DE20014223U1

DE20014223U1 - Walzeinrichtung

Info

Publication number: DE20014223U1
Application number: DE20014223U
Authority: DE
Original assignee: Eduard Kuesters Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Andritz Kuesters GmbH
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2010-08-18

Description

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KÖNIG ■ PALGEN ■ SCHUMACHER ■ KLUIN

DÜSSELDORF■ESSEN PATENTANWÄLTE

UNSER ZEICHEN: 100 438 PP/SCh Düsseldorf, den 16. AUgUSt 2000

Akten-Nr. 588

EDUARD KÜSTERS MASCHINENFABRIK GMBH & CO. KG Eduard-Küsters-Straße 1

D - 47805 Krefeld

Walzeinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Walzeinrichtung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Derartige Walzeinrichtungen sind seit jeher bekannt. Ganz überwiegend umfassen sie ein Walzenpaar, d.h. das Gegenelement ist seinerseits als drehbare Walze mit zu der ersten Walze paralleler Achse ausgebildet, welche mit der ersten Walze einen Walzspalt bildet. Auch die gegenseitige Anstellung derartiger Walzen mittels mit einem Gewinde arbeitender Anstellvorrichtungen, d.h. mittels Spindeln, ist seit langer Zeit üblich. Beispiele für solehe Walzeinrichtungen gehen aus dem Buch "Was der Walzwerker von seiner Arbeit wissen muß!", Teil 1, von Harald Walter, Verlag Stahl Eisen mbH, Düsseldorf (1975), Seiten 64/65 hervor.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf Walzeinrichtungen beschränkt, die zwei zusammenarbeitende Walzen umfassen. Das Gegenelement kann auch ein bewegtes ebenes Element wie zum Beispiel der Drucktisch bei einer Druckvorrichtung oder dergleichen sein, auf dem die Walze abrollt.

Für die meisten bisherigen Anwendungsfälle war die bekannte Anstellung mittels einef-"^ii3i|Tchen*6prPidetauSröichepft3_: ES» rYäfoen: si'ch-jaber in der letz-

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ten Zeit Fälle ergeben, in denen die bekannten Walzeinrichtungen hinsichtlich der erreichbaren Genauigkeit der Anstellung an ihre Grenzen stießen. Die Praxis zeigt, daß die für die Drehung der Spindel dienenden Getriebeteile ein Spiel von &Ggr; nicht unterschreiten können. Daraus ergibt sich eine Ungenauigkeit der Spalteinstellung, die sich in bestimmten Fällen schon bemerkbar macht. Beispiele sind etwa das Auswalzen besonders dünner Folien aus Metall und insbesondere die Anstellung bei Vlieskalandern, bei denen ein Vlies aus thermoplastischen Fasern durch punktuelle Ultraschalleinwirkung verfestigt wird. Schon kleinste Unterschiede in der Andrückung der Sonotrode gegen das Gegenwerkzeug führen zu deutlich merkbaren Unterschieden in der Ausbildung der Verfestigungsstruktur.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Walzeinrichtung im Hinblick auf die erreichbare Genauigkeit der Anstellung der Walze gegen das Gegenelement zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Durch den Einsatz eines Differentialgewindes wird der Vorschub pro Umdrehung des drehbaren Teils der Anstelleinrichtung auf die Differenz zwischen den Steigungen der beiden beteiligten Gewinde reduziert. Das erwähnte unvermeidbare Spiel von etwa 1^c in den Getriebeteilen führt dann nur noch zu einer entsprechend verringerten Anstellungenauigkeit. In einem konkreten Beispiel bei einer Differenz der Gewindesteigungen von 100 pm würde der Winkel von 1° einem Anstellweg von etwa 0,278 pm entsprechen. Eine Umkehrhysterese in dieser Größenordnung kann selbst bei hohen Anforderungen an die Anstellgenauigkeit noch toleriert werden.

In anderem Zusammenhang als der Anstellung von Walzen ist der Einsatz von Differentialgewinden aus der EP 354 363 B1 bekannt. Bei dieser Ausführungsform werden mittels mit Differentialgewinde versehener Schraubringe die

Der Unterschied in den Gewindesteigungen soll geringfügig sein. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 2 beträgt er 1 bis 10 %. Im gleichen Maße wird die Anstellungenauigkeit gegenüber dem Fall einer einfachen Spindel herabgesetzt. Es versteht sich, daß die Wirkung der Erfindung von der geringen Größe der Differenz der Steigungen abhängt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei einander parallele Walzen vorhanden, die zwischen sich einen Walzspalt bilden. Gemäß Anspruch 4 kann die Anstellvorrichtung in der üblichen Weise auf an den Enden der Walzen vorgesehene Walzenzapfen wirken.

Es ist aber auch nicht ausgeschlossen, daß die Anstelleinrichtung radial gegen den Außenumfang mindestens einer der Walzen in deren Arbeitsbreite wirkt (Anspruch 5).

Gemäß Anspruch 6 kann das drehbare Teil der Anstellvorrichtung eine Spindel sein, die die beiden Gewinde des Differentialgewindes trägt, wobei die drei in den Ansprüchen 7 bis 9 festgehaltenen Varianten in Betracht kommen.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht eines üblichen Walzgerüsts mit zwei

zusammenwirkenden Walzen;

Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer Walzeinrichtung, bei der eine Walze gegen eine Stützplatte arbeitet;
30

Fig. 3 bis 5 zeigen drei Möglichkeiten der Ausbildung eines Differentialgewindes;

Fig. 6 zeigt eine Teilansicht entsprechend Fig. 1 einer anderen Aus

führungsform;

Fig. 7 zeigt eine etwas konkretere Ausführungsform einer Walzein-

richtung mit zwei zusammenwirkenden Walzen;

Fig. 8 zeigt einen durch die Achse der Gewinde gehenden Schnitt

durch die Anstellvorrichtung nach Fig. 7;

Fig. 9 zeigt eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer

Walzeinrichtung;

Fig. 10 zeigt einen durch die Achsen der Gewinde gehenden Schnitt

durch die Anstellvorrichtung nach Fig. 9.

Die als Ganzes mit 10 bezeichnete Waleinrichtung der Fig. 1 umfaßt eine Oberwalze 1 und eine Unterwalze 2, die zusammen einen Walzspalt 3 bilden, durch den eine Bahn aus Papier, Textil, Vlies, Metall oder dergleichen hindurchleitbar ist. Die Oberwalze 1 besitzt an den Enden axial vorstehende Walzenzapfen 1',1", die Unterwalze 2 Walzenzapfen 2',2", Die Oberwalze 1 ist mit ihren Walzenzapfen 1',1" in Lagergehäusen 4',4" gelagert, die Unterwalze 2 in Lagergehäusen 5',5", von denen zumindest die Lagergehäuse 5',5" an Führungen 6',6" in dem Ausschnitt 7',7" der Wangen 8',8" verlagerbar sind. Die Verlagerung wird durch eine in dem Ausführungsbeispiel ebenfalls in dem Ausschnitt 7',7" angebrachte Anstelleinrichtung 9',9" bewirkt, die sich in der jeweiligen Wange 8',8" abstützt und gemäß Fig. 1 das jeweilige untere Lagergehäuse 5',5" nach oben und damit die Walzen 1,2 gegeneinanderdrückt. Die Anstelleinrichtung 9',9" ist in Fig. 1 nur als Rechteck wiedergegeben. Sie arbeitet mit einem Differentialgewinde.

In Fig. 2 ist eine Walzeinrichtung 20 dargestellt, die nur eine Walze 2 aufweist, die an ihren Walzenzapfen 2',2" in Lagerkörpern 5',5" gelagert ist. Die Kräfte werden frei dieser.•Ajjsführung.sforrn'alJerjdings nicht .über die Walzen-

zapfen 2',2", sondern über zwei Drucksättel 11', 11" aufgebracht, die am Umfang der Walze 2 in deren Arbeitsbreite angreifen und in geeigneter Weise reibungsmindernd, zum Beispiel über eine hydrostatische Anordnung oder über Wälzkörper am Umfang der Walze 2 abgestützt sind. Die Drucksättel 11',11" werden gemäß Fig. 2 von oben durch Anstelleinrichtungen 9',9" mit Differentialgewinden nach unten gedrückt, so daß die Walze 2 einen Druck auf eine darunter befindliche Platte 12, die sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckt, ausüben kann. Es kann sich im Betrieb die Platte 12 senkrecht zur Zeichenebene bewegen oder aber stillstehen, wobei dann die ganze Anordnung mit der Walze 2 und ihrer Anstelleinrichtungen senkrecht zur Zeichenebene beweglich wäre.

Für die Ausbildung der Anstelleinrichtungen 9',9" gibt es vielfältige konstruktive Möglichkeiten, denen gemeinsam ist, daß sie sämtlich ein Differentialgewinde aufweisen, d.h. ein drehbares Teil mit zwei Gewinden geringfügig unterschiedlicher Steigung.

Dafür bestehende Möglichkeiten sind in den Fig. 3 bis 5 angedeutet.

Gemäß Fig. 3 umfaßt die Anordnung zwei übereinander angeordnete Bauteile 14,15, die miteinander fluchtende, d.h. eine gemeinsame Achse A aufweisende Innengewinde 17,18 geringfügig voneinander verschiedener Steigung enthalten.

Mit den Innengewinden 17,18 wirkt eine das drehbare Teil bildende Gewindespindel 16 zusammen, deren am oberen Ende vorhandenes Außengewinde 19 in das Innengewinde 17 und deren am unteren Ende vorhandenes Außengewinde 21 in das untere Innengewinde 18 eingreifen. Die Außengewinde 19,21 sind durch einen Antriebsring 13 getrennt, der in dem Ausführungsbeispiel mit Umfangslochungen 22 für den Angriff eines Hakenschlüssels versehen ist, aber ebenso eine Verzahnung für den Angriff eines motorischen Antriebs tragen könnte. Die Abschnitte mit den Außengewinden 19,21

bilden ein einstückiges Teil; der Antriebsring 13 kann damit ebenfalls einstückig sein oder ein separates drehfest damit verbundenes Teil sein.

Die beiden Bauteile 14,15 sind nicht drehbar, doch ist mindestens eines derselben axial entlang der Achse A verlagerbar. Beim Drehen des Antriebsrings 13 bzw. der Spindel 16 verschieben sich die Bauteile 14,15 pro Umdrehung um einen Betrag gegeneinander, der durch die Differenz der Steigungen gegeben ist. Diese Verschiebung wird auf die Lagerkörper 5',5" der Fig. 1 bzw. 2 übertragen und bildet die Anstellbewegung.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 bildet eine Spindelmutter 26 das drehbare Teil. Sie besitzt axial versetzt zwei Innengewinde 27,28 unterschiedlicher Steigung, in die Spindelzapfen 24,25 von oben bzw. unten eingreifen, die nicht drehbar sind, von denen aber mindestens einer in Richtung der Achse A verlagerbar ist, so daß die gegenseitige Verlagerung der Spindelzapfen 24,25 die Anstellbewegung bilden kann.

In Fig. 5 ist wieder ein Spindelzapfen 24 vorgesehen, der mit einem äußeren Bauteil 15 zusammenwirkt, welches ein Innengewinde 18 mit einer von der Gewindesteigung des Spindelzapfens 24 geringfügig verschiedenen Steigung aufweist. Das drehbare Teil ist hier eine Spindelmutter 36 mit Differentialgewinde, wobei die beiden einzelnen Gewinde in diesem Ausführungsbeispiel im Gegensatz zu dem der Fig. 5 nicht axial hintereinander, sondern axial in gleicher Höhe vorgesehen sind, indem nämlich die Spindelmutter 36 ein in das Innengewinde 18 eingreifendes Außengewinde 38 und innen an der gleichen axialen Stelle eine Ausnehmung mit einem am Innenumfang vorgesehenen Innengewinde 37 aufweist, in welches das Außengewinde des Gewindezapfens 24 eingreift.

Die Drehung der Spindelmutter 36 erfolgt über den axialen Ansatz 39.

Sowohl der Gewindezapfen 24 als auch das Bauteil 15 sind nicht drehbar, doch ist mindestens eines der Teile axial verlagerbar, wenn die Spindelmutter 36 gedreht wird. Die axiale Verlagerung bildet die Anstellbewegung.

Mit den aus den Fig. 3 bis 5 entnehmbaren grundsätzlichen konstruktiven Merkmalen können die Anstelleinrichtungen 9',9" verwirklicht werden. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 üben die dortigen Anstelleinrichtungen 9',9" einen Druck nach oben auf die unteren Lagerkörper 5',5" aus. In dem Ausführungsbeispiel 30 der Fig. 6 ist eine Anstelleinrichtung 9'" zwischen den Lagerkörpern 4',5' angeordnet und zieht diese zur Herbeiführung der Anstellbewegung gegeneinander. Diese Variante läßt sich mit den Merkmalen der Fig. 3 bis 5 ebenfalls verwirklichen.

In Fig. 7 ist eine leicht vergrößerte Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 6 wiedergegeben, bei der die Merkmale der Fig. 4 gegeben sind. In Fig.

8 ist ein durch die Achse A der Spindelzapfen 24,25 gehender Schnitt wiedergegeben, bei der die Spindelmutter 26 in einem Antriebsgehäuse 29 drehbar gelagert ist. Am Umfang besitzt die Spindelmutter 26 eine Schnekkenverzahnung 31, in die eine in dem Antriebsgehäuse 29 drehbar gelagerte Schnecke 32 eingreift. Bei der Drehung der Schnecke 32 werden die Spindelzapfen 24,25 zur Erzeugung der Anstellbewegung gegeneinandergezogen.

In Fig. 9 ist eine Ausführungsform 40 eines liegenden Kalanders wiedergegeben, der prinzipiell der Ausführungsform nach Fig. 1 entspricht und bei dem dementsprechend für funktionsgleiche Teile gleiche Bezugszahlen verwendet sind. Die Anstelleinrichtung 9'" entspricht derjenigen nach den Fig. 7 und 8. Sie wirkt allerdings nicht unmittelbar auf den Lagerkörper 5' der Walze 2, sondern unter Zwischenschaltung eines hydraulischen Zylinders 41, der an Querzapfen 42 an dem Walzenständer 8' gelagert ist. Die Kolbenstange 43 tritt aus dem Zylinder 41 nach außen hervor und greift an dem Lagerkörper 5' an. Die Kolbenstange 43 greift auch auf der anderen Seite aus dem Zylinder 43"h<3[|fUs OrKtttilstet in.der.AnstelletBriCfciturtg S".':die gemeinsame

Welle für die beiden, den Gewindezapfen 24,25 der Fig. 8 entsprechenden Gewindeteile 24',25'. Diese sitzen mit ihren Außengewinden in den Innengewinden 27,28 der Spindelmutter 26 und sind auf dem aus dem Zylinder 42 vorstehenden Ende der Kolbenstange 43 angeordnet. Das Gewindeteil 24' ist gegenüber der Kolbenstange 43 axial verschiebbar und auf dieser mittels eines Keils 47 drehfest gehalten.

Das Gewindeteil 25' sitzt auf einem im Durchmesser abgesetzten Endteil 43' der Kolbenstange 43 und wird von einer äußeren Mutter 49 axial gegen den Absatz 48 gedrückt, d.h. axial fixiert, und durch einen Keil 50 drehfixiert.

Wenn der Walzspalt 3 gegenüber dem in Fig. 9 dargestellten Zustand geschlossen werden soll, wird die Kammer 46 des Zylinders 41 mit hydraulischem Druck beaufschlagt. Dadurch fährt der Kolben 45 mit der Kolbenstange 43 und dem Lagerkörper 5' gemäß Fig. 9 nach links, bis die linke Stirnseite des Gewindeteils 24' an der rechten Stirnseite des Zylinders 41 anschlägt. Dieser Zustand ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Die weitere, der Feinanstellung dienende Anstellbewegung wird durch Betätigung der Anstelleinrichtung 9'" mit dem Differentialgewinde bewerkstelligt. Das Getriebegehäuse 29 ist undrehbar angeordnet. Durch Drehung der Schnecke 32 wird die Spindelmutter 26 in dem Getriebegehäuse 29 gedreht. Bedingt durch den Eingriff der Innengewinde 27,28 der Spindelmutter 26 in den entsprechenden Außengewinden der Gewindeteile 24,25 vollziehen diese eine axiale Bewegung gegenüber der Spindelmutter 26. Dabei verlagert sich die Kolbenstange 43 gegenüber dem Gewindeteil 24' bzw. dem Zylinder 41 um einen durch die Differenz der Steigungen der Gewinde 27,28 gegebenen geringen Betrag. Um diesen Betrag verlagert sich unter dem Druck der hydraulischen Flüssigkeit in der Kammer 46 des Zylinders 41 die Walze 2 gegen die Walze 1. Durch die Betätigung der Anstelleinrichtung 9'" wird also gewissermaßen dem Druck in der Kammer 46 gezielt nachgegeben, um den letzten geringen Betrag der Anstellung gesteuert herbeizuführen. Es versteht sich, daß bei der beschriebenen Anordnung bei Betätigung der Schnecke 32 sich auch das GetriebegeffäjjKf* 29"iam**<3jn*fn ^efiggefi^.Beifag: axial· verlagert und der

Drehanschluß der Schnecke 32 solche Verlagerungen bewältigen können muß. Damit das Gehäuse 29 sich bei der Drehung der Schnecke 32 und der Spindelmutter 26 sich nicht um die Kolbenstange 43 mitdreht, ist eine geeignete, nicht dargestellte Drehmomentstütze vorgesehen.
5

Die maximale Bewegung der Kolbenstange 43 gegenüber dem Zylinder 41 ist durch die in Fig. 10 angedeuteten Strecken X und Y begrenzt. Wenn die Gewindeteile 24',25' aneinander zur Anlage kommen und X = O wird und wenn die Spindelmutter 26 an der Stirnseite 41' des Zylinders 41 zur Anlage kommt, läßt sich keine Verdrehung der Teil 24',25' und 26 mehr erzielen und blockiert die Anordnung.

Mit der gezeigten Anordnung kann der Walzspalt 3 sowohl feinfühlig zugefahren als auch feinfühlig geöffnet werden.

Claims

1. Walzeinrichtung (10, 20, 30, 40) mit einer drehbaren Walze (2), die quer zu ihrer Drehachse mittels einer mit einem Gewinde arbeitenden Anstelleinrichtung (9', 9", 9''') gegen ein Gegenelement (1, 12) anstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstelleinrichtung (9', 9", 9''') an ihrem drehbaren Teil (16, 26, 36) ein Differentialgewinde mit zwei Gewinden (19, 21; 27, 28; 37, 38) geringfügig unterschiedlicher Steigung aufweist.

2. Walzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied in den Steigungen der beiden einzelnen Gewinde (19, 21; 27, 28; 37, 38) des Differentialgewindes 1 bis 10% beträgt.

3. Walzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei mit ihren Drehachsen einander parallele Walzen (1, 2) umfaßt, die zwischen sich einen Walzspalt (3) bilden.

4. Walzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Walzen (1, 2) an ihren Enden Walzenzapfen (1', 1"; 2', 2") aufweist und die Anstelleinrichtung (9, 9", 9''') radial auf mindestens einen der Walzenzapfen (1', 1"; 2', 2") wirkt.

5. Walzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstelleinrichtung (9', 9") radial gegen den Außenumfang mindestens einer der Walzen (2) in deren Arbeitsbreite wirkt.

6. Walzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Teil (16) eine Spindel ist, die die beiden Gewinde (19, 21) trägt.

7. Walzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gewinde (19, 21) Außengewinde der Spindel sind, die axial mit geringem Abstand hintereinander auf der Spindel angeordnet sind.

8. Walzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Teil (26) eine Spindelmutter ist und die beiden Gewinde (27, 28) Innengewinde sind, die axial hintereinander in der Spindelmutter vorgesehen sind.

9. Walzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Teil (36) ein Gewindekörper und eines (38) der Gewinde ein Außengewinde des Gewindekörpers, das andere Gewinde (37) ein Innengewinde des Gewindekörpers ist.