EP1449597B1 - Walzgerüst zum Walzen von langgestrecktem Gut - Google Patents

Walzgerüst zum Walzen von langgestrecktem Gut Download PDF

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EP1449597B1
EP1449597B1 EP04000189A EP04000189A EP1449597B1 EP 1449597 B1 EP1449597 B1 EP 1449597B1 EP 04000189 A EP04000189 A EP 04000189A EP 04000189 A EP04000189 A EP 04000189A EP 1449597 B1 EP1449597 B1 EP 1449597B1
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roller
gears
ring gear
rollers
shafts
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Walter Höffgen
Walter Cox
Jovo Subanovic
Andreas Makowski
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SMS Meer GmbH
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    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/16—Adjusting or positioning rolls
    • B21B31/20—Adjusting or positioning rolls by moving rolls perpendicularly to roll axis
    • B21B31/22—Adjusting or positioning rolls by moving rolls perpendicularly to roll axis mechanically, e.g. by thrust blocks, inserts for removal
    • B21B31/26—Adjusting eccentrically-mounted roll bearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/08—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
    • 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
    • B21B13/103—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 for rolling bars, rods or wire
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    • B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B21B17/02—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length
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    • B21B17/08—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel having one or more protrusions, i.e. only the mandrel plugs contact the rolled tube; Press-piercing mills
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    • B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B21B17/14—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling without mandrel, e.g. stretch-reducing mills

Definitions

  • the invention relates to a rolling stand for rolling elongated material, with a plurality of arranged in a plane, forming a central caliber opening, rotatable together with the interposition of a common rotatable drive element in the form of an internally toothed ring radially over eccentric engageable driven rollers, the roll shafts rotatable in the roller housing in eccentric bushes stored and geared together via meshing bevel gears.
  • each roller shaft In order to allow a radial adjustment of the rollers without changing the backlash of the drive bevel gears, there is arranged on each roller shaft at least one spur gear, which meshes with a arranged on a parallel to each roller shaft in the rolling housing drive shaft arranged spur gear. All drive shafts are arranged in a common second plane parallel to the first plane.
  • the eccentric or radial adjustment of the rollers arranged in the other plane is a plane over the transmission plane initiated.
  • a geared at its end adjusting spindle is rotated, the toothing engages in an outer toothing of a ring gear and this rotates coaxially to the roller shaft.
  • the ring gear is provided with an internal toothing, which meshes with the external teeth of spindle nuts, which in turn receive worm gears, which rotate all worm gears simultaneously and in the same direction when turning the spindle on the present gear connections. Due to the meshing with the worm gears spindle drives the eccentric adjustment of the rollers is carried out in the same direction and by equal amounts.
  • the invention has for its object to provide a generic rolling stand, which allows a radial eccentric adjustment of the rollers without play.
  • the bevel gears sit advantageously with a splined profile displaceable at the end of short shaft pieces whose other end is arranged with a mecanicvielkeilprofil on the roll shafts.
  • the shaft pieces are mounted by means of rolling bearings in the eccentric bushes designed as worm gears.
  • In the worm gears engage a worm, at the ends of which formed spur gears mesh with the ring gear.
  • the end faces formed so that circular contour sections (grooves, shoulders or the like), in which engage the cassettes, are arranged eccentrically to Hohlradmitte.
  • the ring gear rotates and is forced to shift the cassettes connected to the eccentric grooves or shoulders of the ring gear.
  • the centers of the roll shafts form a triangle.
  • the eccentric adjustment of the rollers changes the size of the triangle.
  • the tips of the triangle move in the direction of the bisector. In this direction, the cassettes are moved and thus also fixed therein bevel gears, which move in the splined profile of the roller shafts.
  • the one of the roller shafts is connected to a drive and provided with a drive-side bevel gear and a remote therefrom, as the only one bevel gear owning other roller shafts wave ends arranged bevel gear.
  • the drive torque introduced via the directly driven roller shaft is caused by tooth engagement on the one hand between the two pinions or internal gears of this shaft and the associated bevel gears and on the other hand distributed over the meshing of these two bevel gears, each with a bevel gear of the further roll shafts.
  • a further embodiment of the invention provides that the rollers between two worm wheels are keyed to the roller shafts, of which the rear worm gears with their respective associated spindle drives are in engagement, which in turn all with the internal teeth of a surrounding from the outside, driven to Exzenterver ein Comb the ring gear.
  • the worm wheels arranged on both sides of the rollers on the eccentric bushings are known to lead to a system which is symmetrical both in terms of design and in terms of force introduction and distribution.
  • the arrangement of the spindle drives each outside of the worm wheels, so that they simultaneously mesh with these and the ring gear, makes it possible to improve the installation and adjustment.
  • the spindle drives unlike in the prior art internal arrangement, the roll change is not in the way.
  • the roller housing In the partial cross-section through a rolling stand shown in Fig. 1, the roller housing, not shown, consists of an upper and a lower plate, which are screwed together. In the space between the plates are three offset by 120 ° to each other staggered rollers 4, 5, 6, which close the caliber 7. The rollers 4, 5 and 6 are fixed by means of feather keys 8 on roll-shaft construction executed in the roll axle construction 9, 10 and 11.
  • the roller shaft 9 is connected via a coupling 12 with a drive, not shown.
  • 11 are mounted in cassettes 14 and 15 via tapered roller bearings 13 each separately in their installed position fixed shaft end-side bevel gears 16a, 16b and 16c.
  • the directly driven roller shaft 9 has on the side facing the coupling connection 12 on a second, drive-side bevel gear 17 on.
  • the bevel gear 17 meshes with the bevel gear 16c of the roller shaft 11 and the shaft end-side bevel gear 16a of the roller shaft 9 meshes with the shaft end side bevel gear 16b of the roller shaft 10, so that there is a closed power flow.
  • the drive-side bevel gear 17 is connected via a splined profile 18 with the roller shaft 9.
  • the respective shaft end-side bevel gears 16a, 16b, 16c concentrically take short shaft pieces 21, 22 and 23, via which they are engaged with splined profiles 19a, 19b and 19c, wherein the short shaft pieces 21, 22, 23 in turn on splined profiles 20a, 20b and 20c of the roller shafts 9, 10 and 11 sit.
  • roller shafts 9, 10 and 11 executed in the plug-in axis version in the splines 18 and 19a, 19b, 19c and 20a, 20b, 20c can be moved.
  • Fig. 2 shows that in each case from outside worm shafts 25 are associated with gears 26, all together with an internal toothing owning 27, the gears 26 of the screw shafts 25 from the outside enclosing ring gear 28 mesh so that the worm shafts 25 in simultaneously with the Worm toothing of the eccentric bushings 24 and the ring gear 28 engaging construction are arranged.
  • the end surfaces of the ring gear 28 are formed so that circular contour portions 33 (grooves, shoulders or the like), in which the cartridges 14 and 15 engage by means of Mitology Divisionen 30 and 31, are arranged eccentrically to Hohlrad- or roller center 29.
  • the centers of the roller shafts 9, 10 and 11 form - as can be seen from FIG. 1 - a triangle whose size changes with the eccentric adjustment of the rollers 4, 5 and 6, whereby also the tips 32a, 32b and 32c of the triangle shift in the direction of the bisectors.
  • bevel gears 16a, 16b move , 16c and 17 in the spline profiles 18, 19a, 19b and 19c.
  • a game between the meshing of the bevel gears 16a, 16b, 16c and 17 can not occur.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst zum Walzen von langgestrecktem Gut, mit mehreren in einer Ebene angeordneten, eine zentrale Kaliberöffnung bildenden, unter Zwischenschaltung eines gemeinsamen, drehbaren Antriebselementes in Form eines innenverzahnten Hohlrades radial über Exzenter gemeinsam anstellbaren angetriebenen Walzen, deren Walzenwellen im Walzengehäuse in Exzenterbuchsen drehbar gelagert und über miteinander kämmende Kegelräder getrieblich miteinander verbunden sind.
  • Ein solches Gerüst zum Kaliber- und Maßwalzen von stab- oder rohrförmigem Walzgut ist durch die DE 42 33 557 C1 bekanntgeworden. Um eine radiale Anstellung der Walzen ohne Veränderung des Zahnspiels der Antriebskegelräder zu ermöglichen, ist dort auf jeder Walzenwelle mindestens ein Stirnrad angeordnet, welches jeweils mit einem auf einer parallel zu jeder Walzenwelle im Walzgehäuse vorgesehenen Antriebswelle angeordneten Stirnrad kämmt. Alle Antriebswellen sind in einer gemeinsamen, zur ersten Ebene parallelen zweiten Ebene angeordnet.
  • Es liegen dort somit zwei Ebenen vor, nämlich die Getriebeebene und die Walzenebene, wodurch sich für das Walzgerüst bzw. -gehäuse eine entsprechend größere Breite ergibt. Außerdem wird zwar das Zahnspiel der Antriebskegelräder verringert, jedoch muß die durch die Exzenteranstellung bewirkte Abweichung stattdessen im Zahnspiel der Stirnräder aufgenommen werden, deren erhöhtes Spiel dann doch wieder zu Ungenauigkeiten führt. Die Exzenter- bzw. Radialverstellung der in der anderen Ebene angeordneten Walzen wird über die Getriebeebene einebene eingeleitet. Hierzu wird eine an ihrem Ende verzahnte Verstellspindel gedreht, deren Verzahnung in eine Außenverzahnung eines Hohlrades eingreift und dieses koaxial zur Walzenwelle verdreht. Das Hohlrad ist mit einer Innenverzahnung versehen, die mit der Außenverzahnung von Spindelmuttern kämmt, welche ihrerseits Schneckentriebe aufnehmen, die beim Verdrehen der Spindel über die vorliegenden Zahnradverbindungen alle Schneckentriebe gleichzeitig und in gleicher Richtung verdrehen. Bedingt durch die mit den Schneckenrädern kämmenden Spindeltriebe wird die Exzenterverstellung der Walzen in gleicher Richtung und um gleiche Beträge durchgeführt.
  • Aus der DE 22 59 143 B2 ist das Verschieben von Kegelrädern auf den Walzenwellen bekannt. Die Kegelräder sind im Walzengehäuse gelagert sowie stationär angeordnet und jeweils mit einer Innenverzahnung versehen, die mit an den Walzenwellen um ein Exzentermaß versetzt angeordneten, komplementären Innenzahnrädern kämmen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Walzgerüst zu schaffen, das eine radiale Exzenterverstellung der Walzen ohne Spiel ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kegelräder separat in durch mechanische Kopplung zum Hohlrad zwangsweise verschiebbaren Kassetten gelagert sind, und daß die Walzenwellen in Steckachsenbauweise ausgeführt und über Vielkeilwellenabschnitte mit den Kegelrädern verbunden sind.
  • Die Kegelräder sitzen vorteilhaft mit einem Vielkeilprofil verschiebbar am Ende von kurzen Wellenstücken, deren anderes Ende mit einem Innenvielkeilprofil auf den Walzenwellen angeordnet ist. Die Wellenstücke sind mittels Wälzlager in den als Schneckenräder ausgebildeten Exzenterbuchsen gelagert. In die Schneckenräder greifen Schnecken ein, an deren Enden ausgebildete Stirnräder mit dem Hohlrad kämmen. Auf dem Hohlrad mit der Innenverzahnung sind nach einem Vorschlag der Erfindung die Stirnflächen so ausgebildet, daß kreisförmige Konturabschnitte (Nuten, Absätze oder dergleichen), in die die Kassetten eingreifen, exzentrisch zur Hohlradmitte angeordnet sind. Einhergehend mit der Exzenterverstellung der Walzenwellen dreht sich daher das Hohlrad und werden zwangsweise die mit den exzentrischen Nuten oder Absätzen des Hohlrades verbundenen Kassetten verschoben.
  • Die Mitten der Walzenwellen bilden ein Dreieck. Bei der Exzenterverstellung der Walzen ändert sich die Größe des Dreiecks. Die Spitzen des Dreiecks wandern in Richtung der Winkelhalbierenden. In diese Richtung werden auch die Kassetten verschoben und somit auch die darin fest gelagerten Kegelräder, die sich dabei im Vielkeilprofil der Walzenwellen verschieben.
  • Es läßt sich damit eine gemeinsame zentrische Anstellung aller Walzen auch unter Walzdruck erreichen, wobei die Einbaulage der gemeinsam verpaßten bzw. eingepaßten - was das Tragbild der miteinander kämmenden Kegelradpaare optimiert - Kegelradpaare erhalten bleibt. Da keine in unterschiedlichen Ebenen miteinander kämmenden Stirnräder mehr erforderlich sind, wird außerdem die Gerüstbreite deutlich verringert. Weiterhin lassen sich die Walzenwellen in einfacher Weise ausbauen bzw. aus dem Gerüst demontieren und die zur Abdeckung der verschiedenen Rohrabmessungen benötigte Gerüstanzahl minimieren. Denn nach dem Ausbau brauchen die Walzenwellen durch Wechsel der drei Walzenkörper lediglich mit dem benötigten neuen Kaliberwalzen bestückt und in die im Gerüst verbliebenen Kegelräder eingesteckt zu werden.
  • Nach einer Ausführung der Erfindung ist die eine der Walzenwellen an einen Antrieb angeschlossen und mit einem antriebsseitigen Kegelrad und einem davon entfernten, wie die nur ein Kegelrad besitzenden übrigen Walzenwellen wellenendseitig angeordneten Kegelrad versehen. Das über die direkt angetriebene Walzenwelle eingeleitete Antriebsmoment wird durch einerseits den Zahneingriff zwischen den beiden Ritzeln bzw. Innenzahnrädern dieser Welle und den zugehörigen Kegelrädern und andererseits über den Zahneingriff dieser beiden Kegelräder mit jeweils einem Kegelrad der weiteren Walzenwellen verteilt.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Walzen zwischen jeweils zwei Schneckenrädern auf den Walzenwellen verkeilt sind, von denen die hinteren Schneckenräder mit ihnen jeweils zugeordneten Spindeltrieben in Eingriff sind, die ihrerseits sämtlich mit der Innenverzahnung eines sie von außen umschließenden, zur Exzenterverstellung antreibbaren Hohlrades kämmen. Die beidseitig der Walzen auf den Exzenterbuchsen angeordneten Schneckenräder führen bekanntermaßen zu einem sowohl konstruktiv als auch hinsichtlich der Krafteinleitung und -verteilung symmetrischen System. Die Anordnung der Spindeltriebe jeweils außen an den Schneckenrädern, so daß sie gleichzeitig mit diesen und dem Hohlrad kämmen, ermöglicht es, den Einbau und die Justierung zu verbessern. Außerdem stehen die Spindeltriebe, anders als bei nach dem Stand der Technik innenliegender Anordnung, beim Walzenwechsel nicht im Weg.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen teilgeschnittenen Querschnitt durch eine Walzenanordnung eines Walzgerüstes; und
    Fig. 2
    als Einzelheit eine Schemadarstellung der Exzenterverstelleinheit.
  • In dem in Fig. 1 gezeigten teilgeschnittenen Querschnitt durch ein Walzgerüst besteht das nicht dargestellte Walzengehäuse aus einer oberen und einer unteren Platte, die miteinander verschraubt sind. In dem Freiraum zwischen den Platten sind drei um jeweils 120° zueinander versetzte Walzen 4, 5, 6 angeordnet, die das Kaliber 7 schließen. Die Walzen 4, 5 und 6 sind mittels Paßfedern 8 auf in Steckachsenbauweise ausgeführten Walzenwellen 9, 10 und 11 befestigt.
  • Die Walzenwelle 9 ist über eine Kupplung 12 mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden. Zur Verteilung der Antriebsleistung bzw. des Antriebsdrehmomentes auf die beiden übrigen Walzenwellen 10, 11 sind in Kassetten 14 und 15 über Kegelrollenlager 13 jeweils separat in ihrer Einbaulage fixierte wellenendseitige Kegelräder 16a, 16b und 16c gelagert. Die direkt angetriebene Walzenwelle 9 weist an der dem Kupplungsanschluß 12 zugewandten Seite noch ein zweites, antriebsseitiges Kegelrad 17 auf. Das Kegelrad 17 kämmt mit dem Kegelrad 16c der Walzenwelle 11 und das wellenendseitige Kegelrad 16a der Walzenwelle 9 kämmt mit dem wellenendseitigen Kegelrad 16b der Walzenwelle 10, so daß ein geschlossener Kraftfluß vorliegt.
  • Zur Einleitung des Antriebsdrehmomentes in die Walzenwellen 9, 10 und 11 ist das antriebsseitige Kegelrad 17 über ein Vielkeilprofil18 mit der Walzenwelle 9 verbunden. Die jeweils wellenendseitigen Kegelräder 16a, 16b, 16c nehmen konzentrisch kurze Wellenstücke 21, 22 und 23 auf, über die sie mit Vielkeilprofilen 19a, 19b und 19c im Eingriff sind, wobei die kurzen Wellenstücke 21, 22, 23 ihrerseits auf Vielkeilprofilen 20a, 20b und 20c der Walzenwellen 9, 10 und 11 sitzen.
  • Der Ein und Ausbau der Walzen 4, 5 und 6 wird dadurch erreicht, daß die in Steckachsenversion ausgeführten Walzenwellen 9, 10 und 11 in den Vielkeilverbindungen 18 sowie 19a, 19b, 19c und 20a, 20b, 20c verschoben werden können.
  • Zur An- bzw. Verstellung der Walzen 4, 5 und 6 sind jeweils beidseitig der Walzenkörper auf den Walzenwellen 9 sowie 10 und 11 Exzenterbuchsen 24 mit darauf ausgebildeter Schneckenverzahnung angeordnet. Die Fig. 2 zeigt, daß jeweils von außen Schneckenwellen 25 mit Zahnrädern 26 zugeordnet sind, die alle gemeinsam mit einem eine Innenverzahnung 27 besitzenden, die Zahnräder 26 der Schneckenwellen 25 von außen umschließenden Hohlrad 28 kämmen, so daß die Schneckenwellen 25 in gleichzeitig mit der Schneckenverzahnung der Exzenterbuchsen 24 und das Hohlrad 28 eingreifender Bauweise angeordnet sind. Durch Verdrehen des Hohlrades 28 in Umfangsrichtung, was in der bei dem eingangs geschilderten Walzgerüst bekannten Weise erfolgen kann, werden weg- und zeitgleich die Schneckenwellen 25 und damit entsprechend die Exzenterbuchsen 24 verdreht, womit einhergehend sich die radiale Lage der Walzen 4, 5 und 6 verändert.
  • Die Stirnflächen des Hohlrades 28 sind so ausgebildet, daß kreisförmige Konturabschnitte 33 (Nuten, Absätze oder dergleichen), in die die Kassetten 14 und 15 mittels Mitnehmerstücken 30 und 31 eingreifen, exzentrisch zur Hohlrad- bzw. Walzmitte 29 angeordnet sind. Die Mitten der Walzenwellen 9, 10 und 11 bilden - wie der Fig. 1 zu entnehmen ist - ein Dreieck, dessen Größe sich mit der Exzenterverstellung der Walzen 4, 5 und 6 verändert, womit sich auch die Spitzen 32a, 32b und 32c des Dreiecks in Richtung der Winkelhalbierenden verlagern. Durch das Drehen des Hohlrades 28, beim Verstellen des Exzenters, bewegen sich auch die kreisförmigen exzentrisch angeordneten Konturabschnitte 33 auf dem Hohlrad 28 mit und verschieben die Kassetten 14 und 15. Damit verschieben sich auch die in den Kassetten 14 und 15 gelagerten Kegelräder 16a, 16b, 16c und 17 in den Vielkeilprofilen 18, 19a, 19b und 19c. Ein Spiel zwischen den Zahneingriffen der Kegelräder 16a, 16b, 16c und 17 kann nicht auftreten.

Claims (4)

  1. Walzgerüst zum Walzen von langgestrecktem Gut, mit mehreren in einer Ebene angeordneten, eine zentrale Kaliberöffnung (7) bildenden, unter Zwischenschaltung eines gemeinsamen, drehbaren Antriebselementes in Form eines innenverzahnten Hohlrades (28) radial über Exzenter gemeinsam anstellbaren angetriebenen Walzen (4, 5, 6), deren Walzenwellen (9, 10, 11) im Walzengehäuse in Exzenterbuchsen (24) drehbar gelagert und über miteinander kämmende Kegelräder getrieblich miteinander verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kegelräder (16a, 16b, 16c, 17) separat in durch mechanische Kopplung (30, 31) zum Hohlrad (28) zwangsweise verschiebbaren Kassetten (14, 15) gelagert sind, und
    daß die Walzenwellen (9; 10, 11) in Steckachsenbauweise ausgeführt und über Vielkeilwellenabschnitte (19a, 19b, 19c; 20a, 20b, 20c) mit den Kegelrädern (16a, 16b, 16c; 17) verschiebbar verbunden sind.
  2. Walzgerüst nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die eine der Walzenwellen (9) an einen Antrieb angeschlossen und mit einem antriebsseitigen Kegelrad (17) und einem davon entfernten, wie die nur ein Kegelrad (16c, 16c) besitzenden übrigen Walzenwellen (10, 11) wellenendseitig angeordneten Kegelrad (16a) versehen ist.
  3. Walzgerüst nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Walzen (4, 5, 6) zwischen jeweils zwei Schneckenrädern (25) auf den Walzenwellen (9; 10, 11) verkeilt sind, von denen die hinteren Schneckenräder koaxial auf kurzen Wellenstücken (21, 22, 23) lagern, und die Schneckenräder (24) mit ihnen jeweils zugeordneten Spindeltrieben (26) in Eingriff sind, die ihrerseits sämtlich mit der Innenverzahnung (27) eines sie von außen umschließenden, zur Exzenterverstellung antreibbaren Hohlrades (28) kämmen.
  4. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kassetten (14, 15) über Mitnehmerstücke (30, 31) mit den auf dem Hohlrad (28) vorgesehenen kreisförmigen, exzentrisch angeordneten Konturabschnitten (33) verbunden sind.
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