DE102010049364A1

DE102010049364A1 - Anstellzylinder

Info

Publication number: DE102010049364A1
Application number: DE102010049364A
Authority: DE
Inventors: Karl Keller; Daniel Knie; Kurt Scheffe; Bernhard Dr. Klein
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2011-04-28

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine hydraulische Anstellvorrichtung (100) zum Halten und/oder zum Anstellen von einem Bauteil (200), mit einem Zylinder (120), einem innerhalb des Zylinders (120) an der inneren Zylinder-Mantelfläche (122) geführten, hydraulisch verschiebbaren Kolben (130) mit einer Ausnehmung und mindestens einer Dichtung (134) mit welcher der Kolben (130) gegen die innere Zylinder-Mantelfläche (122) abgedichtet ist. Zwischen dem Zylinder (120) und dem Kolben (130) ist mindestens ein Führungsband (132) zur Führung und Stabilisierung des Kolbens (130) angeordnet. Die Ausnehmung des Kolbens ist auf der dem Zylinder (120) abgewandten Seite des Kolbens angeordnet, und in der Ausnehmung (138) des Kolbens (130) ist ein kardanisch gelagerter verschiebbarer Innenkolben (140) gelagert.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anstellvorrichtung zum Halten und/oder zum Anstellen von Bauteilen.
Stand der Technik
Die US 6,250,120 B1 beschreibt eine bewegliche Lagerung für einen Wellenzapfen einer Walze in einem Walzwerk. Die kalottenförmige Ausbildung der Lagerschalen ermöglicht eine ausgleichende Drehbewegung der Lager bei Einleitung von Querkräften bedingt durch eine Walzenschrägstellung z. B. in Folge der Walzendurchbiegung. Zwischen den beiden Lagerschalen wird über Zuführkanäle eine hydraulische Ölfilmlagerung eingebracht, um die Reibung zwischen den Lagerschalen zu minimieren. Nachteil hierbei ist, dass die Lagerung lediglich eine Drehbewegung ausführen kann und selbst keine seitlichen Verschiebungen aufnehmen und ausgleichen kann. Weitere Nachteile sind der zusätzliche konstruktive Aufwand sowie der Wartungsaufwand für die hydraulische Ölfilmlagerung.
Aus der DE 38 20 373 A1 sind Hydraulikzylinder in flacher Bauweise beschrieben, wobei ein Kolben in einer zylindrischen Führung innerhalb des Zylinders geführt wird. In Ringspalten angeordnete Dichtungen verhindern, dass sich die Mantelflächen des Kolbens und des Zylinders gegenseitig berühren. Ein Führungszapfen mit einer kugelförmigen Anlagefläche gestattet eine Schwenkbewegung des Kolbens. Damit können Schrägstellungen des Kolbens aufgefangen werden. Nachteil hierbei ist, dass sich bei einer überhöhten Schwenkbewegung der Kolben gegen die Mantelfläche des Zylinders abstützt und dies zu einem metallischen Reibschluss führt. Eine Querverlagerung des Kolbens ist bedingt durch den Kraftschluß hierbei nicht möglich. Bei einer Schrägstellung des Kolbens werden die Dichtungen ungleich belastet, was als Folge zu Undichtigkeiten führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einer hydraulischen Anstellvorrichtung, die gemäß dem Stand der Technik aufgeführten Nachteile derart zu verbessern, dass bei Durchbiegungen oder Schräglagen von Bauteile, wie z. B. den Walzen in einem Walzwerk, die hydraulische Anstellvorrichtung Winkelfehler oder Querverlagerungen des Bauteils so ausgleicht, dass die dabei zusätzlich wirkenden Momente auf das Walzenhauptlager möglichst gering bleiben, Reibungskräfte minimiert und keine Lagerschäden verursacht werden. Weiterhin soll die erfindungsgemäße Vorrichtung einen möglichst geringen Bauraum beanspruchen, sowie kostengünstig und wartungsarm sein.
Lösung:
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Anstellvorrichtung zum Halten und/oder zum Anstellen von einem Bauteil, mit einem Zylinder und einem innerhalb des Zylinders an der inneren Zylinder-Mantelfläche geführten, hydraulisch verschiebbaren Kolben mit einer Ausnehmung. Es ist mindestens eine Dichtung angeordnet, welche den Kolben gegen die innere Zylinder-Mantelfläche abdichtet. Zwischen dem Zylinder und dem Kolben ist mindestens ein Führungsband zur Führung und Stabilisierung des Kolbens angeordnet. Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Anordnung ist, dass die Ausnehmung des Kolbens auf der dem Zylinder abgewandten Seite des Kolbens angeordnet ist; und in der Ausnehmung des Kolbens ein kardanisch gelagerter verschiebbarer Innenkolben gelagert ist.
Dieser Innenkolben ist in mindestens einem Druckfederkranz gelagert. Dies ermöglicht es dem Innenkolben:

1) Schwenkbar in definiertem Umfang zu sein
2) Querpositionsänderungen in definierte Verlagerungsgröße und mit vorgegebener Querkraft auszuführen
3) Bei Entlastung immer wieder in die Ausgangsposition zurückzugehen so dass der vorgegebene Verlagerungsraum auch anschließend wieder zur Verfügung steht

Weitere Neuerungen:

4) Trennung von hydraulischem Dichtbereich und schwenk- und/oder Verlagerungsmechanik
5) Hydraulische Dichtungsgegenflächen glatt gewalzt, plasmanitriert und oxidiert

Mögliche Anwendungsbereiche, für den die vorliegende Erfindung gelten soll:

1) Für zwei parallel angeordnete Walzen
2) Für schräg gestellte, durchgebogene Walzen
3) Für Abweichungen der parallelen Lage
4) Für Abweichungen, die durch Verschleiß an den kraft-übertragenden Ständern/Rahmen auftreten 4.1) Für Abweichungen, die aus Kombination von Punkt 2 bis 4 entstehen
5) Für Gleitlager (Ölfilm- oder/und Walzenzapfenlager)
5) Für Walzlager (Zylinderrollenlager)

Beschreibung der Figuren
1 Hydraulische Anstellvorrichtung in drei dimensionaler Darstellung
2 Schnittdarstellung der hydraulischen Anstellvorrichtung in drei dimensionaler Darstellung
3 Funktionszeichnung der hydraulischen Anstellvorrichtung mit einem beaufschlagtem Bauteil – Ausgangsposition
4 Funktionszeichnung der hydraulischen Anstellvorrichtung mit einem beaufschlagtem Bauteil – Verschiebeposition
In der 1 ist eine hydraulische Anstellvorrichtung 100 zum Halten und/oder zum Anstellen von einem Bauteil 200 (nicht dargestellt) mit einem kardanisch gelagerten verschiebbaren Innenkolben 140 dargestellt, der in einem Kolben 130 gelagert ist.
In der Schnittdarstellung der 2 sind die Bauteile wie zu der 1 beschrieben dargestellt, wobei die Kolben 130, 140 von einem Gehäuse 120 umschlossen werden.
Die Darstellung in der 3 beschreibt die hydraulische Anstellvorrichtung 100 zum Halten und/oder zum Anstellen des Bauteils 200, mit einem Zylinder 120 und einem innerhalb des Zylinders 120 an der Innenzylinderwandfläche 122 geführten, hydraulisch verschiebbaren Kolbens 130 mit einer Ausnehmung 138. Es ist mindestens eine Dichtung 134 angeordnet, mit welcher der Kolben 130 gegen die innere Zylinder-Mantelfläche 120 angedichtet ist. Zwischen dem Zylinder 120 und dem Kolben 130 ist mindestens ein Führungsband 132 zur Führung und Stabilisierung des Kolbens 130 angeordnet. Die Ausnehmung 138 des Kolbens 130 befindet sich auf der dem Zylinder 120 abgewandten Seite des Kolbens. In der Ausnehmung 138 ist ein kardanisch gelagerter, verschiebbarer Innenkolben 140 angeordnet. Zur Aufnahme des Innenkolbens 140 ist die Ausnehmung 138 zylindrisch ausgebildet, mit einer umlaufenden inneren Mantelfläche 133 und einem Kolbenboden 131.
Die innere Mantelfläche 133 des Kolbens 130 weist zumindest einen Druckfederkranz 410 auf, in welchem umlaufend Druckfedern 400 angeordnet sind, welche die durch das Bauteil 200 eingeleiteten Querkräfte aufnehmen und mit dem verfügbaren Federweg ausgleichen und den Innenkolben 140 nach Entlastung in eine zentrierte Ausgangsposition zurückstellen. Die dem inneren Kolbenboden 132 zugewandte Unterseite des Innenkolbens 142 ist kugelsegmentförmig ballig mit einem Radius R1 ausgebildet und rollte auf der ebenen Fläche des Kolbenbodens 131 ab.
Die Konstruktion kann auch umgekehrt ausgeführt sein, so dass die Fläche des Kolbenbodens 131 kugelsegmentförmig ausgebildet ist und die dem Kolbenboden 131 zugewandte Unterseite des Innenkolbens 142 eben ausgebildet ist und auf dem kugelsegmentförmigen Kolbenboden 131 abrollen kann.
Die der Tragfläche 141 des Innenkolbens 140 zugewandte Kontaktfläche 305 des Bauteils 200 ist zylindersegmentförmig ballig ausgebildet und liegt linienförmig auf der ebenen Tragfläche 142 des Innenkolbens 140 auf. Die Konstruktion kann jedoch auch vorsehen, dass die Tragfläche 141 des Innenkolbens 140 ballig und die Kontaktfläche des Bauteils 200 eben ausgebildet ist, so dass das Bauteil 200 in dem Kontaktbereich linienförmig auf der Tragfläche 141 des Innenkolbens 140 aufliegt. Die ballige Ausbildung der Kontaktfläche des Bauteils 200 oder der Tragfläche 141 des Innenkolbens 140 auf einer Druckplatte kann so ausgebildet sein, dass die Kontaktfläche als austauschbares Verschleißteil dem Bauteil 200 oder dem Innenkolben 140 zugeordnet ist. Bei dem Bauteil kann es sich beispielsweise um ein Lagereinbaustück einer Walze in einem Walzgerüst handeln.
Die Darstellung in der 4 beschreibt eine Verschiebeposition der hydraulischen Anstellvorrichtung gegenüber einem beaufschlagten Bauteil 200, bei denen der Innenkolben 140 mit einem ersten Abrollwinkel β gegenüber der horizontalen Richtung in der Ausnehmung 138 abrollt. Dabei kann aber auch die Ausrichtung des Bauteils 200 gegenüber der Horizontalen um einen zweiten Abrollwinkel α verändert werden. Die in der 4 dargestellten Bauteile entsprechend den Bauteilen, wie unter 3 bereits beschrieben.
Bezugszeichenliste

100: Hydraulische Anstellvorrichtung
120: Zylinder
122: Innere Zylinder-Mantelfläche
125: Zylinderboden
127: Hydrauliköl
130: Kolben
131: Kolbenboden
132: Führungsband
133: innere Mantelfläche
134: Dichtung
135: äußere Mantelfläche
136: Ringnut
137: Druckfläche
138: Ausnehmung
139: Nut
140: Innenkolben
141: Tragfläche
142: Unterseite des Innenkolbens
200: Bauteil
300: Druckplatte
305: Kontaktfläche
400: Druckfeder
410: Druckfederkranz
β: erster Abrollwinkel
α: zweiter Abrollwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6250120 B1 [0002]
DE 3820373 A1 [0003]

Claims

Hydraulische Anstellvorrichtung (100) zum Halten und/oder zum Anstellen von einem Bauteil (200), mit: einem Zylinder (120); einem innerhalb des Zylinders (120) an der inneren Zylinder-Mantelfläche (122) geführten, hydraulisch verschiebbaren Kolben (130) mit einer Ausnehmung; mindestens einer Dichtung (134) mit welcher der Kolben (130) gegen die innere Zylinder-Mantelfläche (122) abgedichtet ist; und mindestens einem Führungsband (132) zwischen dem Zylinder (120) und dem Kolben (130) zur Führung und Stabilisierung des Kolbens (130); dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung des Kolbens auf der dem Zylinder (120) abgewandten Seite des Kolbens angeordnet ist; und in der Ausnehmung (138) des Kolbens (130) ein kardanisch gelagerter verschiebbarer Innenkolben (140) gelagert ist.
Hydraulische Anstellvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme des Innenkolbens (140) die Ausnehmung (138) zylindrisch ausgebildet ist, mit einer umlaufenden inneren Mantelfläche (133) und einem Kolbenboden (131).
Hydraulische Anstellvorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Mantelfläche (133) des Kolbens (130) mindestens einen Druckfederkranz (410) aufweist, in welchem umlaufend Druckfedern (400) angeordnet sind, welche die durch das Bauteil (200) eingeleiteten Querkräfte aufnehmen und mit dem verfügbaren Federweg ausgleichen und den Innenkolben (140) nach Entlastung in eine zentrierte Ausgangsposition zurückstellen.
Hydraulische Anstellvorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem inneren Kolbenboden (131) zugewandte Unterseite des Innenkolbens (142) kugelsegmentförmig ballig (R1) ausgebildet ist und auf der ebenen Fläche des Kolbenbodens (131) abrollen kann, oder umgekehrt, dass die Fläche des Kolbenbodens (131) kugelsegmentförmig ausgebildet ist und die dem Kolbenboden (131) zugewandte Unterseite des Innenkolbens (142) eben ausgebildet ist und auf dem kugelsegmentförmigen Kolbenboden (131) abrollen kann.
Hydraulische Anstellvorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Tragfläche (141) des Innenkolbens (140) zugewandte Kontaktfläche (305) des Bauteils (200) zylindersegmentförmig ballig ausgebildet ist und linienförmig auf der ebenen Tragfläche (141) des Innenkolbens (140) aufliegt, oder umgekehrt, dass die Tragfläche (141) des Innenkolbens (140) ballig ausgebildet ist und die Kontaktfläche des Bauteils (200) eben ausgebildet ist und das Bauteil (200) in dem Kontaktbereich linienförmig auf der Tragfläche (141) des Innenkolbens (140) aufliegt.
Hydraulische Anstellvorrichtung (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ballige Ausgebildung der Kontaktfläche des Bauteils (200) oder der Tragfläche des Innenkolbens auf einer Druckplatte (300) realisiert ist, welche als austauschbares Verschleißteil dem Bauteil (200) oder dem Innenkolben (140) zugeordnet ist.
Hydraulische Anstellvorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass es sich bei dem Bauteil (200) um das Lagereinbaustück einer Walze in einem Walzgerüst handelt.