DE69012949T2

DE69012949T2 - Walze mit variabler Balligkeit.

Info

Publication number: DE69012949T2
Application number: DE69012949T
Authority: DE
Inventors: Susumu Inoue; Takeshi Masui; Atsushi Tomizawa
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1990-01-03
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2010-01-04
Also published as: EP0427574A1; US5007152A; JPH03142008A; EP0427574B1; DE69012949D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rolle mit variabler Balligkeit zur Verwendung in Mehrrollen-Walzwerken.
Beim Walzen von Platten ist es wichtig, daß das Plattenprofil (die Dickenverteilung in der Breitenrichtung) rechteckig ist, daß die Plattendicken immer konstant ist, und ist es besonders wichtig, daß eine gute Formkontrolle durchgeführt wird, d.h., daß die Ebenheit der gewalzten Platte konstant ist. Um diese Anforderungen zu erfüllen, sind verschiedene neue Arten von Walzwerken entwickelt worden. Zum Verbessern der Ebenheit und des Profils einer Platte ist es notwendig, die Durchbiegung der Arbeitsrolle zu kompensieren, und zu diesem Zweck sind das Arbeitsrollen-Biegeverfahren, das Stützrollen-Biegeverfahren, das Doppelkeil-Biegeverfahren, das Rollenschräglaufverfahren, das Rollenverschiebeverfahren, das Verfahren mit Rollen mit variabler Balligkeit (wird manchmal als VC-Rollen-Verfahren) bezeichnet und dergleichen entwickelt worden.
Von diesen Verfahren ist das Verfahren mit Rollen mit variabler Balligkeit besonders ökonomisch, da ein herkömmliches Walzwerk durch bloßes Ersetzen einer herkömmlichen Rolle des Walzwerkes durch eine Rolle mit variabler Balligkeit daran angepaßt werden kann, das Walzen mit variabler Balligkeit durchzuführen. Rollen mit variabler Balligkeit sind effektiv in Verbindung mit bestehenden Rollenbiegern zum Verbessern der Ebenheit und des Profils von gewalzten Platten verwendet worden.
Die EP-A-0 338 172 offenbart eine Rolle mit variabler Balligkeit gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und erklärt die Vorteile einer derartigen Rolle gegenüber früheren herkömmlichen Rollen mit variabler Balligkeit. Bei einer konkreten Fertigungsstraße ist es manchmal notwendig, ein Schleifen der Rolle zum Entfernen einer aufgerauhten Oberflächenschicht und zum Wiederherstellen des originalen Rollenprofils durchzuführen. Zum Beispiel muß bei einer Fertigungsstraße zum Kaltwalzen von Stahlblechen die Stützwalze alle 5 bis 7 Tage jeweils bis auf eine Tiefe von 1,5 bis 2,0 mm geschliffen werden. Zusätzlich müssen, da die Rundheit einer Rolle einen wesentlichen Effekt auf die Genauigkeit, mit der die Dicke des gewalzten Bleches gesteuert werden kann, hat, die Toleranzen der Rundheit über die gesamte Länge der Rolle höchstens bei 5 um liegen. Bei herkömmlichen Massivrollen und VC-Rollen ist das Schleifen durchgeführt worden, während die Rollen an ihren Achszapfen-Bereichen festgehalten waren.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rolle mit variabler Balligkeit zu schaffen, bei der das Schleifen der Rolle leicht durchgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist eine Rolle mit variabler Balligkeit gemäß Patentanspruch 1.
Das Lager kann direkt oder durch eine Buchse auf einer geraden oder geneigten äußeren Umfangsfläche der Welle montiert sein. Die äußere Umfangsfläche der Buchse kann in bezug auf die äußere Umfangsfläche der Welle geneigt sein. Wenigstens ein Abstandhalter mit parallelen oder geneigten Seiten kann zudem zwischen benachbarten Lagern oder Buchsen angeordnet sein.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Wälzlager (reibungsarme Lager) ist nicht auf ein besonderes beschränkt, es wird jedoch bevorzugt, insbesondere wenn Abstandshalter mit geneigten Seiten zwischen benachbarte Lager eingesetzt sind, daß wenigstens ein Lager verwendet wird, dessen Außenlaufring breiter als sein Innenlaufring ist, so daß die Lücke zwischen den Außenlaufrtngen der benachbarten Lager verkleinert wird.
Desweiteren werden gedichtete Lager verwendet, so daß die Wartung der Lager stark vereinfacht werden kann.
Ein Ölzufuhr-Verbindungsgang kann im Inneren der Welle ausgebildet sein, und Schmieröl wird durch den Ölzufuhr-Verbindungsgang den Lagern zugeführt. Wahlweise können in der Welle ein Ölzufuhrloch zum Zuführen von Ölnebel in den Zwischenraum zwischen dem Innenlaufring und dem Außenlaufring des Wälzlagers und ein Ölzufuhrloch zum Rückgewinnen des Ölnebels ausgebildet sein.
Zusätzlich kann in der Welle auch ein Ölzufuhrloch zum Zuführen von Öl in den Zwischenraum zwischen der zylindrischen Hülse und dem Außenlaufring des Wälzlagers ausgebildet sein. Dichtungen sind an den Enden der Welle zum Verschließen des Schmieröls im Inneren der Welle vorgesehen. Als Ergebnis kann der Verschleiß und das Fressen der Lager für die Hülse vermieden werden, selbst unter harten Walzbedingungen, wenn die Drehzahl oder die Walzlast hoch ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Vorrichtung zum Befestigen und Loslassen der Hülse eine unter der inneren Umfangsfläche der Hülse vorgesehene, bewegliche Ausdehneinrichtung.
Fig. 1 bis 6 sind Längsschnitte von verschiedenen Ausführungsformen von in der vorliegenden Erfindung verwendeten Rollen mit variabler Balligkeit;
Fig. 7 ist eine schematische Ansicht eines Ölzufuhrpfades einer Ausführungsform einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Rolle mit variabler Balligkeit;
Fig. 8 ist eine Vorderansicht einer Ausführungsform einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Rolle mit variabler Balligkeit, die mit einem Wellenwinkel-Einstellmechanismus ausgerüstet ist;
Fig. 9 ist eine Seitenansicht eines Wellenwinkel-Einstellmechanismus für eine in der vorliegenden Erfindung verwendete Rolle mit variabler Balligkeit;
Fig. 10 bis 12 sind Querschnitte eines Stützmechanismus, der an den beiden Enden der Hülse angeordnet ist und eine Einrichtung zum Befestigen der Hülse in bezug auf die Welle, wenn die Hülse zum Schleifen vorbereitet wird, umfaßt;
Fig. 13 ist ein Graph, der die Ergebnisse des Walzens eines Werkstücks zeigt;
Fig. 14(a). 14(b) und 14 (c) sind Längsschnitte einer Buchse mit parallelen, exzentrischen Wänden und einer Buchse mit geneigten Wänden, und Fig. 14(d) und 14(e) sind entsprechende Querschnitte und eine Vorderansicht eines Abstandshalters mit geneigten Seiten für eine erfindungsgemäße Rolle mit variabler Balligkeit; und
Fig. 15 ist eine vergrößerte, schematische, perspektivische Ansicht einer Buchse mit geneigten Innenwänden.
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Die Einrichtung zum Befestigen und Loslassen der Hülse in bezug auf die Welle ist in Fig. 10 bis 12 dargestellt und in den Figuren 1 bis 6 lediglich zum Vereinfachen der Zeichnungen weggelassen.
In Fig. 1 ist der grundlegende Aufbau einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Rolle mit variabler Balligkeit dargestellt. Gemäß dieser Figur sind zwei dünne Lager 21 und 22 großen Durchmessers auf einer gekrümmten Welle 1 montiert. Die Lager 21 und 22 weisen jeweils Innenlaufringe 24 und 25 und Außenlaufringe 26 und 27 auf. Die inneren und äußeren Oberflächen der Innenlaufringe 24 und 25 sind in bezug auf die Wellenachse um den Winkel α geneigt. Die Innenlaufringe 24 und 25 sind an der äußeren Oberfläche der gekrummten Welle 1 durch Schrumpfpassung, Dehnpassung, Preßpassung, Federn oder andere geeignete Mittel befestigt.
Die Außenlaufringe 26 und 27 der Lager 21 und 22 können frei in bezug auf die gekrümmte Welle 1 rotieren. Wenn das Walzen durchgeführt wird, drehen sich nur die Außenlaufringe der Lager. Die Neigungen der äußeren Oberflächen der Außenlaufringe sind symmetrisch in bezug auf die Längsmitte der gekrümmten Welle 1 angeordnet.
Falls der Winkel der Neigung der Oberfläche einer Welle, d.h., der Steigung der Innenlaufringe 24 und 25, α ist und die Länge jedes Lager l ist, dann gilt für die Balligkeit δ = α l. Falls eine Arbeitsrolle unterhalb der Rolle von Fig. 1 angeordnet ist, dann wird eine konvexe Balligkeit der Größe +δ erhalten, und falls die gekrümmte Welle 1 aus dieser Stellung um 180º gedreht wird, wird eine Balligkeit der Größe -δ erhalten. Demnach ist es durch Einstellen des Drehwinkels der Welle 1 möglich, die Größe der Balligkeit um einen Betrag 2 zwischen +δ und -δ einzustellen.
Diese Rolle weist eine zylindrische Hülse 90 auf, die die Außenlaufringe der Lager 21 und 22, die denen in Fig. 1 gleichen, lose übergreift. Beide Enden der zylindrischen Hülse 90 werden durch Axialdrucklager 51 gestützt, die auf Flanschen 52 montiert sind. Bei einer die in Fig. 1 gezeigte Struktur aufweisenden Rolle mit variabler Balligkeit wird, wenn eine Walzlast von einer Arbeitsrolle übertragen wird, derjenige Bereich der zylindrischen Hülse 90, der die Arbeitsrolle berührt, einer elastischen Durchbiegung unterzogen und berührt die Außenlaufringe 26,27 der Lager, und dreht sich die zylindrische Hülse 90 zusammen mit den Außenlaufringen. Zu diesem Zeitpunkt berührt die zylindrische Hülse 90 die Arbeitsrolle um ihren gesamten Umfang herum, so daß es keine Unregelmäßigkeit des Glanzes oder ein Betrag an Verschleiß der Arbeitsrolle gibt. Folglich ist es möglich, das Walzen von weicheren Materialien oder Produkten, die ein hochqualitatives Finish verlangen, durchzuführen.
Bei der Ausführungsform von Fig. 1 sind zwei Lager 21 und 22 auf der gekrümmten Welle 1 montiert, es ist aber auch möglich, drei, vier oder eine größere Anzahl von Lagern zu verwenden. Bei einer anderen Ausführungsform kann die radiale Mitte der inneren Umfangsfläche des Innenlaufringes jedes Lagers exzentrisch in bezug auf die radiale Mitte der äußeren Umfangsfläche des Innenlaufringes desselben Lagers an den Enden der Innenlaufringe sein. Außerdem liegt ein dünner Wandabschnitt an einem Ende jedes der Lager auf einer longitudinalen Fortsetzung eines dicken Wandabschnitts des anderen Endes. Genauer gesagt liegt die maximale Dicke an einem Ende auf einer longitudinalen Fortsetzung eines Abschnitts des anderen Endes, der dünner als die maximale Dicke an dem ersten Ende ist.
Fig. 2 ist ein Querschnitt einer anderen Ausführungsform einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Rolle mit variabler Balligkeit, bei der eine gerade Welle verwendet wird und geneigte Buchsen 71, deren äußere Oberflächen aufwärts nach rechts und links von der Längsmitte der Welle 1 ansteigen, auf der äußeren Oberfläche der Welle 1 montiert sind. Lager 21 und 22 sind über die äußeren Oberflächen der Buchsen 71 gepaßt. Die radiale Mitte des inneren Umfangs jeder Buchse 71 ist exzentrisch in bezug auf die radiale Mitte des äußeren Umfangs derselben Buchse 71 an den Enden der Buchse 71. Es ist nicht wesentlich, daß der Abschnitt minimaler Dicke an einem Ende der Buchse 71 auf einer longitudinalen Fortsetzung des Abschnitts maximaler Dicke am anderen Ende der Buchse 71 liegt. Es reicht aus, daß die maximale Dicke an einem Ende auf einer longitudinalen Fortsetzung eines Abschnitts des anderen Endes liegt, der dünner als der Abschnitt maximaler Dicke an dem ersten Ende ist.
Fig. 14(a), (b) und (c) zeigen Buchsen mit parallelen, exzentrischen Wänden und eine Buchse mit geneigten Wänden.
Fig. 15 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer geneigten Buchse 71. Die Buchse 71 weist in ihrer Mitte eine zylindrische Bohrung auf. Die Achse der zylindrischen Bohrung ist nicht parallel zur Achse der äußeren Oberfläche. Die Buchsen 71 können an der Welle 1 durch Schrumpfpassung, Dehnpassung, Preßpassung, Federn oder dergleichen befestigt sein.
Eine zylindrische Hülse 90 ist lose auf die Außenseite der Lager 21 und 22 gefügt. In der Ausführungsform von Fig. 2 ist der Zwischenraum zwischen der geraden Welle und der zylindrischen Hülse 90 luftdicht verschlossen und ein Ölzufuhr-Verbindungsgang 62 in der Mitte der gekrümmten Welle 1 ausgebildet, dessen eines Ende auf der äußeren Umfangsfläche der Mitte der Welle 1 mündet. Schmieröl kann dem luftdichten Zwischenraum durch den Ölzufuhr- Verbindungsgang 62 zugeführt werden. Dichtungen 85 sind zwischen der zylindrischen Hülse 90 und den Axialdrucklagern 51 vorgesehen, die den Schub von der zylindrischen Hülse 90 aufnehmen. Ein Ende des Ölzufuhr- Verbindungsganges 62 mündet in einer Ölzufuhröffnung 8, die an einer Stirnfläche der Welle 1 ausgebildet ist, und ist an eine nicht dargestellte Ölversorgung durch eine drehbare Verbindung 10 angeschlossen.
Auf diese Weise kann Schmieröl den Lagern 21 und 22 durch den Ölzufuhr-Verbindungsgang 62 zugeführt werden, wodurch die Lebensdauer der Lager verlängert und die Last, die auf die Rolle einwirken kann, erhöht werden.
Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform sind zwei geneigte Buchsen 71 an der Außenseite einer geraden Welle 1 und eine zylindrische Buchse 72 mit parallelen Wänden an der Außenseite der Welle 1 zwischen den geneigten Buchsen 71 befestigt. Drei separate Lager 21,22 und 23 sind auf den Buchsen 71 und 72 montiert. Die linke und die rechte Buchse 71 sind symmetrisch in bezug auf die Langsmitte der Rolle angeordnet. Genauso sind das rechte und das linke Lager 21 und 22, die auf den Buchsen 71 montiert sind, identisch zu den entsprechenden Lagern 21 und 22 der vorhergehenden Ausführungsform. Die radialen Mitten der inneren und äußeren Umfangsflächen der zylindrischen Buchse 72, die an der Mitte der Welle 1 angeordnet ist, sind exzentrisch in bezug zueinander, jedoch sind beide Flächen jeweils parallel zu der äußeren Oberfläche der Welle 1. Die radiale Mitte des äußeren Umfangs des Außenlaufringes des Mittellagers ist exzentrisch in bezug auf die Wegachse der Welle 1, jedoch ist dessen äußere Umfangsfläche parallel zu der äußeren Umfangsfläche der Welle 1.
Fig. 4 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform sind zwei geneigte Lager 21 und 22 an der Außenseite einer gekrümmten Welle 1 und ein zylindrisches Lager 23 mit parallelen Wänden an der Außenseite der Welle 1 zwischen den beiden geneigten Lagern 21 und 22 befestigt. Die gekrümmte Oberfläche der Welle 1 umfaßt einen flachen Mittelbereich und gekrümmte Außenbereiche, die symmetrisch in bezug auf den Mittelbereich angeordnet sind. In Fig. 4 sind das linke und das rechte Lager 21 und 22 miteinander identisch und symmetrisch in bezug auf die Längsmitte der Rolle angeordnet.
In Fig. 3 und 4 ist die Hülse lediglich zum Vereinfachen der Zeichnungen weggelassen.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Rolle mit variabler Balligkeit, bei der eine Vielzahl von Lagern 21,22,23',24 und 25 symmetrisch in bezug auf die Längsmitte der Welle 1 installiert sind. In diesem Fall weist auch das mittlere Lager 23' eine gekrümmte innere Oberfläche auf und weist die Welle 1 keinen flachen Oberflächenbereich auf.
Fig. 6 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht der rechten Längshälfte einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rolle. Bei dieser Ausführungsform sind drei geneigte Lager 21 auf einer geneigten Buchse 71 auf der rechten Seite einer geraden Welle 1, drei nicht dargestellte geneigte Lager 22 auf einer dargestellten Buchse 71 auf der linken Seite der Welle 1 und ein exzentrisches Lager 23 auf einer parallelwandigen Buchse 72 in der Mitte der Welle 1 montiert. Insgesamt sieben Lager sind in der Ausführungsform von Fig. 5 vorgesehen. Alle diese Lager sind gedichtete Lager. Die Rolle ist symmetrisch um ihre Längsmitte. Die Buchsen 71 und 72 und die Lager 21,22 und 23 sind auf der geraden Welle 1 mit Hilfe von Abstandshaltern 81 und 82 mit geneigten Seiten positioniert. Die Buchsen 71 und 72 und die Welle 1 sind durch Schrumpfpassung, Dehnpassung, Preßpassung, Federn oder dergleichen befestigt. Es ist nicht notwendig, daß die Abstandshalter 81 und 82 direkt auf der Welle 1 befestigt sind, jedoch können sie nur durch eine seitliche Druckkraft von den Seiten der Lager in ihrer Lage gehalten werden. Wahlweise können die Abstandshalter durch Schrumpfpassung, Dehnpassung, Preßpassung, Federn oder dergleichen festgelegt sein. Die Abstandshalter 81,82 können die in Fig. 14(c), 14(d) und 14(e) gezeigten Formen aufweisen.
Die äußeren Oberflächen der Buchsen 71 und 72 sind auf ähnliche Weise an den Innenlaufringen der Lager 21,22 und 23 befestigt. Eine zylindrische Hülse 90 übergreift lose die Lager 21,22 und 23. Schublasten von der zylindrischen Hülse 90 werden über Flansche 52 an gegenuberliegenden Enden der Welle 1 auf die Lager 51 übertragen. Der Außenlaufring jedes Lagers 51 ist an dem entsprechenden Flansch 52 befestigt.
Gemäß Fig. 6 ist ein Ölzufuhr-Verbindungsgang 62 in der Mitte der Welle 1 ausgebildet und erstreckt sich von deren äußerem Ende auf dieselbe Weise wie in der Ausführungsform von Fig. 3. Es ist jedoch nicht zwingend, daß der Ölzufuhr-Verbindungsgang 62 in der Mitte der Welle 1 liegt, sondern er kann radial von der Mitte versetzt sein. Zusätzlich kann eine Vielzahl von Einlaß- und Auslaßöffnungen für das Schmieröl vorgesehen sein.
Fig. 7 ist ein Querschnitt eines Bereichs einer weiteren Ausführungsform, die mit einem Ölnebelzufuhr-Verbindungsgang 62 ausgerüstet ist. Eine Ölzufuhröffnung 8 ist in dem Ende der Welle 1 ausgebildet, und Ölnebel, der in die Ölzufuhröffnung 8 eintritt, wird durch den Ölnebelzufuhr-Verbindungsgang 62 zugeführt, von wo aus er sich zu den Wälzlagern 21 und 22 ausbreitet. Der Ölnebel wird dann durch einen Ölrückgewinn-Verbindungsgang 63 abgeführt.
Fig. 8 ist eine Vorderansicht einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Rolle mit variabler Balligkeit, die mit einem Wellenwinkel-Einstellmechanismus 70 an einem Ende der Welle 1 ausgerüstet ist, und Fig. 9 ist eine Seitenansicht des Wellenwinkel-Einstellmechanismus 70. Mit Hilfe dieses Mechanismus 70 kann der Wellenrotationswinkel und damit die Rollenballigkeit frei eingestellt werden.
Gemäß Fig. 9 ist ein Schneckenrad 31 durch eine Feder an dem Ende der Welle 1 befestigt, und das Schneckenrad 31 kämmt mit einer Schnecke 32, die an einem Ende einer Welle befestigt ist. Ein Einstellrad 33 zum Drehen der Welle ist an dem anderen Ende der Welle montiert. Wenn das Einstellrad 33 gedreht wird, dreht sich die Schnecke 32 mit diesem, und die Drehung der Schnecke 32 bewirkt, daß das Schneckenrad 31 und die Welle 1 sich zusammen um die Achse der Welle 1 drehen. Daher kann die Welle 1 durch Drehen des Einstellrades 33 in jeden gewünschten Winkel gedreht werden.
Es ist möglich, den Wellendrehwinkel einer erfindungsgemäßen Rolle mit variabler Balligkeit während des Walzvorganges einzustellen. Jedoch wird normalerweise ein einfacheres Steuerverfahren verwendet; der Wellendrehwinkel wird nämlich im voraus auf einen geeigneten Wert gesetzt, der auf den Abmessungen und Materialcharakteristiken des zu walzenden Stückes, auf der Walztemperatur und dergleichen beruht, und während des Walzvorgangs wird die Steuerung hauptsächlich durch Einstellen der durch den Rollenbieger ausgeübten Kraft durchgeführt. Wenn jedoch Formunregelmäßigkeiten der Bleche, die durch komplexe Formdefekte während des Kaltwalzens verursacht wurden, korrigiert werden, ist es wünschenswert, eine Formsteuerung durch gleichzeitiges Einstellen sowohl der Biegekraft des Rollenbiegers als auch der Rollenballigkeit der Stützrolle durchzuführen. Damit in diesem Fall die schnelle Einstellung des Wellendrehwinkels während des Hochgeschwindigkeitswalzens möglich wird, ist es wünschenswert, daß der Wellenwinkel-Einstellmechanismus 70 durch einen Elektromotor oder eine hydraulische Vorrichtung angetrieben wird, wodurch Änderungen des Wellendrehwinkels schnell und mit großer Präzision gemacht werden können. Da jedoch in den meisten Fällen der Wellendrehwinkel vor dem Walzen festgelegt und während des gesamten Walzvorgangs derselbe bleibt, ist normalerweise eine preisgünstige, mechanisch betätigte Vorrichtung, wie die in Fig. 9 dargestellte, angemessen.
Bei einer in der vorliegenden Erfindung verwendeten Rolle mit variabler Balligkeit, die eine gerade oder gekrümmte Welle 1 und eine Hülse 90 umfaßt, sind die Welle und die Hülse nicht fixiert, sondern drehbar durch Lager 21 miteinander verbunden. Daher muß beim Schleifvorgang die Hülse 90 entfernt werden. Das Entfernen und das anschließende Wiedermontieren der Hülsen erfordert viel Zeit und Arbeit. Desweiteren kann eine herkömmliche Schleifmaschine nicht verwendet werden, und es ist notwendig, eine besonders entworfene Schleifmaschine zu verwenden, die die Herstellungskosten erhöht.
Daher umfaßt die Rolle mit variabler Balligkeit erfindungsgemäße eine Einrichtung zum Befestigen und Loslassen der Hülse in bezug auf die Welle, welche Hülse während des Walzvorgangs über Lager drehbar durch die Welle gestützt wird und während des Schleifvorgangs in bezug auf die Welle fixiert ist. Die Rolle mit variabler Balligkeit kann darüber hinaus eine Einrichtung zum Abdichten der Hülse von deren Innenseite her umfassen.
Die Einrichtung zum Befestigen und Loslassen der Hülse umfaßt einen Stützmechanismus, der an beiden Enden der Rolle vorzusehen ist. Der Stützmechanismus weist einen beweglichen Ausdehnmechanismus auf.
Gemäß Fig. 10 stützt ein Stützmechanismus 104 an beiden Enden einer Rolle die Hülse 90 von deren Innenseite her. Wenn die Hülse 90 zum Schleifen vorbereitet wird, verhindert der Stützmechanismus 104 die Drehung der Hülse 90 in bezug auf die Welle 1. Wenn die Rolle das Walzen durchführt, gibt der Stützmechanismus 104 die Hülse 90 frei, so daß sie in bezug auf die Welle 1 frei rotieren kann. In diesem Fall kann die Welle 1 entweder eine gekrümmte oder eine mit geneigten Buchsen oder dergleichen bedeckte Gerade sein.
Der Stützmechanismus 104 umfaßt Axialdrucklager 105, schubaufnehmende Flansche 106, einen beweglichen Ausdehnmechanismus 107, Dichtkörper 108,109, einen seitlichen Stopfen 110, einen Deckel 111 und einen Abstandshalter 112. Ein Innenring 105a des Axialdrucklagers 105 ist zwischen den Abstandshalter 112 und dem seitlichen Stopfen 110 fixiert, der ebenfalls mit einer Schraube 110a an der Welle befestigt ist. Der schubaufnehmende Flansch 106 ist in den Außenring 105b des Axialdrucklagers 105 eingesetzt.
Der bewegliche Ausdehnmechanismus 107 ist in einen Zwischenraum eingesetzt, der zwischen dem äußeren Umfang des schubaufnehmenden Flansches 106 und dem inneren Umfang der Hülse 90 gebildet wird. Der bewegliche Ausdehnmechanismus 107 umfaßt einen äußeren Ring 107a, ein Paar von keilförmigen Körpern 107b und einen Treibbolzen 107c, der sich vor und zurückbewegt. Eine Vielzahl von gleichartigen beweglichen Ausdehnmechanismen 107 sind um den Umfang des schubaufnehmenden Flansches 106 herum vorgesehen.
Dichtglieder 108a und 109a sind jeweils zwischen dem Dichtkörper 108 und dem seitlichen Stopfen 110 und zwischen dem Dichtkörper 109 und der Hülse 90 angeordnet. Der Dichtkörper 108 ist an dem schubaufnehmenden Flansch 106 durch einen Bolzen 113 befestigt. Falls nötig, kann ein weiterer Bolzen 114 zum Befestigen des Dichtkörpers 108 und des seitlichen Stopfens 110 aneinander vorgesehen sein. Der Deckel 111 ist an beiden Dichtkörpern 108 und 109 durch einen Bolzen 115 befestigt. Während des Betriebes einer Fertigungsstraße befindet sich der bewegliche Ausdehnmechanismus 107 des Stützmechanismus in einem Leerlaufzustand und berührt nicht die innere Oberfläche der Hülse 90. Der Bolzen 114 ist entfernt, so daß der Dichtkörper 108 und der seitliche Stopfen 110 abgekoppelt sind. Dadurch wird bewirkt, daß die Hülse 90, der bewegliche Ausdehnmechanismus 107, der schubaufnehmende Flansch 106, die Dichtkörper 108,109 und der Außenring 105b des Axialdrucklagers 105 und der Deckel 111 zusammen rotieren, wenn eine Walzlast auf die Hülse 90 ausgeübt wird.
Wenn die Hülse 90 zu schleifen ist, wird als erstes der Bolzen 114 zum Befestigen des seitlichen Stopfens 110 an dem Dichtkörper 108 wieder eingesetzt, so daß der gesamte Stützmechanismus 104, einschließlich der oben beschriebenen Bauteile, die während des Walzvorganges beweglich waren, in bezug auf die Welle 1 fixiert wird.
Dann wird der Bolzen 115 entfernt und der Deckel 111 abgenommen. Nach Herausziehen des Dichtkörpers 108 wird der Treibbolzen 107c mit einem gegebenen Drehmoment angezogen zum Bewegen des linken Keilkörpers 107b in Richtung auf den rechten Keilkörper 107b zu, wie durch die Pfeile gezeigt ist. Die Bewegung des linken Keilkörpers 107b bewirkt, daß sich der Außenring 107a auswärts bewegt, wodurch die Hülse 90 und die Welle 1 in eine Stellung gebracht werden, in der sie konzentrisch angeordnet sind und in engem Kontakt miteinander stehen. In dieser Stellung kann das Schleifen der Hülse durchgeführt werden.
Das Axialdrucklager 105 und der bewegliche Ausdehnmechanismus 107, die innerhalb des Stützmechanismus 104 installiert sind, werden durch die Dichtglieder 108a und 109a abgedichtet, wodurch vollständig verhindert wird, daß Kühlwasser, Walzöl, Staub, Zunder und dergleichen in den Apparat hineingelangen.
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der der bewegliche Ausdehnmechanismus 107 einen abgeschrägten Ring 116 umfaßt und die Hülse 90 eine abgeschrägte Kante aufweist. Ein Treibbolzen 118 mit einer Auflagefläche kann den abgeschrägten Ring 116 vor und zurückbewegen.
Gemäß dieser Ausführungsform wird während des Walzens ein Stift 114 entfernt und der abgeschrägte Ring 116 nach links in der Zeichnung bewegt, so daß der abgeschrägte Ring 116 nicht die innere Oberfläche der Hülse 90 berührt. Die Hülse 90, der bewegliche Ausdehnmechanismus 107, der schubaufnehmende Flansch 106, der Dichtkörper 109, der Außenring 105b des Axialdrucklagers 105 und ein Deckel 111, der an einem Dichtglied durch einen Bolzen 115 befestigt ist, drehen sich, wenn eine Walzlast auf die Hülse 90 ausgeübt wird. Der seitliche Stopfen 110, der Innenring 105a des Axialdrucklagers 105 und der Abstandshalter 112 rotieren nicht.
Wenn die Hülse 90 zu schleifen ist, wird der Stift 114 wieder eingesetzt. All diejenigen Bauteile, die den Stützmechanismus 104 bilden, werden miteinander verbunden und in bezug auf die Welle 1 fixiert. Der Bolzen 118 wird dann angezogen zum Bewegen des abgeschrägten Ringes 116 nach rechts in der Zeichnung, bis seine abgeschrägte innere Oberfläche gegen die Hülse 90 gedrückt wird. In diesem Zustand ist die Hülse 90 koaxial an der Welle 1 befestigt und daran gehindert, zu rotieren.
Fig. 12 zeigt noch eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird ein abgeschrägter Ring 116 zum Verhindern der Drehung einer Hülse mit nicht abgeschrägten Kanten verwendet. Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist im wesentlichen dieselbe wie die der vorhergehenden Ausführungsform. Wenn der Bolzen 118 gelöst wird, wird der abgeschrägte Ring 116 nach links in der Zeichnung bewegt, so daß die Hülse 90 frei in bezug auf die Welle 1 rotieren kann. Wenn der Bolzen 118 angezogen wird, wird der abgeschrägte Ring 116 nach rechts in der Zeichnung bewegt, wodurch ein Keil 117 auswärts gegen die Hülse gedrückt wird. Dies legt die Hülse 90 an der Welle 1 fest und ermöglicht, daß das Schleifen der Hülse 90 durchgeführt werden kann.
Folglich können gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen die Hülsen entweder mittels Lagern drehbar durch die Welle gestützt werden oder, wenn es notwendig geworden ist, das Schleifen durchzuführen, durch ihre inneren Oberflächen an der Welle festgelegt sein. Das Schleifen der Hülse kann durchgeführt werden, ohne die Hülse von der Walze abzunehmen, wodurch eine merkliche Verringerung der Wartungskosten erzielt wird.
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung näher anhand eines Arbeitsbeispiels beschrieben.

Beispiel

Es wurde ein kleines Quato-Walzwerk verwendet, das als Stützrolle auf einer Seite eine Rolle mit variabler Balligkeit wie die in Fig. 1 gezeigte verwendet. Die Arbeitsrollen maßen 80 mm im Durchmesser und hatten eine Körperlänge von 400 mm, während die Stützrollen 240 mm im Durchmesser maßen und eine Körperlänge von 400 mm hatten. Die Rollenlager 21 und 22 (Außendurchmesser = 240 mm, Innendurchmesser = 170 mm, Länge = 175 mm) waren direkt über eine gekrümmte Welle 1 mit einem Außendurchmesser von 170 mm gefügt und an dieser durch Federn befestigt. Der Biegewinkel α der gekrümmten Welle betrug 0,2º.
Demnach konnte durch Drehen der Welle 1 die Rollenballigkeit zwischen einer konkaven Balligkeit und einer konvexen Balligkeit mit dem folgenden Betrag variiert werden:
δ = α l = 3,14 0,2/180 175 = 0,6 mm
Eine zylindrische Hülse 90 mit einem Innendurchmesser von 250 mm und einer Wanddicke von 4 mm war lose über die Außenlaufringe der Lager gefügt. Schublasten von der Hülse 90 wurden durch Stützplatten aufgenommen, die die beiden Enden der Hülse 90 stützten.
Ein Wellenwinkel-Einstellmechanismus 70 wie der in Fig. 8 und 9 gezeigte, wurde an einem Ende der Welle 1 installiert.
Die Fähigkeit dieses Walzwerkes, die Durchbiegung der Arbeitsrollen zu steuern, wurde untersucht. Eine 4 mm dicke und 350 mm breite Aluminiumplatte wurde zwischen den Arbeitsrollen mit einer Kraft von 20 to. zusammengedrückt, und es wurde die Verteilung von Kerben in der Aluminiumplatte als Anzeichen für Variationen der Rollendurchbiegung beobachtet. Während des Walzens wurde der Wellendrehwinkel von 0º auf 180º geändert, und die Rollenballigkeit wurde in fünf Schritten von δ bis -δ variiert. Wenn der Wellendrehwinkel 0º betrug, betrug die Rollenballigkeit δ. Die Meßergebnisse sind in Fig. 13 gezeigt. Auf der Abszisse ist der Abstand von der Breitenmitte der Platte aufgetragen, und auf der Ordinate ist die Abweichung in Millimetern der Plattendicke von der Dicke in der Breitenmitte aufgetragen. Jede Kurve steht für einen verschiedenen Wert des Wellendrehwinkels.
Die maximale konvexe Rollenballigkeit wurde mit einem Wellendrehwinkel von 0º erreicht, und in diesem Fall nahm die Plattendicke in Richtung auf die Breitenmitte der Platte ab. Die maximale konkave Rollenballigkeit wurde mit einem Wellendrehwinkel von 180º erreicht, und in diesem Fall stieg die Plattendicke in Richtung auf die Breitenmitte der Platte an. Es ist ersichtlich, daß das Profil einer Platte durch Setzen des Wellendrehwinkels frei eingestellt werden kann. Die Größe der Rollenballigkeit, die erzielt werden kann, beträgt das fünf- bis zehnfache derjenigen, die unter Verwendung einer herkömmlichen Rolle mit variabler Balligkeit möglich ist.
Die gestrichelten Linien in Fig. 13 zeigen die Ergebnisse, wenn ein bereits installierter Rollenbieger zusammen mit einem Wellendrehwinkel von 0º, 90º und 180º verwendet wurde. Bei einem Winkel von 0º wurde die Plattenballigkeit vergrößert, wohingegen bei einem Winkel von 90º oder 180º die Plattenballigkeit verringert wurde. Daher überlagern die Auswirkungen des Rollenbiegers die Auswirkungen der erfindungsgemäßen Rolle mit variabler Balligkeit, wobei jedoch die Auswirkungen des Biegers sehr viel kleiner sind als diejenigen der Rolle mit variabler Balligkeit. Da es darüber hinaus möglich ist, die Umfangsfläche der Hülse, ohne diese von der Rolle zu entfernen, erneut zu schleifen, wenn sie Verschleiß und Aufrauhen der Oberfläche unterzogen wird, ist von einem praktischen Standpunkt aus gesehen, eine erfindungsgemäße Rolle mit variabler Balligkeit, die mit der Einrichtung zum Befestigen und Loslassen der Hülse in bezug auf die Welle ausgerüstet ist, sehr vorteilhaft.
Außerdem kann eine erfindungsgemäße Rolle mit variabler Balligkeit als Arbeitsrolle verwendet werden. In diesem Fall sind jedoch die Anforderungen an die Hülsendicke, an das die Hülse bildende Material, die Hülsenhärte und dergleichen strenger, als wenn die Rolle als Stützrolle verwendet wird.

Claims

1. Rolle mit variabler Balligkeit, mit:

- einer Welle (1);

- einer Anzahl von reibungsarmen Lagern mit ersten Lagern (21,22;24,25), die auf der Welle montiert sind, wobei jedes der ersten Lager eine zylindrische äußere Oberfläche aufweist, die in bezug auf die äußere Oberfläche der Welle geneigt ist, wobei die ersten Lager symmetrisch in bezug auf die Längsmitte der Welle angeordnet sind, wobei die Neigungen der äußeren Oberflächen der ersten Lager auf einer Seite der Längsmitte der Welle symmetrisch in bezug auf die Neigungen der äußeren Oberflächen der ersten Lager auf der anderen Seite der Längsmitte sind;

- einer zylindrischen Hülse (90), die die reibungsarmen Lager lose übergreift;

- einer Einrichtung zur Übertragung von Schub von der zylindrischen Hülse auf die Welle;

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Rolle variabler Balligkeit eine Befestigungseinrichtung (104) zum lösbaren Befestigen der Hülse in bezug auf die Welle zur Vermeidung der Drehung der Hülse in bezug auf die Welle beim Schleifvorgang umfaßt;

- welche Befestigungseinrichtung an jedem Endbereich der Hülse angeordnet ist.

2. Rolle mit variabler Balligkeit gemäß Anspruch 1, bei der die Welle eine gerade Welle (1) ist und bei der die reibungsarmen Lager weiterhin umfassen

- ein zweites reibungsarmes Lager (23;23'), das auf der Mitte der Welle zwischen den ersten Lagern montiert ist, welches zweite Lager eine zylindrische äußere Oberfläche aufweist, die parallel zu, jedoch exzentrisch in bezug auf die äußere Oberfläche der Welle (1) liegt.

3. Rolle mit variabler Balligkeit gemäß Anspruch 1, bei der die Welle eine gekrümmte Welle (1) ist.

4. Rolle mit variabler Balligkeit gemäß Anspruch 1, bei der die Welle einen geraden mittleren Abschnitt und gegenüberliegende gekrümmte Abschnitte umfaßt, die symmetrisch zu dem mittleren Bereich liegen, und bei die reibungsarmen Lager ein zweites reibungsarmes Lager (23,23') umfassen, das auf dem Mittelbereich der Welle zwischen den ersten Lagern (21,22;24,25) montiert ist.

5. Rolle mit variabler Balligkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Befestigungseinrichtung (104) eine Einrichtung zum Befestigen der Hülse durch Aufbringen von Reibungskraft auf die innere Umfangsfläche der Hülse umfaßt.

6. Rolle mit variabler Balligkeit gemäß Anspruch 5, bei der die Befestigungseinrichtung (104) einen ausdehnbaren Ring (107a) umfaßt, der zwischen der Hülse und der Welle angeordnet ist, und eine Einrichtung (107) zum Ausdehnen des Ringes aus einer Stellung, in der der ausdehnbare Ring von der innere Umfangsfläche der Hülse (90) getrennt ist, zu einer ausgedehnten Stellung, in der der Ring die innere Umfangsfläche der Hülse berührt.

7. Rolle mit variabler Balligkeit gemäß Anspruch 6, bei der der ausdehnbare Ring (107a) eine geneigte Oberfläche aufweist, und die Einrichtung zum Ausdehnen des Ringes einen keilförmigen Körper mit einer geneigten Oberfläche und einer Einrichtung zum Bewegen des keilförmigen Körpers zur Ausübung einer Kraft auf die geneigte Oberfläche zur Ausdehnung des Ringes umfaßt.

8. Rolle mit variabler Balligkeit gemäß Anspruch 5, bei der

- die innere Umfangsfläche der Hülse eine Neigung aufweist; und

- die Befestigungseinrichtung (104) einen abgeschrägten Ring (116) mit einer abgeschrägten äußeren Umfangsfläche und einer Einrichtung (118) zur Bewegung des abgeschrägten Ringes entlang einer Bahn, bei der sich die abgeschrägte Oberfläche des abgeschrägten Ringes in Berührung mit der geneigten Fläche der Hülse bewegt, umfaßt.

9. Rolle mit variabler Balligkeit gemäß Anspruch 5, bei der die Befestigungseinrichtung umfaßt

- einen abgeschrägten Ring (116) mit einer abgeschrägten äußeren Umfangsfläche, der zwischen der Hülse (90) und der Welle (1) angeordnet ist;

- einen Keil (117) zwischen dem abgeschrägten Ring und der Hülse, der eine äußere Oberfläche gegenüber der inneren Umfangsfläche der Hülse und eine geneigte Oberfläche gegenüber der abgeschrägten Oberfläche des abgeschrägten Ringes aufweist; und

- eine Einrichtung zur Bewegung des abgeschrägten Ringes entlang einer Bahn zum Pressen der abgeschrägten Oberfläche des abgeschrägten Ringes gegen die geneigte Oberfläche des Keils.