DE60215606T2

DE60215606T2 - Lager für einen Drahtlegekopf mit seitlicher Vorspannung

Info

Publication number: DE60215606T2
Application number: DE60215606T
Authority: DE
Inventors: Michael T. Princeton Shore; James F. Shrewsbury Walsh
Original assignee: Morgan Construction Co
Current assignee: Siemens Industry Inc
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: CN1274970C; JP4233860B2; TW571033B; KR100485539B1; ATE343733T1; US7086783B2; CN1429670A; CA2413317A1; MXPA02012360A; EP1319851A2; EP1319851B1; KR20030051288A; ES2272631T3; US20030113050A1; JP2003200215A; CA2413317C; EP1319851A3; TW200300825A; DE60215606D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Lageranordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine solche Lageranordnung ist aus US 4 854 750 A bekannt.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Ein herkömmlicher Legekopf ist schematisch mit 10 in 1 dargestellt. Der Legekopf umfasst ein Gehäuse 12, das eine Hohlwelle 14 enthält, die drehbar zwischen vorderen und hinteren Walzenlageranordnungen 16 und 18 gehalten wird. Die Hohlwelle 14 trägt ein Kegelradgetriebe 20, das in ein zugehöriges Kegelradgetriebe 22 eingreift, wobei das Letztgenannte auf herkömmliche Weise durch ein Getriebegehäuse und einen Motor (nicht dargestellt) angetrieben wird.
Ein Legerohr 24 wird durch die Hohlwelle 14 getragen. Das Legerohr hat ein Einlassende 24a, das sich in einer Linie mit der Drehachse X der Hohlwelle befindet, und einen gekrümmten Zwischenabschnitt 24b, der zu einem Auslassende 24c führt, das radial von der Achse X beabstandet ist.
Bei einem typischen modernen Hochgeschwindigkeits-Walzvorgang tritt ein fertiggestellter Stab mit einem Durchmesser von 5,5 mm mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 112–120 m/sek. und mit einer Temperatur im Bereich von 750 bis 1100°C aus dem Walzwerk aus. Der Stab kann entweder mit diesen hohen Temperaturen an den Legekopf geliefert werden, oder er kann auf etwa 600–950°C wassergekühlt werden, bevor er in das Einlassende 24a des Legerohres eintritt. Die Krümmung des Legerohres formt in Verbindung mit seiner Drehung um die Achse X den Stab in eine schraubenförmige Reihe von Ringen R. Die Ringe werden an ein Kühlband (nicht dargestellt) geliefert, auf dem sie für eine zusätzliche Kühlung nach einem verschobenen, überlappenden Muster angeordnet werden, bevor sie in Spulen zusammengefasst werden.
Wenn unter diesen Bedingungen vorgegangen wird, kann der Legekopf Drehgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 1500–2250 U.p.M. und höher erreichen, und die sich drehenden Bauteile des Legekopfes, einschließlich der Walzenlageranordnungen, die die Holwelle tragen, können Temperaturen von bis zu 100–110°C ausgesetzt sein. Die Walzenlageranordnungen müssen daher mit entsprechenden Spielen konzipiert werden, um die Wärmeausdehnung und -kontraktion aufnehmen zu können.
Es wurde nun festgestellt, dass insbesondere in der vorderen Lageranordnung 16, die relativ gering belastet ist, solche Spiele bei bestimmten Geschwindigkeiten ein schädliches Rutschen und Vibrieren der Walzen hervorrufen können.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das durch die Spiele in der vorderen Lageranordnung hervorgerufene Rutschen und Vibrieren zu beseitigen oder zumindest erheblich zu reduzieren.
Zu diesem Zweck wird eine Lageranordnung gemäß Anspruch 1 geschaffen.
Diese und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung sollen nun genauer unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, wobei:
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 eine schematische Darstellung eines typischen Hochgeschwindigkeits-Drahtlegekopfes ist;
2 eine vergrößerte Längsschnittansicht des vorderen Abschnitts eines Legekopfes ist, bei dem das Legerohr entfernt ist und der eine vorgespannte vordere Lageranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst;
3 ein Querschnitt entlang der Linie 3-3 von 2 ist; und
4 eine der 2 ähnliche Ansicht eines anderen Legekopfes ist, der eine vorgespannte vordere Lageranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst.
GENAUE BESCHREIGUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In 2 und 3 ist zu sehen, dass das Gehäuse 12 eine Frontplatte 12a und eine Deckplatte 12b umfasst. Die vordere Lageranordnung 16 der vorliegenden Erfindung umfasst innere und äußere Walzenlagersätze 16a, 16b, die durch einen Abstand „d" von Mitte zu Mitte axial voneinander getrennt sind. Vorzugsweise beträgt der Abstand d zwischen etwa 5 bis 40% des Nenndurchmessers „D" der Lagersätze 16a, 16b.
Jeder Lagersatz 16a, 16b umfasst Walzenelemente 26, die zwischen inneren und äußeren Laufringen 28, 30 eingeschlossen sind. Der innere Laufring 28 des Lagersatzes 16b sitzt auf der Hohlwalze 14 und ist in Bezug auf diese feststehend. Der innere Laufring 28 des Lagersatzes 16a sitzt auf einem inneren Ring 32 und ist in Bezug auf diesen feststehend, der seinerseits auf die Hohlwalze aufgeschrumpft ist.
Die äußeren Laufringe 30 der Lagersätze 16a, 16b sind jeweils in Patronen 34, 36 enthalten. Die Patronen 34, 36 sind in axialer Ausrichtung in einer Bohrung 13 in der Frontplatte 12a des Gehäuses aufgenommen. Die Patrone 34 wird durch Bundbolzen 38, die durch so genannte elastische „Spannscheiben" 39 wirken, gegen die Patrone 36 gehalten. Ein geringes Spiel ist zwischen den Schäften der Bolzen 38 und den Löchern in der Patrone 34, durch die sie sich erstrecken, sowie zwischen der Patrone 34 und der Bohrung 13 vorgesehen. Diese Spiele sind ausreichend, um eine leichte vertikale Bewegung der Patrone 34 in Bezug auf die Patrone 36 aufzunehmen.
Die Patrone 34 umfasst eine einstückige Nocke 34a, die unter einer Deckplatte 12b des Gehäuses angeordnet ist. In die Nocke 34a greift ein einstellbarer Bolzen 40 ein, der durch eine Buchse 42 an der Deckplatte 12b geschraubt ist.
Indem der Bolzen 40 entsprechend eingestellt wird, wird eine nach unten gerichtete Vorspannungskraft F₁ auf die Patrone 34 und folglich auf den Lagersatz 16a an einer ersten Stelle um dessen Umfang ausgeübt. Die Zwischenschaltung einer elastischen Spannscheibe 44 zwischen den Bolzen 40 und die Nocke 34a gewährleistet, dass die Vorspannungskraft durch Federkraft ausgeübt wird. Die Vorspannungskraft kann auch durch gleichwertige alternative Mittel, z.B. Druckzylinder, Kunststoff- oder Gasfedern usw. ausgeübt werden.
Der Vorspannungskraft F₁ auf den Lagersatz 16a wird durch eine Reaktionskraft F₂ entgegengewirkt, die durch die Frontplatte 12a des Gehäuses ausgeübt wird und auf den Lagersatz 16b an einer zweiten Stelle einwirkt, die um 180° von der Stelle der Anwendung der Vorspannungskraft beabstandet ist. Die Vorspannungs- und Reaktionskräfte F₁, F₂ arbeiten zusammen, um Spiele in der oberen Hälfte des Lagersatzes 16a bzw. in der unteren Hälfte des Lagersatzes 16b zu beseitigen. Dies wiederum verhindert das auf die normalen Betriebspiele zwischen den Lagerkomponenten zurückzuführende Rutschen und Vibrieren der Walzen oder reduziert dieses zumindest auf günstige Weise.
4 offenbart eine zweite Ausführungsform der Erfindung, in der die vordere Lageranordnung 116 wiederum innere und äußere Walzenlagersätze 116a, 116b umfasst, die jeweils Walzenelemente 126 umfassen, die zwischen inneren und äußeren Laufringen 128, 130 eingeschlossen sind. Die inneren Laufringe 128 beider Lagersätze sitzen auf der Hohlwalze 114 und sind in Bezug auf diese feststehend. Der äußere Laufring 130 des inneren Satzes 116a ist in einer Patrone 134 enthalten, die in einer Bohrung der Gehäusefrontplatte 112a befestigt ist. Der äußere Laufring 130 des äußeren Lagersatzes 116b ist in einer Patrone 136 enthalten, die ihrerseits durch eine Halterung 135 in einer gestuften Bohrung 137 in der Patrone 134 gehalten wird.
Ein geringes Spiel zwischen der Patrone 136 und der Bohrung 137 in der Patrone 134 dient in Verbindung mit einer leichten Rückhaltekraft, die durch einen Rückhaltering 135 ausgeübt wird, dazu, eine leichte vertikale Bewegung der Patrone 136 in Bezug auf die Patrone 134 aufzunehmen.
Eine Kolben-Zylinder-Einheit 140 wirkt an einer ersten Stelle über einen dazwischengeschalteten bogenförmigen Fuß 142, um eine Vorspannungskraft F₁ auf die Patrone 136 und folglich auf den äußeren Laufring 130 des äußeren Satzes 116b auszuüben. Dieser Vorspannungskraft wird wiederum durch eine Reaktionskraft F₂ entgegengewirkt, die gegen den äußeren Laufring 130 des inneren Satzes 116a an einer Stelle ausgeübt wird, die um 180° von der Stelle der Anwendung der Vorspannungskraft beabstandet ist. Wie bei der ersten Ausführungsform kann die Vorspannungskraft alternativ durch andere gleichwertige Mittel ausgeübt werden, z.B. jene, die in 2 und 3 dargestellt sind.
Auf diese Weise ist zu erkennen, dass die vorliegende Erfindung in einem weiten Sinn bewirkt, dass ein Lagersatz vorgespannt wird, indem an einer Stelle eine Kraft auf seinen äußeren Laufring ausgeübt wird, wobei der andere Lagersatz durch eine Reaktionskraft vorgespannt wird, die auf seinen äußeren Laufring an einer Stelle einwirkt, die um 180° von der Stelle der Anwendung der Vorspannungskraft beabstandet ist. Die Vorspannungskraft kann entweder auf den äußeren Laufring des inneren Satzes, wie dies in 2 und 3 dargestellt ist, oder auf den äußeren Laufring des äußeren Satzes, wie dies in 4 dargestellt ist, ausgeübt werden.

Claims

Lageranordnung zum drehbaren Halten einer Hohlwelle (14, 114) im Gehäuse (12, 112) eines Legekopfes eines Walzwerks, a. wobei die Lagerordnung umfasst: einen ersten und zweiten Walzenlagersatz (16a, 16b; 116a; 116b), die axial voneinander beabstandet sind und zwischen der Hohlwelle und dem Gehäuse angeordnet sind, und b. Kraftausübungsmittel (40, 140), um eine radiale Vorspannungskraft auf einen der Lagersätze an einer ersten Stelle um dessen Umfang auszuüben, c. wobei der Vorspannungskraft durch eine Reaktionskraft entgegengewirkt wird, die auf den anderen der Lagersätze an einer zweiten Stelle um dessen Umfang einwirkt, die um 180° von der ersten Stelle beabstandet ist, darüber hinaus gekennzeichnet durch d. eine erste und zweite Patrone (34, 36, 134, 136), die den ersten bzw. zweiten Walzenlagersatz enthalten, e. Mittel (38, 135), um die Patronen in einer einstückigen, axial ausgerichteten und aneinanderstoßenden Beziehung zu halten, f. wobei eine der Patronen eine Einwirkung durch die Kraftausübungsmittel erfährt und zu einer leichten vertikalen Bewegung relativ zu der anderen der Patronen in der Lage ist, g. wobei die andere Patrone eine Einwirkung durch eine Reaktionskraft erfährt, die von dem Gehäuse ausgeübt wird.
Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei die zweite Patrone in einer Bohrung in einer Frontplatte des Gehäuses aufgenommen und drehbar befestigt ist und wobei die erste Patrone axial von der zweiten Patrone und nach innen in das Gehäuse vorragt.
Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei das Kraftausübungsmittel so konstruiert und angeordnet ist, um in die erste Patrone einzugreifen.
Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei der Abstand von Mitte zu Mitte zwischen dem ersten und zweiten Lagersatz etwa 5 bis 40% des Nenndurchmessers der Lagersätze beträgt.
Lageranordnung nach Anspruch 1, wobei die Vorspannungskraft durch Federkraft ausgeübt wird.