EP1501643A1 - Vorrichtung und verfahren zum spannen eines walzrings auf einer welle eines walzger stes - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum spannen eines walzrings auf einer welle eines walzger stes

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EP1501643A1
EP1501643A1 EP03717156A EP03717156A EP1501643A1 EP 1501643 A1 EP1501643 A1 EP 1501643A1 EP 03717156 A EP03717156 A EP 03717156A EP 03717156 A EP03717156 A EP 03717156A EP 1501643 A1 EP1501643 A1 EP 1501643A1
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EP
European Patent Office
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axial
rolling ring
nut
shaft
ring
Prior art date
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EP03717156A
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English (en)
French (fr)
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EP1501643B1 (de
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Ralf Köllges
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP1501643A1 publication Critical patent/EP1501643A1/de
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Publication of EP1501643B1 publication Critical patent/EP1501643B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B13/005—Cantilevered roll stands

Definitions

  • the invention relates to a rolling ring arrangement and a method for tensioning a rolling ring on a shaft in such a rolling ring arrangement.
  • EP 343440 B and DE 201 08 915 U show rolling ring arrangements in which the rolling ring is essentially tensioned by axial working tension.
  • a ring cone is provided for centering in the radial direction.
  • This is operated by the same single hydraulic clamping device, which is also responsible for the axial clamping. Independent radial clamping or aligning and axial clamping is therefore not possible. It is also not possible to remove the hydraulic tensioning tool from the shaft after the working tension has been applied and, for example, to use it for another rolling ring arrangement.
  • DE 3 834 606 A This is where the invention begins.
  • a rolling ring arrangement with a rolling ring, with a shaft on which the rolling ring is arranged in a rotationally fixed manner and which has a threaded region and a fastening region which are located axially next to the rolling ring, with a nut screwed onto the threaded region and having an axial Exercises working tension on the rolling ring, which is sufficiently large for a transmission of a torque required for a rolling process between the shaft and the rolling ring, with a hydraulic axial tensioning device which is releasably attached to the fastening area and which, independently of the nut, has the high axial working tension can exert the rolling ring and a radial positioning unit which can be actuated independently of the axial clamping device and the nut, which has a centering means and which is designed such that radial play between the shaft and the rolling ring is eliminated via its centering means.
  • the high axial working tension required for a tensioning process can alternatively be applied by the nut screwed onto the threaded area or by the hydraulic axial tensioning device. Both work independently of each other.
  • the nut can be rotated or actuated independently of the axial clamping device, the axial clamping device works independently of the nut.
  • the axial clamping device is intended to carry out the clamping process and also the release process.
  • the nut is intended to maintain the working voltage achieved hydraulically. This makes it possible to remove the axial clamping device from the shaft as soon as the axial working tension is transmitted through the nut.
  • the radial positioning is independent of the axial clamping.
  • the rolling ring can be centered using the radial positioning unit without having to change or change the axial tension.
  • the rolling ring arrangement thus enables an axial tensioning device, which is formed in a tensioning tool, to be used in succession for a large number of rolling ring arrangements during tensioning and relaxation.
  • the axial tension achieved is maintained by the nut, which is a relatively simple mechanical component. There is therefore no need to provide an expensive hydraulically operating axial clamping tool for each individual rolling ring arrangement.
  • the radial positioning unit works independently of the two components responsible for the axial tension, namely the nut and the hydraulic axial tensioning device, the radial positioning can be carried out in a targeted and careful manner.
  • the radial force exerted on the roller rings can thus be metered very precisely and specifically. Excessive radial tension that would reduce the life of the rolling rings can be prevented. Rather, the radial tension can be kept so low that only positioning takes place without the rolling ring being noticeably tensioned radially. It is therefore deliberately spoken of a radial positioning and an axial clamping in the context of the present application.
  • the invention also relates to a method for tensioning a rolling ring on a shaft of a roll stand using the rolling ring attachments. Order as described above.
  • it is an object to specify a method for tensioning a rolling ring of a shaft, in which the smallest possible, in any case controllable, radial forces are exerted on the rolling ring during tensioning and, independently of this, a high axial tension necessary for the transmission of a torque during the rolling process can be applied.
  • This object is achieved by a method for tensioning a rolling ring on a shaft of a roll stand, the shaft having a threaded region and a fastening region, both of which are located next to the rolling ring, a nut is provided which is screwed onto the threaded region and which has a high height can exert axial working tension on the rolling ring, which is sufficiently large for the transmission of one for one
  • a hydraulically operating, axial clamping device which is detachably arranged on the fastening area and which can exert the high axial working tension on the rolling ring independently of the nut and as an alternative to the nut and a radial positioning unit is provided which a) can be actuated independently of the nut and the axial clamping device b) has a centering means located between the rolling ring and the shaft and c) is designed so that any radial play between the shaft and the rolling ring is eliminated by the centering means, in which method a clamping process of the rolling ring is eliminated on the wave is as follows:
  • the radial positioning unit is operated in such a way that radial play between the shaft and the rolling ring is eliminated
  • the axial clamping device is operated in such a way that the high axial working tension is applied between the shaft and the rolling ring
  • the hydraulic tension can be switched off and the tensioning device can be removed after tensioning, which must be done hydraulically, and turning the nut against the rolling ring.
  • the axial tension is then maintained by the nut.
  • the radial positioning takes place using the radial positioning unit. The latter is only operated in such a way that the radial stresses on the rolling ring remain within the permitted limits, but adequate radial positioning or centering of the rolling ring is achieved.
  • a certain radial positioning is initially carried out with the first radial positioning force. This is followed by axial tensioning with a first axial tension. The radial positioning is now carried out again, and it is increased to a second positioning force. The axial clamping device is then actuated to a second axial clamping. These processes are carried out until the required high axial working tension is reached and the radial positioning has taken place. It is also possible to start with axial clamping and only then to position it radially. The initial axial tension must be chosen so low that radial positioning remains possible.
  • the radial positioning unit is released, for example relaxed, after the high axial working voltage has been reached.
  • the radial positioning of the rolling ring cannot change once the high axial working tension is applied because the rolling ring is fixed by the high axial working tension.
  • the radial positioning unit operate hydraulically and have an expandable hydraulic pressure chamber system that does not communicate with the hydraulic axial tensioning device.
  • the radial positioning unit has its own drive, which is preferably designed hydraulically. It is fundamentally possible to design this drive in another way, for example mechanically, pneumatically or the like.
  • the centering means have an annular cone.
  • a rigid centering device has proven to be cheap.
  • a combination of a centering cone and an axially acting hydraulic pressure chamber system has proven to be an advantageous embodiment of the radial positioning unit.
  • a clamping tool is provided which accommodates at least the axial clamping device, but preferably also accommodates an axially operating hydraulic pressure chamber system of the radial positioning unit.
  • the nut with holes running parallel to the axial direction and to insert a pin into each hole, which is slidably arranged in the hole and is designed for pressure transmission between the hydraulic pressure chamber system of the radial positioning unit and an annular cone .
  • the bevels of the ring cone are preferably chosen so that it is self-locking. Once radial positioning has taken place, the ring cone no longer has to be actively held by the hydraulic pressure chamber system. Rather, this can be removed, which is done by removing the clamping tool in which the axial clamping device is also located.
  • a radially expandable sleeve is advantageous as the centering means. As has already been pointed out, this can work hydraulically, it can also work in another way, for example by radial force acting on the cuff, expanding radially. Such a cuff can be used instead of the ring cone mentioned above.
  • the fastening area has a smaller outside diameter than the inside diameter of the thread of the nut. It is then possible to only have to turn the nut over the threaded area when attaching or removing the nut, while the nut can be pushed over the fastening area. This simplifies assembly.
  • the thread area can be designed as a fine winch.
  • the fastening area can be designed in such a way that the clamping tool can be assembled and disassembled quickly, for example it can be designed as a bayonet connection, as a quick screw connection, etc.
  • the hydraulically operating axial clamping device has a support means which the nut freely overlaps radially and also axially and has the window for turning the nut, the support means is preferably designed as a support sleeve or a plurality of support pins.
  • the two axial clamping means namely the nut and the axial clamping device, are arranged axially next to one another. They both act on the same side surface of the rolling ring, albeit on different partial surfaces of the side surface of the rolling ring, or an intermediate support ring or the like.
  • the support means transmits the clamping force of the axial clamping device to the rolling ring radially outside the nut.
  • the support means can be of any design, for example a ring with windows, an arrangement of pins, etc.
  • the nut can be turned through the windows without the support means having to be actuated.
  • the nut has a nut thread adapted to the thread area and there is an axial clearance between the nut thread and the rolling ring.
  • This axial free space is preferably larger than the diameter of the thread area.
  • the axial clearance acts at least as part of an axial spring. It is stretched by the axial tensioning device. The axial spring pulls the nut against the rolling ring after tensioning. During the normal rolling process, there is no hydraulic tension on the rolling ring arrangement, rather the clamping tool is removed. The high axial working tension is only maintained mechanically. This means that there are only small masses in the rolling ring arrangement.
  • the clamping tool can be used for other rolling ring arrangements. It is understood that the invention preferably relates to shafts with a free shaft end.
  • FIG. 1 an axial sectional view of a rolling ring arrangement of a rolling stand (not shown here, since it is known per se), with an oil clamping pocket as the centering means,
  • FIG. 2 a representation like FIG. 1, but now with two cone sleeves as centering means and a clamping tool, which receives an axial clamping device and a hydraulic pressure chamber system of a radial positioning unit,
  • FIG. 3 an illustration like FIG. 2, but now with a mechanically expandable cylinder liner as centering means
  • FIG. 4 a representation similar to FIG. 3 of a fourth exemplary embodiment, in which the centering means is now a conical sleeve and
  • FIG. 5 an illustration of the fourth exemplary embodiment according to FIG. 4 in the embodiment for the normal operating state of the roller, that is to say with the high axial working tension being transmitted by a nut, the clamping tool removed and with a protective cap.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the rolling ring assembly, the individual features and functions are explained in this embodiment.
  • the other three exemplary embodiments according to FIGS. 2, 3 and 4 including 5 are only explained to the extent that this appears necessary for the description of the changes or deviations with reference to the explanations for the first exemplary embodiment.
  • functionally identical, in particular identical components have the same reference numerals.
  • the invention preferably relates to rolling ring arrangements mounted at the ends, but is in principle also applicable to rolling ring arrangements mounted on two sides.
  • the rolling ring arrangement according to the first exemplary embodiment has a rolling ring 22 made of hard metal, which has two grooves in the exemplary embodiment shown here. It is for the production of long material, e.g. B. wire designed.
  • the arrangement also has a shaft 20, of which only one (left) end region is shown.
  • the shaft 20 has a collar on which the rolling ring 22 is supported to the right.
  • a sealing arrangement 24 is interposed, it is known per se, it need not be discussed in more detail here.
  • the shaft 20 Starting from its shaft collar and towards the left, free end, the shaft 20 first saw a receiving area 26 for the rolling ring, a free area 28, a threaded area 30 and a fastening area 32.
  • the rolling ring is located radially outside of the receiving area 26, which is here is essentially cylindrical.
  • a centering means 34 is arranged between the receiving area 32 and the rolling ring 22, which is designed here as an oil clamping pocket. The centering means 34 can be controlled and radially expanded depending on other actuating devices which will be described later.
  • the free area 28 serves as a spring together with possibly other sections of the shaft 20, which will be discussed later.
  • the threaded area 30 is designed as a fine thread, with which a thread of a nut 36 engages. In the design examples, this has the shape of a pot, but this shape is not mandatory. It is crucial that the nut 36, including the threaded area 30, is designed such that it can exert a high axial working tension on the left side surface of the rolling ring 22, which is sufficiently large to transmit a torque between the shaft 20 and the rolling ring 22 required for a rolling process It is possible to provide an intermediate ring, support ring or the like on the side surface 38 so that the right end surface of the nut 36 does not lie directly against the rolling ring 22.
  • the mother 36 finally has puncture openings 40 on its outer jacket. They are distributed so that the nut 36 can be turned easily.
  • a turning tool e.g. B. polygon, toothing or a mechanical turning device for the nut 36, for example by means of a driven toothed belt, are possible.
  • the fastening area 32 is provided for a clamping tool 42 which has a holding area 44 which interacts with the fastening area 32.
  • the threaded region 30 and the fastening region 32 in principle, it is basically possible to design the threaded region 30 and the fastening region 32 consistently in one embodiment, for example as a thread. However, it is preferred to specifically adapt the threaded area 30 to the requirements of the nut 36, in particular as a fine thread, and to design the fastening area such that the clamping tool 42 can be quickly pushed onto the fastening area 32 or otherwise attached to it. Suitable for this are supply area 32 and holding area 44, for example, on plug threads, bayonet connections, coarse threads and the like.
  • the outside diameter of the fastening area 32 is smaller than the inside diameter of the nut 36.
  • a support means 46 is located radially outside the nut 36 and has essentially the shape of an annular sleeve.
  • the support means 46 has windows 48 which are located in the region of the insertion openings 40.
  • the support means 46 is arranged between the clamping tool 42 and the rolling ring 22. It rests on a different partial surface of the side surface 38 on the rolling ring 22 than the right end surface of the nut 36. An axial tension is applied to the rolling ring 22 via the support means 46.
  • a hydraulic, axial clamping device is provided in the clamping tool. It has a hydraulic working space 52.
  • the holding area 44 is provided on a stationary part 54.
  • a cylinder 56 can be moved hydraulically in the axial direction 58.
  • the support means 46 abuts the right end surface of the cylinder 56. If the working space 52 is filled with hydraulic fluid, the cylinder 56 presses the support means 46 against the rolling ring 22, so that the latter is axially tensioned.
  • the roller ring 22 can be axially tensioned either by the nut 36 and / or by the axial tensioning device 50.
  • the axial clamping device 50 of the clamping tool 42 is only used for clamping and releasing.
  • the tensioned state is maintained by the nut 36, as shown in FIG. 5.
  • a radial positioning unit 60 is provided, a part of which, namely the centering means 34, has already been mentioned.
  • the radial positioning unit 60 consists of a centering means and an actuating means, which actively carries out the controlled radial expansion or movement of the centering means.
  • This actuating means also called the drive, is designed hydraulically in the exemplary embodiment according to FIG.
  • An oil hole is made in the shaft 20, which consists of an axial hole and a radial hole that meets it.
  • the radial bore opens into an expandable hydraulic pressure chamber system 64 of the radial positioning unit 60, this pressure chamber system 64 is provided in the centering means 34 in the embodiment according to FIG.
  • This has an external annular disk which, when the pressure chamber system 64 is filled with hydraulic fluid, expands outwards and can therefore radially exert a force on the roller ring 22. This force is preferably used only for radial centering or positioning, but not for radial clamping.
  • a clamping process proceeds as follows: First, the parts are assembled as shown in Figure 1.
  • the rolling ring 22 is neither radially centered nor axially tensioned.
  • a certain positioning is carried out by means of the radial positioning unit 60, namely the centering means 34 is hydraulically acted upon by a first positioning force. This eliminates, or at least reduces, play between the whale ring 20 and shaft 20 in the radial direction.
  • the axial clamping device 50 of the clamping tool 42 is actuated, the piston 56 is pushed axially to the right. Thereby axial clamping follows with a first axial clamping. This is still below the high axial working voltage required later.
  • Repositioning is now carried out with a second positioning force in order to eliminate play which has occurred in the meantime, in particular play which has occurred due to the axial tensioning, in particular radial play.
  • the axial tensioning device 50 is then actuated again, now with a second axial tension which is higher than the first axial tension.
  • the free area 28 belongs to this partial area. It contains the high axial working tension.
  • the nut 36 which had initially been loosely turned on the side surface 38 of the rolling ring 22 at the start of the clamping process, has now moved away from this side surface 38 by the dimension A.
  • the length of the free shaft end was L before the clamping process, after the clamping process it is L + ⁇ L.
  • the nut 36 is now rotated again so far against the rolling ring 22 that it bears against it. This gave her the opportunity to take over the axial tension.
  • the axial tensioning device 50 can now be relaxed, ie the piston can be retracted. This can be done, for example, by positive emptying, for example suction, of the hydraulic fluid from the working space 52. Now it is the mother 36 who exerts the high axial working tension on the rolling ring 22.
  • the clamping tool 42 and the support means 46 can be removed.
  • the pressure in the pressure chamber system 64 is maintained because a check valve is provided in the oil bore 62. It can be released by a pin.
  • a protective cap 66 is placed on the free shaft end, as shown in FIG. 5. 5, however, refers to another centering means, which should be clearly stated here.
  • the protective cap lies with a seal on the side surface 38 of the rolling ring 22. It seals the entire end region beyond the rolling ring 22.
  • a suitable locking device for example a lock nut.
  • the clamping process is now complete. 5 can now be used for practical rolling operations. If the rolling ring 22 is worn, or if you want to dismantle it for other reasons, the clamping tool 42 is reattached. An axial tension is exerted on the rolling ring 22 by means of the axial tensioning device 50 and transmitted by the support means 46, which is so large that it is possible to freely turn the nut 36. In addition, the radial positioning unit 60 is also relaxed, if this has not already been done. The clamping tool 42 can now be removed. The mother can also be removed. The rolling ring 22 can be removed. The above-described sequence of the tensioning process or the subsequent relaxation is only an example, albeit a preferred method.
  • the centering means 34 is a ring cone, to which a further inner ring cone 68 is assigned in the opposite direction.
  • the actuating means of the radial positioning unit 60 is now provided in the clamping tool 42.
  • the pressure chamber system 64 is provided in the stationary part 64, and an annular piston 70 belongs to it.
  • the nut 36 has a number of axially parallel bores 72, which are designed, for example, as passages and are preferably arranged uniformly on a cylinder.
  • a pin 74 is accommodated in each passage 72 and is freely displaceable in the axial direction.
  • the preferably identical pins 74 are used to transmit an axial positioning force from the annular piston 70 to the left side surface of the centering means 34 designed as an annular cone.
  • This left side surface lies in a radial plane and therefore has no steps or the like.
  • the angles of the two ring cone parts 34, 68 are in the area of self-locking. This makes it possible not to maintain a radial position once reached during normal rolling operation. to have to hold. It is entirely conceivable and advantageous to fix the centering means 34 in the position reached, for example mechanically. This can be done, for example, using specially designed pins 74, for example the passages 72 are designed as threaded bores and the pins 74 are exchanged for set screws. Other mechanical fixations are possible.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 2 has the advantage that both the axial clamping device 50 and the actuating means of the radial positioning unit 60 are formed in a clamping tool 42. Furthermore, there are only solids between the rolling ring 22 and shaft 20.
  • the embodiment according to FIG. 3 differs from the embodiment according to FIG. 2 in that the centering means is now a radially expandable sleeve which can be expanded radially by means of axially introduced forces.
  • Pins 74 are again provided, as can also be found in the exemplary embodiment according to FIG. 2.
  • the support means 46 now has a spy window 76 or more thereof. These windows are cutouts on the right side surface of the support means 46, so that there is no longer any continuous contact here. Through the at least one spy window 76, it is possible to recognize that the nut 36 is actually in contact with the rolling ring 22.

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Description

Bezeichnung: Vorrichtung und Verfahren zum Spannen eines Walzrings auf einer Welle eines Walzgerüstes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Walzringanordnung und ein Verfahren zum Spannen eines Walzrings auf einer Welle in einer derartigen Walzringanordnung.
Aus US 4,650,364 ist eine Walzringanordnung vorbekannt, bei der ein Walzring im wesentlichen durch radiale Spannung fixiert ist, die radiale Spannung ist ausreichend hoch für die Übertragung eines für einen Walzvorgang nötigen Drehmoments zwischen Welle und Walzring gewählt. Bei derartigen Walzringanordnungen wird der Walzring relativ stark auf Zug beansprucht. Moderne Walzringe halten zwar hohe Druckkräfte aus, sind aber nicht sehr zugfest, dies gilt z. B. für aus Hartmetall hergestellte Walzringe.
Man ist daher bereits seit einiger Zeit zu einem wesentlichen axialen Spannen der Walzrings übergegangen.
So zeigen EP 343440 B und DE 201 08 915 U Walzringanordnungen, bei denen der Walzring im Wesentlichen durch axiale Arbeitsspannung gespannt wird. Für die Zentrierung in radialer Richtung ist ein Ringkonus vorgesehen. Dieser wird von derselben einzigen hydraulischen Spannvorrichtung betätigt, die auch für die axiale Spannung zuständig ist. Ein unabhängiges radiales Spannen bzw. Ausrichten und axiales Spannen ist damit nicht möglich. Es ist auch nicht möglich das hydraulische Spann Werkzeug nach erfolgtem Aufbringen der Arbeitsspannung von der Welle abzunehmen und beispielsweise für eine andere Walzringanordnung einzusetzen. Weiterhin wird auf DE 3 834 606 A verwiesen. Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht eine Walzringanordnung dahingehend weiter zu entwickeln, dass das axiale Spannen unabhängig von der radialen Positionierung erfolgt und dass die axiale Spannvorrichtung, die sich vorzugsweise in einem Spannwerkzeug befindet, von der Welle abgenommen werden kann, wenn der Spannvorgang beendet wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Walzringanordnung mit einem Walzring, mit einer Welle, auf der der Walzring drehfest angeordnet ist und die einen Gewindebereich und einen Befestigungsbereich aufweist, welche sich axial neben dem Walzring befinden, mit einer auf den Gewindebereich aufgeschraubten Mutter, die eine axiale Arbeitsspannung auf den Walzring ausübt, welche ausreichend groß ist für eine Übertragung eines für einen Walzvorgang nötigen Drehmomentes zwischen Welle und Walzring, mit einer hydraulisch arbeitenden, axialen Spannvorrichtung, die lösbar am Befestigungsbereich festgelegt ist und die unabhängig und alternativ zur Mutter die hohe axiale Arbeitsspannung auf den Walzring ausüben kann und einer radialen Positioniereinheit, die unabhängig von der axialen Spannvorrichtung und der Mutter betätigbar ist, die ein Zentriermittel hat und die so ausgelegt ist, dass über ihr Zentriermittel ein radiales Spiel zwischen Welle und Walzring eliminiert ist.
Bei dieser Walzringanordnung kann die für einen Spannvorgang nötige, hohe axiale Arbeitsspannung alternativ durch die auf den Gewindebereich aufgeschraubte Mutter oder durch die hydraulisch arbeitende, axiale Spannvorrichtung aufgebracht werden. Beide arbeiten unabhängig von einander. Die Mutter kann unabhängig von der axialen Spannvorrichtung gedreht bzw. betätigt werden, die axiale Spannvorrichtung arbeitet unabhängig von der Mutter. Die axiale Spannvorrichtung ist dafür vorgesehen, den Spannvorgang und auch den Lösevorgang durchzuführen. Die Mutter ist dafür vorgesehen, die auf hydraulischem Weg erreichte Arbeitsspannung aufrecht zu erhalten. Dadurch ist es möglich, die axiale Spannvorrichtung von der Welle zu entnehmen, sobald die axiale Arbeitsspannung durch die Mutter übertragen wird.
Weiterhin ist die radiale Positionierung unabhängig vom axialen Spannen. Der Walzring kann mittels der radialen Positioniereinheit zentriert werden, ohne dass dabei die axiale Spannung geändert oder mitverändert werden muss.
Die Walzringanordnung ermöglicht somit, dass eine axiale Spannvorrichtung, die in einem Spannwerkzeug ausgebildet ist, nacheinander für eine Vielzahl von Walzringanordnungen bei Spannen und Entspannen verwendet werden kann. Die erreichte axiale Spannung wird durch die Mutter, die ein relativ einfaches mechanisches Bauteil ist, aufrechterhalten. Es muss damit nicht ein teures hydraulisch arbeitendes axiales Spannwerkzeug für jede einzelne Walzringanordnung vorgesehen sein.
Da die radiale Positioniereinheit unabhängig arbeitet von den beiden für die axiale Spannung zuständigen Bauteilen, nämlich Mutter und hydraulisch arbeitende axiale Spannvorrichtung, kann die radiale Positionierung gezielt und sorgfältig erfolgen. Die auf die Walzringe ausgeübte radiale Kraft kann dadurch sehr genau und gezielt dosiert werden. Eine übermäßige radiale Spannung, die die Lebensdauer der Walzringe verringern würde, kann verhindert werden. Vielmehr kann die radiale Spannung so gering gehalten werden, dass ausschließlich eine Positionierung erfolgt, ohne dass der Walzring merklich radial gespannt wird. Es wird daher bewusst von einer radialen Positionierung und einem axialen Spannen im Rahmen der vorliegenden Anmeldung gesprochen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Spannen eines Walzrings auf einer Welle eines Walzgerüsts unter Verwendung der Walzringan- Ordnung, wie sie oben beschrieben wurde. Verfahrensmäßig ist es Aufgabe, ein Verfahren zum Spannen eines Walzrings einer Welle anzugeben, bei dem während des Spannens möglichst geringe, in jedem Fall kontrollierbare radiale Kräfte auf den Walzring ausgeübt werden und unabhängig davon eine hohe, für die Übertragung eines Drehmomentes beim Walzvorgang notwendige axiale Spannung aufgebracht werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Spannen eines Walzrings auf einer Welle eines Walzgerüstes, wobei die Welle einen Gewindebereich und einen Befestigungsbereich aufweist, die sich beide neben dem Walzring befinden, eine Mutter vorgesehen ist, die auf den Gewindebereich aufgeschraubt ist und die eine hohe axiale Arbeitsspannung auf den Walzring ausüben kann, welche ausreichend groß ist für eine Übertragung eines für einen
Walzvorgang nötigen Drehmomentes zwischen Welle und Walzring, eine hydraulisch arbeitende, axiale Spannvorrichtung vorgesehen ist, die lösbar am Befestigungsbereich angeordnet ist und die unabhängig von der Mutter und alternativ zur Mutter die hohe axiale Arbeitsspannung auf den Walzring ausüben kann und eine radiale Positioniereinheit vorgesehen ist, die a) unabhängig von der Mutter und der axialen Spannvorrichtung betätigbar ist b) ein zwischen Walzring und Welle befindliches Zentriermittel aufweist und c) so ausgelegt ist, dass durch das Zentriermittel jegliches radial Spiel zwischen Welle und Walzring eliminiert ist, bei welchem Verfahren ein Spannvorgang des Walzrings auf der Welle wie folgt abläuft:
- die radiale Positioniereinheit wird so betrieben, dass ein radiales Spiel zwischen Welle und Walzring eliminiert wird, - die axiale Spannvorrichtung wird so betrieben, dass die hohe axiale Arbeitsspannung zwischen Welle und Walzring aufgebracht wird,
- danach wird die Mutter auf dem Gewindebereich so gegen den Walzring gedreht, dass sie am Walzring anliegt und die axiale Spannvorrichtung wird entspannt und vom Befestigungsbereich entfernt.
Da die Mutter ebenso wie die axiale Spannvorrichtung in der Lage ist, eine ausschließlich axiale Spannkraft auf den Walzring auszuüben, kann nach erfolgtem Spannen, das hydraulisch erfolgen muss, und Andrehen der Mutter gegen den Walzring die hydraulische Spannung abgeschaltet und die Spannvorrichtung abgenommen werden. Die axiale Spannung wird dann durch die Mutter aufrechterhalten. Völlig unabhängig davon erfolgt die radiale Positionierung mittels der radialen Positioniereinheit. Letztere wird nur so betrieben, dass die radialen Spannungen auf den Walzring innerhalb der erlaubten Grenzen bleiben, aber eine ausreichende radiale Positionierung bzw. Zentrierung des Walzrings erzielt wird.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als günstig herausgestellt entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 14 schrittweise vorzugehen. Es wird beispielsweise zunächst eine gewisse radiale Positionierung mit der ersten radialen Positionierkraft vorgenommen. Danach erfolgt ein axiales Spannen mit einer ersten axialen Spannung. Nun wird wieder die radiale Positionierung durchgeführt, es wird auf eine zweite Positionierkraft erhöht. Anschleißend wird die axiale Spannvorrichtung betätigt auf eine zweite axiale Spannung. Diese Vorgänge werden so lange durchgeführt, bis die benötigte hohe axiale Arbeitsspannung erreicht ist und die radiale Positionierung erfolgt ist. Es ist auch möglich, mit dem axialen Spannen zu beginnen und dann erst radial zu positionieren. Dabei muss die anfängliche axiale Spannung so gering gewählt sein, dass ein radiales Positionieren möglich bleibt. In einer bevorzugten Ausführung wird nach Erreichen der hohen axialen Arbeitsspannung die radiale Positioniereinheit freigegeben, beispielsweise entspannt. Die radiale Positionierung des Walzringes kann sich dann, wenn einmal die hohe axiale Arbeitsspannung aufgebracht ist, nicht mehr ändern, weil der Walzring durch die hohe axiale Arbeitsspannung festgelegt ist.
Auch wenn die hohe axiale Arbeitsspannung aufgebracht ist, ist es nach wie vor günstig, das Zentriermittel der radialen Positioniereinheit an seinem Platz zu lassen, also nicht zu entfernen. Grundsätzlich ist es zwar möglich, dieses Zentriermittel zu entfernen. Es ist aber günstiger, es an seinem Ort zu belassen, um zwischen Walzring und Welle möglichst keine Luft zu haben.
In einer weiteren Verbesserung wird vorgeschlagen, dass die radiale Positioniereinheit hydraulisch arbeitet und ein expandierbares hydraulisches Druckkammersystem aufweist, das nicht mit der hydraulisch arbeitenden axialen Spannvorrichtung kommuniziert. Die radiale Positioniereinheit hat einen eigenen Antrieb, der vorzugsweise hydraulisch ausgelegt ist. Es ist grundsätzlich möglich, diesen Antrieb auch anderweitig auszubilden, also beispielsweise mechanisch, pneumatisch oder dergleichen.
In einer weiteren Verbesserung wird vorgeschlagen, dass das Zentriermittel einen Ringkonus aufweist. Ein starres Zentriermittel hat sich als günstig erwiesen. Grundsätzlich ist es auch möglich, das Zentriermittel selbst anderweitig auszubilden, beispielsweise hydraulisch auszuführen. So ist es möglich, einen radial aufblähbaren Hohlring als Zentriermittel einzusetzen, dessen Hohlraum mit Hydraulikflüssigkeit unter Druck gesetzt werden kann. Als vorteilhafte Ausbildung der radialen Positioniereinheit hat sich eine Kombination aus einem Zentrierkonus und einem axial wirkenden, hydraulischen Druckkammersystem erwiesen. In einer bevorzugten Weiterbildung ist ein Spannwerkzeug vorgesehen, das zumindest die axiale Spannvorrichtung aufnimmt, vorzugsweise aber auch ein axial arbeitendes hydraulisches Druckkammersystem der radialen Positioniereinheit aufnimmt. Hierbei ist es in einer Weiterentwicklung vorteilhaft, die Mutter mit parallel zur Axialrichtung verlaufenden Bohrungen zu versehen und in jede Bohrung jeweils einen Stift einzulegen, der verschiebbar in der Bohrung angeordnet ist und für eine Druckübertragung zwischen dem hydraulischen Druckkammersystem der radialen Positioniereinheit und einem Ringkonus ausgelegt ist. Die Schrägen des Ringkonus sind vorzugsweise so gewählt, dass er selbsthemmend ist. Wenn einmal die radiale Positionierung erfolgt ist, muss der Ringkonus nicht mehr aktiv durch das hydraulische Druckkammersystem gehalten werden. Vielmehr kann dieses entfernt werden, was durch Abnahme des Spannwerkzeuges geschieht, in dem sich auch die axiale Spannvorrichtung befindet.
Als Zentriermittel ist eine radial expandierbare Manschette vorteilhaft. Diese kann, worauf schon hingewiesen wurde, hydraulisch arbeiten, sie kann auch anderweitig arbeiten, beispielsweise durch axiale Kraft, die auf die Manschette einwirkt, sich radial ausdehnen. Eine derartige Manschette kann anstelle des oben genannten Ringkonus eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausbildung hat der Befestigungsbereich einen kleineren Aussendurchmesser, als der Innendurchmesser des Gewindes der Mutter beträgt. Dann ist es möglich, beim Anbringen oder Entnehmen der Mutter diese nur über den Gewindebereich drehen zu müssen, während die Mutter über den Befestigungsbereich geschoben werden kann. Dadurch wird die Montage vereinfacht.
Es ist grundsätzlich möglich, Befestigungsbereich und Gewindebereich als Teilstücke eines einheitlich durchlaufenden Gewindes auszuführen. Eine Aufteilung in einen Gewindebereich und einen Befestigungsbereich hat al- lerdings Vorteile. Der Gewindebereich kann als Feinge winde ausgeführt werden. Der Befestigungsbereich kann so ausgeführt werden, dass eine rasche Montage und Demontage des Spannwerkzeuges möglich ist, er kann beispielsweise als Bajonettverbindung ausgeführt sein, als Schnellschraubverbindung usw.. In einer weiteren Verbesserung ist vorgesehen, dass die hydraulisch arbeitende, axiale Spannvorrichtung ein Stützmittel aufweist, das die Mutter frei radial und auch axial übergreift und das Fenster für ein Drehen der Mutter hat, vorzugsweise ist das Stützmittel als Stützhülse oder eine Vielzahl von Stützstiften ausgebildet. Die beiden axialen Spannmittel, nämlich die Mutter und die axiale Spannvorrichtung, sind axial nebeneinander angeordnet. Sie wirken beide auf dieselbe Seitenfläche des Walzringes, wenn auch auf unterschiedliche Teilflächen der Seitenfläche des Walzringes, bzw. eines zwischengeschalteten Stützringes oder dergleichen. Das Stützmittel überträgt radial ausserhalb der Mutter die Spannkraft der axialen Spannvorrichtung auf den Walzring. Das Stützmittel kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise ein Ring mit Fenstern, eine Anordnung von Stiften usw.. Durch die Fenster ist ein Drehen der Mutter möglich, ohne dass das Stützmittel betätigt werden muss.
In einer bevorzugten Weiterbildung hat die Mutter ein dem Gewindebereich angepasstes Muttergewinde und befindet sich zwischen Muttergewinde und Walzring ein axialer Freiraum. Dieser axiale Freiraum ist vorzugsweise grös- ser als der Durchmesser des Gewindebereiches. Der axiale Freiraum wirkt zumindest als Teil einer axialen Feder. Sie wird gedehnt durch die axiale Spannvorrichtung. Die axiale Feder zieht die Mutter gegen den Walzring nach erfolgtem Spannen. Während des normalen Walzvorganges liegt keine hydraulische Spannung an der Walzringanordnung an, vielmehr ist das Spannwerkzeug abgenommen. Die hohe axiale Arbeitsspannung wird allein auf mechanischem Wege aufrechterhalten. Damit befinden sich nur kleine Massen in der Walzringanordnung. Das Spannwerkzeug kann für andere Walzringanordnungen eingesetzt werden. Es versteht sich, dass sich die Erfindung vorzugsweise auf Wellen mit freiem Wellenende bezieht.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen:
Figur 1 : Ein axiales Schnittbild einer Walzringanordnung eines (hier nicht näher dargestellten, da ansich bekannten) Walzgerüstes, mit einer Ölspanntasche als Zentriermittel,
Figur 2: eine Darstellung wie Figur 1, jedoch nunmehr mh bewei Konushülsen als Zentriermittel und einem Spannwerkzeug, das eine axiale Spannvorrichtung und ein hydraulisches Druckkammersystem einer radialen Positioniereinheit aufnimmt,
Figur 3: eine Darstellung wie Figur 2, jedoch nunmehr mit einer mechanisch expandierbaren Zylinderbuchse als Zentriermittel,
Figur 4: eine Darstellung ähnlich Figur 3 eines vierten Ausführungsbeispie- les, bei dem das Zentriermittel nunmehr eine Konushülse ist und
Figur 5: eine Darstellung des vierten Ausführungsbeispieles nach Figur 4 in der Ausführung für normalen Betriebszustand des Walzes, also mit Übertragung der hohen axialen Arbeitspannung durch eine Mutter, abgenommenem Spannwerkzeug und mit einer Schutzkappe. Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Walzringanordnung, an diesem Ausführungsbeispiel werden die einzelnen Merkmale und Funktionsweisen erläutert. Die weiteren drei Ausführungsbeispiele nach den Figuren 2, 3 und 4 einschliesslich 5 werden unter Bezugnahme auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel nur soweit erläutert, wie dies für die Beschreibung der Änderungen bzw. Abweichungen notwendig erscheint. In allen Ausführungsbeispielen tragen funktionsgleiche, insbesondere baugleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen.
Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf endseitig gelagerte Walzringanordnungen, ist aber grundsätzlich auch auf zweiseitig gelagerte Walzringanordnungen übertragbar.
Die Walzringanordnung nach dem ersten Ausführungsbeispiel hat einen Walzring 22 aus Hartmetall, der im hier gezeigten Ausführungsbeispiel 2 Nuten hat. Er ist für die Herstellung von Langmaterial, z. B. Draht, ausgelegt. Die Anordnung hat weiterhin eine Welle 20, von der nur ein (linker) Endbereich dargestellt ist. Die Welle 20 hat einen Bund, an dem sich der Walzring 22 nach rechts abstützt. Zwischengeschaltet ist eine Abdichtanordnung 24, sie ist ansich bekannt, auf sie muss hier nicht näher eingegangen werden.
Die Welle 20 hat ausgehend von ihrem Wellenbund und zum linken, freien Ende hin gesehen, zunächst einen Aufnahmebereich 26 für den Walzring, einen freien Bereich 28, einen Gewindebereich 30 und einen Befestigungsbereich 32. Der Walzring befindet sich radial ausserhalb des Aufnahmebereiches 26, welcher hier im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt ist. Zwischen Aufnahmebereich 32 und Walzring 22 ist ein Zentriermittel 34 angeordnet, das hier als Ölspanntasche ausgeführt ist. Das Zentriermittel 34 kann gesteuert und abhängig von anderen Stellvorrichtungen, die noch beschrieben werden, radial expandiert werden. Der freie Bereich 28 dient als Feder zusammen mit gegebenenfalls anderen Teilstücken der Welle 20, hierauf wird später noch eingegangen.
Der Gewindebereich 30 ist als ein Feingewinde ausgeführt, mit ihm ist ein Gewinde einer Mutter 36 im Eingriff. Diese hat in den Ausführungsbeispie- len die Form eines Topfes, diese Form ist aber nicht zwingend. Entscheidend ist, dass die Mutter 36 einschliesslich des Gewindebereiches 30 so ausgelegt ist, dass sie auf die linke Seitenfläche des Walzringes 22 eine hohe axiale Arbeitsspannung ausüben kann, die ausreichend gross ist für eine Übertragung eines für einen Walzvorgang nötigen Drehmoment zwischen Welle 20 und Walzring 22. Es ist möglich, an der Seitenfläche 38 einen Zwischenring, Abstützring oder dergleichen vorzusehen, sodass die rechte Endfläche der Mutter 36 nicht unmittelbar am Walzring 22 anliegt.
Die Mutter 36 hat schliesslich Einstichöffnungen 40 an ihrem Aussenman- tel. Sie sind so verteilt, dass die Mutter 36 bequem gedreht werden kann. Andere Angriffsmittel für ein Drehwerkzeug z. B. Vielkant, Verzahnung oder auch eine mechanische Drehvorrichtung für die Mutter 36, beispielsweise mittels eines angetriebenen Zahnriemens, sind möglich.
Der Befestigungsbereich 32 ist für ein Spannwerkzeug 42 vorgesehen, das einen mit dem Befestigungsbereich 32 zusammenwirkenden Haltebereich 44 hat.
Es ist zwar grundsätzlich möglich, Gewindebereich 30 und Befestigungsbereich 32 durchgängig in einer Ausführung, beispielsweise als Gewinde, auszuführen. Bevorzugt ist aber, den Gewindebereich 30 konkret auf die Erfordernisse der Mutter 36 anzupassen, insbesondere als Feingewinde auszuführen, und den Befestigungsbereich so auszubilden, dass das Spannwerkzeug 42 rasch auf den Befestigungsbereich 32 aufgeschoben oder anderweitig auf diesem angebracht werden kann. Hierzu eignen sich als Befesti- gungsbereich 32 und Haltebereich 44 beispielsweise Auf Steckgewinde, Bajonettverbindungen, Grobgewinde und dergleichen.
In einer bevorzugten Ausführung, die allerdings in den Figuren nicht dargestellt ist, ist der Aussendurchmesser des Befestigungsbereiches 32 kleiner als der Innendurchmesser der Mutter 36. Dadurch kann die Mutter 36, wenn sie einmal vom Gewindebereich 30 abgeschraubt wurde, über den Befestigungsbereich 32 gezogen werden. Die erleichtert die Handhabung, insbesondere Montage der Vorrichtung.
Radial ausserhalb der Mutter 36 befindet sich ein Stützmittel 46, das im wesentlichen die Form einer Ringhülse hat. Das Stützmittel 46 hat Fenster 48, die sich im Bereich der Einstecköffnungen 40 befinden. Das Stützmittel 46 ist zwischen dem Spannwerkzeug 42 und dem Walzring 22 angeordnet. Es liegt an einer anderen Teilfläche der Seitenfläche 38 am Walzring 22 an als die rechte Endfläche der Mutter 36. Über das Stützmittel 46 wird eine axiale Spannung auf den Walzring 22 aufgebracht.
Im Spannwerkzeug ist eine hydraulisch arbeitende, axiale Spannvorrichtung vorgesehen. Sie hat einen hydraulischen Arbeitsraum 52. Der Haltebereich 44 ist an einem stationären Teil 54 vorgesehen. Gegenüber diesem ist ein Zylinder 56 in Axialrichtung 58 hydraulisch verfahrbar. Das Stützmittel 46 liegt an der rechten Endfläche des Zylinders 56 an. Wird der Arbeitsraum 52 mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, drückt der Zylinder 56 das Stützmittel 46 gegen den Walzring 22, sodass dieser axial gespannt wird.
Es ist erkennbar, dass ein axiales Spannen des Walzringes 22 entweder durch die Mutter 36 und/ oder durch die axiale Spannvorrichtung 50 erfolgen kann. Beim praktischen Betrieb wird die axiale Spann Vorrichtung 50 des Spannwerkzeuges 42 nur für das Spannen und Lösen benutzt. Der gespannte Zustand wird durch die Mutter 36 aufrechterhalten, wie Figur 5 zeigt. Schliesslich ist eine radiale Positioniereinheit 60 vorgesehen, von der bereits ein Teilstück, nämlich das Zentriermittel 34, erwähnt wurde. Grundsätzlich besteht die radiale Positioniereinheit 60 aus einem Zentriermittel und einem Betätigungsmittel, das die gesteuerte radiale Ausweitung bzw. Bewegung des Zentriermittels aktiv durchführt. Dieses Betätigungsmittel, auch Antrieb genannt, ist im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 hydraulisch ausgeführt. In der Welle 20 ist eine Ölbohrung ausgeführt, die aus einer Axialbohrung und einer diese treffenden Radialbohrung besteht. Die Radialbohrung mündet in einem expandierbaren hydraulischen Druckkammersystem 64 der radialen Positioniereinheit 60, dieses Druckkammersystem 64 ist in der Ausführung nach Figur 1 im Zentriermittel 34 vorgesehen. Dieses hat eine aussenliegen- de Ringscheibe, die bei Befüllung des Druckkammersystems 64 mit Druck- flüssigkeit nach aussen expandiert und daher radial eine Kraft auf den Walzring 22 ausbilden kann. Diese Kraft wird bevorzugt nur zur radialen Zentrierung bzw. Positionierung, nicht aber zu einem radialen Spannen benutzt.
Man erkennt, dass die radiale Positionierung völlig unabhängig von der axialen Spannung abläuft und durchgeführt werden kann.
Ein Spannvorgang läuft wie folgt ab: Zunächst werden die Teile so, wie in Figur 1 dargestellt, montiert. Der Walzring 22 ist weder radial zentriert noch axial gespannt. Mittels der radialen Positioniereinheit 60 wird eine gewisse Positionierung durchgeführt, nämlich das Zentriermittel 34 mit einer ersten Positionierkraft hydraulisch beaufschlagt. Dadurch wird ein Spiel zwischen Walring 20 und Welle 20 in radialer Richtung eliminiert, zumindest verringert.
Als nächstes wird nun die axiale Spannvorrichtung 50 des Spannwerkzeugs 42 betätigt, der Kolben 56 wird nach rechts axial vorgeschoben. Dadurch er- folgt ein axiales Spannen mit einer ersten axialen Spannung. Diese ist noch unterhalb der später benötigten, hohen axialen Arbeitsspannung.
Es erfolgt nun ein erneutes Positionieren mit einer zweiten Positionierkraft, um zwischenzeitlich aufgetretenes Spiel, insbesondere durch das axiale Spannen aufgetretene Spiel, insbesondere radiales Spiel, zu beseitigen.
Daraufhin wird wieder die axiale Spann Vorrichtung 50 betätigt, nun mit einer zweiten axialen Spannung, die höher ist als die erste axiale Spannung.
Die Vorgänge werden weitergeführt, bis die axiale Spannvorrichtung 50 so stark spannt, dass die hohe axiale Arbeitsspannung, wie sie für den Walzvorgang nötig ist, erreicht ist. Es kann auch eine höhere Spannung als die hohe axiale Arbeitsspannung eingestellt werden, weil bei der Übergabe des axialen Spannzustandes an die Mutter 36 nicht die komplette hydraulisch erreichte axiale Spannung übergeben bzw. aufrecht erhalten werden kann.
Durch den hydraulisch durchgeführten axialen Spannvorgang hat sich ein Teilbereich der Welle 20 gedehnt, zu diesem Teilbereich gehört der freie Bereich 28. In ihm liegt die hohe axiale Arbeitsspannung vor. Die Mutter 36, die bei Beginn des Spannvorgangs zunächst locker an die Seitenfläche 38 des Walzrings 22 gedreht worden war, hat sich nun um das Maß A von dieser Seitenfläche 38 entfernt. Die Länge des freien Wellenendes war vor dem Spannvorgang L, nach dem Spannvorgang beträgt sie L + ΔL.
Die Mutter 36 wird nun wieder soweit gegen den Walzring 22 gedreht, dass sie an diesem anliegt. Sie hat dadurch die Möglichkeit erhalten, die axiale Spannung zu übernehmen. Es kann nun die axiale Spannvorrichtung 50 entspannt werden, also der Kolben zurückgefahren werden. Dies kann beispielsweise durch positives Entleeren, beispielsweise Absaugen, der Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 52 erfolgen. Nun ist es die Mutter 36, die die hohe axiale Arbeitsspannung auf den Walzring 22 ausübt. Das Spannwerkzeug 42 und das Stützmittel 46 können entfernt werden. Der Druck im Druckkammersystem 64 bleibt aufrecht erhalten, weil in der Ölbohrung 62 ein Rückschlagventil vorgesehen ist. Es kann durch einen Stift freigedrückt werden.
Es ist möglich, die radiale Positioniereinheit gespannt zu lassen. Es ist auch möglich, den Druck im Druckkammersystem 64 abzuschalten.
Abschließend wird auf das freie Wellenende eine Schutzkappe 66 aufgesteckt, wie diese Fig. 5 zeigt. Fig. 5 bezieht sich allerdings auf ein anderes Zentriermittel, was hier deutlich ausgeführt werden soll. Die Schutzkappe liegt mit einer Dichtung an der Seitenfläche 38 des Walzrings 22 an. Sie dichtet den kompletten Endbereich jenseits des Walzrings 22 ab.
Es kann vorteilhaft sein, die Mutter 36 durch eine geeignete Sperrvorrichtung, beispielsweise Kontermutter, gegen unbeabsichtigtes Rückdrehen zu sichern.
Damit ist der Spannvorgang abgeschlossen. Die Walzringanordnung in dem Zustand entsprechend Fig. 5 kann nun für praktische Walzvorgänge eingesetzt werden. Ist der Walzring 22 abgenutzt, oder möchte man aus anderen Gründen demontieren, wird wieder das Spannwerkzeug 42 angesetzt. Es wird eine axiale Spannung mittels der axialen Spannvorrichtung 50 und ü- bertragen durch das Stützmittel 46 auf den Walzring 22 ausgeübt, die so groß ist, dass es möglich ist, die Mutter 36 frei zu drehen. Zudem wird auch die radiale Positioniereinheit 60 entspannt, wenn dies nicht schon geschehen ist. Das Spannwerkzeug 42 kann nun entfernt werden. Ebenfalls kann die Mutter entfernt werden. Der Walzring 22 kann abgezogen werden. Der oben beschriebene Ablauf des Spannvorgangs bzw. das nachfolgende Entspannen ist nur beispielhaft, wenngleich ein bevorzugtes Verfahren. Man muss nicht notwendigerweise schrittweise vorgehen, es ist auch möglich, gleichzeitig radial zu positionieren und axial zu spannen. Es ist auch möglich, beim Spannvorgang mit dem axialen Spannen bei kleiner axialer Spannkraft zu beginnen und anschließend radial mit einer kleineren Positionierkraft zu positionieren. Entscheidend ist lediglich, dass eine gute radiale Positionierung erreicht wird, bei der über die gesamte Anlagefläche des Walzrings kein Spiel gegenüber der Welle vorliegt. Die axiale Spannung muss so hoch sein, dass die für den Walzvorgang benötigte hohe axiale Arbeitsspannung über die gesamte zeitliche Nutzdauer aufrechterhalten wird mittels der Mutter 36 und der zugehörigen Teile.
Im Folgenden wird nun auf das zweite bis vierte Ausführungsbeispiel eingegangen.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das Zentriermittel 34 ein Ringkonus, dem ein weiterer, innerer Ringkonus 68 gegenläufig zugeordnet ist. Das Betätigungsmittel der radialen Positioniereinheit 60 ist nunmehr im Spannwerkzeug 42 vorgesehen. Hierzu ist im stationären Teil 64 das Druckkammersystem 64 vorgesehen, zu ihm gehört ein Ringkolben 70. Die Mutter 36 hat eine Anzahl achsparalleler Bohrungen 72, die beispielsweise als Durchlässe ausgebildet und vorzugsweise gleichverteilt auf einem Zylinder angeordnet sind. In jedem Durchlass 72 ist ein Stift 74 untergebracht, der frei- verschiebbar in axialer Richtung ist. Die vorzugsweise baugleichen Stifte 74 dienen der Übertragung einer axialen Positionierkraft vom Ringkolben 70 auf die linke Seitenfläche des als Ringkonus ausgeführten Zentriermittels 34. Diese linke Seitenfläche liegt in einer Radialebene, hat also keine Stufungen oder dergleichen. Die Winkel der beiden Ringkonusteile 34, 68 sind im Bereich der Selbsthemmung. Dadurch ist es möglich, eine einmal erreichte radiale Positionierung während des normalen Walzbetriebs nicht aufrechter- halten zu müssen. Es ist durchaus denkbar und vorteilhaft, das Zentriermittel 34 in der erreichten Positionierstellung zu fixieren, beispielsweise mechanisch. Dies kann beispielsweise über speziell ausgeführte Stifte 74 erfolgen, beispielsweise sind die Durchlässe 72 als Gewindebohrungen ausgeführt und werden die Stifte 74 ausgetauscht gegen Gewindestifte. Andere mechanische Fixierungen sind möglich.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 hat den Vorteil, dass sowohl die axiale Spannvorrichtung 50 als auch das Betätigungsmittel der radialen Positioniereinheit 60 in einem Spannwerkzeug 42 ausgebildet sind. Weiterhin befinden sich zwischen Walzring 22 und Welle 20 ausschließlich Festkörper.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dadurch, dass das Zentriermittel nunmehr eine radial expandierbare Manschette ist, die über axial eingeleitete Kräfte radial expandiert werden kann. Es sind wieder Stifte 74 vorgesehen, wie sie auch im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zu finden sind.
Im Ausführungsbeispiel Fig. 3 ist im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 kein innerer separater Ringkonus 68 vorgesehen, vielmehr wird dieser durch die Welle selbst gebildet.
Das Stützmittel 46 hat nun ein Spionfenster 76 oder mehrere davon. Diese Fenster sind Aussparungen an der rechten Seitenfläche des Stützmittels 46, so dass hier keine kontinuierliche Anlage mehr vorliegt. Durch das mindestens eine Spionfenster 76 ist es möglich, zu erkennen, dass die Mutter 36 tatsächlich am Walzring 22 anliegt.
Auf die ebenfalls zum vierten Ausführungsbeispiel gehörende Fig. 5 wurde schon hingewiesen. Sie zeigt den im Gebrauch vorliegenden Dauerzustand. In Abwandlung des zweiten bis vierten Ausführungsbeispieles ist es auch möglich, das Druckkammersystem im Zylinder 56 vorzusehen. Dann fährt dieses zwar mit der axialen Bewegung des Zylinders 56 vor und zurück und ist dadurch eine gewisse Wechselwirkung zwischen axialem Spannen und radialem Positionieren gegeben. Diese Bewegungen können aber vollständig entkoppelt werden, wenn die hydraulische Steuerung entsprechend erfolgt. So kann ein ausschließliches axiales Spannen dadurch erfolgen, dass der Kolben 56 axial nach rechts vorgeschoben wird, im gleichen Maße aber der Ringkolben 70 zurückgezogen wird, dadurch erfolgt keine Betätigung des Zentriermittels 34.

Claims

Bezeichnung: Vorrichtung und Verfahren zum Spannen eines Walzrings auf einer Welle eines WalzgerüstesPatentansprüche
1. Walzringanordnung mit
- einem Walzring (22),
- einer Welle (20), auf der der Walzring (22) drehfest angeordnet ist und die einen Gewindebereich (30) und einen Befestigungsbereich (32) aufweist, welche sich axial neben dem Walzring (22) befinden,
- einer auf den Gewindebereich (30) aufgeschraubten Mutter (36), die eine axiale Arbeitsspannung auf den Walzring (22) ausübt, welche ausreichend groß ist für eine Übertragung eines für einen Walzvorgang nötigen Drehmomentes zwischen Welle (20) und Walzring (22),
- einer hydraulisch arbeitenden, axialen Spannvorrichtung, die lösbar am Befestigungsbereich (32) festgelegt ist und die unabhängig und alternativ zur Mutter (36) die hohe axiale Arbeitsspannung auf den Walzring (22) ausüben kann und
- einer radialen Positioniereinheit, die unabhängig von der axialen Spannvorrichtung und der Mutter (36) betätigbar ist, die ein Zentriermittel (34) hat und die so ausgelegt ist, dass über ihr Zentriermittel (34) jegliches radiale Spiel zwischen Welle (20) und Walzring (22) eliminiert ist.
2. Walzringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Mutter (36) axial zwischen dem Walzring (22) und der axialen Spannvorrichtung befindet.
3. Walzringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Positioniereinheit (60) hydraulisch arbeitet und ein expandierbares hydraulisches Druckkammersystem (64) aufweist, das nicht mit der hydraulisch arbeitenden axialen Spannvorrichtung kommuniziert.
4. Walzringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentriermittel (34) einen Ringkonus aufweist.
5. Walzringanordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das expandierbare hydraulische Druckkammersystem (64) der radialen Positioniereinheit in einem Spannwerkzeug (42) befindet, das auch die axiale Spannvorrichtung (50) aufnimmt und dass die Mutter (36) parallel zur Axialrichtung (58) verlaufende Bohrungen (62) aufweist, in denen jeweils ein Stift (74) verschiebbar angeordnet ist, der für eine Druckübertragung zwischen dem hydraulischen Druckkammersystem (64) und dem Ringkonus ausgelegt ist.
6. Walzringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentriermittel (34) eine radial expandierbare Manschette ist, die vorzugsweise eine hydraulisch expandierbare Druckkammer aufweist.
7. Walzringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsbereich (32) einen kleineren Außendurchmesser hat, als der Innendurchmesser des Gewindes der Mutter (36) beträgt und der Gewindebereich (30) jeweils Teilstücke eines durchgehenden Außengewindes sind.
8. Walzringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulisch arbeitende, axiale Spannvorrichtung (50) in einem Spannwerkzeug (42) untergebracht ist, das a) einen zum Befestigungsbereich (32) komplementären Haltebereich (44) aufweist, das b) einen hydrauli- sehen Arbeitsraum (52) für die Spannvorrichtung ausbildet, das c) lösbar mit der Welle (20) verbunden ist und das d) vorzugsweise auch eine hydraulisch ausgeführte, expandierbare Druckkammer der radialen Positioniereinheit aufnimmt.
9. Walzringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulisch arbeitende, axiale Spannvorrichtung (50) ein Stützmittel (46) aufweist, das die Mutter (36) frei radial übergreift und das Fenster (48) für ein Drehen der Mutter (36) hat, vorzugsweise ist das Stützmittel (46) als Stützhülse oder eine Vielzahl von Stützstiften ausgebildet.
10. Walzringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzring (22) eine erste Anlagefläche hat, mit der er in Kontakt mit der Mutter (36) kommt und dass der Walzring (22) eine zweite Anlagefläche hat, mit der er in Kontakt mit der axialen Spannvorrichtung kommt.
11.Walzringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (36) ein dem Gewindebereich (30) angepasstes Muttergewinde hat und dass sich zwischen Muttergewinde und Walzring (22) ein axialer Freiraum befindet, der vorzugsweise größer ist, als ein Drittel des Durchmessers des Gewindebereichs (30).
12. Walzringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzkappe (66) vorgesehen ist, die auf ein freies Ende der Welle (20) aufsetzbar ist und die vorzugsweise eine Dichtung aufweist, mit der sie am Walzring (22) anliegt.
13. Verfahren zum Spannen eines Walzrings (22) auf einer Welle (20) eines
Walzgerüstes, wobei - die Welle (20) einen Gewindebereich (30) und einen Befestigungsbereich
(32) aufweist, die sich beide axial neben dem Walzring (22) befinden, - eine Mutter (36) vorgesehen ist, die auf den Gewindebereich (30) aufgeschraubt ist und die eine hohe axiale Arbeitsspannung auf den Walzring (22) ausüben kann, welche ausreichend groß ist für eine Übertragung eines für einen Walzvorgang nötigen Drehmomentes zwischen Welle (20) und Walzring (22),
- eine hydraulisch arbeitende, axiale Spannvorrichtung (50) vorgesehen ist, die lösbar am Befestigungsbereich (32) angeordnet ist und die unabhängig von der Mutter (36) und alternativ zur Mutter (36) die hohe axiale Arbeitsspannung auf den Walzring (22) ausüben kann und eine radiale Positioniereinheit (60) vorgesehen ist, die d) unabhängig von der Mutter (36) und der axialen Spannvorrichtung betätigbar ist e) ein zwischen Walzring (22) und Welle (20) befindliches Zentriermittel (34) aufweist und f) so ausgelegt ist, dass durch das Zentriermittel (34) jegliches radial Spiel zwischen Welle (20) und Walzring (22) eliminiert ist, bei welchem Verfahren ein Spannvorgang des Walzrings (22) auf der Welle (20) wie folgt abläuft:
- die radiale Positioniereinheit (60) wird so betrieben, dass ein radiales Spiel zwischen Welle (20) und Walzring (22) eliminiert wird,
- die axiale Spannvorrichtung (50) wird so betrieben, dass die hohe axiale Arbeitsspannung zwischen Welle (20) und Walzring (22) aufgebracht wird,
- danach wird die Mutter (36) auf dem Gewindebereich (30) so gegen den Walzring (22) gedreht, dass sie am Walzring (22) anliegt und die axiale Spannvorrichtung (50) wird entspannt und vom Befestigungsbereich (32) entfernt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Positioniereinheit (60) und die axiale Spannvorrichtung (50) wiederholt nacheinander oder gleichzeitig betrieben werden, wobei vorzugsweise a) zunächst eine erste radiale Positionierung mittels der radialen Positioniereinheit bei einer ersten Positionierkraft erfolgt und dabei ein radiales Spiel zwischen Welle (20) und Walzring (22) zumindest deutlich verringert und die erreichte erste Positionierkraft gehalten wird, b) mittels der axialen Spannvorrichtung eine erste axiale Spannung auf den Walzring (22) ausgeübt wird, die unterhalb der hohen axialen Arbeitsspannung liegt, c) die radiale Positioniereinrichtung auf eine zweite Positionierkraft gebracht wird, die höher ist als die erste Positionierkraft, wobei ein radiales Spiel weiter verringert, insbesondere ein durch Schritt b) aufgetretenes radiales Spiel verringert wird, die erreichte zweite Positionierkraft wird gehalten, d) die axiale Spannvorrichtung (50) auf eine zweite axiale Spannung gebracht wird, die oberhalb der ersten axialen Spannung liegt und e) Weiterführen der Schritte bis Erreichen der hohen axialen Arbeitsspannung der axialen Spannvorrichtung.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen der hohen axialen Spannung die radiale Positioniereinheit (60) entspannt wird.
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