DE2722912A1

DE2722912A1 - Steuerbare auslenkungswalze

Info

Publication number: DE2722912A1
Application number: DE19772722912
Authority: DE
Inventors: John Crossley Hinchcliffe; Peter Hold
Original assignee: USM Corp
Current assignee: Sulzer Escher Wyss AG
Priority date: 1976-05-26
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1977-12-15
Also published as: JPS52144562A; IT1084353B; CA1055285A; DE2722912C2; JPS6024328B2; FR2352598B1; CH620277A5; GB1578885A; BR7703401A; FR2352598A1; US4007522A

Description

Patantenwalt T

8 Mönchen 22, Hc^rrsir. 15. Tel. 29255S

Postonschritt München U. Postfach 4

Mein Zeichen: P 2503 München, den

we

Anmelder: USM Corporation

Flemington/New Jersey

Zustelladresse: 140 Federal Street

Boston, Mass. 02107 USA

20.

Steuerbare Auslenkungswalze

Die Erfindung betrifft eine steuerbare Auslenkungswalze mit einer Welle, die nahe ihrer Enden eine Traganordnung aufweist, mit einer um die Welle drehbar gelagerten Mantelwalze, wobei zwischen Mantelwalze und Welle sich ein radialer Zwischenraum erstreckt, und mit wenigstens einem Kolben, der in einem sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz in der Welle angeordnet ist, wobei der Schlitz eine radiale Bewegung des Kolbens in Richtung auf die innere Oberfläche der Mantelwalze zuläßt.

Nach dem Stand der Technik ist eine Anordnung zum Auslenken der inneren, sich nicht drehenden Welle der Auslenkwalze bekannt,

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wobei Auslenkfühler die Größe der Biegung steuern und die innere Welle sich so biegt, daß jeder Auslenkung des VTalzenmantels entgegengewirkt wird. Es sind auch ringförmig oder toroidal geformte flexible Membranteile bekannt, die am radial äußeren Ende von den manteltragenden Teilen angebracht sind, die selbst in der inneren, sich nicht drehenden Welle angeordnet sind, um die Membran gegen den äußeren Mantel zu pressen. Die wulstförmig oder ringförmig ausgebildete Membran erzeugt ein anpaßbares hydrostatisches Lager, das gegen die innere Oberfläche des äußeren Mantels wirkt, um den äußeren Mantel gleichförmig abzustützen und Auslenkungen, die durch äußere Belastungen verursacht werden, zu verringern oder aufzuheben oder den Mantel auf vorbestimmte Weise auszulenken.

In der US-PS 3 587 152 wird eine gesteuerte Auslenkungswalze beschrieben, die einen oder mehrere radial wirkende Druckabgabekolben aufweist. Jeder Kolben weist dabei an seinem radial äußeren Ende einen Lagerpuffer mit einer gekrümmten Oberfläche auf, welche

• die Innenfläche des Walzenmantels trägt, wobei ein Druckfluid als hydrostatisches Lager dazwischen erzeugt wird.

Die US-PS 3 846 883 beschreibt eine Anordnung aus Kolben und einem hydrostatischen Lagerschuh für Auslenkungsrollen. Der Schuh ist drehbar am äußeren Ende des Kolbens befestigt und der Kolben wird radial gleitend zu der sich nicht drehenden inneren Helle gehalten.

In der US-PS 3 879 827 ist eine Walze für eine Walzenmühle beschrieben, bei der abgetrennte Reihen von hydrostatischen Lagern im mittleren Teil des Walzenmantels eine größere Lagerkraft aufweisen können. Ein weiteres Beispiel für den Stand der Technik gibt die US-PS 3 8o2 o44, gemäß der ein Kolben vorgesehen ist, der eine hydrostatische Lagertrennfläche mit einem Walzenmantel besitzt. Das Lager ist dabei in einem geringen Maß neigbar und wird mit einem Druckfluid von einem Servomotor versorgt. Der Kolben ist innerhalb der sich nicht drehenden Welle schwimmfähig.

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In der GB-PS 641 466 und der CA-PS 976 o31 werden Druckrollenanordnungen beschrieben. Die US-PS 3 346 924 offenbart eine Druckvorrichtung vom Blasentyp, die jedoch nicht für Auslenkungswalzen, sondern für Spritzgußmaschinen verwendet wird.

Der Stand der Technik umfaßt also eine Anzahl von Lösungen des Problems, eine Lagerabstützung für einen Walzenmantel usw. zu schaffen. Dabei weisen viele der bekannten Vorrichtungen eine unnötig komplizierte Geometrie ihrer Kolben auf und einige haben den potentiellen Nachteil, daß sie unter Betriebsbedingungen instabil sind, insbesondere dann, wenn großen Auslenkungen des Walzenmantels zu begegnen ist, die ein Teil des Standes der Technik nicht korrigieren kann. Durch keine der bisher bekannten Vorrichtungen wird das Konzept gelehrt, radial innerhalb von radial bewegbaren Kolben mit Druck beaufschlagbare Membranen anzubringen, wobei die Kolben selbst eine in Längsrichtung schwingende Bewegung in einer mit Schlitz versehenen sich nicht drehenden Welle ausführen können.

Aufgabe der Erfindung ist daher eine steuerbare Auslenkungswalze, die unter Vermeidung der vorstehend aufgezeichneten Nachteile besonders sicher arbeitet und dennoch relativ einfach aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine steuerbare Auslenkungswalze der eingangs genannten Art gelöst, die gekennzeichnet ist durch ein ausdehnbares Bauteil (34) in der Welle (14) in der Nähe des inneren Endes des Kolbens (36) und einen hydrostatischen Lagerschuh (38), der auf dem äußeren Ende des Kolbens (36) angebracht ist und sich in den Zwischenraum erstreckt und die innere Oberfläche der Mantelwalze beaufschlagt, wobei der Schlitz (5O) eine Schwenkung des Kolbens (36) während seiner Bewegung in radialer Richtung zuläßt, während er eine Bewegung des Kolbens (36) in ümfangsrichtung zu der Welle (14) verhindert.

Erfindungsgemäß ist also ein Walzenmantel drehbar um eine sich nicht drehende Welle angebracht. Die Welle enthält eine Kolbenan-

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Ordnung, wobei das radial äußere Ende jedes Kolbens einen
hydrostatischen Lagerpuffer aufweist, der den Walzenmantel nach innen trägt. Das radial innere Ende jedes Kolbens ist auf einer aufblasbaren Blase angeordnet, die Druckfluid von einer Quelle

©rhält und eine Menge des Druckfluids in der Blase enthält.
Ein Teil des Druckfluids fließt durch eine Leitung in der Blase und dem Kolben, um den Lagerpuffer zu schmieren und/oder ein
hydrostatisches Lager zu bilden. Die Kolben und ihre jeweiligen Aufblasbaren Blasen sind im Abstand in einem in Längsrichtung
verlaufenden Kanal angeordnet, der in einen Teil der sich nicht drehenden Welle geschnitten ist, der dem Bereich des abzustützenden Mantels gegenüberliegt. In den Kanal sind zwischen benachbarten Kolben-Blasen-Anordnungen Blöcke gleitend im Abstand zueinander angebracht, die die Kolben-Blasen-Anordnungen eingrenzen und
eine Schwenkung der Kolben-Blasen-Anordnungen innerhalb des
Kanals in der Welle zuj.assen, die aufgrund einer Auslenkung in der Welle, die durch Belastung des Walzenmantels hervorgerufen
wird, auftritt.

Die Zwecke und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines Walzenmantels, bei dem ein hydrostatischer Kolben gemäß der Erfindung verwendet wird;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 2, die den in seinem Zylinder aufgrund der Ausdehnung seiner unter Druck gesetzten Blase ausgefahrenen Kolben zeigt.

Zunächst wird insbesondere auf Fig. 1 Bezug genommen. Es ist eine gesteuerte Auslenkwalze 10 mit einer Vielzahl von hydrostatischen Kolbenanordnungen 12 dargestellt. Diese hydrostatischen Kolbenanordnungen 12 sind zur radialen Bewegung in einer sich nicht
drehenden inneren Welle 14 angeordnet. Die Welle 14 kann von im allgemeinen kreisförmigem Querschnitt sein und wird an beiden Enden

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von Traglagern 16 gelagert. Jedes Lager 16 kann von einem Walzgerüst 18 oder einem Gerüstabschnitt, wie dargestellt, gehalten werden oder kann in einem beweglichen Bauteil getragen werden.

Ein äußerer Walzenmangel 20 ist drehbar um die sich nicht drehende innere Welle 14 gelagert. Die Lagerung erfolgt in Traglagern 22, die an jedem Ende des Mantels 20 zwischen dem Mantel und der inneren Welle 14 angeordnet sind. Im Bereich jedes Traglagers 22 für den Außenmantel sind mehrere Ringdichtungen 24 vorgesehen, die von einer Dichtungshalterung 26 gehalten werden.

Mehrere Druckfluidzuführkanäle 28 und 3O führen unter Druck stehendes Fluid aus einer nicht dargestellten Druckquelle durch etwa die Mitte der sich nicht drehenden Welle 14 zu einer Reihe von Fluidspeiseleitungen 32, von denen jede zu einer mit Druck beaufschlagbaren Blase 34 führt. Das Fluid, das in die Leitungen 28 und 30 eintritt, kann verschiedene Drucke aufweisen, die entsprechend dem gewünschten Grad der Steuerung irgendeiner Auslenkung, die an einem beliebigen Punkt entlang des Mantels 20 notwendig ist, variabel sind.Jede mit Druck beaufschlagbare Blase 34 ist gegen das radial nach innen gerichtete Ende eines Kolbens 36 angeordnet, den jede hydrostatische Kolbenanordnung 12 aufweist. Jede Blase 34 wird durch Fluid unter Druck gesetzt, das durch die jeweilige Fluidspeiseleitung 32 eintritt und die Blase ausdehnt, um eine radial gerichtete Bewegung des Kolbens 36 hervorzurufen. Hierdurch wird ein hydrostatischer Lagerpuffer 38, der an dem radial äußeren Ende jedes Kolbens 36 angeordnet ist, in Richtung zu der inneren Oberfläche des äußeren Walzenmantels und gegen ihn gepreßt. Eine Druckverminderung innerhalb der Blase 34 läßt den Lagerpuffer 38 aus seiner unter Druck stehenden Stellung zurückkehren. Es wurden lediglich die Zuführleitungen 28 und 30 dargestellt, jedoch kann eine beliebige Anzahl von Leitungen vorgesehen sein, was allein von dem gewünschten Ausmaß der veränderlichen Steuerung abhängt.

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Die Blasen 34 sind unter Druck setzbare, ausdehnbare und zusanaenziehbare Teile aus einer elastomeren Substanz, z.B. Urethan. Jedoch kann auch anderes dehnbares Material an seiner Stelle verwendet werden. In jeder Blase 34 wird ein Kern 40 dargestellt, der aus irgendeinem geeigneten Feststoff oder durchlässigem Metall oder Kunststoffmaterial hergestellt sein kann, das vorzugsweise so voluminös ist, daß es das Zusammenfallen der Blase 34 in einen flachen Zustand verhindert. Jedoch kann der Kern fortgelassen werden, ohne ernstlich die Wirkungsweise der Blase zu beeinträchtigen. Nur die radial innere Seite jedes Kerns 4O ist mit der entsprechenden Fläche in der Blase 34 verbunden, was erlaubt, daß sich sowohl die Seiten als auch das radial äußere Ende der Blase 34 ausdehnt, wenn die Blase unter Druck gesetzt wird. Eine in Fig. 2 dargestellte Leitung 42 ist durch das radial innere Ende der Blase 34 und in den Blasenkern 40 geschraubt.Das radial innere Ende der Leitung 42 ist in eine Fluidspeiseleitung 32 eingepaßt, um unter Druck stehendes Fluid in jede Blase 34 zu leiten. Eine Drossel oder Kapillare 44 ist durch die radial äußere Fläche der Blase 34 bei M geformt, um Druckfluid aus dem Inneren der Blase 34 aufzunehmen, wobei sich die Kapillare 44 teilweise durch einen Kanal 46 in dem zugeordneten Kolben 36 erstreckt. Der Kanal 46 erstreckt sich bis zu einer Ausnehmung 48 in dem Lagerpuffer 38, wo das austretende Fluid seine Schmierwirkung entfaltet. Im allgemeinen ist der Lagerpuffer 38 als gewölbtes Zylindersegment geformt, was eine reibungslose Abstützung der Innenseite des Walzenmantels 20, an den er angepaßt ist, gestattet.

Jede hydrostatische Kolbenanordnung 12 weist im allgemeinen rechteckigen Querschnitt auf und wird von einem Kanal 50 aufgenommen, der sich in Längsrichtung entlang der inneren, sich nicht drehenden Welle erstreckt. Ein Abstandsblock 52 ist gleitend innerhalb des Kanals 50 zwischen benachbarten Kolbenanordnungen 12 angebracht. Zwtehen jedem Abstandsblock 52 und den ihm benachbarten hydrostatischen Kolbenanordnungen 12 ist ein kleines seitliches Spiel oder freier Raum vorgesehen. Die Seiten 53 des Abstandsblocks

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52 nächst der Kolbenanordnung 12 können auch zueinander nichtparallel oder nach innen abgeschrägt ausgebildet sein, um eine leichte Schwenk- oder gewölbte Kippbewegung der Kolbenanordnung 12 zuzulassen. Der Block 52 kann auch aus einem elastischen Material hergestellt sein, das ein leichtes Nachgeben erlaubt, wenn eine benachbart angebrachte hydrostatische Kolbenanordnung 12 aufgrund einer Auslenkung in dem äußeren Walzenmantel 20 einen seitlichen Druck darauf ausübt.

Eine Ablaufleitung 54 mit einem Fluidaufnahmekanal 56 führt, wie in Fig. 2 dargestellt, das Fluid von den Puffern 38 zur Druckquelle zurück, um das Fluid wieder auf die hydrostatischen Kolbenanordnungen 12 führen zu können. Bei der Betätigung der Walze tritt das Fluid in die Blasen 34 ein, läßt sie gemäß dem Druck, der durch das Fluid ausgeübt wird, sich ausdehnen und dadurch vergrößern sich die Blasen, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Querschnittsfläche der Blase 34 ist geringer als die Oberfläche des hydrostatischen Lagerpuffers 38. Die auf den Lagerpuffer 38 durch die Blase 34 ausgeübte resultierende Kraft ist so angepaßt, daß sie gleich und entgegengesetzt der resultierenden Kraft, die auf das radial äußere Ende des Kolbens 36 wirkt, ist, um Gleichgewicht zu erhalten. Dieses Gleichgewicht wird deshalb erreicht, weil das unter Druck stehende Fluid von der Innenseite der Blase 34 durch die Drossel 44 fließt, wo der Druck auf eine Stufe erniedrigt wird, die ein Gleichgewicht ermöglicht. In dieser Stufe ist die Strömung des unter Druck stehenden Fluids, vorzugsweise öl, durch die Drossel 44 gleich der Strömung des Fluids über die Oberflächen des hydrostatischen Lagerpuffers.

Da Druckfluid in der elastischen Blase 34 enthalten ist, kann die hin- und hergehend angeordnete hydrostatische Kolbenanordnung 12 in der Längsebene, die den Kanal 50 umfaßt, kippen oder schwenken und sich an die Innenseite des sich drehenden Walzenmantels 20, unabhängig von irgendeiner Auslenkung der inneren, sich nicht drehenden Welle 14, in der sich die hydrostatische Kolbenanordnung 12 bewegt, anpassen. Die Auslenkung der Welle kann durch das Gewicht

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des Walzenmantels 20 selbst oder durch irgendein Material, das darauf drückt, wie auch durch Belastungen aufgrund von Druckwalzen 58 hervorgerufen werden, die gegen den Walzenmantel 20 wirken, wie in Fig. 2 dargestellt.

Es wurde also ein neuer Mechanismus zum Entgegenwirken von Auslenkungen in Walzenmänteln erfunden, wobei Kolben von im allgemeinen rechteckiger Querschnittsform, die auf aufblasbaren Blasen angeordnet sind, in einem Längskanal in einer sich nicht drehenden Welle kippen können, um eine der Auslenkung entgegenwirkende Kraft auf einem bei Arbeit belasteten äußeren Walzenmantel, . der nach Möglichkeit im nicht ausgelenktem Zustand arbeiten sollte, erzeugen zu können.

Zusammenfassend ist wenigstens ein druckausübendes Bauteil in einem Schlitz, der sich in Längsrichtung entlang einer stationären Welle erstreckt, um die ein äußerer Walzenmantel drehbar gelagert ist, angeordnet. Ebenfalls in diesem Schlitz angeordnete gleitende Abstandsblöcke legen jedes druckausübende Bauteil entlang dem Schlitz fest und lassen ein radiales Gleiten des Bauteils im Schlitz zu, um sich genau an die innere Oberfläche des Walzenmantels anzupassen und ein genau steuerbares Ansprechen der druckausübenden Bauteile auf jede Auslenkung der Welle zu ermöglichen.

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Claims

Patentansprüche

1" Λ Steuerbare Auslenkungswalze mit einer Welle, die nahe ihrer ^-^ Enden eine Traganordnung aufweist, einer um die betreffende Welle drehbar gelagerten Mantelwalze, wobei sich zwischen Mantelwalze und Welle ein radialer Zwischenraum befindet, und wenigstens einem Kolben, der in einem sich in Längsrichtung in der Welle erstreckenden Schlitz angebracht ist, wobei der Schlitz eine Radialbewegung des Kolbens in Richtung auf die innere Oberfläche der Mantelwalze zuläßt, gekennzeichnet durch ein ausdehnbares Teil (34) in der Welle (14) im Bereich des inneren Endes des Kolbens (36) und einen hydrostatischen Lagerschuh (38) , der auf dem äußeren Ende des Kolbens (36) angeordnet ist und sich in den Zwischenraum erstreckt und die innere Oberfläche der Mantelwalze (20) beaufschlagt, wobei der Schlitz (50) ein Schwenken des Kolbens (36) zuläßt, während dieser sich in radialer Richtung bewegt, während er eine Bewegung des Kolbens (36) in Umfangsrichtung zu der Welle (14) verhindert.
2. Auslenkungswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ausdehnbare Teil eine aufblasbare Blase (34) zur Aufnahme von Druckfluid aufweist.
3. Steuerbare Auslenkungswalze nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder radial bewegliche Kolben (36) und seine mit Druck beaufschlagbaren Teile (34) an ihre eigenen Druckfluidleitungen (32) angeschlossen sind.
4. Steuerbare Auslenkungswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Abstandsblöcke (52) in dem längs ausgerichteten Schlitz (50) zwischen benachbarten radial beweglichen Kolben (36) angeordnet sind, wobei die Abstandsblöcke (52) in Bezug zu dem in Längsrichtung angeordneten Schlitz (50) gleiten können.

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5. Steuerbare Auslenkungswalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blase (34) wenigstens teilweise mit einem Kern (40) gefüllt ist, um eine Mindestgröße der Blase (34) aufrechtzuerhalten.
6. Steuerbare Auslenkungswalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsblöcke (52) aus einem elastischen Material bestehen, das ihre Kontraktion aufgrund des Drucks, der durch die Schwingung der Kolben (3 6) in axialer Richtung der Welle (14) hervorgerufen wird, zuläßt.
7. Steuerbare Auslenkungswalze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sich im allgemeinen in Längsrichtung erstreckende Schlitz (50) nur in einem Teil der Länge der Welle (14) angeordnet ist und an seinen Enden Schultern aufweist.
8. Steuerbare Auslenkungswalze nach Anspruch 1 mit einer Welle, die eine Traganordnung an ihren beiden Enden und eine Mantelwalze aufweist, die um die Welle drehbar gelagert ist, wobei sich zwischen der Mantelwalze und der Welle ein radialer Zwischenraum befindet, gekennzeichnet durch wenigstens einen bewegbaren Kolben (36) , der in einem sich im allgemeinen in Längsrichtung erstreckenden Schlitz (50) in der Welle (14) angebracht ist und einen hydrostatischen Lagerpuffer (38) an seinem äußeren Ende aufweist, wobei der Kolben (36) auf die Einwirkung von Druckfluid auf sein inneres Ende anspricht und einen durchgehenden Kanal (46) mit einer Drossel für die Fluidströmung (44) in der Nähe seines radial äußeren Endes aufweist, um ein Entweichen einer geringen Menge an Druckfluid zu ermöglichen, während das Druckfluid den beweglichen Kolben (3 6) radial bewegen kann, und wenigstens einen Abstands block (52) zwischen benachbarten Kolben (36) , der leicht in dem Längsschlitz (50) gleiten kann und freien Raum an seinen Seiten (53) hat, die ein Schwenken des Kolbens (36) in dem Schlitz (50) zulassen, um zu ermöglichen, daß sich der hydro

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statische Lagerpuffer (38) an jede Auslenkung der Welle (14) in der Mantelwalze (20) anpaßt.
9. Steuerbare Auslenkungswalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfluid, das auf das innere Ende des
Kolbens (36) einwirkt, in einer aufblasbaren Blase (34) enthalten ist.
10. Steuerbare Auslenkungswalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aufblasbare Blase (34) in Fluidverbindung
mit der Drossel (44) steht.
11. Steuerbare Auslenkungswalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein regulierbares Druckfluid jedem Kolben (36) zugeführt wird.
12. Steuerbare Auslenkungswalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aufrechtstehenden Wände der Abstandsblöcke (52) gegeneinander abgeschrägt sind und ein Spiel
geben, das eine Schwenkung des Kolbens (36) während der
Auslenkung der Welle (14) zuläßt.

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