichtete Zahnstange mit in diese eingreifendem
angetriebenen Zahnritzel ist.
5. Antrieb für ein Walzgerüst nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Linearantrieb (4, 5, 6) mindestens eine parallel zur Bewegungsrichtung des
Walzgerüstes (3) ausgerichtete Planetenrollen- oder Gewindespindel (4) mit in
diese eingreifender angetriebenen Mutter (5) ist.
6. Antrieb für ein Walzgerüst nach Anspruch 1, 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Linearantrieb von einem Servo-Motor (6) mit über dessen Drehwinkel
regelbar zyklisch veränderlicher Winkelgeschwindigkeit gespeist ist.
7. Antrieb für ein Walzgerüst nach Anspruch 1, 4, 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Linearantrieb (4, 5, 6) von zwei synchronisierten Servo-Motoren (6)
gespeist ist.
8. Antrieb für ein Walzgerüst nach Anspruch 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Linearantriebe (4, 5, 6) so symmetrisch zum Walzgerüst (3) angeordnet
sind, daß sie einen Momentenausgleich zur Angriffsebene des Walzmomentes und
des Gerüstschwerpunktes bilden.
9. Antrieb für ein Walzgerüst nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der oder die Servo-Motoren (6) so regelbar sind, daß in mindestens einem
Gerüsttotpunkt (ET oder AT) eine Rast zum Drehen und/oder Vorschieben des
Walzgutes (1) entsteht.
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