EP0099073B1 - Einrichtung zum Verspannen von Walzscheiben oder Walzringen, vorzugsweise in fliegend gelagerter Anordnung - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verspannen von Walzscheiben oder Walzringen, vorzugsweise in fliegend gelagerter Anordnung.
- Die DE-A 2 639 543 und DE-A 2 549 709 haben eine derartige Einrichtung zum Gegenstand, bei welcher in die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle ein Zuganker eingesetzt ist. Durch axiales Dehnen des Zugankers werden axial gerichtete Druckspannungen erzeugt, wodurch die Walzscheibe zwischen planparallelen Flächen mit ihren beiden Stirnseiten axial verspannt wird. Dabei wird die Walzscheibe mit der Antriebswelle drehfest verbunden, indem eine Kegelhülse in die Bohrung der Walzscheibe eingeschoben und unter Wirkung der aufgebrachten Radialkräfte der Walzring auf der Antriebswelle verspannt wird. Das führt jedoch zu unvermeidbaren bzw. unkontrollierbaren radialen Spannkräften in den Walzscheiben aus Hartguss bzw. dem noch spannungsempfindlicheren Hartmetall, wenn man auch versucht diese Spannkräfte durch der konischen Hülse vorgeschaltete Tellerfedern zu mildern.
- Besonders ist dabei auf die radial gerichteten, sich bei Erwärmung der Walzringe bzw. Walzscheiben und der damit verbundenen Wärmedehnung des Materials erhöhenden Spannkräfte zwischen konischer Hülse und Walzring hinzuweisen.
- Durch das beiderseitige axiale Verspannen der Walzscheibe bzw. des Walzringes in Verbindung mit deren spielfreiem Sitz auf der Antriebswelle mittels konischer Hülse ist das Auftreten von Spannkräften insbesondere unter Einwirkung der Walzhitze unvermeidbar. Ein ausschliessliches axiales Verspannen der Walzscheiben oder Walzringe mit den vorbekannten Vorrichtungen kann für den Betriebsmann nicht befriedigend gelöst werden.
- Die DE-U-6 808 610, von der Anspruch 1 ausgeht, offenbart eine Einrichtung zum Verspannen von Walzscheiben in fliegend gelagerter Anordnung, mittels axial gerichteter Spannkräfte zwischen planparallelen Flächen auf einer Antriebswelle, wobei zur Aufnahme der Spannkräfte ein axial angeordneter dehnbarer Zuganker eingesetzt ist, über dessen Spanneinheit die Übertragung der Spannkräfte auf eine der Stirnflächen der Walzscheibe erfolgt, wobei die Walzscheibe auf einem freien Kopfende des Zugankers ausserhalb der Antriebswelle aufsitzt und mit ihren beiden Stirnflächen zwischen einerseits einer Druckfläche der auf dem Kopfende des Zugankers lösbar festgelegten Spanneinheit und andererseits einer Stirnfläche der Antriebswelle unter Aufbringen von ausschliesslichen Axialkräften verspannbar und zusätzlich zwischen den einander zugewandten Stirnflächen von Antriebswelle und Walzscheibe diese zentrierend formschlüssig verbindbar ist. Die bekannte Vorrichtung hat zwischen Antriebswelle und Walzscheibe eine Zentrierhülse radial versehen mit einem Mitnehmer, der mit der Sollbruchstelle des Spannbolzens bei Überlastung zusammenwirkt. Zudem ist diese Vorrichtung nicht geeignet, Walzenringe aus Hartmetall zu verwenden, da die Spannvorrichtung auch geringe radiale Spannungen nicht auszuschliessen vermag.
- Aufgabe der Erfindung ist es, die drehfeste Verspannung der Walzringe mit der Antriebswelle ausschliesslich unter Aufbringen axialer Druckkräfte und axialem Formschluss und Vermeidung jeglicher radialer Spannkräfte zu erzielen, wobei eine sichere Übertragung des Drehmomentes von der Antriebswelle auf den Walzkörper zu gewährleisten ist. Ferner soll der Walzringwechsel vereinfacht und Beschädigungen vermieden werden. Eine weitere Teilaufgabe besteht darin, eine breite Palette von auswechselbaren Walzringen, insbesondere auch schmale Walzringe einsetzen zu können.
- Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass die Formschlussverbindung aus Verzahnungen an den einander zugewandten Stirnflächen gebildet wird und die Walzscheibe bzw. der Walzring direkt oder indirekt und mit radialem Spiel auf dem freien Ende des Zugankers aufsitzt, wobei der Zuganker mit seinem einen Ende zur Erreichung eines grossen Dehnweges in die hohl ausgebildete Antriebswelle beliebig tief eingreifend mit dieser lösbar verbunden ist, und wobei die den Zuganker dehnende, lösbar festgelegte Spanneinheit hydraulisch betrieben wird. Die Formschlussverbindung wird gleichzeitig mit dem Aufbringen der axialen Spannkräfte durch das hydraulische Spannmittel unter Zentrieren des Walzkörpers auf der Antriebswelle in Eingriff gebracht.
- Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass auf dem Kopfende des Zugankers eine Hülse drehbeweglich aufsitzt, auf welcher die Walzscheibe bzw. ein Walzringträger sowie der Spannkolben der hydraulischen Spanneinheit mit Spiel geführt wird. Das dient in vorteilhafter Weise dem Schutz des Zugankerzapfens, indem dieser beim Walzwechsel vor Beschädigung geschützt und der Walzenwechsel erleichtert wird.
- Vorteilhaft wird die Erfindung dadurch weitergebildet, dass die hydraulische Spanneinheit aus einem den Zuganker umgebenden Spannkolben und einem Spannzylinder gebildet wird, wobei der Spannkolben mittels Gewindemutter an dem Kopfende des Zugankers hinterfasst ist, der Spannzylinder an seiner der Walzscheibe bzw. dem Walzring abgewandten Seite sich mittels Gewindering auf dem Umfang des Spannkolbens abstützt und der Spannkolben von einem zu einer Druckmittelkammer führenden Druckmittelkanal durchsetzt ist.
- In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zuganker die gesamte Hohlwelle bis zu ihrem Ende durchgreifend gegenüber dieser mit seinem einen Ende festgelegt ist.
- Mit Vorteil sitzt zum Verspannen von spannungsempfindlichen Walzringen aus Hartmetall der Walzring spielfrei auf einem zur Antriebswelle hin flanschförmig ausgebildeten Walzringträger auf, an dessen der Antriebswelle abgewandter Seite eine Stützscheibe sich planparallel gegen die gemeinsamen Stirnflächen von Walzring und Walzringträger anlegt, die Stützscheibe mit dem Walzringträger lösbar verbunden ist und die der Antriebswelle zugewandte Stirnfläche des Walzringträgers mit der dieser zugewandten Stirnfläche der Antriebswelle formschlüssig kuppelbar ist.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen Stützscheibe und dem der Antriebswelle zugewandten Flanschteil des Walzringträgers ein schmaler Walzring beiderseits zwischen Füllstücke bildenden Stützringen einspannbar. Ein äusserer Ringteil der hydraulischen Spanneinheit kann mit seiner dem Walzring zugewandten Stirnfläche sich direkt gegen die dieser gegenüberliegende Stirnfläche des Walzringes anlegen. Dies ist insbesondere bei Verwendung besonders schmaler Walzringe aus Hartmetall sinnvoll. Schmale Walzringe werden aus Kostengründen dann verwendet, wenn entsprechend dem Walzprogramm nur kleine Kaliberbreiten auf dem Umfang des Walzringes eingeschnitten sind.
- Zweckmässigerweise ist der Walzring auf dem Walzringträger mittels Klebeverbindung befestigt.
- Vorteil der Ausführungsbeispiele zum Verspannen von Walzscheiben bzw. Walzringen ist, dass die Walzkörper nur unter Aufbringen von reinen Axialkräften mit der Antriebswelle drehfest verbunden sind. Dabei wird das hydraulische Spannmittel einerseits durch Längen bzw. Dehnen des Zugankers zum beiderseitigen axialen Verspannen des Walzkörpers und andererseits zum Herstellen einer Formschlussverbindung über eine stirnseitige Verzahnung zwischen Walzkörper und Antriebswelle zur sicheren Übertragung des Drehmomentes von der Antriebswelle auf den Walzkörper verwendet. Dabei dient die stirnseitige Verzahnung gleichzeitig zum Zentrieren des Walzkörpers gegenüber der Antriebswelle.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1 die Befestigung einer Walzscheibe in fliegend gelagerter Anordnung in einem Walzgerüst im Längsschnitt im Ausschnitt,
- Fig. 2 die alternative Befestigung eines Walzringes aus Hartmetall nach Fig. 1 im Längsschnitt,
- Fig. 3 die alternative Befestigung eines schmalen Walzringes aus Hartmetall nach Fig. 1 im Längsschnitt und
- Fig. 4 eine Draufsicht auf den stirnseitigen Zahnkranz der Antriebswelle.
- Mit 1 ist ein Teil eines Ständers eines Walzgerüstes bezeichnet, in welchem in bekannter Weise je ein aus zwei Walzen bestehender Walzensatz angeordnet ist. Zum Walzen von Draht werden in den Zwischen- und Fertigstrassen bevorzugt aus Walzscheiben 2 bzw. Walzringen bestehende Walzensätze in fliegend gelagerter Anordnung verwendet. Die Walzscheiben 2 sind mit ihren Umfangsflächen einander gegenüberstehend auf parallelen Antriebswellen längs der Walzlinie angeordnet. An den Umfangsflächen sind das Walzkaliber K bildende Ausnehmungen 2a eingedreht.
- Die Walzscheiben 2 sitzen je mit radialem Spiel S auf einer Hülse 4 drehbeweglich auf, indem die Hülse 4 sich auf dem freien Kopfende 5a eines Zugankers 5 abstützt. Die Hülse 4 dient als Verschleissteil zum Schutz der Oberfläche des Zugankers 5 insbesondere beim Walzenwechsel, doch könnten die Walzscheiben 2 alternativ auch mit radialem Spiel S direkt auf dem freien Kopfende 5a des Zugankers 5 aufsitzen. Der Zuganker 5 ist mit seinem Schaft 5b in die Bohrung einer als Hohlwelle 7 ausgebildeten Antriebswelle mit Gewinde eingeschraubt.
- Um einen grossen Dehnweg ohne Auftreten von zusätzlichen Spannungen in der Hohlwelle zu erhalten, ist der Schaft 5b weit in die Hohlwelle 7 hineinragend ausgeführt. Der Zuganker 5 kann auch die Hohlwelle 7 bis zu ihrem antriebsseitigen Ende durchsetzen und dort mittels Hammerkopf festgelegt werden.
- Die Hohlwelle 7 jeder Walzscheibe 2 ist über ein Gleitlager 8 und eine exzentrische Büchse 9 zur radialen Walzenanstellung in dem Walzgerüst 1 gelagert. Zum drehfesten Verspannen der Walzscheiben 2 auf jeder als Antriebswelle ausgebildeten Hohlwelle 7 bzw. auf dem freien Kopfende 5a des Zugankers 5 ist auf diesem durch eine Gewindemutter 10 hinterfasst, auf der Verlängerung der Hülse 4 sich abstützend, eine als hydraulisches Spannmittel 12 ausgebildete Spanneinheit gelagert.
- Das hydraulische Spannmittel 12 besteht aus einem Ringkolben 12a und einem Ringzylinder 12b. Der Ringzylinder 12b legt sich an der der Walzscheibe 2 abgewandten Seite gegen einen Gewindering 13 an, der bei Einbringen von Druckmittel in das Spannmittel 12 unter Längung des Zugankers 5 nachgedreht werden kann. Der Ringkolben 12b weist in Richtung der Längsachse des Zugankers 5 einen Druckmittelkanal 12c mit Kupplungsnippel 12d auf, der als Anschluss an eine nicht weiter dargestellte Druckmittelzuleitung dient. Zwischen Dichtungsringen 14, 15 liegt die eigentliche Druckmittelkammer 12e. Der Ringzylinder 12b liegt mit seiner der Walzscheibe 2 zugewandten Stirnseite an der dieser zugwandten Stirnseite der Walzscheibe 2 an, während die andere Stirnseite der Walzscheibe 2 mit einem stirnseitigen zentrischen Zahnkranz 17a versehen ist, welcher mit einem an der Stirnseite der Hohlwelle 7 entsprechenden zentrischen Zahnkranz 17b, die Walzscheibe 2 gleichzeitig auf der Hülse 4 zentrieren, unter Einleiten von Druckmittel in die Druckmittelkammer 12e unter Aufbringen reiner Axialkräfte verspannbar ist. Damit sitzt die Walzscheibe 2 planparallel axial verspannt, drehfest auf dem freien Kopfende 5a des Zugankers 5 bzw. der Hülse 4 drehfest auf und ist unter Wirkung der Axialkräfte über die stirnseitigen zentrischen Zahnkränze 17a, 17b formschlüssig mit der als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle 7 kuppelbar, von der aus auch das Drehmoment über die Formschlussverbindung auf die Walzscheibe 2 übertragen wird. Dabei wird das Entstehen von jeglichen Radialkräften in der Walzscheibe vermieden.
- In den Fig. 2 und 3 wird als weiteres Ausführungsbeispiel alternativ zur Walzscheibe 2 aus Hartguss nach Fig. 1 die Verwendung eines Walzringes 20 oder eines sehr schmalen Walzringes 20a aus Hartmetall im Rahmen der in der Fig. 1 im Prinzip dargestellten Walzenbefestigung gezeigt.
- In der Fig. 2 ist mit 21 ein Walzringträger bezeichnet, der antriebswellenseitig eine flanschartige Ringfläche ausweist, gegen welche sich die entsprechende Seitenfläche eines Walzringes 20 anlegt. Der Walzring 20 sitzt spielfrei, bzw. mittels Klebeverbindung befestigt, auf dem Aussenumfang des Walzringträgers 21 auf, um die Walzkräfte aufnehmen zu können. Gegen die andere Stirnseite des Walzringes 2 legt sich eine Stützscheibe 22, welche mit Gewindebolzen 22a gegenüber dem Walzringträger 21 verspannt ist. Die der Hohlwelle 7 zugewandte Stirnfläche des Walzringträgers 21 ist mit einem stirnseitigen Zahnkranz 27a versehen, dessen Zähne sich formschlüssig in einen entsprechenden Zahnkranz 27b an der gegenüberliegenden Stirnfläche der Hohlwelle 7 unter axialer Kraftwirkung der hydraulischen Spannmittel 12 einlegen. Der Walzringträger 21 sitzt ebenso wie in Fig. 1 die Walzscheibe 2 mit radialem Spiel auf der Hülse 4 bzw. direkt auf dem freien Kopfende 5a des Zugankers 5 auf. Der Walzring 20 weist ebenfalls als Kaliberwalze ein an seinem Umfang eingeschnittenes Kaliber K auf.
- Die Fig. 3 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Walzringbefestigung dar, bei welcher ein besonders schmaler Walzring 20a bei kleineren Breiten des Kalibers K beiderseitig an Stützringen 23 als Füllstücke anliegt und im übrigen zwischen einer mittels Gewindebolzen 22a lösbar mit dem Walzringträger 21 verbundenen Stützscheibe 22 und dem antriebswellenseitigen Flansch des Walzringträgers 21 festgelegt ist. Schmale Walzringe werden bei kleineren Kaliberbreiten aus Gründen der Kostenersparnis verwendet. Der Walzring 20a sitzt ebenfalls spielfrei auf dem Walzringträger 21 auf oder ist mittels Klebeverbindung auf diesem befestigt. Der Walzringträger 21 weist ebenfalls an seiner der Hohlwelle 7 zugewandten Stirnseite einen stirnseitigen Zahnkranz 27a auf, der mit einem entsprechenden stirnseitigen Zahnkranz 27b der zugewandten Stirnseite der Hohlwelle 7 eine kuppelbare Formschlussverbindung nach Fig. 4 bildet.
- Zum Aufbringen der Walzscheibe 2 nach Fig. 1 auf die auf dem freien Kopfende 5a des Zugankers 5 aufsitzende Hülse 4 ist die Gewindemutter 10 von dem freien Ende des Zugankers 5 abgeschraubt, so dass die Walzscheibe 2 als Walzkörper auf die Hülse 4 aufgeschoben werden kann. Danach wird das Spannmittel 12, bestehend aus Spannkolben 12a, Spannzylinder 12b und Gewindering 13 auf die Hülse 4 aufgeschoben. Danach wird die Gewindemutter 10 wieder auf das Ende des Zugankers 5 aufgesetzt und mit diesem verschraubt, so dass das Spannmittel 12 mit der Walzscheibe 2 fest gegen die stirnverzahnte Stirnseite 17b der Antriebswelle 7 sich anlegen kann und die Zahnkränze 17a und 17b formschlüssig miteinander gekuppelt werden. Sodann wird von aussen eine Druckmittelzuleitung mit dem Kupplungsnippel 12d verbunden und Druckmittel über den Druckmittelkanal 12c der Druckmittelkammer 12e zugeführt. Abhängig von der Grösse des Druckes des Druckmittels wird der Dehnweg des Zugankers 5 eingestellt und der Gewindering 13 nachgestellt und mit seiner walzenseitigen Stirnseite an dem Spannzylinder 12b zur Anlage gebracht. Anschliessend wird das Druckmittel abgelassen, so dass eine unter Axialkraftwirkung stehende planparallele Verspannung der Walzscheibe 2 sowie eine feste axiale Formschlussverbindung zwischen Walzscheibe 2 und Antriebswelle 7 hergestellt ist. Die Druckmittelzuleitung wird von dem Kupplungsnippel 12d gelöst. Die Walzscheibe 2 sitzt drehfest auf der Hülse 4 bzw. auf dem freien Kopfteil 5a des Zugankers 5 auf. Das Drehmoment der Antriebswelle 7 wird über die Formschlussverbindung 17a, 17b auf die Walzscheibe 2 übertragen.
- Zum Ausbau der Walzscheiben 2 beim Walzenwechsel erfolgt sinngemäss das Abziehen des Spannmittels 12 sowie der Walzscheibe 2 in umgekehrter Weise, indem wiederum der Druckmittelkammer 12e Druckmittel, wie vorbeschrieben, zugeführt wird. Der Gewindering 13 wird gelöst und damit der Zuganker 5 entlastet. Das Druckmittel wird wieder abgelassen und die Gewindemutter 10 von dem Kopf des Zugankers 5 gelöst und abgenommen, wodurch nacheinander das Spannmittel 12 und die Walzscheibe 2 von der Hülse 4 abgezogen werden können.
- In der gleichen Weise wie vorbeschrieben, können auch die in den Fig. 2 und 3 dargestellten, Walzringe 20 bzw. 20a tragende Walzkörper auf dem freien Kopfende 5a des Zugankers 5 mit der Antriebswelle 7 unter reiner axialer Verspannung drehfest und formschlüssig kuppelbar verspannt werden.
- Das Spannmittel bzw. die Spanneinheit zum Dehnen des Zugankers kann in Abwandlung der in den Zeichnungen dargestellten baulichen und funktionellen Ausgestaltung in bekannter Weise auch derart ausgebildet sein, dass das hydraulische Druckmittel zum Dehnen des Zugankers während des Walzens ansteht und erst zum Aufheben der Verspannung, d.h. zum Lösen der Walze, abgelassen wird.
- Auch kann der Zuganker in bekannter Weise mit einer Spannmutter versehen sein, wobei zum Dehnen und Entlasten des Zugankers ein abnehmbarer Spannzylinder als Spannmittel auf dem Zuganker gefestigt und mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagbar ist und die Spannmutter entsprechend nachgestellt wird.
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