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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pilgerwalzanlage mit einem entlang einer Bewegungsrichtung linear hin und her bewegbaren Walzgerüsts und einem Kurbeltrieb, wobei der Kurbeltrieb eine Kurbelwelle, die um eine Drehachse drehbar gelagert ist und die einen radial von der Drehachse beabstandeten Hubzapfen aufweist, und eine Schubstange mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweist, wobei das erste Ende der Schubstange verschwenkbar an dem Hubzapfen befestigt ist und wobei das zweite Ende der Schubstange verschwenkbar an dem Walzgerüst befestigt ist, sodass im Betrieb der Pilgerwalzanlage eine Drehbewegung der Kurbelwelle in eine oszillierende Bewegung des Walzgerüsts entlang der Bewegungsrichtung umgesetzt wird, und mit einer Ausgleichswelle, die um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei die Ausgleichswelle eine in Bezug auf ihre Drehachse nicht rotationssymmetrische Massenverteilung mit einer Gegenmasse aufweist, wobei die Kurbelwelle und die Ausgleichswelle über ein Getriebe miteinander verbunden sind, sodass eine Drehung der Kurbelwelle zu einer Drehung der Ausgleichswelle führt.
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Zur Herstellung von präzisen Metallrohren, insbesondere aus Edelstahl, wird ein ausgedehnter hohlzylindrischer Rohling durch Druckspannungen reduziert. Dabei wird der Rohling zu einem Rohr mit definiertem Außendurchmesser und einer definierten Wanddicke umgeformt.
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Das am weitesten verbreitete Reduzierverfahren für Rohre ist als Kaltpilgern bekannt, wobei der Rohling Luppe genannt wird. Die Luppe wird im vollständig erkalteten Zustand beim Walzen über einen kalibrierten, d.h. den Innendurchmesser des fertigen Rohrs aufweisenden, Walzdorn geschoben und dabei von außen von zwei kalibrierten, d.h. den Außendurchmesser des fertigen Rohrs definierenden, Walzen umfasst und in Längsrichtung über dem Walzdorn ausgewalzt.
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Während des Kaltpilgerns erfährt die Luppe einen schrittweisen Vorschub in Richtung auf den Walzdorn hin bzw. über diesen hinweg, während die Walzen drehend über den Dorn und damit die Luppe horizontal hin- und herbewegt werden. Dabei wird die Horizontalbewegung der Walzen durch ein Walzgerüst vorgegeben, an dem die Walzen drehbar gelagert sind. Die Walzen wiederum erhalten ihre Drehbewegung durch eine relativ zum Walzgerüst feststehende Zahnstange, in die fest mit den Walzenachsen verbundene Zahnräder eingreifen. Der Vorschub der Luppe über den Dorn erfolgt mit Hilfe eines Vorschubspannschlittens, welcher eine Translationsbewegung in einer Richtung parallel zur Achse des Walzdorns ermöglicht. Der lineare Vorschub des Vorschubspannschlittens in den bekannten Kaltpilgerwalzanlagen wird mit Hilfe eines Kugelgewindetriebs oder mit Hilfe eines Linearantriebs erreicht.
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Die im Walzgerüst übereinander angeordneten konisch kalibrierten Walzen drehen sich entgegen der Vorschubrichtung des Vorschubspannschlittens. Das von den Walzen gebildete sogenannte Pilgermaul erfasst die Luppe und die Walzen drücken von außen eine kleine Werkstoffwelle ab, die vom Glättkaliber der Walzen und dem Walzdorn zu der vorgesehenen Wanddicke ausgestreckt wird, bis das Leerlaufkaliber der Walzen das fertige Rohr freigibt.
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Während des Walzens bewegt sich das Walzgerüst mit den daran befestigten Walzen entgegen der Vorschubrichtung der Luppe. Mit Hilfe des Vorschubspannschlittens wird die Luppe nach dem Erreichen des Leerlaufkalibers der Walzen um einen weiteren Schritt auf den Walzdorn hin vorgeschoben, während die Walzen mit dem Walzgerüst in ihre horizontale Ausgangslage zurückkehren. Gleichzeitig erfährt die Luppe eine Drehung um ihre Achse, um eine gleichmäßige Form des fertigen Rohrs in Umfangsrichtung zu erreichen. Durch mehrfaches Überwalzen jedes Rohrabschnitts werden eine gleichmäßige Wanddicke und Rundheit des Rohrs sowie gleichmäßige Innen- und Außendurchmesser erreicht.
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Die horizontale Hin- und Herbewegung des Walzgerüsts wird mit Hilfe eines Kurbeltriebs erreicht. Dabei besteht der Kurbeltrieb aus einer um eine Drehachse drehbaren Kurbelwelle, welchen einen radial von der Drehachse beabstandeten Hubzapfen aufweist, und einer Schubstange mit einem ersten und einem zweiten Ende. Die Schubstange ist an ihrem ersten Ende verschwenkbar an dem Hubzapfen der Kurbelwelle angelenkt und an ihrem zweiten Ende verschwenkbar an dem Walzgerüst angelenkt, sodass eine Drehbewegung der Kurbelwelle in eine Translationsbewegung des Walzgerüsts umgesetzt wird. Dabei ist die Bewegungsrichtung des Walzgerüsts durch Führungsschienen festgelegt.
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Die
DE 10 2011 052 739 A1 offenbart eine Pilgerwalzanlage mit einem Walzgerüst und einem Kurbeltrieb zum Antrieb des Walzgerüsts. Um einen gleichmäßigen Lauf des Walzgerüsts zu ermöglichen und somit eine hohe Qualität des ausgewalzten Rohrs, weist die Pilgerwalzanlage darüber hinaus eine Ausgleichswelle auf, die um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei die Ausgleichswelle eine in Bezug auf die Drehachse nicht rotationssymmetrische Massenverteilung aufweist.
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Die
DE 41 24 691 C1 offenbart ebenfalls eine Pilgerwalzanlage, wobei deren 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. Auf der Kurbelwelle ist versetzt eine Hauptmasse exzentrisch angeordnet und auf den beiden anderen Welle befinden sich Zusatzmassen.
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Aus der
DE 101 47 046 C2 ist zudem eine Kaltpilgerwalzanlage bekannt mit mindestens einer Gegenmasse, die von einem von dem Antrieb des Kurbeltriebs unabhängigen separaten Antrieb rotatorisch antreibbar ist.
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Die
DE 102 41 612 B3 offenbart weiterhin eine Kaltpilgerwalzanlage mit einem Kurbeltrieb mit mindestens einer zum Ausgleich von Massenkräften und/oder Massenmomenten exzentrisch drehbar angeordneten Gegenmasse, wobei über ein Getriebe die Bewegung des Kurbeltriebs und der Gegenmasse synchronisiert wird.
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Zur Herstellung präzise gefertigter Rohre ist sowohl ein genauer und kontrollierter schrittweiser Vorschub des Vorschubspannschlittens als auch eine genaue und kontrollierte Translationsbewegung des Walzgerüsts unerlässlich. Insbesondere die Umwandlung eines großen Drehmomentes in eine lineare Kraft in Translationsrichtung des Walzgerüsts unterliegt hohen Ansprüchen.
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Um einen gleichmäßigen Lauf der oszillierenden Bewegung des Walzgerüsts zu ermöglichen und somit eine hohe Qualität des ausgewalzten Rohrs bereitzustellen, gilt es daher, einen Antrieb für die Linearbewegung des Walzgerüsts bereitzustellen, der im Wesentlichen keine freien Kräfte oder freien Momente aufweist bzw. in dem die freien Kräfte oder freien Momente minimiert sind.
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Zumindest eine dieser Aufgaben wird erfindungsgemäß durch eine Pilgerwalzanlage gelöst mit einem entlang einer Bewegungsrichtung linear hin und her bewegbaren Walzgerüsts und einem Kurbeltrieb, wobei der Kurbeltrieb eine Kurbelwelle, die um eine Drehachse drehbar gelagert ist und die einen radial von der Drehachse beabstandeten Hubzapfen aufweist, und eine Schubstange mit einem ersten und einem zweiten Ende aufweist, wobei das erste Ende der Schubstange verschwenkbar an dem Hubzapfen befestigt ist, und wobei das zweite Ende der Schubstange verschwenkbar an dem Walzgerüst befestigt ist, sodass im Betrieb der Pilgerwalzanlage eine Drehbewegung der Kurbelwelle in eine oszillierende Bewegung des Walzgerüsts entlang der Bewegungsrichtung umgesetzt wird, und mit einer Ausgleichswelle, die um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei die Ausgleichswelle eine in Bezug auf ihre Drehachse nicht rotationssymmetrische Massenverteilung mit einer Gegenmasse aufweist, wobei die Kurbelwelle und die Ausgleichswelle über ein Getriebe miteinander verbunden sind, sodass eine Drehung der Kurbelwelle zu einer Drehung der Ausgleichswelle führt und wobei die Drehachse der Kurbelwelle und die Drehachse der Ausgleichswelle in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Walzgerüsts voneinander beabstandet sind und wobei die Drehachse der Kurbelwelle in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Walzgerüsts unter der Drehachse der Ausgleichswelle angeordnet ist.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, sind erfindungsgemäß die Drehachsen der Kurbelwelle und der Ausgleichswelle übereinander angeordnet. Dies schließt zunächst einmal nicht aus, dass die Drehachsen auch in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung der linearen Bewegung des Walzgerüsts einen Abstand voneinander aufweisen. Die Erfindung ermöglicht es, die Abmessungen der Anordnung aus Kurbeltrieb und Ausgleichswelle in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des Walzgerüsts gering zu halten.
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Dabei ist es jedoch insbesondere zweckmäßig, wenn die Drehachse der Kurbelwelle und die Drehachse der Ausgleichswelle in einer zu der Bewegungsrichtung des Walzgerüsts senkrechten Ebene liegen. In diesem Fall sind die Drehachsen in einer Richtung parallel zur linearen Bewegungsrichtung des Walzgerüsts nicht voneinander beabstandet. Mit dieser Ausführungsform lässt sich die geringste Baulänge der Anordnung aus Kurbeltrieb und Ausgleichswelle erreichen.
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Eine solche Ausgestaltung der Pilgerwalzanlage mit einem Kurbeltrieb zum Antreiben des Walzgerüsts und einer Ausgleichswelle mit einer in Bezug auf ihre Drehachse nicht rotationssymmetrischen Massenverteilung mit einer Gegenmasse ermöglicht es, die beim Betrieb der Pilgerwalzanlage auftretenden Kräfte und Momente zumindest teilweise zu kompensieren.
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Dabei ist in einer Ausführungsform der Erfindung die Verbindung zwischen Kurbelwelle und Ausgleichswelle über das Getriebe derart realisiert, dass eine ganze Umdrehung der Kurbelwelle zu genau einer ganzen Umdrehung der Ausgleichswelle führt. Auf diese Weise lassen sich die auftretenden Kräfte und Momente erster Ordnung zumindest teilweise kompensieren. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Gegenmasse in etwa gleich groß ist, wie die Masse der auf die Kurbelwelle einwirkenden Schubstange.
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Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn die Kurbelwelle auch eine Ausgleichsmasse aufweist, welche wie der Hubzapfen von der Drehachse beabstandet und von diesem um etwa 180° versetzt relativ zur Drehachse angeordnet ist.
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Unter einer Kurbelwelle im Sinne der vorliegenden Anmeldung wird jede Art von Welle mit einem konzentrisch daran angeordneten Hubzapfen zur Aufnahme der Schubstange verstanden. Insbesondere fällt unter eine Kurbelwelle im Sinne der vorliegenden Anmeldung eine konventionelle Konstruktion mit die Drehachse definierenden drehbar gelagerten Wellenzapfen sowie einer oder mehreren die Wellenzapfen und den Hubzapfen verbindenden Kurbelwangen. Darüber hinaus wird unter einer Kurbelwelle im Sinne der vorliegenden Anmeldung aber insbesondere auch ein Kurbelrad verstanden, welches auf einer Achse drehbar gelagert ist, wobei an dem Rad selbst der Hubzapfen exzentrisch zur Drehachse befestigt ist.
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Eine solche Ausgestaltung der Kurbelwelle als Kurbelrad weist eine Reihe von Vorteilen auf. Deutlich vereinfacht sind die Montage und Instandhaltung. Zudem lässt sich mit Hilfe einer als Kurbelrad ausgestalteten Kurbelwelle diese als zusätzliche Schwungmasse nutzen, die für eine verbesserte Laufruhe des Walzgerüsts sorgt.
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Sollen mit der gleichen Pilgerwalzanlage Rohre unterschiedlichen Typs gewalzt werden, so ist eine Ausführungsform zweckmäßig, bei welcher der Hubzapfen in unterschiedlichen radialen Abständen von der Drehachse der Kurbelwelle an dieser, vorzugsweise an dem Kurbelrad, befestigbar ist, sodass sich mit dem gleichen Kurbeltrieb verschiedene Hublängen des Walzgerüstes realisieren lassen.
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Darüber hinaus ist eine Ausführungsform zweckmäßig, bei welcher an der Kurbelwelle eine Ausgleichsmasse vorgesehen ist, die vorzugsweise austauschbar an der Kurbelwelle befestigt ist, sodass sich die Masse der Ausgleichsmasse variieren lässt. Zudem ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei welcher sich auch die Position der Ausgleichsmasse in Bezug auf ihren radialen Abstand von der Drehachse der Kurbelwelle und/oder in Bezug auf den Winkelabstand von dem Hubzapfen einstellen lässt.
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Dabei ist es insbesondere zweckmäßig, wenn das Kurbelrad in einer Richtung parallel zur Drehachse eine Breite aufweist, wobei eine Ausgleichsmasse innerhalb der Breite des Kurbelrades angeordnet ist.
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Insbesondere ist es dabei zweckmäßig, wenn die Ausgleichsmasse und der Hubzapfen mit der Schubstange in Richtung der Drehachse voneinander beabstandet angeordnet sind.
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In einer Ausführungsform ist die Ausgleichswelle als Ausgleichsrad ausgestaltet, welches in Richtung der Drehachse der Ausgleichswelle eine Breite aufweist, wobei die Gegenmasse zumindest abschnittsweise außerhalb der Breite des Ausgleichsrads angeordnet ist.
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Eine Ausführungsform, bei welcher sowohl die Kurbelwelle als Kurbelrad als auch die Ausgleichswelle als Ausgleichsrad ausgestaltet sind, erweist sich zudem als vorteilhaft, da sie es ermöglicht, dass das Kurbelrad und das Ausgleichsrad miteinander kämmende Zahnräder sind, welche das die Kurbelwelle und die Ausgleichswelle miteinander verbindende Getriebe bilden. Auf diese Weise kann auf ein zusätzliches Getriebe mit weiteren verschleißbehafteten Zahnrädern verzichtet werden.
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Gemäß der Erfindung ist die Drehachse der Kurbelwelle in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Walzgerüsts unter der Drehachse der Ausgleichswelle angeordnet. Auf diese Weise lässt sich ein flacher Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des anzutreibenden Walzgerüsts und der Schubstange erzielen, was wiederum zu einem ruhigeren Lauf des Walzgerüsts führt und zudem den Verschleiß der linearen Führungen des Walzgerüsts reduziert.
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Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das Walzgerüst zwei Walzen aufweist, wobei die Walzen die Rohrmittenachse eines zu walzenden Rohrs festlegen, wobei die Drehachse der Kurbelwelle unter der Rohrmittenachse angeordnet ist und die Drehachse der Ausgleichswelle über der Rohrmittenachse angeordnet ist.
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Auf diese Weise lässt sich eine Antriebseinheit für das Walzgerüst mit Kurbeltrieb und Ausgleichswelle bereitstellen, die in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des Walzgerüsts eine kurze Baulänge aufweist, die aber auf der anderen Seite auch keine tiefe Grube in der Maschinenhalle für die Pilgerwalzanlage erfordert.
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Zur Reduzierung der auftretenden freien Kräfte und Momente hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Kurbeltrieb zwei um eine gemeinsame Drehachse drehbare Kurbelräder mit radial von der Drehachse beabstandeten Hubzapfen und zwei Schubstangen mit jeweils einem ersten und einem zweiten Ende aufweist, wobei das erste Ende jeder Schubstange verschwenkbar an einem Hubzapfen befestigt ist und wobei das zweite Ende jeder Schubstange verschwenkbar an dem Walzgerüst befestigt ist, sodass im Betrieb der Pilgerwalzanlage eine Drehbewegung der Kurbelwelle in eine linear oszillierende Bewegung des Walzgerüsts entlang der Bewegungsrichtung umgesetzt wird, und wobei die Ausgleichswelle zwei um die gleiche Drehachse drehbare Ausgleichsräder mit jeweils einer Ausgleichsmasse aufweist.
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Aufgrund der Symmetrie einer solchen Anordnung werden die freien Kräfte und Momente, vor allem diejenigen der ersten Ordnung, deutlich reduziert, wenn nicht gar vollständig unterdrückt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Anordnung symmetrisch zu einer Ebene senkrecht zu den Drehachsen der Kurbelwelle und der Ausgleichwelle aufgebaut ist.
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Dabei ist es auch zweckmäßig, wenn die Hubzapfen mit den daran aufgenommenen Schubstangen sowie die Gegenmassen der Ausgleichsräder sich in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht zu den Drehachsen ist, erstrecken.
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Es versteht sich, dass bei einem solchen symmetrischen Aufbau mit zwei Kurbelwellen alle zuvor beschriebenen optionalen Merkmale ebenfalls vorteilhaft realisiert sein können.
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In einer Ausführungsform weist die Pilgerwalzanlage einen Antriebsmotor mit einer Motorwelle auf, wobei die Motorwelle derart direkt mit der Kurbelwelle oder der Ausgleichswelle verbunden ist, dass eine Umdrehung der Motorwelle zu genau einer Umdrehung der Kurbelwelle oder der Ausgleichswelle führt. Dabei ist unter einer direkten Verbindung im Sinne der vorliegenden Anmeldung eine getriebelose Verbindung zu verstehen. Insbesondere kann eine solche Verbindung dadurch realisiert sein, dass die Motorwelle mit der Kurbelwelle oder der Ausgleichswelle über eine Kupplung verbunden ist oder gar die Motorwelle und die Kurbelwelle oder die Ausgleichswelle einstückig ausgeführt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Antriebsmotor ein Hohlwellenmotor, welcher auf die Kurbelwelle oder die Ausgleichswelle aufgeschoben wird. Dabei wird zweckmäßigerweise die Hohlwelle des Motors mit der Kurbelwelle oder der Ausgleichswelle verbunden ist und das Gehäuse des Motors ist stationär festgelegt, so dass der Hohlwellenmotor unmittelbar die Kurbelwelle oder die Ausgleichswelle antreibt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Antriebsmotor ein sogenannter Torquemotor, welcher als Elektromotor ein ausreichendes Drehmoment für einen solchen direkten Antrieb der Kurbelwelle oder der Ausgleichswelle bereitstellt.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Pilgerwalzanlage einen Antriebsmotor aufweist, der so angeordnet ist, dass er die Ausgleichswelle antreibt und über diese die Kurbelwelle. Eine solche Realisierung hat sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen bei einer Anordnung, bei welcher die Kurbelwelle in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Walzgerüsts unter der Ausgleichswelle liegt, da der Motor dann nicht in einer Grube der Maschinenhalle versenkt werden muss. Auf diese Weise ist er für Wartungsarbeiten frei und einfach zugänglich.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen und der dazugehörigen Figuren deutlich.
- 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pilgerwalzanlage.
- 2 zeigt eine Draufsicht auf die Ausführungsform aus 1.
- 3 zeigt eine teilweise weggebrochene schematische Ansicht von vorne auf einen Kurbeltrieb mit Ausgleichswelle in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pilgerwalzanlage bzw. eine Antriebseinheit für das Walzgerüst einer solchen Pilgerwalzanlage in schematischen Darstellungen.
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Mit Hilfe des hier diskutierten Antriebs wird ein Walzgerüst 2 der Pilgerwalzanlage 1 so angetrieben, dass es sich in einer Bewegungsrichtung 3 linear oszillierend hin- und herbewegt. Um diese linear oszillierende Bewegung des Walzgerüsts 2 zu erzeugen, wird ein Kurbeltrieb verwendet, welcher eine Kurbelwelle 4 und eine Schubstange 5 umfasst. Die Kurbelwelle 4 ist um eine Drehachse 13 drehbar.
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Dabei besteht die Kurbelwelle 4 in der dargestellten Ausführungsform aus einem Kurbelrad 4 mit einem daran exzentrisch befestigten Hubzapfen 6, an welchem wiederum mit Hilfe eines Lagers die Schubstange 5 verschwenkbar angeordnet ist. Während das erste Ende 7 der Schubstange 5 damit an dem Kurbelrad bzw. dessen Hubzapfen 6 festgelegt ist, ist das zweite Ende 8 der Schubstange 5 mit Hilfe eines Lagers verschwenkbar an dem Walzgerüst 2 befestigt. Auf diese Weise führt eine Drehung des Kurbelrades 4 zu einer linear oszillierenden Bewegung des Walzgerüsts 2 in der Bewegungsrichtung 3. Das Kurbelrad 4 weist zudem eine nicht rotationssymmetrische Massenverteilung auf, welche dadurch bereitgestellt wird, dass an dem Kurbelrad 4 eine Ausgleichsmasse 9 exzentrisch befestigt ist.
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Das Kurbelrad 4 ist in der dargestellten Ausführungsform als Zahnrad ausgeführt. Dieses kämmt mit einem Antriebsrad 10, welches wiederum von einem Torquemotor angetrieben wird und so das Kurbelrad 4 in Drehung versetzt.
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Darüber hinaus kämmt das Kurbelrad 4 mit einem Ausgleichsrad 11 als Ausgleichswelle im Sinne der vorliegenden Anmeldung. Das Ausgleichsrad 11 dient dazu, freie Kräfte und Momente erster Ordnung aufgrund der oszillierenden Bewegung des Walzgerüsts 2 zu kompensieren und somit zu einem ruhigeren und gleichmäßigeren Lauf des Walzgerüsts 2 beizutragen.
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Zu diesem Zweck weist das Ausgleichsrad 11 eine Gegenmasse 12 auf, welche exzentrisch an dem Ausgleichsrad 11 befestigt ist. Da das Kurbelrad 4 und das Ausgleichsrad 11 den gleichen Durchmesser aufweisen, führt eine Umdrehung des Kurbelrads 4 auch zu genau einer Umdrehung des Ausgleichsrads 11 und der an ihm befestigten Gegenmasse 12. Verglichen mit der Ausgleichsmasse 9 des Kurbelrads 4 ist die Gegenmasse 12 des Ausgleichsrads 11 bezogen auf die Translationsrichtung 3 des Walzgerüsts 2 um etwa 180° versetzt angeordnet. Das heißt an den Umkehrpunkten des Walzgerüsts 2 (bei einem Richtungswechsel) befinden sich die Ausgleichsmasse 9 und die Gegenmasse 12 in gegenüberliegenden Hälften des Kurbelrades 4 bzw. des Ausgleichsrades 11.
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Deutlich ist aus 1 erkennbar, dass die Drehachse 13 des Kurbelrades 4 und die Drehachse 14 des Ausgleichsrads 11 in einer Ebene 15, welche senkrecht auf der Bewegungsrichtung 3 des Walzgerüsts 2 steht, liegen, d.h. vertikal übereinander angeordnet sind. Dies ermöglicht eine platzsparende Anordnung in Bezug auf die Baulänge der Walzanlage.
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Die in dem Walzgerüst 2 aufgenommenen Walzen (in 1 nicht gezeigt) definieren die Lage der Mittenachse 16 des zu walzenden Rohrs. Deutlich ist der Darstellung aus 1 zu entnehmen, dass aufgrund der Anordnung der Drehachsen 13, 14 des Kurbelrades 4 und des Ausgleichsrades 11 übereinander die Mittenachse 16 zwischen diesen Drehachsen 13, 14 hindurch verläuft.
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Die gewählte Konstruktion weist zwei generelle Vorteile auf. Zum Einen erlaubt die Nähe der Drehachse 13 des Kurbelrades 4 zur Mittenachse 16 des Rohrs einen vergleichsweise flachen Winkel zwischen der Schubstange 5 und der Translationsrichtung 3 des Walzgerüsts 2. Dies führt zu einem gleichmäßigeren Lauf des Walzgerüsts 2 und damit zu einem geringeren Verschleiß seiner Führungselemente. Bei einem gleichzeitigen Wunsch nach einer kurzen Baulänge der Pilgerwalzanlage mit der daraus folgenden Konsequenz der vertikalen Anordnung der Drehachsen 13, 14 übereinander verbliebe entweder eine Lösung, bei welcher das Ausgleichsrad 11 tief unten in einer Grube in der Maschinenhalle angeordnet ist, mit allen damit verbundenen Schwierigkeiten, oder, wie in der dargestellten Ausführungsform optimal gelöst, mit einer Anordnung des Ausgleichsrades 11 vertikal über dem Kurbelrad 4.
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Während der 1 deutlich die vertikale Anordnung der Räder 4, 11 bzw. deren Drehachsen 13, 14 übereinander, hier dem Ausgleichsrad 11 über dem Kurbelrad 4, zu entnehmen ist, zeigt 2 in einer Draufsicht auf die Pilgerwalzanlage 1 aus 1, dass es sich bei der gewählten Anordnung um eine zu einer Ebene senkrecht zu den Drehachsen 13, 14 und durch die Mittenachse 16 des zu walzenden Rohrs symmetrische Anordnung handelt.
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Aus 2 wird deutlich, dass die Anordnung über zwei Kurbelräder 4, 4' (diese sind genau genommen in 2 nicht gezeigt, da sie in der dargestellten Ansicht von oben unter den Ausgleichsrädern 11, 11' liegen und von diesen verdeckt werden) verfügt, die über zwei Hubzapfen 6, 6' zwei Schubstangen 5, 5' antreiben. Beide zweiten Enden 8, 8' der Schubstangen 5, 5' sind ferner verschwenkbar an dem Walzgerüst 2 angelenkt. Selbst das Antriebsrad 10, 10' ist zweifach vorhanden und kämmt jeweils mit einem Kurbelrad 4, 4'. Die symmetrische Anordnung in Bezug auf eine Symmetrieebene durch die Mittenachse 16 des zu walzenden Rohrs hilft, auf die Anordnung einwirkende Biegemomente zu kompensieren.
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2 zeigt auch, dass der Antrieb der Antriebsräder 10, 10' von einem elektrischen Direktantrieb mit einem Motor 17, welcher ohne ein dazwischen geschaltetes Getriebe über eine Kupplung auf die Welle 18 der Antriebsräder 10, 10' einwirkt, bereitgestellt wird.
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Die Ausführungsform aus 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform der 1 und 2 im Wesentlichen dadurch, dass der Antriebsmotor 17 hier nicht erst auf die Welle zweier Antriebsräder einwirkt, sondern die Hohlwelle des Motors 17 unmittelbar auf einen überstehenden Abschnitt 19 der Achse 20 der Ausgleichsräder 11, 11' aufgeschoben und mit dieser verbunden ist. Auf diese Weise treibt der Motor 17 direkt die Achse 20 der Ausgleichsräder 11, 11' an. Die Ausgleichsräder 11, 11' ersetzen somit die Antriebsräder 10, 10' der Ausführungsform aus 1 und 2. Da die Ausgleichsräder 11, 11' wie zuvor als Zahnräder ausgestaltet sind, welche mit den Kurbelrädem 4, 4' kämmen, werden die Kurbelräder von dem Motor direkt, d.h. ohne eine Unter- oder Übersetzung, angetrieben, da die Ausgleichsräder 11, 11' sowie die Kurbelräder 4, 4' den gleichen Durchmesser aufweisen. Das dazu erforderliche hohe Drehmoment wird von einem sogenannten Torquemotor bereitgestellt. Torquemotor im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist insbesondere ein hochpoliger, elektrischer Direktantrieb aus der Gruppe der Langsamläufer. Torquemotoren weisen sehr hohe Drehmomente bei relativ geringen Drehzahlen auf.
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Die Darstellung der Ausführungsform aus 3 lässt zudem eine bevorzugte symmetrische Anordnung der Massen an den Rädern 4, 4', 11, 11' deutlich erkennen. Wie gezeigt haben sowohl die Ausgleichsräder 11, 11' als auch die Kurbelräder 4, 4' eine endliche Breite. Die Hubzapfen 6, 6' an den Kurbelrädern 4, 4' erstrecken sich axial von den Rädern nach außen, d.h. sie liegen außerhalb deren Breite, sodass die Schubstangen 5, 5' an den Hubzapfen 6, 6' frei verschwenkbar sind. Dem gegenüber liegen die Ausgleichsmassen 9, 9' (in der Darstellung aus 3 nicht zu erkennen) innerhalb der Breite der Kurbelräder 4, 4'. Mit anderen Worten ausgedrückt, liegen die Hubzapfen bzw. die daran aufgenommenen ersten Enden 7, 7' der Schubstangen 5, 5' jeweils in einer ersten zu den Drehachsen 13, 14 senkrechten Ebene und die Ausgleichsmassen 9, 9' liegen jeweils in einer zweiten zu der ersten Ebene in axialer Richtung versetzten Ebene.
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Dem gegenüber sind die Gegenmassen 12, 12' der Ausgleichsräder 11, 11' in den gleichen Ebenen angeordnet wie die Hubzapfen 6, 6' bzw. die daran festgelegten Schubstangen 5, 5'.
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Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
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Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, erfolgt diese Darstellung und Beschreibung lediglich beispielhaft und ist nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht, so wie er durch die Ansprüche definiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt.
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Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen sind für den Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisen“ nicht andere Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel „eine“ oder „ein“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in unterschiedlichen Ansprüchen beansprucht sind, schließt ihre Kombination nicht aus. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pilgerwalzanlage
- 2
- Walzgerüst
- 3
- Bewegungsrichtung
- 4, 4'
- Kurbelrad
- 5, 5'
- Schubstange
- 6, 6'
- Hubzapfen
- 7, 7'
- erstes Ende der Schubstange
- 8, 8'
- zweites Ende der Schubstange
- 9, 9'
- Ausgleichsmasse
- 10, 10'
- Antriebsrad
- 11, 11'
- Ausgleichsrad
- 12, 12'
- Gegenmasse
- 13
- Drehachse des Kurbelrades
- 14
- Drehachse des Ausgleichsrades
- 15
- Ebene
- 16
- Mittenachse des zu walzenden Rohrs
- 17
- Motor
- 18
- Welle der Antriebsräder
- 19
- Antriebsachse
- 20
- Achse der Ausgleichsräder
