EP1670600A1 - Walzwerksantrieb mit einer ein- und entkoppeleinrichtung - Google Patents

Walzwerksantrieb mit einer ein- und entkoppeleinrichtung

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Publication number
EP1670600A1
EP1670600A1 EP04764645A EP04764645A EP1670600A1 EP 1670600 A1 EP1670600 A1 EP 1670600A1 EP 04764645 A EP04764645 A EP 04764645A EP 04764645 A EP04764645 A EP 04764645A EP 1670600 A1 EP1670600 A1 EP 1670600A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupling
locking element
rolling mill
spindle
locking
Prior art date
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Application number
EP04764645A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1670600B1 (de
Inventor
Johannes Weiermair
Guenter Mittermayr
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH filed Critical Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Publication of EP1670600A1 publication Critical patent/EP1670600A1/de
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Publication of EP1670600B1 publication Critical patent/EP1670600B1/de
Active 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
    • B21B35/00—Drives for metal-rolling mills, e.g. hydraulic drives
    • B21B35/14—Couplings, driving spindles, or spindle carriers specially adapted for, or specially arranged in, metal-rolling mills
    • B21B35/141—Rigid spindle couplings, e.g. coupling boxes placed on roll necks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • B21B35/14—Couplings, driving spindles, or spindle carriers specially adapted for, or specially arranged in, metal-rolling mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21B35/14—Couplings, driving spindles, or spindle carriers specially adapted for, or specially arranged in, metal-rolling mills
    • B21B35/148—Spindle carriers or balancers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S464/00—Rotary shafts, gudgeons, housings, and flexible couplings for rotary shafts
    • Y10S464/901—Rapid attachment or release

Definitions

  • the invention relates to a rolling mill drive with drive spindles arranged between drive units and driven rollers, which end in spindle heads, wherein in each case one spindle head is detachably connected to the trunnion of a roller, in particular a work roller, with an on between the roller trunnion and the spindle head of the drive spindle - And decoupling device is arranged.
  • the work rolls used in mill stands are driven by electric motors either directly or via back-up or intermediate rolls, with the drive torque being transmitted to the height-adjustable rolls via drive spindles in order to compensate for the angular misalignments caused by different roll strip thicknesses.
  • the drive spindles can be formed by cardan shafts or toothed spindles and enable length compensation in the axial direction.
  • Comb roller gearboxes or twin drive gearboxes are usually interposed between the drive motors and the drive spindles. While the rolling operation is running, the work rolls are exposed to high mechanical loads and have to be replaced frequently due to the ongoing rolling program change.
  • a possible embodiment of a coupling and decoupling device used on rolling mill drives is a ring bayonet lock, as shown and described in EP-B 0324 978 or DE-A 40 35 941.
  • the bayonet lock consists of a locking pin and an externally toothed locking wheel which can be rotated relative to the locking pin and which is of a also a toothing adjusting device can be positioned relative to the locking pin such that the teeth lying opposite one another in an operating position on the locking pin and on the locking wheel are in a tooth-to-gap position in a release position and thus a separation of the components is possible.
  • Disadvantages of these designs are the high manufacturing effort for the gears and the high demands on the manufacturing tolerances of all components.
  • a locking device for a releasable connection between a drive spindle and a roll neck in a rolling mill is also already known.
  • a spring-loaded locking latch automatically engages in a recess in the shaft journal when the shaft journal is inserted into a coupling sleeve and forms a play-free connection.
  • the locking bolt engages in this recess at an angle of 45 ° to 55 ° to the shaft axis and enables the opposite decoupling process in the event of a counter-movement to the coupling direction along oblique guide surfaces.
  • a radially displaceable securing bolt which is held in a locking position under spring load, prevents the connection from being automatically uncoupled. By engaging from the outside, for which a separate opening tool is necessary, the securing bolt can be moved into a release position, after which the withdrawal movement of the driven rollers initiates a separation from the drive shaft.
  • a major disadvantage of this solution is that two locking devices offset by 180 ° to one another must be arranged in order to avoid imbalances in the drive system, or special balancing is necessary.
  • this solution consists of many individual parts and therefore has a high manufacturing cost.
  • Detachable couplings with radially displaceable locking bolts for the fixed connection of a sleeve on a shaft are known for example from US-A 4,392,759 and US-A 3,926,532.
  • locking bolts arranged radially in a sleeve engage in an annular groove against a spring force a spline shaft and thus secure the connection between the shaft and sleeve.
  • the locking bolts are held in this locking position by an axially displaceable locking sleeve against a spring force. Since this is a simple device to be operated by hand with a rotating sliding sleeve for comparatively low loads, this device is not suitable for problem-free use in rolling mills.
  • US-A 3,926,532 shows an embodiment of a coupling that is largely the same in construction, in which the locking sleeve can be brought into a release position against a spring force by a rotational movement in the circumferential direction.
  • the object of the present invention is therefore to propose a rolling mill drive with a coupling and decoupling device which is characterized by a simple construction of the individual components in terms of production technology and their ease of assembly with high operational reliability and low maintenance requirements.
  • the coupling and decoupling device consists of a coupling sleeve, a coupling pin releasably inserted into the coupling sleeve and a locking element which is displaceable transversely to the axis of rotation of the roller journal, inserted into the coupling sleeve and engaging behind the coupling pin in an operating position, and the locking element can be coupled to a displacement device.
  • the design of the locking element as a component that can be moved from the outside in the radial direction between a fixed operating position and an open mounting position enables a manufacturing-technically simple construction of this locking element and the bores necessary for the insertion of the locking element in the coupling sleeve, as well as a problem-free, tilt-free and largely tolerance-insensitive Loosen the heavy components when changing the roller.
  • the coupling pin has a base plate for fastening at the end to the roller trunnion, and a coupling hook with at least one locking surface projects from this base plate, that a longitudinal groove with at least one counter-locking surface is milled into the locking element and the longitudinal groove for insertion and execute of the coupling hook has a coupling opening at one point so that the locking element for releasing and connecting the coupling and decoupling device to the displacement device can be brought into a release position, in which the coupling opening in the locking element is aligned with the coupling hook and the locking element can be brought into an operating position which is opposite the locking surface on the coupling hook of the counter-locking surface on the locking element.
  • the coupling hook is T-shaped and the locking element has a T-shaped longitudinal groove.
  • the head piece of the locking hook for example, with a cylindrical shape and, accordingly, to equip the locking element with a longitudinal groove with a cylindrical cross section.
  • a favorable arrangement of the components results when the axis of rotation of the roller journal, the axis of rotation of the coupling pin, the axis of rotation of the coupling sleeve and the spindle head are arranged in alignment with one another and the longitudinal axis of the locking element is oriented transversely to this axis of rotation and intersects it.
  • This configuration is also characterized by simple manufacture.
  • the locking element has a circular cylindrical outer contour and is inserted in a radially aligned, circular cylindrical bore, preferably a blind hole, in the coupling sleeve.
  • a prestressed tension spring is installed between the locking element and a fixed stop on the coupling sleeve in order to automatically fix the operating position and to reliably avoid unintentional opening of this lock.
  • a receptacle for a displacement device is arranged on at least one side of the locking element.
  • the spigot of the locking element is equipped with a support surface on which a May support the counter support surface of a shiftable pressing device.
  • the displacement device comprises a pressure medium cylinder, preferably a standard hydraulic cylinder.
  • the coupling sleeve has a circumferential annular groove, this annular groove lies opposite at least one supporting surface of a spindle support and this at least one supporting surface is designed to be engageable with the annular groove to support the coupling sleeve and additionally the displacement device for the locking element for securing a synchronous movement of the displacement device and the support surface of the spindle support is connected to the locking element.
  • This synchronous movement can be achieved on the one hand by rigidly attaching the displacement device to the displaceable spindle support and, on the other hand, by connecting the displacement device and the support surfaces of the spindle support to a controller, preferably a synchronous control, for synchronizing their movement sequence.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a rolling mill drive with motors, drive spindles and roll stand.
  • 2 shows a longitudinal section through a coupling and decoupling device according to the invention
  • FIG. 3a shows the coupling and decoupling device in the open position of the locking element in a section along the line A -A in FIG. 2
  • FIG. 3b shows the coupling and decoupling device in FIG the locked position of the locking element in a section along the line A -A in Fig. 2
  • Fig. 4 shows a cross section through the coupling sleeve along the line B - B in Fig.
  • Fig. 5 is a schematic plan view of the coupling and decoupling device with the spindle supports.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a duo mill stand 1 with two driven rolls 2, 3, which are used in the exemplary embodiment described as work rolls and of which at least one of the rolls, usually the upper roll 2, for adaptation to different rolling stock thicknesses in the stand 4, 5 is supported adjustable in height.
  • Electric motors are provided as the drive units 6, by which the drive torque is transmitted to the trunnions 9, 10 of the rollers via drive spindles 7, 8 designed as cardan shafts or toothed spindles.
  • the drive spindles 7, 8 are telescopic and take up axial changes in length which result on the one hand from the different height of the upper roller 2 and on the other hand due to the shifting of the work rolls during the rolling in the axial direction.
  • the drive spindles 7, 8 end on both sides in spindle heads 11, 12, which permit different inclined positions of the cardan shafts as a result of the roller height adjustment and displacements of the work rollers in the axial direction.
  • a roll change requires a quick mechanized uncoupling of the rolls 2, 3 from the drive unit 6. This is achieved by a coupling and decoupling device 13, which connects the trunnion 9, 10 of a roll with the spindle head 11 of a drive spindle 7, 8 in an easily detachable manner.
  • the drive spindles 7, 8 and the associated coupling and decoupling device 13 are supported in their operating position with a retractable spindle support 16 and kept in alignment with the roll axis of rotation 14, 15 ,
  • a displacement device 17 for actuating the coupling and uncoupling device 13 is displaced into an operating position, then the actuation of the displacement device 17 sets the release position necessary for the uncoupling process and the rollers 2, 3 are removed from the roll stand 1 with the aid of a roller change carriage, not shown.
  • the quickly releasable coupling and uncoupling device 13 is shown in detail in a longitudinal section in FIG. It essentially consists of a coupling pin 21, a coupling sleeve 22 and a locking element 23.
  • the coupling pin 21 is aligned with the trunnion 9 of the roller 2, 3 and has a base plate 24 via which it is screwed to the trunnion 9 on the end face.
  • a T-shaped coupling hook 25 protrudes from the base plate 24 and is embedded in a T-shaped longitudinal groove 26 of a displaceable locking element 23.
  • the coupling pin 21 forms on the coupling hook 25 in a normal plane to its longitudinal axis 27 two locking surfaces 28, 29 which, in the locked position of the coupling and uncoupling device 13, face opposite locking surfaces 30, 31 in the T-shaped longitudinal groove 26 of the locking element 23.
  • the locking element 23, which is cylindrical in its outer contour, is inserted in the coupling sleeve 22 normal to the axis of rotation 32 of the coupling sleeve in a blind hole 33, the longitudinal axis 34 of the locking element 23 intersecting the axis of rotation of the coupling sleeve.
  • the locking element 23 is arranged in the blind hole 33 so as to be longitudinally displaceable and can be moved from the always automatically locked operating position into an unlocked release position by the displacement device 17.
  • a T-shaped longitudinal groove 26 is milled into the locking element 23 for receiving the T-shaped coupling hook 25, the portion 35 of the locking element 23 engaging behind the coupling hook having a coupling opening 37 in the release position corresponding to the longitudinal extent 36 of the locking surface 28, to be able to carry out the coupling and uncoupling process, ie to be able to insert the coupling hook 25 into the T-shaped longitudinal groove 26 of the locking element 23.
  • the unlocked release position is shown in Fig. 3a and the locked operating position is illustrated in Fig. 3b.
  • the locking element 23 is brought into the release position by the displacement device 17a shown in FIG. 5 against a spring force (arrow direction) applied by a tension spring 38, in which the coupling hook 25 opposite the dome opening 37 in the T-shaped longitudinal groove 26 of the locking element 23 and thus the coupling hook 25 releases access to the T-shaped longitudinal groove 26.
  • the release position is defined by the end face 40 of the displaced locking element 23 on the bottom surface 41 of the blind hole 33 in the coupling sleeve 22.
  • the bottom surface 41 acts as a position-determining stop.
  • the locked operating position shown in FIG. 3b is achieved by moving the locking element 23 with the displacement device 17b shown in FIG. 5 in the direction of action of the spring force (arrow direction) until the support surface 42 of the support ring 43 bears against the counter support surface 44 of the coupling sleeve 22 , This is done either by releasing the spring force or by the displacement device 17 itself if the spring force is not sufficient for resetting.
  • the locking element remains securely in this operating position under the action of the biasing force of the tension spring 38.
  • this preferably ensures automatic locking of the coupling and decoupling device 13 without actuating the displacement device 17.
  • the displacement path 45 between the release position and the operating position corresponds at least to the longitudinal extent of the locking surface 36 in order to ensure complete support of the locking surface of the coupling hook 25 on the counter-locking surface 30, 31 of the T-shaped longitudinal groove 26.
  • Lubricant lines 46 are arranged in the locking element 23, through which lubricants can be conveyed to the contact surface 47 between the locking element 23 and the coupling sleeve 22. This ensures the secure return of the locking element 23 to the stationary operating position at all times.
  • the coupling sleeve 22 must transmit the drive torque from the drive unit 6 to the roller journal.
  • the coupling sleeve 22 in a length section of the coupling sleeve 22, in which the coupling sleeve engages around the trunnion 9, guide strips 51 screwed into the wall of the receiving bore 50 with the coupling sleeve are inserted, the supporting surfaces 52 of which interact positively with flats on the trunnion 9 (FIG. 4).
  • these support surfaces 52 allow the coupling hook 25 to be centered Locking element 23 with respect to the angular position of these components to each other when threading the coupling hook into the T-shaped longitudinal groove 26.
  • a circumferential annular groove 54 is provided on the outer jacket 53 of the coupling sleeve, into which several Support surfaces 55 of an adjustable spindle support 16 engage and stabilize the position of the coupling sleeve 22 during the roll change.
  • each spindle support 16 comprises an actuator 57, which is preferably formed by a pressure medium cylinder, in order to bring support surfaces 55 of movable support claws 58 into contact with the coupling sleeve 22 in order to fix its position during the roll change. These support surfaces 55 engage in the circumferential annular groove 54 of the coupling sleeve.
  • two opposite and horizontally acting spindle supports 16 are attached to the roller stand 5 in brackets 59.
  • the displacement devices 17a, 17b for the locking element 23 are fastened in a support bracket 61, which are thereby actuated synchronously with the support surfaces 55 of the spindle support 16.
  • each displacement device is equipped with a positioning unit designed as a pressure medium cylinder 62 for displacing the locking element 23 between an operating position and a release position.
  • spindle support and the shifting device separately from one another on the roller stand and to actuate the spindle support and the shifting device independently of one another via separate actuators or via a synchronous control.
  • the locking element is inserted axially displaceably in a through hole passing through the coupling sleeve.
  • the locking element is configured at both ends with connections for displacement devices which can be brought into engagement with the locking element at the same time and move the locking element in a synchronous movement from an operating position to a release position and back. This is a return of the locking element in the locked Operating position and thus the operational safety guaranteed even when the locking element is jammed due to contamination.
  • the invention is also not limited to a duo roll stand, as described in the exemplary embodiment, but can generally be used in roll stands, such as three, four, six and multiple roll stands, regardless of the cross section and material of the material to be rolled.

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Description

Walzwerksantrieb mit einer Ein- und Entkoppeleinrichtunα
Die Erfindung betrifft einen Walzwerksantrieb mit zwischen Antriebsaggregaten und angetriebenen Walzen angeordneten Antriebsspindeln, die in Spindelköpfen enden, wobei jeweils ein Spindelkopf lösbar mit dem Laufzapfen einer Walze, insbesondere einer Arbeitswalze, verbunden ist, wobei zwischen dem Laufzapfen der Walze und dem Spindelkopf der Antriebsspindel eine Ein- und Entkoppeleinrichtung angeordnet ist.
Die in Walzgerüste eingesetzten Arbeitswalzen werden von Elektromotoren entweder direkt oder über Stütz- oder Zwischenwalzen angetrieben, wobei die Übertragung des Antriebsmomentes an die höhenverstellbaren Walzen über Antriebsspindeln erfolgt, um die durch verschiedene Walzbanddicken hervorgerufenen Winkelverlagerungen auszugleichen. Die Antriebsspindeln können von Gelenkwellen oder Zahnspindeln gebildet sein und ermöglichen in axialer Richtung einen Längenausgleich. Üblicherweise sind zwischen den Antriebsmotoren und den Antriebsspindeln zusätzlich Kammwalzengetriebe oder Twin Drive Getriebe zwischengeschaltet. Während des laufenden Walzbetriebes sind die Arbeitswalzen hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt und müssen infolge des laufenden Walzprogrammwechsels auch häufig ausgetauscht werden. Dies erfordert eine diesen hohen Belastungen entsprechende Ein- und Entkoppeleinrichtung zwischen dem Laufzapfen der angetriebenen Walze und der das Antriebsmoment übertragenden Antriebsspindel. Es sind bereits eine Reihe von derartigen lösbaren Verbindungselementen bekannt, die jedoch den Anforderungen hinsichtlich mechanischer Belastbarkeit und kurzer Ein- und Entkoppelzeiten bei hoher Betriebssicherheit und geringem Wartungsaufwand nicht ausreichend entsprechen.
Eine mögliche Ausführungsform einer an Walzwerksantrieben verwendeten Ein- und Entkoppeleinrichtung ist ein Ring-Bajonett-Verschluss, wie er in der EP-B 0324 978 oder der DE-A 40 35 941 dargestellt und beschrieben ist. In beiden Fällen besteht der Bajonettverschluss aus einem Verschlusszapfen und einem relativ zum Verschlusszapfen verdrehbaren außenverzahnten Verschlussrad, welches von einer ebenfalls eine Verzahnung aufweisenden VerStelleinrichtung so gegenüber dem Verschlusszapfen positioniert werden kann, dass die in einer Betriebsposition einander gegenüberliegende Zähne am Verschlusszapfen und am Verschlussrad in einer Löseposition Zahn auf Lücke stehen und damit eine Trennung der Bauteile möglich ist. Nachteilig an diesen Konstruktionen sind der hohe Fertigungsaufwand bei den Verzahnungen und die hohen Anforderungen an die Fertigungstoleranzen aller Bauteile. Weiters ist eine sehr genaue Positionierung der angetriebenen Arbeitswalze, der Antriebsspindel und der Spindelhalterung zueinander notwendig, um ein verspannungsfreies Zusammenspiel der Bauteile zu gewährleisten. Die notwendigen Fertigungstoleranzen an den schweren Bauteilen können andererseits bei den Montagearbeiten zum Verklemmen des Bajonetts führen.
Aus der DE-C 44 10 306 und der DE-A 195 08 526 ist ebenfalls bereits eine Verriegelungseinrichtung für eine lösbare Verbindung zwischen einer Antriebsspindel und einem Walzenzapfen in einem Walzwerk bekannt. Hierbei rastet ein federbelasteter Sperrriegel beim Einführen des Wellenzapfens in eine Kupplungshülse in eine Ausnehmung des Wellenzapfens automatisch ein und bildet eine spielfreie Verbindung. Der Sperrriegel greift unter einem Winkel von 45° bis 55° zur Wellenachse in diese Ausnehmung ein und ermöglicht bei einer Gegenbewegung zur Einkuppelrichtung entlang schräger Führungsflächen den gegenläufigen Entkupplungsvorgang. Ein radial verschiebbarer, unter Federbelastung in einer Verriegelungsstellung gehaltener Sicherungsbolzen verhindert eine automatische Entkupplung der Verbindung. Durch einen Eingriff von außen, für den ein eigenes Öffnungswerkzeug notwendig ist, kann der Sicherungsbolzen in eine Freigabeposition verschoben werden, wonach die Abzugsbewegung der angetriebenen Walzen eine Trennung von der Gelenkwelle einleitet. Ein wesentlicher Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass zwei um 180° zueinander versetzte Verriegelungseinrichtungen angeordnet werden müssen, um Un uchten im Antriebssystem zu vermeiden, bzw. ist eine spezielle Auswuchtung notwendig. Zusätzlich besteht diese Lösung aus vielen Einzelteilen und weist daher einen hohen Fertigungsaufwand auf.
Lösbare Kupplungen mit radial verschiebaren Verriegelungsbolzen zum lagefesten Verbinden einer Hülse auf einer Welle sind beispielsweise aus der US-A 4,392,759 und der US-A 3,926,532 bekannt. Gemäß der US-A 4,392,759 greifen in einer Hülse radial angeordnete Verriegelungsbolzen entgegen einer Federkraft in eine Ringnut einer Keilwelle ein und sichern solcherart die Verbindung zwischen Welle und Hülse. Durch einen gegen eine Federkraft axial verschiebbare Verriegelungshülse werden die Verriegelungsbolzen in dieser Verriegelungsposition gehalten. Da es sich hier um eine von Hand zu betätigende einfache Einrichtung mit einer Dreh-Schiebe-Hülse für vergleichsweise geringe Belastungen handelt, ist diese Einrichtung für eine problemlose Anwendung in Walzwerken nicht geeignet. Weiters fehlt eine ausreichende Sicherung gegen ungewolltes Öffnen. Eine im Aufbau weitgehend gleichartige Ausführungsform einer Kupplung zeigt die US-A 3,926,532, bei der die Verriegelungshülse durch eine Drehbewegung in Umfangsrichtung entgegen einer Federkraft in eine Löseposition bringbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Walzwerksantrieb mit einer Ein- und Entkoppeleinrichtung vorzuschlagen, die sich durch einen fertigungstechnisch einfachen Aufbau der einzelnen Bauteile und deren leichte Montierbarkeit bei hoher Betriebssicherheit und geringer Wartungsanfälligkeit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ein- und Entkoppeleinrichtung aus einer Kupplungshülse, einem in die Kupplungshülse lösbar eingesetzten Kupplungszapfen und einem quer zur Drehachse des Laufzapfens der Walze verschiebbar angeordneten, in die Kupplungshülse eingesetzten und den Kupplungszapfen in einer Betriebsposition hintergreifenden Verriegelungselement besteht und das Verriegelungselement mit einer Verschiebeeinrichtung kuppelbar ausgebildet ist. Die Ausbildung des Verriegelungselementes als ein von außen in radialer Richtung zwischen einer festliegenden Betriebsposition und einer geöffneten Montageposition verschiebbaren Bauteil, ermöglicht einen fertigungstechnisch einfachen Aufbau dieses Verriegelungselementes und der für die Einsetzung des Verriegelungselementes in die Kupplungshülse notwendigen Bohrungen, sowie ein problemloses, verkantungsfreies und weitgehend toleranzunempfindliches Lösen der schweren Bauteile bei einem Walzenwechsel.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kupplungszapfen eine Fußplatte zur stirnseitigen Befestigung am Laufzapfen der Walze aufweist und von dieser Fußplatte ein Kupplungshaken mit mindestens einer Verriegelungsfläche aufragt, dass in das Verriegelungselement eine Längsnut mit mindestens einer Gegenverriegelungsfläche eingefräst ist und die Längsnut zum Ein- und Ausführen des Kupplungshakens an einer Stelle eine Kuppelöffnung aufweist, dass das Verriegelungselement zum Lösen und Verbinden der Ein- und Entkoppeleinrichtung mit der Verschiebeeinrichtung in eine Löseposition bringbar ist, bei der die Kuppelöffnung im Verriegelungselement mit dem Kupplungshaken fluchtet und das Verriegelungselement in eine Betriebsposition bringbar ist, bei der die Verriegelungsfläche am Kupplungshaken der Gegenverriegelungsfläche am Verriegelungselement gegenüberliegt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kupplungshaken T-förmig ausgebildet und das Verriegelungselement weist eine T-förmig ausgebildete Längsnut auf. Es ist alternativ jedoch auch möglich, das Kopfstück des Verriegelungshakens beispielsweise mit einer zylindrische Form auszubilden und dementsprechend das Verriegelungselement mit einer im Querschnitt zylindrischen Längsnut auszustatten. Es kommt letztlich nicht auf die konkrete Querschnittsform, sondern auf die komplementäre Ergänzung der Bauteile mit zusammenwirkenden Stützflächen an.
Eine günstige Anordnung der Bauteile ergibt sich , wenn die Drehachse des Laufzapfens der Walze, die Drehachse des Kupplungszapfen, die Drehachse der Kupplungshülse und des Spindelkopfes zueinander fluchtend angeordnet sind und die Längsachse des Verriegelungselementes quer zu dieser Drehachse orientiert ist und diese schneidet. Auch diese Ausgestaltung zeichnet sich durch eine einfache Fertigung aus.
Das Verriegelungselement weist eine kreiszylindrische Außenkontur auf und ist in eine in der Kupplungshülse radial ausgerichtete, kreiszylindrische Bohrung, vorzugsweise eine Sacklochbohrung, verdrehgesichert eingesetzt.
Zur selbsttätigen Fixierung der Betriebsposition und um ein unbeabsichtigtes Öffnen dieser Verriegelung sicher zu vermeiden, ist eine vorgespannte Spannfeder zwischen dem Verriegelungselement und einem festen Anschlag an der Kupplungshülse eingebaut.
An mindestens einer Seite des Verriegelungselementes ist eine Aufnahme für eine Verschiebeeinrichtung angeordnet. Hierzu ist der auslaufende Zapfen des Verriegelungselementes mit einer Stützfläche ausgestattet, an der sich eine Gegenstützfläche einer bei Bedarf anpressbaren Verschiebeeinrichtung abstützen kann. Die Verschiebeeinrichtung umfasst einen Druckmittelzylinder, vorzugsweise einen Standard-Hydraulikzylinder.
Zur Durchführung eines Walzenwechsels im Walzgerüst ist es vor dem Entkuppeln notwendig, die Gelenkspindel im Bereich der Kupplungshülse in ihrer Position abzustützen. Um den Abstützvorgang und den unmittelbar nachfolgenden Entriegelungsvorgang in einer möglichst kurzen Zeitspanne durchführen zu können, weist die Kupplungshülse eine umlaufende Ringnut auf, liegt dieser Ringnut mindestens eine Stützfläche einer Spindelabstützung gegenüber und ist diese mindestens eine Stützfläche die Kupplungshülse abstützend mit der Ringnut in Eingriff bringbar ausgebildet und zusätzlich die Verschiebeeinrichtung für das Verriegelungselement zur Sicherung einer Synchronbewegung der Verschiebeeinrichtung und der Stützfläche der Spindelabstützung mit dem Verriegelungselement verbunden.
Diese Synchronbewegung kann einerseits dadurch erreicht werden, dass die Verschiebeeinrichtung an der verlagerbaren Spindelabstützung starr befestigt ist und andererseits dadurch, dass die Verschiebeeinrichtung und die Stützflächen der Spindelabstützung mit einer Steuerung, vorzugsweise einer Gleichlaufsteuerung, zur Synchronisierung ihres Bewegungsablaufes verbunden sind.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die beiliegenden Figuren bezug genommen wird, die folgendes zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Walzwerksantriebes mit Motoren, Antriebsspindeln und Walzgerüst; Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ein- und Entkoppeleinrichtung, Fig. 3a die Ein- und Entkoppeleinrichtung in der geöffneten Position des Verriegelungselementes in einem Schnitt entlang der Linie A -A in Fig. 2, Fig. 3b die Ein- und Entkoppeleinrichtung in der verriegelten Position des Verriegelungselementes in einem Schnitt entlang der Linie A -A in Fig. 2, Fig. 4 einen Querschnitt durch die Kupplungshülse entlang der Linie B - B in Fig. 2, Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf die Ein- und Entkoppeleinrichtung mit den Spindelabstützungen.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Duo-Walzgerüst 1 mit zwei angetriebenen Walzen 2, 3, die im beschriebenen Ausführungsbeispiel als Arbeitswalzen eingesetzt sind und von denen zumindest eine der Walzen, üblicherweise die obere Walze 2, zur Anpassung an unterschiedliche Walzgutdicken in den Gerüstständern 4, 5 höhenverstellbar abgestützt ist. Als Antriebsaggregate 6 sind Elektromotore vorgesehen, von denen das Antriebsmoment über als Gelenkwellen oder Zahnspindeln ausgebildeten Antriebsspindeln 7, 8 an die Laufzapfen 9, 10 der Walzen übertragen wird. Die Antriebsspindeln 7, 8 sind teleskopisch ausgebildet und nehmen axiale Längenänderungen auf, die sich einerseits aus der unterschiedlichen Höhenlage der oberen Walze 2 und andererseits durch das Verschieben der Arbeitswalzen während des Walzens in Achsrichtung ergeben. Die Antriebsspindeln 7, 8 enden beiderseits in Spindelköpfe 11, 12, die unterschiedliche Schräglagen der Gelenkwellen infolge der Walzenhöhenverstellung und Verschiebungen der Arbeitswalzen in Achsrichtung zulassen.
Ein Walzenwechsel erfordert eine schnelle mechanisierte Entkupplung der Walzen 2, 3 vom Antriebsaggregat 6. Dies wird durch eine Ein- und Entkoppeleinrichtung 13 erreicht, die den Laufzapfen 9, 10 einer Walze mit dem Spindelkopf 11 einer Antriebsspindel 7, 8 leicht lösbar verbindet. Vor dem Walzenwechsel, der in Richtung der Walzen-Drehachse 14, 15 bedienseitig erfolgt, werden die Antriebsspindeln 7, 8 und die zugeordnete Ein- und Entkoppeleinrichtung 13 in ihrer Betriebsposition mit einer einfahrbaren Spindelabstützung 16 abgestützt und zur Walzen-Drehachse 14, 15 fluchtend gehalten. Gleichzeitig wird eine Verschiebeeinrichtung 17 zur Betätigung der Ein- und Entkuppeleinrichtung 13 in eine Betriebsposition verschoben, dann durch Betätigung der Verschiebeeinrichtung 17 die für den Entkupplungsvorgang notwendige Löseposition eingestellt und die Walzen 2, 3 unter Beihilfe eines nicht dargestellten Walzenwechselwagens aus dem Walzgerüst 1 entfernt. In gleicher Weise wird nach dem Einbringen eines neuen, im Wesentlichen aus den beiden Walzen und den zugehörigen Einbaustücken bestehenden Walzensatzes in den Gerüstständer 4, 5 die Ein- und Entkoppeleinrichtung 13 in die verriegelte Position gebracht und die Verschiebeeinrichtung 13 und die Spindelabstützung in eine 16 den Walzbetrieb freigebende Rückzugsposition zurückgeführt.
Die schnell lösbare Ein- und Entkuppeleinrichtung 13 ist in Figur 2 in einem Längsschnitt im Detail dargestellt. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Kupplungszapfen 21 , einer Kupplungshülse 22 und einem Verriegelungselement 23. Der Kupplungszapfen 21 ist achsfluchtend mit dem Laufzapfen 9 der Walze 2, 3 verbunden und weist eine Fußplatte 24 auf, über die er stirnseitig mit dem Laufzapfen 9 verschraubt ist. Von der Fußplatte 24 ragt ein T-förmig ausgebildeter Kupplungshaken 25 auf, der in einer T-förmigen Längsnut 26 eines verschiebbaren Verriegelungselementes 23 eingebettet ist. Der Kupplungszapfen 21 bildet am Kupplungshaken 25 in einer Normalebene zu seiner Längsachse 27 zwei Verriegelungsflächen 28, 29 aus, denen in der verriegelten Position der Ein- und Entkuppeleinrichtung 13 Gegenverriegelungsflächen 30, 31 in der T-förmigen Längsnut 26 des Verriegelungselementes 23 gegenüberliegen. Das in seiner Außenkontur zylindrisch ausgebildete Verriegelungselement 23 ist in der Kupplungshülse 22 normal zur Drehachse 32 der Kupplungshülse in eine Sacklochbohrung 33 eingesetzt, wobei die Längsachse 34 des Verriegelungselementes 23 die Drehachse der Kupplungshülse schneidet. Das Verriegelungselement 23 ist in der Sacklochbohrung 33 längsverschiebbar angeordnet und kann durch die Verschiebeeinrichtung 17 von einer stets selbsttätig verriegelten Betriebsposition in eine entriegelte Löseposition gebracht werden. Parallel zu seiner Längsachse 34 ist im Verriegelungselement 23 eine T-förmige Längsnut 26 zur Aufnahme des T-förmigen Kupplungshakens 25 eingefräst, wobei der den Kupplungshaken hintergreifende Abschnitt 35 des Verriegelungselementes 23 in der Löseposition entsprechend der Längserstreckung 36 der Verriegelungsfläche 28 eine Kuppelöffnung 37 aufweist, um den Kuppel- und Entkuppelvorgang durchführen zu können, d.h. den Kupplungshaken 25 in die T- förmige Längsnut 26 des Verriegelungselementes 23 einsetzen zu können.
Die entriegelte Löseposition ist in Fig. 3a und die verriegelte Betriebsposition ist in Fig. 3b näher veranschaulicht.
In Fig. 3a ist das Verriegelungselement 23 von der in Fig. 5 dargestellten Verschiebeeinrichtung 17a entgegen einer von einer Spannfeder 38 aufgebrachten Federkraft (Pfeilrichtung) in die Löseposition verbracht, bei der der Kupplunghaken 25 der Kuppelöffnung 37 in der T-förmigen Längsnut 26 des Verriegelungselementes 23 gegenüberliegt und damit dem Kupplungshaken 25 einen Zugang zur T-förmigen Längsnut 26 freigibt. Durch das Anliegen der Stirnseite 40 des verschobenen Verriegelungselementes 23 an der Bodenfläche 41 der Sacklochbohrung 33 in der Kupplungshülse 22 ist die Löseposition festgelegt. Hier wirkt die Bodenfläche 41 als lagebestimmender Anschlag.
Die in Fig. 3b dargestellte verriegelte Betriebsposition wird erreicht, indem das Verriegelungselement 23 mit der in Fig. 5 dargestellten Verschiebeeinrichtung 17b solange in Wirkrichtung der Federkraft (Pfeilrichtung) bewegt wird, bis die Stützfläche 42 des Abstützringes 43 an der Gegenstützfläche 44 der Kupplungshülse 22 anliegt. Dies erfolgt entweder durch Freigabe der Federkraft oder durch die Verschiebeeinrichtung 17 selbst, wenn die Federkraft zur Rückstellung nicht ausreicht. Nach dem Lösen der Verschiebeeinrichtung 17 vom Verriegelungselement 23 und seiner Rückbewegung in die Betriebsposition verbleibt das Verriegelungselement unter der Wirkung der Vorspannkraft der Spannfeder 38 gesichert in dieser Betriebsposition. Zusätzlich ist damit eine vorzugsweise selbsttätige Verriegelung der Ein-und Entkoppeleinrichtung 13 ohne Betätigung der Verschiebeeinrichtung 17 sichergestellt. Der Verschiebeweg 45 zwischen Löseposition und Betriebsposition entspricht zumindest der Längserstreckung der Verriegelungsfläche 36, um eine vollständige Abstützung der Verriegelungsfläche des Kupplungshaken 25 auf der Gegenverriegelungsfläche 30, 31 der T-förmigen Längsnut 26 zu gewährleisten.
Im Verriegelungselement 23 sind Schmiermittelleitungen 46 angeordnet, durch die Schmiermittel an die Kontaktfläche 47 zwischen Verriegelungselement 23 und Kupplungshülse 22 gefördert werden kann. Dies gewährleistet jederzeit die sichere Rückführung des Verriegelungselementes 23 in die stationäre Betriebsposition.
Die Kupplungshülse 22 muss das Antriebsmoment vom Antriebsaggregat 6 auf den Laufzapfen der Walze übertragen. Hierzu sind in einem Längenabschnitt der Kupplungshülse 22, in welchem die Kupplungshülse den Laufzapfen 9 umgreift, in die Wandung der Aufnahmebohrung 50 mit der Kupplungshülse verschraubte Führungsleisten 51 verdrehgesichert eingesetzt, deren Stützflächen 52 mit Abflachungen am Laufzapfen 9 formschlüssig zusammenwirken (Fig. 4). Gleichzeitig ermöglichen diese Stützflächen 52 eine Zentrierung des Kupplungshakens 25 zum Verriegelungselement 23 hinsichtlich der Drehwinkellage dieser Bauteile zueinander beim Einfädeln des Kupplungshakens in die T-förmige Längsnut 26. Um ein Fluchten der Walzendrehachse 14 und der Kupplungshülse 22 während des Walzenwechsels sicherzustellen, ist am Außenmantel 53 der Kupplungshülse eine umlaufende Ringnut 54 vorgesehen, in die mehrere Stützflächen 55 einer anstellbaren Spindelabstützung 16 eingreifen und die Lage der Kupplungshülse 22 während des Walzenwechsels stabilisieren.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, umfasst jede Spindelabstützung 16 einen Aktuator 57, der vorzugsweise von einem Druckmittelzylinder gebildet ist, um Stützflächen 55 von bewegbaren Stützpratzen 58 mit der Kupplungshülse 22 zu deren Lagefixierung während des Walzenwechsels in Kontakt zu bringen. Diese Stützflächen 55 greifen hierbei in die umlaufende Ringnut 54 der Kupplungshülse ein. Vorzugsweise zwei einander gegenüberliegende und horizontal wirkende Spindelabstützungen 16 sind am Walzenständer 5 in Konsolen 59 befestigt. Am verschiebbaren Teil 60 der Spindelabstützungen 16 sind in einer Tragkonsole 61 die Verschiebeeinrichtungen 17a, 17b für das Verriegelungselement 23 befestigt, welche dadurch synchron mit den Stützflächen 55 der Spindelabstützung 16 betätigt werden. Zusätzlich ist jede Verschiebeeinrichtung mit einem als Druckmittelzylinder 62 ausgebildeten Anstellaggregat zur Verschiebung des Verriegelungselementes 23 zwischen einer Betriebsposition und einer Löseposition ausgestattet.
Alternativ ist es nach einer nicht dargestellten Ausführungsform auch möglich, die Spindelabstützung und die Verschiebeeinrichtung getrennt voneinander am Walzenständer anzuordnen und die Spindelabstützung und die Verschiebeeinrichtung über getrennte Aktuatoren unabhängig voneinander oder über eine Gleichlaufsteuerung synchron zu betätigen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Es liegt ebenfalls im Schutzumfang der Erfindung, wenn das Verriegelungselement in eine die Kupplungshülse durchsetzende Durchgangsbohrung axial verschiebbar eingesetzt ist. Das Verriegelungselement ist in diesem Fall an seinen beiden Enden mit Anschlüssen für Verschiebeeinrichtungen ausgestaltet, die gleichzeitig mit dem Verriegelungselement in Eingriff bringbar sind und das Verriegelungselement in einer Synchronbewegung von einer Betriebsposition in eine Löseposition und zurück bewegen. Damit ist eine Rückführung des Verriegelungselementes in die verriegelte Betriebsposition und damit die Betriebssicherheit auch bei einem Klemmen des Verriegelungselements infolge von Verschmutzungen sicher gewährleistet.
Die Erfindung ist auch nicht auf ein Duo-Walzgerüst, wie im Ausführungsbeispiel beschrieben, beschränkt, sondern kann generell bei Walzgerüsten, wie beispielsweise Drei-, Vier-, Sechs- und Mehrwalzengerüsten unabhängig vom Querschnitt und Werkstoff des zu walzenden Gutes eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Walzwerksantrieb mit zwischen Antriebsaggregaten (6) und angetriebenen Walzen (2, 3) angeordneten Antriebsspindeln (7, 8), die in Spindelköpfen (11 , 12) enden, wobei jeweils ein Spindelkopf (11 ) lösbar mit dem Laufzapfen (9, 10) einer Walze, insbesondere einer Arbeitswalze, verbunden ist, wobei zwischen dem Laufzapfen der Walze und dem Spindelkopf der Antriebsspindel eine Ein- und Entkoppeleinrichtung (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und Entkoppeleinrichtung (13) aus einer Kupplungshülse (22), einem in die Kupplungshülse lösbar eingesetzten Kupplungszapfen (21 ) und einem quer zur Drehachse (14, 15) des Laufzapfens (9, 10) der Walze (2, 3) verschiebbar angeordneten, in die Kupplungshülse (22) eingesetzten und den Kupplungszapfen (9) in einer Betriebsposition hintergreifenden Verriegelungselement (23) besteht und das Verriegelungselement mit einer Verschiebeeinrichtung (17) kuppelbar ausgebildet ist.
2. Walzwerksantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungszapfen (21 ) eine Fußplatte (24) zur stirnseitigen Befestigung am Laufzapfen (9, 10) der Walze aufweist und von dieser Fußplatte ein Kupplungshaken (25) mit mindestens einer Verriegelungsfläche (28, 29) aufragt, dass in das Verriegelungselement (23) eine Längsnut (26) mit mindestens einer Gegenverriegelungsfläche (30, 31) eingefräst ist und die Längsnut zum Ein- und Ausführen des Kupplungshakens (25) an einer Stelle eine Kuppelöffnung (37) aufweist, dass das Verriegelungselement (23) zum Lösen und Verbinden der Ein- und Entkoppeleinrichtung (13) mit der Verschiebeeinrichtung (17) in eine Löseposition bringbar ist, bei der die Kuppelöffnung (37) im Verriegelungselement (23) mit dem Kupplungshaken (25) fluchtet und das Verriegelungselement in eine Betriebsposition bringbar ist, bei der die Verriegelungsfläche (28, 29) am Kupplungshaken (25) der Gegenverriegelungsfläche (30, 31)am Verriegelungselement (23) gegenüberliegt.
3. Walzwerksantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungshaken (25) T-förmig ausgebildet ist und das Verriegelungselement (23) eine T-förmig ausgebildete Längsnut (26) aufweist.
4. Walzwerksantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen (14, 15) des Laufzapfens (9) der Walze, die Drehachse (27) des Kupplungszapfen (21) und die Drehachse (32) der Kupplungshülse (22) des Spindelkopfes (11 , 12) zueinander fluchtend angeordnet sind und die Längsachse (34) des Verriegelungselementes (23) quer zu dieser Drehachse (14, 15, 27, 32) orientiert ist und diese schneidet.
5. Walzwerksantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (23) eine kreiszylindrische Außenkontur aufweist und in eine in der Kupplungshülse (22) radial ausgerichtete kreiszylindrische Bohrung, vorzugsweise eine Sacklochbohrung 33, verdrehgesichert eingesetzt ist.
6. Walzwerksantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verriegelungselement (23) zur Fixierung seiner Betriebsposition eine vorgespannte Spannfeder (38) zwischen dem Verriegelungselement und einem festen Anschlag (44) an der Kupplungshülse (22) zugeordnet ist.
7. Walzwerksantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens an einer Seite des Verriegelungselementes (23) eine Aufnahme für eine Verschiebeeinrichtung (17) angeordnet ist.
8. Walzwerksantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung (17) einen Druckmittelzylinder (62), vorzugsweise einem Standard-Hydraulikzylinder umfasst.
9. Walzwerksantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungshülse (22) eine umlaufende Ringnut (54) aufweist, dass der Ringnut mindestens eine Stützfläche (55) einer Spindelabstützung (16) gegenüberliegt und diese mindestens eine Stützfläche (55) die Kupplungshülse (22) abstützend mit der Ringnut in Eingriff bringbar ausgebildet ist und dass die Verschiebeeinrichtung (17) für das Verriegelungselement (23) zur Sicherung einer synchronen Bewegung der Verschiebeeinrichtung und der Stützfläche der Spindelabstützung mit dem Verriegelungselement verbunden ist.
10. Walzwerksantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung (17) an der verlagerbaren Spindelabstützung (16) starr befestigt ist.
11. Walzwerksantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung (17) und die Stützflächen (55) der Spindelabstützung (16) mit einer Steuerung, vorzugsweise einer Gleichlaufsteuerung zur Synchronisierung ihres Bewegungsablaufes verbunden sind.
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