EP0524711B1 - Kaltpilgerwalzwerk mit hin- und herbewegbarem Walzgerüst - Google Patents

Kaltpilgerwalzwerk mit hin- und herbewegbarem Walzgerüst Download PDF

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EP0524711B1
EP0524711B1 EP92250184A EP92250184A EP0524711B1 EP 0524711 B1 EP0524711 B1 EP 0524711B1 EP 92250184 A EP92250184 A EP 92250184A EP 92250184 A EP92250184 A EP 92250184A EP 0524711 B1 EP0524711 B1 EP 0524711B1
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EP
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roll stand
shafts
weights
crank
cold pilger
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EP0524711A3 (en
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Klaus Rehag
Josef Gerretz
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Vodafone GmbH
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Mannesmann AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/005—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills with reciprocating stand, e.g. driving the stand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2142—Pitmans and connecting rods
    • Y10T74/2154—Counterbalanced
    • Y10T74/2156—Weight type
    • Y10T74/2157—Rotating

Definitions

  • the invention relates to a cold pilger rolling mill with a reciprocating roll stand, the inertial mass of which can be compensated for by counterweights which are arranged eccentrically on the crank mechanism, which is connected to the roll stand via a push rod.
  • the present invention has for its object to provide a simple constructive and easy to assemble construction for the crank mechanism of a cold pilger rolling mill with rotating mass balancing weights, in which the space requirement is limited and expensive foundations are avoided.
  • the crank mechanism consists of three shafts arranged parallel to one another and equally spaced, of which the central shaft, which is designed as a crankshaft, is connected via its crank pin to the push rod coupling the rolling stand and on the crank thereof by 180 degrees to the articulation point the push rod eccentrically displaces one of the main masses, which balances the inertia forces of the roll stand in half Axis of rotation of the crankshaft is arranged and that two additional shafts of equal size are arranged on the other two shafts, which compensate for the other half of the inertial forces of the roll stand, the shafts being connected in a meshing manner via spur gears for synchronous rotation of the shafts and their masses such that the additional masses rotate in opposite directions to the main mass at the same speed and in the dead centers of the roll stand the sum of the main and additional masses effective there correspond to the inertial mass of the roll stand and the other masses moved with the roll stand.
  • the first order inertia forces are completely compensated for in the dead centers of the roll stand.
  • the rotating weights balance themselves. All intermediate positions are also completely balanced.
  • the arrangement of rotating masses which have twice the speed, also makes it possible to balance the mass forces of the second order.
  • the additionally provided masses are half as large as the additional masses representing a quarter of the total mass if the center of gravity distance of the additional masses from the respective axes of rotation is as large as the crank radius.
  • the shafts can be arranged both vertically and horizontally without leaving the advantages of the invention.
  • Fig. 1 denotes the rolling stand of a cold pilger rolling mill in which the individual rolls 2 are received.
  • the rolling stand 1 can be moved back and forth on the frame 3, etc.
  • the crank mechanism K is driven by a drive motor (not shown).
  • the inertial masses of the entire rolling stand are compensated for by counterweights A, B1 and B2, which are arranged eccentrically on the crank mechanism K.
  • the crank mechanism rotates around vertical axes of rotation.
  • the middle shaft 7 of the crank mechanism K is designed as a crankshaft, on the crank pin of which the push rod 5 is articulated at 6.
  • the counter mass A is offset by 180 degrees to the articulation point 6 of the push rod 5; their weight is so great that it compensates for half the inertial force of the roll stand.
  • Shafts 8 and 9 are provided parallel to shaft 7 and on both sides thereof, on which additional masses B1 and B2 of equal size are arranged, which compensate for the other half of the inertial forces of roll stand 1, the synchronous rotation of shafts 7, 8, 9 by the shafts 7, 8, 9 arranged spur gears 10, 11, 12 is guaranteed, which are intermeshed.
  • the additional masses B1, B2 run in the opposite direction to the main mass A, uz at the same speed and are arranged so that in the dead centers of the roll stand the sum of the main and additional masses A + B1 + B2 of the inertial mass of the roll stand and correspond to the remaining masses moved with the rolling stand.
  • Fig. 3 the same cold pilger rolling mill as in Figs. 1 and 2 is shown, but in the 90 degree position of the rolling stand or the crank mechanism. In this position there are no mass forces from the scaffolding, the rotating masses balance themselves.
  • Fig. 4 shows the position of the cold pilger rolling mill or the crank mechanism in the 180 degree position, here also the counterweights A, B1 and B2 completely balance the mass force, as in the position shown in Fig. 2.
  • FIG. 5 shows a top view of a cold filter rolling mill in the zero position, in which the mass forces of the second order are also compensated for.
  • two further circumferential masses C1 and C2 are provided, which are arranged on shafts 13, 14, which run parallel to shafts 7, 8, 9.
  • the additional masses C1 and C2 rotate at twice the speed as masses A, B1 and B2 and are set in motion by spur gears 15, 16, etc. such that the directions of rotation of the masses C1 and C2 are opposite.
  • a spur gear 16 driving the mass C2 meshes directly with the spur gear 12 of the additional mass B2 and a spur gear 15 driving the mass C1 via an intermediate gear 17 reversing the direction of rotation with the spur gear 10 which moves the additional mass B1.
  • FIG. 6 A particularly favorable design of the cold pilger rolling mill of the invention is shown schematically in FIG. 6.
  • the same parts are numbered the same.
  • FIG. 7 the top view of the cold pilger rolling mill according to FIG. 6, the crankshafts and balance shafts are arranged one behind the other in the rolling direction.
  • the units arranged on the crank drive K housing are easily accessible.
  • FIGS. 8 and 9 Further favorable embodiments of the invention are shown in FIGS. 8 and 9 in plan view and view, in contrast to the previously described solutions two push rods 5a, 5b being articulated on both sides of the crank mechanism K.
  • the same advantages of the invention can also be achieved here.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kaltpilgerwalzwerk mit hin- und herbewegbarem Walzgerüst, dessen Trägheitsmasse durch Gegenmassen ausgleichbar ist, die exzentrisch an dem Kurbeltrieb angeordnet sind, der über eine Schubstange mit dem Walzgerüst verbunden ist.
  • Durch die DE-B- 18 15 521 ist ein gattungsgemäßes Pilgerschrittwalzwerk mit einem in einer Horizontalebene hin- und herbewegten Walzgerüst bekannt geworden, dessen das Walzgerüst antreibende Schubstangen an zwei Kurbeleinrichtungen angelenkt sind, die derartig gegenläufig synchron angetrieben sind, daß sich ein Ausgleich der durch die schwingenden Massen des Walzgerüstes hervorgerufenen Trägheitskräfte in einer durch die Walzgutachse gelegten Ebene ergibt. Der bekannte Stand der Technik schlägt zum vollständigen Ausgleich der durch die schwingenden Massen des Walzgerüstes hervorgerufenen Trägheitskräfte in allen durch die Walzgutachse verlaufenden Ebenen komplementäre Massen vor, die derart exzentrisch auf den beiden Kurbeleinrichtungen befestigt sind, daß ihre Projektionen auf die Bewegungsebene des Walzgerüstes sich in jedem Augenblick eines vollständigen Arbeitsspiel entgegengesetzt zur Bewegung des Walzgerüstes verschieben. Damit wird eine Lösung für das dem Pilgerschrittwalzverfahren mit hin- und herbewegtem Walzgerüst eigene Problem angeboten, das darin besteht, daß die Hin- und Herbewegung der tonnenschweren Teile Trägheitskräfte hervorruft, die erhebliche mechanische Probleme bringen.
  • Die vorbekannte Lösung benötigt für den angestrebten vollständigen Ausgleich der Trägheitskräfte zwei Schubstangen, die einen erheblichen konstruktiven Aufwand darstellen. Weil die Zahnräder für die Kopplung der für den Trägheitskraftausgleich erforderlichen Wellen die komplette Leistung zum Bewegen des Walzgerüstes übertragen müssen, sind diese jeweils doppelt vorzusehen, weshalb der Lageraufwand ebenfalls steigt und eine stabile Gehäusekonstruktion sehr teuer wird. Darüber hinaus ist eine Abstimmung der beiden parallel angeordneten Schubkurbeln notwendig, um fertigungsbedingte Abweichungen der kinematischen Abmessungen auszugleichen.
  • Ausgehend von dem vorbekannten Massenausgleich liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfache konstruktive und leicht zu montierende Konstruktion für den Kurbeltrieb eines Kaltpilgerwalzwerkes mit rotierenden Massenausgleichsgewichten anzubieten, bei der der Platzbedarf eingeschränkt wird und teure Fundamente vermieden werden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Kurbeltrieb aus drei parallel zueinander und gleich beabstandet angeordneten Wellen besteht, von denen die mittlere als Kurbelwelle ausgebildete Welle über ihren Kurbelzapfen mit der das Walzgerüst koppelnden Schubstange verbunden ist und auf deren Kurbel um 180 Grad zum Anlenkpunkt der Schubstange versetzt einer die Trägheitskräfte des Walzgerüstes zur Hälfte ausgleichende Hauptmasse exzentrisch zur Drehachse der Kurbelwelle angeordnet ist und daß auf den beiden anderen Wellen zwei gleich große Zusatzmassen angeordnet sind, die die andere Hälfte der Trägheitskräfte des Walzgerüstes ausgleichen, wobei zum synchronen Umlauf der Wellen und deren Massen die Wellen über Stirnräder dergestalt kämmend verbunden sind, daß die Zusatzmassen in entgegengesetzten Richtungen zur Hauptmasse mit gleich großer Geschwindigkeit umlaufen und in den Totpunkten des Walzgerüstes die Summe der dort wirksamen Haupt- und Zusatzmassen der Trägheitsmasse des Walzgerüstes und der übrigen mit dem Walzgerüst bewegten Massen entsprechen.
  • Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Massenkräfte erster Ordnung in den Totpunkten des Walzgerüstes restlos ausgeglichen werden. In der 90 Grad und 270 Grad Stellung, in der keine Gerüstmassenkräfte auftreten, gleichen sich die rotierenden Gewichte selbst aus. Auch alle Zwischenstellungen sind restlos ausgeglichen.
  • Nach einem weiteren günstigen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß zum Ausgleich von Massenkräften zweiter Ordnung zwei zusätzliche gleich große und mit doppelter Geschwindigkeit und einander entgegengesetztem Drehsinn umlaufende Massen auf Wellen angeordnet sind, die parallel zu den übrigen Wellen verlaufen und über Stirnräder mit je einem der Stirnräder kämmen, die die Zusatzmassen antreiben.
  • Durch die Anordnung rotierender Massen, die die doppelte Drehzahl haben, ist auch der Ausgleich der Massenkräfte zweiter Ordnung möglich. Die zusätzlich vorgesehenen Massen sind halb so groß wie die ein Viertel der Gesamtmasse darstellenden Zusatzmassen, wenn der Schwerpunktabstand der Zusatzmassen von den jeweiligen Drehachsen so groß wie der Kurbelradius ist.
  • In einer günstigen konstruktiven Weiterbildung der Erfindung ist vorgeschlagen, daß die Wellen der Haupt- und Zusatzmassen in Bewegungsrichtung des Walzgerüstes hintereinander angeordnet sind. Durch diese Anordnung ergibt sich der Vorteil, daß auf dem Kurbelgehäuse angeordnete Aggregate leichter zugänglich sind.
  • Wie weitere Ausgestaltungen der Erfindung in den Unteransprüchen beschreiben, können die Wellen sowohl senkrecht als auch horizontal angeordnet sein, ohne daß die Vorteile der Erfindung verlassen werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen grob vereinfacht und schematisch dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    die Ansicht eines Kaltpilgerwalzwerkes nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    Fig. 2
    eine Draufsicht auf das Kaltpilgerwalzwerk nach Fig. 1,
    Fig. 3,4
    die Draufsicht auf das Kaltpilgerwalzwerk nach Fig. 1 in zwei anderen Stellungen der Schubkurbel,
    Fig. 5
    ein Kaltpilgerwalzwerk nach einer Weiterbildung der Erfindung mit zusätzlichen Massen,
    Fig. 6
    eine Ansicht eines Kaltpilgerwalzwerkes nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Hintereinanderanordnung der Wellen,
    Fig. 7
    eine Draufsicht auf ein Kaltpilgerwalzwerk in Null-Stellung gemäß Fig. 6,
    Fig. 8
    die Draufsicht auf ein Kaltpilgerwalzwerk mit horizontal angeordneten Kurbel- und Ausgleichswellen,
    Fig. 9
    Ansicht des Kaltpilgerwalzwerkes nach Fig. 8.
  • In Fig. 1 ist mit 1 das Walzgerüst eines Kaltpilgerwalzwerkes bezeichnet, in dem die Pilgerwalzen 2 aufgenommen werden. Das Walzgerüst 1 ist auf dem Rahmen 3 hin- und herbewegbar, u.z. über die einerseits bei 4 am Walzgerüst und andererseits exzentrisch am Kurbeltrieb bei 6 angelenkte Schubstange 5. Der Kurbeltrieb K wird von einem - nicht dargestellten - Antriebsmotor angetrieben.
  • Die Trägheitsmassen des gesamten Walzgerüstes werden durch Gegenmassen A, B1 und B2 ausgeglichen, die exzentrisch am Kurbeltrieb K angeordnet sind, Der Kurbeltrieb läuft um vertikale Drehachsen um.
  • In Fig. 2 ist die Draufsicht des Kaltpilgerwalzwerkes nach Fig. 1 dargestellt. Die mittlere Welle 7 des Kurbeltriebes K ist als Kurbelwelle ausgebildet, an deren Kurbelzapfen bei 6 die Schubstange 5 angelenkt ist. Die Gegenmasse A ist um 180 Grad zum Anlenkpunkt 6 der Schubstange 5 versetzt; ihr Gewicht ist so groß, daß es die Hälfte der Trägheitskraft des Walzgerüstes ausgleicht.
  • Parallel zur Welle 7 und beidseitig davon sind die Wellen 8 und 9 vorgesehen, auf denen gleich große Zusatzmassen B1 und B2 angeordnet sind, die die andere Hälfte der Trägheitskräfte des Walzgerüstes 1 ausgleichen, wobei der synchrone Umlauf der Wellen 7, 8, 9 durch auf den Wellen 7, 8, 9 angeordnete Stirnräder 10, 11, 12 gewährleistet ist, welche miteinander kämmend verbunden sind. Die Zusatzmassen B1, B2 laufen in entgegengesetzter Richtung zu der Hauptmasse A um, u.z. mit gleich großer Geschwindigkeit und sind so angeordnet, daß in den Totpunkten des Walzgerüstes die Summe der dort wirksamen Haupt- und Zusatzmassen A + B1 + B2 der Trägheitsmasse des Walzgerüstes und der übrigen mit dem Walzgerüst bewegten Massen entsprechen.
  • In Fig. 3 ist das gleiche Kaltpilgerwalzwerk wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, jedoch in 90 Grad-Stellung des Walzgerüstes bzw. des Kurbeltriebes. In dieser Stellung sind Massenkräfte aus dem Gerüst nicht vorhanden, die rotierenden Massen gleichen sich selbst aus.
  • Fig. 4 zeigt die Stellung des Kaltpilgerwalzwerkes bzw. des Kurbeltriebes in 180 Grad-Stellung, auch hier gleichen die Gegenmassen A, B1 und B2 die Massenkraft restlos aus, wie in der in Fig. 2 dargestellten Position.
  • In Fig. 5 ist in der Draufsicht ein Kaltpilterwalzwerk in Null-Stellung dargestellt, bei dem auch die Massenkräfte zweiter Ordnung ausgeglichen werden. Zusätzlich zu den Zusatzmassen B1 und B2 sind zwei weitere umlaufende Massen C1 und C2 vorgesehen, die auf Wellen 13, 14 angeordnet sind, die parallel zu den Wellen 7, 8, 9 verlaufen. Die zusätzlichen Massen C1 und C2 laufen mit doppelter Geschwindigkeit wie die Massen A, B1 und B2 um und werden über Stirnräder 15, 16 in Bewegung versetzt, u.z. derart, daß die Drehrichtungen der Massen C1 und C2 entgegengesetzt sind. Zu diesem Zweck kämmt ein die Masse C2 treibendes Stirnrad 16 unmittelbar mit dem Stirnrad 12 der Zusatzmasse B2 und ein die Masse C1 antreibendes Stirnrad 15 über ein die Drehrichtung umkehrendes Zwischenrad 17 mit dem Stirnrad 10, welches die Zusatzmasse B1 bewegt.
  • Eine konstruktiv besonders günstige Ausführung des Kaltpilgerwalzwerkes der Erfindung ist in Fig. 6 schematisch dargestellt. Gleiche Teile sind gleich beziffert. In diesem Beispiel sind, wie sich auch aus Fig. 7, der Draufsicht auf das Kaltpilgerwalzwerk nach Fig. 6, ergibt, die Kurbel- und Ausgleichswellen in Walzrichtung hintereinander angeordnet. Bei dieser Lösung sind die auf dem Gehäuse des Kurbeltriebes K angeordneten Aggregate leicht zugänglich.
  • Weitere günstige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Fig. 8 und 9 in Draufsicht und Ansicht dargestellt, wobei im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Lösungen zwei Schubstangen 5a, 5b beidseitig des Kurbeltriebes K angelenkt sind. Auch hier lassen sich die gleichen Vorteile der Erfindung erzielen.

Claims (5)

  1. Kaltpilgerwalzwerk mit hin- und herbewegbarem Walzgerüst (1), dessen Trägheitsmasse durch Gegenmassen (A, B1, B2) ausgleichbar ist, die exzentrisch an dem Kurbeltrieb (K) angeordnet sind, der über eine Schubstange (5) mit dem Walzgerüst (1) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kurbeltrieb (K) aus drei parallel zueinander und gleich beabstandet angeordneten Wellen (7, 8, 9) besteht, von denen die mittlere als Kurbelwelle ausgebildete Welle (7) über ihren Kurbelzapfen mit der das Walzgerüst (1) koppelnden Schubstange (5) verbunden ist und auf deren Kurbel um 180 Grad zum Anlenkpunkt (6) der Schubstange (5) versetzt eine die Trägheitskräfte des Walzgerüstes zur Hälfte ausgleichende Hauptmasse (A) exzentrisch zur Drehachse der Kurbelwelle angeordnet ist und daß auf den beiden anderen Wellen (8, 9) zwei gleichgroße Zusatzmassen (B1, B2) angeordnet sind, die die andere Hälfte der Trägheitskräfte des Walzgerüstes (1) ausgleichen, wobei zum synchronen Umlauf der Wellen (7, 8, 9) und deren Massen (A, B1, B2) die Wellen (7, 8, 9) über Stirnräder (10, 11, 12) dergestalt miteinander kämmend verbunden sind, daß die Zusatzmassen (B1, B2) in entgegengesetzten Richtungen zur Hauptmasse (A) mit gleichgroßer Geschwindigkeit umlaufen und in den Totpunkten des Walzgerüstes (1) die Summe der dort wirksamen Haupt- und Zusatzmassen (A, B1, B2) der Trägheitsmasse des Walzgerüstes (1) und der übrigen mit dem Walzgerüst bewegten Massen entspricht.
  2. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zum Ausgleich von Massenkräften zweiter Ordnung zwei zusätzliche gleichgroße und mit doppelter Geschwindigkeit und einander entgegengesetztem Drehsinn umlaufende Massen (C1, C2) auf Wellen (13, 14) angeordnet sind, die parallel zu den übrigen Wellen (7, 8, 9) verlaufen und über Stirnräder (15, 16, 17) mit je einem der Stirnräder kämmen, die die Zusatzmassen (B1, B2) antreiben.
  3. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wellen (7, 8, 9) der Haupt- und Zusatzmassen (A, B1, B2) in Bewegungsrichtung des Walzgerüstes (1) hintereinander angeordnet sind.
  4. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wellen (7, 8, 9) senkrecht angeordnet sind.
  5. Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Wellen (7, 8, 9) horizontal angeordnet sind.
EP92250184A 1991-07-22 1992-07-13 Kaltpilgerwalzwerk mit hin- und herbewegbarem Walzgerüst Expired - Lifetime EP0524711B1 (de)

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EP0524711A2 EP0524711A2 (de) 1993-01-27
EP0524711A3 EP0524711A3 (en) 1993-08-04
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