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Die
Erfindung betrifft eine Walzvorrichtung mit mindestens zwei Arbeitswalzen,
die jeweils mittels eines Arbeitswalzeneinbaustücks in einem Walzgerüst gelagert
sind, wobei mindestens eine der Arbeitswalzen im Walzgerüst zur Einstellung
eines gewünschten
Walzspalts relativ zu der anderen Arbeitswalze, insbesondere in
vertikale Richtung, einstellbar ist, wobei mindestens eine Arbeitswalze
mit Biegemitteln in Wirkverbindung steht, mit denen diese mit einem
Biegemoment beaufschlagt werden kann, und wobei das Arbeitswalzeneinbaustück zur Aufnahme der
von den Biegemitteln erzeugten Kraft von der Achse der Arbeitswalze
aus gesehen seitlich auskragende Arme aufweist.
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Eine
Walzvorrichtung dieser Art ist im Stand der Technik hinlänglich bekannt.
Es wird beispielsweise auf die
EP 0 256 408 A2 , die
EP 0 256 410 A2 , die
DE 38 07 628 C2 und
die
EP 0 340 504 B1 hingewiesen.
Aus diesen Dokumenten sind Walzvorrichtungen bekannt, bei denen
zwei sich in definiertem Abstand zueinander befindliche Arbeitswalzen
den zum Walzen benötigten
Walzspalt bilden und sich an Stützwalzen
bzw. Zwischenwalzen abstützen.
Die so ausgebildete Walzvorrichtung kann also als Vorrichtung mit
vier bzw. sechs Walzen ausgestattet sein, wobei die einzelnen Walzen
relativ zueinander in Vertikalrichtung zur Erzeugung des gewünschten
Walzspalts positionierbar sind.
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Die
Arbeitswalzen sind dabei axial verschieblich angeordnet, wodurch
es möglich
wird, eine Beeinflussung des Bandprofils in Bandstrassen durch ein
veränderbares Walzspaltprofil
zu erreichen. Auch für
Vorstrassen gewinnt die verfahrenstechnische Möglichkeit zur Axialverschiebung
der Arbeitswalzen an Bedeutung, zum einen zwecks gezielter Bandprofilbeeinflussung,
zum anderen zur Verlängerung
der Walzenreise durch gezielte Verschleißverteilung.
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Eine
andere wichtige Ausgestaltung der Walzvorrichtung besteht darin,
dass Mittel zur Biegung bzw. Balancierung der Arbeitswalzen vorhanden
sind. Durch diese kann ein Biegemoment in die Arbeitwalzen eingeleitet
werden, was verfahrenstechnische Vorteile hat, wie es aus dem vorgenannten
Schrifttum hervorgeht.
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Die
Arbeitswalzenbiege- und -verschiebesysteme haben zumeist ortsfeste
Blöcke,
in denen die zur Biegung und Balancierung bzw. Axialverschiebung
erforderlichen Stellmittel angeordnet sind. Diese bieten den Vorteil
von festen Druckmittelzuführleitungen,
die beim Arbeitswalzenwechsel nicht aufgetrennt werden müssen. Zur
Realisierung der Biegung und Balancierung sind die erforderlichen Stößel entweder
ortsfest in ortsfesten Blöcken
angeordnet, was in nachteiliger Weise zu nicht zu vernachlässigenden
Kippmomenten bei der Axialverschiebung führt, oder sie sind als mit
der Axialverschiebung sich mitverschiebenden Kassetten ausgeführt, um
die Kippmomente bzw. Reibkräfte
besser beherrschen zu können.
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Die
vorbekannten Walzvorrichtungen erreichen ihre verfahrenstechnischen
Grenzen, wenn hohe Walzenaufgänge
gefahren werden müssen,
wie sie zum Beispiel in Blech- oder Vorstrassen benötigt werden.
Die Stößel der
Biege- bzw. Balancierzylinder müssen über wesentlich
größere Längen geführt werden
und erfordern damit einen hohen Platzbedarf, um die bei großen Wegen
auftretenden Hebelverhältnisse
auch bei voll ausgefahrenen Stößeln sicherzustellen.
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Größere Walzenaufgänge mit
Kombination aus Arbeitswalzenbiegung und Axialverschiebung realisieren
die genannten Lösungen
nur unter Inkaufnahme der erwähnten
Nachteile.
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Kurze
Führungslängen der
Stößel der
Biege- bzw. Balancierzylinder werden erst dann wieder erreicht,
wenn die Biege- bzw. Balancierzylinder mit dem System Arbeitswalzen-/Stützwalzeneinbaustück mitfahren,
sozusagen „fliegend" zwischen in nach
unten auskragenden Armen des Stütz-
oder Zwischenwalzeneinbaustücks
und seitlich auskragenden Laschen des Arbeitswalzeneinbaustücks angeordnet
sind. Hierbei kann der Stößel (Kolben)
entweder im Stütz-
bzw. Zwischenwalzeneinbaustück oder
im Arbeitswalzeneinbaustück
angeordnet sein; seine Anordnung im Stütz- bzw. Zwischenwalzeneinbaustück bietet
den Vorteil, dass die Druckmittelzuführleitungen beim Arbeitswalzenwechsel
nicht getrennt werden müssen.
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Eine
solche Lösung
mit „fliegend" angeordnetem Biege-
bzw. Balanciersystem in Kombination mit einer Axialverschiebung
ist aus der
DE 101
50 690 A1 bekannt. Hier ist zur Axialverschiebung der Arbeitswalze
ein koaxial am Arbeitswalzeneinbaustück angeordneter Verschiebezylinder
vorgesehen. Der Verschiebezylinder und der Arbeitswalzensatz bilden
dabei eine Baueinheit und werden gemeinsam ins Walzgerüst eingebaut.
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In
nachteiliger Wiese ergibt sich hieraus jedoch, dass es für jeden
Arbeitswalzenwechselsatz erforderlich ist, auch einen Axialverschiebezylinder vorzusehen,
was die Investitionskosten der Walzvorrichtung erhöht.
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Die
aus der
DE 101 50
690 A1 bekannte Walzvorrichtung mit „fliegend" angeordneter Biegeanordnung – kombiniert
mit einer Einrichtung zum axialen Verschieben der Arbeitswalzen
in Ein- und Auslauf – ist
für einen
hohen bis sehr hohen Walzenaufgang geeignet. Dies setzt jedoch voraus,
dass die bei diesen Walzeinrichtungen auftretenden Kippmomente aus
der Axialverschiebung von einer entsprechend steifen Ausführung der
Stützwalzenlagerung
aufgenommen werden.
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Es
gibt jedoch auch nachgiebige Stützwalzenlagerungen.
Während
der Axialverschiebung wird der obere Arbeitswalzensatz über die
mit Balancierdruck beaufschlagten Biegezylinder der oberen Stützwalzeneinbaustücke geschoben.
Die dabei auftretenden Reibkräfte
erzeugen die schon erwähnten Kippmomente
und können
eine Schiefstellung der Stützwalzeneinbaustücke bewirken.
Die maximal mögliche
Schiefstellung der Stützwalzeneinbaustücke wird
dabei durch die Spiele der Stützwalzenlagerung
vorgegeben. Bei einer schlagartigen Beaufschlagung des Gerüsts mit
Walzkraft im Anschluss an die Arbeitswalzenverschiebung („Anstichstoß") kann deshalb nicht
ausgeschlossen werden, dass es zu einer lokalen Kantenpressung und
damit langfristig zu Lagerschäden
kommt, z. B. zu Beschädigungen
der Lager- oder Zapfenbuchse bei Ölflutlagern bzw. zur Überlastung
einzelner Lagerreihen bei Wälzlagern.
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Eine
gute Führung
der Arbeitswalzeneinbaustücke
auch bei hohem Walzenaufgang ist daher nicht immer gewährleistet,
und die genannte Schiefstellung der Stützwalzeneinbaustücke kann
nicht immer vermieden werden. Das ist dann nicht sichergestellt,
wenn lange Biege- bzw. Balancierzylinder eingesetzt werden. Weiterhin
ergeben sich Nachteile, wenn eine Axialverschiebung der Arbeitswalzen
erfolgen soll und ein hoher bzw. sehr hoher Walzenaufgang gefordert
ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Walzvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die die genannten Nachteile
nicht aufweist. Es soll insbesondere eine Walzvorrichtung mit Biege-
und Axialverschiebesystem für
die Arbeitswalzen geschaffen werden, die hohe Walzenaufgänge zulässt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zwischen einem Druckkraft erzeugenden Element der Biegemittel,
insbesondere einem Kolben, und dem auskragenden Arm des Arbeitswalzeneinbaustücks ein
relativ zum Walzgerüst, insbesondere
in vertikale Richtung, verschiebbares Druckübertragungselement angeordnet
ist. Dieses Druckkraft erzeugende Element der Biege mittel und der
auskragende Arm des Arbeitswalzeneinbaustücks können dabei so positioniert
sein, dass die Mittenachse des Druckkraft erzeugenden Elements den
auskragenden Arm schneidet.
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Hierdurch
wird eine derart optimierte Übertragung
der Kraft der Biegemittel erreicht, dass die Biegung bei gleichzeitiger
Axialverschiebung der Arbeitswalzen und hohem Walzenaufgang ohne
die oben genannten Nachteile erreicht werden kann.
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Eine
Weiterbildung sieht vor, dass zwischen dem Druckkraft erzeugenden
Element der Biegemittel und dem Druckübertragungselement und/oder zwischen
dem Druckübertragungselement
und dem auskragenden Arm des Arbeitswalzeneinbaustücks eine
Gleitfläche
angeordnet ist.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
sieht vor, dass die Biegemittel in einem fest am Walzgerüst angeordneten
Block angeordnet sind und das Druckübertragungselement mittels
einer Führung,
insbesondere mittels einer Vertikalführung, am Block gelagert ist.
Dabei ist das Druckübertragungselement
mit Vorteil in einem Horizontalschnitt U-förmig ausgebildet und umgibt
den Block von drei Seiten zumindest teilweise. Weiterhin kann das
Druckübertragungselement
in einem senkrecht auf der Achse der Arbeitswalze stehenden Vertikalschnitt
L-förmig
ausgebildet sein und den Block an seiner Oberseite bzw. Unterseite
zumindest teilweise umgeben.
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Die
Führung
wird bei Variation des Walzenabstands weiter dadurch verbessert,
dass das Druckübertragungselement
mittels einer Führung,
insbesondere mit einer Vertikalführung,
am Walzgerüst
gelagert ist. Bewährt
hat es sich ferner, dass zwischen Block und Druckübertragungselement
Haltemittel angeordnet sind, die das Druckübertragungselement unbeweglich
in Richtung zur Arbeitswalze am Block halten.
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Die
Arbeitswalzen sind zumeist mit Axialverschiebemitteln zum axialen
Verschieben versehen, mit denen die Arbeitswalzen relativ zum Walzgerüst in eine
gewünschte
axiale Position gebracht und dort gehalten werden können.
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Eine
besonders gute Betriebsweise wird erreicht, wenn die Erstreckung
des auskragenden Arms des Arbeitswalzeneinbaustücks in Richtung der Achse der
Arbeitswalze groß ist
im Verhältnis
zur in Richtung der Achse gemessenen Erstreckung des Druckübertragungselements
an seinem mit dem auskragenden Arm in Verbindung stehenden Teil,
vorzugsweise mindestens doppelt so groß.
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Alternativ
hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Erstreckung des auskragenden
Arms des Arbeitswalzeneinbaustücks
in Richtung der Achse der Arbeitswalze klein ist im Verhältnis zur
in Richtung der Achse gemessenen Erstreckung des Druckübertragungselements
an seinem mit dem auskragenden Arm in Verbindung stehenden Teil,
vorzugsweise höchstens
halb so groß.
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Mit
der vorgeschlagenen Ausgestaltung einer Walzvorrichtung wird erreicht,
dass eine gute Führung
der Arbeitswalzeneinbaustücke
auch bei hohem Walzenaufgang gewährleistet
ist und eine Schiefstellung der Stützwalzeneinbaustücke vermieden
wird. Hierzu kann die Arbeitswalzenbiegevorrichtung mit festen Blöcken ausgestattet
sein, in denen zwar lange Biege- bzw. Balancierzylinder arbeiten können, die
jedoch durch die genannten zusätzlichen Maßnahmen
von den Kippmomenten entlastet sind. Die vorgeschlagene Walzvorrichtung
ist für
hohen Walzenaufgang geeignet und trotzdem in kompakter Bauart ausführbar.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 den Ausschnitt einer Walzvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
mit Biegemitteln in Walzenachsrichtung betrachtet, in der Vorderansicht
gemäß dem Schnitt
A-A gemäß 2;
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2 die Draufsicht auf die
Walzvorrichtung im Schnitt B-B gemäß 1;
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3 die Biegemittel in der
Seitenansicht im Schnitt C-C gemäß 2;
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4 eine zu 2 alternative Ausführungsform;
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5 die Ansicht X gemäß 4;
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6 in perspektivischer Ansicht
ein Axialverschiebemittel zur Axialverschiebung der Arbeitswalze;
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7 dasselbe Axialverschiebemittel
in einer etwas anderen perspektivischen Ansicht;
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8 das Axialverschiebemittel
gemäß 6 bzw. 7 in der Seitenansicht;
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9 das Axialverschiebemittel
in der Seitenansicht gemäß dem Schnitt
D-D nach 10;
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10 das Axialverschiebemittel
in der Draufsicht gemäß dem Schnitt
E-E nach 9;
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11 das Axialverschiebemittel
in der Vorderansicht gemäß dem Schnitt
F-F nach 8;
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12 einen Ausschnitt des
Axialverschiebemittels gemäß dem Schnitt
G-G nach 11;
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13 die Einzelheit Z gemäß 11;
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14 den Schnitt H-H gemäß 13; und
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15 eine Explosionszeichnung
des Axialverschiebemittels.
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In
den 1 bis 3 ist eine Walzvorrichtung 1 dargestellt,
bei der zwei zusammenwirkende Arbeitswalzen 2 und 3,
die jeweils in einem Arbeitswalzeneinbaustück 4 bzw. 5 gelagert
sind, in einem Walzgerüst 6 angeordnet
sind. Zur weitgehend beliebigen Einstellung eines Walzspalts zwischen
den beiden Arbeitswalzen 2 und 3 ist vorgesehen,
dass das obere Arbeitswalzeneinbaustück 4 in vertikale
Richtung einstellbar ausgeführt
ist; es kann also in Vertikalrichtung relativ zum Walzgerüst 6 bewegt
werden.
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Die
Arbeitswalzen 2, 3 stützen sich jeweils an Stützwalzen 21 bzw. 22 ab,
wobei diese in je einem Stützwalzeneinbaustück 23 bzw. 24 gelagert sind.
Die dargestellte Walzvorrichtung 1 weist also insgesamt
vier Walzen auf. Es sei angemerkt, dass sie auch weitere Walzen
aufweisen kann, nämlich Zwischenwalzen,
die zwischen den Arbeitswalzen 2, 3 und den Stützwalzen 21, 22 angeordnet
sind.
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Zur
Einleitung eines Biegemoments in die Arbeitswalzen 2, 3 sind
Biegemittel 7 vorgesehen. Wie insbesondere 2 entnommen werden kann, sind die Biegemittel 7 in
beiden axialen Endbereichen der Arbeitswalzen 2, 3 angeordnet
und im übrigen
sowohl ein- als auch auslaufseitig am Walzgerüst 6. Es sind insgesamt
vier Biegemittel 7 vorgesehen.
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Die
Biegemittel 7 haben einen Block 16, der fest am
Walzgerüst 6 angeordnet
ist, wie es insbesondere in 1 gesehen
werden kann. Der Block 16 weist zylindrische Bohrungen
auf, in denen Druckkraft erzeugende Elemente 11, d. h.
Kolben, angeordnet sind, die mit Hydraulikdruck beaufschlagbar sind.
Die Kolben 11 haben dabei eine Mittenachse 13,
die sich in Vertikalrichtung erstreckt.
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In 1 kann weiterhin gesehen
werden, dass jedes Arbeitswalzeneinbaustück 4, 5 auskragende
Arme 9 und 10 aufweist, die seitlich der Achse 8 der
Arbeitswalze 2, 3 angeordnet sind. Die auskragenden
Arme 9, 10 erstrecken sich – von der Arbeitswalze 2, 3 weg – seitlich
nach außen
und übergreifen die
Kolben 11 über
deren Mittenachse 13 hinaus.
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Zwischen
den Biegemitteln 7 und insbesondere deren Kolben 11 und
den auskragenden Armen 9, 10 der Arbeitswalzeneinbaustücke 4, 5 ist
ein Druckübertragungselement 12 angeordnet.
Dieses ist mit zwei Gleitflächen 14 und 15 ausgestattet,
die für
gute Gleitverhältnisse
zwischen Kolben 11 und Druckübertragungselement 12 einerseits
bzw. zwischen Druckübertragungselement 12 und
auskragendem Arm 9, 10 sorgen. Wie weiterhin zu
sehen ist, sind Kolben 11 und auskragender Arm 9, 10 so positioniert,
dass die Mittenachse 13 des Kolbens 11 den auskragenden
Arm 9, 10 schneidet. Hierdurch wird eine optimale
Kraftübertragung
vom Biegemittel 7 zum Arbeitswalzeneinbaustück 4, 5 erreicht.
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Das
Druckübertragungselement 12 ist über eine
Vertikalführung 17 am
Block 16 angeordnet und kann sich somit in Vertikalrichtung
relativ zum Block 16 und damit zum Walzgerüst 6 bewegen.
Gleichermaßen
ist eine weitere Vertikalführung 18 vorgesehen,
die das Druckübertragungselement 12 im
oberen Bereich am Walzgerüst 6 führt, namentlich
ein Querhaupt 28 des Druckübertragungselements 12.
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Das
Druckübertragungselement 12 ist
als „Biegehaube" ausgebildet. Das
bedeutet, dass es in einem Horizontalschnitt U-förmig ausgebildet ist und den
Block 16 von drei Seiten zumindest teilweise umgibt, wie
es am besten in 2 zu
sehen ist. Aus 1 geht
hervor, dass das Druckübertragungselement 12 in
einem senkrecht auf der Achse 8 der Arbeitswalze 2, 3 stehenden
Vertikalschnitt L-förmig ausgebildet
ist und den Block 16 an seiner Oberseite teilweise umgibt.
Mit den beiden Schenkeln 26 und 27 (s. 2) ist das Druckübertragungselement 12 gegen
axiale Verschiebekräfte
vertikal gleitend aber kippsicher an den Seiten des Blocks 16 angeordnet. Zusätzlich ist
es an der zur Arbeitswalze 2 hin zeigenden Stirnfläche des
Blocks 16 abgestützt
und kann somit große
horizontale Kräfte
aufnehmen, die im Einlauf gegen und im Auslauf mit der Walzrichtung gerichtet
sein können.
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Wie
weiterhin gesehen werden kann, ist das Druckübertragungselement 12 in
bzw. gegen Walzrichtung mit weiteren Gleitflächen, die sich an den Schenkeln 26 bzw. 27 befinden,
versehen, über
die ein Abstützen
an den zur Arbeitswalze 2 hin zeigenden Seitenflächen des
Walzgerüsts 6 erfolgen
kann. Damit das Druckübertragungselement 12 bei
demontierter Arbeitswalze 2, 3 in Position bleibt
und nicht vom Walzgerüst 6 bzw.
vom Block 16 abfällt,
sind Haltemittel 19 vorgesehen (s. 2). die verhindern, dass das Druckübertragungselement 12 in
Richtung R zur Walzenachse 8 verschieblich ist.
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Es
ist weiterhin zu sehen, dass Axialverschiebemittel 20 zur
Axialeinstellung der Arbeitswalze 2, 3 vorhanden
sind.
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In 3 ist zu erkennen, dass
neben den nach oben wirkenden, Druckkraft erzeugenden Elementen 11 (Kolben)
des Biegemittels 7, die auf das obere Arbeitswalzeneinbaustück 4 wirken,
weitere krafterzeugende Elemente 25 vorgesehen sind, die eine
nach unten gerichtete Kraft erzeugen und das untere Arbeitswalzeneinbaustück 5 mit
einer Biegekraft beaufschlagen.
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Eine
abgewandelt ausgeführte
Walzvorrichtung 1 ist in den 4 und 5 gezeigt. Aus 5 geht hervor, dass wiederum
beide Arbeitswalzen 2, 3 jeweils mit Axialverschiebemitteln 20 versehen
sind.
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Probleme
bei hohem Walzenaufgang kombiniert mit Axialverschiebungen der Arbeitswalzen
treten überwiegend
bei den oberen Walzensätzen
auf. Deshalb ist im Ausführungsbeispiel
gemäß 1 auch nur dort eine „Biegehaube" vorgesehen. In 1 ist zu sehen, dass die
unteren Druckkraft erzeugenden Elemente 25 ohne „Biegehaube" (Druckübertragungselement 12)
auf das untere Arbeitswalzeneinbaustück 5 wirken. Es sei
jedoch angemerkt, dass auch hier ein Druckübertragungselement 12 zwischen
Kolben 25 und Arbeitswalzeneinbaustück 5 vorgesehen sein
kann.
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Durch
die vorgeschlagene „Biegehaube" in Form des Druckübertragungselements 12 wird
eine gute Führung
der Arbeitswalzeneinbaustücke 4, 5 auch
bei hohem und sehr hohem Walzenaufgang sichergestellt. Gleichzeitig
werden die Reibkräfte
aufgenommen, die ansonsten bei der Axialverschiebung der Arbeitswalzen
die Stützwalzeneinbaustücke 23, 24 schief
stellen und zusätzlich
Kippmomente hervorrufen würden.
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Zur
Ausbildung des Kontakts zwischen dem Querhaupt 28 des Druckübertragungselements 12 (s. 1) und dem auskragenden
Arm 9, 10 sind zwei Varianten möglich:
Die
Kontaktfläche
des auskragenden Arms 9, 10 kann in Axialverschieberichtung
kurz ausgebildet sein und zentrisch zum Arbeitswalzenlager 29 liegen, während die
Gegenfläche
des Querhaupts 28 lang ausgebildet ist. In diesem Falle
wird das Arbeitswalzenlager 29 in vorteilhafter Weise auch
nach erfolgter Axialverschiebung zentrisch belastet. Zwar führt diese
Konstruktion zu ungleicher Belastung von mehreren unter dem Querhaupt 28 angeordneten
Druckkraft erzeugenden Elementen 11 – im Ausführungsbeispiel sind zwei Kolben 11 pro
Biegemittel 7 nebeneinander vorgesehen –, aber dies kann durch eine „Druckwaage" ausgeglichen werden,
wie sie im Stand der Technik bekannt ist.
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Alternativ
hierzu kann die zum Querhaupt 28 zugehörige Kontaktfläche in Axialverschieberichtung kurz
ausgebildet sein und damit nur in unverschobener Position zentrisch
zum Arbeitswalzenlager 29 liegen. Die Gegenfläche unter
dem auskragenden Arm 9, 10 kann lang ausgebildet
sein. Bei der Axialverschiebung werden nun die Druckkraft erzeugenden Elemente 11 des
Biegemittels 7 in vorteilhafter Weise nach wie vor gleichmäßig belastet,
allerdings wird nun das Arbeitswalzenlager 29 nicht mehr
zentrisch belastet.
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Im
Ausführungsbeispiel
sind die Blöcke 16 der
oberen Biegemittel 7 von den Druckübertragungselementen 12 umschlossen.
Der Walzspalt wird im wesentlichen über die obere Arbeitswalze 2 eingestellt.
Dabei wird die obere Arbeitswalze 2 über die oberen Biegemittel 7 und
das Druckübertragungselement 12 gegen
die mittels mechanischer Anstellung voreingestellte obere Stützwalze 21 gedrückt.
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In
gleicher Weise können
die Blöcke 16 auch im
Bereich der in 1 und 3 dargestellten unteren
Biegemittel 7 von Druckübertragungselementen 12 umschlossen
sein.
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Neben
der sogenannten positiven Arbeitswalzenbiegung über die Biegemittel 7 kann
zur Erhöhung
des Stellbereichs für
die Profilbeeinflussung auch eine sogenannte negative Arbeitswalzenbiegung über zusätzlich Kolben-Zylinder-Systeme 30, 31 realisiert
werden (s. 1).
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Generell
lässt sich – was vorteilhaft
ist – das beschriebene
Biegesystem mit verschiedenen Varianten von Arbeitswalzenverschiebesystemen
kombinieren. Dies können
z. B. Axialverschiebesysteme mit zwei getrennten Axialschiebeeinheiten pro
Arbeitswalzensatz sein, z. B. mit einer besonderen, für hohen
Walzenaufgang geeigneten Verriegelung und translatorischer Verriegelungsbewegung
oder mit einer herkömmlichen
Verriegelung und rotatorischer Verriegelungsbewegung.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Axialverschiebemittel ist in den 6 bis 15 dargestellt.
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In
den 6 und 7 sind die Axialverschiebemittel 20 zunächst in
zwei unterschiedlichen Perspektiven zu sehen. Die Seitenansicht
des Axialverschiebemittels 20 ist in 8 dargestellt.
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Die
detaillierte Ausgestaltung des Axialverschiebemittels 20 geht
aus den 9 bis 15 hervor.
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Die
Axialverschiebemittel 20 befinden sich über und unter der Walzlinie
und auf der Ein- sowie auf der Auslaufseite des Walzgerüsts 6.
Lösungen
für Arbeitswalzenverschiebeeinrichtungen über der
Walzenlinie sind bei großem
Aufgang problematisch. Lösungen
für Arbeitswalzenverschiebeeinrichtungen unter
der Walzlinie können
konventionell oder wie solche für
großen
Aufgang gebaut werden. Die Einrichtungen auf der Ein- und auf der
Auslaufseite sind im wesentlichen identisch und zueinander symmetrisch,
so dass hier stellvertretend nur über der Walzlinie liegende
Axialverschiebemittel 20 mit hohem Aufgang beschrieben
werden.
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Wie
bereits den 2 bzw. 4 entnommen werden kann,
ist je ein Axialverschiebemittel 20 beiderseits der Mitte
der Arbeitswalze 2, 3 vorgesehen, wobei diese
Mittel mit ihrem einen axialen Ende 32 fest am Walzgerüst 6 festgelegt
sind. Im Bereich des Schnitts F-F gemäß 8 des Axialverschiebemittels 20 befindet
sich eine Arbeitswalzenverriegelung, mit der das Arbeitswalzeneinbaustück 4, 5 lösbar fixiert
werden kann. Das Arbeitswalzeneinbaustück 4, 5 weist
dabei zwei Stege 33, 34 (s. 2) auf, die sich symmetrisch von der
Achse 8 der Arbeitswal ze 2, 3 aus erstrecken.
Die Stege 33, 34 sind an ihrem Ende im verriegelten
Zustand in einem Aufnahmeschlitz im Axialverschiebemittel 20 aufgenommen, der
sich in vertikale Richtung erstreckt und die Möglichkeit bietet, dass das
Arbeitswalzeneinbaustück 4, 5 und
damit die Arbeitswalze 2, 3 vertikal in derjenigen
Höhe im
Walzgerüst 6 positioniert
und festgelegt werden kann, die dem benötigen Walzspalt entspricht.
Der Aufnahmeschlitz wird dabei einerseits von einer Linearführung 54,
s. 15, begrenzt, die die
Arbeitswalzenverriegelung aufweist, andererseits begrenzt ihn ein
später
noch detailliert beschriebener Riegel 35.
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Das
Axialverschiebemittel 20 besteht aus einem fest mit dem
Walzgerüst 6 verbundenen
Flansch 36, der auskragt und den Boden eines Führungsrohrs 37 bildet.
Auf dem Außendurchmesser
des Führungsrohrs 37 ist
ein Verschiebekopf 38 gleitend angeordnet.
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Der
Verschiebekopf 38 besteht aus einem Verschieberohr 39 mit
Führungsbuchsen
und einem Deckel 40. Mit diesem Deckel 40 ist
ein Verschiebekolben 41 koaxial fest verbunden.
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Mit
geeigneten Mitteln wird sichergestellt, dass ein Verdrehen des Axialverschiebemittels 20 in seine
Achsrichtung verhindert wird, d. h. eine Torsion des einen axialen
Endes 32 relativ zum anderen axialen Ende des Axialverschiebemittels 20 ist
ausgeschlossen.
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Für die Mittel
zum Verhindern des Verdrehens sind verschiedene Ausführungsformen
denkbar. Nach einer Möglichkeit
kann ein Bauteil vorgesehen werden, das außerhalb der Zentralachse am
Verschieberohr 39 angebracht ist. Die Verdrehsicherung muss
eine Führung
in ausreichender Länge
haben, so dass für
den gesamten maximalen Verschiebeweg eine Verdrehung des Axialverschiebemittels 20 verhindert
wird.
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Ferner
ist ein – in 9 skizziertes – Wegmesssystem
vorhanden, mit dem es möglich
ist, die aktuelle axiale Position der Arbeitswalzen 2, 3 zu messen.
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Auf
dem Axialverschiebemittel 20 ist die Arbeitswalzenverriegelung
angebracht. Wesentlicher Bestandteil dieser Verriegelung ist eine
Kupplung 42 mit dem Riegel 35; letzterer ist in 11 geschnitten dargestellt.
Der Riegel 35 ist mit Betätigungsmitteln 43, 44 verbunden.
Im verriegelten Zustand ist die Arbeitswalzenverriegelung formschlüssig mit
den Stegen 33, 34 des Arbeitswalzeneinbaustücks 4, 5 verbunden.
Die Axialverschiebemittel 20 sind einlauf- wie auslaufseitig
im wesentlichen spiegelbildlich am Walzgerüst 6 angeordnet.
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Die
Kupplung 42 ist so gestaltet, dass sie zusammen mit dem
Verschieberohr 39 eine Kammer bildet, in der der Riegel 35 sicher
geführt
wird. Weiterhin stützt
sie sich so mit ihren Flanken am Verschieberohr 39 ab,
dass zu den Flanken senkrechte Kräfte sowie Drehmomente über die
Achse des Verschieberohrs 39 abgefangen werden. Wenn der
Riegel 35 auf die eine Flanke der Kupplung 42 drückt, stützt sich
die andere Flanke auf einer weiteren Fläche des Verschieberohrs 39 ab
und umgekehrt.
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Durch
Betätigung
des Axialverschiebemittels 20 und aufgrund des Formschlusses
zwischen Arbeitswalzenverriegelung und Arbeitswalzeneinbaustück 4, 5 wird
eine Axialverschiebung der Arbeitswalze 2, 3 bewirkt.
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Zum
Verriegeln ist an der Kupplung 42 der Riegel 35 angeordnet,
der das Verschieberohr 39 umgreift und zum Schließen der
Verriegelung in annähernd
horizontale Richtung quer zur Achse des Verschieberohrs 39 verschoben
werden kann. Beim Verschieben des Riegels 35 in die Verriegelungsstellung
bildet sich ein vertikal verlaufender Aufnahmeschlitz, in dem die
seitlich auskragenden Stege 33, 34 des Arbeitswalzeneinbaustücks 4, 5 geführt werden.
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Der
vertikal verlaufende Aufnahmeschlitz nimmt die axialen Verschiebekräfte auf,
die über
die seitlich auskragenden Stege 33, 34 des Arbeitswalzeneinbaustücks 4, 5 weitergegeben
werden müssen,
und ermöglicht
gleichzeitig große
Relativbewegungen in vertikaler Richtung. Dies schafft in der Folge
einen großen
Walzenaufgang. Der vertikal verlaufende Aufnahmeschlitz wird zum
Arbeitswalzenausbau geöffnet,
indem der Riegel 35 zurückgezogen wird.
Dann kann der Arbeitswalzensatz zur Bedienseite hin herausgezogen
werden.
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Die
detaillierte Ausgestaltung der Arbeitswalzenverriegelung mittels
des Riegels 35 geht aus den 11 bis 14 hervor. Der Riegel 35 kann
eine O- oder U-förmige Ausnehmung
aufweisen (in 11 ist die
Ausnehmung O-förmig
ausgebildet). Der Riegel 35 ist nicht vor Kopf des Deckels 40 angeordnet,
sondern er umgreift das Verschieberohr 39. Die Ausnehmung
im Riegel 35 ist so groß, dass der Riegel zur Montage
bei Ausbildung in O-Form axial oder bei Ausführung in U-Form axial oder radial auf das Verschieberohr 39 aufgeschoben
werden kann. Die O-Form ist dabei als geschlossene Form die steifere Ausführung des
Riegels 35.
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Bei
Ausführung
in U-Form ist der Riegel 35 auf derjenigen Seite des Verschieberohrs 39 offen, die
dem Arbeitswalzeneinbaustück 4, 5 entgegengesetzt
ist.
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Weil
der Riegel 35 das Verschieberohr 39 umgreift,
kann der Arbeitswalzenbiegearm (von Mitte Arbeitswalzenlager 29 aus
gemessen) kürzer
ausfallen, als wenn der Riegel 35 vor Kopf des Deckels 40 angeordnet
wäre. So
verringert sich in vorteilhafter Weise der Hebelarm zwischen dem
Arbeitswalzenlager 29 und der vertikalen Führung am
Verschiebekopf 38. Ein geringerer Hebelarm hat zur Folge,
dass die Reibkräfte
in der Führung
nur vergleichsweise geringe Zusatzmomente auf das Arbeitswalzenlager 29 ausüben, was
die Lebensdauer des Lagers erhöht.
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Ein
weiterer Vorteil der kurzen Bauweise ist, dass das Verschiebesystem
vor dem Walzgerüst
weniger Raum für
die herausgezogenen und die neu einzusetzenden Walzensätze erfordert,
besonders wenn beim Walzenwechsel ein Querverschieben der Arbeitswalzensätze vorgesehen
ist.
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Weil
eine translatorische Bewegung der Verriegelung im Verhältnis zu
einer rotatorischen Verriegelung (wie bei Walzwerken mit weniger
Aufgang üblich)
weniger Platz benötigt,
ist sie für
einen hohen Walzenaufgang besser geeignet.
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Das
Schließen
und Öffnen
des Aufnahmeschlitzes für
die seitlich auskragenden Stege 33, 34 des Arbeitswalzeneinbaustücks 4, 5 wird
durch eine horizontale oder annähernd
horizontale Bewegung des Riegels 35 mit einem entsprechenden
Verriegelungshub bewirkt. Deshalb ist die Ausnehmung im Riegel 35 in
Bewegungsrichtung (horizontal) mindestens um den Verriegelungshub
größer, als
es für
die Montage erforderlich ist.
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Die
Bewegung des Riegels 35 erfolgt durch die Betätigungsmittel 43, 44.
Hierbei handelt es sich z. B. um einen oder mehrere Betätigungselemente
in Form von Kolben-Zylinder-Systemen (Hydraulikzylinder mit durchgehenden
Kolbenstangen) – s.
hierzu den in 12 dargestellten
Schnitt G-G gemäß 11. Die Kolben-Zylinder-Systeme
sind zweckmäßiger Weise
an der dem Arbeitswalzeneinbaustück 4, 5 abgewandten
Seite des Riegels 35 angeordnet. Besonders platzsparend
ist es, wenn zwei Kolben-Zylinder-Systeme 43, 44 oben
und unten in Ausnehmungen des Riegels 35 Platz finden.
Diese Ausgestaltung ist in 11 dargestellt; 12 zeigt ein Kolben-Zylinder-System 43, 44 im
Detail.
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Aus
Platzgründen
ist es sinnvoll, im Riegel 35 noch eine weitere Ausnehmung
vorzusehen, und zwar, um Elemente der Mittel zum Verhindern des Verdrehens
passieren zu lassen und eine Kollision mit diesen zu vermeiden.
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Der
Riegel 35 hat im Ausführungsbeispiel gemäß 11 drei Ausnehmungen, eine
große
für das
Verschieberohr 39, zwei kleinere für die Kolben-Zylinder- Systeme 43, 44 und
eine weitere, um Kollision mit den Mitteln zum Verhindern des Verdrehens
des Axialverschiebemittels 20 zu vermeiden.
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Die
Ausnehmungen für
die Kolben-Zylinder-Systeme 43, 44 sind in vorteilhafter
Weise mit Klammern 45 im Riegel 35 geschlossen,
so dass sich die Kolben-Zylinder-Systeme 43, 44 zur
Seite hin ausbauen lassen, ohne die Kupplung 42 oder andere Teile
demontieren zu müssen.
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Der
Riegel 35 wird durch die Kolben-Zylinder-Systeme 43, 44 in
geöffneter
oder geschlossener Position gehalten. Er muss aber zusätzlich noch
in geeigneter Weise gegen Verdrehung gegen eine Achse parallel oder
identisch mit der Zentralachse des Verschieberohrs 39 gesichert
werden. Dies wird durch die Flanken 46 und 47 der
Kupplung 42 bewerkstelligt, die sich ihrerseits am Verschieberohr 39 abstützen. In
vorteilhafter Weise wird hierdurch die Verdrehung auf kurzem Wege
abgefangen.
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Am
Verschieberohr 39 können
eine oder mehrere ebene Flächen 48 vorgesehen
werden, die etwas Raum für
die Verriegelungsbewegung freimachen.
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Die
Stellung des Riegels 35 lässt sich durch zwei Positionsgeber 49, 50 überprüfen, die
in geeigneter Weise in die Kupplung 42 eingebaut sind und dabei
gegen Umwelteinflüsse
durch ein Schutzgehäuse 51 geschützt werden.
Die Positionsgeber 49, 50 überprüfen die Endposition des Riegels 35,
in den dazu besondere Nuten 52 eingearbeitet sind. Hierzu wird
auf 14 und den dort
dargestellten Schnitt H-H gemäß 13 hingewiesen.
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Eine
solche Nut 52 hat mittig eine tiefe Furche, die etwa doppelt
so lang ist wie die Verriegelungsbewegung, sowie an den beiden Enden
eine jeweils nur flache Furche. Wahlweise befindet sich einer der
Positionsgeber 49, 50 über einer der flachen Furchen
und meldet die aktuelle Riegelstellung weiter. Die flachen Furchen haben
den besonderen Vorteil, dass theoretisch bündig eingebaute Positionsgeber 49, 50 nicht
abgeschert werden, sollten sie tatsächlich doch etwas überstehen.
Befindet sich ein Positionsgeber 49, 50 über einer
der tiefen Furchen, kann er den Riegel 35 nicht mehr erkennen.
Die entsprechenden Bohrungen und Ausnehmungen können in vorteilhafter Weise
oben und unten symmetrisch angebracht werden, so dass die Positionsgeber 49, 50 an
geeigneter Stelle eingeschraubt werden können, wobei die Leerposition
z. B. mit einem Deckel 53 verschlossen werden kann (s. 11).
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Die
Messung des Axialverschiebewegs (s. 9)
wird durch eine außer-
oder innerhalb der Axialverschiebemittel 20 angeordnete
Einheit ermöglicht.
Die Anordnung des Messwertgebers innerhalb des Drucksystems wird
wegen Gefährdung
bei Wartungsarbeiten möglichst
vermieden. Das Wegmesssystem kann als außen- oder als innenliegende
Einheit ausgebildet werden. Im Falle einer außenliegenden Einheit ist ein
Schutz vor schädlichen
Umgebungseinflüssen
erforderlich, was durch ein einem Hydraulikzylinder ähnliches,
gekapseltes System erreicht werden kann. Eine Art Kolben, der ständerseitig
fest angebracht ist, gleitet durch ein Zylinderrohr, das an den
beweglichen Teilen der Axialverschiebung befestigt ist. Koaxial
mit dem Zylinderrohr bewegt sich der Messwertgeber und erzeugt das
entsprechende Wegsignal. Mit entsprechenden Dicht- und Abstreifelementen
wird ein ausreichender Schutz des Systems erreicht. Im Falle einer
innenliegenden Einheit wird der Positionsgeber – von der Stirnfläche der
beweglichen Teile aus gesehen – in die
Verschiebehülse
bzw. das -rohr eingeführt.
Die erforderliche Kapselung wird durch das Verschiebesystem selbst
hergestellt. Ein entsprechend abgedichtetes Gehäuse schützt den Elektronikteil des
Positionsgebers.
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Eine
Anordnung eines Positionsgeberstabes im Inneren des Axialverschiebemittels 20 – aber trotzdem
außerhalb
des Druckraumes – ist
vorteilhaft, weil dieses Element dann ohne zusätzliche Kapselungen gegen Umgebungseinflüsse geschützt ist. Der
Positionsgeber kann auf dem Deckel 40 angebracht sein, der
Positionsgeberstab kann durch eine Bohrung im Deckel 40 hindurchgeführt werden
und in eine Bohrung in einem Innendeckel eintauchen.
-
Mit
der vorgeschlagenen Ausführung
lässt sich
eine solche Anordnung der Biegemittel und der Axialverschiebemittel
erreichen, mit der auftretende Kippmomente im Falle der Axialverschiebung
der Arbeitswalzen optimal aufgenommen werden können. Die Konzeption der Walzvorrichtung
schließt
Kollisionen der verschiedenen Bauteile untereinander aus, auch wenn
große
Walzenaufgänge
gefahren werden. Dennoch wird kein großer Bauraum im Walzgerüst benötigt.
-
- 1
- Walzvorrichtung
- 2
- Arbeitswalze
- 3
- Arbeitswalze
- 4
- Arbeitswalzeneinbaustück
- 5
- Arbeitswalzeneinbaustück
- 6
- Walzgerüst
- 7
- Biegemittel
- 8
- Achse
der Arbeitswalze
- 9
- auskragender
Arm
- 10
- auskragender
Arm
- 11
- Druckkraft
erzeugendes Element des Biegemittels (Kolben)
- 12
- Druckübertragungselement
- 13
- Mittenachse
des Druckkraft erzeugenden Elements
- 14
- Gleitfläche
- 15
- Gleitfläche
- 16
- Block
- 17
- Führung (Vertikalführung)
- 18
- Führung (Vertikalführung)
- 19
- Haltemittel
- 20
- Axialverschiebemittel
- 21
- Stützwalze
- 22
- Stützwalze
- 23
- Stützwalzeneinbaustück
- 24
- Stützwalzeneinbaustück
- 25
- Druckkraft
erzeugendes Element des Biegemittels (Kolben)
- 26
- Schenkel
- 27
- Schenkel
- 28
- Querhaupt
- 29
- Arbeitswalzenlager
- 30
- Kolben-Zylinder-System
- 31
- Kolben-Zylinder-System
- 32
- axiales
Ende
- 33
- Steg
- 34
- Steg
- 35
- Riegel
- 36
- Flansch
- 37
- Führungsrohr
- 38
- Verschiebekopf
- 39
- Verschieberohr
- 40
- Deckel
- 41
- Verschiebekolben
- 42
- Kupplung
- 43
- Betätigungsmittel
- 44
- Betätigungsmittel
- 45
- Klammer
- 46
- Flanke
- 47
- Flanke
- 48
- ebene
Fläche
- 49
- Positionsgeber
- 50
- Positionsgeber
- 51
- Schutzgehäuse
- 52
- Nut
- 53
- Deckel
- 54
- Linearführung
- R
- Richtung
zur Arbeitswalze