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Walzenwechselvorrichtunq
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Walzenwechselvorrichtung für auf
Horizontal- oder Vertikalwalzen aufsitzende Walzringe, bestehend im wesentlichen
aus einer Drehsäule mit Auslegearm, an dem sich mindestens eine Walzenaufnahmevorrichtung
befindet.
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Aus der DE-OS 32 26 694 ist eine Walzenwechselvorrichtung für durch
Verspannen auf einem umlaufenden Wellenteil in fliegender Anordung als Horizontalwalzen
aufsitzende Walzscheiben oder Walzringe bekannt, mittels der eine entsprechende
Wechselvorrichtung mechanisiert und damit die Wechselzeiten und der manuelle Aufwand
verringert werden soll. Dazu ist vorgesehen, daß seitlich des Walzgerüstes, senkrecht
zur Walzlinie, in einer die Wellenlängsachsen schneidenden gemeinsamen senkrechten
Ebene ein Ständer angeordnet ist, welcher in zwei zueinander parallelen horizontalen
Ebenen winkelgleich und umfangversetzt, mindestens je zwei zueinander versetzte,
als Tragarmkränze ausgebildete Tragarme aufweist.
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Eine derartige Vorrichtung ist jedoch vollautomatisch nicht zu betreiben.
Die bekannte Walzenwechselvorrichtung kann infolge zu langer Produktionsunterbrechungen
den Kostenfaktor nicht wesentlich senken, ferner muß zahlreiches Bedienungspersonal
bereitgestellt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist somit die Bereitstellung einer Walzenwechselvorrichtung
mit einer verringerten Walzenwechselzeit, d. h. mit kurzen Manipulationszeiten,
geringen
Kostenaufwendungen und der Möglichkeit einer Einmannbedienung, wobei der Bedienungsmann
lediglich den Walzenwechsel überwacht.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch,
daß jede Walzenaufnahmevorrichtung einen mittels Kraftmitteln in Walzenlängsrichtung
bewegbaren Klemmkopf besitzt, der mit einem Wechselkopf mit integriertem Walzenring
verbindbar ist. Durch diese Maßnahme wird vorteilhaft der Walzenwechsel vollautomatisch
in nur etwa drei Minuten vollzogen.
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Die Kostenaufwendungen können gegenüber herkömmlichen teilautomatischen
Lösungen wesentlich reduziert werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwei
Walzenaufnahmevorrichtungen eine Wazenwechseleinheit bilden, wobei vorzugsweise
zwei Walzenwechseleinheiten vorgesehen sind, von denen eine Wechseleinheit keine
Wechselköpfe aufweist und zur Aufnahme verschlissener Walzenringe dient, während
die andere Walzenwechseleinheit mit den auszuwechselnden Walzenringen an den Wechselköpfen
ausgerüstet ist. Im allgemeinen sind zwei Walzenwechseleinheiten als Doppeleinheit
nebeneinander an dem Auslegearm angeordnet, wobei zunächst in Schwenkrichtung die
Walzenwechseleinheit ohne Wechselköpfe und daneben die Walzenwechseleinheit mit
Wechselköpfen und neuen Walzringen positioniert ist. Eine derartige Anordnung hat
sich als besonders zweckmäßig für einen schnellen Walzenwechsel herausgestellt und
ist zudem auch besonders kostengünstig.
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Vorteilhaft ist ferner vorgesehen, daß ein Klemmkopf eine Klemmverbindung
zum jeweiligen Wechselkopf herstellt, vorzugsweise indem ein aus dem Wechselkopf
ragender Innenkörper von einem Ring mit Gleitsitz umschlossen wird, wobei der Ring
in einem Teilbereich der Öffnung der Hülse durch koaxial verlaufende Zahnprofile
befestigt ist und der beidseits abgedichtete Formschlußbereich durch ein Druckmittel
beaufschlagbar ist. Mit dieser Maßnahme wird auf einfache Weise ein Reibschluß zwischen
Innenring und Innenkörper und damit eine lösbare Verbindung zwischen Klemmkopf und
Wechselkopf hergestellt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Klemmköpfe
drehfest arretierbar ausgebildet, wobei vorzugsweise die Klemmköpfe mit Eingriffsorganen
versehen sind, die in Ausnehmungen der Ständerköpfe eingreifen und als Drehmomentstütze
wirken. Hierdurch wird das beim Herstellen und Lösen der Verbindung zwischen Wechselkopf
und Walze auftretende Drehmoment abgestützt, wobei das beim Lösen aufbringbare Moment
bis zum vierfachen des Einzelantriebsmomentes betragen kann.
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Darüberhinaus ist mit der Erfindung auch vorgesehen, daß ein Wechselkopf
einen sowohl mit dem jeweiligen Klemmkopf als auch mit der Walzenwelle verbindbaren
Innenkörper besitzt, wobei der Kopf der Walzenwelle einen Kegelzapfen bildet und
der Innenkörper eine dem Kegelzapfen der Walzenwelle entsprechende konische Bohrung
aufweist, wobei zur dauerhaften Verbindung des Kegelzapfens mit dem Innenkörper
im Bereich der Bohrung ein passendes konisches Gewinde vorgesehen
ist,
mit einer bei Übertragung des Walzdrehmomentes den Gewindeschluß bewirkenden Steigung.
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Vorteilhaft ist für die Bohrung des Innenkörpers und den Kegelzapfen
der Walzenwelle ein Gewinde mit Sägezahnprofil vorgesehen, wobei der Winkel zwischen
der Kegelmantellinie und der Drehachse die Hälfte des Winkels zwischen den Schrägflanken
und den Steilflanken beträgt, vorzugsweise 16,5 Grad unter Verwendung eines flankenzentrierten
Gewindes. Dieses Gewindeprofil hat neben fertigungstechnischen Vorteilen den weiteren
Vorteil, daß die Walzkraft etwa mittig zum Flankenwinkel wirkt, die Gänge sich miteinander
verkeilen und die Walzkraft übersetzt als große Flächennormalkraft einen hohen Reibschluß
zwischen dem Innenkörper und dem Walzenzapfen in Umfangsrichtung ergibt.
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Ein derartiges Gewinde zentriert sich zudem selbst.
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Vorteilhaft wird die Erfindung ferner dadurch weitergebildet, daß
als Kraftmittel für die Bewegung der Klemmköpfe in Walzenachsrichtung mit druckluftbetriebene
Kolben- Zylindereinheiten eingesetzt werden, die auf einer am Auslegearm befestigten
Tragplatte angeordnet sind und zweckmäßigerweise mit werkseitig zur Verfügung gestellter
Druckluft kostengünstig betrieben werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß auf dem Innenkörper
ein Walzring fest angeordnet ist, wobei in axialer Richtung ein Paket von Tellerfedern
zwischen zwei Scheiben am Walzring anliegt, eingespannt von einem Gewindering mit
druckbeaufschlagbarem Ringkolben und einer Außenmutter. Vorzugsweise
ist
dabei der Walzring auf dem Innenkörper entweder aufgeklebt oder aufgeschrumpft.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Erläuterung einer in den Zeichnungen schematisch dargestellten
Vorrichtung.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Walzenwechselvorrichtung über dem Walzgerüst bei vertikaler Walzenanordnung in Seitenansicht
Fig. 2 einen Klemmkopf und Wechselkopf als Teil der erfindungsgemäßen Walzenwechselvorr
ichtung im Längsschnitt, verbunden mit dem Kegelzapfen einer Walzenwelle Fig. 3
einen Teillängsschnitt durch die Tragplatte des Auslegearms mit Anordnung der Kolben-Zylindereinheiten
bei der Walzenwechselvorrichtung.
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In der Figur 1 ist eine Walzenwechselvorrichtung für Vertikalwalzen
dargestellt. Mit der Walzenwechselvorrichtung sollen auswechselbare Walzringe, das
heißt auf Zapfen von Walzgerüsten fliegend gelagerte und auf diesen verspannte Walzscheiben-
bzw. Walzringträger, aus Hartmetall oder Stahl gemeinsam mit einer hydraulischen
Spanneinheit gegen Ersatzwalzen ausgewechselt
werden.
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Dabei ist mit 1 ein Walzgerüst bezeichnet, das ausschnittweise im
Prinzip dargestellt ist, und dessen Walzenwellen an ihrem Ende als Kegelzapfen 2,
3 ausgebildet sind. Seitlich des Walzgerüstes 1 ist eine Drehsäule 4 stationär und
drehbeweglich gelagert (auch verfahrbare Lagerung ist vorgesehen). An der Drehsäule
4 ist ein Auslegearm 5 mit einer Tragplatte 6 angebracht, an der sich die Walzenaufnahmevorrichtungen
7 und 8 befinden, die gemeinsam eine Walzenwechseleinheit bilden. Die Walzenaufnahmevorrichtungen
7 und 8 besitzen je einen Wechselkopf 10, 11 mit integrierten Walzringen 12, 13.
Die Wechselköpfe 10 und 11 sind über Innenkörper 14, 15 mit den Klemmköpfen 16,
17 verbindbar, die ihrerseits an den Verbindungsstangen 18, 19 befestigt sind. Die
Verbindungsstangen 18 und 19 sind fest an je einen Druckübersetzer 20, 21 angeschlossen
und über Hubscheiben 22, 23 mit den Hubelementen 26, 27, 28, 29 verbunden. Mit den
Hubscheiben 22, 23 ebenfalls fest verbunden sind die Druckmittelzylinder 24, 25.
Mittels der Hubelemente 26, 27, 28 und 29 sind die Verbindungsstangen 18, 19 mit
den Klemmköpfen 16, 17 und den Wechselköpfen 10, 11 in Walzenachssrichtung, (d.
h. vorliegend vertikal) unabhängig voneinander bewegbar. Die Hubelemente 26 bis
29 stützen sich an der Tragplatte 6 ab. Die Klemmköpfe 16 und 17 sind mit Armen
bzw. Eingriffsorganen 30, 31 versehen, die in Ausnehmungen der Köpfe 32, 33 der
am Walzgerüst 1 befestigten Ständer 34, 35 eingreifen.
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Beim Verbinden der Wechselköpfe 10, 11 mit den Walzenzapfen 2, 3 bzw.
beim Lösen wird auf diese Weise das auftretende Drehmoment abgestützt. In den Wechselköpfen
10
und 11 ist jeweils eine konische Bohrung 40, 41 mit Gewinde vorgesehen, passend
zum konischen Gewinde 42, 43 der Kegelzapfen 2 und 3. Für die Bohrung 40, 41 des
Innenkörpers 14, 15 und den Kegelzapfen 2, 3 der Walzenwelle ist ein Gewinde 42,
43 mit Sägezahnprofil vorgesehen, wobei der Winkel zwischen der Kegelmantellinie
und der Drehachse die Hälfte des Winkels zwischen den Schrägflanken und den Steilflanken
beträgt, vorzugsweise 16,5 Grad unter Verwendung eines flankenzentrierten Gewindes.
Besonders vorteilhaft bildet dabei die Flächennormale der Schrägflanke mit der Drehachse
einen Winkel von 13,5 Grad und die Flächennormale der Steilflanke mit der Drehachse
einen Winkel von 19,5 Grad.
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Fig. 2 zeigt im Detailausschnitt Klemmkopf 16 und Wechselkopf 10,
wobei Wechselkopf 10 mit dem Kegelzapfen 2 auf der Antriebswelle 44 verbunden ist.
Die Antriebswelle 44 ist dabei in bekannter Weise von einem Gleitlager 50 umgeben,
ferner sind im oberen Bereich der Antriebswelle Dichtungen 51, 52, 53 vorgesehen.
Das Gleitlager 50 stützt sich in einer Büchse 54 im Walzgerüst 1 ab. Am Walzgerüst
1 ist eine Stütze 34 mit Kopf 32 und darin befindlicher Ausnehmung angebracht. In
die Ausnehmung im Kopf 32 greift ein Arm ein, bestehend aus einer Nase 55 und einem
Steg 56, der am Klemmkopf 16 befestigt ist und in Verbindung mit dem Kopf 32 als
Drehmomentstütze wirkt. Der Klemmkopf 16 besitzt einen Innenring 60 mit Gleitsitz,
der den oberen Teil des Innenkörpers 14 umschließt. Umgeben ist der Innenring 60
von einer Öffnung 61, in die eine sektorale Außenverzahnung des Innenringes 60 hineinragt,
und die im Eingriff steht mit der Innenverzahnung
einer Hülse
62. Der so gebildete Formschlußbereich in der Öffnung 61 wird beidseitig durch Dichtungsmanschetten
63 und 64 abgedichtet. Die Öffnung 61 ist mit einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar.
Das hydraulische Druckmittel gelangt durch eine Druckleitung 65 in der Verbindungsstange
18, im Verbindungskopf 66, im Schulterring 70 und in der Hülse 62 in die Öffnung
61. Die an beiden Seiten des Klemmkopfes 16 angeordneten Schulterringe 70, 71 werden
mit Schrauben 72, 73 an der Hülse 62 befestigt.
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Die Hülse 62 ist ferner umgeben van einem Ring 74, der über vier zum
Teil dargestellte Paßfedern, -die von der Hülse 62, bei Druckbeaufschlagung im Bereich
der Öffnung 61, ausgehende Radialkräfte aufzunehmen vermag.
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Der Wechselkopf 10 besteht aus dem Innenkörper 14, auf den ein Walzring
12 geklebt bzw. geschrumpft ist. In axialer Richtung liegt am Walzenring 12 ein
Paket von Tellerfedern 80 zwischen zwei Scheiben 81 und 82, eingespannt von einem
Gewindering 83 mit druckbeaufschlagbarem Ringkolben 84 und einer Außenmutter 85.
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Ein hydraulisches Druckmittel kann dabei in nicht dargestellter Art
und Weise über die Bohrung 86 in den Zylinderraum 87 gelangen. Durch Beaufschlagung
des mit Dichtungen versehenen Kolbens 84 mit einem hydraulischen Druckmittel im
Druckbereich bis 1000 bar werden die Tellerfedern 80 um den verbleibenden Federweg
gespannt, so daß die Außenmutter 85 mit einem Steckschlüssel in der Bohrung 88 gelöst
oder gespannt werden kann. Die Montage bzw. Demontage des Walzringes 12 erfolgt
dabei zweckmäßigerweise in der Walzenschleiferei, so daß der eigentliche Walzenwechselvorgang
automatisch erfolgen kann und durch diese Arbeitsvorgänge
nicht
verzögert wird.
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Fig. 3 zeigt im Detailausschnitt die Anordnung und Wirkungsweise der
auf der Tragplatte 6 des Auslegearms 5 angeordneten Kraft- bzw. Hubmittel. Die Hubbewegung
der Verbindungsstange 18 erfolgt mittels der Luftzylinder 26, 27, die beidseits
der Verbindungsstange 18 auf der Tragplatte 6 angeordnet und fest mit dieser verbunden
sind. Die Kolbenstangen 90 und 91 der Luftzylinder 26, 27 sind fest mit der Hubscheibe
22 verbunden, an der auch das Druckübersetzergehäuse 20 sowie ein weiterer Luftzylinder
24 angebracht sind.
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Sobald die Luftzylinder 26 und 27 mit Preßluft beaufschlagt werden,
bewegt sich die Verbindungsstange 18 in der Stangenführung 92 in Gleitlagern 93
nach oben.
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In der Verbindungsstange 18 befindet sich die Druckmittelleitung 65
(zur Versorgung des nicht dargestellten Klemmkopfes). Das Druckübersetzergehäuse
20 besitzt einen Anschlußstutzen 94 zur Verbindungsstange 18 sowie einen Kolbenkopf
95, der vom Luftzylinder 24 bewegt wird und der den ausreichenden Hydraulikdruck
in der Druckmittelleitung 65 durch Druckübersetzung erzeugt.
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Der vorwiegend automatische Betrieb der erfindungsgemäßen Walzenwechselvorrichtung
sieht vor, daß nachgeschliffene oder neue Walzringe 12, 13 in die Wechselköpfe 10,
11 bereits im Walzendepot eingesetzt und in eine bestimmte Position gebracht werden,
damit die Aufnahme am Walzgerüst 1 möglich wird. Die schwenkbare Walzenwechselvorrichtung
besitzt zwei Walzenwechseleinheiten für je ein Walzenpaar. Die Walzenwechselvorrichtung
wird durch einen geeigneten Antrieb
vom Walzendepot in den Gerüstbereich
mittels der Drehsäule 4 mit dem noch freien Teil (ohne Wechselköpfe) über das Walzgerüst
1 um etwa 180 Grad geschwenkt. Nun erfolgt das Lösen des Paares der verschlissenen
Walzringe auf ihren Wechselköpfen. Zunächst wird ein Klemmkopf 16 über den zu wechselnden
Wechselkopf am Walzgerüst abgesenkt. Der Klemmkopf 16 verriegelt sich über die Eingriffsorgane
30 bzw. 55, 56 in Verbindung mit dem Kopf 32. Im Druckübersetzergehäuse 20 wird
mittels des Druckzylinders 24 die Druckleitung 65 mit Druck beaufschlagt, wodurch
sich der Klemmkopf 16 fest mit dem Wechselkopf 10 über den Innenkörper 14 verbindet.
Der Hauptantrieb des Walzgerüstes 1 löst nun das konische Verbindungsgewinde 42,
wonach die Walzenaufnahmevorrichtung 7 mit Klemmkopf 16 und Wechselkopf 10 mittels
der Luftzylinder 26, 27 angehoben wird. Danach erfolgt der gleiche Vorgang für die
Walzenaufnahmevorrichtung 8. Nach Beendigung dieses Vorganges wird das sich in der
neuen Walzenwechseleinheit befindliche Paar von Wechselköpfen mit neuen Walzenringen
die in den Bereich des Walzgerüstes 1 motorisch nachgeschwenkt. Der Einbau der Wechselköpfe
erfolgt in umgekehrter Reihenfolge nacheinander, gemäß dem vorstehend beschriebenen
Ausbau. Die Walzenwechseleinheit mit den verschlissenen Walzringen wird automatisch
in die Position des Walzendepots geschwenkt, wo die Ablage der Walzenwechseleinheit
bzw. Neuaufnahme einer Walzenwechseleinheit mit geschliffenen Ringen erfolgt.
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Über das geschilderte Beispiel hinaus kann bei entsprechender konstruktiver
Anpassung die erfindungsgemäße Walzenwechselvorrichtung auch für andere Walzgerüste
zum Walzenwechsel verwendet werden.
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Bezugsziffernlegende 1 Walzgerüst 2 Kegelzapfen 3 Kegelzapfen 4 Drehsäule
5 Auslegearm 6 Tragplatte 7 Walzenau fnahmevorrichtung 8 Walzenaufnahmevorrichtung
10 Wechselkopf 11 Wechselkopf 12 Walzring 13 Walzring 14 Innenkörper 15 Innenkörper
16 Klemmkopf 17 Klemmkopf 18 Verbindungsstange 19 Verbindungsstange 20 Druckübersetzer
21 Druckübersetzer 22 Hubscheibe 23 Hubscheibe 24 Druckmittelzylinder 25 Druckmittelzylinder
26 Hubelement 27 Hubelement 28 Hubelement 29 Hubelement 30 Eingriffsorgan 31 Eingriffsorgan
32 Kopf
33 Kopf 34 Stütze 35 Stütze 40 Bohrung 41 Bohrung 42 Gewinde
43 Gewinde 44 Antriebswelle 50 Gleitlager 51 Dichtung 52 Dichtung 53 Dichtung 54
Büchse 55 Nase 56 Steg 60 Innenring mit Außenverzahnung 61 Öffnung 62 Hülse mit
Innenverzahnung 63 Dichtungsmanschette 64 Dichtungsmanschette 65 Druckleitung 66
Verbindungskopf 70 Schulterring 71 Schulterring 72 Schrauben 73 Schrauben 74 Ring
80 Teller federn 81 Scheibe 82 Scheibe 83 Gewindering 84 Ringkolben 85 Außenmutter
86
Bohrung 87 Zylinderraum 88 Bohrung 90 Kolbenstange 91 Kolbenstange 92 Stangenführung
93 Gleitlager 94 Anschlußstutzen 95 Kolbenkopf