DE19953906A1

DE19953906A1 - Hochgeschwindigkeitsschere zum Querteilen von insbesondere dünnem Walzband

Info

Publication number: DE19953906A1
Application number: DE19953906A
Authority: DE
Inventors: Horst Grafe; Volker Loth; Juergen Merz
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1999-11-10
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2001-05-17
Also published as: EP1099502B1; BR0005303B1; DE50010093D1; ES2239992T3; ATE293510T1; US6776075B1; JP2001179529A; BR0005303A; JP4681726B2; EP1099502A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochgeschwindigkeitsschere zum Querteilen von insbesondere dünnem Walzband mit wenigstens einem auf einer von zwei einander gegenüberstehenden Trommeln (1, 2) angeordneten Messer (7) mit einer Schneidkante bzw. Schneide (8), das auf Vorschubgeschwindigkeit eines zu schneidenden Walzbandes (9) beschleunigbar ist, und die Trommeln (1, 2) eine separat ansteuerbare Anstellvorrichtung in entweder eine Schneidposition oder in eine geöffnete Durchlaufposition besitzen. Die Schere wird dadurch verbessert, daß die Trommeln (1, 2) sowohl in der geöffneten Position als auch in der Schneidposition durch eine an ihnen ausgebildete Verzahnung (3, 4) im Eingriff miteinander drehsynchronisiert sind. Die Verzahnung (3, 4) ist hierfür derart ausgebildet, daß bei großem Flankenspiel in geöffneter Position der Trommeln (1, 2) die Synchronisation gerade noch gewährleistet ist, wogegen in der Schneidposition sich ein Zahneingriff mit praktisch spielfreiem Flankenspiel der Verzahnung ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochgeschwindigkeitsschere zum Querteilen von insbe sondere dünnem Walzband mit wenigstens einem auf einer von zwei einander gegenüberstehenden Trommeln angeordneten Messer mit einer Schneidkante bzw. Schneide, das auf Vorschubgeschwindigkeit eines zu schneidenden Walz bandes beschleunigbar ist, und die Trommeln eine separat ansteuerbare Anstell vorrichtung in entweder eine Schneidposition oder in eine geöffnete Durchlaufpo sition besitzen.

Eine Trommelschere der beschriebenen Art ist bspw. aus DE-PS 47 55 12 be kannt. Bei dieser sind die Messer über einen Hebel an der Trommel angelenkt und arbeiten mit einer auf der Trommelwelle festsitzenden Nockenscheibe derart zu sammen, daß die Messer nicht mehr radial kreisen, sondern parallel zueinander und rechtwinklig zum Walzgut bewegt werden, wobei das Walzgut wie bei einer feststehenden Schere in einem üblicherweise senkrechten Scherenschnitt abge schnitten wird.

Bei dieser Trommelschere wird ähnlich einer Trommelschere mit auf einer Kreis bahn laufenden Messeranordnung die Ausbildung von nadelförmigen Graten nicht in zufriedenstellender Weise vermieden, und ebenso ist die Abscherung des zu schneidenden Materials vielfach unvollständig.

Das US-Patent 5,207,138 beschreibt eine Hochgeschwindigkeitsschere zum Querteilen von Bandmaterial mit einer oberen und einer unteren Messertrommel, welche unter Verwendung von Hydraulikzylindern mit einer Anstellvorrichtung auf Abstand gebracht, sodann in Rotation beschleunigt werden, bis die Umlaufge schwindigkeit der Trommeln der Zufuhrgeschwindigkeit eines zu teilenden Walz bandes entspricht. Sodann werden die Trommeln relativ in Schneidposition ge bracht und das Band zerschnitten. Die Trommeln werden über ein Verzweigungs getriebe von einem Motor angetrieben, wobei das Getriebe einen elektronischen Rotations-Positions-Sensor besitzt, der über eine Kontrollvorrichtung die Anstell bewegung der beiden Trommeln bewirkt, sobald die Messer in zusammenwirken de Schneidposition gebracht sind. Die bekannte Schere beansprucht für den Be trieb einen vergleichsweise hohen Aufwand an Antriebs-, Getriebe-, Übertragungs- Steuerungs- sowie Anstellelementen.

Eine weitere Hochgeschwindigkeitsschere zum Querteilen von Walzband ist dem Dokument DE 198 09 813 A zu entnehmen. Sie betrifft eine Ausbildung der Sche re zur Erzielung guter Schneidergebnisse bei Bandgeschwindigkeiten bis zu 30m/sec bei minimalen Banddicken. Eine der Trommeln der Schere ist auf Schwin gen so gelagert, daß eine Anstellvorrichtung aus die Schneidbewegung bewirken den Antrieben und zwischen diesen und den Schwingen angeordneten Stützele menten besteht, und daß die Stützelemente auf eine Schnitte bewirkende Wirk stellung verkürzbar sind. Die Schneidwerkzeuge sind auf einer Trommel als Mei ßel, und auf der anderen Trommel als Amboß bzw. einem als Amboß wirkenden Mantelbereich ausgebildet.

Die DE-OS 26 54 866 offenbart eine Drehtrommelschere für strangförmiges Walz gut. Sie besitzt eine Trommeldrehvorrichtung mit einer die beiden Trommeln kop pelnden Kraftübertragung und einem Antrieb für den kontinuierlichen Drehantrieb der Trommeln mit solchen Geschwindigkeiten, daß die Tangentialgeschwindig keiten der Scherblätter mit der Laufgeschwindigkeit des Materials synchronisiert sind. Die Schere weist eine Trommelstellvorrichtung mit einem zweiten Antrieb für das Verstellen einer Schertrommel zwischen einer geöffneten Durchlaufposition und einer zweiten Schneidposition auf. Ferner besitzt sie eine Steuereinrichtung für den Motor der Stellvorrichtung, welche in einem ersten Schermoment das An laufen der Schertrommel aus der ersten Stellung in die Schneidposition und das Zurückstellen in die geöffnete Position veranlaßt, wobei der Anstellmotor zum Stillstand gebracht wird.

Weiterhin ist vorgesehen, daß die erste und zweite Schertrommel ein Durchmes serverhältnis von 2 : 3 aufweisen und so übersetzt sind, daß drei Umdrehungen der ersten Trommel auf zwei Umdrehungen der zweiten Trommel entfallen und die Trommelstellvorrichtung so gesteuert wird, daß jeweils die erste Trommel nach sechs Umdrehungen und die zweite Trommel nach vier Umdrehungen zu einem Schneidvorgang zusammentreffen.

Bei dieser Schermaschine ist der Aufwand an getriebetechnischen Elementen, Steuereinrichtung, unterschiedlichen Antriebsvorrichtungen sowie Stelleinrichtung mit erheblichem Aufwand verbunden und erfordert insbesondere für eine außeror dentlich exakte Schneidposition der Messer aufwendig spielfreie Getriebeele mente, wenn ein glatter, gratfreier Schnitt des Bandes erreicht werden soll.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hochgeschwindigkeits-Trommelschere für Band, und insbesonde re für dünnes Band, anzugeben, welche die vorgenannten Schwierigkeiten und technischen Grenzen überwindet und insbesondere eine Vereinfachung des kon struktiven Aufwandes für die Synchronisation der Trommeln bei höchstem An spruch an eine exakte Position der Schneidmesser beim Schneidvorgang ge währleistet.

Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einer Hochgeschwindigkeitsschere der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung dadurch, daß die Trommeln sowohl in der geöffneten Position, als auch in der Schneidposition durch eine an ihnen ausgebildete Verzahnung im Eingriff miteinander drehsyn chronisiert sind, und daß die Verzahnung hierfür derart ausgebildet ist, daß bei großem Flankenspiel in geöffneter Position der Trommeln die Synchronisation ge rade noch gewährleistet ist, wogegen in der Schneidposition sich ein Zahneingriff mit praktisch spielfreiem Flankenspiel der Verzahnung ergibt.

Mit Vorteil sind hierfür die Zahnräder des Trommel-Synchron-Zahntriebes mit Evolventenverzahnungen ausgebildet.

Durch diese Maßnahmen wird durch die permanente Synchronisation der beiden Trommeln sowohl in geöffneter, abstandserweiterter Position der Trommeln, als auch in zusammengefahrener Schneidposition ein zusätzliches externes Verzwei gungsgetriebe mit zur Übertragung von Drehbewegungen auf die beiden Trom meln erforderlichen Doppelkardangelenkwellen überflüssig und damit ein erhebli ches Investitionsvolumen der sonst üblichen Konstruktionselemente eingespart. Denn beide Trommeln sind sowohl in geöffneter als auch in Schneidposition me chanisch über Zahnräder, die auf ihren Trommelwellen sitzen, drehsynchronisiert und die Evolventen-Verzahnung ist hierfür entsprechend ausgebildet. Dabei ergibt sich das richtige Flankenspiel der Verzahnung zwangsläufig in der Schneidpositi on, und nur in dieser ist es auch erforderlich, um den exakten Messerspalt zu be wirken. Mit der Vergrößerung des Achsabstandes in geöffneter Position ist zwar zwangsläufig auch eine Vergrößerung des Flankenspiels verbunden, jedoch auch mit dieser Vergrößerung des Flankenspiels der Evolventen-Verzahnung ist die Synchronisation soweit gewährleistet, um das erforderliche Leerlauf-Drehmoment weiterhin zu übertragen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine Trommel eine feststehende Lagerung, und die andere Trommel eine anstellbare Lagerung aufweist, deren Anstellung bevorzugt mittels kontrolliert antreibbaren Exzenterlagerungen ausge bildet ist. Zweckdienlich ist, daß beide Trommeln motorisch anstellbare, durch ein Zahnradgetriebe miteinander synchronisierbare Exzenterlagerungen besitzen.

Weiterhin ist zwecks ausgeglichenem Antrieb der beiden Trommeln, d. h. eine als treibende und die andere als getriebene Trommel, mit möglichst geringem Zahn flankenspiel vorgesehen, daß eine Trommel einen Drehantrieb mittels Elektromo tor, und die andere Trommel eine Bremse, bevorzugt eine Elektrobremse, auf weist.

Weitere Ausgestaltungen sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.

Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachste henden Erläuterung einiger in den Zeichnungen schematisch dargestellter Ausfüh rungsbeispiele. Es zeigen:

Fig. 1a ein Verzahnungsschema eines Trommelpaares in geöffneter Positi on,

Fig. 1b ein Verzahnungsschema eines Trommelpaares in Schnittposition,

Fig. 2a den geöffneten Messerspalt,

Fig. 2b die Schneidmesser in Schnittposition,

Fig. 3a den Zahneingriff der Evolventenverzahnung in Schnittposition,

Fig. 3b den Zahneingriff der Evolventenverzahnung in geöffneter Position,

Fig. 4 die erfindungsgemäße Hochgeschwindigkeitsschere im Schnitt,

Fig. 5 die Schere gemäß Fig. 4 in einer Draufsicht,

Fig. 6 die Seitenansicht der Schere mit Rollgang und Treiber,

Fig. 7 den schematischen Schnitt durch den Zahntrieb der Schere gemäß Fig. 6.

Fig. 1a zeigt ein Verzahnungsschema des Trommelpaares 1, 2, von welchen die Trommeln 2, 2' in Festlagem 10, 10' gelagert sind. Die Trommeln 1, 1' sind lager abstandsbeweglich bspw. mittels Exzenterbüchsen 12, 12' (Fig. 4) angeordnet.

Das Zahnradpaar 3, 4 der Fig. 1a ist in angehobenem Zustand des Zahnrades 3 d. h. in der geöffneten Position mit Fußkreis F, Kopfkreis K und Wälzkreis W dar gestellt.

In Fig. 1b sind die Zahnräder 3', 4' in Schnittposition mit zugestelltem Schneidspalt gezeigt. Dabei sind die Fußkreise einander angenähert und die Wälzkreise wälzen in an sich bekannter Weise kraftschlüssig aneinander ab.

Die Fig. 2a und 2b zeigen die gleiche Situation mit der zuordenbaren Messerstel lung der Messer 7, 7'. In der geöffneten Position der Fig. 2a läuft das Band 9 be rührungslos durch den geöffneten Messerspalt zwischen den Messern 7, 7', wäh rend in der Fig. 2b das Band in an sich bekannter Weise von den einander über lappenden Messern 7, 7' geschnitten wird.

Die Fig. 3a, 3b zeigen ausschnittsweise den Zahnradeingriff jeweils eines Paares mit Evolventen-Verzahnung, und zwar die Fig. 3a den Eingriff einer Schneidpositi on, während Fig. 3b den Zahneingriff in geöffneter Position darstellt. Dabei sind jeweils Fußkreis F, Wälzkreis W und Kopfkreis K mit strichpunktierten Linien an gedeutet. Die Darstellung zeigt, daß die Trommeln 1, 2 sowohl in der geöffneten Position der Fig. 3b, als auch in der Schneidposition der Fig. 3a durch eine an ih nen ausgebildete Verzahnung 3, 4 im Eingriff miteinander drehsynchronisiert sind, und daß die Verzahnung 3, 4 hierfür derart ausgebildet ist, daß bei großem Flan kenspiel in der geöffneten Position der Trommeln 1, 2, wie aus Fig. 3b ersichtlich, die Synchronisation gerade noch gewährleistet ist, wogegen in der Schneidpositi on gemäß Fig. 3a sich ein Zahneingriff mit praktisch spielfreiem Flankenspiel der Verzahnung ergibt. Es ist dabei deutlich erkennbar, daß bei der geöffneten Positi on gemäß Fig. 3b die Wälzkreise W von den Fußkreisen F weiter entfernt sind, als in der Schneidposition gemäß Fig. 3a. Zumindest ist die Synchronisation in der geöffneten Position noch durch den Eingriff von mindestens jeweils einem Zahn paar gerade noch gewährleistet.

Die Darstellung zeigt im übrigen, daß der Öffnungsspalt relativ groß ist. Dies ge nügt, um ein exakt geführtes Walzband von bspw. 1 bis 4 mm Dicke berührungs frei durch den geöffneten Spalt zwischen den Schneidtrommeln hindurchzuführen, selbst dann, wenn der Bandkopf leicht aufgebogen ist.

In der Fig. 4 ist die Hochgeschwindigkeitsschere im Schnitt einer Ebene A-A in Fig. 6 gezeigt. Sie umfaßt die Messertrommeln 1 und 2, deren Wellen 18, 20 mit tels Wälzlagern in drehbaren Exzenterbüchsen 12, 12' abstandsbeweglich gela gert sind. Sie sind durch ein Zahnradpaar 3, 4 im ständigen Eingriff miteinander drehsynchronisiert. Dabei ist das untere Zahnrad 4 radial geteilt und drehgefedert vorgespannt, wodurch erreicht wird, daß ein Abheben der Lastflanken bei der Drehmomentübertragung vollständig vermieden wird.

Nach der Darstellung in der Fig. 4 ist insofern eine Spezialausführung der Anstell vorrichtung gezeigt, als diese für jede der Wellen 18 und 20 eine gleichartige Ex zenterbüchse 12, 12' vorsieht. Diese sind über eine separate Verzahnung über den gemeinsamen Zahntrieb 13, 13' miteinander synchron verbunden. Sie werden durch Verstellantriebe 17, 17' in ihrer Exzenterposition verstellt. Eine Synchronisa tion zwischen Verstellposition und Messerstellung der Trommeln 1, 2 kann in an sich bekannter Art und Weise durch eine Steuerung verwirklicht werden.

Weiterhin kann bei entsprechender Ausführung der Schere die feststehend gela gerte Trommel 1 nach Arretierung beider Trommeln 1, 2 aus ihren Lagerungen 10, 10' (Fig. 1a, Fig. 1b) mit hydraulischen Mitteln 16, 16' ausgehoben werden, um für einen Bandeinlauf eine genügend große Öffnung zu ergeben.

Fig. 5 zeigt die Schere in Draufsicht mit den Hydraulikaggregaten 16, 16' sowie mit der Haupt-Antriebswelle 18 mit Anschluß einer Kardangelenkwelle.

Fig. 6 zeigt in Seitenansicht die Schere mit einem auf dem Rollgang 19 zugeführ ten Walzband 9 im Moment des Schnittes. Fig. 7 zeigt den schematischen Schnitt durch den Zahntrieb der Schere.

Erfindungswesentlich ist zum Vermeiden eines unerwünschten Kontaktes zwi schen den Messem 7, 7' und dem Band 9 bei geöffneter Trommelposition das Band 9 exakt in seiner horizontalen Lage geführt und wird durch Treib- oder Füh rungsrollen 14, 14' vor und hinter der Trommel den Schneidtrommeln 1, 2 unter Zugspannung gefördert.

Bezugszeichenliste

1

Trommel

2

Trommel

3

Zahnrad

4

Zahnrad

5

Evolventen-Verzahnung

6

Evolventen-Verzahnung

7

Messer

8

Schneide

9

Walzband

10

Lagerung feststehend

11

Lagerung anstellbar

12

Exzenter-Lagerung

13

Zahntrieb

14

Treiber

16

Hydraulikzylinder

17

Verstell-Antrieb Exzenterlager

18

Haupt-Antriebswelle

19

Rollgang

20

Welle

Claims

1. Hochgeschwindigkeitsschere zum Querteilen von insbesondere dünnem Walzband mit wenigstens einem auf einer von zwei einander gegenüber stehenden Trommeln (1, 2) angeordneten Messer (7) mit einer Schneid kante bzw. Schneide (8), das auf Vorschubgeschwindigkeit eines zu schneidenden Walzbandes (9) beschleunigbar ist, und die Trommeln (1, 2) eine separat ansteuerbare Anstellvorrichtung in entweder eine Schneidpo sition oder in eine geöffnete Durchlaufposition besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommeln (1, 2) sowohl in der geöffneten Position, als auch in der Schneidposition durch eine an ihnen ausgebildete Verzahnung (3, 4) im Eingriff miteinander drehsynchronisiert sind, und daß die Verzahnung (3, 4) hierfür derart ausgebildet ist, daß bei großem Flankenspiel in geöffneter Position der Trommeln (1, 2) die Synchronisation gerade noch gewährlei stet ist, wogegen in der Schneidposition sich ein Zahneingriff mit praktisch spielfreiem Flankenspiel der Verzahnung ergibt.

2. Schere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (3, 4) des Trommel-Synchron-Zahntriebes mit Evolven ten-Verzahnungen (5, 6) ausgebildet sind.

3. Schere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trommel (2) eine feststehende Lagerung (10), und die andere Trommel (1) eine anstellbare Lagerung (11) aufweist, deren Anstellung be vorzugt mittels kontrolliert antreibbaren Exzenterlagerungen (12) ausgebil det ist.

4. Schere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Trommeln motorisch anstellbare, durch ein Zahnradgetriebe (13) miteinander synchronisierbare Exzenterlagerungen (12) besitzen.

5. Schere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trommel (1) einen Drehantrieb mittels Elektromotor, und die andere Trommel (2) eine Bremse, bevorzugt eine Elektrobremse aufweist.

6. Schere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vermeiden eines unerwünschten Kontaktes zwischen Messern (7, 7') und dem Band (9) bei geöffneter Trommelposition das Band (9) exakt in seiner horizontalen Lage geführt und durch Treib- und/oder Führungsrollen (14, 14') unter Zugspannung gefördert wird.

7. Schere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehend gelagerte Trommel (1) nach Arretierung beider Trom meln (1, 2) aus ihren Lagerungen (10) mit hydraulischen Mitteln (16, 16') herausnehmbar bzw. aushebbar ausgebildet ist, um für einen Bandeinlauf eine genügend große Öffnung zu ergeben.

8. Schere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Zahnräder (3-6) radial geteilt und drehgefedert vorgespannt ist.