DE2806418C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerbüchse zur Aufnahme eines Walzenzapfens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Lagern von Fabrik­ walzen, insbesondere eine Vorrichtung zum Lagern der Zap­ fen von Walzen, die in Stahlwerken, Papiermühlen und so weiter montiert werden, die zum Lagern der Walzen während des Schleifens oder während der Erneuerung der Oberfläche der Walze verwendet werden können.

Walzen, die in Stahlwerken, Papiermühlen und anderen Fa­ briken benutzt werden, nutzen sich ab und bekommen beim Gebrauch Kerben und Kratzer. Wenn eine Walze so abgenutzt und verkratzt ist, daß sie in der Produktion nicht länger gebraucht werden kann, wird sie üblicherweise in ein Wal­ zenschleifgerät überführt, wo ihre Oberfläche erneuert werden kann. In der Fabrik wird jede Walze gewöhnlich mittels Zapfen gelagert, die in Lagern in Walzenlagerbüch­ sen angeordnet sind. Da die Bohrung des Lagerbüchsenlagers von 0,25 bis 1,27 mm größeren Durchmesser als der Walzen­ zapfen haben kann, um ein Spiel für die hydraulische dy­ namische Schmierung zu besitzen, war es nicht möglich, die Walzen nachzuschleifen, während sie allein von Stan­ dardlagern in den Lagerbüchsen gelagert wurden. Das Er­ neuern der Oberfläche allein mit diesen Lagern wäre unge­ nügend, da das Lagerspiel eine ausreichende Menge an Spiel oder seitlicher Bewegung der Walze erlauben würde, so daß das Nachschleifen mit großen Toleranzen erfolgen würde. Dies trifft selbst dann zu, wenn die Walzenzapfen in Wälzlagern oder Rollenlagern gelagert werden, da zwischen dem inneren Laufkranz und dem äußeren Laufkranz ein Spiel vorgesehen ist. Daher ist es ständige Praxis, die Walze aus ihren Lagerbüchsen auszubauen und sie auf speziellen Lagerungen in dem Walzenschleifgerät zu lagern, die die Walze ohne seitliches Spiel lagern. Jedoch ist das Aus­ bauen der Walze aus ihren Lagerbüchsen ein zeitaufwendi­ ges und teures Verfahren; daher entstand der Wunsch nach einer Lagerbüchse, die das benötigte Spiel für die Schmie­ rung hat, wenn die Walze in dem Werk montiert ist, und die gleichzeitig eine einwandfreie Lagerung der Walze in einem Walzenschleifgerät ermöglicht, ohne daß die Entfernung der Lagerbüchse notwendig ist. Es ist ferner erwünscht, daß die Walzen im Zapfenlager ohne mechansiche Justierung oder Hilfsgerät stabilisiert werden können.

Aus der US-PS 32 27 499 ist eine Lagerbüchse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Diese Druckschrift beschreibt eine Lösung für das der Erfindung zugrunde lie­ gende Problem der Lagerung von Fabrikwalzen beim Normal­ betrieb und beim Schleifen und beim Erneuern der Ober­ fläche. Die dargestellte Vorrichtung weist zwei Lager­ anordnungen auf, von denen die erste, axial außen gelegenen ein Wälzlager ist, das bei Normalbetrieb den Walzenzapfen trägt. Die zweite Lageranordnung weist zwei dia­ metral gegenüberliegende Kolben auf, die über einen Zwi­ schenring auf einen radial und axial innen abgeschrägten Ring wirken können, der auf einem entsprechend abgeschräg­ ten Zapfenteilstück aufliegt. Zum Schleifbetrieb werden die Kolben mittels einer von Hand betätigbaren Schraube gegen den Zwischenring gepreßt, wodurch die Welle spiel­ frei gelagert wird. Der Nachteil der Anordnung ist die relativ schwierige genaue Einstellung der beiden Kolben von Hand. Da die Welle nur an zwei Stellen gehalten wird, ist die Belastung der zweiten Lageranordnung dort sehr groß, was bei längerem Schleifbetrieb erneut zu Spiel führen kann.

Aus der US-PS 37 66 620 ist ein Antrieb für einen Walzen­ mantel bekannt, der sich um eine feststehende Welle dreht, gegenüber der er abgestützt werden kann. Diese Vorrichtung weist zwei Lageranordnungen auf.

Aus der US-PS 36 79 272 ist die Verwendung von hydrosta­ tischen Kolben zur spielfreien Lagerung von bewegbaren Teilen bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik, wie er z. B. in der US-PS 32 27 499 gegeben ist, zu verbessern.

Ferner soll erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden, mit der eine Walze während des Schleif- oder Nachbearbeitungsverfahren und dann während des Wal­ zens sicher innerhalb eines hydrostatischen Lagerspiels ist und nur von üblichen Kegelrollenlagern gelagert wird.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfin­ dung gelöst.

Die vorliegende Erfindung stellt eine doppelte Lageranord­ nung für eine Walze zur Verfügung. Die Walze ist in einer Zapfenlageranordnung gelagert, die eine umfängliche Anord­ nung von Kegelrollenlagern, die die Walze während des nor­ malen Betriebs lagern, und einer radial gerichteten umfäng­ lich angeordneten Anordnung von hydrostatischen Lagerkolben aufweist. Wenn die Walze nachgeschliffen werden muß, wird ihre Oberfläche nachbearbeitet, während sie in ihrem norma­ len Zapfenlager gelagert ist. Die hydrostatischen Lagerkol­ ben werden unter Druck gesetzt, so daß sie die Walze sowohl in einem engeren Spiel als auch mit einem hydrostatischen Fluid-Film lagern. Auf diese Weise behindern die üblichen Lagerspiele die Nachbearbeitung der Oberfläche nicht.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der folgen­ den Figuren verdeutlicht, die eine Ausführungsform der Er­ findung zeigt

Fig. 1 ist eine Ansicht einer Walzenschleifmaschine mit zum Schleifen darauf montierter Walze, wobei die Walze durch eine erfindungsgemäße Walzenlageranord­ nung gelagert wird.

Fig. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1, der eine der beiden Anbringungen der Walzenzapfen zeigt, und

Fig. 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

In den Figuren, insbesondere in Fig. 1, wird eine Walzen­ schleifmaschine 10 mit einer Reihe von Führungsbahnen 12 ge­ zeigt, auf denen ein Schlitten 14 angeordnet ist, der die Bahnen 12 auf an sich bekannte Weise durchlaufen kann.

Eine Schleifscheibe 16 ist auf dem Schlitten 14 angebracht und wird von einem Rotor 18 zum Beispiel über einen Riemen 20 ange­ trieben.

Ein Bett 22 ist parallel zu den Bahnen 12 vorgesehen, um darauf eine Walze 24 anzubringen. Ein Motor 26 ist an dem Bett 22 ange­ ordnet, um die Walze 24 beim Nachschleifen zu drehen. Ein Zentrum 28 kann auf dem Bett 22 zum Ausrichten der Walze 24 vorgesehen sein.

Während des üblichen Betriebs in einem Stahlwerk, einer Papier­ mühle oder ähnlichem wird die Walze 24 mittels eines Paars von Lagerbüchsen 30 an jedem Ende der Walze 24 gelagert, wobei das Werk einen üblichen Support für die Lagerbüchsen 30 besitzt. Wenn die Oberfläche der Walze 24 nachgeschliffen werden muß, wird sie mit daran befestigten Lagerbüchsen 30 aus dem Werk entnommen. Jede Lagerbüchse 30 ist daran mittels eines Support­ teils 32 angebracht, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Das Supportteil 32 stützt sich auf dem Bett 22 ab. Wegen der großen Masse der Walze 24 brauchen die Lagerbüchsen 30 nur auf den Supportteilen 32 zu ruhen. Die korrekte Ausrichtung kann durch eine Schraube 34 erfolgen, die in den Lagerbüchsen 30 durch das Supportteil 32 befestigt ist.

Gemäß den Fig. 2 und 3 besitzt die Walze 24 einen Zapfen 40 an jedem Walzenende, wobei nur einer dargestellt wird. Der Zapfen 40 wird an beiden Enden von der Lagerbüchse 30 abge­ stützt. Die Lagerbüchse 30 weist einen Rahmenteil 42 mit einer Öffnung darin auf. Der Zapfen 40 besitzt ein Paar von ring­ förmigen Sperrelement-Abstandshaltern 44 und 46, die um ihn herum angeordnet sind. Ferner ist um den Zapfen 40 zwischen den ringförmigen Sperrelement-Abstandshaltern 44 und 46 ein Paar ringförmiger gleitend im Eingriff stehender abgeschrägter Sperrelemente 48 und 50 angeordnet. Unmittelbar von den Sperr­ element-Abstandshaltern 44 und 46 und den abgeschrägten Sperr­ elementen 48 und 50 nach außen hin ist eine ringförmige Lager­ hülse 52 angeordnet. Benachbart zum in Längsrichtung inneren Ende nächst dem Mittelteil der Walze 24, d. h. am inneren Ende, ist eine Anordnung von Kegelrollenlagern 54 angebracht, die einen inneren Laufkranz 56, einen äußeren Laufkranz 58 und mehrere ringförmig angeordnete Kegellagerrollen 60 aufweist, die dazwischen drehbar angebracht sind.

Mehrere radial bewegliche hydrostatische Lagerkolben 62 sind gleitend jeweils in einer Bohrung 61 in einem ringförmigen hydrostatischen Lagergehäuse 64 angeordnet. Das ringförmige hydrostatische Lagergehäuse 64 ist umfänglich um die Lagerhülse 52 angeordnet. Die hydrostatischen Lagerkolben 62, die in dem Gehäuse 64 angeordnet sind, haben aus Gründen der wirtschaftlichen Herstellung einen kreisförmigen Querschnitt; sie können auch eine andere Form aufweisen, wenn eine andere Lagerabstütztfläche ge­ wünscht wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind acht hydrostatische Lagerkolben 62 vorgesehen, von denen jeder in einer Bohrung 61 innerhalb des Lagergehäuses 64 angeordnet ist. Kolben 62 und Bohrung 61 besitzen jeweils eine passende Schulter 63. Jeder hydrostatische Lagerkolben 62 weist einen axial ange­ ordneten, darin angebrachten Fluidkanal 68 auf. Eine Drossel 69 befindet sich in jedem Kanal 68. Das radial innere Ende jedes Lagerkolbens 62 weist eine Lagertasche 70 auf, die eine Aus­ nehmung bildet und das Ansammeln von Druckfluid ermöglicht und die das Fluid nach der drehbaren Lagerhülse 52 hin abströmen läßt. Die radial innere Fläche eines jeden Lagerkolbens 62 ist bogen­ förmig gekrümmt, um eine gekrümmte passende, im allgemeinen reibungs­ los geschmierte Oberfläche der Lagerhülse 52 zu bilden.

Ein umfänglich gerichteter Zufuhrkanal 72 ist in der radial äußeren Oberfläche des Lagergehäuses 64 angeordnet und erzeugt eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den radial äußersten Teilen benachbarter Bohrungen 61 und einem Zufuhrkanal 74 für Druck­ fluid, der in dem Rahmenteil 42 angeordnet ist und eine Leitung für Druckfluid von einer Quelle 76 für Druckflüssigkeit nach dem umfänglichen Zufuhrkanal 72 in dem Lagergehäuse 64 bildet.

In Längsrichtung benachbart zu dem äußeren Ende des Lagergehäuses 64 befindet sich eine Endkappe 73, die durch eine nicht darge­ stellte umfängliche Anordnung von Bolzen an dem Lagergehäuse 64 befestigt ist. Eine Anordnung von Fluidablaufkanälen 78, 80 und 82 ist in den unteren Bereichen der Endkappe und in dem Rahmen­ teil 52 angebracht.

Ein Ring 90, der in Anlage zu einem Gewindering steht, ist um den Zapfen 40 benachbart zu einer Schulter 92 daran ange­ ordnet. Der Außenumfang des Rings 90 ist mit einem Gewinde versehen und kann einen Sperrgewindering oder eine Sperrmutter 94 aufnehmen, die an ihrem Innenumfang ein Gewinde besitzt. Eine Ringdichtung 95 ist zwischen der Außenseite des Sperrgewinde­ rings 94 und dem Innenumfang der Endkappe 73 angeordnet. Eine ringförmige Anordnung von Justier- oder Einstellbolzen 96 er­ streckt sich in Längsrichtung durch den Sperrgewindering 94 und liegt an einem Ring oder Füllstück 98 an. Das Füllstück 98 ist zwischen dem Sperrgewindering 94 (mit dem Einstellbolzen 96) und der ringförmigen Lagerhülse 52 angeordnet. Der vom Bolzen gehaltene Ausgleichsring 98 hindert die Lagerhülse 52 an jeder axialen Bewegung. Ein Halbring 100 ist in einem Kanal 102 ange­ ordnet, der unmittelbar benachbart zu der äußeren ebenen Kante des Rings 90 in den Zapfen 40 eingefräst ist. Die Lager­ büchse 30 weist einen Schutzdeckel 104 um den Bereich des Zapfens 40 auf, der das zusammengesetzte Lager einschließt.

Die Anlage der Schleifscheibe 16 an der Oberfläche der Walze 64 während des Nachschleifens der Oberfläche wird in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Das Spiel zwischen der Lagerhülse 52 um den Zapfen 40 und dem Lagergehäuse 64, das beim gewünschten Betrieb der Walze aufrecht erhalten wird, wird in Fig. 3 bei 65 darge­ stellt. Daraus ist ersichtlich, daß der Druck der Schleifscheibe 16 gegen die Oberfläche der Walze 24 leicht eine seitliche Ver­ schiebung der Walze 24 zu den Lagerbüchsen 30 verursachen kann, da die Bohrung im Zapfenlager weiter sein kann als der Zapfen, und wegen des Spiels innerhalb der Walzenlagerungsanordnung selbst, die beide zur Schmierung oder wegen Konstruktionstoleranzen nötig sind. Um dies zu vermeiden, enthält der Rahmenteil 42 die hydro­ statischen Kolben 62, beispielsweise acht, um den Zapfen 40 abzu­ stützen. Zusätzlich enthält das Gehäuse 64 noch die üblichen Kegelrollenlager 54.

Um die Lagerkolben 62 in Gang zu setzen, wird Druckfluid, in diesem Fall Öl, von der Quelle für Druckfluid 76, die eine Pumpe oder ähnliches besitzen kann, oder von einem Schnellver­ schluß, der an einer Öffnung 75 angesetzt ist, wie in Fig. 3 dargestellt, in den Zufuhrkanal für Druckfluid geleitet. Das Druckfluid gelangt in den umfänglich gerichteten Zufuhrkanal 72 in dem Lagergehäuse 64 und wird zu den radial äußeren Enden der Bohrungen 61 verteilt. Das Fluid tritt dann in die Fluid­ kanäle 68 innerhalb der Lagerkolben 62 ein. Der Strom des Druckfluids wird dann durch die Drosseln 69 innerhalb der Fluidkanäle 68 im Verhältnis herabgesetzt und strömt in die ausgenommenen Lagertaschen 70 am radial inneren Ende der Lager­ kolben 62. Wegen des Strömungswiderstandes der Drosseln 69 entsteht ein Druckabfall in dem Fluid zwischen dem umfänglich gerichteten Zufuhrkanal 72 und den ausgenommenen Lagertaschen 70. Der Druck in jeder einzelnen Lagertasche 70 ist in Abhängigkeit von den Belastungserfordernissen unterschiedlich. Durch den Druck werden die Lagerkolben 62 nach innen gepreßt und lagern den Zapfen 40. Das unter Druck stehende Öl fließt dann aus jeder Tasche 70 allgemein nach außen, um die Fläche zwischen der Hülse 52 und dem Kolben 62 zu schmieren, und dann in Auffangbereiche, wo der Druck des Fluids auf im allgemeinen atmosphären Druck abfällt. Das abfließende Öl wird dann am Boden der beiden Enden des Lagers gesammelt, wobei der Weg am inneren Ende durch die Hauptrollenlager 54 nach den Fluidkanälen 80 und 82 verläuft, und wird in das Druckfluidsystem zurückgeführt.

Die radial inneren Flächen der Lagerkolben 62 drücken hydro­ statisch gegen die äußere Oberfläche der ringförmigen Lager­ hülse 52. Die abgeschrägten Sperrelemente 48 und 50 erzeugen einen Halt zwischen dem Zapfen 40 und der Innenfläche der Lager­ hülse 52. Hierdurch wird ein sicherer Kontakt zwischen den beiden Teilen hergestellt, um die radiale Steifheit sicherzu­ stellen. Diese Elemente sind nicht selbstsperrend und können für eine Inspektion des Lagers leicht auseinandergenommen werden, falls benötigt. Die abgeschrägten Elemente 48 und 50 können auch verwendet werden, um sie gegen die Lagerhülse 52 zu spreizen und eine Steuerung des Spiels durch Einstellung des Sperrgewinde­ rings 94 zu ermöglichen, falls dies nötig ist; so können sie dichter aneinander bewegt werden. Die Ausgleichsringe oder Füllstücke 98 am äußeren Ende der Lagerhülse 52 über­ tragen sämtliche seitlichen oder Druckkräfte auf die Walze 24 durch die Hülse 52 auf den Sperrgewindering 94 und seinen zugeordneten Ring 90, um zu vermeiden, daß Druck­ kräfte durch die abgeschrägten Sperrelemente 48 und 50 aufge­ nommen werden.

Der Druck, der dem Lagerkolben 62 bei dieser Ausführungsform aufgegeben wird, beträgt 115,5 kg/cm² (1650 psi), was reichlich ist, um ein Walzengewicht von 2268 kg zu tragen und ausreichendes Spiel während des Lagerns und der Vorbelastung der Walze 24 zu ermöglichen. Da eine äußere Last von 2268 kg (in diesem Fall nach unten) aufgebracht wird, verringert sich das Spiel 65, und der am Boden befindliche Kolben 62 wird leicht in seiner Bohrung 61 unter Druck gesetzt, was zu einer geringeren Fluidströmung und einem höheren Druck in der Aus­ nehmung führt. Umgekehrt hat der oberste Kolben 62 ein Spiel, das größer wird, was zu einem höheren Fluidstrom und einem ver­ ringerten Druck in der Tasche führt. Zusammengenommen addieren sich die vertikalen Kraftkomponenten der Kolben 62 (acht bei der vorliegenden Ausführungsform) so, daß sie das Gewicht der Walze 24 ausgleichen und lagern die Walze 24 mit einem Spiel von einigen Tausendstel Zoll (einigen 25 µm).

Wenn das Schleifen der Oberfläche der Walze 24 beendet ist, wird das Fluid-Pumpsystem abgeschaltet, wodurch sich die Lagerkolben 62 radial nach außen in ihre jeweiligen Bohrungen 61 zurückziehen, wodurch die Walze 24 auf ihren Hauptrollen­ lagern 54 gelagert werden kann und die ganze Anordnung fertig ist zum Transport in das Werk, wo sie wieder verwendet werden soll.

Bei dieser Anordnung zum Stabilisieren von Kaltwalzwerkwalzen in Zapfenlagern sind keine üblichen mechanischen Justierungen an den Zapfenlagern oder Hilfsausrüstungen nötig, wobei die Walzen ferner während des Schleifens eine Flüssigkeits­ dämpfung auf dem hydrostatischen Ölfilm erfahren.

Zusammengefaßt wird eine Vorrichtung zum Lagern des Zapfens einer Walze in einer Lagerbüchse beschrieben, die ein zusammengesetztes Lager trägt, in dem der Zapfen ange­ ordnet ist. Das zusammengesetzte Lager weist ein hydro­ statisches Lager auf, das mit einer Lagerhülse zusammen­ wirkt und besitzt die Doppelfunktion, daß es eine Anordnung von Rollenlagern während des Werkbetriebs aufrecht erhält und eine radiale Lagerung der Walze während des Nachschleifens der Oberfläche ermöglicht.

Claims (5)

1. Lagerbüchse zur Aufnahme eines Walzenzapfens mit ei­ nem Rahmen, einem ersten Lager, das in dem Rahmen an­ gebracht ist, um eine Walze während ihrer Umdrehung zu lagern, einer zweiten Lageranordnung in dem Rahmen für eine bündige radiale Lagerung der Walze während ihrer Drehung und einer Befestigungsvorrichtung, die zwischen einem Gehäuse und dem Walzenzapfen verbunden ist, um das erste Lager und die zweite Lageranordnung in dem Rahmen zu halten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Lageranordnung mehre­ re hydrostatische Kolben (62) aufweist, die radial beweglich in dem Gehäuse (64) angeordnet sind, welches in dem Rahmen (30) angeordnet ist, wobei die hydrosta­ tischen Kolben je nach dem Erfordernis einer en­ gen Toleranz betätigbar sind und gegenüber der Walze (24) wirken, die zweite Lageranordnung ferner eine ringförmige Lagerhülse (52), die radial innerhalb des Gehäuses (64) und dem inneren Ende der hydrostatischen Kolben angeordnet ist, ein Paar ringförmig ange­ ordnete Sperrelemente (48, 50), die umfänglich zwi­ schen der Lagerhülse (52) und dem Walzenzapfen (40) angeordnet sind, und ein Paar Abstandshalter (44, 46) aufweist, die axial benachbart zu den Sperrelementen angeordnet sind, und die Befestigungsvorrich­ tung einen eine Mutter aufnehmenden Ring (90), der an seinem äußeren Umfang mit Gewinde versehen ist, und nach außen hin von der Außenkante der zweiten Lager­ anordnung gesehen angeordnet ist, einen Sperrgewinde­ ring (94), der um den Ring geschraubt ist, und eine Endkappe (73) aufweist, die ringförmig zwischen dem Sperrgewindering und dem Gehäuse (64) ange­ ordnet ist, wobei die äußere Seiten eines (44) der Ab­ standshalter benachbart zu dem Sperrgewindering angeordnet ist, während die Innenseite des anderen Abstandshalters (46) benachbart zu dem ersten Lager (54) angeordnet ist.

2. Lagerbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (64) in der zweiten Lageranordnung einen ringförmigen angeordneten Kanal (72) um seinen äußeren Umfang besitzt, um Druckfluid aus einer Quelle (P) für Druckfluid in das radial äußere Ende der hydro­ statischen Kolben (62) zu leiten.

3. Lagerbüchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder hydrostatische Kolben (62) einen durchgehenden axial angeordneten Fluidkanal (68) auf­ weist und eine Drossel (69) in dem axial angeordneten Fluidkanal (68) in dem hydrostatischen Kolben (62) ange­ ordnet ist, um eine Druckanregung in dem hydrostati­ schen Kolben (62) zu ermöglichen.

4. Lagerbüchse nach einem der Ansprüche 1-3, insbesonde­ re 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (62) ei­ ne Ausnehmung in Form einer Tasche (70) an seinem inneren Ende aufweist, um Druckflüssigkeit aufzuneh­ men und zu ermöglichen, daß die Flüssigkeit die Ober­ fläche der Hülse (52) und das radial innere Ende des Kolbens (62) durch Hindurchströmen unter Druck schmiert.

5. Lagerbüchse nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar der axial abgeschrägten Sperrelemente (48, 50) gleitend miteinander zwischen dem Walzenzapfen (40) und der Lagerhülse (52) in Berührung steht, um eine Steue­ rung des Spiels zu ermöglichen und sich gegen die La­ gerhülse (52) zu spreizen.