EP2216107A1 - Antriebssystem für ein Walzwerk, insbesondere für ein Kaltpilgerwalzwerk - Google Patents
Antriebssystem für ein Walzwerk, insbesondere für ein Kaltpilgerwalzwerk Download PDFInfo
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- EP2216107A1 EP2216107A1 EP10000064A EP10000064A EP2216107A1 EP 2216107 A1 EP2216107 A1 EP 2216107A1 EP 10000064 A EP10000064 A EP 10000064A EP 10000064 A EP10000064 A EP 10000064A EP 2216107 A1 EP2216107 A1 EP 2216107A1
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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
Definitions
- the invention relates to a drive system for a rolling mill, in particular for a cold pilger rolling mill, with at least one movable rolling stand, at least one crank mechanism having a crank arm with balance weight for at least partially balancing the mass forces generated by the rolling stand, at least one drive and at least one Connecting rod, which connects the rolling stand and the crank arm articulated, wherein two units each consisting of crank mechanism, crank arm, balance weight and push rod are provided, which are arranged on both sides of a central plane of the drive system and are driven by the at least one drive in opposite directions.
- a drive system of this kind is for example from the DE 43 36 422 C2 known.
- a mill stand equipped with a cold pilger roller pair is required, which is driven in an oscillating manner.
- a crank mechanism is used, which is driven by a motor.
- the crank mechanism is provided to compensate for the inertial forces of the roll stand with a balance weight.
- this weight is usually not sufficient for a sufficient balance of mass forces
- a disadvantage of the known embodiment that overall results in a rather complicated construction of the entire drive system, because a variety of machine elements - intermeshing intermeshing - are required. This also increases the cost of the drive system and thus of the cold pilger rolling mill, which means not only the investment costs for the system itself, but also the costs for the plant foundation, for spare and wearing parts and for maintenance and repair.
- a drive system for a cold pilger rolling mill is known in which the crank arm for driving the rolling mill with flyweights and a vertically oscillating balance weight to compensate for the mass forces of the first order and the mass moments in the drive is equipped.
- a disadvantage of this solution is that the foundation of the rolling mill is very complicated and therefore expensive designed, since it must be ensured for the vertical immersion of the balance weight in the foundation. This requires a large and deep basement, which increases the costs of the rolling mill accordingly.
- the DE 36 13 036 C1 discloses a drive for the mill stand of a cold pilger mill using a planetary crank drive to drive and balance mass and mass moments. Although with this solution an optimal mass balance can be made, this drive is only suitable for smaller cold pilger mills, because in larger systems, the size of such a drive system increases disproportionately and thus causes high costs.
- crankshafts In known drive systems for cold pilger rolling mills, two-cranked, expensive crankshafts are therefore used which move the rolling stand in an oscillating manner via push rods.
- the balancing weights on the crankshaft and on additional rotating additional shafts eliminate the mass forces caused by the rolling motion of the rolling mill.
- the invention is therefore based on the object to make a generic drive system in particular for a cold pilger rolling mill so that in a simplified and thus cost-effective construction, the mass forces - at least the first order - can be kept as low as possible.
- each of the two units has its own drive in the form of an electric motor, with which the two units are driven in opposite directions, wherein between the electric motor and the crank gear, a transmission in the form of a single-stage helical gear is arranged or Electric motor drives the crank mechanism without the interposition of a transmission.
- the two units are preferably formed mirror-image to the center plane.
- the electric motor is preferably designed as a low-speed, high-torque motor.
- the crank mechanism is preferably designed as a non-limited crank.
- the proposed drive system is preferably free of further waves with balancing weights.
- the masses of the balance weights can be selected so that the first-order framework mass forces are at least substantially, preferably completely, compensated during operation of the drive system.
- crank mechanisms are very simple. In particular, it does not require the special crank mechanisms which are typically used in the previously known drives for cold pilger mills. In particular, can be dispensed with doubly cranked crankshafts, which are complicated and expensive.
- a separate balance shaft can be omitted, as is known in the art.
- the entire system can build shorter by the proposal according to the invention.
- the drive system makes the mechanical connection of the two crankshafts of the crank mechanisms dispensable.
- the crank mechanisms are designed as unrestricted cranks; the push rod joint to the rolling mill thus moves on a straight line which passes through the axis of rotation of the crank.
- Both cranks are preferably driven by separate motors.
- the cranks have an opposite sense of rotation, which is why alone with the balancing weights on the cranks mass forces of the first order can be fully compensated.
- An additional shaft with counterweights can be omitted assuming opposite rotation of the cranks.
- a drive system 1 is used to drive a cold pilger rolling mill, of which a rolling stand 2 is shown, which is in the horizontal direction oscillating back and forth to perform the known cold pilger rolling process.
- the oscillating drive of the roll stand 2 takes place with two mirror images of a vertically aligned center plane 8 (s. Fig. 2 ) arranged units, each consisting of a crank mechanism 3 'and 3 ", a crank arm 4' and 4", a balance weight 5 'and 5 "and a push rod 7' and 7" exist. These units are known as such for driving a cold pilger mill.
- crank mechanism 3' of the one unit rotates on one side of the center plane 8, for example in a clockwise direction
- crank mechanism 3 "of the other unit on the opposite side of the center plane 8 moves counterclockwise.
- the rolling stand 2 is acted upon by two push rods 7 ', 7 ", which in turn are driven in opposite directions via the two crank mechanisms 3', 3" by the separate motors 6 ', 6 “. 5 “of the crank mechanisms 3 ', 3” rotate in opposite directions, so that mass forces of the first order can be completely compensated.
- gearbox 9 ', 9 has been dispensed with between the motors 6', 6" and the crank mechanisms 3 ', 3 ", ie the drive of the crank mechanisms 3', 3” takes place directly from the drive shaft of the motors 6 ', 6 ".
- the waiver of the reduction stage of the transmission 9 ', 9 " is favored or made possible by the use of low-speed and high-torque motors.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Walzwerk, insbesondere für ein Kaltpilgerwalzwerk, mit mindestens einem hin- und her bewegbaren Walzgerüst, mindestens einem Kurbeltrieb, der einem Kurbelarm mit Ausgleichsgewicht zum zumindest teilweisen Ausgleich der vom Walzgerüst erzeugten Massenkräfte aufweist, mindestens einem Antrieb und mindestens einer Schubstange, die das Walzgerüst und den Kurbelarm gelenkig miteinander verbindet, wobei zwei Einheiten bestehend jeweils aus Kurbeltrieb, Kurbelarm, Ausgleichsgewicht und Schubstange vorhanden sind, die beidseitig einer Mittenebene des Antriebssystems angeordnet sind und die von dem mindestens einen Antrieb gegensinnig angetrieben werden.
- Ein Antriebssystem dieser Art ist beispielsweise aus der
DE 43 36 422 C2 bekannt. Zur Durchführung des Kaltpilgerprozesses ist ein mit einem Kaltpilgerwalzenpaar ausgestattetes Walzgerüst erforderlich, das oszillierend angetrieben wird. Hierzu wird ein Kurbeltrieb eingesetzt, der von einem Motor angetrieben wird. Der Kurbeltrieb ist zum Ausgleich der Massenkräfte des Walzgerüsts mit einem Ausgleichsgewicht versehen. Allerdings reicht dieses Gewicht zumeist nicht für einen hinreichenden Ausgleich der Massenkräfte aus - Die Produktivität eines Kaltpilgerwalzwerks ist direkt von der Hubzahl des Walzgerüsts pro Zeiteinheit abhängig, weshalb aus Wirtschaftlichkeitsgründen eine möglichst große Anzahl an Arbeitshüben pro Minute angestrebt werden muss. Dies bedeutet jedoch auch große Massenkräfte, die sowohl das Antriebssystem und namentlich dessen Lager sowie auch das Fundament und damit die Umgebung belasten. Bei der genannten vorbekannten Lösung ist daher vorgesehen, dass der Kurbeltrieb über eine Verzahnung eine weitere Welle antreibt, auf der eine Gegenmasse hinsichtlich des Schwerpunkts exzentrisch angeordnet ist. Diese Gegenmasse läuft bei Drehung des Kurbeltriebs gegensinnig um und ist so in der Lage, ausgleichende Massenkräfte bzw. Massenmomente zu erzeugen, so dass sich insgesamt ein Massenkraftausgleich im gesamten Antriebssystem ergibt.
- Nachteilig ist bei der bekannten Ausgestaltung, dass sich insgesamt eine recht aufwendige Konstruktion des gesamten Antriebssystems ergibt, weil eine Vielzahl von Maschinenelementen - über Verzahnungen ineinander eingreifend - erforderlich sind. Damit steigen auch die Kosten des Antriebssystems und damit des Kaltpilgerwalzwerks, wobei hierunter nicht nur die Investitionskosten für die Anlage selber zu verstehen sind, sondern auch die Kosten für das Anlagenfundament, für Ersatz- und Verschleißteile und für Wartung und Reparatur.
- Aus der
DE-PS 962 062 - Die
DE 36 13 036 C1 offenbart einen Antrieb für das Walzgerüst eines Kaltpilgerwalzwerks, wobei ein Planetkurbeltrieb zum Antrieb und Ausgleich von Massenkräften und Massenmomenten zum Einsatz kommt. Wenngleich mit dieser Lösung ein optimaler Massenausgleich erfolgen kann, eignet sich dieser Antrieb nur bei kleineren Kaltpilgerwalzwerken, weil bei größeren Anlagen die Baugröße eines solchen Antriebsystems überproportional steigt und damit hohe Kosten verursacht. - Aus der
DE 101 47 046 C2 ist ein Antriebssystem für ein Kaltpilgerwalzwerk bekannt, das zur Verbesserung des Massenkraftausgleichs separate Wellen mit Ausgleichsgewichten einsetzt, wobei diese Wellen von einem Antrieb angetrieben werden, die vom Antrieb des Kurbeltriebs unabhängig sind. Die Synchronisation der Wellen im Betrieb des Walzwerks erfolgt auf elektronische Weise. Der hierbei zu treibende Aufwand ist allerdings nicht unerheblich. - Bei bekannten Antriebssystemen für Kaltpilgerwalzwerke kommen also zumeist zweifach gekröpfte, teure Kurbelwellen zum Einsatz, die über Schubstangen das Walzgerüst oszillierend bewegen. Die Ausgleichsgewichte an der Kurbelwelle und an weiteren rotierenden Zusatzwellen eliminieren die Massenkräfte, die durch die hin und hier gehende Bewegung des Walzgerüsts entstehen.
- Die Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Antriebssystem insbesondere für ein Kaltpilgerwalzwerk so zu gestalten, dass bei vereinfachtem und damit kostengünstigem Aufbau die Massenkräfte - jedenfalls der ersten Ordnung - möglichst gering gehalten werden können.
- Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Einheiten einen eigenen Antrieb in Form eines Elektromotors aufweist, mit denen die beiden Einheiten gegensinnig angetrieben werden, wobei zwischen dem Elektromotor und dem Kurbeltrieb ein Getriebe in Form eines einstufigen Stirnradgetriebes angeordnet ist oder der Elektromotor den Kurbeltrieb ohne Zwischenschaltung eines Getriebes antreibt.
- Die beiden Einheiten sind dabei bevorzugt zur Mittenebene spiegelbildlich ausgebildet.
- Der Elektromotor ist bevorzugt als langsamlaufender, drehmomentstarker Motor ausgebildet.
- Der Kurbeltrieb ist bevorzugt als nicht geschränkte Schubkurbel ausgebildet.
- Das vorgeschlagene Antriebssystem ist vorzugsweise frei von weiteren Wellen mit Ausgleichsmassen.
- Die Massen der Ausgleichsgewichte können so gewählt sein, dass die Gerüstmassenkräfte erster Ordnung im Betrieb des Antriebssystems zumindest im wesentlichen, vorzugsweise vollständig, ausgeglichen werden.
- Von Vorteil ist, dass die benötigten Kurbeltriebe sehr einfach aufgebaut sind. Es sind insbesondere nicht die speziellen Kurbeltriebe erforderlich, die typischerweise bei den vorbekannten Antrieben für Kaltpilgerwalzwerke zum Einsatz kommen. Namentlich kann auf zweifach gekröpfte Kurbelwellen verzichtet werden, die aufwendig und teuer sind.
- Ferner kann eine separate Ausgleichswelle entfallen, wie sie im Stand der Technik bekannt ist.
- Die gesamte Anlage kann durch den erfindungsgemäßen Vorschlag auch kürzer bauen.
- Das erfindungsgemäße Antriebssystem macht die mechanische Verbindung der beiden Kurbelkröpfungen der Kurbeltriebe entbehrlich. Die Kurbeltriebe werden als nicht geschränkte Schubkurbeln ausgeführt; das Schubstangengelenk zum Walzgerüst bewegt sich somit auf einer Geraden, die durch die Drehachse der Kurbel verläuft. Beide Kurbeln werden bevorzugt von separaten Motoren angetrieben. Die Kurbeln haben einen einander entgegengesetzten Drehsinn, weshalb alleine mit den Ausgleichsgewichten an den Kurbeln Massenkräfte erster Ordnung vollständig ausgeglichen werden können. Eine zusätzliche Welle mit Ausgleichsgewichten kann unter der Voraussetzung entgegengesetzten Drehsinns der Kurbeln entfallen.
- In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1
- die Seitenansicht eines Antriebssystems für ein Kaltpilgerwalzwerk mit Walzgerüst gemäß einer ersten Ausführungsform im Schnitt A-B gemäß
Fig. 2 ; - Fig. 2
- die zu
Fig. 1 zugehörige Draufsicht auf das Antriebssystem; - Fig. 3
- eine Seitenansicht eines Antriebssystems für ein Kaltpilgerwalzwerk mit Walzgerüst gemäß einer zweiten Ausführungsform im Schnitt C-D ge- mäß
Fig. 4 ; und - Fig. 4
- die zu
Fig. 3 zugehörige Draufsicht auf das Antriebssystem. - In den
Figuren 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorschlags dargestellt. Ein Antriebssystem 1 dient zum Antrieb eines Kaltpilgerwalzwerks, von dem ein Walzgerüst 2 dargestellt ist, das sich in horizontale Richtung oszillierend hin und her bewegen muss, um den bekannten Kaltpilgerwalzprozess auszuführen. - Der oszillierende Antrieb des Walzgerüsts 2 erfolgt mit zwei spiegelbildlich zu einer vertikal ausgerichteten Mittenebene 8 (s.
Fig. 2 ) angeordneten Einheiten, die jeweils aus einem Kurbeltrieb 3' bzw. 3", einem Kurbelarm 4' bzw. 4", einem Ausgleichsgewicht 5' bzw. 5" und einer Schubstange 7' bzw. 7" bestehen. Diese Einheiten sind als solche für den Antrieb eines Kaltpilgerwalzwerks bekannt. - Im Unterschied dazu sind hier zwei dieser Einheiten spiegelbildlich angeordnet und werden von je einem Antrieb 6', 6" in Form eines Elektromotors angetrieben, und zwar gegensinnig. Während der Kurbeltrieb 3' der einen Einheit auf der einen Seite der Mittenebene 8 beispielsweise im Uhrzeigersinn rotiert, bewegt sich der Kurbeltrieb 3" der anderen Einheit auf der gegenüberliegenden Seite der Mittenebene 8 im Gegenuhrzeigersinn.
- Es kommen zwei Elektromotoren 6', 6" zum Einsatz, die über je ein einstufiges Stirnradgetriebe 9' bzw. 9" die Kurbeltriebe 3' bzw. 3" antreiben.
- Das Walzgerüst 2 wird von zwei Schubstangen 7', 7" beaufschlagt, die wiederum über die beiden Kurbeltriebe 3', 3" von den separaten Motoren 6', 6" gegensinnig angetrieben werden. Der Massenausgleich ergibt sich dadurch, dass die Ausgleichsgewichte 5', 5" der Kurbeltriebe 3', 3" gegenläufig umlaufen. Massenkräfte erster Ordnung können damit vollständig ausgeglichen werden.
- In den
Figuren 3 und 4 ist eine alternative Ausführungsform dargestellt. Hier ist auf Getriebe 9', 9" zwischen den Motoren 6', 6" und den Kurbeltrieben 3', 3" verzichtet worden, d. h. der Antrieb der Kurbeltriebe 3', 3" erfolgt direkt von der Antriebswelle der Motoren 6', 6" aus. Der Verzicht auf die Untersetzungsstufe der Getriebe 9', 9" wird durch den Einsatz langsamlaufender und drehmomentstarker Motoren begünstigt bzw. ermöglicht. - Hierdurch entfallen alle Zahnräder und das entsprechende Getriebegehäuse, so dass ein noch einfacherer Aufbau des Antriebssystems erreicht wird.
-
- 1
- Antriebssystem
- 2
- Walzgerüst
- 3
- Kurbeltrieb
- 3'
- Kurbeltrieb
- 3"
- Kurbeltrieb
- 4
- Kurbelarm
- 4'
- Kurbelarm
- 4'
- Kurbelarm
- 5
- Ausgleichsgewicht
- 5'
- Ausgleichsgewicht
- 5"
- Ausgleichsgewicht
- 6
- Antrieb
- 6'
- Antrieb
- 6"
- Antrieb
- 7
- Schubstange
- 7'
- Schubstange
- 7"
- Schubstange
- 8
- Mittenebene
- 9'
- Getriebe
- 9"
- Getriebe
Claims (5)
- Antriebssystem (1) für ein Walzwerk, insbesondere für ein Kaltpilgerwalzwerk, mit- mindestens einem hin- und her bewegbaren Walzgerüst (2),- mindestens einem Kurbeltrieb (3), der einem Kurbelarm (4) mit Ausgleichsgewicht (5) zum zumindest teilweisen Ausgleich der vom Walzgerüst (2) erzeugten Massenkräfte aufweist,- mindestens einem Antrieb (6) und- mindestens einer Schubstange (7), die das Walzgerüst (2) und den Kurbelarm (4) gelenkig miteinander verbindet,wobei zwei Einheiten bestehend aus Kurbeltrieb (3', 3"), Kurbelarm (4', 4"), Ausgleichsgewicht (5', 5") und Schubstange (7', 7") vorhanden sind, die beidseitig einer Mittenebene (8) des Antriebssystems (1) angeordnet sind und die von dem mindestens einen Antrieb (6) gegensinnig angetrieben werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede der beiden Einheiten einen eigenen Antrieb (6', 6") in Form eines Elektromotors aufweist, mit denen die beiden Einheiten gegensinnig angetrieben werden, wobei zwischen dem Elektromotor (6', 6") und dem Kurbeltrieb (3', 3") ein Getriebe (9', 9") in Form eines einstufigen Stirnradgetriebes angeordnet ist oder der Elektromotor (6', 6") den Kurbeltrieb (3', 3") ohne Zwischenschaltung eines Getriebes antreibt. - Antriebssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Einheiten zur Mittenebene (8) spiegelbildlich ausgebildet sind. - Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Elektromotor (6', 6") als langsamlaufender, drehmomentstarker Motor ausgebildet ist. - Antriebssystem nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kurbeltrieb (3', 3") als nicht geschränkte Schubkurbel ausgebildet ist. - Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Massen der Ausgleichsgewichte (5', 5") so gewählt sind, dass die Gerüstmassenkräfte erster Ordnung im Betrieb des Antriebssystems (1) zumindest im wesentlichen, vorzugsweise vollständig, ausgeglichen werden.
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