DE102016219723A1

DE102016219723A1 - Schrägwalzwerk

Info

Publication number: DE102016219723A1
Application number: DE102016219723.1A
Authority: DE
Inventors: Walter Kirchner
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-12
Also published as: CN109843457A; JP2019530582A; RU2717425C1; CN109843457B; US20200188973A1; PL3525945T3; EP3525945B1; EP3525945A1; JP6803992B2; ES2784391T3; US11400498B2; WO2018069303A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schrägwalzwerk, umfassend eine Mehrzahl von Walzen (1), die jeweils eine im Wesentlichen radial gerichtete Walzkraft auf ein Werkstück ausüben, wobei die Ausrichtung einer Walzenachse (W) zumindest einer der Walzen (1) um eine erste Stellachse (S1) und um eine zweite Stellachse (S2) einstellbar veränderbar ist, wobei zwischen einem Drehlager (4, 5) der Walze (1) und einem Stellglied (11, 12) ein Zwischenglied (9, 10) angeordnet ist, wobei das Zwischenglied (9, 10) eine die Walzkraft übertragende Druckstelze (14, 15) umfasst, die mittels einer kalottenförmigen Lagerfläche (14a, 14b, 15a, 15b) in mehrere Richtungen verschwenkbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schrägwalzwerk nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
DE 34 06 841 A1 beschreibt ein Dreiwalzen-Kegelschrägwalzwerk, bei dem zur Anstellung der Walzen jeweils eine Verschwenkung um eine Achse erfolgen kann.
Bei weiteren bekannten Schrägwalzanordnungen, zum Beispiel nach dem Asselverfahren, kann die Anstellung einer Walze auch um zwei verschiedene Achsen erfolgen. Zur Entkoppelung der bei der Verstellung auftretenden Querkräfte zwischen den Kontaktflächen sind dabei Zwischenelemente erforderlich, die die Bauhöhe der Anstellung vergrößern.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Schrägwalzwerk anzugeben, bei dem eine reibungsarme Verstellung der Walzen ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird für ein eingangs genanntes Schrägwalzwerk erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Verschwenkbarkeit der Druckstelze ist ein einfacher und reibungsarmer Positionsausgleich zwischen der Walze und dem Stellglied ermöglicht, der insbesondere in mehrere Richtungen erfolgen kann.
Die Anzahl der Walzen kann bevorzugt zwei, drei oder auch vier betragen. Insbesondere kann das Schrägwalzwerk nach dem Asselverfahren oder zumindest dem Asselverfahren ähnlich arbeiten.
Eine Ausrichtung der Walzenachse um die Stellachsen ist im Sinne der Erfindung geometrisch gemeint, so dass die Stellachsen keine körperlichen Wellen oder Ähnliches umfassen müssen. Die Stellachsen können bevorzugt jeweils senkrecht zu der Walzenachse ausgerichtet sein, insbesondere auch senkrecht zueinander.
Ein Stellglied kann im Sinne der Erfindung jeder Aktuator sein, mittels dessen die Walzenachse verstellte wird. Insbesondere können hydraulische Zylinder oder auch elektromechanische Stellglieder vorgesehen sein. Das Stellglied kann allgemein bevorzugt dazu ausgelegt sein, die Walzkraft auf das Werkstück auszuüben.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Walze an zwei gegenüberliegenden Enden jeweils zumindest ein Drehlager und eine verschwenkbare Druckstelze aufweist. Hierdurch kann eine vollständige und besonders reibungsarm verstellbare Abstützung über die verschwenkbaren Druckstelzen erfolgen.
Allgemein vorteilhaft ist es im Interesse einer einfachen und effektiven Konstruktion vorgesehen, dass die Walze an einem Walzenstuhl aufgenommen ist, wobei der Walzenstuhl um die Stellachsen bewegbar gelagert ist und die Druckstelzen gegenüber dem Walzenstuhl abgestützt sind. Der Walzenstuhl kann dabei als in sich starrer, aber gegenüber einem Gerüst bewegbarer Rahmen ausgebildet sein.
Bei einer vorteilhaften Detailgestaltung ist der Walzenstuhl dabei mittels eines bevorzugt hydraulischen Zugglieds entgegen der Richtung der Walzkraft kraftbeaufschlagt. Gemeinsam mit den Kräften der Stellglieder wird so insgesamt eine spielfreie Halterung der Walze in ihrer jeweiligen Anstellung erzielt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Druckstelze an zumindest einem Ende eine gegenüber der Druckstelze schwenkbare Lagerkalotte. Dies erlaubt einen einfachen seitlichen Versatz eines Auflagepunktes der Druckstelze bzw. der Lagerkalotte. Zudem kann die Lagerkalotte auf einfache Weise als Verschleißteil ausgetauscht werden.
Im Interesse einer variablen Anstellung ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Druckstelze ausgehend von einer Neutralposition in jede Raumrichtung um einen Winkel um einen Drehpunkt verschwenkbar ist.
Allgemein vorteilhaft sind zumindest zwei Walzen, bevorzugt zumindest drei Walzen, besonders bevorzugt sämtliche der Walzen des Schrägwalzwerks gemäß einem der vorhergehend beschriebenen Merkmale verstellbar gelagert.
Allgemein ergibt sich aus einer erfindungsgemäßen Lagerung der Walze oder der Walzen, dass eine Kompensation radialer Bewegungen zur Stellachse vorliegt. Ebenso ist eine Kompensation von Winkeligkeitsabweichungen senkrecht zur Verstellachse ermöglicht. Zudem können Bauhöhe und damit Rahmengröße und Gewicht des Schrägwalzwerks durch die Erfindung reduziert werden.
Durch die Erfindung werden Reibkräfte und Querkräfte der Anstellungskomponenten vermieden bzw. reduziert. Es ergibt sich zudem der Vorteil einer verbesserten Positioniergenauigkeit unter Last. Ferner ist das Schwingverhalten des Anstellungssystems verbessert und die Steifigkeit insgesamt erhöht.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt eine teilweise Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schrägwalzwerks.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer verschwenkbaren Druckstelze entlang der Schnittlinie A-A aus 3.
3 zeigt eine Draufsicht auf die Druckstelze in aus 2 in vier extremalen Schwenkpositionen.
Das in 1 gezeigte erfindungsgemäße Schrägwalzwerk umfasst drei baugleich gelagerte Walzenwellen 1, von denen in der Darstellung nur eine erkennbar ist. Die Walzenwelle 1 hat einen Walzenkörper 2, der radial zu einer Walzenachse W bzw. in Richtung einer Walzkraft auf ein Werkstück einwirkt. Die Walze 1 wird über eine kardanisch angelenkte Antriebswelle 3 um die Walzenachse W gedreht.
Vor und hinter dem Walzenkörper 2 ist jeweils ein die Walzkräfte abstützendes Drehlager 4, 5 angeordnet. Die Drehlager 4, 5 sind ihrerseits an einem Walzenstuhl 6 aufgenommen und abgestützt, wobei der Walzenstuhl 6 mittels einer Lagerung 7 bewegbar gegenüber einem Rahmen 8 des Schrägwalzwerks gehalten ist. Dabei ist der Walzenstuhl sowohl um eine erste Stellachse S1 als auch um eine zweite Stellachse S2 einstellbar verschwenkbar. Die zweite Stellachse S2 verläuft in der Darstellung nach 1 senkrecht zu der Zeichenebene. Die Stellachsen S1, S2 und die Walzenachse stehen jeweils senkrecht aufeinander, müssen sich aber nicht schneiden.
Der Walzenstuhl 6 ist als starres, im Querschnitt im Wesentlichen jochförmiges Bauteil ausgeformt. Zwei Stützbereiche 6a des Walzenstuhls halten einerseits die Drehlager 4, 5 und sind andererseits an jeweils einem Zwischenglied 9, 10 abgestützt. Die Zwischenglieder sind zwischen dem Walzenstuhl 6 bzw. den Drehlagern 4, 5 einerseits und jeweils einem von zwei Stellgliedern 11, 12 andererseits angeordnet.
Über die Ausrichtung des Walzenstuhls 6 und somit der Drehlager 4, 5 erfolgt die Anstellung der Walze 1. Hierzu werden die Stellglieder 11, 12, die vorliegend als hydraulische Zylinder ausgebildet sind, jeweils positioniert. Die Stellglieder 11, 12 können zudem die auf das Werkstück ausgeübte Walzkraft übertragen.
Der Walzenstuhl 6 wird zudem durch ein als hydraulischer Zylinder ausgebildetes Zugglied 13 entgegen der Walzkraft gezogen, so dass der Walzenstuhl 6 jederzeit fest gegen die Stellglieder gedrückt wird. Die Kraft des Zugglieds ist kleiner als die Kraft der Stellglieder und stellt eine spielfreie Positionierung der Walze 1 sicher bzw. ermöglicht eine Freigabe des Werkstücks.
Die Zwischenglieder 9, 10 sind jeweils in gleicher Bauart ausgeführt und dienen der Kompensation von bei der Verstellung auftretenden Kipp- und Versatzbewegungen zwischen den Stellgliedern 11, 12 einerseits und dem Walzenstuhl 6 bzw. der Walze 1 andererseits. Vorliegend umfassen die Zwischenglieder 9, 10 jeweils eine Druckstelze 14, 15. Die Druckstelzen 14, 15 sind jeweils in mehrere Richtungen verschwenkbar. Dies wird durch kalottenförmige Lagerungen der Druckstelzen 14, 15 erzielt.
Vorliegend sind die Druckstelzen jeweils stellgliedseitig mit einer konkaven Kalottenfläche 14a, 15a versehen, wobei an dem Stellglied eine entsprechende konvexe Kalottenfläche vorgesehen ist. Auf der Seite der Walze sind die die Druckstelzen ebenfalls mit einer konkaven Kalottenfläche 14b, 15b versehen.
Dabei ist eine im Wesentlichen halbkugelförmige Lagerkalotte 16, 17 in das Ende der Druckstelze 14, 15 eingesetzt. Diese ist über die kalottenförmige Fläche 14b, 15b gegenüber der Druckstelze verschwenkbar und liegt mit einer planen Gegenfläche an dem Walzenstuhl 6 an. Hierdurch kann bei Bedarf auch ein seitlicher Versatz der Gegenfläche gegenüber dem Walzenstuhl ermöglicht werden.
Es versteht sich, dass bei anderen Ausführungsformen auch umgekehrt gewölbte Kalottenflächen vorgesehen sein können, also zum Beispiel konvexe Kalottenflächen an den Druckstelzen 14, 15 und entsprechend konkave Kalottenflächen an den Stellgliedern 14, 15 und/oder den Lagerkalotten 16, 17.
Die Verstellung des Walzenstuhls um die in der Zeichnungsebene 1 senkrechte Stellachse S1 erfolgt über nicht dargestellte weitere Stellvorrichtungen die senkrecht zur Zeichnungsrichtung und somit nicht in Richtung der Walzkraft wirken. Insgesamt sind die Druckstelzen 14, 15 ausgehend von einer Neutralposition in jede Raumrichtung um einen Mindestwinkel um einen Drehpunkt verschwenkbar. Der Drehpunkt liegt dabei jeweils im geometrischen Mittelpunkt der stellgliedseitigen Kalottenfläche.
Dies ist insbesondere in 3 verdeutlicht, in der eine Druckstelze 14, 15 gezeigt ist, die in vier verschiedenen exemplarischen Raumrichtungen um einen Winkel bis zu einem Anschlag verschwenkt ist. Dabei wird durch die Verschwenkung jeweils ein maximaler seitlicher Versatz d der Gegenflächen der Lagerkalotten 16, 17 ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Walzenwelle
2: Walzenkörper
3: Antriebswelle, kardanisches Gelenk
4: erstes Drehlager
5: zweites Drehlager
6: Walzenstuhl
6a: Stützbereiche des Walzenstuhls
7: Lagerung des Walzenstuhls
8: Rahmen
9: erstes Zwischenglied
10: zweites Zwischenglied
11: erstes Stellglied
12: zweites Stellglied
13: Zugglied
14: erste Druckstelze
14a: konkave Kalottenfläche
14b: konkave Kalottenfläche
15: zweite Druckstelze
15a: konkave Kalottenfläche
15b: konkave Kalottenfläche
16: erste Lagerkalotte
17: zweite Lagerkalotte
W: Walzenachse
S1: erste Stellachse
S2: zweite Stellachse
d: seitlicher Versatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3406841 A1 [0002]

Claims

Schrägwalzwerk, umfassend eine Mehrzahl von Walzen (1), die jeweils eine im Wesentlichen radial gerichtete Walzkraft auf ein Werkstück ausüben, wobei die Ausrichtung einer Walzenachse (W) zumindest einer der Walzen (1) um eine erste Stellachse (S1) und um eine zweite Stellachse (S2) einstellbar veränderbar ist, wobei zwischen einem Drehlager (4, 5) der Walze (1) und einem Stellglied (11, 12) ein Zwischenglied (9, 10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (9, 10) eine die Walzkraft übertragende Druckstelze (14, 15) umfasst, die mittels einer kalottenförmigen Lagerfläche (14a, 14b, 15a, 15b) in mehrere Richtungen verschwenkbar ist.
Schrägwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (1) an zwei gegenüberliegenden Enden jeweils zumindest ein Drehlager (4, 5) und eine verschwenkbare Druckstelze (14, 15) aufweist.
Schrägwalzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (1) an einem Walzenstuhl (6) aufgenommen ist, wobei der Walzenstuhl (6) um die Stellachsen (S1, S2) bewegbar gelagert ist und die Druckstelzen (14, 15) gegenüber dem Walzenstuhl (6) abgestützt sind.
Schrägwalzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenstuhl (6) mittels eines insbesondere hydraulischen Zugglieds (13) entgegen der Richtung der Walzkraft kraftbeaufschlagt ist.
Schrägwalzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstelze (14, 15) an zumindest einem Ende eine gegenüber der Druckstelze schwenkbare Lagerkalotte (16) aufweist.
Schrägwalzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstelze (14, 15) ausgehend von einer Neutralposition in jede Raumrichtung um einen Winkel um einen Drehpunkt verschwenkbar ist.
Schrägwalzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Walzen (1), insbesondere zumindest drei Walzen, insbesondere sämtliche der Walzen des Schrägwalzwerks gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche verstellbar gelagert sind.