DE3904166A1 - Planetenwalze fuer ein planetenwalzwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Planetenwalze mit einem feststehenden Stützkörper, zwei Einbaustücken und einem sich drehenden Käfig, in dem Arbeitswalzen und eine entsprechende Zahl von Zwischenwalzen in Wälzlagern drehbar gelagert sind, sowie zwei Federpaketen pro Walzenpaar.

Bei Planetenwalzwerken ohne besondere Einrichtungen bzw. Vorkehrungen beschreiben die Arbeitswalzen exakte Kreisbahnen um die Achse der Planetenwalze. Das führt aufgrund des kleinen Durchmessers der Arbeitswalzen und der Kinematik der Umformung dazu, daß das erzeugte Band nicht vollkommen eben ist, sondern kleine Rillen quer zur Walzrichtung aufweist. Diese Rillen müssen dann in einem anschließenden Glättgerüst eingeebnet werden.

Zur Einsparung dieses Glättgerüstes weicht bei einem Planetenwalzwerk mit stehendem Stützkörper und umlaufenden Arbeits- und Zwischenwalzen, dem sogenannten "Platzer"-Planetenwalzwerk (C. Münker, F. Fischer und P. Fink "KRUPP/Platzer- Planetenwalzwerk - Geschichte, Arbeitweise und Betriebserfahrungen beim Walzen von Stahl und Nichteisenmetallen" aus Techn. Mitt. Krupp Werks-Ber. 25 (1967) H. 3/4, S. 101-114; Peter Fink und Elmar Buch "Platzer planetary mill for hot high reduction of metal strip" aus Metallurgical Plant and Technology 6/1980) die Führungsbahn für die Walzen im Walzspalt von der Kreisbahn ab, und zwar derart, daß die jeweils im Eingriff befindlichen Walzen an der engsten Stelle des Walzspaltes eine geradlinige Bahn parallel zur Bewegungsrichtung des Walzgutes beschreiben. Dadurch ist sichergestellt, daß das gewalzte Band bereits, wenn es aus dem Planetenwalzgerüst kommt, vollkommen eben ist.

Damit die Walzen bei diesem Walzwerkstyp trotz der auftretenden Fliehkräfte auf der gesamten Umlaufbahn auf dem stillstehenden Stützkörper aufliegen bzw. abrollen, sind in den umlaufenden Käfigen, in denen sowohl die Zwischenwalzen als auch die Arbeitswalzen gelagert sind, Tellerfederpakete derart angeordnet, daß sie die Arbeitswalzen und damit die Zwischenwalzen in Richtung Planetenwalzenachse ziehen und letztere in ständigem Kontakt mit dem Stützkörper halten. Die übliche Anordnung und Ausbildung der Arbeits- und Zwischenwalzenlagerung sowie des Federpaketes im umlaufenden Käfig ist in Fig. 1 schematisch dargestellt.

Bei einem Planetenwalzwerk dieser Art mit einer typischen Walzbreite von z. B. 1300 mm sind die Wälzlager außergewöhnlich hohen Belastungen durch den Anstichstoß ausgesetzt. Dieser Anstichstoß beim Auftreffen der Arbeitswalze auf das Walzmaterial liegt in Umfangsrichtung in einer Größenordnung von 60 t. Infolge der hohen Käfigdrehzahl ergibt sich für jedes Lager etwa jede Sekunde ein solcher Anstichstoß, wohingegen die Lagerbelastung in radialer Richtung - hervorgerufen durch die Federpakete - während der restlichen Zeit, das heißt während des Umlaufes der Walzen nur ca. 20 t beträgt. Hinzu kommt, daß die Lagerdrehzahl mit ca. 2000 U/Min. relativ hoch ist. Die Lebensdauer der Lager soll trotz dieser hohen Belastung möglichst hoch sein, um häufige Lagerwechsel zu vermeiden. Die Forderung liegt bei ca. 1200 Std. Erschwerend sind die beengten Geometrie- und Einbauverhältnisse aufgrund der großen Walzenanzahl (im vorliegenden Fall 24 Arbeitswalzen und 24 Zwischenwalzen) und der relativ kleinen Arbeitswalzendurchmesser (ca. 250 mm).

Es hat sich gezeigt, daß die geforderten Standzeiten der Lager bei diesen außergewöhnlichen Bedingungen in vielen Fällen nicht erreicht werden, und es immer wieder zu vorzeitigen Lagerschäden kommt, was Stillstandszeiten und Reparaturaufwand zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Stillstandszeiten und Reparaturaufwand des Planetenwalzwerkes zu reduzieren, das heißt die Standzeiten der Lagerung der Arbeits- und Zwischenwalzen zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Lagerabstand der Arbeitswalzen größer ist als der Lagerabstand der Zwischenwalzen und daß der Kraftangriff der Federpakete jeweils in der Mitte der Arbeitswalzenlager erfolgt.

Durch diese einfache konstruktive Maßnahme ist es möglich, eine der Hauptursachen für den vorzeitigen Ausfall eines Arbeitswalzenlagers zu beseitigen. Bei den Planetenwalzen bisheriger Bauart sind - wie in Fig. 1 ersichtlich - die Lagerabstände der Arbeitswalzen und der zugehörigen Zwischenwalzen gleich, das heißt die beiden Lager sind senkrecht übereinander angeordnet. Diese Anordnung entspricht dem Bestreben, die Stützweite der Walzen im Hinblick auf die Durchbiegung unter Last möglichst klein zu halten, da die Hauptlast beim Anstichstoß tangential zur Walzenbewegung erfolgt und die Arbeitswalzen in dieser Belastungsrichtung von den Zwischenwalzen nicht gestützt sind. Die Tellerfederpakete sind jeweils seitlich neben den beiden übereinanderliegenden Lagern angeordnet. Das Tellerfedergehäuse greift mit einem Ansatz in das Einbaustück der Arbeitswalze und zieht dieses und damit die Arbeitswalze in Richtung Zentrum des Käfigs bzw. in Richtung der Achse der Planetenwalze. Dabei erfolgt die Krafteinleitung für das Lager sehr ungünstig, nämlich in einer Ebene, die außerhalb des Nadellagers liegt. Das Nadellager wird wegen der außermittigen Last ungünstig auf Kantenpressung beansprucht, einer der Hauptgründe für den vorzeitigen Ausfall eines solchen Lagers.

Bei der erfindungsgemäßen Planetenwalze ist es durch die Vergrößerung des Lagerabstandes der Arbeitswalzen unter Inkaufnahme der Vergrößerung der Stützweite möglich, die Tellerfederpakete seitlich neben den Stützwalzenlagern so anzuordnen, daß der Kraftangriff genau in Richtung der Mitte des Lagers der Arbeitswalze erfolgt. Durch diesen mittigen Kraftangriff wird eine absolut gleichmäßige Belastung der beiden Wälzkörper- Reihen erreicht und Kantenpressung sicher vermieden.

Eine besonders platz- und kostensparende Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die Einbaustücke für die Arbeitswalzenlager, die in Bohrungen im Käfig radial beweglich sind, mit Zapfenansätzen zu versehen. Diese Zapfenansätze ragen in eingebautem Zustand in Richtung Käfigmitte durch die Tellerfederpakete hindurch, wobei eine auf das untere Ende diesere Zapfenansatze aufgeschraubte und gesicherte Spannmutter das entsprechend der geforderten Anpreßkraft der Arbeitswalzen einstellbare Widerlager für die Tellerfedern bildet. Dadurch ist der mittige Kraftangriff auf einfache Weise und mit einem Minimum an Teilen realisierbar.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Lager und der Tellerfederpakete und den damit möglichen mittigen Kraftangriff ist sicherlich eine entscheidende Verlängerung der Standzeit bzw. eine Verringerung des Ausfallrisikos für die Wälzlager erreicht, da Kantenpressung hierbei nicht auftreten kann. Eine weitere Erhöhung der Standzeit der Lager ist dadurch möglich, daß sowohl die Zwischenlager als auch die Arbeitswalzenlager als zweireihige Zylinderrollenlager ausgeführt sind und letztere spielfrei oder mit Vorspannung eingebaut sind. Die zur Umformung notwendige Kraft setzt sich aus Hauptwalzkraft und Umfangskraft zusammen. Die Hauptwalzkraft wirkt in radialer Richtung und wird von den Arbeitswalzen über die Zwischenwalzen auf den stationären Stützkörper übertragen. Aus dieser Hauptwalzkraft ergibt sich somit keine Belastung für die Walzenlager. Die Umfangslast, resultierend aus dem Drehmoment des Käfigs, muß von den Arbeitswalzenlagern voll aufgenommen werden. Hierbei ist besonders ungünstig, daß jede Arbeitswalze bei jeder Käfigumdrehung, das heißt jedesmal bei Berührung mit dem Walzgut einen Anstichstoß in etwa 2,5facher Größe der Umfangskraft erleidet. In dieser hohen und häufigen Stoßbelastung ist der zweite Hauptgrund für die zu geringe Standzeit der Walzenlager zu sehen. Um vorzeitige Lagerschäden zu vermeiden, kommen bei der erfindungsgemäßen Planetenwalze anstelle der bisher üblichen Nadellager zweireihige Zylinderrollenlager zum Einsatz, wobei die in erster Linie so stark belastenen Arbeitswalzenlager - vorzugsweise mittels eines konischen Innenringes - spielfrei oder mit Vorspannung eingebaut werden. Der konische Innenring der Arbeitswalzenlager wird mit Hilfe eines Stellringes oder eventuell eines Preßölverbandes axial auf dem ebenfalls konischen Lagerzapfen der Arbeitswalzen verschoben. Durch die Aufweitung des Innenringes wird die Spielfreiheit bzw. Vorspannung des Lagers erreicht. Als alternative Lösung dienen zwei Kegelrollenlager, die entsprechend gegeneinander verspannt werden können. Hierbei ist der Wellenzapfen zylindrisch ausgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Planetenwalze ist in Fig. 2 schematisch dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Fig. 2 zeigt einen Teilschnitt der linken Seite der erfindungsgemäßen Planetenwalze, wie sie in dem sogenannten "Platzer"- Planetenwalzwerk verwendet wird. Sie besteht im wesentlichen aus einem feststehenden, runden Stützkörper 1, der mit zwei nicht dargestellten Einbaustücken fest verbunden ist, zwei um den Stützkörper 1 drehbaren Käfigen 2, sowie einer größeren Anzahl (im Ausführungsbeispiel 24) Arbeitswalzen 3 und der gleichen Anzahl Zwischenwalzen 4, die in den Käfigen 2 und mit diesen zusammen um den Stützkörper 1 umlaufen. Aufgabe der Tellerfederpakete 5 ist es, die Arbeitswalzen 3 entgegen der Fliehkraft in Richtung Drehachse zu ziehen. Dazu werden neben den Federpaketen 5 Federbüchsen 6 angeordnet, die mittels Gebindebolzen 7 im Käfig 2 fest verschraubt sind und mit ihrem Flansch 8 die Haltebüchsen 9 in Einbaulage fixieren. Gleichzeitig hat dieser Flansch 8 die Aufgabe, die über die Haltebüchse 9 weitergeleitete Federkraft aufzunehmen. Das Tellerfederpaket 5 ist in der Zeichenebene genau mittig unter dem Arbeitswalzenlager 10 und links neben dem Zwischenwalzenlager 11 in einer Bohrung des Käfigs 2 angeordnet. Sie ist mit Hilfe der Spannmutter 12 vorgespannt und zieht über den Zapfenansatz 13 das in der Haltebüchse 9 bewegliche Einbaustück 14 und damit die Arbeitswalze 3 gegen die Zwischenwalze 4, die dadurch auf der auswechselbaren Umlaufbahn 1 a des Stützkörpers 1 zum Aufliegen kommt. Sowohl die Zwischenwalzenlager 11 als auch die Arbeitswalzenlager 10 sind als zweireihige Zylinderrollenlager ausgeführt, wobei letztere konische Innenringe 15 haben. Durch entsprechendes Anziehen der Stellringe 16 können diese Innenringe 15 auf dem konischen Lagerzapfen 17 der Arbeitswalze 3 verschoben werden.

Claims (5)

1. Planetenwalze mit einem feststehenden Stützkörper, zwei Einbaustücken und einem sich drehenden Käfig, in dem Arbeitswalzen und eine entsprechende Zahl von Zwischenwalzen in Wälzlagern drehbar gelagert sind, sowie je einem Federpaket auf jeder Seite einer Arbeitswalze, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerabstand der Arbeitswalzen (3) größer ist als der Lagerabstand der Zwischenwalzen (4) und daß der Kraftangriff der Federpakete (5) jeweils in der Mitte der Arbeitswalzenlager (10) erfolgt.

2. Planetenwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkäfige der Arbeitswalzenlager (3) in Einbaustücken (14) angeordnet sind, welche einen Zapfenansatz (13) aufweisen, der in eingebautem Zustand durch die Mittenbohrung des Federpaketes (5) ragt und am Ende ein Gewinde für eine Spannmutter (12) eingearbeitet hat.

3. Planetenwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Zwischenwalzenlager (11) als auch die Arbeitswalzenlager (10) als zweireihige Zylinderrollenlager ausgeführt sind und letztere spielfrei oder mit Vorspannung eingebaut sind.

4. Planetenwalze nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswalzenlager (10) konische Innenringe (15) und die Arbeitswalzen (3) konische Lagerzapfen (17) aufweisen.

5. Planetenwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwalzenlager (11) als zweireihige Zylinderrollenlager ausgeführt und die Arbeitswalzenlager (10) aus je zwei Zylinderrollenlagern aufgebaut sind.