DE29600046U1 - Deflection-controllable roller - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Walze der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.The invention relates to a roller of the type corresponding to the preamble of claim 1.
Eine solche Walze geht aus der DE 42 17 737 C2, Fig. 6, hervor. Bei der bekannten Aus fuhrungs form ist am Außenumfang des Lagerrings ein Zentrierring angebracht, der einen sich in Achsrichtung gegen die Hohlwalze erstreckenden, dünnwandigen Ansatz aufweist, der mit seinem freien Rand in eine Umfangsnut in der Stirnseite der Hohlwalze eingreift. Der dünnwandige Abschnitt erstreckt sich über eine gewisse Länge, so daß der Ansatz Änderungen in der Form der Hohlwalze gegenüber der Form des Zentrierrings unter elastischer Verformung ausgleichen kann. Der Zentrierring besteht bei der bekannten Ausfuhrungsform aus Stahl, der beim Umlauf der Walze Wechselbeanspruchungen ausgesetzt wird, die in ungünstigen Fällen zu Brüchen führen können. Außerdem ist der zusätzliche Zentrierring baulich und konstruktiv relativ aufwendig.Such a roller is shown in DE 42 17 737 C2, Fig. 6. In the known embodiment, a centering ring is attached to the outer circumference of the bearing ring, which has a thin-walled shoulder extending in the axial direction towards the hollow roller, the free edge of which engages in a circumferential groove in the front side of the hollow roller. The thin-walled section extends over a certain length, so that the shoulder can compensate for changes in the shape of the hollow roller compared to the shape of the centering ring by elastic deformation. In the known embodiment, the centering ring is made of steel, which is subjected to alternating stresses as the roller rotates, which can lead to breakage in unfavorable cases. In addition, the additional centering ring is relatively complex in terms of construction and design.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nachgiebige Zentrierung der Hohlwalze an dem Lagerring einfacher und dennoch betriebssicherer zu gestalten.The invention is based on the task of making flexible centering of the hollow roller on the bearing ring simpler and yet more reliable.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.This object is solved by the invention set out in claim 1.
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Durch die Stützkörperanordnung werden die Zentrierkräfte direkt radial übertragen. Die Stützkörperanordnung befindet sich zwischen dem Innenumfang der Hohlwalze und dem Außenumfang des Lagerrings, so daß es keiner zusätzlichen und aufwendig zu fixierenden Bauteile bedarf.The support body arrangement transfers the centering forces directly radially. The support body arrangement is located between the inner circumference of the hollow roller and the outer circumference of the bearing ring, so that no additional and complex components are required.
Im Prinzip könnten mehrere einzelne über den Umfang gleichmäßig verteilte Stützkörper vorgesehen werden, z.B. drei um 120° gegeneinander versetzte Stützkörper.In principle, several individual support bodies could be provided evenly distributed around the circumference, e.g. three support bodies offset from each other by 120°.
Bei der bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 ist jedoch die Stützkörperanordnung ein über den Umfang durchgehender Ring, der zweckmäßig gemäß Anspruch 3 einen Rechteckquerschnitt aufweist, so daß sich eine sichere Auflage und ein relativ großer Kraftübertragungsquerschnitt ergeben. Ein elastomerer Ring an einer entsprechenden Stelle ist für sich genommen aus der DE 40 26 007 Al bekannt. Bei dem bekannten Ring handelt es sich aber nicht um einen solchen, der eine Zentrierwirkung entfalten soll, sondern lediglich um einen Dichtring, der den Austritt von Druckflüssigkeit aus dem Innern der Walze zu verhindern hat.In the preferred embodiment according to claim 2, the support body arrangement is, however, a ring that runs around the circumference and, according to claim 3, has a rectangular cross-section, so that a secure support and a relatively large force transmission cross-section are obtained. An elastomer ring at a corresponding location is known per se from DE 40 26 007 A1. However, the known ring is not one that is intended to have a centering effect, but merely a sealing ring that is intended to prevent pressure fluid from escaping from the interior of the roller.
Zwar wäre es auch vorstellbar, den elastomeren Ring durch eine entsprechende Formgestaltung der benachbarten Bauteile zu fixieren, doch sieht die bevorzugte Ausführungsform nach Anspruch 4 vor, daß die Stützkörperanordnung an mindestens einem Umfang mit den benachbarten Bauteilen flächig verbunden sein soll, wobei unter einer flächigen Verbindung die dafür bekannten Verfahren wie z.B. Kleben oder Anvulkanisieren verstanden werden sollen.Although it would also be conceivable to fix the elastomer ring by appropriately shaping the adjacent components, the preferred embodiment according to claim 4 provides that the support body arrangement should be connected to the adjacent components over a surface area on at least one circumference, whereby a surface connection should be understood to mean the known methods for this, such as gluing or vulcanizing.
Um derartige Arbeiten nicht an einem großen Bauteil wie der Hohlwalze durchführen zu müssen, ist ein von der Hohlwalze trennbarer Stützring nach Anspruch 5 zweckmäßig, der es erlaubt, daß die Baugruppe Lagerring/Stützkörperanordnung/Stützring separat gefertigt und erst bei der Montage der Walze mit dieser verbunden wird.In order to avoid having to carry out such work on a large component such as the hollow roller, a support ring according to claim 5 that can be separated from the hollow roller is expedient, which allows the assembly bearing ring/support body arrangement/support ring to be manufactured separately and only connected to the roller during assembly.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing.
Fig. 1 zeigt schematisiert eine Ansicht eines Walzenpaars mit einer erfindungsgemäßen Walze, die teilweise imFig. 1 shows a schematic view of a pair of rollers with a roller according to the invention, which is partially in the
Längsschnitt dargestellt ist;Longitudinal section is shown;
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab;Fig. 2 shows a cross-section along the line II-II in Fig. 1 on an enlarged scale;
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein Walzenende in erneut vergrößertem Maßstab.Fig. 3 shows a longitudinal section through a roll end in an enlarged scale.
Die in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnete zonenweise durchbiegungssteuerbare Walze umfaßt eine umlaufende Hohlwalze 1, deren Außenumfang 2 den arbeitenden Walzenumfang bildet. Die Hohlwalze 1 ist der Länge nach von einem undrehbaren Querhaupt 3 durchgriffen, welches ringsum Abstand zum Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 beläßt, so daß es sich innerhalb der Hohlwalze 1 durchbiegen kann, ohne mit dem Innenumfang 4 in Berührung zu kommen.The zone-controlled deflection roller, designated as a whole with 10 in Fig. 1, comprises a rotating hollow roller 1, the outer circumference 2 of which forms the working roller circumference. The hollow roller 1 is penetrated lengthwise by a non-rotatable crosshead 3, which leaves a space all around from the inner circumference 4 of the hollow roller 1, so that it can deflect within the hollow roller 1 without coming into contact with the inner circumference 4.
Die aus der Hohlwalze 1 der Walze 10 hervorstehenden Enden 3' des Querhauptes 3 sind in einem nicht dargestellten Walzenständer oder dergleichen geführt und erfahren durch geeignete Belastungsvorrichtung durch ein Dreieck angedeutete Stützkräfte 5, mit denen die Walze 10 in dem Ausführungsbeispiel an eine konventionelle Gegenwalze 11 angedrückt wird.The ends 3' of the crosshead 3 protruding from the hollow roller 1 of the roller 10 are guided in a roller stand or the like (not shown) and are subjected to supporting forces 5 indicated by a triangle by means of a suitable loading device, with which the roller 10 is pressed against a conventional counter roller 11 in the exemplary embodiment.
Die Hohlwalze 1 kann an ihren Enden auf dem Querhaupt 3 drehbar gelagert sei. Sie kann aber auch in der Wirkebene an dem Querhaupt 3 zwar drehbar geführt, jedoch nicht abgestützt, sondern als Ganzes in der die Achsen der Walzen 10,11 verbundenen Wirkebene W gegenüber dem Querhaupt 3 verlagerbar sein und einen sogenannten inneren Hub besitzen. An dem Querhaupt 3 sind auf der Seite des Walzspalts 31 mehrere (in dem Ausführungsbeispiel sechs, in der Praxis je nach Walzenlänge bis größenordnungsmäßig hundert) hydrostatische Stützelemente 16 angeordnet, die von innen gegen den Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 wirken und die Linienkraft in dem Walzspalt 31 erzeugen, wobei das Querhaupt 3 sich unter der Wirkung dieser Belastung im Innern der Hohlwalze 1 durchbiegt. Die Hohlwalze 1 selbst bleibt unter der Wirkung der auf sie von der Warenbahn 30 in dem Walzspalt 31 ausgeübten Streckenlast gerade. Durch die geschilderte Konstruktion wird die Durchbiegung dem im Innern der Hohlwalze 1The hollow roller 1 can be rotatably mounted on the crosshead 3 at its ends. However, it can also be guided in the working plane on the crosshead 3 so that it can rotate, but not be supported, but can be displaced as a whole in the working plane W connected to the axes of the rollers 10, 11 relative to the crosshead 3 and have a so-called inner stroke. On the crosshead 3, on the side of the roll gap 31, several hydrostatic support elements 16 (in the exemplary embodiment, six, in practice up to a hundred depending on the roll length) are arranged, which act from the inside against the inner circumference 4 of the hollow roller 1 and generate the line force in the roll gap 31, whereby the crosshead 3 bends under the effect of this load inside the hollow roller 1. The hollow roller 1 itself remains straight under the effect of the line load exerted on it by the web 30 in the roll gap 31. Due to the construction described, the deflection is given to the inside of the hollow roller 1
angeordneten Querhaupt 3 zugewiesen.arranged crosshead 3.
Die Stützelemente 16 werden alle einzeln (oder in mehreren Gruppen) über Zuleitungen 17 von einer Steuereinheit 7 mit hydraulischer, gegebenenfalls erwärmter Druckflüssigkeit versorgt. Die von der Steuereinheit 7 zu der Walze 10 führende Leitung 17', die nur als einfache Leitung dargestellt ist, ist in Wirklichkeit ein Bündel von Leitungen, deren Zahl der Zahl der Stützelemente 16 (bzw. Gruppen solcher Stützelemente) entspricht. Die Stützelemente 16 (oder die entsprechenden Gruppen) üben voneinander unabhängige Kräfte gegen den Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 aus, die sich in einer nach Maßgabe der Steifigkeit der Hohlwalze 2 entsprechenden Linienkraftverteilung in dem Walzspalt 31 auswirken, die also zonenweise beeinflußbar ist.The support elements 16 are all individually (or in several groups) supplied with hydraulic, possibly heated, pressure fluid via supply lines 17 from a control unit 7. The line 17' leading from the control unit 7 to the roller 10, which is only shown as a single line, is in reality a bundle of lines, the number of which corresponds to the number of support elements 16 (or groups of such support elements). The support elements 16 (or the corresponding groups) exert forces independent of one another against the inner circumference 4 of the hollow roller 1, which result in a line force distribution in the roller gap 31 that corresponds to the rigidity of the hollow roller 2, and which can therefore be influenced zone by zone.
Die an den Stützelementen 16 austretende Druckflüssigkeit sammelt sich in dem Zwischenraum 6 zwischen Außenumfang des Querhaupts 3 und Innenumfang der Hohlwalze 1 und wird über eine Rückleitung 8 in den Vorrat 9 zurückgeführt, aus dem die Pumpe P die Druckflüssigkeit entnimmt und für die Steuereinheit 7 auf Druck bringt.The pressure fluid emerging from the support elements 16 collects in the space 6 between the outer circumference of the crosshead 3 and the inner circumference of the hollow roller 1 and is returned via a return line 8 to the reservoir 9, from which the pump P takes the pressure fluid and pressurizes it for the control unit 7.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß am Ende der Walze 10 auf dem dortigen Ende 3' des Querhauptes 3 ein Drehlager 12 in Gestalt eines pendelfähigen Wälzlagers angeordnet ist, welches axial einerseits gegen eine kleine Durchmesserstufe 13 des Querhaupts 3 anliegt und auf der anderen Seite durch einen Befestigungsring 14 gehalten ist, der in eine Umfangsnut 15 des Querhauptes 3 eingreift.From Fig. 3 it can be seen that at the end of the roller 10 on the end 3' of the crosshead 3 there is a rotary bearing 12 in the form of a pendulum roller bearing, which axially rests on one side against a small diameter step 13 of the crosshead 3 and is held on the other side by a fastening ring 14 which engages in a circumferential groove 15 of the crosshead 3.
Auf dem Drehlager 12 ist ein Lagerring 26 angeordnet, der axial außerhalb des Drehlagers 12 einen Tragring 27 mit einer gegen den Außenumfang des Endes 3' des Querhauptes anliegenden Dichtung 18 trägt, die den Innenraum zwischen dem Querhaupt 3 und dem Innenumfang 4 der Hohlwalze 1 gegen den Austritt von Druckflüssigkeit nach außen abdichtet. Der Lagerring 26 weist an seinem inneren, d.h. dem Innern der Hohlwalze 1 zugewandten Ende einen Innenbund 26' auf, gegen den das Drehlager 12 mit seinem nicht besonders dargestellten Außenring anliegt. Der Tragring 27 liegt mit der Stirn-A bearing ring 26 is arranged on the pivot bearing 12, which axially outside the pivot bearing 12 carries a support ring 27 with a seal 18 resting against the outer circumference of the end 3' of the crosshead, which seals the interior between the crosshead 3 and the inner circumference 4 of the hollow roller 1 against the escape of pressure fluid to the outside. The bearing ring 26 has an inner collar 26' on its inner end, i.e. the end facing the inside of the hollow roller 1, against which the pivot bearing 12 rests with its outer ring (not specifically shown). The support ring 27 rests with the face
fläche eines axialen Vorsprungs 27 axial gegen den Außenring des Drehlagers 12 an und fixiert dieses axial.surface of an axial projection 27 axially against the outer ring of the pivot bearing 12 and fixes it axially.
Das Ende der Hohlwalze 1 übergreift in Achsrichtung das Drehlager 12 und trägt dort einen in einem durch die Achse gehenden Querschnitt L-förmigen Stützring 19, der mit dem einen Schenkel 19' des "L" sich vor der Stirnseite 1' der Hohlwalze 1 erstreckt und mit dem anderen Schenkel 19" in das Innere der Hohlwalze 1 eingreift, wo eine entsprechende Durchmessererweiterung 20 des Innenumfangs 4 der Hohlwalze 1 vorgesehen ist. Zwischen dem Außenumfang des Schenkels 19" und dem Innenumfang der Ausnehmung 20 ist eine Dichtung 21 wirksam, die ebenfalls den Austritt von Druckflüssigkeit aus dem Innern der Hohlwalze 1 nach außen verhindern soll. Die Innenumfangsfläche 23 des Stützrings 19 fluchtet mit der Innenumfangsfläche 4 der Hohlwalze 1.The end of the hollow roller 1 extends over the pivot bearing 12 in the axial direction and carries an L-shaped support ring 19 with a cross-section that goes through the axis, which extends with one leg 19' of the "L" in front of the front side 1' of the hollow roller 1 and with the other leg 19" engages into the interior of the hollow roller 1, where a corresponding diameter expansion 20 of the inner circumference 4 of the hollow roller 1 is provided. Between the outer circumference of the leg 19" and the inner circumference of the recess 20, a seal 21 is effective, which is also intended to prevent the escape of pressure fluid from the interior of the hollow roller 1 to the outside. The inner circumferential surface 23 of the support ring 19 is aligned with the inner circumferential surface 4 of the hollow roller 1.
Zur Befestigung des Tragrings 27 an dem Lagerring 26 und des Stützrings 19 an der Hohlwalze 1 dienen über den Umfang verteilte, zur Achse der Walze 10 parallele, nur schematisch angedeutete Schrauben 22, die in die Stirnseite des Lagerrings 26 bzw. der Hohlwalze 1 eingreifen.To fasten the support ring 27 to the bearing ring 26 and the support ring 19 to the hollow roller 1, screws 22 are distributed over the circumference, parallel to the axis of the roller 10, only schematically indicated, which engage in the front side of the bearing ring 26 or the hollow roller 1.
Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, besteht zwischen dem Außenumfang 26" des Lagerrings 26 und dem Innenumfang 23 des Schenkels 19" des Stützrings 19 ein radialer Abstand. In diesem Abstandsraura ist ein elastomerer Ring 40 angeordnet, der in einer durch die Achse gehenden Ebene einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat und mit den längeren Rechteckseiten einerseits auf dem Außenumfang 26" des Lagerrings 26 und andererseits auf dem Innenumfang 23 des Schenkels 19" des Stützrings 19 anliegt und mit diesen benachbarten Flächen flächig verbunden ist, z.B. durch Kleben oder durch Anvulkanisieren.As can be seen from Fig. 3, there is a radial distance between the outer circumference 26" of the bearing ring 26 and the inner circumference 23 of the leg 19" of the support ring 19. An elastomer ring 40 is arranged in this spacer space, which has a substantially rectangular cross-section in a plane passing through the axis and rests with the longer rectangular sides on the one hand on the outer circumference 26" of the bearing ring 26 and on the other hand on the inner circumference 23 of the leg 19" of the support ring 19 and is connected to these adjacent surfaces in a planar manner, e.g. by gluing or by vulcanizing.
Die Mitte des elastomeren Rings 40 liegt über der Mitte des Drehlagers 12. Eine auf die Hohlwalze 1 wirkende radiale Kraft wird also über den Stützring 19 und den elastomeren Ring 40 unmittelbar auf das Drehlager 12 übertragen und von diesem abgefangen. Der elastomere Ring 40 übt also auf die Hohlwalze 1 gegenüber dem Querhaupt 3 eine ZentrierwirkungThe center of the elastomer ring 40 is located above the center of the pivot bearing 12. A radial force acting on the hollow roller 1 is thus transmitted via the support ring 19 and the elastomer ring 40 directly to the pivot bearing 12 and is absorbed by it. The elastomer ring 40 therefore exerts a centering effect on the hollow roller 1 relative to the crosshead 3.
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aus, die die Hohlwalze 1 in unbelastetem Zustand in der richtigen Position hält, in der die Achsen der Hohlwalze 1 und des Querhaupts 3 im wesentlichen zusammenfallen. Bei Belastung wird durch entsprechende Steuerung der Stützelemente 16 dafür gesorgt, daß diese die Belastung im wesentlichen ausgleichen, so daß die Achsen der Hohlwalze 1 und des Querhauptes 3 nach wie vor im wesentlichen zusammenfallen und der elastomere Ring 40 durch betriebliche Belastungen nicht oder nur unwesentlich betroffen ist.which holds the hollow roller 1 in the correct position in the unloaded state, in which the axes of the hollow roller 1 and the crosshead 3 essentially coincide. When loaded, appropriate control of the support elements 16 ensures that they essentially balance the load, so that the axes of the hollow roller 1 and the crosshead 3 continue to essentially coincide and the elastomer ring 40 is not or only insignificantly affected by operational loads.
Der Ring 40 kann durch seine Nachgiebigkeit Formänderungen der Hohlwalze 1 ausgleichen, so daß diese nicht unmittelbar auf das Drehlager 12 gelangen und dieses schädigen können, Solche Formänderungen können z.B. temperaturbedingte Durchmesseränderungen der Hohlwalze sein oder aber auch Abweichungen von der Kreisform, z.B. eine Ovalität, die bei bestimmter Kraftausübung auf die Hohlwalze 1 sich ergeben kann.The ring 40 can compensate for changes in the shape of the hollow roller 1 due to its flexibility, so that these do not directly reach the pivot bearing 12 and damage it. Such changes in shape can be, for example, temperature-related changes in the diameter of the hollow roller or deviations from the circular shape, e.g. an ovality, which can result from a certain force being exerted on the hollow roller 1.
Die Härte des elastomeren Rings 40 muß im Einzelfall bestimmt werden. Sie soll nicht zu gering sein, damit eine deutliche Zentrierwirkung gegeben ist und die Schwingungsneigung gering bleibt. Andererseits soll sie nicht so hoch sein, daß eine praktisch starre Verbindung zustandekommt und etwaige Deformationen der Hohlwalze 1 doch wieder auf das Drehlager 12 übertragen werden.The hardness of the elastomer ring 40 must be determined in each individual case. It should not be too low so that a clear centering effect is achieved and the tendency to oscillate remains low. On the other hand, it should not be so high that a practically rigid connection is created and any deformations of the hollow roller 1 are transferred back to the pivot bearing 12.
Der elastomere Ring 40 sorgt auch für eine nachgiebige axiale Positionierung der Hohlwalze 1 gegenüber dem Querhaupt 3, die temperaturbedingt unterschiedliche Längenänderungen der Teile 1 und 3 bis zu einem bestimmten Grade bewälten kann.The elastomeric ring 40 also ensures a flexible axial positioning of the hollow roller 1 relative to the crosshead 3, which can cope with temperature-related different length changes of the parts 1 and 3 to a certain degree.
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