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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Universalwalzgerüst mit einer
Walzenspaltsteuerung.
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Stand der
Technik
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Universalwalzgerüste werden
hauptsächlich in
der Erzeugung von gewalzten Abschnitten mit gebogenen Kanten und
von T-Trägern,
H-Trägern
etc. verwendet. Universalwalzgerüste
bestehen im Allgemeinen aus einem Paar Walzen mit einer horizontalen
Achse und einer oder zwei Walzen mit einer vertikalen Achse, die
an einer Seite oder an beiden Seiten der Walzen mit horizontaler
Achse angeordnet sind (siehe z. B. die US-A 6 021 656). Ein Typ
von Universalwalzgerüsten
nach dem Stand der Technik umfasst einen Walzenlageraufbau, der
aus zwei Monoblock-Verbindungselementen parallel zu den Achsen der
horizontalen Walzen besteht, die die seitlichen Gehäuse des
Gerüsts
verbinden. Die Gehäuse wiederum
tragen die Einbauteile, welche die Lager für die Lagerung und Drehung
der Walzen mit horizontaler Achse umfassen. Stattdessen sind die
Walzen mit vertikaler Achse in Einbauteilen angebracht, die zwischen
den Säulen
der Gehäuse,
zwischen den Einbauteilen der Walzen mit horizontaler Achse angeordnet
sind.
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Eines
der Probleme, die es bei diesem Typ von Gerüsten zu lösen gilt, besteht darin, den
richtigen Kompromiss zwischen der Steifigkeit der Struktur der Gerüste, die
auf die während
der Walzvorgänge
erzeugten Kräfte
reagieren, ihres geringen Gewichts und ihrer Einfachheit des Aufbaus
zu finden, um Wartungsarbeiten und den Austausch von abgenutzten
Teilen der Gerüste
oder der gesamten Gerüste
in der kürzest
möglichen
Zeit zu erlauben, und so Stillstände
zu reduzieren.
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In
der Vergangenheit wurden verschiedene Arten von Lösungen vorgeschlagen,
um sowohl die Arbeitsschritte für
einen Walzentausch oder für
die Wartung zu beschleunigen, als auch um die Zeit zu verkürzen, die
erforderlich ist, um die Walzengerüste auszutauschen.
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Das
italienische Patent IT-UD 92A 000 110 beschreibt ein Universalwalzgerüst mit Gehäusen, die
aus üblichen
Elementen mit einer Gewindespindel bestehen, welche die Regulierung
des Abstands zwischen den Walzenmitten sicherstellen. In diesem Gerüst wird
die Drehbewegung der Gewindespindel in eine Querbewegung der Träger übertragen,
welche die Einbauteile der horizontalen Walzen halten.
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Das
Patent IT-UD 92A 000 022 beschreibt ein System zum Einstellen des
Schließens
der vertikalen Walzen, die in einem Universalgerüst in Kombination mit dem Lageraufbau
für in
der IT-UD 92A 000 110 beschriebene horizontale Walzen angebracht sein
können.
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Das
Patent US-A-4 918 964 beschreibt ein Universalgerüst, das
mit Systemen eines hydraulischen Typs zur Walzenspalteinstellung
ausgerüstet ist.
Die Hydraulikzylinder wirken einzeln und einer wird für jedes
Einbauteil der oberen horizontalen Walzen und für jede vertikale Walze der
vertikalen Walzen angewendet.
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Das
Hauptproblem, das diese Gerüsttypen zeigen,
besteht darin, die Verformung, die unter einer Belastung erzeugt
wird, zu reduzieren, damit sie innerhalb der von den Verfahren,
die von diesen Gerüsttypen
durchge führt
werden müssen,
verlangten Toleranzgrenze bleiben. Die häufigsten Verformungen, die
in diesen Gerüsttypen
vorkommen, sind jene, die sich von der Schwankung des Walzenspalts herleiten,
die durch die Deformation der biegsamen Elemente, die das Gerüst bilden,
während
des Einführens
des Stabes und der Entnahme des Stabes selbst bewirkt werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Der
Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, die oben beschriebenen
Nachteile durch Bereitstellung eines Universalwalzgerüsts mit einer
Walzenspaltsteuerung, das eine erhöhte Steifigkeit und verbesserte
dynamische Leistungen bietet, zu überwinden.
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Ein
weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein Gerüst des oben
erwähnten
Typs bereitzustellen, das einen verringerten Verschleiß seiner
Komponenten, eine Verringerung der Anzahl und Art von manuellen
Arbeitsschritten und eine Vereinfachung des Aufbaus erlaubt.
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Diese
Ziele werden zusammen mit weiteren, die. aus der folgenden Beschreibung
ersichtlich werden, durch ein Universalwalzgerüst mit einer Walzenspaltsteuerung
erreicht, das die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.
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Dank
dieser Merkmale des Universalwalzgerüsts weisen die zwei Paare von
vertikalen Verbindungsstangen, die die Walzlast tragen, eine reduzierte
Länge und
reduzierte Ausdehnungen auf, da die hydraulisch arbeitenden Kammern
relativ zu den horizontalen Walzen sehr eng an der Achse der Walzen selbst
angeordnet sind. Die Anordnung der Arbeitskammern, die in dem neuen
Universalgerüst
vorgesehen sind, lässt
zu, dass die während
des Walzens erzeugte Last in einem kürzeren Weg geschlossen wird als
mit traditionellen Walzwerkgerüsten
mit Gehäusen,
die eine geschlossene Schleife von Kräften bilden. Im Allgemeinen
resultiert dies in einer erhöhten
Steifigkeit des gesamten Gerüsts.
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Dank
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Gerüsts gemäß der Erfindung
lässt ein
zwischen den Verbindungskreuzelementen der Betätigungszylinder, solidarisch
mit den letzteren, und den Einbauteilen der horizontalen Walzen
angeordnetes Kugelgelenk zu, dass die Einbauteile um die Achse der
Verbindungsstangen verschwenken. Auf diese Weise bleiben die Verbindungsstangen
gerade, selbst wenn die Walzen der Walzlast unterworfen sind und
die Einbauteile dazu neigen, zu verschwenken. Auf diese Weise werden
nur axiale Lasten auf die Betätigungszylinder
ausgeübt,
aber keine radialen Lasten, mit dem Ergebnis einer Verlängerung
der Lebensdauer der Dichtungen der Betätigungszylinder selbst.
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Im
Vergleich mit den herkömmlichen
Lösungen,
die Stehbolzen versenden, die sich um ihre eigene Achse drehen,
um den Mittenabstand der Walzen zu regulieren, erlauben die hydraulisch
betätigten
Zylinder die Verwendung nicht drehender Bolzen oder Verbindungsstangen.
Dies bietet die Vorteile, dass die Verbindungsstangen mit einem
vergrößerten Durchmesser
hergestellt werden können,
mit einem quadratischen Abschnitt in ihrem Mittelbereich, was die
Steifigkeit diese Elemente weiter erhöht. Überdies sind die den Verbindungsstangen
zugeordneten Dichtungen statischen Spannungen unterworfen, so dass
ihre Effizienz und ihre Lebensdauer in Bezug auf die in anderen
bekannten Lösungen
verwendeten drehenden Dichtungen erhöht sind.
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Die
Verwendung doppelt wirkender Hydraulikaktuatoren mit einer Doppelwelle
erlaubt eine Verbesserung der dynamischen Leistung des Gerüsts, da
die Aktuatorantwort- und Einstellzeiten beim Zuführen und Ent nehmen des Stabes
deutlich verringert sind und, die Toleranzen, die an dem Produkt
erhalten werden können,
verbessert sind. Weitere Vorteile in Verbindung mit der Verwendung
von betätigten
Zylindern bestehen in der Tatsache, dass die Steifigkeit der doppelt
wirkenden betätigten
Zylinder die doppelte jener des einzeln wirkenden Zylinders ist,
und dass die zusätzlichen
außenliegenden
Ausgleichswalzen und ihre jeweiligen Hydrauliksteuerungen beseitigt
wurden.
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Die
Verwendung eines hydraulisch betätigten
Zylinders an dem Träger
gemäß der Erfindung, die
entsprechend den Verbindungsstangen angeordnet sind, vermeidet auch
Probleme infolge von Lastspitzen. Dies deshalb, da die Verbindungsstangen immer
unter Zug und nie unter Kompression arbeiten, wie es stattdessen
in Gerüsten
mit geschlossenen Gehäusen
nach dem Stand der Technik geschieht, wo auf Grund des Auftretens
von Spitzenlast-Instabilität
die Hübe
verringert werden müssen.
Demzufolge ist es nicht notwendig, Unterlegplatten zwischen betätigtem Zylinder
und Einbauteilen einzusetzen, um das gesamte Intervall an Werten,
die der Walzenmitten-Abstand einnehmen kann, abzudecken.
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Dank
des Merkmales, das auch eine mechanische Vorspannung mittels Federn
bereitstellt, ist es möglich,
den Spielraum zwischen Kugelgelenk und Einbauteil zu beseitigen.
In einer speziellen Ausführungsform
ist die Vorspannung in einem Kugelgelenk auch vorgesehen, um die
Schwingung des Einbauteils zuzulassen, und die Vorspannung ist einstellbar, um
so das Gewicht von Walze und Einbauteil entsprechend auszugleichen.
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Die
doppelt wirkenden Hydraulikaktuatoren mit Doppelschiebstange weisen
Abschnitte mit geringfügig
verschiedenen Abmessungen in den zwei Arbeitskammern auf, so dass
in einem Notfall der Raum zwischen den Walzen durch die Not-Hydraulikschaltung
automatisch geöffnet
wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung benötigt
das Gerüst,
da es einen modularen Aufbau und automatische oder halbautomatische hydraulische
Steuerungen aufweist, weniger Eingriffe durch menschliches Bedienpersonal
mit einer Verminderung von Risiken für die Sicherheit der Letztgenannten.
Auch ist der Gerüstaufbau
stark vereinfacht.
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In
dem Gerüst
gemäß der Erfindung
sind bestimmte manuelle Arbeitsschritte beseitigt und andere reduziert
oder vereinfacht und automatisiert, so dass die Zeit für einen
Austausch der Walzen viel kürzer
als mit anderen Gerüsten
nach dem Stand der Technik ist.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Tatsache, dass die
Verwendung von hydraulisch betätigten
Zylindern in den Universalgerüsten
gemäß der Erfindung
eine unabhängige
Regulierung der Walze, z. B. zwischen der oberen horizontalen Walze und
der unteren horizontalen Walze zulässt. Dies ist besonders wichtig,
speziell bei Walzenträgern
mit Abschnitten, die nicht symmetrisch in Bezug auf die horizontale
Achse sind.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser verständlich durch
die detaillierte Beschreibung einer bevorzugten jedoch nicht ausschließlichen
Ausführungsform
eines Universalwalzgerüsts
mit einer Walzenspaltsteuerung, die nachfolgend mittels eines nicht
einschränkenden
Beispiels mit Hilfe der nachfolgenden Zeichnungen veranschaulicht
ist, in denen:
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1 einen
Schnitt entlang einer Ebene rechtwinklig zu den Achsen der horizontalen
Walzen eines Universalwalzgerüsts
gemäß der Erfindung darstellt,
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2 einen
Querschnitt eines Elements des Gerüsts von 1 darstellt,
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3 eine
Seitenansicht eines weiteren Elements des Gerüsts von 1 darstellt,
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4, 5, 6 Draufsichten
von Elementen des Gerüsts
in 1 darstellen.
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Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
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Unter
spezieller Bezugnahme auf die erwähnten Figs. umfasst das allgemein
mit der Bezugsziffer 1 bezeichnete Universalwalzgerüst zwei
Walzen mit horizontalen Achsen 1, 3, die an vier
Einbauteilen 4, 5 montiert sind, zwei für jede horizontale Walze,
von denen nur die an einer Seite des Gerüsts angeordneten in 1 sichtbar
sind. Die anderen an der nicht sichtbaren Seite des Gerüsts in 1 angeordneten
zwei Bauteile sind vollkommen identisch mit den vorhergehenden und
sind nicht weiter im Detail beschrieben.
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An
jeder Seite des Gerüsts
sind zwei vertikale Verbindungsstangen 6, 6', 7, 7' angeordnet,
die die zwei Einbauteile 4, 5 der horizontalen
Walzen 2, 3 fixieren. An jeder der zwei Verbindungsstangen 6, 7 sind
zwei hydraulisch betätigte
Zylinder 8, 8', 9, 9' angebracht,
einer neben der oberen Walze 2 und der andere neben der
unteren Walze 3.
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Die
vier Verbindungsstangen des Gerüsts 1, sowohl
des sichtbaren Teils als auch des nicht sichtbaren Teils, sind fixiert
und können
sich nicht um ihre eigene Achse drehen, im Gegensatz zu den Ankerbolzen
von Gerüsten
nach dem Stand der Technik.
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An
jeder Seite des Gerüsts 1 befinden
sich zwei Kreuzelemente 10, 11, eines an der Oberseite und
das andere an der Unterseite des Gerüsts, von denen jedes zwei jeweilige
betätigte
Zylinder 8, 9 und 8', 9' verbindet. Das obere Kreuzelement 10 wirkt
als ein Träger
für das
obere Einbauteil 4 und das untere Kreuzelement 11 für das untere
Einbauteil 5, in beiden Fällen mit Hilfe eines jeweiligen
Kugelgelenks 12, 13. Federn oder Hydraulikvorrichtungen
zur Beseitigung des Spielraumes, der in den Verbindungen mit den
jeweiligen Kreuzelementen erzeugt werden kann, können vorteilhafterweise neben
dem Kugelgelenk vorgesehen sein.
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Das
Gerüst
umfasst auch zwei Walzen 14, 15 mit einer vertikalen
Achse, die besonders in den 4 und 6 besser
dargestellt und ebenfalls an einem jeweiligen Einbauteil 16, 17,
einen für
jede Walze, montiert sind. Neben jeder vertikalen Walze sind zwei
jeweilige Verbindungsstangen 18, 18', 19, 19' angeordnet,
die sich ebenfalls nicht um ihre eigene Achse drehen. An jeder der
Verbindungsstangen 18, 18', 19, 19' ist ein jeweiliger
hydraulisch betätigter Zylinder 20, 20', 21, 21' vom gleichen
Typ wie jene die an den Verbindungsstangen der horizontalen Walzen
verwendet werden, angebracht.
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Die
Verbindungsstangen der vertikalen und horizontalen Walzen sind durch
vier Gehäuse 22, 23, 24, 25 miteinander
verbunden, von denen zwei an der Steuerseite und zwei an der Bedienerseite
angeordnet sind, an der die Verbindungsstangen fixiert sind. Vorteilhafterweise
sind die Gehäuse
mit Verfahreinrichtungen 30, 31 versehen, die
auf Führungen gleiten,
um die Bewegung der Gehäuse
und deren Handhabung beim Zusammenbauen und Zerlegen des Gerüsts 1 zu
erleichtern.
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Das
Gerüst 1 wird
durch einen Korb 26 zum Lagern der Walzen und der Führungen
fertig gestellt. Auch der Korb 26 ist vorteilhafterweise
mit Ver fahreinrichtungen 27, 28 versehen, um die
Bewegung des gesamten Gerüsts 1 zu
erleichtern.
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Die
in dem Gerüst 1 gemäß der Erfindung verwendeten
betätigten
Zylinder bestehen aus zwei doppelt wirkenden Hydraulikkammern 32, 33 mit
einer durch einen dazwischen liegenden Kolben 34 getrennten
Doppelstange, wo das Öl
unter Druck auf geeignete Art und Weise zu den zwei Kammern geschickt
wird, um die Walzkräfte
auszugleichen.
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Die
Hauptteile, die das Gerüst
bilden, sind die Gehäuse
und die Einbauteile für
die horizontalen und vertikalen Walzen an der Steuerseite (LC),
die Gehäuse
und die Einbauteile für
die horizontalen und vertikalen Walzen an der Bedienerseite (LO)
und der die geschichteten Elemente haltende Korb mit einer Verfahreinrichtung,
der wiederum die horizontalen Walzen, die vertikalen Walzen mit
dem jeweiligen Lager, die Ausrüstung
haltenden Stangen und die Walzenführungen umfasst. Diese Teile
können
sich entsprechend bewegen, sich eng zueinander bewegen und hydraulisch öffnen, sequenziell
und halbautomatisch, um die Arbeitsschritte des Austauschens sowohl
der vertikalen als auch der horizontalen Walzen durchzuführen.
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Die
die Ausrüstung
haltenden Stangen sind mit den Gehäusen LC und LO mit 4 Verbindungsstangen 35, 36 verbunden,
die mit hydraulisch gesteuerten Keilen blockiert und mit Hydraulikbügeln vorgespannt
sind, was in den Figuren nicht im Detail veranschaulicht ist.