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Gelenkstein für Gelenkspindeln und Gelenkkupplungsköpfe von
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Walzwerksantrieben Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung eines
Gelenksteins aus metallischem oder nichtmetallischem Werkstoff für Gelenkspindeln
und Gelenkkupplungsköpfe von Walzwerksantrieben.
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Die Gelenksteine können bekanntlich bei den Walzwerksantrieben entweder
in den beiderseitigen Köpfen der Gelenkspindeln oder in den anschließenden Kupplungsköpfen
vorgesehen sein, wobei ein Flachzapfen der Spindel oder des Kopfes mit dem Gelenkstein
zusammenwirkt. Der Zweck der Gelenksteine liegt im wesentlichen darin, einen Längen-
und Richtungsausgleich zwischen den in ihrer Achsrichtung in gewissen Grenzen zueinander
veränderlichen Gelenkspindeln und den starr angeordneten Kupplungselementen am Kammwalzen-
und Walzgerüst zu vermitteln.
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Hierbei hat der Gelenkstein neben der Übertragung der hohen
Drehmomente
und der stoßartigen Beanspruchungen, wie sie beim Anfahren der Gerüste und vor allen
Dingen in sehr kurzen zeitlichen Folgen beim Anstich des Walzgutes in den Arbeitswalzen
auftreten, noch zusätzliche Relativbewegungen unter starken Flächenpressungen aufzunehmen.
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Diese verschiedenartigen, sich vielfach überlagernden Beanspruchungen
führen zu einem verhältnismäßig raschen und ausgeprägten Verschleiß. Obwohl stets
versucht wurde, durch Verwendung besser geeigneter, insbesondere neuartiger Werkstoffe
die Haltbarkeit der Gelenksteine zu erhöhen, ist trotzdem bislang infolge des Verschleißes
eine sehr häufige Erneuerung der Gleitsteine erforderlich.
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Neben den Ersatzteilkosten und der damit verbundenen Lagerhaltung,
die in der hierfür erforderlichen Größenordnung für Walzwerksanlagen nicht besonders
gewichtig erscheinen mögen, sind jedoch dagegen die durch das Auswechseln der Gelenksteine
verursachten Stillstands- und Montagezeiten außerordentlich hoch, da es bei der
Auswechslung der Gelenksteine zumeist einer völligen Trennung der Gelenkspindeln
von den anschließenden Kupplungselementen bedarf. Bei den kostenintensiven Walzwerksanlagen
sind die durch Reparaturen anfallenden Stillstands- und Montagezeiten, insbesondere,
wenn diese außerplanmäßig auftreten, eine außerordentlich hohe Belastung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, neben der Senkung der Materialkosten
vor allem den für das Auswechseln der Gelenksteine verursachten Montageaufwand zeitlich
erheblich zu reduzieren. Der Gelenkstein für Gelenkspindeln und Gelenkkupplungsköpfe
von Walzwerksantrieben u.dgl. zeichnet sich
gemäß der Erfindung
dadurch aus, daß er aus mehreren Teilabschnitten gebildet ist, und daß die Teilungsebenen
für die Teilabschnitte in Querrichtung zur Längsachse des Gelenksteins vorgesehen
sind.
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In Abwendung von den bisherigen Bemühungen der Fachwelt, die Haltbarkeit
der Gelenksteine durch weitere Werkstoffexperimente erhöhen zu können, liegt der
Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß der Verschleiß an den Gelenksteinen im wesentlichen
auf den Bereich der Flächen beschränkt ist, die einerseits als ebene Fläche zwischen
den Flachzapfen des Kupplungskopfes und dem im Gelenkkopf angeordneten Gelenkstein
und andererseits als bogenförmige Mantelfläche zwischen Gelenkstein und Gelenkkopf
sich in Richtung des wirksamen Drehmomentes ergeben. Diese Flächen machen im allgemeinen
ein Drittel der Gesamtlänge des Gelenksteines aus. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung
des Gelenksteins in Teilabschnitte ist es ermöglicht, den Gelenkstein in Abschnitte
mit sehr hoher und in solche mit sehr niedriger Verschleißstandfestigkeit aufzuteilen.
Hierbei ist weiterhin durch die Aufteilung des Gelenksteins in mehrere Teilabschnitte
die Möglichkeit gegeben, die Auswechslung der Teilabschnitte vornehmen zu können,
ohne daß eine Trennung der Gelenkspindel von den anschließenden Kupplungselementen
notwendig ist. Hierdurch können die Stillstands- und Montagezeiten wesentlich verkürzt
werden.
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Die Ausfallzeiten lassen sich also gering halten. Dies führt zu einer
Leistungssteigerung der Walzanlage. Es ist die Gelegenheit gegeben, die hochbeanspruchten
Teile des Gelenksteins öfter als bisher auswechseln zu können, ohne daß dadurch
die Betriebsleistung geschmälert wird. Durch eine öftere Erneuerung der Gelenksteine
ergibt sich auch
ein ruhigerer Lauf der Walzgerüste und Kammwalzgerüste.
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Ferner können.die Ersatzteilkosten geringer gehalten werden.
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Die Teilung des Gelenksteins wird bevorzugt so vollzogen, daß das
Teil mit der niedrigen Verschleißstandfestigkeit von dem die Führung des gesamten
Gelenksteines innerhalb des Gelenkkopfes bewirkenden Mittelteil getrennt ist, das
vielfach mit einem Bund in eine Führungsnut der Spindel oder des Kupplungskopfes
eingreift. Die Verbindung oder Sicherung der Teilabschnitte des Gelenksteins untereinander
kann durch einfache Verbindungsmittel durchgeführt werden. Zum Lösen dieser ist
ebenfalls eine Trennung der Gelenkspindel von den Kupplungselementen nicht erforderlich.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Gelenkstein zweifach
unterteilt, so daß drei Teilabschnitte entstehen. Der Gelenkstein soll hierbei in
ein Mittelteil, der einer verhältnismäßig geringen Verschleißwirkung unterliegt,
und in Randabschnitte unterteilt sein, die dem hohen Verschleiß unterworfen sind.
Vorteilhaft sind hierbei die äußeren Randabschnitte untereinander völlig identisch,
so daß sie beliebig auf jeder Seite des Mittelabschnittes verwendet werden können.
Hierdurch wird eine Verwechslung während der Montage ausgeschlossen. Die Teilebenen
bei dem Gelenkstein werden erfindungsgemäß vorteilhaft so gelegt, daß sie längs
der Seitenkanten des in der Führungsnut liegenden Bundes des Gelenksteins angeordnet
sind.
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Als Befestigungsmittel der Abschnitte des Gelenksteins
untereinander
können Befestigungsschrauben oder sonstige einfache Verbindungsmittel, wie z.B.
Wellensicherungen, Andrückfedern, Bandagen u.dgl. verwendet werden.
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Die Gelenksteine mit der erfindungsgemäßen Ausbildung können aus beliebigen
Verschleißwerkstoffen, wie Stahl, Nichteisenmetallen und vor allem Kunststoffen
gebildet sein.
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Der geteilte Gelenkstein ist nicht nur auf Walzwerksantriebe beschränkt,
sondern kann auch bei Antrieben verwendet werden, die auf der Anwendung äquivalenter
Gelenkspindeln beruhen, wie beispielsweise bei Richtmaschinen, Haspeln, Spaltanlagen
u.dgl.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
nachstehend erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Gelenkspindel für einen Walzwerksantrieb mit angebauten
Kupplungsköpfen und dem Gelenkstein gemäß der Erfindung, teils in Ansicht und teils
im Schnitt, schematisch.
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Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1, aus dem der
erfindungsgemäß mehrfach geteilte Gelenkstein ersichtlich ist, im Schema.
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Fig. 3, 4 und 5 stellen einen gemäß der Erfindung unterteilten Gelenkstein
in Draufsicht, im Längsschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 und in Seitenansicht,
im größeren Maßstab dar.
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Bei dem veranschaulichten Antriebssystem zur Übertragung des Drehmomentes
zwischen einem Kammwalzen- und einem
Walzengerüst innerhalb eines
Walzwerksantriebes ist eine Gelenkspindel 1, ein Kupplungskopf 2 zur Walzseite und
ein Kupplungskopf 3 zur Kammwalzseite vorgesehen, wobei die Kupplungsköpfe 2 und
3 mit Flachzapfen 4 und 5 ausgestattet sind. Während der Flachzapfen 5 am Kupplungskopf
3 mit dem Gelenkstein 6 eine kraftschlüssige Einheit bildet, ist in dem Flachzapfen
4 am Kupplungskopf 2 ein Schlitz 4a vorgesehen. In den Spindelköpfen 7 der Gelenkspindel
1 befinden sich die Gelenksteine 6, die mittels eines Bolzens 8 und einer Distanzhülse
9 paarweise zusammengesetzt sind. Auf diese Weise wird ein Längen- und Richtungsausgleich
bewirkt, wenn sich im Walzwerksbetrieb die Lage der Gelenkspindeln zueinander in
bestimmten Grenzen ändert. Der sich ändernden Achsrichtung der Gelenkspindel 1 kann
der Gelenkstein innerhalb einer Führungsnut 10 folgen, die gerade Seitenkanten 11
aufweisen oder auch schwalbenschwanzförmige Gestaltung besitzen kann. Die Bohrungen
12 dienen zum Einbringen von Schmiermitteln, um den Gleitwiderstand für den Bewegungsablauf
zu reduzieren.
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Der Gelenkstein ist bei der dargestellten Ausführungsform in drei
Teilabschnitte 13 sowie 14 und 15 unterteilt. Hierbei stellen der Teilabschnitt
13 das Mittelteil und die beiden Teilabschnitte 14 und 15 die Randabschnitte dar,
wobei vorzugsweise die Randabschnitte 14 und 15 gleiche Länge und sonst auch gleiche
Gestaltung besitzen. Die Teilungsebenen des Gelenksteins zur Bildung der Abschnitte
13, 14, 15 liegen vorteilhaft unmittelbar in Verlängerung der Seitenkanten 11 der
Führungsnut 10, in den der Gelenkstein sonst mittels eines Bundes hineinragt. Das
Mittelteil 13 weist eine Lochung 16 zur Aufnahme des Bolzens 8 auf und stellt das
Führungsteil innerhalb des Gelenkspindelkopfes 7
dar. Unter Berücksichtigung
der in Fig. 2 mit dem Pfeil 17 veranschaulichten Drehrichtung sind es die Flächen
18 und 19 des Gelenksteines, die im wesentlichen einem starken Verschleiß unterliegen.
Sie beschränken sich etwa auf ein Drittel der Gesamtlänge der an den Flachzapfen
4 und 5 sowie den Gelenkspindelköpfen 7 anliegenden Flächen. Durch die Unterteilung
des Gelenksteins ist die Möglichkeit geschaffen, die den hohen Beanspruchungen und
damit dem hohen Verschleiß unterworfenen Teile des Gelenksteins leicht auswechseln
zu können.
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Die Befestigung der Teilabschnitte 14 und 15, d.h. der Randabschnitte,
mit dem Mittelabschnitt 13 erfolgt zweckmäßig mittels Schrauben 20. Da in Richtung
der Schraubenlängsachse nur infolge der Zentrifugalwirkung geringe Zugkräfte angreifen,
genügen verhältnismäßig schwache Schraubenverbindungen. Um eine Beschädigung des
Gewindes innerhalb des Teilabschnittes 13 zu vermeiden, was insbesondere bei Gelenksteinen
aus Kunststoff eintreten könnte, kann eine metallische Einschraubmutter 21 vorgesehen
sein. Die Einsenkungen 22 dienen zur Verteilung des durch die Bohrungen 12 zugeleiteten
Schmierstoffes.
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Die Randteilabschnitte 14 und 15 können seitlich aus den Gelenkspindelköpfen
7 herausgenommen werden, ohne daß eine Trennung der Gelenkspindel 1 von den Kupplungsköpfen
2 und 3 erforderlich ist.