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Die Erfindung betrifft eine Walze für Walzgerüste mit einer mindestens
einen Kuppel- und Lagerzapfen aufweisenden Walzenspindel und diese umschließenden,
mit ihr auswechselbar verbundenen, hohlzylinderförmig ausgebildeten Walzenkörpern,
die zwischen eine Anlagefläche der Walzenspindel und einem lösbaren Befestigungsmittel
gegen Längsverschiebungen gesichert sind. Sie verfolgt den Zweck, die bei Walzwerken
durch die Vorratshaltung der meist großen Anzahl der erforderlichen Walzen bewirkten
Kosten zu senken.
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Es ist zur Herabsetzung des für Reparaturen und auch für die Vorratshaltung
erforderlichen Aufwandes bereits bekannt, als Hohlzylinder erstellte Walzenmäntel
auf Walzenspindeln aufzuziehen und auf diesen festzulegen. Nach der deutschen Patentschrift
690134 sowie der schweizerischen Patentschrift 196 716 werden kalt aufgezogene Walzenmäntel
gegen axiale Verschiebungen auf der sie aufnehmenden Walzenspindeln durch eine in
ein Gewinde derselben fassenden Mutter gesichert, während zur Aufnahme der Drehmomente
keine vorgesehen sind. Nach der deutschen Patentschrift 490 185 soll die Abstützung
in axialer Richtung durch einen in eine Nut der Spindel einführbaren, aufgeteilten
Ring erfolgen, der durch einen Schrumpfring zusammengehalten wird. Die zwischen
Walzenspindeln und Walzenmänteln auftretenden Drehmomente werden auch hier durch
Keile übertragen, die die Walzenspindeln mit den Walzenmänteln sowie diese unter
sich drehfest verbinden. Den hochbeanspruchten Keilen ist hierbei besondere Beachtung
geschenkt, weil eine zu starke lokale Schwächung der Walzenmäntel sowie der Walzenspindeln
vermieden werden muß, um einerseits eine Rißbildung zu vermeiden, und andererseits
über die volle Drehung der erstellten Walze konstante Elastizitätseigenschaften
zu erreichen.
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Zur Vermeidung dieser Keile wurden auch Vorschläge bekannt (deutsche
Patentschrift 816 240), den Querschnitt der Walzenspindeln sowie der diesen angepaßten
Bohrung der Walzenmäntel unrund, z. B. oval oder quadratisch, auszuführen. Der Einführung
dieses Vorschlages in die Praxis stehen die hohen, bei der Verarbeitung unrunder
Walzspindeln- bzw. Walzenmantelbohrungen anfallenden Kosten entgegen, und unangenehm
können sich darüber hinaus beim Walzen in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Walzen
sich ändernde Elastizitätseigenschaften bemerkbar machen.
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Bei leichten Sechsrollenwalzwerken (deutsche Patentschrift
551019) wurden zur Übertragung der Drehbewegung eine erhebliche lokale Schwächung
der Walzenspindel bedingende, in Schlitze der Walzenmäntel fassende Querzapfen verwendet,
eine Verbindungsart, die sich auf schwere Walzen nicht ohne Nachteile übertragen
läßt.
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Zur Verbindung zweier Walzenzapfen mit einem in der Länge ungeteilten
hohlzylinderförmigen Walzenmantel ist es durch die deutsche Patentschrift 329 839
auch schon bekanntgeworden, die beiden Walzenzapfen mit konischen Spannflächen in
entsprechend konische Gegenflächen des Walzenmantels eingreifen zu lassen und diese
Walzenzapfen durch axiale Anker gegeneinander und damit gegen den Walzenmantel zu
verspannen. Diese Ausbildung ist nicht bei solchen Walzen verwendbar, bei denen
der Walzenmantel aus einer Mehrzahl nebeneinander liegender Ringe gebildet werden
soll, weil einerseits keine Möglichkeit der Drehmomentübertragung zwischen den einzelnen
Ringen gegeben ist und andererseits zumindest ein Teil der Ringe die Anker mit radialem
Spiel umgeben würden und so überhaupt keine Walzkräfte aufnehmen könnten. Ein weiterer
Nachteil dieser bekannten Anordnung ist darin zu sehen, daß an den Enden des hohlen
Walzenmantels als Folge der ineinandergreifenden konischen Spannflächen Radialspannungen
auftreten, die bei den zur Aufrechterhaltung des Kraftschlusses notwendigen hohen
Spannkräften eine unerwünschte Verformung des Walzenmantels in den Endzonen herbeiführen
können.
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Bei Kaliberwalzen ist es durch die USA.-Patentschrift 1289 602, 1494
331 und 1528 392 bereits bekannt, verschiedene Walzkaliber dadurch zu bilden, daß
auf dem Umfang einer Walzenspindel eine Mehrzahl von Ringsegmenten zu Profilringen
zusammengesetzt wird, die dann durch axiales Verspannen über Keilflächen auf der
Walzenspindel festgehalten werden. Abgesehen davon, daß die Bildung der verschiedenen
Walzkaliber aus einzelnen Ringsegmenten für den praktischen Gebrauch umständlich
und zeitraubend ist, wird für die bekannte Bauart von Walzen ein kompliziertes und
aufwendiges Spannsystem benötigt. Außer einer Mehrzahl von teilweise mit Keilflächen
versehenen Spannringen ist nämlich eine auf einem Gewinde der Walzspindel verstellbare
Spannmutter zum gemeinsamen Vorspannen sämtlicher Ringsegmentteile vorgesehen, wobei
innerhalb dieser Mutter eine Mehrzahl von Druckschrauben gleichmäßig über den Walzenumfang
verteilt gelagert ist, die punktförmig wirksam sind und einem axialen Nachspannen
des Walzenmantels dienen.
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Eine ähnliche Wirkung wird auch bei der Walzenanordnung nach der USA.-Patentschrift
2 342159 erzielt, lediglich mit dem Unterschied, daß an Stelle von Ringsegmenten
zur Bildung des Walzenmantels ein geschlossener Ringkörper Verwendung findet.
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Eine Walzenausbildung, die derjenigen nach der deutschen Patentschrift
329 839 ähnlich ist, ist auch bereits den deutschen Auslegeschriften 1140
535 und 1146 467 als bekannt zu entnehmen. Hierbei werden nämlich ebenfalls die
beiden Walzenzapfen mit dem Walzenmantel durch axiale Anker verbunden. Zur Vermeidung
von radialen Spannungen am Walzenmantel sind hierbei die Walzenzapfen je mit einem
Kragen versehen, der Zentrieransätze des Walzenmantels umfaßt. Zur Übertragung der
Drehmomente zwischen Walzenzapfen und Walzenmantel sind dabei besondere Radialteile
vorgesehen.
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Da als Walzenmäntel in der Regel Hartgußrinae Verwendung finden, die
gegen Querschnittsänderungen äußerst empfindlich sind, ergibt sich der Nachteil,
daß diese im Fall des Einbringens von Nuten od. dgl. im Betrieb leicht zum Reißen
bzw. Platzen neigen. Im übrigen ergibt sich bei der Verwendung formschlüssiger Verbindungsmittel,
wie Keilen und Nuten, zwischen der Walzenspindel und den Walzenmänteln als empfindlicher
Nachteil, daß das Einarbeiten von Nuten oder ähnlichen Querschnittseinstörungen
einen zusätzlichen Arbeitsaufwand erfordert.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabenstellung zugrunde, eine Walze
für Walzgerüste der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß ein leichtes
und schnelles Auswechseln der auf der Walzenspindel
sitzenden Walzenkörper
möglich ist, ohne daß hierzu das langwierige und umständliche Lösen von Schraubverbindungen
notwendig ist. Dabei ist es eine wesentliche Aufgabenstellung, für den Betrieb der
Walze eine drehfeste Verbindung der Walzenkörper mit der Walzenspindel herzustellen,
ohne daß hierzu formschlüssige Verbindungsmittel zwischen Walzenspindel und Walzenkörper
benötigt werden, die in arbeitsaufwendigen und vor allem querschnittsschwächenden
Ausnehmungen der Walzenspindel und der Walzenkörper sitzen.
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Zur Lösung dieser Aufgabenstellung schlägt die Erfindung vor, die
Walzenkörper mit der Spindel über die Befestigungsmittel ausschließlich durch Druckspannungen
zwischen planparallelen Stirnflächen in drehfester Verbindung zu halten, welche
durch Entspannung der elastisch gelenkten Walzenspindel entstehen.
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Gegenüber der Walzenausbildung nach der deutschen Patentschrift 21979,
bei welcher die Walzenmäntel in planparallelen Flächen gegeneinander und gegen Anlageflächen
der Walzenspindel durch Anziehen einer Mutter drehfest angedrückt werden, kann durch
die erfindungsgemäße Ausbildung ein schnelleres und leichteres Auswechseln der verschiedenen
Walzenkörper erreicht werden. Außerdem ist erfindungsgemäß die Erzeugung wesentlich
höherer Druckspannungen für den Zusammenhalt der verschiedenen Teile möglich, so
daß die erfindungsgemäße Walzenausbildung im Gegensatz zu derjenigen nach der deutschen
Patentschrift 21979 auch für schwere Walzen verwendbar ist.
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Zur Erzielung einer die 17bertragung auch sehr großer Drehmomente
zulassenden Druckspannung wurde als wesentlich gefunden, während der Herstellung
der Verbindung auf die Walzenspindel sowie gegebenenfalls die Walzenkörper eine
diese elastisch verformende Spannvorrichtung einwirken zu lassen.
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Bewährt hat es sich hierbei, die Walzenspindel an ihrem freien Ende
bzw. an ihren freien Enden mit Nuten zu versehen, die das Angreifen von insbesondere
eine Längsdehnung der Spindel bewirkenden Spannmitteln gestattet. Andererseits wurde
es auch als empfehlenswert gefunden, beispielsweise aus der deutschen Patentschrift
816 240 zum Zuführen eines Kühlmittels bekannte, sich bis in den Bereich des gegenüberliegenden
Lagerzapfens axial erstreckende Sackbohrungen bezüglich ihrer Weite sowie ihrer
Endfläche so auszubilden, daß die Endfläche den Angriff einer der Walzenspindel
zugeordneten Spannvorrichtung zur Erzeugung der Längsdehnung gestattet. Als lösbare
Befestigungsmittel können Muttern verwendet werden, die bei Einwirkung einer die
Walzenspindellängenvorspannung sehr leicht lösen, effektiv aber auch fester anziehen
lassen als dies bei den bisher üblichen Mutternverspannungen der Fall war. Alsbesonders
empfehlenswerthat es sich abergezeigt, als lösbare Verbindungsmittel in Nuten der
Walzenspindel einlegbare Federn zu verwenden. Dabei zeigt es sich als nachahmenswert,
den lösbaren Verbindungsmitteln eine die Kräfte übertragende Druckplatte vorzuordnen.
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Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung im folgenden an Hand
der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie der Zeichnung erläutert.
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In der Figur ist eine Walzenspindel l dargestellt, die an ihrem einen
Ende in an sich bekannter Weise den Kuppelzapfen 2 sowie den Lagerzapfen 3 aufweist,
dessen walzenseitiges Ende als Anlagefläche für aufgeschobene, hohlzylinderförmige
Walzenkörper, beispielsweise Walzenkörper 4, ausgebildet ist. Der zweite Lagerzapfen
5 ist über das freie Ende der Walzenspindel 1 geführt und weist einen als
Preßplatte ausgebildeten Ansatz auf, deren Druckfläche vorgespannt auf den Stirnflächen
der hohlzylinderförmigen Walzenkörper aufliegt, so daß diese zwischen den Stirnflächen
der Lagerzapfen 3 und 5 fest eingespannt sind. Aufrechterhalten wird die Vorspannung
durch zwei halbkreisförmig ausgebildete, in die Nut 6 der Walzenspindel 1 eingelegte
Paßfedern 7 und B. Die auf die Walzenkörper 4 einwirkende Vorspannung
ist derart bemessen, daß die Verbindung zwischen dem bzw. den Walzenkörpern und
der Walzenspindel ohne Zuhilfenahme formschlüssig Momente übertragender Elemente
kraftschlüssig durch axiales Verspannen der Spindel gegen die Walzenkörper bewirkt
wird.
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Zum Austauschen der Walzenkörper 4 gegen andere anderer äußerer Abmessungen,
andere Kaliber aufweisende oder auch überarbeitete Walzenkörper wird die Walzenspindel
1, und zwar insbesondere deren zwischen dem Lagerzapfen 3 und der Nut 6 gelegene
Abschnitte, gedehnt, so daß die Federn 7 entlastet werden, der Nut 6 entnommen werden
können und damit der Lagerzapfen 5 sowie die Walzenkörper 4 von der Walzenspindel
1 abziehbar sind. Die hierbei erforderliche Dehnung der Walzenspindel kann
durch Vorrichtungen bewirkt werden, die sich einerseits gegen die Rückfläche des
als Preßplatte dienenden Ansatzes des Lagerzapfens 5 abstützen und andererseits
in die am freien Ende der Walzenspindel 1 vorgesehene Nut 9 eingreifen.
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Das Aufspannen von für den Walzvorgang benötigten Walzenkörpern 4
wird in der umgekehrten Reihenfolge bewirkt, wobei vor Einlegen der Federn
7 und 8
die Walzenspindel l derart elastisch zu dehnen ist, daß nach
Freigeben der Walzenspindel durch die Spannvorrichtung die Preßplatte des Lagerzapfens
5 sich mit einer bleibenden Vorspannung gegen die Federn 7 und 8 abstützt, welche
den für den sicheren Halt der Walzenkörper 4 sowie für die Stabilität der vorgespannten
Walze erforderlichen Anpreßdruck sicher aufrechterhält. Eine genaue Anpassung der
Länge des aus Walzenkörpern und Walzenzapfen mit Preßplatte bestehenden, anzupressenden
Paketes und damit eine Bestimmung des nach Herstellen der Verbindung erhaltenen
Anpreßdruckes läßt sich durch Zwischenlegen ausgewählter unterschiedlich starker
Scheiben insbesondere zwischen den Lagerzapfen 5 und den Federn 7, 8 erreichen.
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Als zweckmäßig wurde erkannt, innerhalb der Walzenspindel 1 in an
sich bekannter Weise eine Bohrung vorzusehen, die den Eintritt bzw. Durchfluß eines
Kühlmittels gestattet, um damit ein Nachlassen der Vorspannung durch Erwärmung der
Walzenspindel l sicher zu vermeiden. Diese Bohrung kann sowohl durchgehend als auch
als Sackloch ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel ist eine Bohrung 10 dargestellt,
deren Abmessungen es ermöglichen, eine erfindungsgemäß vorgesehene Spannvorrichtung
mittels eines Stempels an das Ende dieser Bohrung 10 angreifen zu lassen. Soll die
andere Angriffsfläche durch die im Ausführungsbeispiel am freien Ende der Walzenspindel
vorgesehene Nut 9 gegeben sein, so müßte bei Anwendung eines entsprechenden Spannwerkzeuges
die Bohrung sich vom freien Ende der Walzen-
Spindel 1 bis
in den Bereich des Lagerzapfens 3 erstrecken; bei der in der Figur dargestellten
Bohrung 10 dagegen ist das Spannwerkzeug zur Aufnahme des Gegendruckes gegen
die Grundfläche der Walzenkörper 4 außerhalb der Preßplatte des Lagerzapfens 5 oder
diese Preßplatte selbst zu führen, wenn nicht eine besondere, auf Zug beanspruchbare
Fläche zum Angreifen des Spannwerkzeuges beispielsweise am Kuppelzapfen 2 bzw. zwischen
Kuppel- und Lagerzapfen 2, 3 vorgesehen wird.
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An Stelle der Paßfedern 7 und 8 können auch entsprechende Keile oder
auch eine in ein auf der Walzenspindel 1 vorgesehenes Gewinde eingreifende
Mutter vorgesehen sein, die, unter elastischer Dehnung der Walzenspindel angelegt
bzw. angezogen, die erforderliche Vorspannung bewirken.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Walzenspindel in Verbindung mit beispielsweise
aus Hartgußringen erstellten Walzenkörpern gestattet in an sich bekannter Weise
die Walzenkörper zur Instandsetzung oder für Profilwechsel auszutauschen. Durch
den Verzicht auf formschlüssig Drehmomente übertragende, in den Querschnitt der
Walzenkörper eingreifende Mittel wird nicht nur die Quelle von Rißbildungen bzw.
des Platzens von Hartgußringen vermieden, es bleibt auch das Trägheitsmoment der
Walzenkörper über die volle Drehung erhalten, so daß während des Betriebes unter
der Voraussetzung konstanter Walzkraft auch die Durchbiegung konstant bleibt. Der
Verzicht auf derartige Mittel erlaubt weiterhin ein schnelleres Wechseln der Walzenkörper,
so daß es möglich ist, bei Profilwechsel jeweils mit einem oder zwei Sätzen von
Walzenspindeln zu arbeiten, denen nach dem Ausbau die Walzenkörper entnommen und
gegen solche des bzw. eines Profils ausgetauscht werden, das folgend ausgewalzt
werden soll. Darüber hinaus bringt der Verzicht auf formschlüssig Drehmomente übertragende
Elemente erhebliche Vereinfachungen des Aufbaues sowohl der Walzenspindel als auch
der Walzenkörper mit sich, so daß die Erstellung sowohl der Spindeln als auch der
Walzenkörper mit wesentlich geringerem Aufwand erfolgen kann als die der bekannten.
Durch die wesentlich günstigeren wirtschaftlichen Bedingungen besteht darüber hinaus
jetzt auch die Möglichkeit, Walzenkörper für nur wenig gebrauchte Profile zu erstellen,
bei denen die Fertigung eines ganzen Walzensatzes oder von Walzenkörper bisheriger
Ausführung unwirtschaftlich gewesen wäre.