DE29721935U1 - Vorrichtung zum Wechseln von Walzen in Walzgerüsten - Google Patents

Description

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Beschreibung

Vorrichtung zum Wechseln von Walzen in Walzgerüsten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wechseln von Walzen in Walzgerüsten, insbesondere schwerer Walzensätze, mit einem in einem Walzenwechselzylinder verschiebbar geführten Kolben, der an seinem freien stirnseitigen Ende mit einem Haken zum Ergreifen einer einzelnen Walze oder eines kompletten Walzensatzes versehen ist, wobei der Kolben beim Ein- und Ausfahren der Walze oder des Walzensatzes in bzw. aus einem Walzgerüst über einer querverschiebbaren Rangierfläche verfahrbar ist.

Eines der wichtigsten Verfahren zur spanlosen Formgebung metallischer Werkstoffe ist das Walzen. Moderne Walzwerke verfügen über einen hohen Automatisierungsgrad und weisen Walzstraßen auf, in denen ein kontinuierlicher Umformprozeß vom Rohblock bis zum Endprodukt stattfindet. Eine Walzstraße besteht dabei aus einem oder mehreren hintereinander angeordneten Walzgerüsten, in denen Arbeitswalzen und ggf. Stützwalzen gelagert sind. Nach Art der Anordnung mehrerer Walzgerüste in einer Walzstraße wird zwischen offenen Straßen, Reversierstraßen, Tandemstraßen oder Steckelstraßen unterschieden. Die Walzgerüste lassen sich nach Anordnung der in ihnen befindlichen Arbeits- und Stützwalzen in Horizontal-, Vertikal- oder Kippgerüste, nach Art der Walzrichtung in Einweg- oder Reversiergerüste und nach Art der Abstützung der Arbeitswalzen in Duo-, Quattro-, Sexto- oder Mehrwalzengerüste unterteilen.

Herkömmliche Walzgerüste bestehen aus zwei Ständern, die durch Querverbindungsteile miteinander verbunden sind und zwischen denen die Walzen gelagert sind. Die Ständer nehmen als tragende Konstruktionsteile alle beim Walzprozeß auftretenden Kräfte auf und werden daher als Gußstücke mit einer

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hohen Festigkeit und geringen Formänderung ausgebildet. Die beim Walzen auftretenden hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen können zu einem Nachgeben der Bauteile des Walzgerüstes, dem sogenannten Walzensprung, sowie zu Verschleiß der Walzen infolge von Durchbiegung, Abplattung oder Wärmeausdehnung führen. Durch den Verschleiß verlieren die Walzen ihre Formgenauigkeit, so daß das Walzgut nicht mehr maßgerecht ausfällt oder die Walzgutoberfläche in unerwünschtem Maße aufgerauht wird. Ein öfterer Walzenwechsel ist daher erforderlich.

Im Stand der Technik ist es bekannt, den Walzenwechsel über elektrisch betriebene Walzenwechsel-Vorrichtungen vorzunehmen, mittels denen die Arbeitswalzen oder ein aus Arbeits- und Stützwalzen zusammengesetzter, kompletter Walzensatz in das Walzengerüst ein- bzw. ausgefahren wird. Bei Walzgerüsten, deren Ständer in der sogenannten Kappenform ausgeführt ist, bei denen also das Oberteil der Ständer abgenommen werden kann, werden die Walzen beim Walzenwechsel nach oben ausgebaut, während in Walzgerüsten, deren Ständer in geschlossener Form ausgebildet ist, und die sich aufgrund einer höheren Stabilität für besonders hohe Walzkräfte eignen, die Walzen durch eine horizontale Ständeröffnung ausgewechselt werden.

Für letztgenannte Walzgerüste ist eine Vorrichtung bekannt, die einen Walzenwechselzylinder aufweist, der am Ende seiner Kolbenstange mit einem auf Rollen geführten Block versehen ist, an dem ein Haken zum Einklinken in eine Walze oder einen Walzensatz angeordnet ist. Die auszutauschenden Walzen werden mit Hilfe des Walzenwechselzylinders aus dem Walzgerüst heraus auf eine Verschiebefläche gezogen, welche im Anschluß daran so weit seitlich verschoben wird, daß ebenfalls auf der Verschiebefläche positionierte Ersatzwalzen vor das Ständerfenster zu stehen kommen und durch den Walzenwechselzylinder in den Ständer eingeführt werden können. Die Ablauforganisa-

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tion an der Walzstraße ist dabei so angelegt, daß das Einfahren der Ersatzwalzen über die rechte Hälfte und das Ausfahren der „alten" Walzen über die linke Hälfte der Verschiebefläche erfolgt. Das Einklinken des Hakens des Walzenwechselzylinders geschieht dadurch, daß die Spitze des Hakens beim Auftreffen auf die Walze oder den Walzensatz an einer Auflaufschräge hinaufläuft, um dann formschlüssig in einen Absatz einzugreifen. Das Ausklinken des Hakens findet manuell oder durch einen stationär angeordnete Kipphebelmechanismus statt. Der Walzenwechselzylinder ist auf einer Bodenplatte befestigt, die durch seitliches Verschwenken versenkbar ist, um einen möglichst großflächigen Arbeitsplatz bei nicht stattfindendem Walzenwechsel zu erreichen.

Als Nachteil der zuvor beschriebenen Walzenwechselvorrichtung erweist sich, daß der Walzenwechsel einem hohen Zeit- und Personalbedarf unterliegt. Dies ist besonders ungünstig, da gerade die Umbauzeit von ausschlaggebender Bedeutung für die Leistungsfähigkeit von Walzenstraßen ist. Ursächlich ist vor 0 allem eine hohe Fehleranfälligkeit, die eine zeitintensive und aufwendige Kontrolle durch Bedienpersonal zur Folge hat. So müssen zur Positionserkennung des Hakens des Walzenwechselzylinders verwendete Näherungssensoren häufig neu justiert werden, um die exakte Position des Hakens zu erkennen. Die Positionserkennung des Hakens ist für die Steuerung der Verschiebefläche erforderlich. Die Näherungssensoren unterliegen Einflüssen, die einerseits aus den ungünstigen Umgebungsbedingungen im Walzwerk, wie beispielsweise Luft- oder Bodenschwingungen, und andererseits aus der Arbeitsweise des WaI-&zgr;enwechselZylinders und der Näherungssensoren herrühren. Die Positionserkennung der Näherungssensoren erfolgt dadurch, daß an dem Kolben in Umfangsrichtung-um ca. 35° versetzt Erkennungselemente aus einem nicht-leitenden Material angeordnet sind, die durch kapazitive Näherungssensoren erfaßt werden.

5 Findet ein Durchhängen oder Flattern des Kolbens, ein Auf-

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steigen des Kolbens während des Einklinkens oder ein Verdrehen des Kolbens infolge des Versenkens des Walzenwechselzylinders im Boden statt, was häufig gegeben ist, werden falsche Positionen erkannt und zeitaufwendige Nachstellarbeiten notwendig. Darüber hinaus müssen die Näherungssensoren sehr exakt eingestellt werden, weil geringste Abweichungen zu einem Nichterfaßen der Erkennungselemente führt. Dies ist jedoch einem praxisgerechten Arbeitsablauf an einer Walzenstraße abträglich.

Eine weitere Ursache für einen zeitaufwendigen Walzenwechsel liegt in dem Ein- und Ausklinken des Hakens, was entweder manuell und damit zusätzlich mit einem teueren Personalaufwand verbunden oder über einen verschleißanfälligen Kipphebelmechanismus, welcher häufig ein manuelles Kontrollieren oder Nachstellen erfordert, erfolgt. Bedingt durch die Anordnung des Kipphebelmechanismus und der Näherungssensoren läßt sich zum Wechseln einer Walze oder eines kompletten Walzensatzes, welche lediglich zu Kontrollzwecken aus dem Walzgerüst herausgefahren werden, nur eine Hälfte der Verschiebefläche verwenden. Befindet sich auf dieser Verschiebehälfte noch eine „alte" Walze oder Walzensatz, der aus einem vorherigen Walzenwechsel stammt, so ergeben sich teure Stillstandszeiten bis die Verschiebefläche geräumt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sich auf einfache und kostengünstige Weise ein schnellerer und zuverlässigerer Walzenwechsel ergibt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Haken pneumatisch betätigbar ist.

Durch eine solche erfindungsgemäße Ausgestaltung ist ein schneller und zuverlässiger Walzenwechsel gewährleistet, da

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zeitaufwendige manuelle Kontroll- und Nachstellarbeiten entfallen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß aufgrund des Entfaliens manueller Tätigkeiten am Walzenwechselzylinder, was aus Sicherheitsgründen ein Abschalten des Walzenwechselzylinders erforderte, nunmehr dieser betriebsbereit bleiben kann, wodurch sich eine wesentlich schnellere Wechselzeit ergibt. Vorteilhaft ist zudem, daß bestehende Walzenwechselvorrichtungen einfach und kostengünstig nachgerüstet werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Haken in einem im Querschnitt U-förmigen Block gelagert, auf dessen Oberseite ein Pneumatikzylinder zum Verschwenken des Hakens angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil einer kostengünstigen Realisierung, die zudem einfach nachrüstbar ist. Von Vorteil ist es weiterhin, wenn der Pneumatikzylinder einfachwirkend ausgebildet ist, wobei ein Federelement für die erforderliche Rückbewegung vorgesehen ist, so daß zum einen sich eine kompakte Bauweise erreichen läßt und zum anderen auf kostengün-0 stige Standardbauteile zurückgegriffen werden kann. Zweckmäßigerweise ist der Pneumatikzylinder beim Öffnen des Hakens mit Druck beaufschlagt, um bereits während des Einfahrens in ein Walzgerüst ein Öffnen des Hakens zu erzielen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine dem Pneumatikzylinder mit Druckluft versorgende Schlauchleitung in wenigstens zwei teleskopartig ineinander verschiebbar gelagerten Rohren geführt. Auf diese Weise ist eine sichere und vor Beschädigungen geschützte Druckluftleitung geschaffen. Um eine möglichst kurze Druckluftleitung zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn das äußere Rohr einen annähernd C-förmigen Querschnitt aufweist, so daß die Schlauchleitung radial aus dem äußeren Rohr hinausgeführt werden kann und sich die Länge der Schlauchleitung damit auf die Länge des inneren Rohres verkürzt. Zweckmäßig ist ferner, wenn die

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Auszugslänge des inneren Rohres gleich der Hublänge des Kolbens ist, um eine parallele Anordnung von Walzenwechselzylinder und Schlauchleitung zu ermöglichen.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist die Verfahrbewegung des inneren Rohres über einen impulsgesteuerten Generator erfaßt, so daß aufgrund der parallelen Verschiebung von Kolben des Walzenwechselzylinders und innerem Rohr zugleich eine Positionserkennung des Hakens erreicht wird. Von besonderem Vorteil hierbei ist es, wenn das innere Rohr auf einer Aufnehmerrolle aufliegt, welche die axiale Verfahrbewegung in eine Drehbewegung für den Generator umwandelt. Dies bietet die Möglichkeit, daß der Generator entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten entweder in unmittelbarer Nähe zu dem Walzenwechselzylinder oder bei Verlängerung durch eine Gelenkwelle auch in einiger Entfernung von diesem aufgestellt werden kann.

In vorteilhafter Weise ist das äußere Rohr verschwenkbeweglieh angeordnet, um ein schwerkraftbedingtes Aufliegen des inneren Rohres auf der Aufnehmerrolle zu ermöglichen. Schließlich wird vorgeschlagen, daß an dem äußeren Rohr ein der Verschwenkbewegung entgegenwirkendes Federelement angeordnet ist, so daß einerseits das Aufliegen des inneren Rohres auf der Aufnehmerrolle verstärkt und andererseits eine sichere Befestigung beim Versenken des Walzenwechselzylinders durch Abkippen in die Bodenfläche gewährleistet ist.

Weitere Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung 0 ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist, und zwar zeigen:

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FIG 1 eine Draufsicht auf einen Walzenwechselzylinder mit einem am freien stirnseitigen Ende eines Kolbens angeordneten pneumatisch betätigbaren Haken;

FIG la der Walzenwechselzylinder gemäß FIG 1 in einer Seitenansicht;

FIG 2 der Walzenwechselzylinder im ausgefahrenen Zustand bei in eine Walze oder einen Walzensatz eingeklinktem Haken in einer Seitenansicht;

FIG 3 zwei teleskopartig ineinanderverschiebbar gelagerte Rohre auf einer Aufnehmerrolle in einer Vorderansicht; FIG 3a die Rohre und Aufnehmerrolle gemäß FIG 3 in einer Seitenansicht;
FIG 3b eine alternative Ausfuhrungsform zweier teleskopartig ineinanderverschiebbar gelagerten Rohre; FIG 4 die Schlauchführung eines in den Boden durch Abkippen versenkbaren WalzenwechselZylinders in einer schematischen Darstellung;

FIG 4a eine alternative Ausgestaltung der Schlauchführung gemäß FIG 4 und

FIG 5 eine zwischen Walzenwechselzylinder und Walzgerüst angeordnete, querverschiebbare Rangierfläche.

Der in den Figuren 1 und la dargestellte Walzenwechselzylinder 1 weist einen elektrohydraulisch betätigten Hohlzylinder 2 auf, der einen Kolben 3 verschiebt. An dem freien stirnseitigen Ende des Kolbens 3 ist ein im Querschnitt U-förmiger Block 4 angeordnet, zwischen dessen Schenkeln ein Haken 5 verschenkbeweglich gelagert ist. Der U-förmige Block 4 ist auf Rollen 6 verfahrbar. Ein auf der Oberseite des U-förmigen 0 Blocks 4 angeordneter Pneumatikzylinder 7 ist über ein Verstellgetriebe 8 so mit dem Haken 5 verbunden, daß bei einer Beaufschlagung mit Druckluft ein Verschwenken des Hakens 5 nach oben stattfindet. Ein im Pneumatikzylinder 7 angeordnetes Federelement 9 sorgt für die notwendige Rückstellbewe-

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gung. Zusätzlich kann der Haken 5 auch manuell über einen Handgriff 10 betätigt werden.

Eine den Pneumatikzylinder 7 mit Druckluft versorgende Schlauchleitung 11 ist in zwei teleskopartig ineinander verschiebbar gelagerten Rohren geführt, welche parallel zu dem Walzenwechselzylinder 1 angeordnet sind. Wie insbesondere auch FIG 2 zu entnehmen ist, weist dabei ein in einem äußeren Rohr 12 geführtes inneres Rohr 13 die gleiche Länge auf wie der Kolben 3 und ist an seinem freien stirnseitigen Ende ebenfalls an dem U-förmigen Block 4 befestigt. Das äußere Rohr 12 ist über zwei Auflager 14, 14a und ein als Zugfeder ausgebildetes Federelement 15 parallel zum Walzenwechselzylinder 1 auf dessen Bodenplatte 16 angeordnet. Das dem Haken 5 abgewandte Auflager 14 besteht aus einem Drehgelenk 17, während das Auflager 14a und eine das freie stirnseitige Ende des inneren Rohres 13 an dem U-förmigen Block 4 befestigende Aufnahme 18 mit einem Langloch versehen sind, so daß sich eine Verschwenkbeweglichkeit der Rohre 12, 13 um das Auflager 14 in vertikaler Richtung ergibt. Aufgrund des Eigengewichts der Rohre 12, 13 und der Zugkraft des Federelementes 15 wird das innere Rohr 13 auf eine Aufnehmerrolle 19 gedrückt, die mit einem nicht dargestellten impulsgesteuerten Generator verbunden ist.
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Wird der Kolben 3 verschoben, so wird gleichzeitig das innere Rohr 13 in das äußere Rohr 12 ein- bzw. ausgefahren. Die axiale Verfahrbewegung des inneren Rohres 13 wird über die Aufnehmerrolle 19 in eine Drehbewegung umgewandelt, die an 0 den Generator weitergeleitet wird. Der in Art eines Schrittmotors aufgebaute Generator erzeugt Steuerimpulse, die in Abhängigkeit eines bestimmten Schrittwinkels stehen. Auf diese Weise ist eine Positionserkennung und Bahnsteuerung des Hakens 5 gewährleistet.

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In den Figuren 3 bis 3b ist die teleskopartige Lagerung des inneren Rohres 13 in dem äußeren Rohr 12 dargestellt. Wie in FIG 3 zu erkennen ist, sind die Rohre 12, 13 als rechteckige Profilrohre ausgebildet, deren Wandungen mit Öffnungen für Rollen 20a bis 2Od versehen sind. Die Rollen 20a bis 2Od sind drehbar in U-förmigen Bügeln 21 gelagert, die an der Außenoder Innenseite der Rohre 12, 13 angeflanscht sind. An den Seitenwandungen des äußeren Rohres 12 angeordnete Rollen 20a dienen zur seitlichen Führung des inneren Rohres 13. Dieses ist an seinem dem Haken 5 abgewandten Ende auf seiner oberen äußeren Mantelfläche mit einer Rolle 2Od und diesem gegenüberliegend an der inneren Mantelfläche mit einer Rolle 20c, die durch eine Öffnung des inneren Rohres 13 mit der Innenfläche des äußeren Rohres 12 in Berührung steht, versehen. An dem dem Haken 5 zugewandten Ende des äußeren Rohres 12 ist im oberen Bereich der inneren Mantelfläche eine Rolle 20b angeordnet, der keine Rolle gegenüberliegt. Die Abstützung des inneren Rohres 13 durch die drei Rollen 20b bis 2Od in vertikaler Richtung bewirkt, daß das innere Rohr 13 aufgrund seines Eigengewichts stets auf der schienenförmig ausgebildeten Aufnehmerrolle 19 aufliegt, so daß die Positionserkennung durch den impulsgesteuerten Generator sichergestellt ist. Bei der in FIG 3b dargestellten alternativen Ausführungsform ist das äußere Rohr 12 C-förmig ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, daß die in den Rohren 12, 13 geführte Schlauchleitung 11 nicht bis zum dem Haken 5 abgewandten Ende des äußeren Rohres 12 geleitet werden muß, sondern an beliebiger Stelle aus dem äußeren Rohr 12 herausgeführt werden kann. Dadurch läßt sich zum einen die Schlauchleitung 11 verkürzen und zum 0 anderen eine den jeweiligen Gegebenheiten entsprechende optimale Schlauchlextungsführung realisieren. Zwei alternative Möglichkeiten hierzu sind in den Figuren 4 und 4a abgebildet. In FIG 4 wird die Schlauchleitung 11 aus einem mit einem Clförmigen Querschnitt versehenen äußeren Rohr 12 in einen Raum 5 unterhalb der Bodenplatte 16 geführt und als freifallende

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Schlaufe mit einem Rollengewicht 22 gezogen. In FIG 4a hingegen wird die Schlauchleitung 11 aus dem dem Haken 5 abgewandten Ende des äußeren Rohres 12 herausgeleitet und mit Hilfe einer Schlauchtrommel 23 aufgewickelt. In den Figuren 4 und 4a ist weiterhin in schematischer Weise zu erkennen, daß der komplette Walzenwechselzylinder 1 durch seitliches Abkippen der Bodenplatte 16 in einem Fundament 24 versenkbar ist. Dies ermöglicht einen hohen Raumnutzungsgrad eines Walzwerkes, wenn kein Walzenwechsel erforderlich ist.

In FIG 5 ist eine Rangierfläche 25 gezeigt, über die der Walzenwechselzylinder 1 verfährt, wenn er eine Walze oder einen kompletten Walzensatz 26 in ein Walzgerüst 27 ein- bzw. ausfährt. Die quer zur Verfahrrichtung des Walzenwechselzylinders 1 verschiebbare Rangierfläche 25 besteht aus zwei Spuren 28, 29, die zum Rangieren von „alten" Walzen und Ersatzwalen dienen.

Eine solchermaßen ausgestaltete Vorrichtung gestattet einen schnellen und zuverlässigen Walzenwechsel. Indem die Positionserkennung und Betätigung des Hakens 5 unabhängig von der Einnahme gewisser Positionen auf der Rangierfläche 25 erfolgt, ist eine Festlegung, welcher der beiden Spuren 28, 29 zum Ein- oder Ausfahren in das Walzgerüst 27 herangezogen wird, ohne Belang. Vielmehr können beide Spuren 28, 29 diesbezüglich verwendet werden, so daß dadurch auch einer flexiblen Ablauforganisation im Walzwerk Rechnung getragen wird.

Claims (11)

GR 97 G 3914 # t „ ♦· 11 Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Wechseln von Walzen in Walzgerüsten, insbesondere schwerer Walzensätze, mit einem in einem Walzenwechselzylinder (1) verschiebbar geführten Kolben (3), der an seinem freien stirnseitigen Ende mit einem Haken {5) zum Ergreifen einer einzelnen Walze oder eines kompletten Walzensatzes {26) versehen ist, wobei der Kolben beim Ein- und Ausfahren der Walze oder des Walzensatzes (26) in bzw. aus einem Walzgerüst {27) über einer querverschiebbaren Rangierfläche {25) verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Haken {5) pneumatisch betätigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß der Haken (5) in einem im Querschnitt U-förmigen Block (4) gelagert ist, auf dessen Oberseite ein Pneumatikzylinder (7) zum Verschwenken des Hakens (5) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pneumatikzylinder (7) einfachwirkend ausgebildet ist, wobei ein Federelement (9) für die erforderliche Rückbewegung vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Pneumatikzylinder {7) beim Öffnen des Hakens (5) mit Druck beaufschlagt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß eine dem Pneumatikzylinder (7) mit Druckluft versorgende Schlauchleitung (11) in wenigstens zwei teleskopartig ineinanderverschiebbar gelagerten Rohren (12, 13) geführt ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das äußere Rohr (12) einen annähernd C-förmigen Querschnitt aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Auszugslänge des inneren Rohres (13) gleich der Hublänge des Kolbens (3) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e -

kennzeichnet, daß die Verfahrbewegung des inneren Rohres (13) über einen impulsgesteuerten Generator erfaßt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e -

kennzeichnet, daß das innere Rohr (13) auf einer Aufnehmerrolle (19) aufliegt, welche die axiale Verfahrbewegung in eine Drehbewegung für den Generator umwandelt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, d a durch gekennzeichnet, daß das äußere Rohr (12) verschwenkbeweglich angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß an dem äußeren Rohr (12) ein der Verschwenkbewegung entgegenwirkendes Federelement (15) angeordnet ist.