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Die Erfindung bezieht sich auf eine Walzringanordnung und ein Verfahren zum Spannen eines Walzrings auf einer Welle in einer derartigen Walzringanordnung.
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Aus
US 4,650,364 ist eine Walzringanordnung vorbekannt, bei der ein Walzring im wesentlichen durch radiale Spannung fixiert ist, die radiale Spannung ist ausreichend hoch für die Übertragung eines für einen Walzvorgang nötigen Drehmoments zwischen Welle und Walzring gewählt. Bei derartigen Walzringanordnungen wird der Walzring relativ stark auf Zug beansprucht. Moderne Walzringe halten zwar hohe Druckkräfte aus, sind aber nicht sehr zugfest, dies gilt z. B. für aus Hartmetall hergestellte Walzringe.
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Man ist daher bereits seit einiger Zeit zu einem wesentlichen axialen Spannen der Walzrings übergegangen.
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So zeigen
EP 343440 B und
DE 201 08 915 U Walzringanordnungen, bei denen der Walzring im Wesentlichen durch axiale Arbeitsspannung gespannt wird. Für die Zentrierung in radialer Richtung ist ein Ringkonus vorgesehen. Dieser wird von derselben einzigen hydraulischen Spannvorrichtung betätigt, die auch für die axiale Spannung zuständig ist. Ein unabhängiges radiales Spannen bzw. Ausrichten und axiales Spannen ist damit nicht möglich. Es ist auch nicht möglich das hydraulische Spannwerkzeug nach erfolgtem Aufbringen der Arbeitsspannung von der Welle abzunehmen und beispielsweise für eine andere Walzringanordnung einzusetzen. Weiterhin wird auf
DE 3 834 606 A verwiesen.
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Aus der Druckschrift
EP 0 342 179 B1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der der Walzring sowohl in axialer Richtung als auch davon unabhängig in radialer Richtung ohne aufwendige Handarbeit einfach und genau vorgespannt werden kann. Die Vorrichtung weist einen Druckring auf, der auf Seite der Spanneinrichtung über den Umfang verteilte Durchtrittsführungen für axiale Druckstößel aufweist. Desweiteren bestehen bei der Vorrichtung die Spanneinrichtung und der Stelltrieb je aus einem gesondert mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Kolbentrieb.
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Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht eine Walzringanordnung und ein Verfahren zum Spannen eines Walzrings auf einer Welle dahingehend weiter zu entwickeln, dass das axiale Spannen unabhängig von der radialen Positionierung erfolgt und dass die axiale Spannvorrichtung, die sich vorzugsweise in einem Spannwerkzeug befindet, von der Welle abgenommen werden kann, wenn der Spannvorgang beendet wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Walzringanordnung mit einem Walzring, mit einer Welle, auf der der Walzring drehfest angeordnet ist und die einen Gewindebereich und einen Befestigungsbereich aufweist, welche sich axial neben dem Walzring befinden, mit einer auf den Gewindebereich aufgeschraubten Mutter, die eine axiale Arbeitsspannung auf den Walzring ausübt, welche ausreichend groß ist für eine Übertragung eines für einen Walzvorgang nötigen Drehmomentes zwischen Welle und Walzring, mit einer hydraulisch arbeitenden, axialen Spannvorrichtung, die lösbar am Befestigungsbereich festgelegt ist und mit der unabhängig und alternativ zur Mutter die hohe axiale Arbeitsspannung auf den Walzring auszuüben ist und einer radialen Positioniereinheit, die unabhängig von der axialen Spannvorrichtung und der Mutter betätigbar ist, die ein Zentriermittel hat und die so ausgelegt ist, dass über ihr Zentriermittel ein radiales Spiel zwischen Welle und Walzring eliminiert ist.
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Bei dieser Walzringanordnung kann die für einen Spannvorgang nötige, hohe axiale Arbeitsspannung alternativ durch die auf den Gewindebereich aufgeschraubte Mutter oder durch die hydraulisch arbeitende, axiale Spannvorrichtung aufgebracht werden. Beide arbeiten unabhängig von einander. Die Mutter kann unabhängig von der axialen Spannvorrichtung gedreht bzw. betätigt werden, die axiale Spannvorrichtung arbeitet unabhängig von der Mutter. Die axiale Spannvorrichtung ist dafür vorgesehen, den Spannvorgang und auch den Lösevorgang durchzuführen. Die Mutter ist dafür vorgesehen, die auf hydraulischem Weg erreichte Arbeitsspannung aufrecht zu erhalten. Dadurch ist es möglich, die axiale Spannvorrichtung von der Welle zu entnehmen, sobald die axiale Arbeitsspannung durch die Mutter übertragen wird.
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Weiterhin ist die radiale Positionierung unabhängig vom axialen Spannen. Der Walzring kann mittels der radialen Positioniereinheit zentriert werden, ohne dass dabei die axiale Spannung geändert oder mitverändert werden muss.
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Die Walzringanordnung ermöglicht somit, dass eine axiale Spannvorrichtung, die in einem Spannwerkzeug ausgebildet ist, nacheinander für eine Vielzahl von Walzringanordnungen bei Spannen und Entspannen verwendet werden kann. Die erreichte axiale Spannung wird durch die Mutter, die ein relativ einfaches mechanisches Bauteil ist, aufrechterhalten. Es muss damit nicht ein teures hydraulisch arbeitendes axiales Spannwerkzeug für jede einzelne Walzringanordnung vorgesehen sein.
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Da die radiale Positioniereinheit unabhängig arbeitet von den beiden für die axiale Spannung zuständigen Bauteilen, nämlich Mutter und hydraulisch arbeitende axiale Spannvorrichtung, kann die radiale Positionierung gezielt und sorgfältig erfolgen. Die auf die Walzringe ausgeübte radiale Kraft kann dadurch sehr genau und gezielt dosiert werden. Eine übermäßige radiale Spannung, die die Lebensdauer der Walzringe verringern würde, kann verhindert werden. Vielmehr kann die radiale Spannung so gering gehalten werden, dass ausschließlich eine Positionierung erfolgt, ohne dass der Walzring merklich radial gespannt wird. Es wird daher bewusst von einer radialen Positionierung und einem axialen Spannen im Rahmen der vorliegenden Anmeldung gesprochen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Spannen eines Walzrings auf einer Welle eines Walzgerüsts unter Verwendung der Walzringanordnung, wie sie oben beschrieben wurde. Verfahrensmäßig ist es Aufgabe, ein Verfahren zum Spannen eines Walzrings einer Welle anzugeben, bei dem während des Spannens möglichst geringe, in jedem Fall kontrollierbare radiale Kräfte auf den Walzring ausgeübt werden und unabhängig davon eine hohe, für die Übertragung eines Drehmomentes beim Walzvorgang notwendige axiale Spannung aufgebracht werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Spannen eines Walzrings auf einer Welle eines Walzgerüstes, wobei
- – die Welle einen Gewindebereich und einen Befestigungsbereich aufweist, die sich beide axial neben dem Walzring befinden,
- – eine Mutter vorgesehen wird, die auf den Gewindebereich aufgeschraubt wird, um eine hohe axiale Arbeitsspannung auf den Walzring auszuüben, welche ausreichend groß ist für eine Übertragung eines für einen Walzvorgang nötigen Drehmomentes zwischen Welle und Walzring,
- – eine hydraulisch arbeitende, axiale Spannvorrichtung vorgesehen wird, die lösbar am Befestigungsbereich angeordnet wird, um unabhängig von der Mutter und alternativ zur Mutter die hohe axiale Arbeitsspannung auf den Walzring auszuüben und
- – eine radiale Positioniereinheit vorgesehen wird, die
- a) unabhängig von der Mutter und der axialen Spannvorrichtung betätigt wird,
- b) ein zwischen Walzring und Welle befindliches Zentriermittel aufweist und
- c) durch das Zentriermittel jegliches radiale Spiel zwischen Welle und Walzring eliminiert wird,
bei welchem Verfahren ein Spannvorgang des Walzrings auf der Welle wie folgt abläuft: - – die radiale Positioniereinheit wird so betrieben, dass ein radiales Spiel zwischen Welle und Walzring eliminiert wird,
- – die axiale Spannvorrichtung wird so betrieben, dass die hohe axiale Arbeitsspannung zwischen Welle und Walzring aufgebracht wird,
- – danach wird die Mutter auf dem Gewindebereich so gegen den Walzring gedreht, dass sie am Walzring anliegt und die axiale Spannvorrichtung wird entspannt und vom Befestigungsbereich entfernt.
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Da die Mutter ebenso wie die axiale Spannvorrichtung in der Lage ist, eine ausschließlich axiale Spannkraft auf den Walzring auszuüben, kann nach erfolgtem Spannen, das hydraulisch erfolgen muss, und Andrehen der Mutter gegen den Walzring die hydraulische Spannung abgeschaltet und die Spannvorrichtung abgenommen werden. Die axiale Spannung wird dann durch die Mutter aufrechterhalten. Völlig unabhängig davon erfolgt die radiale Positionierung mittels der radialen Positioniereinheit. Letztere wird nur so betrieben, dass die radialen Spannungen auf den Walzring innerhalb der erlaubten Grenzen bleiben, aber eine ausreichende radiale Positionierung bzw. Zentrierung des Walzrings erzielt wird.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als günstig herausgestellt entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 14 schrittweise vorzugehen. Es wird beispielsweise zunächst eine gewisse radiale Positionierung mit der ersten radialen Positionierkraft vorgenommen. Danach erfolgt ein axiales Spannen mit einer ersten axialen Spannung. Nun wird wieder die radiale Positionierung durchgeführt, es wird auf eine zweite Positionierkraft erhöht. Anschleißend wird die axiale Spannvorrichtung betätigt auf eine zweite axiale Spannung. Diese Vorgänge werden so lange durchgeführt, bis die benötigte hohe axiale Arbeitsspannung erreicht ist und die radiale Positionierung erfolgt ist. Es ist auch möglich, mit dem axialen Spannen zu beginnen und dann erst radial zu positionieren. Dabei muss die anfängliche axiale Spannung so gering gewählt sein, dass ein radiales Positionieren möglich bleibt.
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In einer bevorzugten Ausführung wird nach Erreichen der hohen axialen Arbeitsspannung die radiale Positioniereinheit freigegeben, beispielsweise entspannt. Die radiale Positionierung des Walzringes kann sich dann, wenn einmal die hohe axiale Arbeitsspannung aufgebracht ist, nicht mehr ändern, weil der Walzring durch die hohe axiale Arbeitsspannung festgelegt ist.
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Auch wenn die hohe axiale Arbeitsspannung aufgebracht ist, ist es nach wie vor günstig, das Zentriermittel der radialen Positioniereinheit an seinem Platz zu lassen, also nicht zu entfernen. Grundsätzlich ist es zwar möglich, dieses Zentriermittel zu entfernen. Es ist aber günstiger, es an seinem Ort zu belassen, um zwischen Walzring und Welle möglichst keine Luft zu haben.
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In einer weiteren Verbesserung wird vorgeschlagen, dass die radiale Positioniereinheit hydraulisch arbeitet und ein expandierbares hydraulisches Druckkammersystem aufweist, das nicht mit der hydraulisch arbeitenden axialen Spannvorrichtung kommuniziert. Die radiale Positioniereinheit hat einen eigenen Antrieb, der vorzugsweise hydraulisch ausgelegt ist. Es ist grundsätzlich möglich, diesen Antrieb auch anderweitig auszubilden, also beispielsweise mechanisch, pneumatisch oder dergleichen.
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In einer weiteren Verbesserung wird vorgeschlagen, dass das Zentriermittel einen Ringkonus aufweist. Ein starres Zentriermittel hat sich als günstig erwiesen. Grundsätzlich ist es auch möglich, das Zentriermittel selbst anderweitig auszubilden, beispielsweise hydraulisch auszuführen. So ist es möglich, einen radial aufblähbaren Hohlring als Zentriermittel einzusetzen, dessen Hohlraum mit Hydraulikflüssigkeit unter Druck gesetzt werden kann. Als vorteilhafte Ausbildung der radialen Positioniereinheit hat sich eine Kombination aus einem Zentrierkonus und einem axial wirkenden, hydraulischen Druckkammersystem erwiesen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Spannwerkzeug vorgesehen, das zumindest die axiale Spannvorrichtung aufnimmt, vorzugsweise aber auch ein axial arbeitendes hydraulisches Druckkammersystem der radialen Positioniereinheit aufnimmt. Hierbei ist es in einer Weiterentwicklung vorteilhaft, die Mutter mit parallel zur Axialrichtung verlaufenden Bohrungen zu versehen und in jede Bohrung jeweils einen Stift einzulegen, der verschiebbar in der Bohrung angeordnet ist und für eine Druckübertragung zwischen dem hydraulischen Druckkammersystem der radialen Positioniereinheit und einem Ringkonus ausgelegt ist. Die Schrägen des Ringkonus sind vorzugsweise so gewählt, dass er selbsthemmend ist. Wenn einmal die radiale Positionierung erfolgt ist, muss der Ringkonus nicht mehr aktiv durch das hydraulische Druckkammersystem gehalten werden. Vielmehr kann dieses entfernt werden, was durch Abnahme des Spannwerkzeuges geschieht, in dem sich auch die axiale Spannvorrichtung befindet.
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Als Zentriermittel ist eine radial expandierbare Manschette vorteilhaft. Diese kann, worauf schon hingewiesen wurde, hydraulisch arbeiten, sie kann auch anderweitig arbeiten, beispielsweise durch axiale Kraft, die auf die Manschette einwirkt, sich radial ausdehnen. Eine derartige Manschette kann anstelle des oben genannten Ringkonus eingesetzt werden.
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In einer bevorzugten Ausbildung hat der Befestigungsbereich einen kleineren Aussendurchmesser, als der Innendurchmesser des Gewindes der Mutter beträgt. Dann ist es möglich, beim Anbringen oder Entnehmen der Mutter diese nur über den Gewindebereich drehen zu müssen, während die Mutter über den Befestigungsbereich geschoben werden kann. Dadurch wird die Montage vereinfacht.
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Es ist grundsätzlich möglich, Befestigungsbereich und Gewindebereich als Teilstücke eines einheitlich durchlaufenden Gewindes auszuführen. Eine Aufteilung in einen Gewindebereich und einen Befestigungsbereich hat allerdings Vorteile. Der Gewindebereich kann als Feingewinde ausgeführt werden. Der Befestigungsbereich kann so ausgeführt werden, dass eine rasche Montage und Demontage des Spannwerkzeuges möglich ist, er kann beispielsweise als Bajonettverbindung ausgeführt sein, als Schnellschraubverbindung usw.. In einer weiteren Verbesserung ist vorgesehen, dass die hydraulisch arbeitende, axiale Spannvorrichtung ein Stützmittel aufweist, das die Mutter frei radial und auch axial übergreift und das Fenster für ein Drehen der Mutter hat, vorzugsweise ist das Stützmittel als Stützhülse oder eine Vielzahl von Stützstiften ausgebildet. Die beiden axialen Spannmittel, nämlich die Mutter und die axiale Spannvorrichtung, sind axial nebeneinander angeordnet. Sie wirken beide auf dieselbe Seitenfläche des Walzringes, wenn auch auf unterschiedliche Teilflächen der Seitenfläche des Walzringes, bzw. eines zwischengeschalteten Stützringes oder dergleichen. Das Stützmittel überträgt radial ausserhalb der Mutter die Spannkraft der axialen Spannvorrichtung auf den Walzring. Das Stützmittel kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise ein Ring mit Fenstern, eine Anordnung von Stiften usw.. Durch die Fenster ist ein Drehen der Mutter möglich, ohne dass das Stützmittel betätigt werden muss.
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In einer bevorzugten Weiterbildung hat die Mutter ein dem Gewindebereich angepasstes Muttergewinde und befindet sich zwischen Muttergewinde und Walzring ein axialer Freiraum. Dieser axiale Freiraum ist vorzugsweise grösser als der Durchmesser des Gewindebereiches. Der axiale Freiraum wirkt zumindest als Teil einer axialen Feder. Sie wird gedehnt durch die axiale Spannvorrichtung. Die axiale Feder zieht die Mutter gegen den Walzring nach erfolgtem Spannen. Während des normalen Walzvorganges liegt keine hydraulische Spannung an der Walzringanordnung an, vielmehr ist das Spannwerkzeug abgenommen. Die hohe axiale Arbeitsspannung wird allein auf mechanischem Wege aufrechterhalten. Damit befinden sich nur kleine Massen in der Walzringanordnung. Das Spannwerkzeug kann für andere Walzringanordnungen eingesetzt werden.
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Es versteht sich, dass sich die Erfindung vorzugsweise auf Wellen mit freiem Wellenende bezieht.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen:
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1: Ein axiales Schnittbild einer Walzringanordnung eines (hier nicht näher dargestellten, da ansich bekannten) Walzgerüstes, mit einer Ölspanntasche als Zentriermittel,
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2: eine Darstellung wie 1, jedoch nunmehr mh bewei Konushülsen als Zentriermittel und einem Spannwerkzeug, das eine axiale Spannvorrichtung und ein hydraulisches Druckkammersystem einer radialen Positioniereinheit aufnimmt,
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3: eine Darstellung wie 2, jedoch nunmehr mit einer mechanisch expandierbaren Zylinderbuchse als Zentriermittel,
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4: eine Darstellung ähnlich 3 eines vierten Ausführungsbeispieles, bei dem das Zentriermittel nunmehr eine Konushülse ist und
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5: eine Darstellung des vierten Ausführungsbeispieles nach 4 in der Ausführung für normalen Betriebszustand des Walzes, also mit Übertragung der hohen axialen Arbeitspannung durch eine Mutter, abgenommenem Spannwerkzeug und mit einer Schutzkappe.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Walzringanordnung, an diesem Ausführungsbeispiel werden die einzelnen Merkmale und Funktionsweisen erläutert. Die weiteren drei Ausführungsbeispiele nach den 2, 3 und 4 einschliesslich 5 werden unter Bezugnahme auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel nur soweit erläutert, wie dies für die Beschreibung der Änderungen bzw. Abweichungen notwendig erscheint. In allen Ausführungsbeispielen tragen funktionsgleiche, insbesondere baugleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen.
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Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf endseitig gelagerte Walzringanordnungen, ist aber grundsätzlich auch auf zweiseitig gelagerte Walzringanordnungen übertragbar.
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Die Walzringanordnung nach dem ersten Ausführungsbeispiel hat einen Walzring 22 aus Hartmetall, der im hier gezeigten Ausführungsbeispiel 2 Nuten hat. Er ist für die Herstellung von Langmaterial, z. B. Draht, ausgelegt. Die Anordnung hat weiterhin eine Welle 20, von der nur ein (linker) Endbereich dargestellt ist. Die Welle 20 hat einen Bund, an dem sich der Walzring 22 nach rechts abstützt. Zwischengeschaltet ist eine Abdichtanordnung 24, sie ist ansich bekannt, auf sie muss hier nicht näher eingegangen werden.
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Die Welle 20 hat ausgehend von ihrem Wellenbund und zum linken, freien Ende hin gesehen, zunächst einen Aufnahmebereich 26 für den Walzring, einen freien Bereich 28, einen Gewindebereich 30 und einen Befestigungsbereich 32. Der Walzring befindet sich radial ausserhalb des Aufnahmebereiches 26, welcher hier im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt ist. Zwischen Aufnahmebereich 32 und Walzring 22 ist ein Zentriermittel 34 angeordnet, das hier als Ölspanntasche ausgeführt ist. Das Zentriermittel 34 kann gesteuert und abhängig von anderen Stellvorrichtungen, die noch beschrieben werden, radial expandiert werden.
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Der freie Bereich 28 dient als Feder zusammen mit gegebenenfalls anderen Teilstücken der Welle 20, hierauf wird später noch eingegangen.
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Der Gewindebereich 30 ist als ein Feingewinde ausgeführt, mit ihm ist ein Gewinde einer Mutter 36 im Eingriff. Diese hat in den Ausführungsbeispielen die Form eines Topfes, diese Form ist aber nicht zwingend. Entscheidend ist, dass die Mutter 36 einschliesslich des Gewindebereiches 30 so ausgelegt ist, dass sie auf die linke Seitenfläche des Walzringes 22 eine hohe axiale Arbeitsspannung ausüben kann, die ausreichend gross ist für eine Übertragung eines für einen Walzvorgang nötigen Drehmoment zwischen Welle 20 und Walzring 22. Es ist möglich, an der Seitenfläche 38 einen Zwischenring, Abstützring oder dergleichen vorzusehen, sodass die rechte Endfläche der Mutter 36 nicht unmittelbar am Walzring 22 anliegt.
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Die Mutter 36 hat schliesslich Einstichöffnungen 40 an ihrem Aussenmantel. Sie sind so verteilt, dass die Mutter 36 bequem gedreht werden kann. Andere Angriffsmittel für ein Drehwerkzeug z. B. Vielkant, Verzahnung oder auch eine mechanische Drehvorrichtung für die Mutter 36, beispielsweise mittels eines angetriebenen Zahnriemens, sind möglich.
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Der Befestigungsbereich 32 ist für ein Spannwerkzeug 42 vorgesehen, das einen mit dem Befestigungsbereich 32 zusammenwirkenden Haltebereich 44 hat.
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Es ist zwar grundsätzlich möglich, Gewindebereich 30 und Befestigungsbereich 32 durchgängig in einer Ausführung, beispielsweise als Gewinde, auszuführen. Bevorzugt ist aber, den Gewindebereich 30 konkret auf die Erfordernisse der Mutter 36 anzupassen, insbesondere als Feingewinde auszuführen, und den Befestigungsbereich so auszubilden, dass das Spannwerkzeug 42 rasch auf den Befestigungsbereich 32 aufgeschoben oder anderweitig auf diesem angebracht werden kann. Hierzu eignen sich als Befestigungsbereich 32 und Haltebereich 44 beispielsweise Aufsteckgewinde, Bajonettverbindungen, Grobgewinde und dergleichen.
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In einer bevorzugten Ausführung, die allerdings in den Figuren nicht dargestellt ist, ist der Aussendurchmesser des Befestigungsbereiches 32 kleiner als der Innendurchmesser der Mutter 36. Dadurch kann die Mutter 36, wenn sie einmal vom Gewindebereich 30 abgeschraubt wurde, über den Befestigungsbereich 32 gezogen werden. Die erleichtert die Handhabung, insbesondere Montage der Vorrichtung.
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Radial ausserhalb der Mutter 36 befindet sich ein Stützmittel 46, das im wesentlichen die Form einer Ringhülse hat. Das Stützmittel 46 hat Fenster 48, die sich im Bereich der Einstecköffnungen 40 befinden. Das Stützmittel 46 ist zwischen dem Spannwerkzeug 42 und dem Walzring 22 angeordnet. Es liegt an einer anderen Teilfläche der Seitenfläche 38 am Walzring 22 an als die rechte Endfläche der Mutter 36. Über das Stützmittel 46 wird eine axiale Spannung auf den Walzring 22 aufgebracht.
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Im Spannwerkzeug ist eine hydraulisch arbeitende, axiale Spannvorrichtung vorgesehen. Sie hat einen hydraulischen Arbeitsraum 52. Der Haltebereich 44 ist an einem stationären Teil 54 vorgesehen. Gegenüber diesem ist ein Zylinder 56 in Axialrichtung 58 hydraulisch verfahrbar. Das Stützmittel 46 liegt an der rechten Endfläche des Zylinders 56 an. Wird der Arbeitsraum 52 mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, drückt der Zylinder 56 das Stützmittel 46 gegen den Walzring 22, sodass dieser axial gespannt wird.
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Es ist erkennbar, dass ein axiales Spannen des Walzringes 22 entweder durch die Mutter 36 und/oder durch die axiale Spannvorrichtung 50 erfolgen kann. Beim praktischen Betrieb wird die axiale Spannvorrichtung 50 des Spannwerkzeuges 42 nur für das Spannen und Lösen benutzt. Der gespannte Zustand wird durch die Mutter 36 aufrechterhalten, wie 5 zeigt.
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Schliesslich ist eine radiale Positioniereinheit 60 vorgesehen, von der bereits ein Teilstück, nämlich das Zentriermittel 34, erwähnt wurde. Grundsätzlich besteht die radiale Positioniereinheit 60 aus einem Zentriermittel und einem Betätigungsmittel, das die gesteuerte radiale Ausweitung bzw. Bewegung des Zentriermittels aktiv durchführt. Dieses Betätigungsmittel, auch Antrieb genannt, ist im Ausführungsbeispiel nach 1 hydraulisch ausgeführt. In der Welle 20 ist eine Ölbohrung ausgeführt, die aus einer Axialbohrung und einer diese treffenden Radialbohrung besteht. Die Radialbohrung mündet in einem expandierbaren hydraulischen Druckkammersystem 64 der radialen Positioniereinheit 60, dieses Druckkammersystem 64 ist in der Ausführung nach 1 im Zentriermittel 34 vorgesehen. Dieses hat eine aussenliegende Ringscheibe, die bei Befüllung des Druckkammersystems 64 mit Druckflüssigkeit nach aussen expandiert und daher radial eine Kraft auf den Walzring 22 ausbilden kann. Diese Kraft wird bevorzugt nur zur radialen Zentrierung bzw. Positionierung, nicht aber zu einem radialen Spannen benutzt.
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Man erkennt, dass die radiale Positionierung völlig unabhängig von der axialen Spannung abläuft und durchgeführt werden kann.
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Ein Spannvorgang läuft wie folgt ab: Zunächst werden die Teile so, wie in 1 dargestellt, montiert. Der Walzring 22 ist weder radial zentriert noch axial gespannt. Mittels der radialen Positioniereinheit 60 wird eine gewisse Positionierung durchgeführt, nämlich das Zentriermittel 34 mit einer ersten Positionierkraft hydraulisch beaufschlagt. Dadurch wird ein Spiel zwischen Walring 20 und Welle 20 in radialer Richtung eliminiert, zumindest verringert.
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Als nächstes wird nun die axiale Spannvorrichtung 50 des Spannwerkzeugs 42 betätigt, der Kolben 56 wird nach rechts axial vorgeschoben. Dadurch erfolgt ein axiales Spannen mit einer ersten axialen Spannung. Diese ist noch unterhalb der später benötigten, hohen axialen Arbeitsspannung.
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Es erfolgt nun ein erneutes Positionieren mit einer zweiten Positionierkraft, um zwischenzeitlich aufgetretenes Spiel, insbesondere durch das axiale Spannen aufgetretene Spiel, insbesondere radiales Spiel, zu beseitigen.
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Daraufhin wird wieder die axiale Spannvorrichtung 50 betätigt, nun mit einer zweiten axialen Spannung, die höher ist als die erste axiale Spannung.
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Die Vorgänge werden weitergeführt, bis die axiale Spannvorrichtung 50 so stark spannt, dass die hohe axiale Arbeitsspannung, wie sie für den Walzvorgang nötig ist, erreicht ist. Es kann auch eine höhere Spannung als die hohe axiale Arbeitsspannung eingestellt werden, weil bei der Übergabe des axialen Spannzustandes an die Mutter 36 nicht die komplette hydraulisch erreichte axiale Spannung übergeben bzw. aufrecht erhalten werden kann.
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Durch den hydraulisch durchgeführten axialen Spannvorgang hat sich ein Teilbereich der Welle 20 gedehnt, zu diesem Teilbereich gehört der freie Bereich 28. In ihm liegt die hohe axiale Arbeitsspannung vor. Die Mutter 36, die bei Beginn des Spannvorgangs zunächst locker an die Seitenfläche 38 des Walzrings 22 gedreht worden war, hat sich nun um das Maß A von dieser Seitenfläche 38 entfernt. Die Länge des freien Wellenendes war vor dem Spannvorgang L, nach dem Spannvorgang beträgt sie L + ΔL.
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Die Mutter 36 wird nun wieder soweit gegen den Walzring 22 gedreht, dass sie an diesem anliegt. Sie hat dadurch die Möglichkeit erhalten, die axiale Spannung zu übernehmen. Es kann nun die axiale Spannvorrichtung 50 entspannt werden, also der Kolben zurückgefahren werden. Dies kann beispielsweise durch positives Entleeren, beispielsweise Absaugen, der Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 52 erfolgen. Nun ist es die Mutter 36, die die hohe axiale Arbeitsspannung auf den Walzring 22 ausübt. Das Spannwerkzeug 42 und das Stützmittel 46 können entfernt werden. Der Druck im Druckkammersystem 64 bleibt aufrecht erhalten, weil in der Ölbohrung 62 ein Rückschlagventil vorgesehen ist. Es kann durch einen Stift freigedrückt werden.
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Es ist möglich, die radiale Positioniereinheit gespannt zu lassen. Es ist auch möglich, den Druck im Druckkammersystem 64 abzuschalten.
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Abschließend wird auf das freie Wellenende eine Schutzkappe 66 aufgesteckt, wie diese 5 zeigt. 5 bezieht sich allerdings auf ein anderes Zentriermittel, was hier deutlich ausgeführt werden soll. Die Schutzkappe liegt mit einer Dichtung an der Seitenfläche 38 des Walzrings 22 an. Sie dichtet den kompletten Endbereich jenseits des Walzrings 22 ab.
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Es kann vorteilhaft sein, die Mutter 36 durch eine geeignete Sperrvorrichtung, beispielsweise Kontermutter, gegen unbeabsichtigtes Rückdrehen zu sichern.
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Damit ist der Spannvorgang abgeschlossen. Die Walzringanordnung in dem Zustand entsprechend 5 kann nun für praktische Walzvorgänge eingesetzt werden. Ist der Walzring 22 abgenutzt, oder möchte man aus anderen Gründen demontieren, wird wieder das Spannwerkzeug 42 angesetzt. Es wird eine axiale Spannung mittels der axialen Spannvorrichtung 50 und übertragen durch das Stützmittel 46 auf den Walzring 22 ausgeübt, die so groß ist, dass es möglich ist, die Mutter 36 frei zu drehen. Zudem wird auch die radiale Positioniereinheit 60 entspannt, wenn dies nicht schon geschehen ist. Das Spannwerkzeug 42 kann nun entfernt werden. Ebenfalls kann die Mutter entfernt werden. Der Walzring 22 kann abgezogen werden.
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Der oben beschriebene Ablauf des Spannvorgangs bzw. das nachfolgende Entspannen ist nur beispielhaft, wenngleich ein bevorzugtes Verfahren. Man muss nicht notwendigerweise schrittweise vorgehen, es ist auch möglich, gleichzeitig radial zu positionieren und axial zu spannen. Es ist auch möglich, beim Spannvorgang mit dem axialen Spannen bei kleiner axialer Spannkraft zu beginnen und anschließend radial mit einer kleineren Positionierkraft zu positionieren. Entscheidend ist lediglich, dass eine gute radiale Positionierung erreicht wird, bei der über die gesamte Anlagefläche des Walzrings kein Spiel gegenüber der Welle vorliegt. Die axiale Spannung muss so hoch sein, dass die für den Walzvorgang benötigte hohe axiale Arbeitsspannung über die gesamte zeitliche Nutzdauer aufrechterhalten wird mittels der Mutter 36 und der zugehörigen Teile.
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Im Folgenden wird nun auf das zweite bis vierte Ausführungsbeispiel eingegangen.
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Im Ausführungsbeispiel nach 2 ist das Zentriermittel 34 ein Ringkonus, dem ein weiterer, innerer Ringkonus 68 gegenläufig zugeordnet ist. Das Betätigungsmittel der radialen Positioniereinheit 60 ist nunmehr im Spannwerkzeug 42 vorgesehen. Hierzu ist im stationären Teil 64 das Druckkammersystem 64 vorgesehen, zu ihm gehört ein Ringkolben 70. Die Mutter 36 hat eine Anzahl achsparalleler Bohrungen 72, die beispielsweise als Durchlässe ausgebildet und vorzugsweise gleichverteilt auf einem Zylinder angeordnet sind. In jedem Durchlass 72 ist ein Stift 74 untergebracht, der freiverschiebbar in axialer Richtung ist. Die vorzugsweise baugleichen Stifte 74 dienen der Übertragung einer axialen Positionierkraft vom Ringkolben 70 auf die linke Seitenfläche des als Ringkonus ausgeführten Zentriermittels 34. Diese linke Seitenfläche liegt in einer Radialebene, hat also keine Stufungen oder dergleichen. Die Winkel der beiden Ringkonusteile 34, 68 sind im Bereich der Selbsthemmung. Dadurch ist es möglich, eine einmal erreichte radiale Positionierung während des normalen Walzbetriebs nicht aufrechterhalten zu müssen. Es ist durchaus denkbar und vorteilhaft, das Zentriermittel 34 in der erreichten Positionierstellung zu fixieren, beispielsweise mechanisch. Dies kann beispielsweise über speziell ausgeführte Stifte 74 erfolgen, beispielsweise sind die Durchlässe 72 als Gewindebohrungen ausgeführt und werden die Stifte 74 ausgetauscht gegen Gewindestifte. Andere mechanische Fixierungen sind möglich.
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Das Ausführungsbeispiel nach 2 hat den Vorteil, dass sowohl die axiale Spannvorrichtung 50 als auch das Betätigungsmittel der radialen Positioniereinheit 60 in einem Spannwerkzeug 42 ausgebildet sind. Weiterhin befinden sich zwischen Walzring 22 und Welle 20 ausschließlich Festkörper.
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Das Ausführungsbeispiel nach 3 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach 2 dadurch, dass das Zentriermittel nunmehr eine radial expandierbare Manschette ist, die über axial eingeleitete Kräfte radial expandiert werden kann. Es sind wieder Stifte 74 vorgesehen, wie sie auch im Ausführungsbeispiel nach 2 zu finden sind.
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Im Ausführungsbeispiel 3 ist im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach 2 kein innerer separater Ringkonus 68 vorgesehen, vielmehr wird dieser durch die Welle selbst gebildet.
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Das Stützmittel 46 hat nun ein Spionfenster 76 (s. 4) oder mehrere davon Diese Fenster sind Aussparungen an der rechten Seitenfläche des Stützmittels 46, so dass hier keine kontinuierliche Anlage mehr vorliegt.
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Durch das mindestens eine Spionfenster 76 ist es möglich, zu erkennen, dass die Mutter 36 tatsächlich am Walzring 22 anliegt.
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Auf die ebenfalls zum vierten Ausführungsbeispiel gehörende 5 wurde schon hingewiesen. Sie zeigt den im Gebrauch vorliegenden Dauerzustand.
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In Abwandlung des zweiten bis vierten Ausführungsbeispieles ist es auch möglich, das Druckkammersystem im Zylinder 56 vorzusehen. Dann fährt dieses zwar mit der axialen Bewegung des Zylinders 56 vor und zurück und ist dadurch eine gewisse Wechselwirkung zwischen axialem Spannen und radialem Positionieren gegeben. Diese Bewegungen können aber vollständig entkoppelt werden, wenn die hydraulische Steuerung entsprechend erfolgt. So kann ein ausschließliches axiales Spannen dadurch erfolgen, dass der Kolben 56 axial nach rechts vorgeschoben wird, im gleichen Maße aber der Ringkolben 70 zurückgezogen wird, dadurch erfolgt keine Betätigung des Zentriermittels 34.
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Bezugszeichenliste
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- 20
- Welle
- 22
- Walzring
- 24
- Abdichtungsanordnung
- 26
- Aufnahmebereich
- 28
- freier Bereich
- 30
- Gewindebereich
- 32
- Befestigungsbereich
- 34
- Zentriermittel (radial expandierbare Manschette)
- 36
- Mutter
- 38
- Seitenfläche (von 22)
- 40
- Einstechöffnung
- 42
- Spannwerkzeug
- 44
- Haltebereich (von 42)
- 46
- Stützmittel
- 48
- Fenster
- 50
- axiale Spannvorrichtung
- 52
- Arbeitsraum
- 54
- stationäres Teil
- 56
- Kolben
- 58
- Axialrichtung
- 60
- radiale Positioniereinheit
- 62
- Ölbohrung
- 64
- Druckkammersystem
- 66
- Schutzkappe
- 68
- innerer Ringkonus
- 70
- Ringbolzen
- 72
- Durchlässe/Bohrung
- 74
- Stift
- 76
- Spionfenster
