DE29613795U1 - Roller with optimized bending behavior - Google Patents
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Description
TER MEER - MÜLLER - STEINMEIS^R^ PARTMEi, ., ., InometaTER MEER - MÜLLER - STEINMEIS^R^ PARTMEi, ., ., Inometa
Die Erfindung betrifft eine Walze mit optimiertem Biegeverhalten.The invention relates to a roller with optimized bending behavior.
Walzen werden in der Industrie in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt. Dies gilt nicht nur für eigentliche Walzvorgänge, wie sie etwa bei der Herstellung von Stahlblech anfallen. Weite Anwendungsgebiete bilden auch Druckereimaschinen sowie Transportwalzen in der Textil- und Papierindustrie. Rollers are used in many different areas of industry. This does not only apply to actual rolling processes, such as those used in the production of sheet steel. Other areas of application include printing machines and transport rollers in the textile and paper industries.
Mit der Entwicklung von immer größeren und vor allem immer breiteren Anlagen mit entsprechend langen Walzen fällt die im allgemeinen unvermeidbare Durchbiegung langer Walzen im Mittelbereich nachteilig ins Gewicht. Es gibt zwar neben Stahl und Aluminium heute Werkstoffe aus Gemischen von Glasfasern oder Kohlefasern mit Kunststoffen sowie weitere Kompositwerkstoffe, die bei geringem Gewicht eine sehr hohe Steifigkeit erreichen. Auch hier kommt es bei Walzenlängen in der Größenordnung von 6 bis 8 m und darüber im Mittelbereich zu einer nicht zu vernachlässigenden Durchbiegung. Weitere Steigerungen der Materialqualität kommen zumeist aus Kostengründen nicht in Betracht. Eine Vergrößerung des Walzendurchmessers würde zu einem im allgemeinen nicht verfügbaren Platzbedarf führen und im übrigen die Kosten und auch den Energiebedarf für den Betrieb der Walzen unangemessen steigern.With the development of ever larger and, above all, ever wider systems with correspondingly long rollers, the generally unavoidable deflection of long rollers in the middle area is becoming a disadvantage. In addition to steel and aluminum, there are now materials made from mixtures of glass fibers or carbon fibers with plastics as well as other composite materials that achieve very high rigidity with low weight. Here, too, with roller lengths of the order of 6 to 8 m and more, there is a non-negligible deflection in the middle area. Further increases in material quality are usually not considered for cost reasons. Increasing the roller diameter would generally lead to unavailable space requirements and would also disproportionately increase the costs and energy requirements for operating the rollers.
Es gibt daher Lösungen, bei denen bei rohrförmigen Walzen die Stützlager nicht an den Enden liegen, sondern von beiden Seiten her zur Mitte der Walze verschoben sind. Dadurch kommt es zwar zu einem mehr oder weniger groJSen Ausweichen der Walzenenden, jedoch kann der Mittelbereich zwischen den beiden Lagern weitgehend gerade gehalten werden. Wird eine gewisse Verbiegung der Walzenenden zugelassen, so kommt es entsprechend zu einer Aufwölbung des Mittelbereichs, die der dortigen Durchbiegung entgegenwirkt. Die Biegekontur der Walze kann also durch Variation des Lagerabstands im Inneren der Walze variiert und damit für die Bedürfnisse des Einzelfalles optimiert werden. "Optimiert" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß bei vielen Anwendungsfällen ein leichtes Ausweichen der WalzenendenThere are therefore solutions in which the support bearings for tubular rollers are not located at the ends, but are shifted from both sides to the middle of the roller. This does result in a more or less large deflection of the roller ends, but the middle area between the two bearings can be kept largely straight. If a certain amount of bending of the roller ends is permitted, the middle area will bulge accordingly, which counteracts the deflection there. The bending contour of the roller can therefore be varied by varying the bearing spacing inside the roller and thus optimized for the needs of the individual case. "Optimized" in this context means that in many applications a slight deflection of the roller ends is possible.
TER MEER - MÜLLER - STEIMMEJSTEFJ& PARTNEIS ·, InometaTER MEER - MÜLLER - STEIMMEJSTEFJ& PARTNERS ·, Inometa
als weitaus weniger kritisch angesehen wird als eine Durchbiegung in der Mitte.is considered far less critical than a deflection in the middle.
Die Unterbringung der beiden Stützlager im Inneren eines oft relativ langen Walzenrohres bereitet jedoch technisch erhebliche Schwierigkeiten, so daß die Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis zumindest von der Walzenlänge her begrenzt sind.However, accommodating the two support bearings inside an often relatively long roller tube presents considerable technical difficulties, so that the possible applications in practice are limited, at least in terms of the roller length.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die es in einfacher Weise gestattet, die Durchbiegung einer Walze in der Walzenmitte zu unterdrücken und das Biegeverhalten der Walze insgesamt zu optimieren.The invention is based on the object of creating a roller of the generic type which makes it possible in a simple manner to suppress the deflection of a roller in the middle of the roller and to optimize the bending behavior of the roller as a whole.
Diese Aufgabe wird bei einer Walze der obigen Art dadurch gelöst, daJ3 die
Walze zusammengesetzt ist aus einem äußeren Walzenrohr und einer innerhalb des Walzenrohres angeordneten Stützwelle, die einen Abstand zur Innenfläche
des Walzenrohres aufweist, im Längsmittelbereich jedoch einen Abschnitt größeren Durchmessers besitzt, der gegen die Innenfläche des
Walzenrohres anliegt.
20This object is achieved in a roller of the above type in that the roller is composed of an outer roller tube and a support shaft arranged within the roller tube, which is at a distance from the inner surface of the roller tube, but has a section of larger diameter in the longitudinal center region which rests against the inner surface of the roller tube.
20
Durch diese Gestaltung des Innenrohres mit dem mittleren Abschnitt größeren
Durchmessers wird der Fall einer Abstützung des äußeren Walzenrohres durch zwei nach innen versetzte Lager nachgebildet, ohne daß die dort vorhandenen
komplizierten Lagerungsprobleme auftreten.
25This design of the inner tube with the middle section of larger diameter simulates the case of supporting the outer roller tube by two inwardly offset bearings, without the complicated bearing problems that exist there.
25
Die Stützwelle ist in der Regel ebenfalls ein Rohr, das im Verhältnis zum Materialaufwand eine höhere Steifigkeit bietet.The support shaft is usually also a tube, which offers greater rigidity in relation to the material used.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Walzenmaterial beschränkt. In Betracht kommen Stahl, Aluminium, glasfaserverstärkter Kunststoff, kohlefaserverstärkter Kunststoff oder ein sonstiger Kompositwerkstoff und grundsätzlich auch weitere für Walzen geeignete Materialien.The application of the invention is not limited to a specific roller material. Steel, aluminum, glass fiber reinforced plastic, carbon fiber reinforced plastic or another composite material are possible. and in principle also other materials suitable for rollers.
Vorzugsweise ist die Stützwelle mit ,der Innenfläche des Walzenrohres im Längsmittelbereich fest verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt.Preferably, the support shaft is firmly connected to the inner surface of the roller tube in the longitudinal center region, in particular welded or glued.
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Bei der Herstellung aus Kompositwerkstoffen, insbesondere CFK und GFK, bei denen eine Walze durch Wickeln einzelner Schichten hergestellt wird, besteht auch die Möglichkeit, die Stützwelle und das Walzenrohr einstückig herzustellen, indem beim Wickelvorgang an den beiden Endbereichen der Stützwelle zylindrische Kerne vorgesehen werden, die nach der Fertigstellung herausgezogen werden.When manufacturing from composite materials, in particular CFRP and GFRP, where a roller is manufactured by winding individual layers, it is also possible to manufacture the support shaft and the roller tube as one piece by providing cylindrical cores at the two end areas of the support shaft during the winding process, which are then pulled out after completion.
Die Lagerung der Walze erfolgt über die innere Stützwelle, die in der üblichen Weise an beiden Enden Lagerzapfen aufweist. Sofern die innere Stützwelle rohrförmig ist, sind an beiden Enden eingesetzte Endstücke vorgesehen, an denen sich die Lagerzapfen befinden.The roller is supported by the inner support shaft, which in the usual way has bearing pins at both ends. If the inner support shaft is tubular, end pieces are provided at both ends on which the bearing pins are located.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
15In the following, preferred embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
15
Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Walze;Fig. 1 is a schematic longitudinal section through a first embodiment of a roller according to the invention;
Fig. 2 ist eine entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;Fig. 2 is a corresponding illustration of another embodiment of the invention;
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung;Fig. 3 shows a longitudinal section through a third embodiment of the invention;
Fig. 4 veranschaulicht ein mögliches Herstellungsverfahren für eineFig. 4 illustrates a possible manufacturing process for a
erfindungsgemäße Walze.roller according to the invention.
Die in der in der Zeichnung gezeigten Längsschnitte sind hinsichtlich ihres Verhältnisses von Durchmesser zu Länge nicht als maßstäblich anzusehen. Insbesondere kann die Länge im Verhältnis zum Durchmesser wesentlich größer sein, als es in der Zeichnung gezeigt ist.The longitudinal sections shown in the drawing are not to be regarded as being to scale in terms of their ratio of diameter to length. In particular, the length in relation to the diameter can be significantly larger than shown in the drawing.
In Fig. 1 ist ein äußeres, die eigentliche Walze bildendes Walzenrohr mit 10 bezeichnet. Im Inneren des Walzenrohres befindet sich eine Stützwelle 12, die an den beiden aus dem Rohr 10 herausragenden Enden mit Lagerzapfen 14 und 16 verbunden ist.In Fig. 1, an outer roller tube forming the actual roller is designated 10. Inside the roller tube there is a support shaft 12, which is connected to bearing pins 14 and 16 at the two ends protruding from the tube 10.
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Im Inneren des Walzenrohres 10 besteht die Stützwelle aus einem, bezogen auf die Länge des Walzenrohres 10, mittleren Abschnitt 18 größeren Durchmessers und zwei Endabschnitten 20 und 22 kleineren Durchmessers. Zwischen den Endabschnitten 20 und 22 und der Innenfläche des Walzenrohres 10 liegen zylindrische Zwischenräume 24 und 26. Dagegen ist der mittlere Abschnitt 18 der Stützwelle so bemessen, daj3 er die Innenfläche des Walzenrohres 10 berührt und damit abstützt. Die Umfangsfläche des mittleren Abschnitts 18 zwischen den beiden Punkten 28 und 30 in Fig. 1 hat auf diese Weise eine ähnliche Wirkung wie die eingangs erläuterten Stützlager in den Punkten 28 und 30, die im Stand der Technik verwendet worden sind.Inside the roller tube 10, the support shaft consists of a middle section 18 of larger diameter relative to the length of the roller tube 10 and two end sections 20 and 22 of smaller diameter. Cylindrical spaces 24 and 26 are located between the end sections 20 and 22 and the inner surface of the roller tube 10. In contrast, the middle section 18 of the support shaft is dimensioned such that it touches the inner surface of the roller tube 10 and thus supports it. The circumferential surface of the middle section 18 between the two points 28 and 30 in Fig. 1 thus has a similar effect to the support bearings explained at the beginning at points 28 and 30 that have been used in the prior art.
Andererseits ist eine komplizierte Lagerung des Walzenrohres in den Punkten 28 und 30 nicht notwendig.On the other hand, a complicated bearing of the roller tube in points 28 and 30 is not necessary.
Bei der Lösung der Fig. 1 ragen die Endabschnitte des Walzenrohres 10 nach beiden Seiten über den mittleren Abschnitt 18 der Stützwelle hinaus. Da sie in den Endabschnitten einen Abstand zu den Endabschnitten 20 und 22 der Stützswelle 12 aufweisen, wird hier eine gewisse Verbiegung zugelassen. Diese Verbiegung führt im Gegenzug zu einer entsprechenden Aufwölbung des mittleren Bereichs des Walzenrohres, die zusammen mit dem Abstützeffekt durch den mittleren Abschnitt 18 der Stützwelle einer Durchbiegung des Walzenrohres im Mittelbereich bei Belastung entgegenwirkt.In the solution shown in Fig. 1, the end sections of the roller tube 10 protrude on both sides beyond the middle section 18 of the support shaft. Since they are spaced apart from the end sections 20 and 22 of the support shaft 12 in the end sections, a certain amount of bending is permitted here. This bending in turn leads to a corresponding bulging of the middle section of the roller tube, which, together with the supporting effect of the middle section 18 of the support shaft, counteracts a bending of the roller tube in the middle section when loaded.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 nehmen der mittlere Abschnitt 18 und
die beiden Endabschnitte 20 und 22 der Stützwelle 12 jeweils etwa ein Drittel der Länge der Stützwelle ein. Der mittlere Abschnitt 18 kann jedoch im
Verhältnis zu den Endabschnitten 20 und 22 langer oder kürzer gewählt
werden, wenn dies für den einzelnen Anwendungsfall und das dort benötigte Biegeverhalten gewünscht wird.
30In the embodiment according to Fig. 1, the middle section 18 and the two end sections 20 and 22 of the support shaft 12 each take up approximately one third of the length of the support shaft. However, the middle section 18 can be selected to be longer or shorter in relation to the end sections 20 and 22 if this is desired for the individual application and the bending behavior required there.
30
Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 dadurch, dajS Fig. 2 eine Stützwelle 32 zeigt, die ihrerseits ebenfalls als Rohr ausgebildet ist. In den beiden Enden der rohrförmigen Stützwelle 32 befinden sich Endstücke 34,36, an denen die Lagerzapfen 14,16 vorgesehen sind. Im übrigen besteht Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform gemäJ3 Fig. 1, so daß die gleichen Bezugsziffern verwendet werden und auf die vorangegangene Beschreibung Bezug genommen werden kann.The embodiment according to Fig. 2 differs from that of Fig. 1 in that Fig. 2 shows a support shaft 32, which in turn is also designed as a tube. In the two ends of the tubular support shaft 32 there are end pieces 34, 36 on which the bearing pins 14, 16 are provided. Otherwise there is agreement with the first embodiment according to Fig. 1, so that the same reference numbers are used and reference can be made to the previous description.
TER MEER - MÜLLER - STEJ^MEjSTER,^ PARTNER *.,. InometaTER MEER - MÜLLER - STEJ^MEjSTER,^ PARTNER *.,. Inometa
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Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, die mit derjenigen der Fig. 2 übereinstimmt und auch in ihrer Gesamtheit nicht noch einmal erläutert werden muß. Fig. 3 zeigt lediglich zusätzlich auf der Außenfläche des mittleren Abstands 18 der Stützwelle 32 bzw. der entsprechenden Innenfläche des WaI-zenrohres 10 eine Verklebung 38, die die Stützwelle und das Walzenrohr zu einer festen Einheit verbinden. Je nach Art des verwendeten Materials kann auch eine andere Verbindung von Stützwelle und Walzenrohr verwendet werden, etwa eine Verschweißung oder auch ein PreJ3sitz. Für die von der Erfindung angestrebte Wirkung ist eine feste Verbindung zwischen beiden Teilen nicht unerläßlich, sofern eine axiale und radiale Festlegung zwischen der Stützwelle und dem Walzenrohr gewährleistet ist.Fig. 3 shows an embodiment that corresponds to that of Fig. 2 and does not need to be explained again in its entirety. Fig. 3 simply shows an additional bond 38 on the outer surface of the middle distance 18 of the support shaft 32 or the corresponding inner surface of the roller tube 10, which connects the support shaft and the roller tube to form a solid unit. Depending on the type of material used, another connection between the support shaft and the roller tube can also be used, such as welding or a press fit. For the effect sought by the invention, a solid connection between the two parts is not essential, provided that an axial and radial fixation between the support shaft and the roller tube is guaranteed.
Fig. 4 veranschaulicht ein mögliches Herstellungsverfahren für eine erfindungsgemäJ3e Walze bei Verwendung von Kompositmaterialien, wie etwa CFK oder GFK, und die Herstellung der Walze durch Wickeln von kunststoffgetränkten Fasermaterialien aus Glasfaser oder Kohlefaser. In diesem Falle kann zunächst die innere Stützwelle durchgehend bis zur Stärke der beiden Endabschnitte 20,22 geringeren Durchmessers gewickelt werden. Anschließend werden auf die Endabschnitte zylindrische Kerne 40,42 aufgeschoben, und der Wickelvorgang wird zunächst im mittleren Abschnitt 18 der Stützwelle 32 fortgesetzt, bis die Höhe der Kerne 40,42 erreicht ist. Anschließend wird wiederum über die gesamte Länge der dem Walzenrohr 10 entsprechende Durchmesser durch weiteres Wickeln hergestellt.Fig. 4 illustrates a possible manufacturing process for a roller according to the invention using composite materials such as CFRP or GFRP and the manufacture of the roller by winding plastic-impregnated fiber materials made of glass fiber or carbon fiber. In this case, the inner support shaft can first be wound continuously up to the thickness of the two end sections 20, 22 of smaller diameter. Cylindrical cores 40, 42 are then pushed onto the end sections and the winding process is initially continued in the middle section 18 of the support shaft 32 until the height of the cores 40, 42 is reached. Then, the diameter corresponding to the roller tube 10 is again produced over the entire length by further winding.
Bei Verwendung entsprechender Kerne 40,42 könnte auch mit einem Gießverfahren gearbeitet werden, sofern dies von den verfügbaren Materialien her im Einzelfalle in Betracht kommen sollte.When using corresponding cores 40,42, a casting process could also be used, provided that this should be considered in the individual case based on the available materials.
Das Herstellungsverfahren ist insgesamt für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich. Es kommt vor allem darauf an, daß im mittleren Bereich des Walzenrohres eine tragende und abstützende Verbindung durch Vergrößerung des Durchmessers der Stützwelle geschaffen wird, während die Endbereiche des Walzenrohres im Abstand zu der Stützwelle liegen.The manufacturing process as a whole is not essential for the present invention. What is important is that in the middle area of the roller tube a load-bearing and supporting connection is created by increasing the diameter of the support shaft, while the end areas of the roller tube are at a distance from the support shaft.
Claims (6)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970123 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19991203 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20030115 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20041015 |
|
| R071 | Expiry of right |