-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für Walzenpaare, mit
welcher die Wellen der Walzen synchron angetrieben werden.
-
Heutige Walzenpaareinheiten, die in einer Walzstraße eines Walzwerks enthalten sind,
bestehen aus mehreren Teilen, die mit einer abstützenden Grundstruktur verbunden und
gegenseitig miteinander mit Hilfe von Kupplungseinrichtungen gekoppelt sind, um eine
funktionale Einheit zu bilden, wobei die Kupplungseinrichtungen manchmal die Form von
Schnellbefestigungsmitteln haben, die es ermöglichen, Komponenten schnell voneinander zu
trennen, um den Austausch von Walzwerkskomponenten und die Wartung zu erleichtern. Der
Nachteil bei dieser Anordnung besteht in der Anzahl von Arbeitsvorgängen, die ausgeführt
werden müssen, wenn eine Komponente ausgewechselt wird, z. B. wenn die Walzen
ausgewechselt werden. Ein anderer Nachteil besteht in der Arbeitsmenge, die beim Installieren und
Trimmen einer solchen Walzenpaareinheit erforderlich ist, damit diese in die Walzstraße
integriert werden kann. Diese Nachteile ergeben sich unter anderem durch die Tatsache, daß
die Antriebsanordnung für die Walzenpaare oft schwer und voluminös ist und aus vielen
Komponenten besteht. Einige dieser Komponenten sind unterschiedlich, wenn die
Walzenpaareinheit mit den Walzenpaarwellen in einer waagerechten Position anstelle einer lotrechten
Position angetrieben werden soll. Wenn von einem Walzprodukt auf ein anderes Walzprodukt
umgeschaltet wird, ist es ferner oft ausreichend, eine Walzenpaareinheit, die mit waagerechten
Walzen in einer Walzstraße angeordnet ist, durch eine ähnliche Walzenpaareinheit zu
ersetzen, die mit lotrechten Walzen ausgestattet ist, und umgekehrt. Es besteht daher ein Bedarf,
die Walzenpaareinheiten so zu konstruieren, daß die Walzen sowohl waagerecht als auch
lotrecht angeordnet werden können, ohne daß es nötig ist, die Antriebsanordnung zu
verändern.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, die zuvor genannten Nachteile zu beseitigen
und die zuvor genannten Anforderungen zu befriedigen.
-
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit einer Antriebsanordnung der Art, wie sie
einleitend definiert ist, wobei diese einen Wechselstrommotor und einen Planetengetriebe-
Mechanismus aufweist, und wobei der Wechselstrommotor an einer Seite des
Planetengetriebe-Mechanismus und in bezug auf das Walzenpaar an der gleichen Seite einer
Ebene angeordnet ist, die sich durch die Enden der Ausgangswelle des Wechselstrommotors
und der Eingangswelle des Planetengetriebe-Mechanismus erstreckt, wie der Planetengetriebe-
Mechanismus. Diese Konstruktion bietet eine leichtere und kompaktere Antriebsanordnung als
Antriebsanordnungen, die gemäß der bekannten Techniken konstruiert sind, und sie
ermöglicht es, die Antriebsanordnung als eine einzige handhabbare Einheit zu konstruieren, die
sowohl waagerecht als auch lotrecht angeordnet werden kann, ohne Änderungen zu benötigen.
-
EP-A1-0 287 674 zeigt eine Antriebsanordnung für Walzenpaare, die einen elektrischen
Motor und einen Planetengetriebe-Mechanismus aufweist, und US-A-4 882 923 zeigt, daß
eine Antriebsanordnung für ein Walzenpaar mit synchron angetriebenen Wellen einen
Wechselstrommotor aufweisen kann. Jedoch zeigt oder suggeriert keines dieser Dokumente die
Anordnung der Komponenten in der Antriebsanordnung in der oben definierten Weise.
-
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Ausgangswelle des
Wechselstrommotors und die Eingangswelle des Planetengetriebe-Mechanismus gegenseitig
unter Vermittlung einer Transmission verbunden, vorzugsweise in der Form eines
Zwischengetriebes. Die Antriebsanordnung weist auch ein Kammwalzgerüst auf und ist so konstruiert,
daß sie eine einzige Anordnungseinheit bildet, die die Walzeinheit trägt, die das Walzenpaar
aufweist.
-
Die Erfindung wird nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel der Erfindung und auch unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
-
Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Walzenpaareinheit, die mit einer Antriebsanordnung
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung versehen ist;
-
Fig. 2 zeigt die Walzenpaareinheit von Fig. 1 von oben;
-
Fig. 3 ist eine Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Walzenpaareinheit mit der Einheit
in einem auseinandergezogenen Zustand;
-
Fig. 4 und 5 sind lotrechte und waagerechte Schnittansichten einer Walzenpaareinheit gemäß
Fig. 1, bei der die Walzen waagerecht angeordnet sind;
-
Fig. 6 ist eine lotrechte Schnittansicht einer Walzenpaareinheit gemäß Fig. 1, wobei die
Walzen lotrecht angeordnet sind; und
-
Fig. 7 und 8 sind Schnittansichten einer verstellbaren abgestützten Walzenpaareinheit gemäß
Fig. 1 mit den Walzen in einer waagerechten und einer lotrechten Stellung.
-
Das dargestellte Ausführungsbeispiel einer Walzenpaareinheit weist eine Walzeinheit 1, eine
Kassette 2, ein Kammwalzgerüst 3 und eine Antriebseinheit 4 auf. Die Walzeinheit 1 ist
durch die Kassette 2 getragen, die ihrerseits durch das Gehäuse 5 des Kammwalzgerüsts
getragen ist wie auch die Antriebseinheit 4. Zwei Spindeln 6, 7 sind drehbar in dem Gehäuse
des Kammwalzgerüsts gelagert und sind in Antriebsverbindung mit den Walzen 9, 10 unter
Vermittlung eines Kupplungshalters 8, der an dem Gehäuse angebracht ist. Das Gehäuse des
Kammwalzgerüsts trägt auch einen Walzenhebe-Mechanismus 11. Somit hat die
Antriebsanordnung, die die Antriebseinheit 4 und das Kammwalzgerüst 3 aufweist, die Form einer
einzigen Anordnungseinheit, die auch die Kassette 2 trägt, die die Walzeinheit abstützt.
-
Die Antriebseinheit 4 weist einen Wechselstrommotor 12 und einen
Planetengetriebe-Mechanismus 13 auf, wobei der Motor und der Getriebemechanismus benachbart zueinander
angeordnet sind, wobei die Ausgangswelle des Wechselstrommotors in der gleichen Ebene
wie die Eingangswelle des Planetengetriebe-Mechanismus angeordnet ist. Diese Wellen
erstrecken sich parallel zueinander und sind gegenseitig verbunden mittels eines
Zwischengetriebes 14. Der Planetengetriebe-Mechanismus und der Wechselstrommotor sind beide an
derjenigen Seite des Zwischengetriebes angeordnet, die zu dem Gehäuse des
Kammwalzgerüsts weist oder benachbart liegt.
-
Durch Verwendung eines Planetengetriebe-Mechanismus und durch Anordnung dieses
Mechanismus und des Wechselstrommotors benachbart zueinander erhält man eine
Walzenpaareinheit, die nur einen geringen Raumbetrag seitlich in bezug auf die Walzstraße belegt,
während der Schwerpunkt der Gesamtanordnung der Walzenpaareinheit in dem zentralen
Bereich des Gehäuses 5 des Kammwalzgerüsts liegt, was unter dem Gesichtspunkt des
Anbringens oder der Befestigung vorteilhaft ist. Im Falle des dargestellten
Ausführungsbeispiels ist der Wechselstrommotor 12 an einer Seite des Planetengetriebe-Mechanismus 13
angeordnet, obwohl die Konstruktion, die ein Zwischengetriebe 14 aufweist, das den
Wechselstrommotor und den Planetengetriebe-Mechanismus miteinander verbindet, es ermöglicht,
den Wechselstrommotor irgendwo um den Umfang des Planetengetriebes herum anzuordnen,
z. B. oberhalb des Planetengetriebes. Der Wechselstrommotor ist an dem Gehäuse des
Zwischengetriebes angebracht, und das Zwischengetriebe ist seinerseits an dem Gehäuse des
Planetengetriebes angebracht, das an dem Gehäuse des Kammwalzgerüsts angebracht ist.
Jedoch kann wegen seiner Stellung an einer Seite des Planetengetriebe-Mechanismus der
Wechselstrommotor alternativ direkt von dem Gehäuse des Kammwalzgerüsts getragen
werden, wenn dies wünschenswert gefunden wird.
-
Der Wechselstrommotor kann ein konventioneller Motor mit einer Leistungsabgabe von 300
bis 800 kW und einer Drehzahl von 1000 bis 3600 U/min sein. Ein solcher Motor wiegt etwa
2 Tonnen und hat eine Länge von etwa 1,5 m und einen Durchmesser von 0,8 m. Das
Planetengetriebe und das Zwischengetriebe haben zusammen ein Übersetzungsverhältnis von
zwischen 85:1 und 8:1, ein Gewicht von 3,5 Tonnen, einen größten Durchmesser von etwa
1 m und eine Länge von etwa 1,7 m. Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ist somit
kompakt und handhabbar im Vergleich zu früheren bekannten Antriebsanordnungen für
Walzenpaare.
-
Die Fig. 4 und 5 zeigen die in den Fig. 1 bis 3 veranschaulichte Walzenpaareinheit befestigt
an einer abstützenden Grundstruktur 15 mit den Walzen in einer waagerechten Stellung. In
diesem Fall ist die Walzenpaareinheit verschiebbar an dem Stützgestell unter Vermittlung von
nach außen vorragenden Führungsflanschen 16 montiert, die jeweils an einer entsprechenden
Seite des Gehäuses des Kammwalzgerüsts angebracht sind und sich seitlich zu der Längsachse
der Walzenpaareinheit erstrecken, wobei die Führungsflansche 16 mit entsprechenden
Führungen 17 an dem Stützgestell zusammenwirken. An der unteren Oberfläche des Gehäuses des
Kammwalzgerüsts unterhalb des Schwerpunkts der Walzenpaareinheit befindet sich ein
Befestigungsflansch 18, an dem ein Ende einer Stange 19 oder dergleichen befestigt ist, die
einen Teil eines Verschiebemechanismus 20 bildet, der an dem Stützgestell angebracht ist.
-
Der Verschiebemechanismus 20 ist vorzugsweise ein Mechanismus vom Zahnstangen- und
Ritzel-Typ oder vom Schrauben-Mutter-Typ, obwohl andere Arten von
Verschiebemechanismen denkbar sind, wie beispielsweise hydraulische Mechanismen vom Kolben-Zylinder-
Typ. Diese Anordnung ermöglicht es den Walzen 9, 10, seitlich in bezug auf die Walzstraße
verschoben zu werden, indem die ganze Walzenpaareinheit mittels des
Verschiebemechanismus verschoben wird.
-
Die Walzenpaareinheit weist auch einen Komponenten-Befestigungsmechanismus 21 auf, der
an dem Gehäuse 5 des Kammwalzgerüsts angebracht ist und der so funktioniert, daß er die
Kassette 2 an diesem Gehäuse befestigt, wobei dieser Mechanismus z. B. ein Mechanismus
vom Exzentertyp ist, bei dem die Verdrehung eines zylindrischen Glieds eine Oberfläche, die
in bezug auf das Drehzentrum exzentrisch ist, in Anlage mit einer komplementären
Oberfläche an der Kassette bringt und damit die Kassette kraftvoll gegen eine Anlagefläche an
dem Gehäuse des Kammwalzgerüsts drückt. Natürlich können andere als ein
Exzentermechanismus für die Komponenten-Befestigungsmechanismen verwendet werden.
-
Um einen Austausch der Walzen zu ermöglichen, wird die Kassette 2 mit einer
Abzugsvorrichtung 22 bekannter Konstruktion verbunden, wenn sie außer Eingriff mit dem Gehäuse 5
des Kammwalzgeriists angeordnet ist, d. h. wenn die Kassette nicht durch die exzentrische
Oberfläche des Komponenten-Befestigungsmechanismus 21 ergriffen ist. Die Kassette und
damit auch die durch die Kassette getragene Walzeinheit können nach links in den Fig. 4 und
5 mittels der Abzugsvorrichtung 22 bewegt werden, bis die ganze Kassette auf einem
Schlitten 23 ruht. Die Walzeinheit 1 kann von der Kassette mit Hilfe eines über Kopf laufenden
Krans oder dergleichen angehoben und durch eine neue Walzeinheit ersetzt werden, oder
alternativ kann der die Kassette und die Walzeinheit abstützende Schlitten seitlich nach einer
Seite in bezug auf die Längsachse der Walzenpaareinheit bewegt und durch einen neuen
Schlitten ersetzt werden, der eine Ersatzkassette trägt.
-
Fig. 6 veranschaulicht eine Walzenpaareinheit gemäß den Fig. 1 bis 3, die an einer
abstützenden Grundstruktur 15 angebracht ist, wobei sich die Walzen lotrecht erstrecken. In
diesem Fall wird die Walzenpaareinheit durch eine lotrechte Rahmenstruktur 24 getragen, die
fest an der abstützenden Grundstruktur 15 angebracht ist, wobei diese Grundstruktur identisch
zu der in den Fig. 4 und 5 veranschaulichten Grundstruktur ist. Die Rahmenstruktur 24 trägt
die Stange 19, die mit dem Befestigungsflansch 18 an dem Gehäuse 5 des Kammwalzgerüsts
zusammenwirkt und die mittels des Verschiebemechanismus 20 in der bezug auf Fig. 4 und
5 beschriebenen Weise bewegt werden kann. Die Rahmenstruktur 24 ist auch mit Führungen
17 versehen, längs welcher das Gehäuse des Kammwalzgerüsts gleiten kann. Ähnlich der in
den Fig. 4 und 5 veranschaulichten abstützenden Grundstruktur weist die Stützstruktur 15 des
Ausführungsbeispiels von Fig. 6 eine Kassetten-Abzugsvorrichtung 22 und einen Schlitten 23
zum Erleichtern des Walzenaustauschs auf.
-
Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen eine Variante der Erfindung, bei der die Walzenpaareinheit
durch eine Rahmenstruktur 25 getragen ist, die schwenkbar an einer abstützenden
Grundstruktur 26 angebracht ist für eine schwenkbare Bewegung zwischen einer ersten Stellung, in
der die Wellen der Walzen 9, 10 einer durch die Grundstruktur getragenen Walzenpaareinheit
sich waagerecht erstrecken, und einer zweiten Stellung, in der die Wellen der Walzen 9, 10
sich lotrecht erstrecken.
-
Die Rahmenstruktur 25 ist schwenkbar an der abstützenden Grundstruktur 26 mittels zweier
Wellenenden gelagert, die fest mit der Rahmenstruktur verbunden sind und entgegengesetzt
zueinander an entgegengesetzten Seiten der Rahmenstruktur nach außen vorragen und von
denen sich jede durch einen entsprechenden Lagerkasten hindurch erstreckt. Ein Hebelarm ist
an wenigstens einem der Wellenenden befestigt, die von entsprechenden Lagerkästen nach
außen vorragen, und eine geeignete Hebe- oder Stößeleinrichtung, z. B. eine hydraulische
Kolben-Zylinder-Vorrichtung, ist schwenkbar an dem freien Ende des wenigstens einen
Wellenendes angebracht. Das andere Ende dieser Hebe- oder Stößel-Vorrichtung ist
schwenkbar an der abstützenden Grundstruktur 26 angebracht.
-
Beim Verschwenken der Rahmenstruktur 25 aus der in Fig. 7 veranschaulichten Stellung, in
der die Walzenwellen sich waagerecht erstrecken, in die in Fig. 8 gezeigte Stellung, in der die
Walzenwellen sich lotrecht erstrecken, wird die Walzenpaareinheit vorteilhafterweise mittels
des Verschiebemechanismus 19, 20 nach rechts gemäß Fig. 7 mit der Geschwindigkeit
bewegt, mit der die Rahmenstruktur mittels der Hebe- oder Stößel-Vorrichtung nach oben
verschwenkt wird. Auf diese Weise liegt beim Einstellen der Walzenpaareinheit und der
Rahmenstruktur der Schwerpunkt während der gesamten Schwenkbewegung dicht bei der
Schwenkachse, was unter einem Belastungsaspekt günstig ist.
-
Wie schematisch durch den Schmiermittelbehälter 27 in den Fig. 4 bis 8 angedeutet ist,
weisen die abstützenden Grundstrukturen 15 und 26 jeweils ein Schmiersystem auf, das so
funktioniert, daß die rotierenden Teile der Walzenpaareinheit geschmiert und gekühlt werden.
Der Schmiermittelbehälter 27 hat eine relativ große volumetrische Kapazität in der
Größen
ordnung von 500 l, so daß eine Entgasung und ein Kühlen des rezyklierten Schmiermittels
(Öl) möglich ist. Obwohl die Schmiermittelbehälter 27 in den Figuren so gezeigt sind, daß sie
durch die abstützende Grundstruktur getragen sind, ist zu verstehen, daß diese Behälter
zusammen mit anderen Komponenten des Schmiersystems, wie beispielsweise Pumpen,
Kupplungen und Leitungen, durch das Gehäuse des Kammwalzgerüsts getragen werden
können.
-
Weil verbleibende Komponenten der Walzenpaareinheit durch das Gehäuse des
Kammwalzgerüsts getragen werden, kann die Walzenpaareinheit vom Hersteller zusammengebaut
und dann in Form einer Einheit in die Walzwerksstraße eingepaßt werden. Dies ermöglicht
es, die Walzenpaareinheiten, die einen Teil einer Walzwerksstraße bilden, sehr schnell
einzupassen oder zu montieren. Das das Gehäuse des Kammwalzgerüsts auf eine sehr
einfache Weise an der abstützenden Grundstruktur befestigt ist, kann die Aufgabe des
Befestigens des Gehäuses des Kammwalzgerüsts an der Grundstruktur sehr schnell ohne
Zuhilfenahme von qualifiziertem Personal erfüllt werden. Ferner können die
Walzenpaareinheiten mit sich waagerecht oder lotrecht erstreckenden Walzen ohne Veränderung verwendet
werden, was natürlich die Notwendigkeit von Ersatzwalzenpaaren vermindert, da nur eine Art
von Einheit auf Lager gehalten werden muß. Selbst wenn nicht eine Walzenpaareinheit
verwendet wird, die veränderbar an einer abstützenden Grundstruktur abgestützt ist, kann die
Konstruktion einer neuen Walzwerksstraße für ein neues Produkt in vielen Fällen vereinfacht
werden durch Verwendung der gleichen Walzenpaareinheit wie diejenige, die in der alten
Walzwerksstraße verwendet wurde, wobei sich die Walzenwellen in einer anderen Richtung
erstrecken. Da die Walzenpaareinheit in ihrer Gesamtheit gemäß der vorliegenden Erfindung
angehoben werden kann, kann eine Veränderung in der Richtung, in der sich die
Walzenwellen erstrecken, leicht erreicht werden. Ferner hat die Erfindung eine Verminderung der
Anzahl der Komponenten in der Antriebsanordnung der Walzenpaareinheit zur Folge im
Vergleich zu bekannten Walzenpaareinheiten, was bedeutet, daß die Anzahl von beweglichen
Teilen, die vorhanden sein und gewartet werden müssen, geringer ist als im Fall der früher
bekannten Technik.
-
Da die erfindungsgemäße Antriebsanordnung aufgrund der Positionierung des
Wechselstrommotors und der Verwendung eines Planetengetriebes sehr kurz ist, nimmt eine Walzstraße, die
Walzenpaareinheiten umfaßt, die solche Antriebsanordnungen aufweisen, nur einen kleinen
Raum im Vergleich zu einer Walzstraße ein, die Walzenpaareinheiten aufweist, die
herkömmliche Antriebsanordnungen umfassen, wodurch eine Verminderung in den Höhen- und
Breiten-Abmessungen des Walzwerks ermöglicht ist.
-
Es ist zu verstehen, daß die beschriebene Antriebsanordnung auf vielerlei verschiedene Weise
innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die zugehörigen Ansprüche
definiert ist, modifiziert werden kann. Z.B. kann zusätzlich zur Übertragung des
Motorantriebsdrehmoments auf das Planetengetriebe das Zwischengetriebe auch eine
Untersetzungsfunktion oder sogar eine Übersetzungsfunktion haben, so daß zusammen mit dem
Planetengetriebe ein Reduktionsgetriebe für die Walzenpaareinheit gebildet ist. Es ist auch möglich,
einen bestimmten Grad von Standardisierung zu erreichen, indem ähnliche Planetengetriebe
an verschiedenen Stellen in der Walzwerksstraße verwendet werden, aufgrund der Tatsache,
daß die notwendigen Unterschiede in den Übersetzungsverhältnissen mit der Hilfe
unterschiedlicher Getriebe erzielt werden können. Die Erfindung ist daher nur durch den Inhalt der
nachfolgenden Patentansprüche begrenzt.