DE3044672A1

DE3044672A1 - Schraegwalzwerk zum reduzieren von voll- und hohlquerschnitten

Info

Publication number: DE3044672A1
Application number: DE19803044672
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: SMS Schloemann Siemag AG; Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1980-11-27
Filing date: 1980-11-27
Publication date: 1982-07-22

Description

Schrägwalzwerk zum Reduzieren von Voll- und
Hohlquerschnitten.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schrägwalzwerk, bei dem auf einer den Durchtritt des Walzgutes ermöglichenden Hohlwelle ein angetriebener Walzenträger (Rotor) vorgesehen ist, der drei gegenüber der Walzgutaxe geneigte, um 1200 gegeneinander versetzt angeordnete, kegelförmige Arbeitswalzen aufweist, die ihren Antrieb über je eines von drei Planetenrädern erhalten, die mit der Drehung des Walzenträgers (Rotor) auf einem Sonnenrad abrollen, das auf der Hohlwelle aufsitzt. Diese Planeten-Schrägwalzwerke haben sich für die Hochumformung von Halbzeug, also Vollquerschnitten ebenso bewährt, wie für die Reduzierung von Hohlquerschnitten.
Um den Querschnitt gewünschter Abmessung bzw. den Hohlquerschnitt gewünschten Außendurchmessers - der Innendurchmesset wird durch die Dornstange bestimmt - zu erhalten, sind die Arbeitswalzen-gegen das Walzgut anstellbar.
Die Vorschubbewegung des Walzgutes ergibt sich aus einer Schrägstellung der Walzen, wozu die Axen der die Arbeitswalzen tragenden Wellen die Walzgutaxe in kurzen Abständen kreuzen. Um diesen Kreuzungswinkel einstellen zu können, sind die Walzenköpfe, in denen die Arbeitswalzenwellen gelagert sind, um zur Walzgutaxe parallele Axen schwenkbar am Walzenträger (Rotor) befestigt.
Zur Antriebsverbindung mit dem einer Arbeitswalze zugehörenden Planetenrad ist in den Walzenköpfen eine Zwischenzelle parallel zur Walzgutaxe gelagert, die ein mit dem Planetenrad in Eingriff stehendes Zwischenrad und ein Kegelritzel trägt, welches mit einem auf der Walzenwelle aufsitzenden Kegelrad in Eingriff steht.
Die Schrägstellung der Walzen, durch die die Vorschubbewegung des Walzgutes bestimmt ist, bedingt ein bestimmtes Verhältnis von Walzendrehzahl und Rotordrehzahl, wenn bei einer bestimmten Anstellung der Walzen und dem dadurch gegebenen Walzgutdurchmesser das Walzgut ohne Drehung das Walzwerk passieren soll. Um auch bei anderer Anstellung oder Schrägstellung der Walzen eine Drehung des Walzgutes zu vermeiden, ist die Hohlwelle mit dem auf ihr auf sitzenden Sonnenrad drehbar und damit das Verhältnis zwischen Walzendrehzahl und Rotordrehzahl steuerbar.
Bei dem bekannten, wie vorstehend beschriebenen ausgebildeten Planeten-Schrägwalzwerken wird die Anstellung der Walzen durch deren axiale Verstellung vorgenommen, indem entweder die Welle mit der auf ihr sitzenden Walze durch eine auf das die Welle axial stützende Drucklager wirkende Anstellvorrichtung insgesamt angestellt wird (DE-AS 16 02 153) oder eine in der Welle' einsitzende, die Walze tragende Schiebebuchse über Gewinde axial verstellt wird (DE-PS 20 09 867), während die Einstellung der Walzenschrägstellung durch Drehen des Walzenkopfgehäuses erfolgt, das hierzu mit einem zur Zwischenwelle zentrischen Ansatz in einer gleichgroßen zentrischen Bohrung im Walzenträger einsitzt und um die Axe der Zwischenwelle schwenkbar ist. Die Stellmittel, insbesondere die in den Walzenköpfen vorzusehenden Stellmittel zur axialen Anstellung der Walzen erfordern einen mehr oder weniger großen baulichen Aufwand in den Walzenköpfen selbst, und der für die Unterbringung des Stellmittels benötigte Raum konkurriert konstruktiv mit dem Raum für eine robuste Ausbildung der Walzenwelle mit dem auf ihr aufsitzenden Kegelrad und deren Lagerung.
Ziel der Erfindung ist es, eine Möglichkeit der axialen Anstellung der Walzen zu schaffen, deren Stellmittel ausserhalb des durch Antrieb und Lagerung der Walzenwelle liegenden Raumes, also außerhalb der Walzenkopfgehäuse unterzubringen sind.
Erfindungsgemäß wird das Gehäuse jedes Walzenkopfes als in einer zur Stirnfläche des Walzenträgers (Rotor) parallelen Normalebene zu den Axen von Sonnenrad, Planeten- und Zwlschenrädern schwenkbare Schwinge ausgebildet, deren Schwenk- achse außerhalb der Axe des in ihr gelagerten Zwischenrades in oder nahe der gemeinsamen Ebene der Axen dieses Zwischenrades und des zugehörigen Planetenrades in einer senkrecht zur gemeinsamen Ebene der Axen sich erstreckenden Führung gelagert und nach beiden Seiten zur gemeinsamen Ebene der Axen in geringen, den Zahneingriff des Zwischenrades mit dem Planetenrad gewährleistenden Grenzen verstellbar ist.
Während bei der bisher bekannten Schwenkmöglichkeit der Walzenköpfe um die Axen der Zwischenwellen sich sogleich die Schrägstellung der Walzen stark ändert - die Verschwenkung erfolgt hier zum Zwecke der Änderung der Schrägstellung und erfordert stets eine Korrektur der axialen Anstellung der Walzen um die auftretende Änderung des Abstandes der Walzen zur Walzgutaxe auszugleichen - ergibt die Verschwenkung der Walzenköpfe um außerhalb der Axen der Zwischenräder gelegene Schwenkachsen, wie dies erfindungsgemäß vorgesehen ist, eine im Verhältnis zur Änderung des Abstandes der Walzen zur Walzgutaxe geringe Änderung der Schrägstellung der Walzen.
Im Rahmen der Erfindungslehre ist jede Lage der Schwenkachse möglich, wenn sie nur ausreichen weit außerhalb der Axe des in der Schwinge gelagerten Zwischenrades gelegen ist, wobei Lagen außerhalb des Teilkreises des Zwischenrades jedenfalls geeignet sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Führung der Schwenkachse so angeordnet ist, daß sie die Axe des Planetenrades kreuzt. Damit liegen die Schwenkachse und die Axe des Planetenrades stets eng beieinander, was für die Eingriffsverhältnisse von Zwischen- und Planetenrad von Vorteil ist und im Sonderfall fällt die Schwenkachse mit der Axe des Planetenrades zusammen. Wie erwähnt, ist das Ausmaß der Änderung der Schrägstellung der Walzen abhängig vom Ausmaß der Abstandsänderung der Walzen zur Walzgutaxe. Bleibt die Abstandsänderung in engen Grenzen, wie es bei gewissen Anwendungen von Planeten-Schrägwalzwerken der Fall ist, bleibt die Änderung der Schrägstellung der Walzen vernachlässigbar klein und es kann in diesem Falle auf die Verstellbarkeit der Schwenkachse verzichtet und die Schwenkachse in die Axe des Planetenrades gelegt werden.
Andererseits kann es von Vorteil sein, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Schwenkachse bezogen auf das Zwischenrad diametral zur Berührungsstelle der Teilkreise von Zwischenrad und Planetenrad angeordnet ist, da hierdurch die Führung der Schwenkachse nach außen rückt, wo genügend Platz zu deren Unterbringung und zur Unterbringung der Verstellmittel vorhanden ist. Diese Anordnung führt also zu einer übersichtlichen, nicht gedrängten Bauweise.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sitzt jedes Walzenkopfgehäuse mit einem die Zwischenwellenlager aufnehmenden Ansatz in einer die Verstellung bzw. Schwenkung des Walzenkopfgehäuses zulassenden Öffnung des Walzenträgers (Rotor) ein und deckt mit einem Flansch diese Öffnung in jeder Schwenkstellung des Walzenkopfgehäuses ab, wobei das Walzenkopfgehäuse mit seinem Flansch gegen die Stirnfläche des Walzenträgers festspannbar ist.
Insbesondere ist, und darin besteht ein weiteres Merkmal der Erfindung, der Walzenträger (Rotor) mit einem laternenartigen Vorsatz versehen, der von einem Stirnring abgeschlossen ist, wobei Stirnring und Walzenträger gegeneinandergekehrte, parallele Flächen aufweisen, zwischen denen die Walzenkopf- gehäuse als Schwingen schwenkbar geführt sind.
Bezüglich weiterer Merkmale der Erfindung wird auf die Ansprüche verwiesen.
Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt nach der in Fig. 3 eingetragenen Schnittlinie I-I schematisch und Fig. 2 ergänzend hierzu in einem Ausschnitt einen weiteren Längsschnitt nach der in Fig. 3 eingetragenen Schnittlinie II, sowie Fig. 3 in einer Stirnansicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, von dem die Fig. 4 eine Einzelheit in größerem Maßstab zeigt. Die gleiche in Fig. 4 dargestellte Einzelheit ist in Fig. 5 in einem Prinzipbild dargestellt, während die Fig. 6 als Prinzipbild eine entsprechende Einzelheit eines zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
In Fig. 1 ist mit 1 der Ständer - auch Stator genannt - eines Schrägwalzwerkes bezeichnet. Drehbar in dem Ständer 1 ist eine Hohlwelle 2 gelagert, die dem Walzgut 3 freien axialen Durchtritt gewährt und auf der ein Sonnenrad 4 aufsitzt.
Angetrieben wird die Hohlwelle 2 und mit ihr das Sonnenrad 4 von einem nicht dargestellten, drehzahlregelbarem Motor über die Welle 5 mit Kegelritzel 6 und das hiermit in Eingriff stehende, auf der Hohlwelle 2 drehfest aufsitzende Kegelrad 7. Der Antrieb über die Welle 5 ist ein Hilfsantrieb, über den das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Walzen 17 und des Walzenträgers (Rotor) 8 steuerbar ist. Im Ständer 1 und auf der Hohlwelle 2 ist ferner ein Walzenträger 8 - auch Rotor 8 genannt - drehbar gelagert. Zu seiner Drehung ist der Walzenträger 8 an einer Stirnseite mit einem Kegelradkranz 9 verbunden, in den ein Ritzel 10 einer Welle 11 eingreift, die von einem nicht dargestellten Antrieb angetrieben ist. In dem Walzenträger 8 sind Planetenräder 12a, 12b, 12c auf Achsen 13 drehbar gelagert und stehen mit dem Sonnenrad 4 in Eingriff. Ferner ist der Walzenträger 8 mit drei Öffnungen 14 versehen, in deren jede ein Ansatz 15 eines von drei Gehäusen 16a, 16b, 16c hineinragt. Jedes Gehäuse 16a, 16b, 16c trägt eine der drei kegelförmigen, um 1200 versetzt zueinander um das Walzgut 3 angeordneten Walzen 17a, 17b, 17c. Je eine Walze 17 mit der sie tragenden Welle 18, dem auf der Welle 18 drehfest aufsitzenden Kegelrad 19, dem mit dem Kegelrad 19 in Eingriff stehenden Kegelritzel 20 und der das Kegelritzel 20 mit einem Zwischenrad 21 verbindenden Zwischenwelle 22, die im Ansatz 15 des Gehäuses 16 gelagert ist, sind durch das Gehäuse 16 zu einem Walzenkopf zusammengefaßt. (Zur Kenntlichmachung der Positionierung der einzelnen Elemente sind diese wie die Gehäuse und Walzen mit Indizes a, b und c versehen.) Die Zwischenräder 21 stehen in Eingriff mit den Planetenrädern 12, und bei der Drehung des Walzenträgers 8 rollen die Planetenräder 12 auf dem Sonnenrad 4 ab, womit sich auch die Walzen 17 drehen.
Zu der den Abstand zwischen den Walzen 17 und der Axe des Walzgutes 3 ändernden Anstellung sind die Walzenkopfgehäuse 16 als an Schwenkachsen 25 aufgehängte Schwingen ausgebildet, wozu die Gehäuse 16 mit Schwingenblättern 26 versehen sind, wie dies insbesondere in der Fig. 4 für die mit den Indizes b bezeichneten Teile dargestellt ist. Die Verschwenkung der Walzenkopfgehäuse 16 erfolgt durch Exzenter 27. Hierzu sind die Schwingenblätter 26 der Walzenkopfgehäuse 16 mit Stützflächen 29 versehen, an denen auf den Exzentern 27 aufsitzende Kulissensteine 30 anliegen. Federn 33, die sich an Widerlagern 34 am Walzenträger 8 und im Stirnring 46 abstützen, halten die Walzenkopfgehäuse 16 in Anlage an den.
Kulissensteinen 30 der Verstellexzenter 27. Die Exzenter 27 sind so angeordnet, daß diese die Walzenkopfgehäuse 16 gegen den Walzdruck abzustützen vermögen, so daß der Walzdruck im wesentlichen von dem Stirnring 46 aufgenommen wird. Die Drehung der Exzenter 27 erfolgt durch nicht dargestellte Schneckengetriebe, die getrieblich miteinander verbunden und gemeinsam von einem Motor angetrieben sind. Es empfiehlt sich die Verwendung selbsthemmender Schneckenantriebe, um besondere Feststellvorrichtungen einzusparen.
Die Verschwenkung der Walzenkopfgehäuse 16 um die Schwenkachsen 25 führt zu einer Änderung der Schrägstellung der Walzen 17 zur Axe des Walzgutes 3 und zu einer Änderung der Eingriffsverhältnisse an den Zwischenrädern 21 und Planetenrädern 12. Zum Ausgleich werden die Schwenkachsen 25 senkrecht zu der gemeinsamen Ebene der Axen von zugeordnetem Zwischenrad 21 und Planetenrad 12 bewegt. Die Schwenkachsen 25 sind hierzu mit Führungszapfen 39 versehen, mit denen sie in Führungsnuten 40 einsitzen, die in den Walzenträger 8 und den Laternen-Stirnring 46 eingearbeitet sind, und mit Schubstangen 35 verbunden, die von Exzentern 36 einer Welle 37 gemeinsam bewegt werden. Die Wellen 37 sind zur gemein- samen Verstellung der Schwenkachsen 25 über nicht dargestellte Schneckengetriebe getrieblich miteinander kuppelbar und gemeinsam von einem Motor antreibbar.
Der Stirnring 46 ist von dem laternenartigen Ansatz 45 getragen und mit dem Walzenträger 8 verbunden.
Die Fig. 5 zeigt nochmals als Prinzipbild den in der Fig. 4 dargestellten Ausschnitt des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels. Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in einem der Fig. 5 vergleichbaren Prinzipbild in Fig. 6 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Führungsnuten 50 so angeordnet, daß sie jeweils die Axe des zugeordneten Planetenrades kreuzen. Diese Anordnung ist Gegenstand der Patentanmeldung P 30 38 488.4.
Leerseite

Claims

Patentansprüche Schrägwalzwerk zum Reduzieren von Voll- oder Hohlquerschnitten, bei dem auf einer den Durchtritt des Walzgutes ermöglichenden Hohlwelle ein angetriebener Walzenträger (Rotor) vorgesehen ist, der drei angetriebene, gegenüber der Walzgutaxe geneigte, um 1200 gegeneinander versetzt angeordnete, kegelförmige, gegen die Walzgutaxe anstellbare Arbeitswalzen aufweist, und bei dem die die Arbeitswalzen tragenden Wellen, deren Axen die Walzgutaxe in kurzen Abständen kreuzen, über je ein Kegelradpaar mit je einer Zwischenwelle getrieblich verbunden sind und jede Zwischenwelle weiterhin ein Stirnrad trägt, das als Zwischenrad über je ein Planetenrad mit einem auf der drehbaren Hohlwelle aufsitzenden Sonnenrad in Eingriff steht, durch dessen Drehung das Verhältnis zwischen Walzendrehzahl und Rotordrehzahl derart steuerbar ist, daß das Walzgut ohne Drehung das Walzwerk durchläuft, wobei der Walzenträger (Rotor) und die Hohlwelle des Sonnenrades in einem Ständer (Stator) drehbar gelagert sind und wobei ferner je eine Kegelwalze mit Walzenwelle, dem auf der Walzenwelle aufsitzenden Kegelrad, der Zwischenwelle mit auf ihr aufsitzendem zweiten Kegelrad und Zwischenrad in einem Gehäuse gelagert und zu je einem Walzenkopf zusammengefaßt sind, und die Walzenköpfe um zur Walzgutaxe parallele Axen zwecks Einstellung des Kreuzungswinkels von Walzenaxe und Walzgutaxe schwenkbar am Walzenträger (Rotor) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) jedes Walzenkopfes als in einer zur Stirnfläche des Walzenträgers (8) (Rotor) parallelen Nor- malebene zu den Axen von Sonnenrad (4), Planeten- und Zwischenrädern (12, 21) schwenkbare Schwinge ausgebildet ist, deren Schwenkachse (25) außerhalb der Axe des in ihr gelagerten Zwischenrades (21) in oder nahe der gemeinsamen Ebene der Axen dieses Zwischenrades (21) und des zugehörigen Planetenrades (12) in einer senkrecht zur gemeinsamen Ebene der Axen sich erstreckenden Führung (40, 50) gelagert und nach beiden Seiten zur gemeinsamen Ebene der Axen in'geringen, den Zahneingriff des Zwischenrades (21). mit dem Planetenrad (12) gewährleistenden Grenzen verstellbar ist.
2. Schrägwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (50) der Schwenkachse die Axe des Planetenrades (12) kreuzt.
3. Schrägwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (40), bezogen auf das Zwischenrad (21) diametral zur Berührungsstelle der Teilkreise von Zwischen- und Planetenrad (21, 12) angeordnet. ist.
4. Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Walzenkopfgehäuse (16) mit einem die Zwischenwellenlager aufnehmenden Ansatz (15) in einer die Verstellung des Walzenkopfgehäuses (16) zulassenden Öffnung (14) des Walzenträgers (8) einsitzt und mit einem Flansch die öffnung (14) im Walzenträger (8) in jeder Schwenkstellung des Walzenkopfgehäuses (16) abdeckt, wobei das Walzenkopfgehäuse (16) mit seinem Flansch gegen die Stirnfläche des Walzenträgers (8) festspannbar ist.
5. Schrägwalzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenträger (8) (Rotor) mit einem laternenartigen Vorsatz (45) versehen ist, der von einem Stirnring (46) abgeschlossen ist, wobei Stirnring (46) und Walzenträger (8). gegeneinandergegehrte, parallele Flächen aufweisen, zwischen denen die Walzenkopfgehäuse (16) als Schwingen schwenkbar geführt sind.
6. Schrägwalzwerk nach einem der v.orhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (25) der Schwinge mit Führungszapfen (39) in Führungsnuten'(40) am Walzenträger (8) und am taternen-Stirnring (46) einsitzen und mittels Schubstangen (35) von gleichmäßig und gleichsinnig wirkenden Exzentern (36) verstellbar ist.
7. Schrägwalzwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei zur Verstellung einer Schwenkachse (25) vorgesehenen Exzenter (36) auf einer gemeinsamen,:in dem laternenartigen Vorsatz (45) gelagerten Welle (37r angeordnet sind.
8. Schrägwalzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes als Schwinge ausgebildete Gehäuse (16) eines Walzenkopfes mit einer Stellvorrichtung, beispielsweise einem Exzenter (27) zur Schwenkung versehen ist.
9. Schrägwalzwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellvorrichtung (27, 30) das Gehäuse (16) des Walzenkopfes gegen den Walzdruck abstützt und das Gehäuse (16) des Walzenkopfes durch eine Feder (33) in Anlage an die Stellvorrichtung (27, 30) gehalten ist.
10. Schrägwalzwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnfläche des Walzenträgers (8) und am Stirnring (46) des laternenartigen Vorsatzes (45) je eine Stellvorrichtung (27, 30) angeordnet ist, die zur gleichmäßigen und gleichsinnigen Betätigung getrieblich miteinander verbunden sind.
11. Schrägwalzwerk nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (35, 36, 37) zur Verstellung der Schwenkachsen (25) und die Stellvorrichtungen (27, 30) für das Schwenken der Walzenkopfgehäuse (16) der drei Walzen (17) eines Walzwerkes jeweils getrieblich miteinander kuppelbar sind.