EP2216107B1

EP2216107B1 - Antriebssystem für ein Walzwerk, insbesondere für ein Kaltpilgerwalzwerk

Info

Publication number: EP2216107B1
Application number: EP10000064A
Authority: EP
Inventors: Michael Baensch
Original assignee: SMS Meer GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2030-01-07
Also published as: PL2216107T3; EP2216107A1; CN101791630B; KR20100089745A; BRPI1000353A2; US20100192656A1; RU2423195C1; ES2396428T3; JP2010179366A; JP5237310B2; KR101169255B1; DE102009007465B3; BRPI1000353B1; UA99299C2; CN101791630A; US8191391B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Walzwerk, insbesondere für ein Kaltpilgerwalzwerk, mit den im Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs angegebenen Merkmalen, wie durch die DE 18 15 521 A1 bekanntgeworden.
Ein anderes Antriebssystem, bei dem den beiden Kurbeltriebeinheiten kein eigener Antrieb zugeordnet ist, ist beispielsweise aus der DE 43 36 422 C2 bekannt. Zur Durchführung des Kaltpilgerprozesses ist ein mit einem Kaltpilgerwalzenpaar ausgestattetes Walzgerüst erforderlich, das oszillierend angetrieben wird. Hierzu wird ein Kurbeltrieb eingesetzt, der von einem Motor angetrieben wird. Der Kurbeltrieb ist zum Ausgleich der Massenkräfte des Walzgerüsts mit einem Ausgleichsgewicht versehen. Allerdings reicht dieses Gewicht zumeist nicht für einen hinreichenden Ausgleich der Massenkräfte aus
Die Produktivität eines Kaltpilgerwalzwerks ist direkt von der Hubzahl des Walzgerüsts pro Zeiteinheit abhängig, weshalb aus Wirtschaftlichkeitsgründen eine möglichst große Anzahl an Arbeitshüben pro Minute angestrebt werden muss. Dies bedeutet jedoch auch große Massenkräfte, die sowohl das Antriebssystem und namentlich dessen Lager sowie auch das Fundament und damit die Umgebung belasten. Bei der genannten vorbekannten Lösung ist daher vorgesehen, dass der Kurbeltrieb über eine Verzahnung eine weitere Welle antreibt, auf der eine Gegenmasse hinsichtlich des Schwerpunkts exzentrisch angeordnet ist. Diese Gegenmasse läuft bei Drehung des Kurbeltriebs gegensinnig um und ist so in der Lage, ausgleichende Massenkräfte bzw. Massenmomente zu erzeugen, so dass sich insgesamt ein Massenkraftausgleich im gesamten Antriebssystem ergibt.
Nachteilig ist sowohl bei dieser bekannten Ausgestaltung, als auch bei der Ausführung mit Hydromotoren als Antriebe nach der gattungsbildenden Druckschrift DE 18 15 521 A1 , dass sich insgesamt eine recht aufwendige Konstruktion des gesamten Antriebssystems ergibt, weil eine Vielzahl von Maschinenelementen - über Verzahnungen ineinander eingreifend - erforderlich sind. Damit steigen auch die Kosten des Antriebssystems und damit des Kaltpilgerwalzwerks, wobei hierunter nicht nur die Investitionskosten für die Anlage selber zu verstehen sind, sondern auch die Kosten für das Anlagenfundament, für Ersatz- und Verschleißteile und für Wartung und Reparatur.
Aus der DE-PS 962 062 ist ein Antriebssystem für ein Kaltpilgerwalzwerk bekannt, bei dem der Kurbelarm zum Antrieb des Walzgerüsts mit Fliehgewichten und einem vertikal oszillierenden Ausgleichsgewicht zum Ausgleich der Massenkräfte erster Ordnung sowie der Massenmomente im Antrieb ausgestattet ist. Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass das Fundament des Walzwerks sehr aufwendig und damit teuer ausgestaltet ist, da für das vertikale Eintauchen des Ausgleichsgewichts in das Fundament gesorgt werden muss. Es wird hierbei ein großer und tiefer Keller benötigt, was die Kosten des Walzwerks entsprechend steigen lässt.
Die DE 36 13 036 C1 offenbart einen Antrieb für das Walzgerüst eines Kaltpilgerwalzwerks, wobei ein Planetkurbeltrieb zum Antrieb und Ausgleich von Massenkräften und Massenmomenten zum Einsatz kommt. Wenngleich mit dieser Lösung ein optimaler Massenausgleich erfolgen kann, eignet sich dieser Antrieb nur bei kleineren Kaltpilgerwalzwerken, weil bei größeren Anlagen die Baugröße eines solchen Antriebsystems überproportional steigt und damit hohe Kosten verursacht.
Aus der DE 101 47 046 C2 ist ein Antriebssystem für ein Kaltpilgerwalzwerk bekannt, das zur Verbesserung des Massenkraftausgleichs separate Wellen mit Ausgleichsgewichten einsetzt, wobei diese Wellen von einem Antrieb angetrieben werden, die vom Antrieb des Kurbeltriebs unabhängig sind. Die Synchronisation der Wellen im Betrieb des Walzwerks erfolgt auf elektronische Weise. Der hierbei zu treibende Aufwand ist allerdings nicht unerheblich.
Bei bekannten Antriebssystemen für Kaltpilgerwalzwerke kommen also zumeist zweifach gekröpfte, teure Kurbelwellen zum Einsatz, die über Schubstangen das Walzgerüst oszillierend bewegen. Die Ausgleichsgewichte an der Kurbelwelle und an weiteren rotierenden Zusatzwellen eliminieren die Massenkräfte, die durch die hin und hier gehende Bewegung des Walzgerüsts entstehen.
Die Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, ein gattungsgemäßes Antriebssystem insbesondere für ein Kaltpilgerwalzwerk so zu gestalten, dass bei vereinfachtem und damit kostengünstigem Aufbau die Massenkräfte - jedenfalls der ersten Ordnung - möglichst gering gehalten werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der eigene Antrieb der beiden Einheiten als Elektromotoren ausgebildet ist, die die Kurbeltriebe ohne mechanische Verbindung der Kurbelkröpfungen der beiden Kurbeltriebe direkt von der Antriebswelle aus antreiben.
Die beiden Einheiten sind dabei bevorzugt zur Mittenebene spiegelbildlich ausgebildet.
Der Elektromotor ist bevorzugt als langsamlaufender, drehmomentstarker Motor ausgebildet.
Der Kurbeltrieb ist bevorzugt als nicht geschränkte Schubkurbel ausgebildet.
Das vorgeschlagene Antriebssystem ist vorzugsweise frei von weiteren Wellen mit Ausgleichsmassen.
Die Massen der Ausgleichsgewichte können so gewählt sein, dass die Gerüstmassenkräfte erster Ordnung im Betrieb des Antriebssystems zumindest im wesentlichen, vorzugsweise vollständig, ausgeglichen werden.
Von Vorteil ist, dass die benötigten Kurbeltriebe sehr einfach aufgebaut sind. Es sind insbesondere nicht die speziellen Kurbeltriebe erforderlich, die typischerweise bei den vorbekannten Antrieben für Kaltpilgerwalzwerke zum Einsatz kommen. Namentlich kann auf zweifach gekröpfte Kurbelwellen verzichtet werden, die aufwendig und teuer sind.
Ferner kann eine separate Ausgleichswelle entfallen, wie sie im Stand der Technik bekannt ist.
Die gesamte Anlage kann durch den erfindungsgemäßen Vorschlag auch kürzer bauen.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem macht die mechanische Verbindung der beiden Kurbelkröpfungen der Kurbeltriebe entbehrlich. Die Kurbeltriebe werden als nicht geschränkte Schubkurbeln ausgeführt; das Schubstangengelenk zum Walzgerüst bewegt sich somit auf einer Geraden, die durch die Drehachse der Kurbel verläuft. Beide Kurbeln werden bevorzugt von separaten Motoren angetrieben. Die Kurbeln haben einen einander entgegengesetzten Drehsinn, weshalb alleine mit den Ausgleichsgewichten an den Kurbeln Massenkräfte erster Ordnung vollständig ausgeglichen werden können. Eine zusätzliche Welle mit Ausgleichsgewichten kann unter der Voraussetzung entgegengesetzten Drehsinns der Kurbeln entfallen.
In den Zeichnungen 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei es sich bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Variante nicht um ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, sondern um ein Beispiel handelt, dass das Verständnis der Erfindung erleichtert. Es zeigen:

Fig. 1: die Seitenansicht eines Antriebssystems für ein Kaltpilgerwalzwerk mit Walzgerüst, bei dem zwischen dem Antrieb und dem Kurbeltrieb ein Getriebe in Form eines einstufigen Stirnradgetriebes angeordnet ist, im Schnitt A-B gemäß Fig. 2;
Fig. 2: die zu Fig. 1 zugehörige Draufsicht auf das Antriebssystem;
Fig. 3: eine Seitenansicht eines Antriebssystems für ein Kaltpilgerwalzwerk mit Walzgerüst nach der Erfindung im Schnitt C-D gemäß Fig. 4; und
Fig. 4: die zu Fig. 3 zugehörige Draufsicht auf das Antriebssystem.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Antriebssystem für ein Walzwerk dargestellt, welches nicht unter den beabsichtigten Schutzumfang fällt. Ein Antriebssystem 1 dient zum Antrieb eines Kaltpilgerwalzwerks, von dem ein Walzgerüst 2 dargestellt ist, das sich in horizontale Richtung oszillierend hin und her bewegen muss, um den bekannten Kaltpilgerwalzprozess auszuführen.
Der oszillierende Antrieb des Walzgerüsts 2 erfolgt mit zwei spiegelbildlich zu einer vertikal ausgerichteten Mittenebene 8 (s. Fig. 2) angeordneten Einheiten, die jeweils aus einem Kurbeltrieb 3' bzw. 3", einem Kurbelarm 4' bzw. 4", einem Ausgleichsgewicht 5' bzw. 5" und einer Schubstange 7' bzw. 7" bestehen. Diese Einheiten sind als solche für den Antrieb eines Kaltpilgerwalzwerks bekannt.
Im Unterschied dazu sind hier zwei dieser Einheiten spiegelbildlich angeordnet und werden von je einem Antrieb 6', 6" in Form eines Elektromotors angetrieben, und zwar gegensinnig. Während der Kurbeltrieb 3' der einen Einheit auf der einen Seite der Mittenebene 8 beispielsweise im Uhrzeigersinn rotiert, bewegt sich der Kurbeltrieb 3" der anderen Einheit auf der gegenüberliegenden Seite der Mittenebene 8 im Gegenuhrzeigersinn.
Es kommen zwei Elektromotoren 6', 6" zum Einsatz, die über je ein einstufiges Stirnradgetriebe 9' bzw. 9" die Kurbeltriebe 3' bzw. 3" antreiben.
Das Walzgerüst 2 wird von zwei Schubstangen 7', 7" beaufschlagt, die wiederum über die beiden Kurbeltriebe 3', 3" von den separaten Motoren 6', 6" gegensinnig angetrieben werden. Der Massenausgleich ergibt sich dadurch, dass die Ausgleichsgewichte 5', 5" der Kurbeltriebe 3', 3" gegenläufig umlaufen. Massenkräfte erster Ordnung können damit vollständig ausgeglichen werden.
In den Figuren 3 und 4 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems dargestellt. Hier ist auf Getriebe 9', 9" zwischen den Motoren 6', 6" und den Kurbeltrieben 3', 3" verzichtet worden, d. h. der Antrieb der Kurbeltriebe 3', 3" erfolgt direkt von der Antriebswelle der Motoren 6', 6" aus. Der Verzicht auf die Untersetzungsstufe der Getriebe 9', 9" wird durch den Einsatz langsamlaufender und drehmomentstarker Motoren begünstigt bzw. ermöglicht.
Hierdurch entfallen alle Zahnräder und das entsprechende Getriebegehäuse, so dass ein noch einfacherer Aufbau des Antriebssystems erreicht wird.

Bezugszeichenliste:

1: Antriebssystem
2: Walzgerüst
3: Kurbeltrieb
3': Kurbeltrieb
3": Kurbeltrieb
4: Kurbelarm
4': Kurbelarm
4': Kurbelarm
5: Ausgleichsgewicht
5': Ausgleichsgewicht
5": Ausgleichsgewicht
6: Antrieb
6': Antrieb
6": Antrieb
7: Schubstange
7': Schubstange
7": Schubstange
8: Mittenebene
9': Getriebe
9": Getriebe

Claims

Antriebssystem (1) für ein Walzwerk, insbesondere für ein Kaltpilgerwalzwerk, mit
- mindestens einem hin- und her bewegbaren Walzgerüst (2),

- mindestens einem Kurbeltrieb (3), der einem Kurbelarm (4) mit Ausgleichsgewicht (5) zum zumindest teilweisen Ausgleich der vom Walzgerüst (2) erzeugten Massenkräfte aufweist,

- mindestens einem Antrieb (6) und

- mindestens einer Schubstange (7), die das Walzgerüst (2) und den Kurbelarm (4) gelenkig miteinander verbindet,
wobei zwei Einheiten bestehend aus Kurbeltrieb (3', 3"), Kurbelarm (4, 4"), Ausgleichsgewicht (5', 5") und Schubstange (7', 7") vorhanden sind, die beidseitig einer Mittenebene (8) des Antriebssystems (1) angeordnet sind und die von dem mindestens einen Antrieb (6) gegensinnig angetrieben werden,
wobei jede der beiden Einheiten einen eigenen Antrieb (6' 6") aufweist, mit denen die beiden Einheiten gegensinnig angetrieben werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass der eigene Antrieb der beiden Einheiten als Elektromotoren (6, 6") ausgebildet ist, die die Kurbeltriebe (3, 3") ohne mechanische Verbindung der Kurbelkröpfungen der beiden Kurbeltriebe (3', 3") direkt von der Antriebswelle aus antreiben.
Antriebssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Einheiten zur Mittenebene (8) spiegelbildlich ausgebildet sind.
Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Elektromotor (6', 6") als langsamlaufender, drehmomentstarker Motor ausgebildet ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kurbeltrieb (3', 3") als nicht geschränkte Schubkurbel ausgebildet ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Massen der Ausgleichsgewichte (5', 5") so gewählt sind, dass die Gerüstmassenkräfte erster Ordnung im Betrieb des Antriebssystems (1) zumindest im wesentlichen, vorzugsweise vollständig, ausgeglichen werden.