EP2385882B1 - Walzenantrieb und walzgerüst mit einem solchen - Google Patents

Walzenantrieb und walzgerüst mit einem solchen Download PDF

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EP2385882B1
EP2385882B1 EP09774636A EP09774636A EP2385882B1 EP 2385882 B1 EP2385882 B1 EP 2385882B1 EP 09774636 A EP09774636 A EP 09774636A EP 09774636 A EP09774636 A EP 09774636A EP 2385882 B1 EP2385882 B1 EP 2385882B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roller
drive
coupling
joint
universal shaft
Prior art date
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Active
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EP09774636A
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English (en)
French (fr)
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EP2385882A1 (de
Inventor
Rudolf Buchegger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2385882A1 publication Critical patent/EP2385882A1/de
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Publication of EP2385882B1 publication Critical patent/EP2385882B1/de
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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
    • 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
    • B21B35/148—Spindle carriers or balancers
    • 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
    • B21B35/142—Yielding spindle couplings; Universal joints for spindles

Definitions

  • the invention relates to a roller drive according to the preamble of patent claim 1 and a roll stand according to the preamble of patent claim 15.
  • the radial bearing of the connecting shaft between the gear coupling and the universal joint shaft is designed such that the connecting shaft is held in two places and centered overall by means of a relatively large and axially long bearing.
  • this storage has a common outer support member, thus two radial rolling bearings are provided per connecting shaft.
  • a rolling mill with a roller drive according to the preamble of claim 1 is in the Auslegeschrift DE 24 54 036 A2 disclosed.
  • Each roller drive has a propeller shaft, referred to here as articulated spindles, on which is connected on one side via a coupling, not shown, with the roller and on the other side remote from the cylinder via a coupling with axial length compensation with the motor shaft.
  • an intermediate shaft and a further coupling which allows longitudinal displacements, is provided in the upper roller between the coupling connected to the motor shaft with length compensation and the roller distal end of the propeller shaft.
  • the middle parts of the Articulated spindles are supported by laterally arranged support beams on which the spindles are mounted in two bearing points. On one side, the support beams are connected to hydraulic supports, while on the other side they are mounted in bearing blocks. Taken together, the middle parts are therefore again centered balanced with two camps.
  • EP 0 822 872 B2 a rolling stand with two rollers forming a nip, which are driven by drive spindles of their own drive motors.
  • a drive train each with a toothed coupling combined with another articulated coupling is provided for each roller, wherein the toothed coupling connects directly to the drive pin of the roller and allows axial length compensation.
  • the roller drive has considerably by the above-mentioned generic drive trains from that only a single drive train per pair of rollers has a universal joint with two larger angular deviation permitting joints, whereas the other drive spindle as a one-piece toothed spindle from the toothed coupling to one on the drive shaft of the Motors arranged, angular shaft displacements permitting coupling, preferably also toothed coupling extends.
  • the gear couplings each allow an angular position in the range between 0.5 and 1.5 degrees, preferably an angular position of about 0.8 degrees
  • drive shafts as they are generically provided in each drive train to each roller, angular displacements well beyond this range For example, greater than 5 degrees, 10 degrees or even 20 degrees, too.
  • Allen mentioned roller drives have in common that the bending forces acting on the drive pin a roller and the elements in the drive train, depending on the support by radial bearings make a more or less strong dimensioning of individual components required.
  • the gimbal error is also taken into account, from which act with increasing diffraction angles increasingly higher forces on the connecting parts.
  • the use of relatively massive propeller shafts in order to transmit large torques leads to a large cardan shaft weight, which in turn leads to comparatively large forces acting on the connecting parts of the propeller shaft.
  • the present invention has for its object to provide a roller drive and a rolling stand with such a roller drive, in which despite a small number of radial bearings optimum distribution of bending forces, weight forces and forces is achieved from the gimbal and all components provided in the drive train relatively slim can be executed.
  • the roller drive according to the invention is based on a plurality of drive trains, at least two drive trains, for transmitting drive power from one drive motor to one roller each.
  • the two drive trains or the plurality of drive trains driven by one or more common drive motors, or to provide a plurality of drive motors per drive train.
  • the propeller shafts can be driven by means of a so-called comb-type gearbox, which divides the engine torque simultaneously into the first and the second, in particular onto an upper and lower propeller shaft.
  • a propeller shaft comprising a first, a greater angular deviation permitting joint, and a second, a greater angular deviation permitting joint. Accordingly, it is in the joints not to couplings or toothed couplings, which allow only the small angular deviations according to the introduction. Rather, angular deviations of more than 5 degrees, in particular more than 10 degrees, are possible between the two end parts of the propeller shaft, in particular even between each end part and the middle part of the propeller shaft.
  • a roller-distal end portion of each propeller shaft is associated with one of the drive motors or the common drive motor and is driven by this.
  • the roller distal end portion may be connected directly to a drive shaft of the drive motor or with the interposition of one or more connecting shafts or the like.
  • a roller near end part of each PTO shaft is associated with each one of the rollers to drive them.
  • the two end parts - ie the roller near end portion and the roller distal end portion - each cardan shaft via the two joints and a connecting the two joints middle part with each other.
  • the central part is designed in particular without length compensation, that is, it advantageously has a fixed axial length.
  • the two middle parts of the two propeller shafts of the various drive trains can be designed according to an embodiment with a different axial length.
  • the joints themselves, for example, as a universal joint or as another, a corresponding angular deviation permitting joint coupling, for example, flat pin coupling executed.
  • the two roller-near end parts of each propeller shaft are respectively connected to a toothed coupling with length compensation, wherein the toothed coupling with length compensation for coaxial or substantially coaxial connection to a drive journal of one of the rollers is determined.
  • the connection can be direct or indirect.
  • a coupling half of the toothed coupling is advantageous, for example in the form of a sleeve or a pin, directly connected to the drive pin of the roller, for example, the drive pin rotationally enclosing or engaging in the drive pin in a drive connection.
  • the toothed coupling has two coupling halves which can be displaced in the longitudinal direction and are in toothed engagement with one another, wherein the toothed engagement is advantageously formed by a toothed pair, of which at least one toothing is crowned, in order to permit particularly easy sliding into and into one another allow or allow a relatively small angular deviation between the two coupling halves, in particular in the range of 0.4 degrees, or in the range of the angular deviation, which was mentioned in the introduction to the description for a gear coupling.
  • each PTO shaft and each gear coupling via a common radial bearing which is located directly on or next to the joint between the middle part and the roll near end part of PTO shaft is positioned, supported.
  • each propeller shaft is free of a radial bearing and / or free of any shaft bearing, which is arranged away from that joint between the central part and the roller-near end part.
  • no bearing in the region of the axial center and / or at the distal end of the central part of the propeller shaft is provided, or a bearing support at both axial ends of the central part, which are merged into a common central part support, as is common in the prior art.
  • the common radial bearing of the propeller shaft and the toothed coupling on the side of the central part of the propeller shaft is immediately adjacent to the relevant joint arranged so that it surrounds the middle part of the propeller shaft.
  • a particularly favorable length distribution based on the end part of the propeller shaft can be achieved together with the gear coupling and the propeller shaft center part.
  • the middle part can be made comparatively longer, resulting in smaller diffraction angles in the PTO shaft.
  • the end portion together with the gear coupling can be made shorter, resulting in smaller bending moments, which are exerted by the drive train on the drive pin of the roller.
  • the radial bearing with a larger outer diameter can be performed, which in particular its outer ring can be made more robust.
  • the bearing interface that is the interface between rotating and stationary part of the bearing, in which particular rolling elements, for example in the form of cylindrical rollers, are positioned to a relatively larger diameter, whereby the possible power consumption is increased.
  • the radial bearing can advantageously be hinged to compensate for angular movements of the middle part.
  • a lifting mechanism for the radial bearing, in particular jointly for the radial bearings of both propeller shafts can advantageously be designed such that it is synchronized with a movement of one of the two rolls forming the nip, in particular the working roll, for example in the axial direction, always at a small deflection angle, in particular constant Bend angle, to ensure the gear couplings.
  • the two toothed couplings associated with a roller pair forming the roller gap may have different axial lengths relative to one another. Overall, both gear couplings can be made relatively short, although they allow axial length compensation. Thus, it is not necessary to provide an axial distance in the toothed couplings for this length compensation, which prevents a collision with a stationary radial bearing.
  • a pressure device can be provided which presses at least the roller-side coupling half or both coupling halves of the toothed coupling in the axial direction in the direction of the roller or drive journal.
  • this pressing device is not to be confused with the inventively provided radial bearing, which can absorb significant radial forces.
  • the toothing of one of the two coupling halves extends in the toothed engagement over a multiple of the toothing of the other coupling half.
  • an internal toothing extends over a multiple in the direction of the longitudinal axis of an external toothing or vice versa.
  • a rolling stand according to the invention has at least two rolls forming a roll gap, which are driven by two drive motors via a roll drive, which is designed in accordance with the roll drive according to the invention.
  • At least one roller of the pair of rollers is advantageously displaceable in the axial direction optionally relative to the other roller in order to vary the shape of the roller gap in cooperation with a correspondingly shaped roller surface, in particular the axial end portion of the roller Nip.
  • this is known to the expert in rolling mills, in particular for the production of steel sheets or other sheets, and therefore need not be further explained.
  • FIG. 1 a can be seen a schematic side view and in the FIG. 1 b is a plan view of a rolling mill according to the invention or the roller drive of the rolling stand with a first upper drive train 1 for transmitting drive power from a first drive motor 2 to a first roller 3 and a second lower drive train 2 for transmitting drive power from a second drive motor 4 to a second roller 5.
  • the first roller 3 and the second roller 5 together form a roller gap 13.
  • the first roller is displaceable in the axial direction relative to the second roller 5 and for this purpose has a comparatively larger axial extent.
  • Both drive trains 1, 2 each have a propeller shaft 6, comprising a first, a greater angular deviation permitting joint 7, and a second, a larger angular deviation permitting joint eighth
  • each propeller shaft 6 is associated with one of the drive motors 2, 4 and is driven by this.
  • the roller near end part 6.2 of each propeller shaft 6 is assigned to one of the rollers 3, 5 in order to drive them with the interposition of a toothed coupling 9 with length compensation.
  • the roller-distal first joint 8 of the propeller shaft 6 and the second roller-near joint 8 of the propeller shaft 6 are interconnected via a central portion 6.3 of the propeller shaft 6, wherein in the present case the middle part 6.3 is composed of three sections, namely a comparatively long central portion, on which both sides in each case a part is flanged with a yoke.
  • Each central part 6.3 of the propeller shaft is supported directly by a radial bearing 11 positioned next to the second joint 8. Due to the provided flanges at both ends of the middle part 6.3 and its middle section, the bearing 11 is designed as a circumferentially split bearing, comprising two or more segments, in particular circular ring segments, which are connected to each other to form a closed bearing ring.
  • the radial bearing 11, which is assigned to the first drive train 1, has, as indicated by the dimension lines, a smaller distance from the first roller 3 than the radial bearing 11, which is assigned to the second drive train 2.
  • the roller distal end portion of a sleeve 16 which is pushed in a drive connection to a drive pin (not shown) of the respective roller.
  • a drive pin (not shown) of the respective roller.
  • the second roller near coupling half 9.2 which has an internal toothing 9.3.
  • the external teeth 9.4 of the first coupling half 9.1 has a spherical shape, as you can see, that is, a curvature extending in the axial direction in the toothed coupling 9 extends.
  • the first coupling half 9.1 is connected via a flange 17 with the end part 6.2 of the propeller shaft 6.
  • This flange 17 is also in the FIG. 1 shown. It can also be seen indicated both in the FIG. 1 as well as in the FIG. 2 , A second flange 19, with which the second coupling half 9.2 is connected to the roll neck enclosing the sleeve 16.
  • the axial length compensation in the toothed clutch 9 is presently by the toothed engagement 10, in the FIG. 2 achieved with the internal teeth 9.4 and the external teeth 9.3.
  • the toothed engagement 10 in the FIG. 2 achieved with the internal teeth 9.4 and the external teeth 9.3.
  • the radial bearings 11 each enclose a central portion 6.3 of the propeller shaft 6 and are positioned immediately adjacent to the joint 8.
  • the positioning is selected directly adjacent to the flange 20, which is the roller distal half 21 of the second joint 8, you could also say the roller distant yoke, with the one-piece, here cylindrical central portion of the middle part 6.3, which, as stated, at its remote from the roller End has a corresponding flange, connects. Therefore, an even closer positioning of the radial bearing 11 in the direction of the axis of rotation of the second joint 8 is not possible or only with difficulty.
  • the positioning of the radial bearing 11 is deviating from a central part 6.3 ausbalancierenden bearing in the middle of the middle part 6.3 or two support points in the region of both ends of the middle part 6.3.
  • the radial bearing 11 does not extend to the axial center of the propeller shaft 6 or the middle part 6.3 of the propeller shaft 6.
  • the radial bearing 11 in the outer third or in the outer quarter of the axial extent of the propeller shaft 6 and the middle part 6.3 of the propeller shaft 6 is arranged.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Walzenantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Walzgerüst gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15.
  • Gattungsgemäße Walzenantriebe mit einer Gelenkwelle der dargestellten Art in jedem Antriebsstrang sind dem Fachmann seit langem bekannt. Beispielsweise beschreibt die JP-60-037205 ein Walzgerüst mit einer oberen und einer unteren Walze, die jeweils einen unabhängigen Antrieb in Form eines Antriebsmotors aufweisen. In jedem Antriebsstrang ist, beginnend am jeweiligen Walzenzapfen, zunächst eine Zahnkupplung angeordnet, gefolgt - in Richtung des Antriebsmotors - von einer Verbindungswelle, die in einem Radiallager gelagert ist, gefolgt von einer Kreuzgelenkwelle, bevor dann der Antriebsmotor unmittelbar oder mittelbar über eine weitere Verbindungswelle am walzenfernen Ende der Kreuzgelenkwelle angeschlossen ist. Das Radiallager der Verbindungswelle zwischen der Zahnkupplung und der Kreuzgelenkwelle ist derart ausgeführt, dass die Verbindungswelle an zwei Stellen und insgesamt zentriert mittels eines verhältnismäßig großen und axial langen Lagers gehalten wird. Obwohl diese Lagerung ein gemeinsames äußeres Abstützteil aufweist, sind somit pro Verbindungswelle zwei Radialwälzlager vorgesehen.
  • Ein Walzwerk mit einem Walzenantrieb gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 wird in der Auslegeschrift DE 24 54 036 A2 offenbart. Jeder Walzenantrieb weist eine Gelenkwelle, hier als Gelenkspindeln bezeichnet, auf, die auf der einen Seite über eine nicht näher dargestellte Kupplung mit der Walze und auf der anderen, walzenfernen Seite über eine Kupplung mit axialem Längenausgleich mit der Motorwelle verbunden ist. Um einen unterschiedlichen axialen Abstand der Antriebsmotoren zu ermöglichen, ist bei der oberen Walze zwischen der an der Motorwelle angeschlossenen Kupplung mit Längenausgleich und dem walzenfernen Ende der Gelenkwelle eine Zwischenwelle und eine weitere Kupplung, die Längsverschiebungen zulässt, vorgesehen. Die Mittelteile der Gelenkspindeln sind über seitlich angeordnete Tragbalken, auf denen die Gelenkspindeln in jeweils zwei Lagerstellen gelagert sind, abgestützt. Auf der einen Seite sind die Tragbalken mit hydraulischen Abstützungen verbunden, während sie auf der anderen Seite in Lagerböcken gelagert sind. Zusammengenommen sind die Mittelteile demnach wieder mit zwei Lagern jedoch mittig ausbalanciert gelagert.
  • Ferner beschreibt das europäische Patent EP 0 822 872 B2 ein Walzgerüst mit zwei einen Walzspalt bildenden Walzen, die über Antriebsspindeln von jeweils eigenen Antriebsmotoren antreibbar sind. Dabei ist für jede Walze jeweils ein Antriebsstrang mit jeweils einer Zahnkupplung kombiniert mit einer weiteren Gelenkkupplung vorgesehen, wobei die Zahnkupplung sich unmittelbar am Antriebszapfen der Walze anschließt und einen axialen Längenausgleich ermöglicht. Der Walzenantrieb weist jedoch erheblich dadurch von den zuvor genannten gattungsgemäßen Antriebssträngen ab, dass lediglich ein einziger Antriebsstrang je Walzenpaar eine Gelenkkupplung mit zwei eine größere Winkelabweichung zulassenden Gelenken aufweist, wohingegen sich die andere Antriebsspindel als einteilige Zahnspindel von der Zahnkupplung bis zu einer an der Antriebswelle des Motors angeordneten, winkelige Wellenverlagerungen zulassenden Kupplung, vorzugsweise ebenfalls Zahnkupplung, erstreckt. Während die Zahnkupplungen jeweils eine Winkelstellung im Bereich zwischen 0,5 und 1,5 Grad, vorzugsweise eine Winkelstellung von etwa 0,8 Grad zulassen, lassen Gelenkwellen, wie sie gattungsgemäß in jedem Antriebsstrang zu jeder Walze vorgesehen werden, Winkelverlagerungen deutlich über diesen Bereich hinaus, beispielsweise von mehr als 5 Grad, 10 Grad oder sogar 20 Grad, zu.
  • Allen genannten Walzenantrieben ist gemeinsam, dass die Biegekräfte, die auf den Antriebszapfen einer Walze sowie auf die Elemente im Antriebsstrang einwirken, je nach Abstützung durch Radiallager eine mehr oder minder starke Dimensionierung einzelner Bauteile erforderlich machen. Beim gattungsgemäßen Einsatz von Gelenkwellen mit zwei Gelenken, die jeweils eine größere Winkelabweichung zulassen, ist ferner der Kardanfehler zu berücksichtigen, aus welchem mit zunehmenden Beugungswinkeln zunehmend höhere Kräfte auf die Anschlussteile wirken. Ferner führt der Einsatz vergleichsweise massiver Gelenkwellen, um große Drehmomente übertragen zu können, zu einem großen Gelenkwellengewicht, das wiederum zu vergleichsweise großen Kräften, die auf die Anschlussteile der Gelenkwelle wirken, führt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Walzenantrieb und ein Walzgerüst mit einem solchen Walzenantrieb anzugeben, bei welchem trotz einer geringen Anzahl von Radiallagern eine optimale Verteilung der Biegekräfte, Gewichtskräfte und der Kräfte aus dem Kardanfehler erreicht wird und alle im Antriebsstrang vorgesehenen Bauteile verhältnismäßig schlank ausgeführt werden können.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Walzenantrieb mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Im Anspruch 15 ist ein erfindungsgemäßes Walzgerüst angegeben. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Der erfindungsgemäße Walzenantrieb geht aus von einer Vielzahl von Antriebssträngen, zumindest zwei Antriebssträngen, zur Übertragung von Antriebsleistung von je einem Antriebsmotor auf je eine Walze. Alternativ ist es auch möglich, die beiden Antriebsstränge oder die Vielzahl von Antriebssträngen durch einen oder mehrere gemeinsame Antriebsmotoren antreiben zu lassen oder je Antriebsstrang mehrere Antriebsmotoren vorzusehen. Bei dem Antrieb der Gelenkwellen durch einen gemeinsamen Motor können die Gelenkwellen.über ein sogenanntes Kammwalzgetriebe angetrieben werden, welches das Motordrehmoment gleichzeitig auf die erste und die zweite, insbesondere auf eine obere und untere Gelenkwelle aufteilt.
  • In jedem Antriebsstrang ist jeweils eine Gelenkwelle vorgesehen, umfassend ein erstes, eine größere Winkelabweichung zulassendes Gelenk, und ein zweites, eine größere Winkelabweichung zulassendes Gelenk. Demnach handelt es sich bei den Gelenken nicht um Kupplungen oder Zahnkupplungen, die nur die kleinen Winkelabweichungen gemäß der Beschreibungseinleitung zulassen. Vielmehr sind Winkelabweichungen von mehr als 5 Grad, insbesondere von mehr als 10 Grad zwischen den beiden Endteilen der Gelenkwelle, insbesondere sogar zwischen jedem Endteil und dem Mittelteil der Gelenkwelle möglich.
  • Ein walzenferner Endteil jeder Gelenkwelle ist jeweils einem der Antriebsmotoren oder dem gemeinsamen Antriebsmotor zugeordnet und wird von diesem angetrieben. Hierfür kann der walzenferne Endteil unmittelbar an einer Antriebswelle des Antriebsmotors angeschlossen sein oder unter Zwischenschaltung einer oder mehrerer Verbindungswellen oder dergleichen.
  • Ein walzennaher Endteil jeder Gelenkwelle ist jeweils einer der Walzen zugeordnet, um diese anzutreiben.
  • Wie bei Gelenkwellen üblich, sind die beiden Endteile - also der walzennahe Endteil und der walzenferne Endteil - jeder Gelenkwelle über die beiden Gelenke und einen die beiden Gelenke verbindenden Mittelteil miteinander verbunden. Der Mittelteil ist insbesondere ohne Längenausgleich ausgeführt, das heißt, er weist vorteilhaft eine feste axiale Länge auf. Die beiden Mittelteile der beiden Gelenkwellen der verschiedenen Antriebsstränge können gemäß einer Ausführungsform mit einer unterschiedlichen axialen Länge ausgeführt sein. Die Gelenke selbst können beispielsweise als Kreuzgelenk oder auch als andere, eine entsprechende Winkelabweichung zulassende Gelenkkupplung, beispielsweise Flachzapfenkupplung, ausgeführt sein.
  • Erfindungsgemäß sind die beiden walzennahen Endteile jeder Gelenkwelle jeweils an einer Zahnkupplung mit Längenausgleich angeschlossen, wobei die Zahnkupplung mit Längenausgleich zum koaxialen oder im Wesentlichen koaxialen Anschluss an einen Antriebszapfen einer der Walzen bestimmt ist. Der Anschluss kann dabei ein unmittelbarer oder mittelbarer sein. Vorteilhaft ist jedoch eine Kupplungshälfte der Zahnkupplung, beispielsweise in Form einer Hülse oder eines Zapfens, unmittelbar am Antriebszapfen der Walze angeschlossen, beispielsweise den Antriebszapfen drehfest umschließend oder in den Antriebszapfen in einer Triebverbindung eingreifend.
  • Die Zahnkupplung weist erfindungsgemäß zwei in Längsrichtung zueinander verschiebbare, über einen verzahnten Eingriff miteinander in einer Triebverbindung stehende Kupplungshälften auf, wobei der verzahnte Eingriff vorteilhaft durch ein Verzahnungspaar gebildet wird, von welchen zumindest eine Verzahnung ballig ausgeführt ist, um ein besonders leichtes Ineinandergleiten und Ineinandereinbringen zu ermöglichen beziehungsweise eine vergleichsweise geringe Winkelabweichung zwischen den beiden Kupplungshälften, insbesondere im Bereich von 0,4 Grad, oder im Bereich der Winkelabweichung, die in der Beschreibungseinleitung für eine Zahnkupplung genannt wurde, zu ermöglichen.
  • Um nun die optimale Lagerung des Walzenantriebs im Hinblick auf die eingeleiteten Gewichtskräfte, Biegekräfte und Kräfte aus dem Kardanfehler zu erreichen, ist jede Gelenkwelle und jede Zahnkupplung über jeweils ein gemeinsames Radiallager, das unmittelbar am oder neben dem Gelenk zwischen dem Mittelteil und dem walzennahen Endteil der Gelenkwelle positioniert ist, abgestützt.
  • Von Vorteil ist der Mittelteil jeder Gelenkwelle frei von einem Radiallager und/oder frei von jeglichem Wellenlager, das entfernt von jenem Gelenk zwischen dem Mittelteil und dem walzennahen Endteil angeordnet ist. Insbesondere ist kein Lager im Bereich der axialen Mitte und/oder am walzenfernen Ende des Mittelteils der Gelenkwelle vorgesehen, oder eine Lagerabstützung an beiden axialen Enden des Mittelteils, die zu einer gemeinsamen Mittelteilabstützung zusammengeführt sind, wie dies gemäß dem Stand der Technik üblich ist.
  • Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung ist das gemeinsame Radiallager der Gelenkwelle und der Zahnkupplung auf der Seite des Mittelteils der Gelenkwelle unmittelbar neben dem betreffenden Gelenk angeordnet, sodass es den Mittelteil der Gelenkwelle umschließt. Hierdurch kann eine besonders günstige Längenaufteilung bezogen auf den Endteil der Gelenkwelle zusammen mit der Zahnkupplung und den Gelenkwellenmittelteil erreicht werden. Der Mittelteil kann vergleichsweise länger ausgeführt werden, was zu kleineren Beugungswinkeln in der Gelenkwelle führt. Der Endteil zusammen mit der Zahnkupplung kann kürzer ausgeführt werden, was zu kleineren Biegemomenten, die durch den Antriebsstrang auf den Antriebszapfen der Walze ausgeübt werden, führt. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass aufgrund des größeren Abstandes zwischen den Längsachsen der Mittelteile im Vergleich zu dem Abstand zwischen den Längsachsen der Zahnkupplungen beider Walzen, insbesondere einer oberen Walze und einer unteren Walze, die gemeinsam den Walzspalt ausbilden, das Radiallager mit einem größeren Außendurchmesser ausgeführt werden kann, wodurch insbesondere dessen Außenring robuster ausgeführt werden kann. Auch ist es möglich, die Lagerschnittstelle, das heißt die Schnittstelle zwischen umlaufendem und stehendem Teil des Lagers, in welcher insbesondere Wälzkörper, beispielsweise in Form von Zylinderrollen, positioniert sind, auf einen vergleichsweise größeren Durchmesser zu positionieren, wodurch die mögliche Kraftaufnahme erhöht wird.
  • Das Radiallager kann vorteilhaft gelenkig aufgehängt sein, um Winkelbewegungen des Mittelteils auszugleichen.
  • Ein Hebemechanismus für das Radiallager, insbesondere gemeinsam für die Radiallager beider Gelenkwellen kann vorteilhaft derart ausgeführt sein, dass dieser mit einer Bewegung einer der beiden den Walzspalt bildenden Walzen, insbesondere der Arbeitswalze beispielsweise in Axialrichtung, synchronisiert ist, um stets einen kleinen Beugewinkel, insbesondere gleichbleibenden Beugewinkel, an den Zahnkupplungen zu gewährleisten.
  • Ferner ist es möglich, die Zahnkupplung frei von einem eigenen Radiallager auszuführen, sodass die beiden Kupplungshälften nur durch den Antriebszapfen der Walze und die Gelenkwelle beziehungsweise deren walzennahen Endteils getragen werden.
  • Die beiden einem Walzenpaar, das den Walzspalt ausbildet, zugeordneten Zahnkupplungen können verschiedene axiale Längen relativ zueinander aufweisen. Insgesamt können beide Zahnkupplungen vergleichsweise kurz ausgeführt sein, obwohl sie einen axialen Längenausgleich ermöglichen. So ist es nämlich nicht notwendig, für diesen Längenausgleich eine axiale Strecke in den Zahnkupplungen vorzusehen, die eine Kollision mit einem ortsfesten Radiallager verhindert.
  • Um ein Herunterrutschen oder Herausrutschen der Zahnkupplung von dem Antriebszapfen oder aus dem Antriebszapfen der Walze zu verhindern, kann eine Anpressvorrichtung vorgesehen sein, welche zumindest die walzenseitige Kupplungshälfte oder beide Kupplungshälften der Zahnkupplung in Axialrichtung in Richtung der Walze beziehungsweise des Antriebszapfens drückt. Diese Anpressvorrichtung ist jedoch nicht mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen Radiallager zu verwechseln, welches erhebliche Radialkräfte aufnehmen kann.
  • Besonders vorteilhaft erstreckt sich die Verzahnung einer der beiden Kupplungshälften in dem verzahnten Eingriff über ein Vielfaches der Verzahnung der anderen Kupplungshälfte. Beispielsweise erstreckt sich eine Innenverzahnung über ein Vielfaches in Richtung der Längsachse einer Außenverzahnung oder umgekehrt.
  • Ein erfindungsgemäßes Walzgerüst weist mindestens zwei einen Walzspalt bildende Walzen auf, die von zwei Antriebsmotoren über einen Walzenantrieb angetrieben werden, der gemäß des erfindungsgemäßen Walzenantriebs ausgeführt ist. Wenigstens eine Walze des Walzenpaars ist vorteilhaft in Axialrichtung wahlweise relativ zu der anderen Walze verlagerbar, um die Form des Walzspaltes in Zusammenarbeit mit einer entsprechend gestalteten Walzenoberfläche zu variieren, insbesondere den axialen Endbereich des Walzspaltes. Dies ist dem Fachmann jedoch bei Walzwerken, insbesondere zur Herstellung von Stahlblechen oder anderen Blechen, bekannt und braucht daher nicht weiter erläutert zu werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den beigefügten Figuren exemplarisch erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Seitenansicht und eine Draufsicht eines erfindungsgemäß ausgeführten Walzenantriebs beziehungsweise eines erfindungsgemäß ausgeführten Walzgerüsts;
    Figur 2
    einen schematischen Schnitt durch den Walzenantrieb gemäß der Figur 1 im Bereich des verzahnten Eingriffs der Zahnkupplungen.
  • In der Figur 1 a erkennt man eine schematische Seitenansicht und in der Figur 1 b eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgeführtes Walzgerüst beziehungsweise den Walzenantrieb des Walzgerüsts mit einem ersten oberen Antriebsstrang 1 zur Übertragung von Antriebsleistung von einem ersten Antriebsmotor 2 auf eine erste Walze 3 und einem zweiten unteren Antriebsstrang 2 zur Übertragung von Antriebsleistung von einem zweiten Antriebsmotor 4 auf eine zweite Walze 5. Die erste Walze 3 und die zweite Walze 5 bilden zusammen einen Walzspalt 13 aus.
  • Wie durch den Doppelpfeil 14 angedeutet, ist die erste Walze in Axialrichtung relativ zu der zweiten Walze 5 verschiebbar und weist hierfür eine vergleichsweise größere axiale Erstreckung auf.
  • Beide Antriebsstränge 1, 2 weisen jeweils eine Gelenkwelle 6 auf, umfassend ein erstes, eine größere Winkelabweichung zulassendes Gelenk 7, und ein zweites, eine größere Winkelabweichung zulassendes Gelenk 8.
  • Der walzenferne Endteil 6.1 jeder Gelenkwelle 6 ist jeweils einem der Antriebsmotoren 2, 4 zugeordnet und wird von diesem angetrieben. Der walzennahe Endteil 6.2 jeder Gelenkwelle 6 ist jeweils einer der Walzen 3, 5 zugeordnet, um diese unter Zwischenschaltung einer Zahnkupplung 9 mit Längenausgleich anzutreiben. Das walzenferne erste Gelenk 8 der Gelenkwelle 6 und das zweite walzennahe Gelenk 8 der Gelenkwelle 6 sind miteinander über einen Mittelteil 6.3 der Gelenkwelle 6 miteinander verbunden, wobei vorliegend der Mittelteil 6.3 aus drei Abschnitten zusammengesetzt ist, nämlich einem vergleichsweise langen mittleren Abschnitt, an welchem beidseits jeweils ein Teil mit einer Gelenkgabel angeflanscht ist.
  • Jeder Mittelteil 6.3 der Gelenkwelle wird unmittelbar durch ein neben dem zweiten Gelenk 8 positionierten Radiallager 11 abgestützt. Aufgrund der vorgesehenen Flansche an beiden Enden des Mittelteils 6.3 beziehungsweise dessen mittlerem Abschnitt ist das Lager 11 als über dem Umfang geteiltes Lager ausgeführt, umfassend zwei oder mehr Segmente, insbesondere Kreisringsegmente, die einander anschließbar sind, um einen geschlossenen Lagerring auszubilden.
  • Die Radiallager 11, welche zusätzlich auch eine Axiallagerfunktion aufweisen könnten, führen nicht nur Gewichts- und Biegekräfte der Gelenkwelle 6 sowie Kräfte aus dem Kardanfehler der Gelenkwelle 6 in ein Lagerfundament 15 ab, sondern tragen zugleich die Zahnkupplung 9, sodass der Antriebszapfen jeder Walze 3, 5 nur noch das halbe Gewicht der Zahnkupplung 9 aufnehmen muss.
  • Mit 22 ist eine Anpressvorrichtung beziffert, welche vorgesehen ist, um die Zahnkupplung 9 in Richtung der Walzen 3, 5 zu drücken.
  • Wie man in der Figur 1 erkennen kann, divergieren die Längsachsen 12 der Mittelteile 6.3 der Gelenkwellen 6 zueinander. Ferner ist es auch möglich, dass die walzenfernen Kupplungshälften der Zahnkupplung 9 aufgrund der Winkelabweichungsmöglichkeit in der Zahnkupplung 9 zueinander divergieren, jedoch nicht in dem Ausmaß der Längsachsen 12 der Mittelteile 6.3.
  • Das Radiallager 11, welches dem ersten Antriebsstrang 1 zugeordnet ist, weist, wie durch die Bemaßungslinien angedeutet ist, einen geringeren Abstand zu der ersten Walze 3 auf als das Radiallager 11, das dem zweiten Antriebsstrang 2 zugeordnet ist.
  • In der Figur 2 sind nun weitere Details der Zahnkupplungen 9 schematisch dargestellt.
  • Ganz rechts in der Figur 2 erkennt man den walzenfernen Endbereich einer Hülse 16, die in einer Triebverbindung auf einen Antriebszapfen (nicht dargestellt) der jeweiligen Walze aufgeschoben ist. In Axialrichtung weg von der Walze (nicht dargestellt in der Figur 2) schließt sich die zweite walzennahe Kupplungshälfte 9.2 an, die eine Innenverzahnung 9.3 aufweist. Die Innenverzahnung 9.3 steht in einem verzahnten Eingriff mit einer Außenverzahnung 9.4 der walzenfernen ersten Kupplungshälfte 9.1 der Zahnkupplung 9. Die Außenverzahnung 9.4 der ersten Kupplungshälfte 9.1 weist eine ballige Form auf, wie man sieht, das heißt eine Wölbung, die sich in Axialrichtung in der Zahnkupplung 9 erstreckt.
  • Die erste Kupplungshälfte 9.1 ist über eine Flanschverbindung 17 mit dem Endteil 6.2 der Gelenkwelle 6 verbunden. Diese Flanschverbindung 17 ist auch in der Figur 1 dargestellt. Man erkennt ferner angedeutet, sowohl in der Figur 1 als auch in der Figur 2, eine zweite Flanschverbindung 19, mit welcher die zweite Kupplungshälfte 9.2 an der den Walzenzapfen umschließenden Hülse 16 angeschlossen ist.
  • Der axiale Längenausgleich in der Zahnkupplung 9 wird vorliegend durch den verzahnten Eingriff 10, in der Figur 2 mit der Innenverzahnung 9.4 und der Außenverzahnung 9.3, erreicht. Selbstverständlich ist es auch möglich, weitere Maßnahmen für einen Längenausgleich vorzusehen.
  • Wie man besonders aus der Figur 1 erkennen kann, umschließen die Radiallager 11 jeweils einen Mittelteil 6.3 der Gelenkwelle 6 und sind unmittelbar neben dem Gelenk 8 positioniert. Vorliegend ist die Positionierung direkt angrenzend an der Flanschverbindung 20 gewählt, welche die walzenferne Hälfte 21 des zweiten Gelenks 8, man könnte auch sagen die walzenferne Gelenkgabel, mit dem einstückigen, hier zylindrischen mittleren Abschnitt des Mittelteils 6.3, das, wie ausgeführt, an seinem walzenfernen Ende eine entsprechende Flanschverbindung aufweist, verbindet. Daher ist eine noch nähere Positionierung des Radiallagers 11 in Richtung der Drehachse des zweiten Gelenks 8 nicht oder nur schwer möglich. In jedem Fall ist die Positionierung des Radiallagers 11 abweichend von einer den Mittelteil 6.3 ausbalancierenden Lagerung im Bereich der Mitte des Mittelteils 6.3 beziehungsweise über zwei Stützstellen im Bereich beider Enden des Mittelteils 6.3.
  • Vorteilhaft reicht das Radiallager 11 nicht bis zur axialen Mitte der Gelenkwelle 6 beziehungsweise des Mittelteils 6.3 der Gelenkwelle 6. Besonders vorteilhaft ist das Radiallager 11 im äußeren Drittel oder im äußeren Viertel der axialen Erstreckung der Gelenkwelle 6 beziehungsweise des Mittelteils 6.3 der Gelenkwelle 6 angeordnet.

Claims (15)

  1. Walzenantrieb mit
    1.1 einem ersten Antriebsstrang (1) zur Übertragung von Antriebsleistung von einem ersten Antriebsmotor (2) zu einer ersten Walze (3);
    1.2 einem zweiten Antriebsstrang (2) zur Übertragung von Antriebsleistung von demselben oder einem zweiten Antriebsmotor (4) zu einer zweiten Walze (5);
    1.3 beide Antriebsstränge (1, 2) weisen jeweils eine Gelenkwelle (6), umfassend ein erstes, eine größere Winkelabweichung zulassendes Gelenk (7) und ein zweites, eine größere Winkelabweichung zulassendes Gelenk (8), auf;
    1.4 ein walzenferner Endteil (6.1) jeder Gelenkwelle (6) ist jeweils einem der Antriebsmotoren (2, 4) oder dem gemeinsamen Antriebsmotor zugeordnet und von diesem angetrieben;
    1.5 ein walzennaher Endteil (6.2) jeder Gelenkwelle (6) ist jeweils einer der Walzen (3, 5) zugeordnet, um diese anzutreiben;
    1.6 die beiden Endteile (6.1, 6.2) jeder Gelenkwelle (6) sind über die beiden Gelenke (7, 8) und einen an beiden Gelenken (7, 8) angeschlossenen Mittelteil (6.3) miteinander verbunden;
    gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    1.7 die beiden walzennahen Endteile (6.2) sind jeweils an einer Zahnkupplung (9) mit Längenausgleich angeschlossen, die zum koaxialen oder im Wesentlichen koaxialen Anschluss an einen Antriebszapfen einer der Walzen (3, 5) bestimmt ist; wobei
    1.8 die Zahnkupplung (9) zwei in Längsrichtung verschiebbare, über einen verzahnten Eingriff (10) miteinander in einer Triebverbindung stehende Kupplungshälften (9.1, 9.2) aufweist;
    1.9 die Gelenkwelle (6) und die Zahnkupplung (9) des ersten Antriebsstrangs (1) sind über ein erstes gemeinsames Radiallager (11), das unmittelbar am oder neben dem Gelenk (8) zwischen dem Mittelteil (6.3) und dem walzennahen Endteil (6.2) der Gelenkwelle (6) positioniert ist, abgestützt, und die Gelenkwelle (6) und die Zahnkupplung (9) des zweiten Antriebsstrangs (2) sind über ein zweites gemeinsames Radiallager (11), das unmittelbar am oder neben dem Gelenk (8) zwischen dem Mittelteil (6.3) und dem walzennahen Endteil (6.2) der Gelenkwelle (6) positioniert ist, abgestützt.
  2. Walzenantrieb gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelteil (6.3) jeder Gelenkwelle (6) frei von einem Radiallager und/oder frei von jeglichem Wellenlager, das entfernt von dem Gelenk (8) zwischen dem Mittelteil (6.3) und dem walzennahen Endteil (6.2) positioniert ist, ist.
  3. Walzenantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager (11) den Mittelteil (6.3) der Gelenkwelle (6) umschließt.
  4. Walzenantrieb gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnkupplung (9) frei von einer eigenen Radiallagerung ist und nur durch die Gelenkwelle (6) und somit durch das Radiallager (11), das den Mittelteil (6.3) der Gelenkwelle (6) umschließt, und den Antriebszapfen der Walze (3, 5) getragen wird.
  5. Walzenantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gelenk (7) und/oder das zweite Gelenk (8) als Kreuzgelenk oder als Flachzapfenkupplung ausgeführt ist.
  6. Walzenantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gelenk (7) und das zweite Gelenk (8) in Axialrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.
  7. Walzenantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelteile (6.3) der Gelenkwellen (6) zueinander verschiedene axiale Längen aufweisen.
  8. Walzenantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnkupplungen (9) zueinander verschiedene axiale Längen aufweisen.
  9. Walzenantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne, zumindest einer Kupplungshälfte (9.1, 9.2) des verzahnten Eingriffs (10) zwischen den beiden Kupplungshälften (9.1, 9.2) eine ballige Form aufweisen.
  10. Walzenantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Zahnkupplungen (9) eine Anpressvorrichtung (22) vorgesehen ist, welche zumindest die walzenseitige Kupplungshälfte (9.2) der Zahnkupplung (9) in Axialrichtung in Richtung der Walze (3, 5) drückt.
  11. Walzenantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände in Axialrichtung zwischen jeweils den beiden Radiallagern (11) und den Walzen (3, 5) zueinander verschieden sind.
  12. Walzenantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen (12) der Mittelteile (6.3) der Gelenkwellen (6) zueinander divergieren.
  13. Walzenantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen der beiden walzenfernen Kupplungshälften (9.1) der Zahnkupplung (9) zueinander divergieren.
  14. Walzenantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verzahnung einer der beiden Kupplungshälften (9.1, 9.2) in Richtung der Längsachse der Zahnkupplung (9) über ein Vielfaches der Verzahnung der anderen Kupplungshälfte (9.1, 9.2) erstreckt.
  15. Walzgerüst mit mindestens zwei einen Walzspalt (13) bildenden Walzen (3, 5), die von einem gemeinsamen oder von zwei Antriebsmotoren (2, 4) über einen Walzenantrieb angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenantrieb gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist.
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