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Klemmbare Zapfenaufnahme
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Die Erfindung betrifft eine klemmbare Zapfenaufnahme, insbesondere
bei einer Vorrichtung zum Auswechseln der Arbeitswalzen von Walzgerüsten zur Aufnahme
der Zapfen der Arbeitswalzen, mit einem Spannrahmen und mindestens zwei innerhalb
des Spannrahmens angeordneten Zapfenauflagern, wobei die Zapfenauflager durch zwischen
dem Spannrahmen und den Zapfenauflagern angeordnete Stellkeile radial verstellbar
sind.
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Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise, aber keineswegs ausschließlich,
auf eine Vorrichtung, mit der sowohl bei Duo-Walzgerüsten als auch, und zwar insbesondere
bei Quarto-Walzgerüsten der Walzenwechsel vorgenommen wird.
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Walzgerüste bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Walzenständer,
aus Einbaustücken für die Arbeitswalzen und ggf. für Stützwalzen, aus Anstellvorrichtungen
und (üblicherweise hydraulischen) Walzenentlastungsvorrichtungen. Die Arbeitswalzen
und ggf. die Stützwalzen sind in den Einbaustücken gelagert, werden durch die an
den Einbaustücken angreifenden Anstellvorrichtungen entgegen der Wirkung der Walzenentlastungsvorrichtungen
auf das vorgesehene Maß des Walzspalts zusammengefahren und zum Walzenwechsel bei
gelösten Anstellvorrichtungen durch die Walzenentlastungsvorrichtungen auf ein -
üblicherweise vorbestimmtes - Ausbaumaß auseinandergefahren. Während die bei Quarto-Walzgerüsten
vorhandenen Stützwalzen geringeren Beanspruchungen ausgesetzt sind und folglich
nur verhältnismäßig selten ausgewechselt werden müssen, so daß man zum Auswechseln
der Stützwalzen auch einen verhältnismäßig hohen Arbeitsaufwand hinnimmt, müssen
die im Betrieb hoch beanspruchten Arbeitswalzen häufig ausgewechselt werden, so
daß man nach Vorrichtungen zum Auswechseln der Arbeitswalzen strebt, die einen weitgehend
mechanisierten Arbeitsablauf beim Walzenwechsel mit entsprechend geringen Stillstandszeiten
der Walzstraße ermöglichen.
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Es sind Vorrichtungen zum Auswechseln der Arbeitswalzen von Walzgerüsten
bekannt (vgl. DE-OS 19 13 771), die einen in Achsrichtung der Arbeitswalzen verfahrbaren
Walzenausbauwagen aufweisen, der mit an seitlich vorstehende Zapfen der Arbeitswalzen
anklemmbaren Ausbaumuffen versehen ist. Nach dem Klemmen der Ausbaumuffen werden
die Arbeitswalzen durch den Walzenausbauwagen aus dem Walzgerüst seitlich herausgefahren.
Neue bzw. überarbeitete Arbeitswalzen werden in entsprechender Weise mittels der
Ausbaumuffen aufgenommen und durch Verfahren des Walzenausbauwagens in das Walzgerüst
eingeführt.
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In diesem Zusammenhang ist-es (in der Praxis) bekanntgeworden, die
Walzenausbaumuffen mit klemmbaren Zapfenaufnahmen der eingangs beschriebenen Gattung-auszu-rüsten,
bei denen die Klemmung dadurch erfolgt, daß die radial verstellbaren Zapfenauflagen,
die innenseitig selbstverständlich an die zu ~kLemmenden0Zapfen angepaßt, d. h.
in der Regel kreiszylindrisch ausgebil--det sind, durch ein Keilgetriebe gegen den
Zapfen zugestellt werden. Dazu i-st selbstverständlich jeweils eine dem entsprechenden
Stellkeil entsprechend keilförmige Gegenfläche am Zapfenauflager (bzw. unter Umständen
auch am -Spannrahmen) vorgesehen Die Klemmkräfte werden durch den umschließenden
Spannra-hmen aufgenommen, und die Verstellung der Stellkeile kann auf unter--sciedliche
Weise, vorzugsweise jedoch mittels hydraulischer Zylinderkolbenanordnung erfolgen~.
Im übrigen wird üblicherweise auch im Rahmen der Erfindung durch Nuten, Randeinschnitte
usw. an den Zapfenauflagen dafür gesorgt, daß, diese nicht lückenlos, sondern nur
abschnittsweise über'den Umfang des Zapfens an diesem anliegen, um auch bei möglichen
Durchmesserabweichungen, Unrundheiten und Achsenversatz, und zwar sowohl der Zapfenachsen
gegeneinander als--auch der Zapfenachsen gegenüber den Zapfenaufnahmeachsen, eine
-ordnungsgemäße Mehrpunktauflage zu gewährleisten.
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Bei der (aus der Praxis) bekannten Zapfenaufnahme der eingangs beschriebenen
Gattung, von der die Erfindung ausgeht, sind zwei Zapfenauflagen einander gegenuberstehend
angeordnet, die durch jeweils zwei Stellkeile am Spannrahmen-abgestützt und gegenüber
einem zu klemmenden Zapfen verstellbar sind.
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Mit-dieser bekannten Anordnung erfolgt zwar ohne weiteres eine einwandfreie
K~l-emmung, wenn der Zapfen genau positioniert zwischen den Zapfenauflagen .e-ingeführt-
wird.~Das ist üblicherweise,- insbesondere aber im rauhen Walzwerksbetrieb, nicht
zu gewährleisten, - es muß vielmehr davon ausgegangen werden, daß bei Beginn-der
Klemmung eine mehr oder minder ausgeprägte Fehlorientierung und ein Achsenversatz
besteht. In solchen Fällen kommt es bei der bekannten Zapfenaufnahme zu einer ungenauen
Klemmung mit ungleichmäßigen Flächenpressungen und unerwünschten Spannungszuständen
im Spannrahmen. Die Folgen davon sind hohe Materialbeanspruchungen sowie eine ungleichmäßige
Klemmung.
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Vorstehend ist der Einsatz einer in Rede stehenden klemmbaren Zapfenaufnahme
vor allem im Zusammenhang mit Vorrichtungen zum Auswechseln der Arbeitswalzen von
Walzgerüsten behandelt worden. Entsprechende Probleme bestehen aber auch auf anderen
Gebieten, und folglich bezieht die Erfindung sich auch auf klemmbare Zapfenaufnahmen
des eingangs beschriebenen Aufbaus unabhängig von dem speziell diskutierten Anwendungsgebiet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine klemmbare Zapfenaufnahme
der eingangs beschriebenen Gattung so praktisch weiterzubilden, daß unter allen
Umständen eine einwandfreie, d. h. zuverlässige und nicht mit unzulässigen Materialbeanspruchungen
verbundene Klemmung erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens
drei Zapfenauflager vorgesehen sind, daß höchstens jedem Zapfenauflager ein einziger
Stellkeil zugeordnet ist und daß die Zapfenauflager in Umfangsrichtung gegenüber
dem Zapfen verschwenkbar sind. Die Verschwenkbarkeit der Zapfenauflager in Umfangsrichtung
gegenüber dem Zapfen bedeutet mit anderen Worten, daß die Zapfenauflager um jeweils
eine Achse schwenkbar sind, die - üblicherweise - parallel zur Achse des zu klemmenden
Zapfens verläuft, von dieser jedoch verschieden ist. Durch die schwenkbare Anordnung
der Zapfenauflager wird erreicht, daß deren Innenflächen sich unter der Wirkung
der beim Klemmen durch die Stellkeile aufgebrachten Kraft gleichsam selbsttätig
an den Umfang des zu klemmenden Zapfens anschmiegen. Eine solche schwenkbare Anordnung
ist bei nur zwei einander gegenüberstehenden Zapfenauflagern nicht praktisch möglich,
denn dabei kann es bei entsprechender Fehlorientierung vorkommen, daß sich überhaupt
kein eindeutiger Klemmzustand einstellt. Demgegenüber erreicht die Erfindung, daß
auch bei anfänglicher Fehlorientierung stets ein ausgeglichener Spannungszustand
erreicht wird, und zwar dadurch, daß die etwa auftretenden Störkräfte eine Verschwenkung
der Zapfenauflager im Sinne einer Korrektur bewirken. Im Rahmen der Erfindung ist
üblicherweise
j-edem Zapfenauflager ein eigener Stellkeil zugeordnet.
Es besteht jedoch auch die (vorstehend nur angedeutete und nachfolgend noch näher
erörterte) Möglichkeit, mit einer geringeren Zahl von Stellkeilen zu arbeiten.
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Im einzelnen läßt die Erfindung verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten
zu.
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So läßt die erfindungsgemäß vorgesehene Verschwenkbarkeit der Zapfenauflager
sich dadurch erreichen, daß zwischen den Stellkeilen und dem Spannrahmen jeweils
ein kreiszylindrisches Stützflächenpaar vorgesehen ist, - dessen Zylinderachse üblicherweise
zur Achse des Zapfens parallel liegt. Stützflächenpaar meint im-Rahmen der Erfindung
in jedem Fall ein Paar zugeordneter Flächen, mit denen die entsprechenden Bauteile
flächig aneinander abgestützt sind, - beispielsweise also durchmessergleiche Außen-
bzw. Innenzylinderflächen. Bei dieser Ausführungsform sind den Stellkeilen zugeordnete,
zur Zapfenachse keilförmig geneigte Gegenflächen an den Zapfenauflagern vorgesehen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die - vorstehend erläuterten -zylindrischen
Stützflächenpaare jeweils zwischen den Stellkeilen und den Zapfenauflagern vorzusehen
und dementsprechend die den Stellkeilen zugeordneten, zur Zapfenachse keilförmig
geneigten Gegenflächen am Spannrahmen vorzusehen.
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Der Krümmungsradius der Stützflächenpaare kann im Rahmen der Erfindung
sehr unterschiedlich sein. Bei gegenüber dem Zapfenradius größerem Krümmungsradius
der Stützflächenpaare kann es vorkommen, daß bei ein bestimmtes Maß übersteigenden
Fehlorientierungen keine Anschmiegung mehr zustandekommt. Das läßt sich jedoch für-einen
Fachmann ohne weiteres übersehen. Insbesondere umschließt die Erfindung, mindestens
grundsätzlich, auch den Fall einer Schwenkung der Zapfenauflage um eine unendlich
ferne Schwenkachse, mit anderen Worten also den Fall ebene Stützflächenpaare. Wenn
andererseits die Stützflächenpaare ungefähr koaxial zur Zapfenachse sind, kann es
geschehen, daß bei Fehlorientierungen keine die Zapfenauflagen korrigierende Kraft
auftritt. Diese Fälle sind aber für einen Fachmann ohne weiteres übersehbar.
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Ferner können die Stützflächenpaare bzgl. der Zapfenachse sowohl konvex
als
auch konkav ausgebildet sein. Als besonders günstig hat sich
indessen eine Ausführungsform erwiesen, bei der das Stützflächenpaar bzgl. des Zapfens
konkav ausgebildet ist und der Krümmungsradius des Stützflächenpaares kleiner ist
als der Radius des Zapfens. Dabei resultieren besonders hohe und in jedem Fall in
Richtung verbesserter Anschmiegung wirksame Stellkräfte für die Zapfenauflagen.
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Erfindungsgemäß werden vorzügliche Ergebnisse bereits mit drei Zapfenauflagern
erreicht. Als besonders vorteilhaft erweist sich jedoch eine Anordnung mit vier
Zapfenauflagern, denen je ein Stellkeil zugeordnet ist. In jedem Fall empfiehlt
es sich, die Zapfenauflager bezüglich des Umfangs des Zapfens gleichmäßig verteilt
anzuordnen, wobei im Hinblick auf die Gleichverteilung der Zapfenauflager die erläuterten,
funkionsbedingten Verlagerungen der Zapfenauflager selbstverständlich außer Betracht
bleiben.
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Vorzugsweise wird der Spannrahmen regelmäßig polygonal ausgebildet
und sind die Zapfenauflager in den Ecken des Spannrahmens angeordnet. Dabei lassen
sich hinsichtlich der Beanspruchung des Spannrahmens besonders günstige Verhältnisse
erreichen. Insbesondere ist erreichbar, daß in den den Spannrahmen bildenden Spannrahmenarmen
reine Zugspannungen auftreten, und zwar dadurch, daß die Anordnung so getroffen
wird, daß sich im Querschnitt an den Ecken des Spannrahmens die Wirkungslinie der
Klemmkraft des entsprechenden Zapfenauflagers und die Schwerelinien der an der jeweiligen
Ecke angrenzenden Spannrahmenarme in einem gemeinsamen Punkt schneiden.
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Vorstehend ist angedeutet worden, daß normalerweise jedem Zapfenauflager
genau ein Stellkeil zugeordnet ist. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich,
weniger als allen Zapfenauflagern, vorzugsweise nur einem Zapfenauflager einen Stellkeil
zuzuordnen. Die durch die Erfindung erreichte, vorstehend erläuterte selbsttätige
Anschmiegung der Zapfenauflager hat zur Folge, daß selbst dann, wenn die Klemmkraft
nur von einem einzigen Stellkeil aufgebracht wird, gleichwohl ein ausgeglichener
Spannungszustand resu
-ltiert. In diesem Fall wird zwischen den
nicht durch einen Stellkeil verstellbaren Zapfenaufl-agern und -dem Spannrahmen
jeweils (unmittelbar) ein kreiszylindrisches Stützflächenpaar vorgesehen, während
für die Anordnung der Stützflächenpaare an den mit Stelike-ilen versehenen Zapfenauflagern
das vorstehend Gesagte gilt.
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Nachfolgend wird die --Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele
darstellenden Zeichnung näher-erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht einer klemmbaren
Zapfenaufnahme und Fg. 2 in schematischer Darstellung verschiedene Ausführungen
der Stützflächenpaare beim Gegenstand der Fig. 1.
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Die in Fig.--1 dargestellte klemmbare Zapfenaufnahme ist für die Ausbaumuffen
bei einer Vorrichtung zum Auswechseln der Arbeitswalzen von Walzgerüsten vorgesehen
und dient zur klemmenden Aufnahme der Zapfen der Arbeitswalzen. Die dargestell-te~Zapfenaufnahme
besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Spannrahmen 1; dessen Spannrahmenarme
2 im wesentlichen quadratisch angeordnet-sin-d, sodaß der Spannrahmen 1 ein regelmäßiges
Viereck bildet.
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An der Innenseite des Spannrahmens 1 sind Zapfenauflager 3 angeordnet,
und jeweils zwischen einem Zapfenauflager 3 und dem Spannrahmen 1 ist ein (senkrecht
zur Zeichenebene) verschiebbarer Stellkeil 4 vorgesehen, dem eine (im e-inzelnennicht-dargestellte)
Gegenfläche am Zapfenauflager 3 entspricht.
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Eine. axiale Versteltung der Stelikeile 4- führt folglich zu einer
radialen VerstelLung der Zapfenauflager 3 im Sinne einer Klemmung des Zapfens 5
bzw.
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- in entgegengesetzter Richtung - zur Lösung der Klemme.
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Wie-die-Fig. 1- deutlich zeigt, sind mindestens drei, im dargestellten
Ausführungsbeispiel nämlich vier Zapfenauflager 3 vorgesehen, die in den EkkenXdes-
Spannrahmens 1 angeordnet sind. Jedem der Zapfenauflager 3 ist genau ein Stellkeil
4 zugeordnet.
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Die Stellkeile 4 sind am Spannrahmen 1 mit einem kreiszylindrischen
Stützflächenpaar 6 abgestützt, dessen Zylinderachse parallel zur Achse des Zapfens
5 verläuft. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Stützflächenpaar 6
bezüglich des Zapfens 5 konkav und ist der Krümmungsradius g kleiner als der Radius
r des Zapfens 5.
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In den Figuren ist nicht die Möglichkeit dargestellt, daß die Klemmung-
auch schon mit nur einem einzigen, einem der Zapfenauflager 5 zugeordneten Stellkeil
4 möglich ist. Dagegen ist in dem in der Fig. 1 dargestellten Querschnitt angedeutet,
daß jeweils an den Ecken des Spannrahmens 1 die Wirkungslinie w der Klemmkraft des
entsprechenden Zapfenauflagers 3 und die Schwerelinien m der an der betreffenden
Ecke angrenzenden Spannrahmenarme 2 sich in einem gemeinsamen Punkt x schneiden.
Mit dieser Nnsbildung wird erreicht, daß in den Spannrahmenarmen 2 reine Zugspannungen
auf<reten.
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Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, daß jeweils zwischen
benachbarten Stützflächen die Spannrahmename 2 Vertiefungen 7 aufweisen, die es
zulassen, daß die gegenüber den Stützflächenpaaren 6 breiteren Zapfenauflager 3
sich im erforderlichen Maß schwenken lassen.
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In Fig. 2 sind in schematischer DarstelIung verschiedene Ausfuhrungsmöglichkeiten
hinsichtlich Anordnung und Ausbildung von Stellkeilen 4 und Stützflächenpaaren 6
dargestellt. Die Anordnung gemäß Fig. 2a entspricht derjenigen gemäß Fig. 1 mit
dem Unterschied, daß der Stützflächenradius g größer ist als der Radius r des Zapfens
5. Im Fall der Fig. 2b ist das Stützflächenpaar 6 bezüglich der Achse des Zapfens
5 konvex mit gegenüber dem Zapfenradius r kleinerem Stützflächenradius . Von den
vorstehend erläuterten Ausführungsformen unterscheidet diejenige gemäß Fig. 2c sich
dadurch, daß ein - bezüglich des Zapfens 5 konkaves - Stützflächenpaar 6 zwischen
dem Stellkeil 4 und dem Zapfenauflager 3 vorgesehen ist, während der dem Stellkeil
4 zugeordnete Gegenkeil am Spannrahmen 1 vorgesehen ist. Das Stützflächenpaar 6
ist bei diesem Ausführungsbeispiel gleichfalIs gegenüber dem Zapfen 5 konvex.
Das
in Fig. 2d dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht demjenigen gemäß Fig. 2c
insoweit, als das Stützflächenpaar 6 zwischen dem Zapfenauflager 3 und dem Stellkeil
4 vorgesehen ist, während der dem Stellkeil 4 zugeordnete Gegenkeil sich am Spannrahmen
1 befindet. Die Fig. 2d zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Stützflächenpaar
6 bezüglich des Zapfens 5 konkav ist und einen verhältnismäßig sehr kleinen Radius
g aufweist, so daß der Krümmungsmittelpunkt, d. h. der Drehpunkt, um den die Schwenkung
des Zapfenauflagers 3 erfolgt, praktisch inder Anlagefläche des Zapfenauflagers
3 liegt. Dies führt zu einer sehr wirksamen Anschmiegung des Zapfenauflagers 3 an
den Zapfen 5.