EP0342178B1 - Vorrichtung zum Befestigen eines Walzringes auf einer Walzenwelle - Google Patents

Vorrichtung zum Befestigen eines Walzringes auf einer Walzenwelle Download PDF

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EP0342178B1
EP0342178B1 EP19890890045 EP89890045A EP0342178B1 EP 0342178 B1 EP0342178 B1 EP 0342178B1 EP 19890890045 EP19890890045 EP 19890890045 EP 89890045 A EP89890045 A EP 89890045A EP 0342178 B1 EP0342178 B1 EP 0342178B1
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roller shaft
pressure
rolling
friction
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EP0342178A3 (en
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Helmut Mayr
Günther Foller
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • B21B27/03—Sleeved rolls
    • B21B27/035—Rolls for bars, rods, rounds, tubes, wire or the like

Definitions

  • the invention relates to a device for fastening a roller ring on the freely projecting end of a cantilevered roller shaft, consisting of two pressure rings axially clamping the roller ring between them, one of which is axially supported on the roller shaft and the other on a clamping device, and from a wedge sleeve axially displaceable by means of an actuator between the roller ring and the conical roller shaft in the region of the roller ring.
  • the free end of the roller shaft carries an end cap with an external thread for receiving a pretensioning nut, with the aid of which the rolling ring made of hard metal, which is provided with a corresponding rolling caliber and is made of hard metal, between two Thrust rings are subjected to an axial prestress.
  • This axial pressure preload considerably reduces the notch effects in the area of the rolling caliber that occur during the rolling process.
  • the hard metal rolling ring is additionally subjected to a prestress in the radial direction, with the aid of a wedge sleeve between the rolling ring and the conical roller shaft in the area of the rolling ring.
  • This wedge sleeve is driven into the annular gap between the rolling ring and the conical part of the roller shaft by means of adjusting screws held in the end cap in an adjustable manner.
  • the torque transmission from the roller shaft to the roller ring takes place non-positively on the one hand via the wedge sleeve and on the other hand via the two pressure rings that axially clamp the compression ring and is therefore dependent on the respectively applied clamping forces.
  • tungsten carbide rolling rings are sensitive to tension, the preload of the rolling rings cannot easily be increased to a level that ensures safe rotation of the rolling rings even in the event of impact loads, without increasing the risk of rolling ring breaks.
  • a device has become known (US-A-3 727 957) in which, instead of the pressure ring acted upon by the tensioning device, a pressure bracket is used to apply an axial pretension to the roller ring, which pushes through the roller shaft in a transverse bore and with his leg ends projecting over the roller shaft engages in radial driver grooves on the end face of the rolling ring.
  • a pressure bracket is used to apply an axial pretension to the roller ring, which pushes through the roller shaft in a transverse bore and with his leg ends projecting over the roller shaft engages in radial driver grooves on the end face of the rolling ring.
  • the invention is therefore based on the object to avoid these deficiencies and to improve a device of the type described above with simple means so that a safe rotation of the rolling ring can be guaranteed by the roller shaft without having to accept an unacceptable stress on the rolling ring .
  • the invention achieves the stated object in that a friction ring is provided between the rolling ring and at least one of the two pressure rings and in that the friction ring-side pressure ring is seated on the roller shaft preferably in a rotationally fixed manner via a multi-groove connection.
  • the torque that can be transmitted between the pressure ring and the roller ring can be increased considerably with a constant axial preload force, or the axial preload force can be reduced accordingly at a predetermined maximum transferable torque, so that the risk of overstressing of the rolling ring according to the clamping of the rolling ring necessary for a rotary drive can be excluded.
  • a prerequisite for this, however, is that the pressure ring acting on the rolling ring via the friction ring is connected in a rotationally fixed manner to the roller shaft, which can be ensured in an advantageous manner by a multi-groove connection.
  • This multi-slot connection is provided between structural parts which are not susceptible to wear and which, moreover, consist of a comparatively easy-to-machine steel material, so that the additional effort given by this multi-slot connection is hardly significant.
  • the slotted wedge sleeve consists of a friction material or has a friction lining and is preferably connected to the shaft in a rotationally fixed but axially displaceable manner via a multi-groove connection.
  • a considerable torque can also be transmitted from the roller shaft to the rolling ring via the wedge sleeve without fear of inadmissible radial stresses in the rolling ring, because the frictional connection increases due to the material-related increase in friction is improved accordingly.
  • the wedge sleeve which is to be slotted for better spreading apart, itself consists of a friction material or carries a suitable friction lining.
  • a fiber-reinforced plastic with a high coefficient of friction can be used as the friction material for the wedge sleeve.
  • the roller shaft 1 which is mounted on the fly in the usual way, carries in the region of its freely projecting end 2 a rolling ring 3 made of hard metal with corresponding rolling calibres 4 for the production of profile wires or rod-shaped profiles. Between this rolling ring 3 and the roller shaft 1, which has a conical section 5 in the area of the rolling ring 3, a wedge sleeve 7 is provided with axial slots 6, which on the one hand ensures centering and on the other hand provides a radial prestressing of the rolling ring 3.
  • This wedge sleeve 7 forms an annular shoulder 8, act on the pressure plunger 9 distributed over the circumference, which can be acted upon by an actuator formed by an annular piston 10, around the wedge sleeve 7 with a predetermined force in the annular gap between the roller shaft 1 and the roller ring 3 to collect.
  • the axial holding of the rolling ring 3 takes place between two pressure rings 11 and 12, of which one pressure ring 11 is supported on a shaft shoulder 13, while the other pressure ring 12 is connected to a tensioning device formed by an annular piston 14.
  • the arrangement is such that the one can be acted upon separately Annular pistons 10 and 14 are inserted into two concentric annular grooves 15 and 16 of a carrier 17 fastened on the roller shaft end 2, which is designed as a screw-on end nut 18.
  • the pressure rams 9 for the axial application of the wedge sleeve 7 in the passage guides 19 of the pressure ring 12 are slidably held in a stop-limited manner because they have a head 20 projecting beyond the passage guides, which is covered by a pressure transmission ring 21 axially displaceable in the pressure ring 12 becomes.
  • a pressure transmission ring 21 axially displaceable in the pressure ring 12 becomes.
  • the latter is provided with a circumferential groove 22 into which stop screws 23 distributed over the circumference and held in the pressure ring 12 engage.
  • This measure achieves a structural unit which considerably simplifies the replacement of the rolling ring 3, because not only the rolling ring 3 but also the wedge sleeve 2 becomes freely accessible when the pressure ring 12 is removed.
  • the rolling ring 3 can be preloaded independently of one another in the radial and in the axial direction, because the annular pistons 10 and 14 act independently of one another on the pressure ring 12 and the pressure transmission ring 21.
  • a friction ring 24 is provided between the pressure ring 12 and the roller ring 3, which, with a corresponding axial contact pressure for the desired frictional connection between the pressure ring 12 and the rolling ring 3 ensures.
  • a prerequisite for the desired torque transmission is that there is a rotationally fixed connection between the pressure ring 12 and the end 2 of the roller shaft 1.
  • a multi-groove connection 25 can be provided between the pressure ring 12 and the roller shaft 1.
  • the spline sleeve 7 can also be mounted in a rotationally fixed but axially displaceable manner on the shaft end 2 via a multi-slot connection 26, the connection ring 8 being particularly recommended for the arrangement of this multi-slot connection.
  • the wedge sleeve 7 is made of a friction material, for example a fiber-reinforced polyamide, then a considerable proportion of the torque can also be transmitted to the rolling ring 3 via the wedge sleeve 7 without fear of exceeding the permissible radial preload of the rolling ring 3.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Befestigen eines Walzringes auf dem frei vorragenden Ende einer fliegend gelagerten Walzenwelle, bestehend aus zwei den Walzring zwischen sich axial einspannenden Druckringen, von denen einer an der Walzenwelle und der andere an einer Spanneinrichtung axial abgestützt sind, und aus einer mittels eines Stelltriebes axial verschiebbaren Keilhülse zwischen dem Walzring und der im Bereich des Walzringes konischen Walzenwelle.
  • Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (AT-B- 313 839) trägt das freie Ende der Walzenwelle eine Endkappe mit einem Außengewinde zur Aufnahme einer Vorspannmutter, mit deren Hilfe der zur Herstellung von Profildrähten mit einem entsprechenden Walzkaliber versehene, aus Hartmetall bestehende Walzring zwischen zwei Druckringen einer axialen Druckvorspannung unterworfen wird. Durch diese axiale Druckvorspannung werden die beim Walzvorgang auftretenden Kerbwirkungen im Bereich des Walzkalibers erheblich herabgesetzt. Um den Einfluß der beim Walzvorgang auftretenden radialen Druckspannungen herabzusetzen, wird der Hartmetall-Walzring zusätzlich in radialer Richtung einer Vorspannung unterworfen, und zwar mit Hilfe einer Keilhülse zwischen dem Walzring und der im Bereich des Walzringes konischen Walzenwelle. Diese Keilhülse wird über in der Endkappe schraubverstellbar gehaltene Stellschrauben in den Ringspalt zwischen dem Walzring und dem konischen Teil der Walzenwelle eingetrieben.
  • Die Drehmomentübertragung von der Walzenwelle auf den Walzring erfolgt kraftschlüssig einerseits über die Keilhülse und anderseits über die beiden den Walzring zwischen sich axial einspannenden Druckringe und ist demzufolge von den jeweils aufgebrachten Spannkräften abhängig. Da jedoch Hartmetall-Walzringe spannungsempfindlich sind, kann die Vorspannung der Walzringe nicht ohne weiteres auf ein Maß vergrößert werden, das eine sichere Drehmitnahme der Walzringe auch bei den auftretenden Stoßbelastungen sicherstellt, ohne die Gefahr von Walzringbrüchen zu vergrößern.
  • Zur Vermeidung dieser Nachteile ist eine Vorrichtung bekanntgeworden (US-A- 3 727 957), bei der an Stelle des von der Spanneinrichtung beaufschlagten Druckringes zum Aufbringen einer axialen Vorspannung auf den Walzring ein Druckbügel verwendet wird, der die Walzenwelle in einer Querbohrung durchsetzt und mit seinen über die Walzenwelle vorragenden Schenkelenden in radiale Mitnehmernuten auf der Stirnseite des Walzringes eingreift. Durch eine solche Konstruktion wird zwar eine sichere Drehmitnahme des Walzringes durch eine Formschlußverbindung erreicht, doch ist hiefür eine besondere Ausgestaltung des Walzringes erforderlich, was als erheblicher Nachteil angesehen werden muß, weil der Walzring einen Verschleißteil darstellt und aufgrund seines Hartmetallwerkstoffes einer besonderen Bearbeitung bedarf. Dazu kommt noch, daß durch zusätzliche Nuten oder Verzahnungen die Bruchanfälligkeit des Hartmetall-Walzringes vergrößert wird.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß eine sichere Drehmitnahme des Walzringes durch die Walzenwelle gewährleistet werden kann, ohne eine unzulässige Spannungsbeanspruchung des Walzringes in Kauf nehmen zu müssen.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß zwischen dem Walzring und wenigstens einem der beiden Druckringe ein Reibring vorgesehen ist und daß der reibringseitige Druckring auf der Walzenwelle vorzugsweise über eine Vielnutverbindung drehfest sitzt.
  • Durch die Anordnung eines Reibringes zwischen dem Walzring und zumindest einem Druckring kann bei einer gleichbleibenden axialen Vorspannkraft das zwischen dem Druckring und dem Walzring übertragbare Drehmoment erheblich gesteigert bzw. bei einem vorgegebenen maximal übertragbaren Drehmoment die axiale Vorspannkraft entsprechend herabgesetzt werden, so daß die Gefahr einer Überbeanspruchung des Walzringes zufolge der für eine Drehmitnahme notwendigen Einspannung des Walzringes ausgeschlossen werden kann. Voraussetzung hiefür ist allerdings, daß der über den Reibring auf den Walzring einwirkende Druckring drehfest mit der Walzenwelle verbunden ist, was in vorteilhafter Weise durch eine Vielnutverbindung sichergestellt werden kann. Diese Vielnutverbindung ist dabei zwischen nicht verschleißanfälligen Konstruktionsteilen vorgesehen, die überdies aus einem vergleichsweise einfach zu bearbeitenden Stahlwerkstoff bestehen, so daß der durch diese Vielnutverbindung gegebene Mehraufwand kaum ins Gewicht fällt.
  • Die Belastung des Walzringes durch die eine Drehmitnahme sichernden Vorspannkräfte kann zusätzlich herabgesetzt werden, wenn in weiterer Ausbildung der Erfindung die geschlitzte Keilhülse aus einem Reibwerkstoff besteht oder einen Reibbelag aufweist und mit der Welle vorzugsweise über eine Vielnutverbindung drehfest, aber axial verschiebbar verbunden ist. In einem solchen Fall kann auch über die Keilhülse ein beträchtliches Drehmoment von der Walzenwelle auf den Walzring übertragen werden, ohne unzulässige radiale Spannungen im Walzring befürchten zu müssen, weil eben durch die werkstoffbedingte Erhöhung der Reibung der Kraftschluß entsprechend verbessert wird. Dabei ist es für die Funktion der Vorrichtung unerheblich, ob die Keilhülse, die zum besseren Aufspreizen geschlitzt ausgeführt werden soll, selbst aus einem Reibwerkstoff besteht oder einen geeigneten Reibbelag trägt. Als Reibwerkstoff für die Keilhülse kommt beispielsweise ein faserverstärkter Kunststoff mit einem hohen Reibwert in Frage.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine Vorrichtung zum Befestigen eines Walzringes auf dem frei vorragenden Ende einer fliegend gelagerten Walzenwelle in einem vereinfachten Axialschnitt gezeigt.
  • Die in üblicher Weise fliegend gelagerte Walzenwelle 1 trägt im Bereich ihres frei vorragenden Endes 2 einen Walzring 3 aus Hartmetall mit entsprechenden Walzkalibern 4 zur Herstellung von Profildrähten oder stangenförmigen Profilen. Zwischen diesem Walzring 3 und der Walzenwelle 1, die im Bereich des Walzringes 3 einen konischen Abschnitt 5 aufweist, ist eine mit axialen Schlitzen 6 versehene Keilhülse 7 vorgesehen, die einerseits für eine Zentrierung und anderseits für eine radiale Vorspannung des Walzringes 3 sorgt. Diese Keilhülse 7 bildet einen Ringansatz 8, auf den über den Umfang verteilte Druckstößel 9 einwirken, die über einen durch einen Ringkolben 10 gebildeten Stelltrieb beaufschlagt werden können, um die Keilhülse 7 mit einer vorbestimmten Kraft in den Ringspalt zwischen der Walzenwelle 1 und dem Walzring 3 einzutreiben.
  • Die axiale Halterung des Walzringes 3 erfolgt zwischen zwei Druckringen 11 und 12, von denen sich der eine Druckring 11 an einer Wellenschulter 13 abstützt, während der andere Druckring 12 an einer durch einen Ringkolben 14 gebildeten Spanneinrichtung angeschlossen ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die voneinander gesondert beaufschlagbaren Ringkolben 10 und 14 in zwei konzentrische Ringnuten 15 und 16 eines auf dem Walzenwellenende 2 befestigten Trägers 17 eingesetzt sind, der als aufschraubbare Endmutter 18 ausgebildet ist.
  • Wie der Zeichnung entnommen werden kann, sind die Druckstößel 9 für die axiale Beaufschlagung der Keilhülse 7 in Durchtrittsführungen 19 des Druckringes 12 anschlagbegrenzt verschiebbar gehalten, weil sie einen die Durchtrittsführungen überragenden Kopf 20 aufweisen, der von einem anschlagbegrenzt im Druckring 12 axial verschiebbaren Druckübertragungsring 21 abgedeckt wird. Zur Anschlagbegrenzung der Verschiebbarkeit dieses Druckübertragungsringes 21 ist dieser mit einer Umfangsnut 22 versehen in die über den Umfang verteilte, im Druckring 12 gehaltene Anschlagschrauben 23 eingreifen. Durch diese Maßnahme wird eine Baueinheit erreicht, die das Auswechseln des Walzringes 3 erheblich erleichtert, weil mit dem Abziehen des Druckringes 12 nicht nur der Walzring 3, sondern auch die Keilhülse 2 frei zugänglich wird. Trotzdem kann der Walzring 3 unabhängig voneinander in radialer und in axialer Richtung vorgespannt werden, weil die Ringkolben 10 und 14 unabhängig voneinander auf den Druckring 12 und den Druckübertragungsring 21 einwirken.
  • Um bei einer zulässigen größten axialen Vorspannung des Walzringes 3 zwischen den beiden Druckringen 11 und 12 eine sichere Drehmitnahme zu erhalten, ist zwischen dem Druckring 12 und dem Walzring 3 ein Reibring 24 vorgesehen, der bei einem entsprechenden axialen Anpreßdruck für den gewünschten Kraftschluß zwischen dem Druckring 12 und dem Walzring 3 sorgt. Voraussetzung für die gewünschte Drehmomentübertragung ist jedoch, daß zwischen dem Druckring 12 und dem Ende 2 der Walzenwelle 1 eine drehfeste Verbindung herrscht. Zu diesem Zweck kann zwischen dem Druckring 12 und der Walzenwelle 1 eine Vielnutverbindung 25 vorgesehen sein.
  • In ähnlicher Weise kann auch die Keilhülse 7 über eine Vielnutenverbindung 26 auf dem Wellenende 2 drehfest aber axial verschiebbar gelagert werden, wobei sich insbesondere der Anschlußring 8 für die Anordnung dieser Vielnutverbindung empfiehlt. Wird die Keilhülse 7 aus einem Reibwerkstoff, beispielsweise einem faserverstärkten Polyamid, hergestellt, so kann auch über die Keilhülse 7 ein erheblicher Drehmomentanteil auf den Walzring 3 übertragen werden, ohne eine Überschreitung der zulässigen radialen Vorspannung des Walzringes 3 befürchten zu müssen.
  • Aufgrund der Anordnung eines Reibringes zwischen dem Walzring und wenigstens einem der anliegenden Druckringe 11, 12 und gegebenenfalls der Ausbildung der Keilhülse 7 aus einem Reibwerkstoff wird eine sichere Drehmitnahme des Walzringes 3 durch die Walzenwelle 1 gewährleistet, wobei weder eine unzulässige Vorspannung auf den Walzring 3 aufgebracht noch für einen Formschluß zwischen dem Walzring 3 und einem anschließenden Konstruktionsteil gesorgt werden muß.

Claims (2)

  1. Vorrichtung zum Befestigen eines Walzringes (3) auf dem frei vorragenden Ende (2) einer fliegend gelagerten Walzenwelle (1), bestehend aus zwei den Walzring (3) zwischen sich axial einspannenden Druckringen (11, 12), von denen einer (11) an der Walzenwelle (1) und der andere (12) an einer Spanneinrichtung (14, 17) axial abgestützt sind, und aus einer mittels eines Stelltriebes (10) axial verschiebbaren Keilhülse (7) zwischen dem Walzring (3) und der im Bereich des Walzringes (3) konischen Walzenwelle (5), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Walzring (3) und wenigstens einem der beiden Druckringe (11, 12) ein Reibring (24) vorgesehen ist und daß der reibringseitige Druckring (12) auf der Walzenwelle (1) vorzugsweise über eine Vielnutverbindung (25) drehfest sitzt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlitzte Keilhülse (7) aus einem Reibwerkstoff besteht oder einen Reibbelag aufweist und mit der Walzenwelle (1) vorzugsweise über eine Vielnutverbindung (26) drehfest, aber axial verschiebbar verbunden ist.
EP19890890045 1988-05-13 1989-02-21 Vorrichtung zum Befestigen eines Walzringes auf einer Walzenwelle Expired - Lifetime EP0342178B1 (de)

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