EP0256372B1 - Einrichtung zum Antrieb der Vertikalwalzen eines Universalwalzgerüstes - Google Patents
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- EP0256372B1 EP0256372B1 EP87110954A EP87110954A EP0256372B1 EP 0256372 B1 EP0256372 B1 EP 0256372B1 EP 87110954 A EP87110954 A EP 87110954A EP 87110954 A EP87110954 A EP 87110954A EP 0256372 B1 EP0256372 B1 EP 0256372B1
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- B21B13/10—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories with differently-directed roll axes, e.g. for the so-called "universal" rolling process all axes being arranged in one plane
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- B21B1/08—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
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- B21B2035/005—Hydraulic drive motors
Definitions
- the invention relates to a device for driving the vertical rollers of a universal stand in at least one direction of rotation, the vertical rollers being mounted in chocks.
- the vertical rolls of a universal roll stand have rarely been driven.
- the vertical rollers can be driven by self-driven, pivotable drive shafts, which leads to a complex construction.
- a drive for vertical rolls which consists of an electric motor, the stator of which is placed as a collar on the non-rotatable support shaft in the chock and the rotor of which is formed by the roll rotatably mounted on the support shaft.
- the arrangement of the stator windings inside the vertical roller requires additional cooling, which makes the roller drive complicated and prone to operation.
- Towing drives have also been developed to frictionally drive the vertical rollers from the peripheral surfaces of a horizontal roller (DE-PS 11 18 724).
- traction drives it should be achieved that the vertical rollers are set in rotation before the rolling stock is tapped, in order to avoid impacts on the tapping which can lead to damage.
- the invention has for its object to avoid the disadvantages of the previously known drive systems for vertical rollers or the disadvantages of the known drag drives for vertical rollers.
- the drive consists of a hydraulic motor which is arranged on the one hand in a housing-like extension of the chock of the vertical roller and is provided with a drive spur gear from which the vertical roller via at least one intermediate mounted in the chock -The spur gear is driven directly or indirectly via a friction wheel or the other hand is inserted into the non-rotatable support axis of the vertical roller, the drive spur gear via rotatably mounted intermediate spur gears, the vertical roller provided with an internally toothed drive ring drives, preferably all gears are arranged in a transverse plane running between two roller bearings.
- Advantageous specific embodiments of the hydraulic solutions are specified in claims 2, 3 and 4. For all solutions, it is advisable, according to claim 5, to design the drive torque of the respective hydraulic drive motor in such a way that the vertical roller performs deformation work during the rolling.
- a universal roll stand for rolling I-sections 1, shown schematically in FIG. 1, is known to comprise two horizontal rolls 2 and two vertical rolls 3, which are rotatably mounted on a fixed support shaft 4 within a mounting piece 8 via roller bearings 6 and 7.
- an electric motor known per se is installed in each chock 8, the stator of which is formed by an annular collar 4a of the supporting axis 4 by the annular collar 4a being provided with the primary armature 4b through which current flows.
- the power supply not shown, takes place through the fixed support axis 4.
- the vertical roller 3 is designed as a rotor of the electric motor, in that it carries the secondary windings 5. Since the vertical rollers 3 designed as the rotor of the electric motor expediently consist of a well-magnetizable beam, they are armored with a rolled-up roller ring 9 made of wear-resistant material.
- a vertical roller 10 is rotatably mounted within a chock 11, which can be set against the rolling stock via two plungers 12, 13 of the vertical adjusting device, not shown. Between the plungers 12, 13 is a box 11a open towards the chock as a housing-like Flanged extension of the chock 11, which receives a hydraulic motor 14, the pressure lines 15 are led out of the housing-like extension 11a.
- the hydraulic motor 14 is provided with a drive spur gear 16, from which the vertical roller 10 is driven directly via an intermediate spur gear 17 mounted in the chock 11.
- the vertical roller is provided on one end face with an externally toothed drive ring 13 which is in engagement with the intermediate spur gear 17.
- the intermediate gear 17 is connected in a rotationally fixed manner to a shaft 19 which is mounted at both ends in the chock 11 and, for reasons of drive symmetry, carries a further intermediate spur gear 17 'which is in engagement with a further drive ring 18' of the vertical roller 8.
- the shaft 19 passes through a filler piece 20 which is inserted into a radial installation opening 21 of the fitting 11 corresponding to the diameter of the intermediate spur gears 17, 17' and through the inserted shaft 19 is fixed radially.
- the vertical roller 23 is mounted in a chock 24, which is provided with two cantilever-like extensions 24a, which, with an outer support wall 25, form a housing which is open laterally outside the chock 24, such as Fig. 6 shows. Between these extensions 24a, a slider 26 is radially positively guided, which extends through a radial installation opening 27 of the chock 24.
- the slider 26 carries a hydraulic motor 29 provided with a drive spur gear 28.
- the drive spur gear 28 is in engagement with an intermediate spur gear 30 which is rotatably mounted in the slider 26 via a shaft 31.
- the shaft 31 is rotatably connected to a friction wheel 32 which drives the vertical roller 23 on its outer circumference.
- the friction wheel can be sustainably pressed against the vertical roller 23 with support on the support wall 25 of the housing-like extension 24a, namely by means of two cylinders 33 arranged on the side of the hydraulic motor 29, which are connected to the slider 26 via joints 34 connected and the piston rods 35 are connected to the support wall 25 via flange cover 36.
- the hydraulic internal drive according to the invention of the vertical roller 40 does not require a housing-like extension of the chock 41, since the hydraulic motor 43 is inserted into the non-rotatable support axis 42 of the vertical roller.
- the drive goes from a drive spur gear 44 coaxial with the hydraulic motor 43 via a first and a second intermediate spur gear 45 and 46 to an internally toothed drive ring 47 of the vertical roller 40.
- the hydraulic motor 43 is eccentrically in the support axis 42 used to create space for a shaft 48 inserted in the opposite eccentric manner in the support shaft 42 for mounting the first intermediate spur gear 45.
- the support shaft 42 is provided with a radial installation opening 49 (FIG. 8).
- the support shaft 42 is surrounded by a support sleeve 50 which is connected in a rotationally fixed manner to the non-rotatable support shaft 42 via a feather key 51.
- This support sleeve 50 has a collar 53 (FIG. 7, right half) arranged symmetrically to the transverse plane Q, against which the inner rings 54a of two oblique roller bearings 54 are braced.
- this collar 53 also fulfills the task of holding the shaft 52, in which the support sleeve 50 and the collar 53 are provided with a radial installation opening 55 (FIG. 8) in such a way that the shaft 52 faces outward in flanks 53a of the Federal 53 and can be clamped inwards by bearing cover 56 (Fi.g 8).
- the internally toothed drive ring 47 of the vertical roller 40 is not formed on the roller body, but rather a stepped ring which is connected via screws 57 to an inwardly projecting collar 40a of the vertical roller.
- the collar 40a and the outwardly projecting step 47a of the internally toothed drive ring 47 serve as a common abutment for bracing the outer rings 54b of the two inclined roller bearings 54.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Antrieb der Vertikalwalzen eines Universalgerüstes in mindestens einer Drehrichtung, wobei die Vertikalwalzen in Einbaustücken gelagert sind.
- In der Praxis sind die Vertikalwalzen eines Universalwalzgerüstes selten angetrieben worden. Gemäß der DE-B-1 018 828 sind die Vertikalwalzen durch eigenangetriebene, schwenkbare Antriebswellen antreibbar, was zu einer aufwendigen Konstruktion führt. Aus der DE-A-2 444 630 ist ein Antrieb für Vertikalwalzen bekannt, der aus einem Elektromotor besteht, dessen Stator als Ringbund auf die im Einbaustück undrehbare Tragachse aufgesetzt ist und dessen Rotor von der auf der Tragachse drehbar gelagerten Walze gebildet wird. Die Anordnung der Statorwicklungen im Innern der Vertikalwalze erfordert eine zusätzliche Kühlung, die den Walzenantrieb kompliziert und betriebsanfällig macht.
- Es sind auch Schleppantriebe entwickelt worden, um die Vertikalwalzen reibungsschlüssig von umlaufenden Flächen einer Horizontalwalze anzutreiben (DE-PS 11 18 724). Durch derartige Schleppantriebe soll erreicht werden, daß die Vertikalwalzen schon vor dem Anstich des Walzgutes in Drehung versetzt sind, um Stöße bei den Anstichen zu vermeiden, die zu Beschädigungen führen können.
- Bedingt durch die Geometrie des Walzspaltes greifen nämlich die Vertikalwalzen an den Flanschen eines T-Walzprofils früher an als die Horizontalwalzen an dem Steg.
- Die bekannten Schleppantriebe für Vertikalwalzen erfordern jedoch entweder eine Außen-Abstützung der Vertikalwalzen, d. h. ein Verzicht auf eine zweifache Achslagerung (DE-PS 93 321) oder die Anstellvorrichtungen für die Vertikalwalzen müssen durch eine Einrichtung ergänzt werden, um die Vertikalwalzen zwischen den Stichen achsparallel zu den Horizontalwalzen an die Stirnflächen der Horizontalwalzen vorübergehend anpressen zu können (DE-PS 11 18 724).
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisher bekannten Antriebssysteme für Vertikalwalzen bzw. die Nachteile der bekannten Schleppantriebe für Vertikalwalzen zu vermeiden.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Antrieb aus einem Hydromotor besteht, der einerseits in einer gehäuseartigen Verlängerung des Einbaustückes der Vertikalwalze angeordnet und mit einem Antriebs-Stirnrad versehen ist, von dem aus die Vertikalwalze über mindestens ein im Einbaustück gelagertes Zwischen-Stirnrad unmittelbar oder mittelbar über ein Reibrad angetrieben ist oder der andererseits in die undrehbare Tragachse der Vertikalwalze eingesetzt ist, dessen Antriebsstirnrad über drehbar gelagerte Zwischen-Stirnräder, die mit einem innenverzahnten Antriebsring versehene Vertikalwalze antreibt, wobei vorzugsweise alle Verzahnungen in einer zwischen zwei Wälzlagern verlaufenden Querebene angeordnet sind. Vorteilhafte konkrete Ausführungsformen der hydraulischen Lösungen sind in den Patentansprüchen 2, 3 und 4 angegeben. Für alle Lösungen empfiehlt es sich, gemäß Anspruch 5 das Antriebsmoment des jeweiligen hydraulischen Antriebmotors derart auszulegen, daß die Vertikalwalze während des Walzens Verformungsarbeit leistet.
- In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die verschiedenen Lösungen dargestellt, und zwar zeigen
- Figur 1
- schematisch einen senkrechten Schnitt durch die in einer senkrechten Ebene angeordneten Horizontal- und Vertikalwalzen bzw. ihre Lagerungen mit einem an sich bekannten Elektromotor zum Antrieb der Vertikalwalzen,
- Figur 2
- einen teilweisen axialen Schnitt durch das Einbaustück einer Vertikalwalze mit Stirnradantrieb von einem Hydromotor aus, gemäß der Erfindung,
- Figur 3
- einen waagerechten Schnitt nach der Linie III-III in Figur 2,
- Figur 4
- einen teilweisen senkrechten Schnitt durch ein Einbaustück einer Vertikalwalze mit Reibradantrieb von einem Hydromotor aus, gemäß der Erfindung,
- Figur 5
- einen waagerechten Schnitt nach der Linie V-V in Figur 4.
- Fig. 6
- einen senkrechten Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5,
- Fig. 7
- einen teilweisen senkrechten Axialschnitt durch eine Vertikalwalze mit innerhalb der Tragachse angeordnetem Hydromotor, und
- Fig. 8
- einen teilweisen Axialschnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 7.
- Ein in Fig. 1 schematisch dargestelltes Universalwalzgerüst zum Walzen von I-Profilen 1 umfaßt bekanntlich zwei Horizontalwalzen 2 sowie zwei Vertikalwalzen 3, die auf einer feststehenden Tragachse 4 innerhalb je eines Einbaustückes 8 über Wälzlager 6 und 7 drehbar gelagert sind. Zum positiven Antrieb der Vertikalwalzen 3 ist in jedes Einbaustück 8 ein an sich bekannter Elektromotor eingebaut, dessen Stator von einem Ringbund 4a der Tragachse 4 gebildet ist, indem der Ringbund 4a mit dem stromdurchflossenen Primäranker 4b versehen ist. Die nicht dargestellte Stromzuführung erfolgt dabei durch die feststehende Tragachse 4. Die Vertikalwalze 3 ist als Rotor des Elektromotors ausgebildet, indem diese die Sekundärwicklungen 5 trägt. Da die als Rotor des Elektromotors ausgebildeten Vertikalwalzen 3 zweckmäßig aus gut magnetisierbarem Strahl bestehen, sind sie mit einem aufgezogenen Walzring 9 aus verschleißfestem Material gepanzert.
- Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung (Fig. 2 und 3) ist eine Vertikalwalze 10 innerhalb eines Einbaustückes 11 drehbar gelagert, das über zwei Stößel 12, 13 der nicht dargestellten vertikalen Anstellvorrichtung gegen das Walzgut angestellt werden kann. Zwischen den Stößeln 12, 13 ist ein zum Einbaustück hin offener Kasten 11a als gehäuseartige Verlängerung des Einbaustückes 11 angeflanscht, der einen Hydromotor 14 aufnimmt, dessen Druckleitungen 15 aus der gehäuseartigen Verlängerung 11a hinausgeführt sind.
- Der Hydromotor 14 ist mit einem Antriebs-Stirnrad 16 versahen, von dem aus die Vertikalwalze 10 über ein im Einbaustück 11 gelagertes Zwischen-Stirnrad 17 unmittelbar angetrieben ist. Hierzu ist die Vertikalwalze an einer Stirnfläche mit einem außenverzahnten Antriebsring 13 versehen, der mit dem Zwischen-Stirnrad 17 in Eingriff ist. Das Zwischenrad 17 ist mit einer in Einbaustück 11 beidendig gelagerten Welle 19 drehfest verbunden, die aus Gründen der Antriebssymmetrie ein weiteres Zwischenstirnrad 17' trägt, das mit einem weiteren Antriebsring 18' der Vertikalwalze 8 im Eingriff ist.
- Um die Zwischen- Stirnräder 17 und 17' einbauen und axial festlegen zu können, durchgreift die Welle 19 ein Füllstück 20, das in eine dem Durchmesser der Zwischen-Stirnräder 17, 17' entsprechende radiale Einbauöffnung 21 des Einbaustückes 11 eingesetzt und durch die durchgesteckte Welle 19 radial fixiert ist.
- In dem weiteren Ausführungsbeispiel nach der Erfindung (Fig. 4 bis 6) ist die Vertikalwalze 23 in einem Einbaustück 24 gelagert, das mit zwei auslegerartigen Verlängerungen 24a versehen ist, die mit einer äußeren Stützwand 25 ein außerhalb des Einbaustückes 24 seitlich offenes Gehäuse bilden, wie Fig. 6 zeigt. Zwischen diesen Verlängerungen 24a ist ein Gleitstück 26 formschlüssig radial geführt, das eine radiale Einbauöffnung 27 des Einbaustückes 24 durchgreift. Das Gleitstück 26 trägt einen mit einem Antriebs-Stirnrad 28 versehenen Hydromotor 29. Das Antriebsstirnrad 28 steht mit einem Zwischen-Stirnrad 30 im Eingriff, das über eine Welle 31 in dem Gleitstück 26 drehbar gelagert ist. Die Welle 31 ist mit einem Reibrad 32 drehfest verbunden, das die Vertikalwalze 23 an deren Außenumfang antreibt.
- Um den Anpreßdruck des Reibrades 32 einstellen zu können, ist das Reibrad unter Abstützung an der Stützwand 25 der gehäuseartigen Verlängerung 24a nachhaltig gegen die Vertikalwalze 23 andrückbar, und zwar mittels zweier seitlich des Hydromotors 29 angeordneter Zylinder 33, die über Gelenke 34 mit dem Gleitstück 26 verbunden und deren Kolbenstangen 35 über Flanschdeckel 36 mit der Stützwand 25 verbunden sind.
- Der erfindungsgemäße hydraulische Innenantrieb der Vertikalwalze 40 (Fig. 7 und 8) benötigt keine gehäuseartige Verlängerung des Einbaustückes 41, da der Hydromotor 43 in die undrehbare Tragachse 42 der Vertikalwalze eingesetzt ist. Wie Fig. 8 zeigt, geht der Antrieb von einem mit dem Hydromotor 43 koaxialen Antriebs-Stirnrad 44 über ein erstes und ein zweites Zwischen-Stirnrad 45 und 46 auf einen innenverzahnten Antriebsring 47 der Vertikalwalze 40. Der Hydromotor 43 ist außermittig in die Tragachse 42 eingesetzt, um Platz zu schaffen für eine entgegengesetzt außermittig in die Tragachse 42 eingesetzte Welle 48 zur Lagerung des ersten Zwischen-Stirnrades 45. Zur Unterbringung dieses Stirnrades 45 ist die Tragachse 42 mit einer radialen Einbauöffnung 49 versehen (Fig. 8).
- Da die Welle 52 für das zweite Zwischen-Stirnrad 46 außerhalb der Tragachse 42 gehalten werden muß, ist die Tragachse 42 von einer Stützhülse 50 umgeben, die über eine Paßfeder 51 drehfest mit der undrehbaren Tragachse 42 verbunden ist. Diese Stützhülse 50 hat einen symmetrisch zur Querebene Q angeordneten Bund 53 (Fig. 7, rechte Hälfte), gegen den die Innenringe 54a zweier Schrägrollenlager 54 verspannt sind. Dieser Bund 53 erfüllt jedoch auch die Aufgabe der Halterung der Welle 52, in dem die Stützhülse 50 sowie der Bund 53 in der Weise mit einer radialen Einbauöffnung 55 (Fig. 8) versehen sind, daß die Welle 52 nach außen in stehengebliebenen Flanken 53a des Bundes 53 und nach innen durch Lagerdeckel 56 (Fi.g 8) festgespannt werden kann.
- Der innenverzahnte Antriebsring 47 der Vertikalwalze 40 ist aus Gründen der Herstellung nicht an dem Walzenkörper angeformt, sondern ein abgestufter Ring, der über Schrauben 57 mit einem nach innen ragenden Bund 40a der Vertikalwalze verbunden ist. In der Ringebene der umfangsverteilten Schrauben 57 dienen der Bund 40a sowie die nach außen vorspringende Abstufung 47a des innenverzahnten Antriebsringes 47 als gemeinsames Widerlager für die Verspannung der Außenringe 54b der beiden Schrägrollenlager 54.
- Alle Lösungen mit hydraulischem Antrieb nach Fig. 2 bis 8 ermöglichen es, die Stirnräder in nach außen geschlossenen Kammern zu montieren, die nach außen abgedichtet werden können. Eingeleitetes Schmieröl, im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8 beispielsweise über eine Innenbohrung 48a der Welle 48, kann sogar zur Schmierung der Wälzlager 54 herangezogen werden. Die Verspannung der äußeren Laufringe 54b der Lager gegen den Bund 40a bzw. die Abstufung 47a hat ebenfalls eine Dichtfunktion.
Claims (5)
- Einrichtung zum Antrieb der Vertikalwalzen (10, 23, 40) eines Universalwalzgerüstes in mindestens einer Drehrichtung, wobei die Vertikalwalzen in Einbaustücken (11, 24, 41) auf Tragachsen (42) gelagert sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Antrieb aus einem Hydromotor (14, 29, 43) besteht, der einerseits in einer gehäuseartigen Verlängerung (11a, 24a) des Einbaustückes (11, 24) der Vertikalwalze (10,23) angeordnet und mit einem Antriebs-Stirnrad (16, 28) versehen ist, von dem aus die Vertikalwalze über mindestens ein im Einbaustück gelagertes Zwischen-Stirnrad (17) unmittelbar oder mittelbar über ein Reibrad (32) angetrieben ist, oder der andererseits in die undrehbare Tragachse (42) der Vertikalwalze (40) eingesetzt ist, dessen Antriebs-Stirnrad (44) über drehbar gelagerte ZwischenStirnräder (45, 46), die mit einem innen verzahnten Antriebsring (47) versehen Vertikalwalze antreibt, wobei vorzugsweise alle Verzahnungen in einer zwischen zwei Wälzlager (54) verlaufenden Querebene (Q) angeordnet sind. - Einrichtung nach Anspruch 1 mit unmittelbarem Stirnradantrieb,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gehäuseartige Verlängerung (11a) des Einbaustückes (11) aus einem zum Einbaustück hin offenen Kasten besteht, der an das Einbaustück angeflanscht ist, daß die Vertikalwalze (10) an mindestens einer Stirnfläche mit einem außenverzahnten Antriebsring (18) versehen ist, der mit dem Zwischen-Stirnrad (17) im Eingriff ist, und daß das mit dem Antriebs-Stirnrad im Eingriff stehende Zwischen-Stirnradmit einer im Einbaustück beidendig gelagerten Welle (19) drehfest verbunden ist, die ein Füllstück (20) durchgreift, daß in eine dem Durchmesser des Zwischen-Stirnrades entsprechende radiale Einbauöffnung (21) des Einbaustückes eingesetzt und durch die durchgesteckte Welle radial fixiert ist. - Einrichtung nach Anspruch 1 mit Antrieb über ein Reibrad,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der gehäuseartigen Verlängerung (24a, 25) des Einbaustückes (24) ein Gleitstück (26) radial geführt ist, das eine radiale Einbauöffnung (27) de des Einbaustückes durchgreift und von dem der Hydromotor (29) nebst Antriebs-Stirnrad (28), Zwischenstirnrad (30) und das mit diesem gleichachsigen Reibrad (32) getragen ist, und daß das Einbaustück mit dem Reibrad unter Abstützung an einer äußeren Stützwand (25) der gehäuseartigen Verlängerung nachhaltig gegen die Vertikalwalze (23) andrückbar ist. - Einrichtung nach Anspruch 1 mit Antrieb in der Tragachse,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Tragachse (42) in eine undrehbare Stützhülse (50) zur Aufnahme der inneren Laufringe (54a) der beiden Wälzlager (54) eingesetzt ist, die gegen einen radialen Bund (53) der Stützhülse verspannt sind, der zur Aufnahme und Lagerung des zweiten Zwischen-Stirnrades (46) radial ausgenommen (55) ist. - Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Antriebsmoment des hydraulischen Antriebsmotors derart ausgelegt ist, daß die Vertikalwalze während des Walzens Verformungsarbeit leistet.
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