DE2646133A1 - Keilantriebsmechanismus - Google Patents

Description

Keilantriebsmechanismus

Die Erfindung betrifft allgemein einen Keilantriebsmechanismus für hin- und hergehende Rohr-Kaltreduzierwalzwerke der im Oberbegriff genannten Art.

In einem typischen hin- und hergehend arbeitenden Mehrfachgerüst-Rohr-Kaltreduzierwalzwerk ist gewöhnlich ein großes, stabiles Walzwerksgehäuse vorgesehen, das eine tunnelartige Öffnung bildet, welche sich längs der erwünschten Durchlauflinie des Werkstücks bzw. Walzgutes erstreckt. Ein Walzenwagen ist in der tunnelartigen Öffnung angeordnet und wird mittels eines extrem leistungsstarken Kurbelantriebs in Richtung der Achse der Durchlauflinie hin- und hergehend bewegt. Der Walzenwagen hält ein Paar von Reduzierwalzen, typischerweise in einem vierfach übereinanderliegenden Aufbau, wobei die Stützwalzen mit den oberen und unteren Wandungen des Hauptgehäuses in Eingriff stehen. Ein Walzgut-Reduziervorgang beginnt damit, daß sich der Walzenwagen in einer stromaufwärts gelegenen Position befindet und daß er mittels der Hauptantriebskurbel in Stromabwärtsrichtung gezogen wird. Die Arbeitswalzen und die Stützwalzen sind miteinander verzahnt, und die Stützwalzen sind über eine Zahnstange mit dem Hauptgehäuse verbunden, so daß eine Bewegung des Wagens zu einer zwangsläufigen synchronen Drehung der Arbeitswalzen über dem Walzgut führt. In einem einzelnen Arbeitshub dienen die abgeschrägten Nuten der Arbeitswalzen zum Reduzieren bzw. Verkleinern einer begrenzten Länge des Werkstücks auf die erwünschten Dimensionen, und nach diesem Vorgang werden die Arbeitswalzen geöffnet und der Walzenwagen ohne Arbeitskontakt mit dem Walzgut in Stromaufwärtsrichtung zurückgeführt, um einen neuen Arbeitshub einzuleiten.

Damit die Arbeitswalzen als Vorbereitung für einen Rückführungshub das Walzgut freigeben können, sind über und unter den Stützplatten für die entsprechenden oberen und unteren Arbeitswalzen Positionierungskeile angeordnet. Zu Beginn des Rückführungshubes werden diese Keile abgezogen, wodurch ein Freigeben der Stütz-

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platten erfolgt und eine begrenzte Trennbewegung der Arbeitswalzen ermöglicht wird. Es ist verständlich, daß die Manipulation der Stützkeile zeitlich mit den Bewegungen des Walzenwagens so abgestimmt sein muß, daß die Keile nahe dem stromabwärts gelegenen Ende der Kurbelbewegung abgezogen und am stromaufwärts gelegenen Ende des Kurbelhubes in die Betriebs- bzw. Arbeitsposition eingeführt werden. Bisher war es üblich, für diesen Zweck massive Kurvenkörper-Kipphebel-Anordnungen zu verwenden. Obwohl diese Mechanismen brauchbar sind, führen sie zu gewissen Problemen hinsichtlich der Wartungs- sowie Reparaturhäufigkeit und auch zu gewissen Beschränkungen hinsichtlich der Arbeitsgeschwindigkeit des Gesamtsystems.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines zweckmäßigen Keilantriebsmechanismus, mit dem die beschriebenen Nachteile vermieden werden können.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Keilantriebsmechanismus der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs ausgebildet. Der Keilantrieb wird gemeinsam mit der den Walzenwagen hin- und herbewegenden Hauptkurbel betrieben und auf diese Weise hiermit synchronisiert. Die oberen und unteren Walzenpositionierungskeile werden zyklisch in die Walzenschließpositionen eingeführt und aus diesen abgezogen, und zwar mittels exzentrischer sowie jedem der Keile zugeordneter Antriebswellenmittel über und unter der Durchlauflinie für die Werkstücke bzw. das Walzgut. Für die Exzenterwellenmittel sind Schaltantriebsmittel vorgesehen, wodurch während einer kontinuierlichen Drehung der Hauptantriebswelle des Systems die exzentrischen Antriebswellenmittel für die Keile intermittierend betätigt werden. Somit erfolgt die Keilbetätigung bzw. -bewegung in der erwünschten Weise nur während der Perioden, in denen sich der kurbelgetriebene Walzenwagen den Enden seines wechselseitigen Hubes nähert.

Da statt der herkömmlichen Kurvenkörper-Kipphebel-Mittel ein Schaltantriebsmittel benutzt wird, ergibt sich eine bedeutend

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langzeitigere Zuverlässigkeit in der Betriebsweise der Walzenpositionierkeile. Auch können bedeutende Verminderungen bezüglich der Herstellungskosten der Anlage erreicht werden. Gleichzeitig sind erheblich höhere Arbeitsgeschwindigkeiten erzielbar. Das neue und verbesserte Keilantriebssystem ermöglicht es, daß die Walzenpositionierungskeile synchron mit dem Hauptkurbelantrieb und aber in einer intermittierenden Weise betrieben werden können. Das Antriebssystem ist zuverlässig, wirksam, wartungsarm und im Vergleich zu einem herkömmlichen Mechanismus herstellungstechnisch und wartungsmäßig preiswerter. Trotzdem ermöglicht das neue System größere Arbeitsgeschwindigkeiten der Gesamteinrichtung.

Die beweglichen Positionierungskeile können mittels einzelner drehbarer Exzenterwellenmittel für jeden Keil aus der und in die Walzenstützposition bewegt werden. Diese einzelnen Exzenterwellen sind mit stabilen bzw. massiven Stützlagern versehen, um den zum Herausziehen und Einführen der Walzenstützkeile erforderlichen Kräften zu widerstehen.

Die exzentrischen Antriebswellen für die Walzenstützkeile werden durch einen malteserkreuzähnlichen Schaltantrieb angetrieben. Am Eingang des Antriebes erfolgt in Abhängigkeit von dem Hauptantriebssystem eine konstante Drehung, während sich am Ausgang eine intermittierende Drehbewegung ergibt, die sowohl rotationswinkelmäßig als auch zeitmäßig begrenzt ist. Am Ende des Stromabwärtshubes der Hauptantriebskurbel dreht der intermittierend arbeitende Antriebsmechanismus die Keilantriebsexzenter um eine halbe Umdrehung, um die Walzenpositionierungskeile herauszuziehen und ein Trennen der Walzen zu ermöglichen. Wenn der Walzenwagen zu der stromaufwärts gelegenen Grenzposition zurückgeführt wird, erfolgt ein weiteres Arbeiten des Schaltantriebs in der Weise, daß die Exzenterwellen um eine zweite Halbumdrehung gedreht werden, um die Walzenpositionierungskeile in ihre Betriebspositionen einzuführen. Durch Verwenden eines intermittierend arbeitenden Schaltantriebes, der direkt vom Hauptkurbelantrieb angetrieben wird, ergibt sich eine starke Vereinfachung der Mechanismen des Keilantriebs, wodurch im Vergleich zu herkömmlichen Mechanismen einfachere sowie stabilere Keilantriebe hergestellt werden können._« _

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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 - in einem Längsschnitt ein Kaltrohrreduzierwalzwerk mit dem Keilantriebsaufbau nach der vorliegenden Erfindung, wobei die Schnittebene des oberen Teils des Walzwerks gegenüber derjenigen des unteren Teils verlagert ist. Figur 2 - das Walzwerk aus Figur 1 in Rückansicht, Figur 3 - den in dem Walzwerk aus Figur 1 benutzten Keilantriebsmechanismus in einer Draufsicht, Figur 4 - in einer vergrößerten fragmentarischen Ansicht den

Keilantriebsmechanismus aus Figur 3, wobei zum Aufzeigen von Aufbaudetails Teile abgebrochen sind, Figur 5 - einen Schnitt längs der Linie 5-5 aus Figur 4 und Figur 6 - in einer schematischen Darstellung den Schaltantriebsmechanismus zum Umsetzen der kontinuierlichen eingangsseitigen Drehbewegung des Hauptantriebssystems zu einer intermittierenden und rotationsmäßig begrenzten Ausgangsbewegung des Schaltantriebs.

Gemäß Figur 1 enthält das Walzwerk einen Hauptrahmen-Gehäuseaufbau 1o, der eine stabile Guß- oder Schweißkonstruktion sein kann und mit einer tunnelartigen Öffnung 11 versehen ist. Die oberen und unteren Oberflächen 12, 13 der Rahmenöffnung sind unter einem beträchtlichen Winkel zur Durchlauflinie angeordnet und mit Lagerflächen 14, 15 zum Aufnehmen und Stützen von einstellbaren ersten Positionierungskeilen 16, 17 versehen. Zweite Positionierungskeile 18, 19 sind entsprechend angeordnet, um mit den ersten Keilen 16, 17 zusammenzuarbeiten und Walzenstütz- bzw. -hinterlegungsplatten 2o, 21 zu stützen, die die oberen und unteren Arbeitsflächen des Walzwerkgehäuses begrenzen. In der Gehäuseöffnung 11 sind für eine begrenzte hin- und hergehende Bewegung in einer horizontalen Richtung unter Abstand angeordnete Walzenwagengehäuse 22 vorgesehen, die fest miteinander verbunden sind, wie durch Verbindungsstangen 23 und Abstandsglieder 24. Die Wagengehäuse halten in verschiebbarer Weise Arbeitswalzenlager 25 sowie 26 und diese wiederum halten in verschiebbarer Weise Stützwalzenlager 27 sowie 28. - 9 -

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Gemäß der Darstellung des oberen Teils des Walzenwagens ist die obere Stützwalze 29 so angeordnet, daß sie gegen die nach unten weisende Oberfläche 3o der oberen Stützplatte 2o drückt. Ein ähnlicher Aufbau befindet sich an der Unterseite des Walzenwagens. Gemäß der Darstellung am unteren Teil des Wagens ist an der unteren Stützwalze 31 ein Zahnrad 32 befestigt, das mit einer an der unteren Stützplatte 21 befestigten Zahnstange 33 kämmt. Ein ähnlicher Antriebsaufbau ist für die obere Stützwalze 29 vorgesehen. Der beschriebene herkömmliche Aufbau ist dergestalt, daß die Arbeitswalzen 34, 35 von den Stützwalzen 29, 31 in betriebsmäßigen Walzpositionen gehalten werden, wenn die oberen und unteren Stützplatten 2o, 21 von den primären und sekundären Keilen positioniert und abgestützt sind. Wenn der Walzenwagen 22 im Rahmenfenster 11 hin- und herbewegt wird, werden ferner die Arbeitswalzen gedreht, und zwar mit einer in bezug auf ihre mit dem Wagen erfolgende Bewegung vorbestimmtai Drehzahl. Der Drehvorgang erfolgt mittels zahnstangengetriebener Zahnräder 32, die mit Zahnrädern 36 an den Arbeitswalzen 34, 35 kämmen. Für die oberen und unteren Arbeits- sowie Stützwalzen sind ähnliche Antriebsmittel vorgesehen.

Wenn bei dem in Figur 1 dargestellten Aufbau angenommen wird, daß sich die verschiebbaren zweiten Keile 18, 19 in ihren entsprechenden Arbeitspositionen befinden, werden die Arbeitspositionen der Stützplatten 2o, 21 durch präzises Positionieren der ersten Keile 16, 17 bestimmt. Dies erfolgt mittels Bewegungs- bzw. Schraubspindeln 36" sowie 37, die normalerweise feststehend sind und die jedoch von Zeit zu Zeit entsprechend einer Anpassung an Änderungen der Arbeitswalzen und/oder der Werkstückspezifikationen eingestellt werden können. Wenn angenommen wird, daß die ersten Keile 16, 17 passend eingestellt sind, werden durch Einführen der zweiten Keile 18, 19 in vorbestimmte Arbeitspositionen zwischen den ersten Keilen und den Stützplatten 2o, 21 die letzteren in den erwünschten Arbeitspositionen gehalten. Wenn die zweiten Keile so positioniert sind, ist die Lagebeziehung der Stützplatten, der Stützwalzen und der Arbeitswalzen derart, daß das Werkstück in der erwünschten Weise reduziert bzw. verkleinert

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werden kann. Ein Trennen der Walzen kann durch Abziehen der zweiten Keile 18, 19 erfolgen, indem diese über einen zum Entlasten des Drucks zwischen den Arbeitswalzen ausreichenden begrenzten Hub gemäß Figur 1 nach rechts oder in Stromabwärtsrichtung gezogen werden.

Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Aufbau wird die obere Stützplatte 2o mittels einer Vielzahl von Zugstangen 38 gehalten, die durch stabile Federn 39 nach oben gedrückt werden. Wenn der Keil 18 abgezogen wird, heben somit die stabilen Federn 39 die Stützplatte 2o nach oben, um den Druck der Stützwalze 29 zu entlasten bzw. aufzuheben. Zweckmäßigerweise sind den Rahmen 1o mit der Stützplatte 2o verbindende Führungsbolzenmittel 4o vorgesehen, um die Stützplatte genau positioniert in fester Ausrichtung im Hauptrahmen 1o zu halten, während der Walzenwagen (roll carriage) 22 hin- und hergehend angetrieben wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß natürlich die untere Stützplatte 21 in einer ähnlichen Weise gehalten und getragen wird, wie es im Zusammenhang mit der oberen Stützplatte 2o dargestellt und beschrieben ist.

Der Walzenwagen wird nacheinander in-fee§Ee»zten Hüben hin- und hergehend bewegt, und zwar mittels einer Kurbel 41, die von einer sich ständig drehenden Hauptkurbelwelle (nicht dargestellt) angetrieben wird. Im Betrieb des Walzwerks wird der Walzenwagen in Stromaufwärtsrxchtung bewegt, wobei die zweiten Keile 18, 19 abgezogen sind, um ein leichtes Trennen der Arbeitswalzen 34, 35 zu ermöglichen. Während dieses Trennvorgangs wird das Walzgut stufenweise in Stromabwärtsrichtung vorbewegt, um einen neuen Walzzyklus vorzubereiten. Wenn der Walzenwagen 22 das Ende seines Rückführungshubes erreicht, werden die zweiten Keile 18, 19 wieder in ihre Arbeitsstellung getrieben, um die Arbeitswalzen 34, 35 in ihre am Werkstück anliegende Schließposition zu bringen. Unmittelbar danach wird der Wagen in Stromabwärtsrichtung bewegt, wobei ein progressives Abrollen der Arbeitswalzen längs des Werkstücks erfolgt und die verjüngten bzw. abgeschrägten Walzenfurchen eine fortschreitende Reduzierung bzw. Verkleinerung des Walzgutes in der erwünschten Weise bewirken. Wenn sich der Walzen-

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wagen 22 der stromabwärts gelegenen Hubgrenze nähert, werden die Keile 18, 19 plötzlich abgezogen und hierdurch die Stützplatten 2o, 21 zum Zurückziehen freigegeben. Es erfolgt eine laufende Wiederholung des Zyklus, wobei das Walzgut in bekannter Weise in progressiv erfolgenden Schritten verkleinert wird.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist jeder der zurückziehbaren zweiten Positionierungskeile 18, 19 an seinen entgegengesetzten äußeren Seiten mit einem Paar von Verbindungsgliedern 5o, 51 (siehe Figuren 3 und 4) verbunden. Lagerzapfen 52 verbinden die Verbindungsglieder 5o, 51 mit den Keilen in einer solchen Weise, daß eine begrenzte Schwenkbewegung ermöglicht wird. An ihren äußeren oder stromabwärts gelegenen Enden sind die Verbindungsglieder 5o, 51 mit Lagern 53 versehen, die in drehbarer Weise zylindrische Exzenterabschnitte 54 von exzentrischen Antriebswellen 55, 56 aufnehmen. Die letzteren enthalten Drehabschnitte 57, die in stabilen Lagern 58 gehalten werden, und zwar- für eine Drehung um Achsen, die von den geometrischen Zentren der zylindrischen Exzenterabschnitte 54 einen vorbestimmten Versetzungsabstand haben. Die Größe der Versetzung oder Exzentrizität der Wellen- bzw. Exzenterabschnitte 54 entspricht der Hälfte des gesamten Betriebshubes der zweiten Positionierungskeile 18, so daß die volle betriebsmäßige Verlagerung der Verbindungsglieder 5o, 51 sowie der Positionierungskeile 18, 19 durch eine 18o° Drehung der exzentrischen Wellen 55, 56 realisiert werden kann. Gemäß Figur 1 sind die Lager 58 für die exzentrischen Wellen 55, 56 wie bei 59, 6o fest am Walzwerkrahmenaufbau angebracht, um eine feste und stabile Halterung für die exzentrischen Keilantriebswellen 55, 56 zu bilden. Die letzteren befinden sich ferner auf einer gemeinsamen Achse und sind im wesentlichen mit der Bewegungsebene der entsprechenden zweiten Keile 18, 19 ausgerichtet, denen die Wellen zugeordnet sind. Somit sind die über die Verbindungsglieder 5o, 51 aufgebrachten Arbeitskräfte im wesentlichen mit den Bewegungsebenen der entsprechenden Keile ausgerichtet.

Die für jeden Keil bestimmten exzentrischen Keilantriebswellen 55, 56 sind an einem Ende mit Antriebsritzeln 61, 62 versehen, die

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mit Antriebszahnrädern 63, 64 kämmen, welche an oberen und unteren Schaltwellen 65, 65a befestigt sind. Die letzteren sind in massiven Lagern 66, 67 drehbar gelagert, die am Hauptwalzwerkrahmen befestigt sind. Gemäß Figur 1 erstreckt sich die obere Welle 65 über der Walzgut-Durchlauflinie quer zum Walzwerk, während die untere Welle 65a unterhalb des Walzgutes quer zum Walzwerk verläuft. Die Wellen 65, 65a befinden sich auch über und unter der Umhüllung, in der die Hauptverbindungs- bzw. -kurbelstangen 41 im Verlauf der hin- und hergehenden Bewegungen des Walzenwagens 22 arbeiten.

Gemäß Figur 3 sind die Schaltwellen 65, 65a mit seitlichen Verlängerungen 68, 68a versehen, die entsprechend mit den Ausgangsseiten von Schaltgetriebemechanismen 69, 7o verbunden sind. Entsprechend den Figuren 2 und 3 sind die Schaltantriebe 69, 7o in allgemein rechtwinkligen Getriebekästen 71, 72 untergebracht, die an Rahmengliedern 73, 74 befestigt sind, welche in bezug auf den Walzwerkshauptrahmen festgelegt sind. Die detailliert zu beschrei· benden Schaltantriebe 69, 7o sind an ihren Eingangsseiten mit 9o Winkelgetriebekästen verbunden, deren Eingänge 77, 78 nach unten und oben weisen sowie mit doppelten Ausgängen eines Hauptgetriebeantriebs 79 verbunden sind. Obwohl die Details der meisten sowie dem Fachmann leicht verständlichen Komponenten fortgelassen wurden, ist darauf hinzuweisen, daß der Keil-Hauptgetriebekasten bzw. der Hauptgetriebeantrieb 79 mit dem sich ständig drehenden Hauptantrieb 1oo für die Walzwerkskurbel verbunden (oder zumindest hiermit synchronisiert) ist. Somit ergibt sich ein ständiger Drehantrieb für die Schaltantriebe 69, 7o, wobei eine Synchronisierung mit den hin- und hergehenden Bewegungen des Walzenwagens 22 besteht.

Die Schaltantriebe bzw. schaltenden Getriebemechanismen 69, 7o sind unter der Handelsbezeichnung 'Camco Parallel Index Drive¹ erhältlich, wobei ein solcher Antrieb von der Commercial Cam & Machine Co., Chicago, Illinois, hergestellt wird. Ein solcher Schaltantrieb ist in Figur 6 schematisch dargestellt und enthält eine Antriebseingangswelle 8o mit parallelen Nockenscheiben 81,

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82 und eine Ausgangswelle 83 mit parallelen Schalträdern 84, 85. In dem dargestellten Aufbau hat jede der Eingangsnockenscheiben 81, 82 einen Nockenbuckel bzw. -vorsprung 86 oder 87, der etwa 6o % oder ein Sechstel des Umfangs ausmacht. Außerdem sind die Vorsprünge 86, 87 der entsprechenden Nockenscheiben um etwa 3o gegeneinander versetzt. In Verbindung mit den Antriebsnockenscheiben 81, 82 sind die Schalträder 84, 85 jeweils mit vier Sätzen von Mitnehmerrädern bzw. -elementen 88, 89 versehen. Die Mitnehmerelemente eines jeden Schaltrades sind um 9o gegeneinander verlagert, und die entsprechenden Schalträder selbst sind in bezug aufeinander um 45 verlagert.

Wenn sich der Schaltmechanismus an einer mittleren Position gemäß Figur 6 befindet, berühren die Mitnehmerelemente 88, 89 eines jeden Schaltrades die zylindrischen Außenflächenabschnitte 9o der entsprechenden'Antriebsnockenscheiben 81, 82 unter Drehblockierung der Schalträder. Wenn angenommen wird, daß sich die Nockenscheiben in Uhrzeigerrichtung drehen, kommt der Vorsprung 86 der Nockenscheibe 81 mit einem Mitnehmerelement 88 in Eingriff, um das Schaltrad 84 in Gegenuhrzeigerrichtung um einen Winkel von 45° zu drehen. Das dem Schaltrad 84 fest zugeordnete angrenzende Schaltrad 85 wird selbstverständlich auch um einen Winkel von gedreht. Wenn sich der erste Vorsprung 86 aus einem Berührungskontakt mit seinem Folge- bzw. Mitnehmerelement 88 bewegt, entsteht ein Berührungskontakt des angrenzenden oder parallelen Vorsprungs 87 mit dem zweiten Mitnehmerrad 89, wobei eine ähnliche und weitere Verlagerung des Schaltradaufbaues 84-85 um 45 in Gegenuhrzeigerrichtung erfolgt. Nachdem der zweite Vorsprung den Arbeitsbereich passiert hat, sind die Schalträder um 9o verlagert bzw. gedreht, und der nächste Satz von Folge- bzw. Mitnehmerelementen 88, 89 kommt mit der zylindrischen Außenfläche der Nockenscheiben in Eingriff, so daß das Schaltrad halbwegs gegenüber einer weiteren Drehbewegung fixiert ist. In erwünschter Weise ist die Überlappungsbeziehung der Nockenbuckel bzw. -vorsprünge 86, 87 dergestalt, daß die beschriebene 9o° Schaltbewegung des Schaltradaufbaues 84-85 bei einer Drehung der Antriebseingangs-' welle 8o von etwa 9o erreicht wird. Während der übrigen 27o der Drehbewegung erfolgt keine Drehung der Schalträder. - 14 -

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Die von den Schaltwellen 65, 65a getragenen Antriebszahnräder 63, 64 haben mit den Ritzeln 61, 62 der Exzenterwelle eine 2 : 1 Übersetzungsbeziehung. Dementsprechend ergibt sich für jede 9o Schaltbewegung der schaltenden Ausgangswelle 83 eine volle 18o Drehung der Exzenterwellen 55 sowie 56, um je nach Fall eine vollständige Abzugs- oder Einführungsbewegung der zweiten Positionierungskeile 18, 19 durchzuführen. Somit ist die Antriebssynchronisation des Eingangs zur Schaltantriebswelle 8o dergestalt, daß diese zwei vollständige Umdrehungen für jeden vollständigen Arbeitszyklus des Walzenwagens 22 macht. Ferner ist der Schaltausgang der Antriebe 69, 7o auf einen relativ kleinen Prozentsatz des Gesamtzyklus beschränkt und wird während einer etwa 9o Drehung der Eingangswelle 8o erreicht, wobei während der übrigen 27o° Drehung keine Bewegung auftritt. Durch passendes Synchronisieren des Antriebs der Schalteingangswelle 8o mit dem Hauptkurbelantrieb für den Walzenwagen 22 kann somit erreicht werden, daß der Schaltantrieb mit seiner Ausgangsbewegung beginnt, wenn die Hauptantriebskurbel an jedem Ende ihres Hubes einen 45 Abschnitt der Drehbewegung erreicht, das heißt bei etwa 22,5 an jeder Seite ihrer Totpunktpositionen an beiden Enden.

Wenn sich bei der beschriebenen Vorrichtung die Hauptantriebskurbel ihrer stromabwärts gelegenen Totpunktposition nähert und den in Figur 1 mit A bezeichneten Punkt erreicht, haben die Schaltantriebe 69, 7o in ihren Betriebszyklen einen Punkt erreicht, an dem die Vorsprünge 86 in einen anfänglichen Eingriff mit den Mitnehmerrädern 88 kommen, um eine Schaltbewegung einzuleiten. Wenn sich die Hauptkurbel von der Position A durch die Totpunktposition B und zu der Position C über einen Gesamtwinkel von etwa 45 dreht, wird der Schalteingang bzw. die Antriebseingangswelle 8o, die im Vergleich zur Kurbel mit doppelter Drehzahl getrieben wird, um 9o° gedreht, wodurch eine ausgangsseitige Drehung der Schaltausgangswelle 83 von 9o° begründet wird. Dieses wiederum führt zu einer vollen 18o° Drehung der Exzenterwellen 55 sowie 56, wodurch ein vollständiges Abziehen der Positionierungskeile 18, 19 zum Aufheben des Stützdrucks an den Walzen 34, 35 bewirkt

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Wenn sich die Hauptkurbel über einen Winkel von 135° weiterdreht, wird die Eingangswelle 8o um 27o gedreht, wobei jedoch die Ausgangswelle durch die Anlage der Mitnehmerelemente 88 an den kreisrunden Abschnitten der Nockenscheiben 81, 82 blockiert sind. Wenn sich dann die Kurbel ihrer stromaufwärts gelegenen Totpunktposition nähert und am Punkt D aus Figur 1 ankommt, wird ein weiterer Schaltausgang eingeleitet, wobei eine 9o Drehung der Ausgangswelle 83 während der nächsten 45 Drehung der Kurbel durch die stromaufwärts gelegene Totpunktposition E zur Position F bewirkt wird. Während des zweiten 9o° Schaltausgangs, wenn sich die Kurbel am stromaufwärts gelegenen Ende ihres Hubes befindet, werden die Exzenterwellen 55, 56 über weitere 18o gedreht, wobei die Positionierungskeile 18, 19 zurück in ihre Arbeitspositionen bewegt werden, und zwar als Vorbereitung für einen nachfolgenden Walζzyklus.

Die Positionierungskeile 18, 19 werden während Perioden abgezogen und eingeführt, wenn sich die Hauptkurbel innerhalb eines Winkelbereiches von etwa 22,5° von ihrer Totpunktlage an jedem Ende befindet, so daß sich eine minimale Bewegung des Walzenwagens während der Perioden ergibt, in denen die Positionierungskeile 18, 19 eingeführt oder aus der Arbeitsposition abgezogen werden. Während die Exzenterwellen 55, 56 einen stark vereinfachten und stabilen Steuerungsmechanismus für die Keile 18, 19 darstellen, bilden sie ferner eine sehr zweckmäßige Einrichtung zur Kraftbeaufschlagung der Keile, da an den Enden der Keilbewegung ein extrem großer mechanischer Nutzen erreicht wird, um das anfängliche 'Ausbrechen' der Keile aus ihren Arbeitspositionen zu erleichtern und die Keile als Vorbereitung für einen weiteren Zyklus in wirksamer Weise wieder zurück in die Arbeitspositionen zu drücken. Dies wird dadurch erreicht, daß die Exzenterwellen 55, 56 allgemein in der Ebene der Keile entsprechend ausgerichtet sind, damit die Endabschnitte der Keilbewegung an den Totpunktpositionen der Exzenterwellen realisiert werden.

Einer der wesentlichen praktischen Vorteile der vorliegenden Erfindung beruht auf der Tatsache, daß jeder der Keile 18, 19 an

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beiden Seiten mittels einer sich quer zur Maschine erstreckenden gemeinsamen Welle über bzw. unter der Durchlauflinie angetrieben wird. Hierdurch wird in einem größtmöglichen praktischen Ausmaß sichergestellt, daß die auf den Keil einwirkenden Arbeitskräfte zum Abziehen oder Einführen an entgegengesetzten Seiten weitgehend gleich sind. Demgegenüber wird bei zumindest einigen zur Zeit benutzten Mechanismen an jeder Seite der Maschine ein gemeinsames Verbindungsglied verwendet, das eine Seite eines oberen Keils mit einer Seite eines unteren Keils verbindet. Im Laufe der Zeit und wenn die Lager sowie Verbindungsglieder einer normalen Abnutzung unterliegen, können die Mechanismen an entgegengesetzten Seiten des Walzwerks etwas außer Synchronisation geraten, was zu einer leicht asymmetrischen Belastung der Keile führt. Bei der vorliegenden Einrichtung werden die einzelnen Keile fortgesetzt symmetrisch belastet, auch wenn die oberen und unteren Mechanismen etwas außer Synchronisation geraten (was weniger wahrscheinlich als bei bekannten Vorrichtungen erfolgt).

Mit dem neuen Schaltantriebsaufbau können bedeutend größere Betriebsgeschwindigkeiten bzw. -drehzahlen erreicht werden, als es bisher praktikabel war. Beispielsweise kann in einem typischen Mehrfachgerüst-Walzwerk, das mit dem neuen Aufbau ausgerüstet ist, eine Arbeitsgeschwindigkeit von 12o Hüben pro Minute realisiert werden, während eine typische Produktionsgeschwindigkeit von bekannten Mechanismen in der Größenordnung von 85 Hüben pro Minute liegt. Abgesehen von den bedeutend größeren Produktionsgeschwindigkeiten der neuen Vorrichtung ist bei dieser auch eine geringere Wartung erforderlich, da die günstige Belastungsteilung an entgegengesetzten Seiten eines jeden Keils verminderte Arbeitsbelastungen und somit eine geringere Abnutzung des gesamten Mechanismus sicherstellt. Trotz seiner bedeutenden Vorteile hat der beschriebene Keilantrieb einen einfacheren Aufbau als demselben Zweck dienende bekannte Mechanismen, so daß sich geringere anfängliche Herstellungskosten ergeben. Der neue Mechanismus ist auch leicht anpaßbar bezüglich einer Installtion in bestehenden Walzwerken, die somit bei angemessenen Kosten bezüglich der bekannten Keilantriebe kleinerer Arbeitsgeschwindigkeit umgebaut werden können, um einen größeren Walzwerksausstoß zu erreichen.

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JIV

Leerseite

Claims (1)

1. Firma AETNA-STANDARD ENGINEERING COMPANY, 32o First Street, ELLWOOD, Pennsylvania, USA . ■ '

   Patentansprüche

   •Keilantriebsmechanismus für ein Kaltrohrreduzierwalzwerk oder dergleichen mit einem Walzwerkgehäuse, das eine Öffnung zum Aufnehmen von Werkstücken aufweist, mit einem beweglichen Walzenwagen, der in der Öffnung in Richtung der Werkstückdurchlauflinie eine begrenzte Hin- und Herbewegung durchführen kann, mit Wagenantriebsmitteln, die eine Hauptantriebskurbel für ein Hin- und Herbewegen des Wagens enthalten, mit in dem Wagen angeordneten gefurchten Walzwerkswalzen, die als Funktion der hin- und hergehenden Bewegung des Wagens drehbar sind, mit Stützplatten zum Halten bzw. Abstützen der Walzwerkswalzen und mit hin- und herbewegbaren Keilmitteln, die zwischen zumindest einer der Stützplatten sowie dem Walzwerksgehäuse angeordnet sind, die ferner in einer ersten Richtung bewegbar sind, um die Walzwerkswalzen in Arbeitspositionen zu bringen, und die ferner in einer zweiten Richtung bewegt werden können, um einen begrenzten Trennvorgang der Walzwerkswalzen zuzulassen, gekennzeichnet durch ein malteserkreuzähnliches Schaltantriebsmittel (69, 7o), das mit der Hauptantriebskurbel verbunden ist und eine in vorbestimmter Relation hierzu drehbare Eingangswelle (80) sowie eine Ausgangswelle (83) aufweist,. welche während eines begrenzten Teils eines vollständigen Rotationszyklus der Eingangsmittel bzw. -welle (80) über zyklische Inkremente bzw- Zuwächse drehbar ist, durch eine Keilantriebswelle (65, 68; 65a, 68a), die drehbar im Walzwerk angebracht und mit dem Ausgang bzw. der Ausgangswelle (83) des Schaltmechanismus (69, 7o) für eine periodische Drehung über zyklische Zuwächse verbunden ist, und durch eine Vielzahl von Exzenterwellen (55, 56), die an einer Vielzahl von unter Seitenabstand angeordneten Punkten mit dem Positionierungskeil (18, 19) verbunden und antriebsmäßig der schaltbaren Keilantriebswelle (65, 68; 65a, 68a) zugeordnet sind, - 2 -

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   wobei die Keilantriebswelle und die Exzenterwellen (55, 56) eine derartige Beziehung haben, daß bei einem vollständigen zyklischen RotationsZuwachs der Keilantriebswelle die Exzenterwellen einen vollständigen Bewegungshub des Positionierungskeils (18, 19) begründen, und zwar in die oder aus der Arbeitsposition.

   2. Keilantriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterwellen (55, 56) von der schaltbaren Keilantriebswelle (65, 68; 65a, 68a) separat bzw. getrennt sind und daß Antriebsmittel (61, 62, 63, 64) für eine Zuordnung bzw. Antriebsverbindung der Keilantriebswelle und der Exzenterwellen sorgen, und zwar in der Weise, daß ein zyklischer RotationsZuwachs der Keilantriebswelle zu einer 18o Drehung der Exzenterwellen von einer Totpunktlage zur anderen führt.

   3. Keilantriebsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Blockierungskeile zwischen dem Walzwerksgehäuse und beiden die Walzwerkswalzen haltenden Stützplatten, durch den Keilen (18, 19) zugeordnete schaltbare Keilantriebsmittel (65, 68; 65a, 68a), die von dem Gehäuse (1o) gehalten werden und sich einerseits über und andererseits unter der Werkstückdurchlauflinie sowie an die entsprechenden Keile (18, 19) angrenzend quer zur Werkstückdurchlauflinie erstrecken, durch Antriebsverbindungsglieder (5o, 51), die einen jeden der Keile (18, 19) mit seiner entsprechenden schaltbaren Keilantriebswelle (65, 68f 65a, 68a) betriebsmäßig koppeln, und wobei weitere Merkmale darin bestehen, daß die Exzenterwellen (55, 56) Mittel (54; 61, 62) enthalten, die eine exzentrische Verbindung zwischen den Antriebsverbindungsgliedern (5o, 51) und den Keilantriebswellen (65, 68; 65a, 68a) bilden, wodurch eine Drehung der Antriebswellen durch ein zyklisches Inkrement zu einer hin- und hergehenden Bewegung der Keile (18, 19) aus der oder in die Walzenschließposition führt, daß die Schaltantriebsmittel (69, 7o) mit jeder der schaltbaren Keilantriebswellen (65, 68; 65a, 68a) verbunden sind und von den Eingangsantriebswellenmitteln (8o) angetrieben werden, daß ferner die Schaltantriebsmittel (69, 7o) mit den Eingangsantriebswellen-

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   mitteln (80) sowie der Hauptkurbel (41) synchronisiert sind, um die Keilantriebswellen (65, 68; 65a, 68a) um einen zyklischen Zuwachs weiterzuschalten, wenn die Hauptantriebskurbel (41) in jeder Richtung ihr Hubende erreicht, und daß die Schaltantriebsmittel (69, 7o) die Keilantriebswellen (65, 68; 65a, 68a) während des Hauptteils der Arbeitshübe der Hauptantriebskurbel (41) stationär halten.

   . Keilantriebsmechnismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltantriebsmittel (69, 7o) dazu geeignet sind, den gesamten Bewegungsvorgang ihres Ausgangselements (83) während eines begrenzten Teils eines zyklischen Inkrements bzw. Zuwachses des Eingangsgliedes (80) zu begründen, wobei das Eingangsglied (80) während eines jeden Halbzyklus der Hauptantriebskurbel (41) durch ein zyklisches Inkrement drehbar ist, um an jedem Ende des Kurbelhubes eine ; schaltende Ausgangsbewegung zu bilden, und wobei das Eingangsglied (80) einen derartigen antriebsmäßigen Bezug auf die Hauptantriebskurbel (41) hat, daß die Schaltausgangsbewegung weitgehend innerhalb einer 45° Drehung der Hauptantriebskurbel (41) nahe ihrer Totpunktlagen ausgeführt wird.

   5. Keilantriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bilden einer exzentrischen Verbindung drehbare Exzenter 54 aufweisen, wobei diese und die Antriebsverbindungsglieder (5o, 51) im wesentlichen in den entsprechenden Ebenen der Positionierungskeile (18, 19) ausgerichtet sind, und daß die exzentrischen Mittel (54) während jeder zyklischen Schaltausgangsbewegung über 180 von einer Totpunkt-Position zur anderen drehbar sind.

   6. Keilantriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die exzentrischen Mittel einzelne

   j Exzenterwellen (55, 56) enthalten, die mit jedem einer Vielzahl von unter Abstand angeordneten sowie mit einem Positionierungskeil (18, 19) verbundenen Antriebsverbindungsgliedern (5o,

   51) verbunden sind, und daß Antriebsverbindungsmittel (61, 63;

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   62, 64) die Exzenterwellen (55, 56) für einen gegebenen Keil (18, 19) mit einer gemeinsamen schaltbaren Keilantriebswelle (65, 68; 65a, 68a) verbinden, wodurch eine Drehbewegung eines einzelnen Keilantriebs eine synchrone Drehung der Vielzahl von Exzenterwellen (55, 56) begründet.

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