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Drehvorrichtung für das Dorngestänge von Pilgerschrittwalzwerken Bei
Pilgerschrittwalzwerken sind Vorrichtungen notwendig, um den schrittweisen Vorschub
des Werkstückes und nach jedem Walzhub eine bestimmte Winkelverdrehung des Werkstückes
um etwa 6o oder 9o9 zu erreichen. Es ist bekannt, hierfür eine Drallspindel zu verwenden,
auf der eine Drallmutter sitzt, die in einem Gehäuse drehbar gelagert ist. Beim
Walzhub wird die Drallspin.del an einer Drehung durch das von den Walzen erfaßte
Werkstück gehindert, wobei sich die Drallmutter auf der Spindel infolge deren Längsbewegung
dreht. Beim Vorbringen des Werkstückes zum neuen Walzhub wird die Drallmutter durch
Sperrklinken od. dgl. Mittel festgehalten, so daß sich die Spindel und mit ihr das
Werkstück drehen müssen. Hierbei ist die Größe der Dreh-Bewegung von der Größe der
Hubbewegung abhängig. Beim Anpilgern, wenn der volle Walzhub noch nicht erreicht
wird, wird also auch noch nicht die volle Drehbewegung ausgeführt. Dieses führt
zu nachteiligen Gradbildungen auf dem Werkstück u. dgl. Schwierigkeiten. Ferner
liegt eine unerwünschte Abhängigkeit vom Walzendurchmesser vor, da dieser mitbestimmend
für den Walzhub ist, von dem wieder die Größe der Verdrehung abhängt.
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Es ist ferner bekannt, eine Spindel, die lediglich auf Drehung mit
dem Dorngestänge verbunden ist, von einem besonderen Motor antreiben zu lassen.
Solange die Walzen am Werkstück angreifen und dadurch ein Verdrehen verhindern,
muß der die Drehbewegung bewirkende Motor stillstehen bzw.
von der
Drehspindel abgekuppelt sein. Derartige Einrichtungen arbeiten für neuzeitliche
Pilgerschrittwalzwerke zu langsam.
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Bei einer anderen bekannten Drehvorrichtung steht die mit dem Dorngestänge
auf Drehung gekuppelte Drehspindel mit einer Treibwelle in Verbindung, die mit der
Arbeitswalze synchron umläuft. Als Verbindungsglied zwischen Treibwelle und Spindel
dient ein Differentialgetriebe, auf das die Treibwelle über eine Kurbel so wirkt,
daß die Spindel schrittweise verdreht wird. Damit das Verdrehen im Einklang mit
den einzelnen Arbeitsspielen bleibt, müssen besondere zwangsläufig wirkende Verbindungsglieder
vorgesehen sein.
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Die Erfindung geht von einer Drehvorrichtung für das Dorngestänge
von Pilgerschrittwalzwerken aus, bei der das Dorngestänge mit einer Drehspindel
gekuppelt ist und diese Drehspindel mit einem Elektromotor, der ständig synchron
mit dem Walzwerksmotor durchläuft, über ein Zwischenglied verbunden ist, welches
während des Walzhubes, bei dem die Drehspindel durch die am Walz-,verk angreifenden
Walzen festgehalten wird, die Drehbewegung des Antriebes aufnehmen kann. Das Neue
besteht darin, daß das Zwischenglied, welches bei festgehaltener Spindel die Drehbewegung
des Antriebes aufnimmt, unter der Einwirkung eines Kraftspeichers steht, der die
Drehbewegung gegen Kraftwirkung speichert und sie nach Freigabe der Drehspindel
durch die Walzen an die Drehspindel abgibt, wobei die ständig vom Motor erzeugte
Drehbewegung überlagert wird.
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Gegenüber den bekannten Drehvorrichtungen zeichnet sich die Vorrichtung
nach der Erfindung dadurch vorteilhaft aus, daß in einfacher und trotzdem sicherer
Weise das Werkstück bei jedem Arbeitsspiel um den gewünschten Winkel verdreht wird,
ganz gleich, wie groß der jeweilige Walzhub ist. Wenn der volle Walzhub noch nicht
erreicht ist, wird der Kraftspeicher nur zu einem kleineren Teil in Anspruch genommen.
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Die in die Antriebsverbindung zwischen '.Motor und Spindel eingeschaltete
Ausgleichsvorrichtung kann ein Zahnraddifferentialgetriebe sein, dessen bei festgehaltener
Drehspindel sich drehender Teil gegen die Wirkung des Kraftspeichers vierdrehbar
ist. Sie kann auch durch ein zwischen die Drehspindel und den Motor eingeschaltetes
Schneckengetriebe gebildet werden, dessen von dem Motor getriebene Schnecke gegen
die Wirkung des Kraftspeichers verschiebbar gelagert ist. Als Kraftspeicher, welcher
beim Walzhub die Drehbewegung des Motors aufnimmt, kann ein in einem Zylinder gegen
pneumatischen oder hydraulischen Druck verschiebbarer Kolben oder auch eine Feder
dienen.
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Im Rahmen der Erfindung kann auch in die Antriebsverbindung zwischen
dem Motor und der Drehspindel eine Drehstabfeder eingebaut sein, die, die verhinderte
Drehung der Spindel während des Walzhubes als elastische Formänderung aufnehmend,
dieAusgleichsvorrichtung und den Kraftspeicher bildet. Die Erfindung wird an Hand
einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsmöglichkeiten näher erläutert.
Es zeigt Abb. i den Längsschnitt einer Ausführungsform mit einem Zahnradausgleichsgetriebe,
Abb. 2 einen Schnitt nach A-B der Abb. i, Abb. 3 in schematischer Darstellung den
Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform mit Zahnradausgleichsgetriebe, Abb.
q. einen Schnitt nach C-D der Abb. 3, Abb. 5 die schematische Darstellung einer
Ausführungsform mit einem als Ausgleichsgetriebe ausgebildeten Schneckentrieb, Abb.
6 einen Schnitt nach E-F der Abb. 5, Abb. 7 die schematische Darstellung einer Ausführungsform
mit Drehstabfeder.
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Die bei allen Ausführungsbeispielen mit i bezeichnete Drehspindel
ist auf der dem Dorngestänge abgekehrten Seite in den Vorholzylinder 2 eingeführt
und ragt durch den Vorholkolben hindurch bis in die hohle das Dorngestänge tragende
Kolbenstange hinein. Der Kolben und die Kolbenstange sind in der Zeichnung nicht
dargestellt. Die lediglich drehbare Spindel i ist mit der hohlen Kolbenstange so
verbunden, daß sie ihre Drehbewegungen auf die Kolbenstange und damit auf das Dorngestänge
übertragen kann, die axialen Bewegungen der Kolbenstange jedoch nicht behindert.
Zu diesem Zweck ist beispielsweise, wie in den Abb. i und 7 dargestellt, die Drehspindel
i innerhalb des Vorholzylinders 2 als Vielnutwelle ausgebildet, die in der hohlen
Kolbenstange eine passende Führung hat.
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Außerhalb des Vorholzylinders 2 ist die Drehspindel i an,das nachstehend
näher beschriebene, in verschiedener Weise ausführbareAusgleichsgetriebe angeschlossen,
das, wie in Abb. i dargestellt, in einem Gehäuse 3 untergebracht ist. Das Gehäuse
3 des Ausgleichsgetriebes und der auf dieses treibende Elektromotor 4 stehen mit
dem Vorholzylinder 2 in ortsfester Beziehung dadurch, daß sie mit diesem auf dem
mit der Speisevorrichtung verbundenen nicht dargestellten Schlitten aufgebaut sind.
Der Elektromotor .4 ist durch nicht dargestellte, an sich bekannte Mittel mit dem
Walzwerksmotor auf Synchronlauf geschaltet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb, i treibt der an das Getriebegehäuse
3 angeflanschte Elektromotor 4 mit einem Ritzel 5 auf ein Zahnrad 6, dessen Welle
7 mit der Drehspindel i achsgleich liegt. Zwischen die Welle 7 und die Drehspindel
i ist ein aus den vier Kegelrädern 8, 9, io und i i und dem diese umschließenden,
um die Achse der Drehspindel i bzw. der Welle 7 drehbaren Gehäuse 12 bestehendes
Differentialgetriebe eingeschaltet. Auf der Welle 7 sitzt das Kegelrad 8 und auf
der Drehspindel i das Kegelrad i i. Das Gehäuse 12 des Differentialgetriebes trägt
einen Zahnkranz 13, der mit einer verschiebbaren Zahnstange 1.4 im Eingriff steht.
An die Zahnstange 14 ist eine Stange 15 angeschlossen, die am freien Ende einen
Kolben 16 trägt, der in einem Zylinder 17 verschiebbar ist. Die der Kolbenstange
i2 abgekehrte Fläche des Kolbens steht durch die öffnung 18 des
Zylinders
17 unter einem gleichbleibenden hydraulischen oder pneumatischen Druck.
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Zwischen dem Motor 4, der, wie oben erwähnt, mit dem Walzwerksmotor
synchron läuft, und der Drehspindel i besteht durch die Zahnräder 5, 6 eine solche
Drehzahlübersetzung, daß während einer Walzenumdrehung die Drehspindel i die nach
jedem Walzhub gewünschte Verdrehung um beispielsweise 9o° erhält. Wenn die Drehspindel
i sich frei drehen kann, geht der Antrieb von der Welle 7 über die Kegelräder 8,
9, io und i i auf die Drehspindel i. Das Gehäuse 12 des Differentialgetriebes wird
durch die in die in Abb. 2 gezeigte Stellung gedrückte Zahnstange 14 festgehalten.
Während des Walzhubes verhindern die an der Rohrluppe angreifenden Walzen die Verdrehung
der Drehspindel i. Die Drehbewegung der Welle 7 wird nunmehr auf das Gehäuse 12
des Differentialgetriebes übertragen. Die Drehrichtung des Gehäuses 12 verläuft
entgegengesetzt zu der Drehrichtung, die der Drehspindel i vorher erteilt worden
ist. Der sich mit dem Gehäuse 12 drehende Zahnkranz 13 verschiebt die Zahnstange
14, und mit dieser wird der Kolben 16 unter Überwindung des hydraulischen oder pneumatischen
Druckes tiefer in den Zylinder 17 hineingeschoben. Wenn nun nach Beendigung des
Walzhubes die Walzen das Werkstück freigeben und die Drehung der Drehspindel i nicht
mehr behindern, fällt die treibende Wirkung auf die Zahnstange 14 fort. Durch den
Druck im Zylinder 17 wird der Kolben 16 und damit die Zahnstange 14 in die in Abb.
2 gezeigte Ausgangsstellung zurückgeworfen. Die zurückgehende Zahnstange 14 treibt
über den Zahnkranz 13 ,auf das Gehäuse 12 und bringt auch dieses wieder in die Ausgangsstellung
zurück. Die unter der Wirkung des Kraftspeichers erfolgende Rückdrehung des Gehäuses
12 tritt an der Spindel i als zusätzliche, der ständig vom Motor erzeugten Drehbewegung
sich überlagernde Drehbewegung in Erscheinung. Auf diese Weise wird die während
des Walzhubes verhinderte Drehung der Spindel i während des Vorholhubes zurückgewonnetl.
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Ist beim Anpilgern der volle Walzhub noch nicht erreicht, so wird
ein größerer Anteil der Drehbewegung unmittelbar über die Kegelräder 8 bis i i auf
die Spindel i übertragen, während ein kleinerer Anteil der Drehbewegung in dem Kraftspeicher
16, 17 gespeichert wird. In jedem Fall ist die Summe der unmittelbar auf die Drehspindel
übertragenen Drehbewegung und der gespeicherten Drehbewegung bei jeder Walzenumdrehung
gleich groß. Es spielt also keine Rolle, ob der volle Walzhub ausgeführt wird oder
nicht.
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Die Abb. 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Ausgleichsgetriebe
anstatt Kegelräder Stirnräder hat. Das das Getriebe umschließende, in Abb. i und
2 mit 3 bezeichnete Getriebegehäuse ist der einfacheren Darstellung wegen weggelassen.
Der Motor 4 treibt mit einem Ritzel 2o über die Vorgelegeräder 21 und 22 auf ein
Zahnrad 23, das auf einer in der Verlängerung der Drehspindel i liegenden Welle
24 sitzt. Auf der Welle 24 sitzt ferner ein Zahnrad 25, das mit beispielsweise drei
im Kreise angeordneten Zahnrädern 26 im Eingriff steht, deren Drehachsen 27 an einer
mit Stirnverzahnung versehenen Scheibe 28 befestigt sind. Die Scheibe 28 sitzt auf
einer um die Welle 24 drehbaren Hohlwelle 29. Die Zahnung der Scheibe 28 steht mit
der wie in Abb. i und 2 mit 14 bezeichneten Zahnstange im Eingriff, die über eine
Stange 15 mit dem in einem Zylinder 17 verschiebbaren Kraftspeicherkolben 16 verbunden
ist. Die Drehspindel i trägt an ihrem freien Ende eine innenverzahnte Scheibe 3o,
die mit den Zahnrädern 26 im Eingriff steht.
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Ist die Drehspindel i von den Walzen frei, so erhält sie ihre Drehbewegung
von dem MotorritZel 20 über die Zahnräder 21, 22, 23, 2.5, 26 und 30. Wird die Drehspindel
i durch die Walzen festgehalten, so treibt das Ritzel 20 über die Zahnräder 21,
22, 23, 24, 25 und 26 die Scheibe 28 in entgegengesetztem Drehsinn wie die Spindel
i an. Die Zahnräder 26 wälzen sich dabei auf dem Innenzahnkranz der mit der Spindel
i festgehaltenen Scheibe 30 ab. Durch die Drehung der Scheibe 28 wird über die Zahnstange
14 die verhinderte Drehung der Spindel i in eine Verschiebung des Kolbens 16 gegen
den hydraulischen oder pneumatischen Druck im Zylinder 17 umgesetzt und so bis zur
Wiederfreigabe der Drehspindel i gespeichert. Die nach Freigabe der Drehspindel
i unter der Wirkung des Kraftspeichers 16, 17 erfolgende Zurückdrehung der Scheibe
28 in die in Abh.,I gezeigte Ausgangsstellung erzeugt an der Drehspindel die obenerwähnte,
der vom Motor 4 ständig erzeugten Drehbewegung sich überlagernde Drehbewegung zur
Rückgewinnung der vorher verhinderten Drehung.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Abb. 5 und 6 sitzt auf :der Drehspindel
i ein Schilecken rad 32. Das Schneckenrad 32 steht mit einer Schnecke 33 im Eingriff.
Der auch hier mit 4 bezeichnete Elektromotor treibt mit einem Ritzel 34 auf ein
Zahnrad 35, das mit der Schneckenwelle 36 beispielsweise durch eine Vielnutenanordnung
auf Mitdrehen verbunden isst, wobei aber die Schneckenwelle 36 gegenüber dem Zahnrad
35 axiale Verschiebbewegungen ausführen kann. Die Schneckenwelle 36 ist beiderseits
der Schnecke 33 in einem verschiebbaren Schlitten 38 gelagert. An den Schlitten
38 ist eine Stange 39 angeschlossen, die den auch bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
vorhandenen Kraftspeicherkolben 16 trägt, der in dem Zylinder 17 gegen konstanten
pneumatischen oder hydraulischen Druck verschiebbar ist.
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Wenn die Drehspindel i von den Walzen frei ist, wird sie von dem Motor
4 über die Zahnräder 34 und 35, die Schnecke 33 und das Schneckenrad 32 in Drehbewegung
versetzt. Wird während des Wälzhubes die Drehspindel i von den Walzen festgehalten,
so schraubt sich die weiterdrehende Schnecke 33 auf dem ebenfalls festgehaltenen
Schneckenrad 32 in Richtung nach dem Zylinder 17. Die Schneckenwelle 36 schiebt
sich dabei durch das Zahnrad 35 hindurch. Durch den mit der Schnecke 33
wandernden
Schlitten 38 wird der Kolben 16 tiefer in seinen Zylinder 17 hineingeschoben. Nach
Freigabe der Drehspindel 1 durch die Walzen treibt der Druck in dem Zylinder 17
den Kolben 16 und damit den Schlitten 38 sowie die Schnecke 33 in die in Abb. 5
gezeigte Ausgangsstellung zurück, wobei der vom Motor 4 ausgehenden Drehbewegung
der Schnecke 32 bzw. der Drehspindel 1 die zusätzliche Drehbewegung zur Rückgewinnung
der vorher verhinderten Drehbewegung überlagert wird.
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Nach Abb.7 ist die Drehspindel 1 mit einer Drehstabfeder 40 verbunden.
Am freien Ende der Drehstabfeder 40 sitzt ein Zahnrad ¢1, das seinen Antrieb von
dem Motor 4 erhält.
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Wenn die Drehspindel i von den Walzen frei ist, treibt der Motor 4
über das Zahnrad 41 und. die Drehstabfeder 4o auf die Drehspindel 1. Wird die Drehspindel
1 beim Walzhub festgehalten, so erhält durch den weiterlaufenden Motor d, die Drehstabfeder
40 eine Torsionsformänderung. Diese Torsionsformänderung gleicht sich wieder aus,
sobald die Drehspindel 1 von den Walzen wieder freigegeben ist. Dabei wird die während
der elastischen Formänderung der Drehstabfeder 40 gespeicherte Drehbewegung zusätzlich
zu der vom Motor 4 erzeugten Drehbewegung auf die Drehspindel 1 übertragen, wodurch
die während des Wialzhubes verhinderte Drehung der Drehspindel 1 zurückgewonnen
wird.