DE4234394C1 - Vorschubgetriebe fuer ein kaltpilgerwalzwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorschubgetriebe für ein Kaltpilgerwalzwerk mit mindestens einem Vorschubschlitten, dessen Vorschubbewegung von mindestens einer kontinuierlich drehangetriebenen Vorschubspindel ableitbar ist, deren Drehbewegung eine oszillierende Axialbewegung überlagerbar ist.

Beim Kaltpilgern von Rohren wird das zu walzende Rohr synchron zur Bewegung des Walzgerüstes schrittweise gedreht und vorgeschoben. Zwischen diesen Bewegungen wird das Rohr im allgemeinen festgehalten und führt keinerlei Bewegungen aus. Üblicherweise werden für die Erzeugung der Dreh- und Vorschubbewegung mechanische Getriebe verwendet, die vom Walzgerüstantrieb angetrieben werden. Es sind auch Kaltpilgerwalzwerke bekannt geworden, deren mechanische Getriebe zur Erzeugung der schrittweisen Dreh- und Vorschubbewegung durch elektrische oder hydraulische Servoantriebe ersetzt wurden. Diese Servoantriebe wurden nach bestimmten Vorgaben in Abhängigkeit vom Walzgerüstantrieb bewegt.

Ein Vorgeschubgetriebe der vorbeschriebenen Art ist beispielsweise aus der DE-OS 21 16 604 bekannt geworden. Bei diesem Stand der Technik wird die Drehbewegung der Vorschubspindel für die beiden Vorschubschlitten vom Antrieb des Walzgerüstes abgeleitet, wozu ein aufwendiges Stirnradgetriebe Verwendung findet. Der kontinuierlichen Drehbewegung der Vorschubspindel wird eine translatorische Axialbewegung dadurch überlagert, daß vom gleichen Antrieb ein Kurvenscheibengetriebe in Bewegung gesetzt wird, welches über ein Hebelsystem eine Hin- und Herbewegung der Vorschubspindel bewirkt. Bei entsprechender Abstimmung des Getriebes addieren oder subtrahieren sich die Drehbewegung der Vorschubspindel und deren oszillierende Axialbewegung zu einem Vorschub oder Stillstand des Vorschubschlittens.

Solche mechanischen Vorschubgetriebe sind aufwendig und verschleißanfällig, die Anpassungsmöglichkeiten sind begrenzt, so daß in der Vergangenheit häufig Vorschubgetriebe eingesetzt wurden, bei denen separat einstellbare elektrische oder hydraulische Servoantriebe verwendet wurden.

Insbesondere bei elektrischen Servoantrieben zur Erzeugung der Vorschubbewegung mußten deutliche Einschränkungen hinsichtlich der erreichbaren Vorschubwerte hingenommen werden. Die verwendeten elektrischen Vorschubantriebe bewegten die Abtriebsglieder direkt, d. h. die Geschwindigkeit am Abtrieb war immer direkt proportional zu der Motorgeschwindigkeit des Antriebsmotors. Die gesamte Leistung zur Bewegungserzeugung mußte also von den Servoantrieben aufgebracht werden, weshalb recht enge Vorschubgrenzen akzeptiert werden mußten.

Da die Vorschubbewegung nicht umkehrend, sondern immer in die gleiche Richtung fortlaufend ist, konnte nicht der gesamte mögliche Drehzahlbereich der Servoantriebe ausgenutzt werden. Die Servoantriebe mußten aber die Lastmomente in voller Größe aufnehmen. Der zur Beschleunigung zur Verfügung stehende Anteil des Motordrehmoments war deshalb unnötig klein, so daß die erreichbaren Vorschubwerte durch walztechnisch bedingte äußere Lasten (Rückwalzkräfte) reduziert wurden. Da bei den Servo-Vorschubantrieben die mit dem Vorschubschlitten im Eingriff stehenden Spindeln ruckweise gedreht werden, erfordert dieses Drehen große Beschleunigungsmomente, was sich wiederum nachteilig auf die erreichbaren Vorschubwerte auswirkt.

Die Übersetzungsstufen zwischen Servomotor und Spindel müssen mit Rücksicht auf bestmögliche Beschleunigung ausgelegt werden. Im allgemeinen führt das zu großen Übersetzungsverhältnissen, d. h. großen Motordrehzahlen bei kleinen Spindeldrehzahlen. Die so ausgewählten Übersetzungsstufen bewirken automatisch, daß der Rücklauf des Vorschubschlittens in seiner Ausgangsposition selbst dann recht lange dauert, wenn der Servomotor mit maximaler Drehzahl rückwärts läuft. Für den Betreiber stellt es einen nicht unbedeutenden Verlust an Produktionszeit dar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Vorschubgetriebe für ein Kaltpilgerwalzwerk der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß es einerseits flexibel und anpassungsfähig an unterschiedliche Vorgaben ist und andererseits hohe Beschleunigungswerte bei vereinfachter getrieblicher Ausbildung zur Verfügung stellt.

Zur Lösung der Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zur Erzeugung der Axialbewegung der Vorschubspindel eine an sich bekannte Planetenrollenspindel vorgesehen ist, die mit einem Ende der Vorschubspindel und koaxial zu dieser unabhängig drehbar verbunden ist und deren Gehäuse ortsfest im Vorschubgetriebegehäuse angeordnet ist, wobei die Planetenrollenspindel über eine Stirnradgetriebestufe von einem separaten Antrieb translatorisch drehantreibbar ist.

Bei konventionellem Antrieb der Vorschubspindel, abgeleitet vom Antrieb des Walzgerüstes oder separat angetrieben durch hydraulische oder elektrische Antriebe besteht die Erfindung in der Beistellung eines neuartigen Antriebes für die translatorische Axialbewegung der Vorschubspindel. Hierzu findet die als Maschinenelement bekannte Planetenrollenspindel Verwendung, d. h. der translatorische Antrieb der Vorschubspindel wird mit Hilfe der Axialbewegung der in ihrem Gehäuse gedrehten Planetenrollenspindel erzeugt. Diese ist also mit der Stirnseite der Vorschubspindel derartig verbunden, daß sie mit der Vorschubspindel und die Vorschubspindel mit ihr Axialbewegungen ausführen kann, wobei jedoch ein unabhängiges Drehen beider Spindeln ermöglicht wird. Um die Planetenrollenspindel zu drehen und damit ihre Axialbewegung zu erreichen, ist diese mit einem separaten Antrieb versehen, der unter Zwischenschaltung einer Stirnradgetriebestufe die Planetenrollenspindel in beiden Drehrichtungen treibt. Dabei ermöglicht der separate Antrieb eine vollkommene Freiheit in der Einstellung des Spindelhubes, ohne die vorstehend beschriebenen Nachteile des Direktantriebes der Vorschubspindel durch Servomotoren zu beinhalten.

Vorzugsweise ist zum Antrieb der Planetenrollenspindel ein Servomotor vorgesehen, der über eine Schnecke mit einem Schneckenrad der Stirnradgetriebestufe korrespondiert. Der Servomotor ist in beiden Drehrichtungen umsteuerbar. Der Servomotor läuft während des Stillstandes der Luppe "rückwärts". Während der Vorschubphase ändert er den Drehsinn und beschleunigt auf ein positives Drehzahlmaximum, so daß im Extremfall der volle Drehzahlbereich ausgenutzt werden kann. Dieser Vorteil ist besonders bei leistungsstarken Servomotoren wichtig, da diese oft eine recht geringe Maximaldrehzahl aufweisen.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die insgesamt für den Vorschubantrieb aufzubringende Leistung auf mindestens zwei Antriebe aufgeteilt wird. Dabei kann der kontinuierliche Drehantrieb der Vorschubspindel ebenfalls über einen oder mehrere Servomotoren erfolgen. Durch den Vorschlag der Erfindung wird der Servomotor für die translatorische Axialbewegung von denjenigen Drehmomenten weitgehend entlastet, die durch die Walzkraft in die Vorschubspindel gebracht werden. Diese Kräfte werden von den Drehantrieben der Vorschubspindel selbst aufgenommen.

Nach einem weiteren ausgestalteten Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß mindestens ein Zahnrad der Stirnradgetriebestufe eine dem Axialhub der Planetenrollspindel angepaßte Breite aufweist. Durch diesen Vorschlag bleibt die Stirnradgetriebestufe in jeder Axialstellung der Planetenrollenspindel im Eingriff.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen Vorschubspindel und Planetenrollenspindel ein die Axialkräfte aus dem Walzvorgang aufnehmendes Axiallager angeordnet ist. Es ist von Vorteil, daß die Planetenrollenspindel die Rückwalzkräfte aufzunehmen in der Lage ist, die über das Axiallager von der Vorschubspindel übertragen werden. Die Drehmomente, die durch diese Kräfte in der Spindel hervorgerufen werden, sind wesentlich besser zu beherrschen, als in dem Fall, wenn die Vorschubspindel unmittelbar vom Servomotor rotatorisch bewegt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sind die letztlich am Servomotor ankommenden Kräfte sehr klein. Dadurch wird der Servomotor nicht so stark aus den Walzkräften belastet und kann einen größeren Anteil seines Motordrehmomentes für die Beschleunigung des Vorschubschlittens zur Verfügung stellen.

Da die Vorschubspindeln der Schlitten translatorisch beschleunigt werden, ist weniger Leistung erforderlich, als wenn die Spindeln mit Servomotoren unmittelbar rotatorisch beschleunigt werden. Trotzdem bleibt gegenüber der aufwendigen Kurvenscheibenlösung die Variationsbreite bei der Einstellung des Vorschubes erhalten.

Durch Abkopplung des die translatorische Axialbewegung der Vorschubspindel ausführenden Servomotors von den Drehantrieben zur kontinuierlichen Bewegung der Vorschubspindel läßt sich auch der Rücklauf der Vorschubschlitten verbessern. Für die Rücklaufgeschwindigkeit ist nicht das Getriebe ausschlaggebend, welches die translatorische Axialbewegung erzeugt. Dieses Getriebe kann somit optimal hinsichtlich der Anforderungen des Beschleunigungsantriebes ausgelegt werden, ohne daß, wie eingangs geschildert, die Geschwindigkeit des Schlittenrücklaufes durch das Getriebe beeinträchtigt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Vorschubgetriebe nach der Erfindung in grob schematischer Darstellung,

Fig. 2 den die translatorische Axialbewegung bewirkenden Teil des Vorschubgetriebes im Längsschnitt und

Fig. 3 den Schnitt A-B in Fig. 2.

In Fig. 1 ist mit 1 das Walzgerüst des Kaltpilgerwalzwerkes bezeichnet, das von einem Kurbelantrieb 2 in Pfeilrichtung 3 hin- und herbewegt wird. Die mit 4 und 5 bezeichneten Vorschubschlitten ergreifen mit ihren Spanneinrichtungen 6 und 7 abwechselnd das Rohr und schieben es um einen Vorschubhub weiter, sobald das Walzgerüst 1 die Totlagenstellung durchläuft. Die Vorschubschlitten 4 und 5 werden über die Vorsschubspindeln 8, 9 kontinuierlich angetrieben, wobei die Vorschubspindeln 8, 9 unabhängig voneinander und in ihrer Drehrichtung umsteuerbar sind, so daß der jeweils nicht im Eingriff mit dem Rohr befindliche Vorschubschlitten 4 oder 5 in seine Ausgangsstellung zurückgefahren werden kann, während der andere Vorschubschlitten den Vorschub des Rohres übernimmt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide Vorschubspindeln 8, 9 von separaten Motoren 10, 11 über Stirnradgetriebe 12 antreibbar.

Erfindungsgemäß wird den Vorschubspindeln 8, 9 eine oszillierende Translationsbewegung überlagert, die von einer Planetenrollenspindel 13 erzeugt wird. Dazu wird auf Fig. 2 verwiesen.

In Fig. 2 ist das Gehäuse des erfindungsgemäßen Vorschubgetriebes mit 14 bezeichnet. In diesem Gehäuse ist die Spindelwelle 15 der Planetenrollenspindel 13 bei Lager 16 in einer Mittelwand 17 einerseits gelagert, während die die Planetenrollenspindel 13 tragende Spindelwelle 15 andererseits im Gehäuse 18 der Planetenrollenspindel 13 gelagert ist. Das Gehäuse 18 ist bei 19 am Vorschubgetriebegehäuse 14 des Getriebeteils ortsfest befestigt und gestattet ein Drehen der Planetenrollenspindel 13 bei gleichzeitiger Axialbewegung. Zur Erzeugung der Drehung der Spindelwelle 15 ist der Servomotor 20 vorgesehen, der mit einer von ihm gedrehten Schnecke 21 mit einem Schneckenrad 22 verbunden ist, welches koaxial auf der Welle 23 mit einem Stirnrad der Stirnradgetriebestufe 24 angeordnet ist. Das Stirnrad der Stirnradgetriebestufe 24 kämmt mit einem Zahnrad 25, welches drehfest auf der Spindelwelle 15 befestigt ist. Um sicherzustellen, daß während der beim Drehen der Planetenrollenspindel 13 entstehenden Axialbewegung der Spindelwelle 15 die Stirnradgetriebestufe 24, 25 im Eingriff bleibt, hat das Zahnrad 25 eine entsprechend dem Axialhub ausgelegte Zahnbreite. Das Lager 16 der Spindelwelle 15 ist als Gleitlager ausgebildet und ermöglicht gleichfalls die Axialbewegung der Spindelwelle 15.

Das der Planetenrollenspindel 13 abgewandte Ende der Spindelwelle 15 ist durch einen Bund 26 abgesetzt, gegen das sich ein Axiallager 27 abstützt, mit dem über ein Verbindungsglied 28 die Vorschubspindel 8 mit der Spindelwelle 15 abstützend verbunden ist. Die Verbindung ist so gestaltet, daß Spindelwelle 15 und Vorschubspindel 8 bzw. 9 in Achsrichtung starr aneinander befestigt sind, jedoch eine unabhängige Drehung ermöglicht wird.

In Fig. 3 ist der Schnitt A-B durch die Darstellung in Fig. 2 gezeigt, gleiche Teile sind gleich bezeichnet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird der Arbeitsablauf wie folgt beschrieben. Das Walzgerüst 1 wird vom Kurbeltrieb 2 hin- und herbewegt. Der Vorschubschlitten 4 hat in Fig. 1 gerade das Rohr gegriffen, der Vorschubschlitten 5 hat das Rohr losgelassen. Während der Vorschubschlitten 5 in Pfeilrichtung zurück in seine Ausgangsstellung verfährt, schiebt der Vorschubschlitten 4 das Rohr in Vorschubrichtung vor. Dazu werden die Vorschubspindeln 8, 9 von den Motoren 10, 11 gegenläufig mit konstanter Drehbewegung angetrieben. Der Drehbewegung der den Vorschub erzeugenden Vorschubspindeln 8, 9 wird eine oszillierende Translationsbewegung überlagert, die in der Planetenrollenspindel 13 erzeugt wird. Dazu treibt der Servomotor 20 und bewirkt über die Schnecke 21, das Schneckenrad 22 und die Stirnradgetriebestufe 24, 25 eine Drehung der Spindelwelle 15 der Planetenrollenspindel 13, wodurch diese sich im Gehäuse 18 der Planetenrollenspindel 13 in axialer Richtung hinein- bzw. hinausschraubt. Da die Spindelwelle 15 mittels Verbindungsglied 28 mit der Vorschubspindel 8, 9 axial verbunden ist, wird bzw. werden die Vorschubspindeln 8, 9 axialbewegt, sodaß sich die translatorische Axialbewegung und die rotatorische Bewegung der Vorschubspindel 8, 9 überlagern. Bei Drehrichtungsumkehr des Servomotors 20 wird bei entsprechender Abstimmung der Motoren 10, 11 die Bewegung des Vorschubschlittens 4 gegenüber dem Walzgerüst 1 stillgesetzt, weil die Vorschubbewegung der Vorschubspindel 8 oder 9 von der Axialbewegung der Planetenrollenspindel 13 kompensiert wird.

Claims (4)

1. Vorschubgetriebe für ein Kaltpilgerwalzwerk mit mindestens einem Vorschubschlitten, dessen Vorschubbewegung von mindestens einer kontinuierlich drehangetriebenen Vorschubspindel ableitbar ist, deren Drehbewegung eine oszillierende Axialbewegung überlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Axialbewegung der Vorschubspindel (8, 9) eine an sich bekannte Planetenrollenspindel (13) vorgesehen ist, die mit einem Ende der Vorschubspindel (8) und koaxial zu dieser unabhängig drehbar verbunden (28) ist und deren Gehäuse (18) ortsfest im Vorschubgetriebegehäuse (14) angeordnet ist, wobei die Planetenrollenspindel (13) über eine Stirnradgetriebestufe (24, 25) von einem separaten Antrieb (20, 21, 22) translatorisch drehantreibbar ist.

2. Vorschubgetriebe für ein Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Planetenrollenspindel (13) aus dem Servomotor (20) besteht, der über eine Schnecke (21) mit einem Schneckenrad (22) der Stirnradgetriebestufe (24, 25) korrespondiert.

3. Vorschubgetriebe für ein Kaltpigerwalzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zahnrad (25) der Stirnradgetriebestufe (24, 25) eine dem Axialhub der Vorschubspindel (8, 9) angepaßte Breite aufweist.

4. Vorschubgetriebe für ein Kaltpilgerwalzwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Vorschubspindel (8, 9) und Planetenrollenspindel (13) dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Vorschubspindel (8, 9) und Planetenrollenspindel (13) ein die Axialkräfte aus dem Walzvorgang aufnehmendes Axiallager (27) angeordnet ist.