DE2705389C2

DE2705389C2 - Steuerbare Auslenkungswalze, insbesondere für eine Walzmaschine

Info

Publication number: DE2705389C2
Application number: DE2705389A
Authority: DE
Inventors: John Crossley Cheshire Conn. Hinchcliffe; Peter Milford Conn. Hold
Original assignee: Usm Corp Flemington NJ; USM Corp
Current assignee: Sulzer Escher Wyss AG
Priority date: 1976-02-17
Filing date: 1977-02-09
Publication date: 1986-10-16
Also published as: FR2341379A1; JPS52100048A; DE2705389A1; JPS5922086B2; CA1055284A; IT1078213B; CH615486A5; FR2341379B1; US4035038A; BR7701015A; GB1571019A

Description

gen 10 umfaßt, welche jeweils aus einem Kolben 11 und aus einer Lagermembran 29 bestehen. Diese Kolbenanordnungen sind dabei längs der im wesentlichen nach oben gerichteten Kante einer feststehenden, sich nicht drehenden Tragwelle 12 angeordnet Um eie betreffende Tragwelle 12 herum ist ein zylindrisch geformter Walzenmantel 14 drehbar gelagert Der Walzenmantel 14 weist Traglager 16 an jedem Ende auf. Die Tragwelle 12 wird, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist, durch Tragwellenlager 18 an ihren Enden gehalten. Jede hydrostatische Kolbenanordnung 10 trägt einen Teil des Walzenmantels 14 in dem Bereich zwischen dessen Traglagern 16. Der Walzenmantel 14 erfordert eine Abstützung gegen Auslenkung über seine Länge, und zwar auf Grund seines Eigengewichts, aufgrund seiner Belastung und mit Rücksicht darauf, daß er den gegen ihn gerichteten Druck einer zweiten Walze 20 aufnehmen kann, weshalb eine bestimmte Auslenkung erwünscht ist bzw. sein mag. Es ist aber auch möglich, daß die betreffende Abstützung aus einer Kombination der vorstehend angegebenen Gründe erforderlich ist.

Jede hydrostatische Kolbenanordnung 10, wie sie in F i g. 2 näher gezeigt ist kann bei einem anderen Druck betrieben werden, um ihre Funktion zu erfüllen. Die unterschiedlichen Drucke können von irgendeinem der in einer Mehrzahl vorgesehenen Druckabgabekanäle 26, 26', 26" herrühren, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist. Es ist aber auch möglich, den Druck in jeder Kolbenanordnung 10 gesondert zu steuern bzw. zu regulieren. Die hydrostatische Kolbenanordnung 10 steht mit einer im wesentlichen radial verlaufenden, nach oben ausgerichteten öffnung 22 in der sich nicht drehenden Welle 12 in gleitbarer Verbindung. Das radiale Innenende der jeweiligen Kolbenöffnung 22 weist eine Fluidspeiseleitung 24 auf, welche die Öffnung 22 mit einem der Druckfluid-Abgabekanäle 26 verbindet Jede hydrostatische Kolbenanordnung 10 weist an ihrem äußeren Ende ein Lagerpuffer 28 mit einem Mitteldrehkörper auf. Der Lagerpuffer enthält eine Membran 29, die aus einem elastischen, flexiblen Material, wie aus einer elastischen Substanz, d. h. Gummi oder Urethan, oder alternativ dazu aus einem dünnen Metall bestehen kann. Ein im wesentlichen zentrisch angeordneter Kanal 30 verläuft durch jeden Kolben 11, um eine Fluidverbindung von der Fluidspeiseleitung 24 zu einem Außenseitenbereich »A« des Lagerpuffers 28 oder zu einem Bereich »B« innerhalb des Lagerpuffers 28 über eine Reihe von Verzweigungskanälen 32 herzustellen. Jede Lagermembran 29 weist bei dieser Ausführungsform eine Vielzahl von Fluiddurchgängen 34 auf, die nahe ihrem Innenumfang angeordnet sind.

Ein Walzenmantel 14 dreht sich um die sich nicht drehende Welle 12. Wenn dieser Walzenmantel durch die zweite Walze 20 belastet wird, wie dies in F i g. 3 veranschaulicht ist, dann wird eine Druckklemmung aufgrund von Kräften hervorgerufen, die auf ein Werkstück 23 und auf die zwischen sich das genannte Werkstück haltenden Walzen ausgeübt werden. Der Walzenmantel 14 wird dadurch einer Auslenkung unterworfen. Das Druckfluid wird jedoch durch den Fluidabgabekanal 26 geleitet undin die Fluidspeiseleitung 24 eingeleitet. Dadurch wird eine Kraft auf das innere Ende der hydrostatischen Kolbenanordnung 10 ausgeübt, wodurch diese Kolbenanordnung axial verschoben wird, was bedeutet, daß eine radial nach außen von der Welle 12 weg erfolgende Verschiebung auftritt. Einem Teil des Druckfluids ist jedoch ermöglicht, durch eine Begrenzungsanordnung 36 hindurch zu strömen, die eine Kapillare 38 umfassen kann. Dieses Druckfluid, das gewöhnlich durch öl gebildet wird, gelangt dann in den Bereich »A« unmittelbar außerhalb des Lagerkissens 28. Ein Teil des Druckfluids gelangt außerdem in die Verzweigungskanäle 32, die das Druckfluid in den Bereich »B« leiten, bei dem es sich um den toroidförmig umschlossenen Raum handelt Wenn sich die Belastung auf den Walzenmantel 14 ändert ändert sich auch die axiale Verschiebung und die resultierende Fluiddruckänderung in der hydrostatischen Kolbenanordnung 10. Das elastische Toroid-Material wirkt entsprechend einem »Luftkissen«; der Druck in dem betreffenden Luftkissen wird durch eine nicht näher dargestellte Fluiddruckquelle derart aufrechterhalten, daß eine Auslenkung des WaI-zenmantels 14 verhindert wird. Das Druckfluid innerhalb des Bereiches »A« wirkt als Schmiermittel, da ein Teil des betreffenden Fluids in den Bereich »C« außerhalb des Toroidbereichs austritt, wodurch die Membran 29 und die Innenfläche des Walzenmantels 14 geschmiert gehalten werden.

Um den Körper jedes hydrostatschen Kolbens herum ist zumindest ein »O«-Ring 40 angeordnet, um das Lekken des Druckfluids zwischen der öffnung 22 und dem Kolben 11 zu verhindern.

Die Beziehung zwischen der hydrostatischen Kolbenanordnung 10 einerseits und dem Walzenmantel 14 sowie der zusätzlichen, eine Belastung erzeugenden zweiten Walze 20 andererseits ist in F i g. 3 in einer Schnittansicht deutlicher dargestellt. Die Druckfluidkanäle 26, 26' und 26" sind mit ihren entsprechenden Fluidspeiseleitungen 24 für jede hydrostatische Kolbenanordnung 10 dargestellt Außerdem wird in F i g. 3 eine hydraulische Rückführleitung 27 gezeigt, die einen Fluidaufnahmekanal 31 aufweist, der benutztes Fluid von dem unteren Bereich des Walzenmantels 14 aufnimmt und zur Wiederverwendung durch das System zurücklsitet Die sich nicht drehende Welle 12 wird dabei im Querschnitt gezeigt, der leicht von der Kreisform abweicht Die sich nicht drehende Welle 12 kann irgendeinen Querschnitt besitzen, vorausgesetzt allerdings, daß eine geeignete Passung und Wechselbeziehung zwischen der Welle 12 und dem Walzenmantel 14 vorhanden ist.

Eine alternative Ausführungsform des toroidförmigen Lagerpufferteiles 28 ist inFig. 4 gezeigt. Gemäß F i g. 4 ist ein geschlossener Torus 42 mit Bundteil vorgesehen. Dieser geschlossene Torus 42 umfaßt einen Lagerpuffer 28, welcher am äußeren Ende der hydrostatischen Kolbenanordnung 10 angeordnet ist. Ferner weist der geschlossene Torus 42 einen Bundteil 43 auf, der eine Bewegung des Torus bzw. Drehteils 42 von dem Kolben 11 verhindert. Das Druckfluid hält den geschlossenen Torus 42 mit dem Bundteil in bezug auf die Belastung aufgespannt und geschmiert, d. h. in bezug auf den Walzenmantel 14. Der geschlossene Torus 42 mit dem Bundteil weist eine Vielzahl von Fluidöffnungen 46 auf, in die das Druckfluid eintreten kann oder durch die das Druckfluid den Raum »D« verlassen kann. Die hydrostatische Kolbenanordnung 10 reagiert in entsprechender Weise mit einer axialen Verschiebung auf jegliehe Druckänderungen oder Belastungsänderungen, wie dies bei der zuvor betrachteten Ausführungsform der Fall war.

Eine noch weitere Ausführungsfcrm des toroidförmigen I ,agerpufferteiles 28 wird in F i g. 5 gezeigt. Gemäß F i g. 5 ist ein Torus bzw. Drehteil 48 vorgesehen, welches eine offene Mitte aufweist und welches im wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet ist. Dieses Drehteil 48 umfaßt den Lagerpuffer 28, der an dem äußeren Ende

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des Kolbens angeordnet ist Das mit offener Mitte ver- Dies führt zueiner Deformation in dem toroidförmigen sehene Drehteil 48 weist eine Öffnung 50 in seiner Mitte Lagerpuffer 28, da der Druck auf die Innenseite des auf; diese Öffnung dient zum Durchtritt des Druckfluids Torus bzw. Drehteils konstant gehalten wird. Der Torus zum Zwecke der Schmierung. Das in der Mitte offene bzw. Drehteil oder der toroidförmige Lagerpuffer Drehteil 48 ist umfangsmäßig um seine nach innen ge- 5 zeigt eine Neigung, jegliche ungleichmäßige Zwischenrichtete Seite gegenüber dem Kolben 11 festgelegt, um raumbildung um seinen Umfang herum zu kompensieeine unbewegbare Beziehung in bezug auf das äußere ren, was somit eine gleichbleibende Abstützung des Ende des Kolbens 11 sicherzustellen. Walzenmantels 14 ermöglicht.

Die Fläche des Lagerpuffers 28 jeder hydrostatischen Mit Vorstehendem dürfte somit gezeigt sein, daß ein

Kolbenanordnung 10 ist größer als die Fläche des inne- io hydrostatisches Lager geschaffen worden ist, welches ren Endes des Kolbens 11, welches den Walzenauslen- einen brauchbaren und neuen toroidförmigen Puffer kungs-Regulierdruck ausübt Der Lagerpuffer 28 wird umfaßt, der eine stabile Auslenkung des von ihm getramit dem Fluid, normalerweise mit öl, versorgt welches genen Teiles über die Bereiche hinaus ermöglicht, unter einem Druck steht, der nahezu gleich dem Druck Ein radial gerichtetes Druckabgabeteil ist zwischen

ist der auf das innere Ende des Kolbens 11 ausgeübt 15 einer sich nicht drehenden inneren Welle und einem sich wird, der allerdings durch die Strömungsbegrenzungs- drehenden Außenmante! angeordnet, der die sich nicht anordnung 36 entweicht Diese Durchströmung des drehende innere Welle umgibt. Der betreffende äußere Fluids wird für den Betrieb eines hydrostatischen La- Mantel bildet dabei eine gesteuerte Auslenkungs-Walgers benötigt Die Innenseite des Walzenmantels 14 bil- zenanordnung. Das Druckabgabeteil enthält eine mit det den Lagerläufer. 20 einem Fluid gefüllte toroidförmige flexible Membran,

Das an jede hydrostatische Lageranordnung 10 abge- die an dem äußeren Ende eines hydrostatischen Kolbens gebene Druckfluid bringt den Lagerpuffer 28 nicht in angeordnet ist, der radial innerhalb der sich nichtdreunmittelbaren Kontakt mit der Innenseite des Walzen- henden Welle angeordnet ist. Die toroidförmige Memmantels 14. Der auf das innere Ende der jeweiligen hy- bran wirkt dabei als Lager und als Fluidpuffer auf die drostatischen Kolbenanordnung 10 ausgeübte Fluid- 25 Innenseite des äußeren Mantels, um den betreffenden druck führt den Kolben 11 radial nach außen von dessen Mantel gleichmäßig abzustützen und um Auslenkungen Öffnung 22 innerhalb der Welle 12 zu der Innenseite des zu vermeiden, die durch externe Belastungen hervorge-Walzenmantels 14. Außerdem wird dadurch bewirkt, rufen werden, oder um den betreffenden Mantel in einer daß das Druckfluid durch die Begrenzungsanordnung bestimmten Weise auszulenken.

36 strömt und in den Kanal 30 einfließt und sodann zu 30

dem Lagerpuffer 28 hin gelangt welches einen größeren Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Kolbenflächenbereich besitzt als das innere Ende des

Kolbens 11. Das Fluid tritt aus dem unter Druck setzbaren bzw. zusammendrückbaren toroidförmigen Lagerpuffer 28 mit einer Geschwindigkeit aus, die von dem Druck abhängt den die hydrostatischen Kolbenanordnung 10 auf den toroidförmigen Lagerpuffer 28 ausübt Wenn der Druck in der hydrostatischen Kolbenanordnung 10 ansteigt bewegt sich der Lagerpuffer 28 dichter an die Innenseite des Walzenmantels 14 heran und wird dadurch flacher. Dadurch verlangsamt sich jeglicher Austritt von Druckfluid aus demLagerpuffer, so daß sich der Druck innerhalb jedes toroidförmigen Lagerpuffers 28 ausbildet und den betreffenden Lagerpuffer 28 in Abstand von der Innenseite des Walzenmantels 14 hält Der entgegengesetzte Vorgang findet bei einer Abnahme des Fluiddrucks in der hydrostatischen Kolbenanordnung 10 statt Dieses Verhalten läuft automatisch und unabhängig von der Drehzahl des Walzenmantels 14 ab. Dieses Verhalten ist außerdem unabhängig von dem Vorliegen von Betriebsbedingungen fehlender Rechtwinkligkeit d.h. unabhängig von den Fällen, in denen der Walzenmantel 14 so sehr ausgelenkt ist daß seine Mittelachse unter einem schiefen Winkel in bezug auf die Längsachse der hydrostatischen Kolbenanordnung 10 verläuft Dabei würde ein ungleichmäßiger Zwischenraum zwischen dem toroidförmigen Lagerpuffer 28 und der Innenwand des Walzenmantels 14 existieren, was zu einer kurzzeitigen ungleichmäßigen Druckverteilung führen würde. Dabei wird jedoch die Strömung des Druckfluids in Bereichen mit größeren Zwischenräumen stärker sein als in jenen Bereichen, die zwischen dem toroidförmigen Lagerpuffer 28 und dem Walzenmantel 14 kleinere Zwischenräume aufweisen. Die Druckverteilung um den Umfang des toroidförmigen Lagerpuffers 28 wird daher in dem Bereich, in dem der betreffende Lagerpuffer näher bei der Oberfläche des Walzenmantels 14 sich befindet ungleichmäßig sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrostatisches Lager für eine steuerbare Auslenkwalze, insbesondere für eine Walzmaschine, mit einer sich nicht drehenden Welle, die im Bereich ihrer Enden eine Stützvorrichtung aufweist, mit einer um diese Welle drehbar gelagerten Mantelwalze, welche von der Welle radial im Abstand angeordnet ist, und mit wenigstens einem druckempfindlichen Kolben, der innerhalb eines sich radial in der Welle erstreckenden Hohlraumes hin- und herbewegbar ist, wobei innerhalb der Welle eine Druckfluid-Abgabevorrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem und oberhalb des radial äußeren Endes des Kolbens (11) ein flexibler, im wesentlichen toroidförmiger Lagerpuffer (28) angeordnet ist, daß der Lagerpuffer aus einem elastischen, dünnwandigen Material besteht, welches seine Auslenkung unter sich ändernden Betriebsbelastungen und Betriebswinkeln gewährleistet, und daß der Lagerpuffer in seinem das vergrößerte Ende des Kolbens bedeckenden Bereich wenigstens einen Durchgang (34) aufweist, welcher eine Fluidverbindung von dem Lagerpuffer zu der Innenfläche der Mantelwalze (14) gestattet

2. Hydrostatisches Lagerfür eine steuerbare Auslenkwalze, insbesondere für eine Walzmaschine, mit einer sich nicht drehenden Welle, die im Bereich ihrer Enden eine Stützvorrichtung aufweist, mit einer um diese Welle drehbar gelagerten Mantelwalze, welche von der Welle radial im Abstand angeordnet ist, und mit wenigstens einem druckempfindlichen Kolben, der innerhalb eines sich radial in der Welle erstreckenden Hohh aumeshin- und herbewegbar ist, wobei innerhalb der Welle eine Druckfluid-Abgabevorrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem und oberhalb des radial äußeren Endes des Kolbens (11) ein flexibler, im wesentlichen halbkugelförmiger Lagerpuffer (28) angeordnet ist, daß der Lagerpuffer aus einem elastischen, dünnwandigen Material besteht, welches seine Auslenkung unter sich ändernden Betriebsbelastungen und Betriebswinkeln gewährleistet, und daß der Lagerpuffer in seinem das vergrößerte Ende des Kolbens bedeckenden Bereich wenigstens einen Durchgang (34) aufweist, welcher eine Fluidverbindung von dem Lagerpuffer zu der Innenfläche der Mantelwalze (14) gestattet

3. Walze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Kolben (11) Verzweigungskanäle (32) aufweist, die eine Druckfluidströmung von einem im wesentlichen zentrisch vorgesehenen Kanal (30) in den Bereich (B) zwischen dem Lagerpuffer (28) und dem radial äußeren Ende des betreffenden Kolbens derart ermöglichen, daß der betreffende Lagerpuffer im gespannten Zustand gehalten wird.

4. Walze nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfluid-Abgabeanordnung innerhalb der genannten Welle (12) eine Mehrzahl von Durchgängen (26,26', 26") aufweist, deren jede ihren eigenen bestimmten Fluiddruck besitzt, und daß jeder der genannten Durchgänge einen Teil der in einer Vielzahl innerhalb der Welle vorgesehenen Kolben (11) derart speist, daß unterschiedliche Drucke in den verschiedenen Kolbenanordnungen möglich sind.

Die Erfindung bezieht sich auf Walzmaschinen bzw. Walzwerke und insbesondere auf gesteuerte Auslenkungswalzen, umfassend eine innere, sich nichtdrehende Welle und einen Walzenmantel, der um die betreffende Weile drehbar gelagert ist, die hydrostatische Lager aufweist, welche gegen die Innenfläche des Walzenmantels gerichtet sind.

Aus der US-PS 35 87 152 ist eine gesteuerte Auslenkungswalze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 be-

to kannt, die einen oder mehrere radiale Druckabgabekolben aufweist Jeder Kolben weist dabei an seinem radial äußeren Ende einen hydrostatischen Lagerpuffer auf. Der betreffende Lagerpuffer besitzt eine gekrümmte Oberfläche, welche die Innenfläche des Walzenmantels trägt, wobei ein Druckfluid als Schmiermittel dazwischen vorgesehen ist

Die Druckabgabekolben wirken direkt, lediglich durch einen Fluidfilm getrennt auf die Innenseite der Walze. Dieser Fluidfilm wird durch ein durch den Druckabgabekolben herausgepreßtes Druckfluid gebildet Bei Versagen der Druckfluid-Förderung kann der Film schnell abreißen, was die Gefahr der Beschädigung der Walze und des Kolbens hervorruft. Darüber hinaus erfordert der direkte Kontakt des Druckabgabekolbens mit der Walze eine relativ genaue Ausformung des Druckkolbenkopfes. Dies erhöht die Herstellungs- und Instandhaltungskosten erheblich. Es muß nämlich nicht nur der Kopf präzise geformt werden, sondern auch bei der Montage sind keine großen Toleranzen erlaubt.

Aus der CH-PS 3 89 329 ist eine hydrostatische Lagerung mit mindestens einer in der Gleitbahn vorgesehenen, mit Schmierflüssigkeit unter Druck zu beschickenden und dabei für den gleitenden Teil ein Flüssigkeitspolster bildenden Vertiefung bekannt. Die gegeneinander bewegbaren Teile gleiten also auf einem Flüssigkeitspolster. Diese Druckschrift befaßt sich im wesentlichen mit hydrostatischen Lagerungen für Arbeitstische und Spindeln, die bei Ausfall der Flüssigkeitsförderung schnell zum Stehen gebracht werden können. Die Gefahr von Beschädigungen für die Lagerung ist dabei relativ gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie unter Vermeidung der bei den bisher bekannten Vorrichtungen vorhandenen, vorstehend aufgezeigten Nachteile eine besonders sicher arbeitende und dennoch relativ einfach aufgebaute Auslenkungswalze zu realisieren ist.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebene Erfindung.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näherer erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Walzenmantels, bei dem hydrostatische Kolben gemäß der Erfindung verwendet sind,

F i g. 2 zeigt eine Schnittansicht eines hydrostatischen Kolbenlagers, welches gemäß den Prinzipien der Erfindung konstruiert ist,

F i g. 3 zeigt eine Schnittansicht längs der in F i g. 1 eingetragenen Linien Hl-III,

Fig.4 zeigt in einer Schnittansicht eine alternative Ausführungsform des hydrostatischen Kolbenlagers,

Fig. 5 zeigt eine noch weitere alternative Ausführungsform ds hydrostatischen Kolbenlagers in einer Schnittansicht.

Zunächst sei insbesondere auf F i g. 1 Bezug genommen, in der eine gesteuerte Auslenkwalze 8 gezeigt ist, die eine Vielzahl von hydrostatischen Kolbenanordnun-