EP3831503A1 - Walzanlage zum kaltpilgern - Google Patents

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EP3831503A1
EP3831503A1 EP20198690.8A EP20198690A EP3831503A1 EP 3831503 A1 EP3831503 A1 EP 3831503A1 EP 20198690 A EP20198690 A EP 20198690A EP 3831503 A1 EP3831503 A1 EP 3831503A1
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EP
European Patent Office
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clamping
plant according
spindle
rolling plant
rolling
Prior art date
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EP20198690.8A
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English (en)
French (fr)
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EP3831503C0 (de
EP3831503B1 (de
Inventor
Michael Baensch
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP3831503C0 publication Critical patent/EP3831503C0/de
Publication of EP3831503B1 publication Critical patent/EP3831503B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/04—Pilgrim-step feeding mechanisms
    • B21B21/045—Pilgrim-step feeding mechanisms for reciprocating stands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/06—Devices for revolving work between the steps
    • B21B21/065—Devices for revolving work between the steps for reciprocating stands

Definitions

  • the invention relates to a rolling mill for cold crawlages according to the preamble of claim 1.
  • DE 42 34 394 C1 describes a feed gear for a cold pilger mill, in which collets engaging a workpiece alternately can be driven in a feed direction via spindles.
  • a gear for the rotary drive of the spindles is arranged between the collets, whereby a minimal distance between the collets is geometrically limited.
  • the collets are oriented in the same direction.
  • a clamping member in the sense of the invention is preferably designed according to the principle of a collet, the area of a force-fit engagement being closer to one of the ends of the clamping member. Due to the opposite orientation of the collets, the two areas of the force-fit engagement can have a particularly small distance at the moment of a transfer.
  • a small distance between the tensioning elements is also advantageous in the outer reversal positions of the tensioning slide. This level can be minimized by a suitable control.
  • the clamping slide, the clamping member of which is not attacking the workpiece must attack the workpiece again as soon as possible after it has reached its starting position. In this way it can be ensured that the two tensioning carriages, and thus the two tensioning elements, do not move further apart than is absolutely necessary.
  • a rotary drive of a tensioning member or a collet for rotating the workpiece can take place via a servo motor attached to each clamping slide.
  • a common drive shaft e.g. below a roll center, can be used, which in turn is driven by a servo motor.
  • a minimum distance between an engagement of the first tendon and an engagement of the second tendon on the shell is smaller than the sum of the lengths of the two tendons.
  • the minimum distance is particularly preferably smaller than the length of one of the tendons. Even more preferably, the minimum distance is less than half the length of one of the tendons. The smaller the minimum achievable distance, the smaller there is a jump due to elasticity when transferring the shell from one tendon to the other tendon.
  • no gear is generally advantageously arranged between the two tensioning carriages.
  • At least one of the clamping slides is driven via at least one spindle and a spindle nut which is preferably arranged on the clamping slide.
  • the drive of the clamping slides of Kaltpilger rolling mills by means of one or more spindles has generally proven itself and can be easily combined with the inventive design of the tendons.
  • the two clamping carriages can each have a drive that is preferably symmetrical on both sides with respect to a roll center.
  • a drive that is preferably symmetrical on both sides with respect to a roll center.
  • a continuous spindle is arranged on each side of the drive, on which each of the two clamping slides is supported. In terms of design, this enables a small number of components and support bearings.
  • each of the two clamping slides is supported on a separate, preferably driven, pair of spindles. This allows the use of shorter spindles and a particularly great independence of the movement control of the clamping slide.
  • the drive of spindle nuts on the two sides of a clamping slide can also be mechanically coupled, so that the number of electric motors is reduced.
  • the two clamping carriages each have a drive on one side, preferably on different sides. This enables a simple and inexpensive drive to be implemented.
  • a one-sided drive exerts a moment on each clamping slide with respect to the roll center, so that such a solution is particularly suitable for smaller lens diameters or lower feed forces.
  • the feed device comprises a stationary gear for driving the spindle.
  • a particularly variable drive can be achieved by means of such a transmission, which is preferably not arranged between the clamping slide.
  • a rotating and / or translationally oscillating drive can be implemented with the transmission.
  • the spindle experiences a translational movement, the spindle nut also being drivable and rotatable. Translational movements of the spindle can advantageously be used for suitable movement sections of the overall complex, section-wise feed movement of the hollow in the cold crawlage method.
  • a drive motor in particular for driving the spindle nut, is arranged on at least one of the clamping carriages.
  • the drive motor that moves with it can be designed as a hollow shaft motor surrounding the spindle.
  • Modern motors are characterized by high torques and universal controllability.
  • the feed device has at least two mandrel bearings for holding a mandrel rod, at least one of the mandrel bearings, preferably the first mandrel bearing, being adjustable in its position by a travel path, with a maximum length in particular where the travel is more than 20% of a distance between the mandrel bearings. Even more preferably, the length of the travel can be more than 30% of the distance between the mandrel bearings.
  • the rolling plant can be adapted to blanks of different lengths, the advantages according to the invention of a homogeneous feed load remaining.
  • the rolling mill shown for the cold crawlage comprises a roll stand 1 for rolling a billet (not shown) by means of cold pilgering and a feed device 2, the billet being moved through the roll stand 1 by means of the feed device 2 during the rolling process.
  • the feed device 2 comprises a first clamping element 3 of a first driven clamping slide 4 and a second clamping element 5 of a second driven clamping slide 6.
  • the clamping elements 3, 5 are alternately attached to the hollow, so that the hollow first moves by one stroke of the first clamping slide 4 and then is moved in a feed direction V by one stroke of the second clamping slide 6. While the advance is carried out by the clamping slide 4, 6 engaging the shell, the other clamping slide 4, 6 is moved back into its starting position. As a result of this alternating advance by the two clamping carriages 4, 6, an almost infinitely long hollow shell can be pushed through the roll stand 1.
  • the clamping carriages 4, 6, which are guided on rails or flat sliding surfaces, are driven by means of a gear 7 which, in the present case of the prior art, is arranged between the two clamping carriages 4, 6.
  • the shell is formed in a known manner according to the cold pilger method.
  • the roll stand 1 is moved in an oscillating manner by a drive 1a.
  • the shell is usually also rotated in steps.
  • Fig. 1 are also shown upstream of the clamping slide 4, 6 guide means 8, mandrel bearings 9 and other components, as they are used in conventional cold pilger rolling mills.
  • Fig. 2 is a further development according to the invention of a rolling mill according to Fig. 1 shown, only the area of clamping slide 4, 6 is shown schematically.
  • the first clamping slide 4 is in an outer end position opposite to the feed direction (in Fig. 2 left), and the second clamping slide 6 is in an outer end position in the feed direction (in Fig. 2 right).
  • a part of each clamping slide 4, 6 is shown again in a respective opposite, inner end position in order to illustrate the movement of the clamping slide 4, 6.
  • the first clamping slide 4 moves between its end positions by a stroke H1
  • the second clamping slide 6 moves between its end positions by a stroke H2, which is just as large in the present case.
  • the mutually facing front edges of the two clamping slides have a maximum distance L (both clamping slides 4, 6 in the outer end position).
  • a minimum distance A between the front edges of the clamping slides 4, 6 in the inner end positions results in L- (H1 + H2).
  • the first clamping member 3 is oriented opposite to the second clamping member 5.
  • the tensioning members 3, 5 are each arranged with one end at which a releasable non-positive engagement on the shell takes place on the edge of their tensioning slide 4, 6 directed towards the respective other tensioning slide.
  • the locations of the frictional engagement of the tendons 3, 5 on the shell therefore approximately coincide with the in Fig. 2 marked position lines for strokes H1, H2 and length L together.
  • the clamping members 3, 5 are in the present case designed according to the principle of a collet, the area of a force-fit engagement being closer to one of the ends of the collet.
  • a conical clamping member 10 is radially compressed or opened by means of a displaceable conical sleeve 11, the engagement of the collet 3, 5 on the shell by means of the clamping member.
  • the sleeve 11 is displaced relative to the clamping member 10 by means of a hydraulic lever mechanism 12 Fig. 6 it can be seen that the clamping member 10 is located close to one end of the clamping member 3, a total structural length of the clamping member 3, 5 being a multiple of the length of the clamping member 10.
  • the two areas of the force-fit engagement can have a particularly small distance at the moment of a transfer.
  • a rotary drive 13 of the clamping member or of the collet 3, 5 for rotating the workpiece can take place via a servomotor (not shown) attached to each clamping slide.
  • a servomotor (not shown) attached to each clamping slide.
  • a common drive shaft e.g. below a roll center, can be used, which in turn is driven by a servo motor.
  • the minimum distance A between an engagement of the first tendon 3 and an engagement of the second tendon 5 on the bobbin is presently less than half the length of one of the tendons 3, 5.
  • the clamping carriages 3, 5 are each driven via a spindle 14, 15.
  • the spindles 14, 15 each cooperate with a spindle nut 16, 17 arranged on the clamping slide 4, 6.
  • the drive of the clamping slides of Kaltpilger rolling mills by means of one or more spindles has generally proven itself and can be easily combined with the inventive design of the clamping members 3, 5.
  • the two clamping carriages 4, 6 each have a one-sided drive, in the present case on different sides.
  • the first spindle 14 extends on one side of the clamping slides 4, 6 over the entire length of both clamping slides, and the second spindle 15 extends in the same way on the other side.
  • the spindles 14, 15 are each driven at one end by means of an electric drive 18, 19. At the opposite end, the spindles 14, 15 are each rotatably mounted in an abutment 20, 21.
  • the first spindle 14 only interacts with the spindle nut 16 of the first clamping slide 4.
  • the second spindle 15 only interacts with the spindle nut 17 of the second clamping slide 6.
  • the electric drives 18, 19 can be designed as directly acting electric motors or as combinations of electric motors and gears. Depending on the requirements, both a rotational movement of the spindles 14, 15 and a translational movement can be provided.
  • the second embodiment of the invention shown is a sequence of movements of the clamping slides 4, 6 that is identical to the first embodiment.
  • the differences to the first embodiment only relate to the design of the drive by means of the spindles 14, 15.
  • the spindles 14, 15 are not driven, but are completely accommodated in fixed bearings 22.
  • the clamping carriages 4, 6 are driven by driven, rotating spindle nuts 16, 16 'of the first clamping carriage 4 and spindle nuts 17, 17' of the second clamping carriage 6.
  • the two clamping carriages 4, 6 each have a drive that is symmetrical on both sides with respect to a roll center.
  • Each of the clamping slides is supported on each side in a driven manner on one of the spindles 14, 15.
  • Such a construction allows particularly high and symmetrically introduced forces, so that it is particularly suitable for large lens diameters or large feed forces.
  • a drive motor 24 Arranged on each of the clamping carriages 4, 6 is a drive motor 24, which moves along with them, for driving the spindle nuts 16, 16 '.
  • the drive of the spindle nuts 16, 16 'or 17, 17' of the two sides of a clamping slide 4, 6 is mechanically coupled in each case by means of a gear 23 that moves along with it. In this way, only one electric motor 24 has to be provided for each of the clamping slides 4, 6.
  • the driven motor or each of the driven drive motors of the driven spindle nuts 16, 16 ', 17, 17' can also be designed as a hollow shaft motor surrounding the spindle 14, 15.
  • Modern motors are characterized by high torques and universal controllability.
  • This alternative use of hollow shaft motors that move with them relates to every embodiment of the invention described here or any other embodiment, provided that driven spindle nuts are provided for driving at least one of the clamping carriages 4, 6.
  • the in Fig. 4 It differs from the example shown in FIG Fig. 3 provided that each of the two clamping carriages 4, 6 is supported on a separate, driven spindle pair.
  • a first pair of spindles 14, 15 are used to drive the first clamping slide 4, and a second pair of spindles 14 ', 15' are used to drive the second clamping slide 6, so that as in the example below Fig. 3 there is a drive for the clamping slides 4, 6 supported on both sides.
  • this allows the use of shorter spindles and a particularly high degree of independence in controlling the movement of the clamping slides.
  • each of the spindles 14, 14 ', 15, 15' is driven by means of electrical drives 25.
  • everyone who A total of four spindles 14, 14 ', 15, 15' is assigned its own electric drive 25.
  • the spindles 14, 14 'and 15, 15' arranged one behind the other in the feed direction V are received in rotary bearings 26 which are each arranged between the clamping slides 4, 6.
  • Such pivot bearings are compact. In the inner end positions of the clamping slides, they can almost completely overlap with the clamping slides 4, 6 by means of suitable recesses, so that they do not conflict with the inventive concept of a small minimum distance A between the clamping slides 4, 6.
  • the in Fig. 5 Shown embodiment of the invention is an arrangement as in Fig. 4 before, wherein the individual drives of the rotatable spindles 14, 14 ', 15, 15' are designed differently.
  • the two spindles 14, 15 and 14 ', 15' of a clamping slide are mechanically coupled by a gear 27 for each clamping slide 4, 6. In this way, only one electric motor 28 has to be provided for driving each clamping slide 4, 6.
  • the feed device thus comprises an unmoved gear 27 for driving the spindles 14, 14 ', 15, 15'.
  • a particularly variable drive can be achieved by means of such a transmission 27, which is preferably not arranged between the clamping slides.
  • the spindles 14, 14 ', 15, 15' experience a translational movement, the spindle nuts being additionally drivable and rotatable. Translational movements of the spindles 14, 14 ', 15, 15' can advantageously be used for suitable movement sections of the overall complex, section-wise feed movement of the hollow in the cold crawlage method.
  • Such a combination of translationally moved spindles with a rotation in the spindle nuts can be provided in any arrangement of spindles according to the embodiments described above.
  • the feed device 2 has at least two mandrel bearings 9 for holding a mandrel rod (not shown), at least one of the mandrel bearings 9, preferably the first mandrel bearing, being adjustable in its position by an adjustment path .
  • a maximum length of the travel of the changeable mandrel bearing is more than 30% of a distance between the mandrel bearings 9. This allows the rolling plant to be adapted to blanks of different lengths, the advantages of a homogeneous feed load according to the invention remaining.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Walzanlage zum Kaltpilgern, umfassend ein Walzgerüst (1) zum Walzen einer Luppe mittels Kaltpilgern, und eine Zuführvorrichtung (2), wobei die Luppe mittels der Zuführvorrichtung (2) während des Walzvorgangs durch das Walzgerüst (1) bewegt wird, wobei zumindest ein erstes Spannglied (3) eines ersten angetriebenen Spannschlittens (4) und zumindest ein zweites Spannglied (5) eines zweiten angetriebenen Spannschlittens (6) abwechselnd an der Luppe festgelegt werden, so dass die Luppe zunächst um einen Hub (H1) des ersten Spannschlittens (4) und nachfolgend um einen Hub (H2) des zweiten Spannschlittens (6) bewegt wird, wobei das erste Spannglied (3) entgegengesetzt zu dem zweiten Spannglied (5) orientiert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Walzanlage zum Kaltpilgern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • DE 42 34 394 C1 beschreibt ein Vorschubgetriebe für ein Kaltpilgerwalzwerk, bei dem alternierend an einem Werkstück angreifende Spannzangen über Spindeln in einer Vorschubrichtung antreibbar bewegbar sind. Ein Getriebe zum Drehantrieb der Spindeln ist zwischen den Spannzangen angeordnet, wodurch ein minimaler Abstand der Spannzangen voneinander geometrisch begrenzt ist. Die Spannzangen sind in gleicher Richtung orientiert.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Walzanlage zum Kaltpilgern anzugeben, bei der eine besonders homogene Bearbeitung über eine große Vorschublänge ermöglicht ist.
  • Diese Aufgabe wird für eine eingangs genannte Walzanlage erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die entgegengesetzte Orientierung der Spannglieder wird es ermöglicht, dass ein minimaler Abstand von Angriffen der beiden Spannglieder an der Luppe bzw. dem Werkstück besonders klein gehalten werden kann.
  • Durch genaue Vermessung von auf herkömmlichen Anlagen gewalzten Produkten, insbesondere mittels Wirbelstromprüfung, konnte der Effekt einer Veränderung der Rohrwand beim Wechsel von einem zum anderen Spannschlitten in Form eines kleinen Sprungs beobachtet werden. Nach dem Spannschlittenwechsel änderte sich die Rohrwand dann kontinuierlich mit der Vorwärtsbewegung des Spannschlittens. Durch die Reduzierung der bei der Übergabe unter Spannung stehenden Länge des Werkstücks konnte der Sprung reduziert bzw. beseitigt werden.
  • Ein Spannglied im Sinne der Erfindung ist bevorzugt nach dem Prinzip einer Spannzange ausgebildet, wobei der Bereich eines kraftschlüssigen Angriffs näher an einem der Enden des Spannglieds liegt. Durch die entgegengesetzte Orientierung der Spannzangen können die beiden Bereiche des kraftschlüssigen Angriffs im Moment einer Übergabe einen besonders geringen Abstand aufweisen.
  • Ein geringer Abstand zwischen den Spanngliedern ist auch in den äußeren Umkehrlagen der Spannschlitten vorteilhaft. Dieses Maß kann durch eine geeignete Steuerung minimiert werden. Dazu muss der Spannschlitten, dessen Spannglied das Werkstück gerade nicht angreift, baldmöglichst nach Erreichen seiner Startposition das Werkstück wieder angreifen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sich die beiden Spannschlitten, und damit die beiden Spannglieder, nicht weiter als unbedingt erforderlich voneinander entfernen.
  • Ein Drehantrieb eines Spannglieds bzw. einer Spannzange zum Drehen des Werkstücks kann über je einen auf jedem Spannschlitten angebrachten Servomotor erfolgen. Alternativ dazu kann auch eine gemeinsame Antriebswelle, z.B. unterhalb einer Walzmitte, verwendet werden, die wiederum von einem Servomotor angetrieben wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein minimaler Abstand zwischen einem Angriff des ersten Spannglieds und einem Angriff des zweiten Spannglieds an der Luppe kleiner ist als die Summe der Längen der beiden Spannglieder. Besonders bevorzugt ist der minimale Abstand kleiner als die Länge eines der Spannglieder. Noch weiter bevorzugt ist der minimale Abstand kleiner als die Hälfte der Länge eines der Spannglieder. Je kleiner der minimale erreichbare Abstand ist, desto geringer fällt ein durch Elastizität bedingter Sprung bei der Übergabe der Luppe von dem einen Spannglied auf das andere Spannglied aus.
  • Um einen minimalen Abstand der Spannglieder konstruktiv auf einfache Wiese zu begünstigen, ist allgemein vorteilhaft zwischen den beiden Spannschlitten kein Getriebe angeordnet.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zumindest einer der Spannschlitten über zumindest eine Spindel und eine bevorzugt an dem Spannschlitten angeordnete Spindelmutter angetrieben. Der Antrieb der Spannschlitten von Kaltpilger-Walzwerken mittels einer oder mehrerer Spindeln hat sich allgemein bewährt und kann mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Spannglieder auf einfache Weise kombiniert werden.
  • Bei einer ersten möglichen Weiterbildung der Erfindung können die beiden Spannschlitten dabei jeweils einen bezüglich einer Walzmitte beidseitigen, bevorzugt symmetrisch ausgebildeten Antrieb aufweisen. Eine solche Bauweise erlaubt besonders hohe und symmetrisch eingeleitete Kräfte, so dass sie besonders für große Luppendurchmesser bzw. große Vorschubkräfte geeignet ist.
  • In vorteilhafter Detailgestaltung ist dabei auf jeder Seite des Antriebs eine durchgehende Spindel angeordnet, an der jeweils jeder der beiden Spannschlitten abgestützt ist. Dies ermöglicht konstruktiv eine geringe Zahl an Bauteilen und Stützlagern.
  • Bei einer alternativen Detailgestaltung der Erfindung ist jeder der beiden Spannschlitten an einem separaten, bevorzugt angetriebenen Spindelpaar abgestützt. Dies erlaubt den Einsatz kürzerer Spindeln und eine besonders große Unabhängigkeit der Bewegungssteuerung der Spannschlitten.
  • Allgemein kann der Antrieb von Spindelmuttern der beiden Seiten eines Spannschlittens auch mechanisch gekoppelt sein, so dass die Anzahl von Elektromotoren verringert wird.
  • Bei einer zweiten möglichen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die beiden Spannschlitten jeweils einen einseitigen Antrieb aufweisen, bevorzugt auf jeweils verschiedenen Seiten. Hierdurch kann ein einfacher und kostengünstiger Antrieb realisiert werden. Durch einen einseitigen Antrieb wird an jedem Spannschlitten ein Moment bezüglich der Walzenmitte ausgeübt, so dass eine solche Lösung insbesondere für kleinere Luppendurchmesser bzw. geringere Vorschubkräfte geeignet ist.
  • Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Zuführvorrichtung ein unbewegtes Getriebe zum Antrieb der Spindel umfasst. Durch ein solches Getriebe, das bevorzugt nicht zwischen den Spannschlitten angeordnet ist, kann ein besonders variabler Antrieb erzielt werden. Mit dem Getriebe kann ein drehender und/oder translatorisch oszillierender Antrieb realisiert sein.
  • Besonders bevorzugt kann es dabei vorgesehen sein, dass die Spindel eine translatorische Bewegung erfährt, wobei die Spindelmutter zusätzlich antreibbar drehbar ist. Translatorische Bewegungen der Spindel können vorteilhaft für geeignete Bewegungsabschnitte der insgesamt komplexen, abschnittsweisen Vorschubbewegung der Luppe beim Kaltpilgerverfahren genutzt werden.
  • In allgemein vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass an zumindest einem der Spannschlitten ein mitbewegter Antriebsmotor, insbesondere zum Antrieb der Spindelmutter, angeordnet ist. Besonders bevorzugt kann dabei der mitbewegte Antriebsmotor als die Spindel umschließender Hohlwellenmotor ausgebildet sein. Moderne Motoren zeichnen sich durch große Drehmomente und universelle Ansteuerbarkeit aus. Eine Bauweise als Hohlwellenmotor, insbesondere zum direkten Antrieb der Spindelmutter ohne Getriebe, nutzt diese Eigenschaften optimal.
  • In allgemein vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann es zudem vorgesehen sein, dass die Zuführvorrichtung zumindest zwei Dornlager zur Halterung einer Dornstange aufweist, wobei zumindest eines der Dornlager, bevorzugt das erste Dornlager, um einen Stellweg in seiner Position einstellbar veränderbar ist, wobei insbesondere eine maximale Länge des der Stellwegs mehr als 20% eines Abstandes der Dornlager beträgt. Noch bevorzugter kann die Länge des Stellwegs mehr als 30% des Abstandes der Dornlager betragen. Hierdurch kann die Walzanlage an Luppen verschiedener Länge angepasst werden, wobei die erfindungsgemäßen Vorteile einer homogenen Vorschubbelastung verbleiben.
  • Nachfolgend werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt eine schematische Darstellung einer Walzanlage zum Kaltpilgern nach dem Stand der Technik.
    Fig. 2
    zeigt eine Anordnung zweier Spannschlitten einer Walzanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Fig. 3
    zeigt eine Anordnung zweier Spannschlitten einer Walzanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Fig. 4
    zeigt eine Anordnung zweier Spannschlitten einer Walzanlage gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Fig. 5
    zeigt eine Anordnung zweier Spannschlitten einer Walzanlage gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    Fig. 6
    zeigt eine Schnittansicht durch ein Spannglied eines Spannschlittens.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Walzanlage zum Kaltpilgern ist vorbekannt. Sie umfasst ein Walzgerüst 1 zum Walzen einer Luppe (nicht dargestellt) mittels Kaltpilgern und eine Zuführvorrichtung 2, wobei die Luppe mittels der Zuführvorrichtung 2 während des Walzvorgangs durch das Walzgerüst 1 bewegt wird.
  • Die Zuführvorrichtung 2 umfasst ein erstes Spannglied 3 eines ersten angetriebenen Spannschlittens 4 und ein zweites Spannglied 5 eines zweiten angetriebenen Spannschlittens 6. Die Spannglieder 3, 5 werden abwechselnd an der Luppe festgelegt, so dass die Luppe zunächst um einen Hub des ersten Spannschlittens 4 und nachfolgend um einen Hub des zweiten Spannschlittens 6 in eine Vorschubrichtung V bewegt wird. Während der Vorschub durch den jeweils an der Luppe angreifenden Spannschlitten 4, 6 erfolgt, wird der jeweils andere Spannschlitten 4, 6 in seine Ausgangsposition zurückgefahren. Durch diesen alternierenden Vorschub durch die beiden Spannschlitten 4, 6 kann eine quasiunendlich lange Luppe durch das Walzgerüst 1 geschoben werden.
  • Der Antrieb der auf Schienen oder ebenen Gleitflächen geführten Spannschlitten 4, 6 erfolgt mittels eines Getriebes 7, das im vorliegenden Fall des Standes der Technik zwischen den beiden Spannschlitten 4, 6 angeordnet ist.
  • In dem Walzgerüst 1 erfolgt die Umformung der Luppe auf bekannte Weise gemäß dem Kaltpilger-Verfahren. Das Walzgerüst 1 wird dabei durch einen Antrieb 1a oszillierend bewegt. Die Luppe erfährt üblicherweise außer einem linearen Vorschub auch eine schrittweise Drehung.
  • In Fig. 1 sind zudem aufwärts der Spannschlitten 4, 6 Führmittel 8, Dornlager 9 und weitere Bauteile gezeigt, wie sie in üblichen Kaltpilger-Walzwerken verwendet werden.
  • In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Weiterentwicklung einer Walzanlage gemäß Fig. 1 dargestellt, wobei lediglich der Bereich Spannschlitten 4, 6 schematisch gezeigt ist.
  • Der erste Spannschlitten 4 ist in einer äußeren Endposition entgegen der Vorschubrichtung (in Fig. 2 links) gezeigt, und der zweite Spannschlitten 6 ist in einer in Vorschubrichtung äußeren Endposition (in Fig. 2 rechts) gezeigt. Zudem ist ein Teil jedes Spannschlittens 4, 6 nochmals in einer jeweils entgegengesetzten, inneren Endposition dargestellt, um die Bewegung der Spannschlitten 4, 6 zu verdeutlichen.
  • Der erste Spannschlitten 4 bewegt sich um einen Hub H1 zwischen seinen Endpositionen, und der zweite Spannschlitten 6 bewegt sich um einen vorliegend ebenso großen Hub H2 zwischen seinen Endpositionen. Die zueinander gerichteten Vorderkanten der beiden Spannschlitten haben einen maximalen Abstand L (beide Spannschlitten 4, 6 in der äußeren Endposition). Ein minimaler Abstand A der Vorderkanten der Spannschlitten 4, 6 in den inneren Endpositionen ergibt sich zu L-(H1+H2).
  • Erfindungsgemäß ist das erste Spannglied 3 entgegengesetzt zu dem zweiten Spannglied 5 orientiert. Die Spannglieder 3, 5 sind jeweils mit einem Ende, an dem ein lösbarer kraftschlüssiger Angriff an der Luppe erfolgt, an der zum jeweiligen anderen Spannschlitten gerichteten Kante ihres Spannschlittens 4, 6 angeordnet. Für den ersten, vorderen (in Fig. 2 linken) Spannschlitten 4 ist dies vorliegend die rechte Kante, und für den zweiten, hinteren (in Fig. 2 rechten) Spannschlitten 6 ist dies vorliegend die linke Kante. Annähernd fallen die Orte des kraftschlüssigen Angriffs der Spannglieder 3, 5 an der Luppe also mit den in Fig. 2 markierten Positionslinien für die Hübe H1, H2 bzw. die Länge L zusammen.
  • Durch die entgegengesetzte Orientierung der Spannglieder 3, 5 wird es ermöglicht, dass ein minimaler Abstand A = L-(H1+H2) von Angriffen der beiden Spannglieder an der Luppe bzw. dem Werkstück besonders klein gehalten werden kann.
  • Durch genaue Vermessung von auf herkömmlichen Anlagen gewalzten Produkten, insbesondere mittels Wirbelstromprüfung, konnte der Effekt einer Veränderung der Rohrwand beim Wechsel von einem zum anderen Spannschlitten in Form eines kleinen Sprungs beobachtet werden. Nach dem Spannschlittenwechsel änderte sich die Rohrwand dann kontinuierlich mit der Vorwärtsbewegung des Spannschlittens. Durch die Reduzierung der bei der Übergabe unter Spannung stehenden Länge des Werkstücks konnte der Sprung reduziert bzw. beseitigt werden.
  • Wie insbesondere Fig. 6 zeigt, sind die Spannglieder 3, 5 vorliegend nach dem Prinzip einer Spannzange ausgebildet, wobei der Bereich eines kraftschlüssigen Angriffs näher an einem der Enden der Spannzange liegt. Ein konisches Klemmglied 10 wird mittels einer verschiebbaren konischen Hülse 11 radial zusammengedrückt bzw. geöffnet, wobei der Angriff der Spannzange 3, 5 an der Luppe mittels des Klemmglieds erfolgt. Eine relative Verschiebung der Hülse 11 zu dem Klemmglied 10 erfolgt mittels einer hydraulischen Hebelmechanik 12. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, dass das Klemmglied 10 sich nahe an einem Ende des Spannglieds 3 befindet, wobei eine gesamte bauliche Länge des Spannglieds 3, 5 ein Vielfaches der Länge des Klemmglieds 10 beträgt.
  • Durch die entgegengesetzte Orientierung der Spannglieder bzw. Spannzangen 3, 5 können die beiden Bereiche des kraftschlüssigen Angriffs im Moment einer Übergabe einen besonders geringen Abstand aufweisen.
  • Ein Drehantrieb 13 des Spannglieds bzw. der Spannzange 3, 5 zum Drehen des Werkstücks kann über je einen auf jedem Spannschlitten angebrachten Servomotor (nicht dargestellt) erfolgen. Alternativ dazu kann auch eine gemeinsame Antriebswelle, z.B. unterhalb einer Walzmitte, verwendet werden, die wiederum von einem Servomotor angetrieben wird.
  • Der minimale Abstand A zwischen einem Angriff des ersten Spannglieds 3 und einem Angriff des zweiten Spannglieds 5 an der ist Luppe vorliegend kleiner als die Hälfte der Länge eines der Spannglieder 3, 5. Je kleiner der minimale erreichbare Abstand A ist, desto geringer fällt ein durch Elastizität bedingter Sprung bei der Übergabe der Luppe von dem einen Spannglied 3, 5 auf das andere Spannglied 3, 5 aus.
  • Um den minimalen Abstand A der Spannglieder konstruktiv auf einfache Wiese zu begünstigen, ist zwischen den beiden Spannschlitten 4, 6 kein Getriebe (anders als in Fig. 1) angeordnet.
  • Die Spannschlitten 3, 5 werden jeweils über eine Spindel 14, 15 angetrieben. Die Spindeln 14, 15 wirken jeweils mit einer an den Spannschlitten 4, 6 angeordneten Spindelmutter 16, 17 zusammen. Der Antrieb der Spannschlitten von Kaltpilger-Walzwerken mittels einer oder mehrerer Spindeln hat sich allgemein bewährt und kann mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Spannglieder 3, 5 auf einfache Weise kombiniert werden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist es vorgesehen, dass die beiden Spannschlitten 4, 6 jeweils einen einseitigen Antrieb aufweisen, vorliegend auf jeweils verschiedenen Seiten. Die erste Spindel 14 erstreckt sich auf der einen Seite der Spannschlitten 4, 6 über die gesamte Länge beider Spannschlitten, und die zweite Spindel 15 erstreckt sich auf gleiche Weise auf der anderen Seite. Die Spindeln 14, 15 sind jeweils an einem Ende mittels eines elektrischen Antriebs 18, 19 angetrieben. Am gegenüberliegenden Ende sind die Spindeln 14, 15 jeweils in einem Widerlager 20, 21 drehbar gelagert.
  • Die erste Spindel 14 wirkt nur mit der Spindelmutter 16 des ersten Spannschlittens 4 zusammen. Die zweite Spindel 15 wirkt nur mit der Spindelmutter 17 des zweiten Spannschlittens 6 zusammen.
  • Hierdurch kann ein einfacher und kostengünstiger Antrieb realisiert werden. Durch den einseitigen Antrieb wird an jedem Spannschlitten 4, 6 ein Moment bezüglich der Walzenmitte ausgeübt, so dass eine solche Lösung insbesondere für kleinere Luppendurchmesser bzw. geringere Vorschubkräfte geeignet ist.
  • Die elektrischen Antriebe 18, 19 können als unmittelbar wirkende Elektromotoren ausgebildet sein oder auch als Kombinationen von Elektromotoren und Getrieben. Je nach Anforderungen kann sowohl eine Rotationsbewegung der Spindeln 14, 15 als auch eine translatorische Bewegung vorgesehen sein.
  • Bei der in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsform der Erfindung liegt ein zum ersten Ausführungsbeispiel identischer Bewegungsablauf der Spannschlitten 4, 6 vor. Zu den Abständen L, H1 und H2 sowie Aufbau und Funktion der Spannglieder 3, 5 wird ebenfalls auf das erste Beispiel verwiesen.
  • Die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel betreffen lediglich die Ausbildung des Antriebs mittels der Spindeln 14, 15. Im Beispiel nach Fig. 3 sind die Spindeln 14, 15 nicht angetrieben, sondern vollständig in Festlagern 22 aufgenommen. Der Antrieb der Spannschlitten 4, 6 erfolgt durch angetrieben drehende und beidseitig angeordnete Spindelmuttern 16, 16' des ersten Spannschlittens 4 und ebensolche Spindelmuttern 17, 17' des zweiten Spannschlittens 6.
  • Somit weisen die beiden Spannschlitten 4, 6 jeweils einen bezüglich einer Walzmitte beidseitigen, symmetrisch ausgebildeten Antrieb auf. Jeder der Spannschlitten ist auf jeder Seite an einer der Spindeln 14, 15 angetrieben abgestützt. Eine solche Bauweise erlaubt besonders hohe und symmetrisch eingeleitete Kräfte, so dass sie besonders für große Luppendurchmesser bzw. große Vorschubkräfte geeignet ist.
  • Da auf jeder Seite des Antriebs eine durchgehende Spindel 14, 15 angeordnet ist, an der jeweils jeder der beiden Spannschlitten 4, 6 abgestützt ist, wird eine geringe Zahl an Bauteilen und Stützlagern konstruktiv ermöglicht.
  • An jedem der Spannschlitten 4, 6 ist ein mitbewegter Antriebsmotor 24 zum Antrieb der Spindelmuttern 16, 16', angeordnet. Vorliegend ist der Antrieb der Spindelmuttern 16, 16' bzw 17, 17' der beiden Seiten eines Spannschlittens 4, 6 jeweils mittels eines mitbewegten Getriebes 23 mechanisch gekoppelt. Auf diese Weise muss jeweils nur ein Elektromotor 24 für jeden der Spannschlitten 4, 6 vorgesehen werden.
  • Bei einer allgemein alternativen Ausführungsform der Erfindung (nicht dargestellt) kann der mitbewegte Antriebsmotor bzw. jeder der mitbewegten Antriebsmotoren der jeweils angetriebenen Spindelmuttern 16, 16', 17, 17' auch als die Spindel 14, 15 umschließender Hohlwellenmotor ausgebildet sein. Moderne Motoren zeichnen sich durch große Drehmomente und universelle Ansteuerbarkeit aus. Eine Bauweise als Hohlwellenmotor, insbesondere zum direkten Antrieb der Spindelmutter ohne Getriebe, nutzt diese Eigenschaften optimal. Diese alternative Verwendung von mitbewegten Hohlwellenmotoren betrifft jedes hier beschriebene oder sonstige Ausführungsbeispiel der Erfindung, sofern angetriebene Spindelmuttern zum Antrieb zumindest eines der Spannschlitten 4, 6 vorgesehen sind.
  • Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist es im Unterschied zu dem Beispiel nach Fig. 3 vorgesehen, dass jeder der beiden Spannschlitten 4, 6 an einem separaten, angetriebenen Spindelpaar abgestützt ist. Ein erstes Spindelpaar 14, 15 dient dem Antrieb des ersten Spannschlittens 4, und ein zweites Spindelpaar 14', 15' dient dem Antrieb des zweiten Spannschlittens 6, so dass wie im Beispiel nach Fig. 3 ein beidseitig abgestützter Antrieb der Spannschlitten 4, 6 vorliegt. Dies erlaubt insgesamt den Einsatz kürzerer Spindeln und eine besonders große Unabhängigkeit der Bewegungssteuerung der Spannschlitten.
  • Als weiterer Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig 3 ist jede der Spindeln 14, 14', 15, 15' mittels elektrischer Antriebe 25 angetrieben. Jeder der insgesamt vier Spindeln 14, 14', 15, 15' ist dabei ein eigener elektrischer Antrieb 25 zugeordnet.
  • Die in Vorschubrichtung V hintereinander angeordneten Spindeln 14, 14' bzw. 15, 15' sind in Drehlagern 26 aufgenommen, die jeweils zwischen den Spannschlitten 4, 6 angeordnet sind. Solche Drehlager sind kleinbauend. Sie können in den inneren Endpositionen der Spannschlitten mittels geeigneter Ausnehmungen der nahezu vollständig mit den Spannschlitten 4, 6 überlappen, so dass sie dem erfindungsgemäßen Konzept eines kleinen minimalen Abstands A der Spannschlitten 4, 6 nicht entgegenstehen.
  • Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt eine Anordnung wie in Fig. 4 vor, wobei die einzelnen Antriebe der drehbaren Spindeln 14, 14', 15, 15' anders ausgebildet sind. Durch jeweils ein Getriebe 27 je Spannschlitten 4, 6 werden jeweils die beiden Spindeln 14, 15 bzw. 14', 15' eines Spannschlittens mechanisch gekoppelt. Auf diese Weise muss je Spannschlitten 4, 6 nur ein Elektromotor 28 zum Antrieb vorgesehen sein.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Zuführvorrichtung somit ein unbewegte Getriebe 27 zum Antrieb der Spindeln 14, 14', 15, 15'. Durch ein solches Getriebe 27, das bevorzugt nicht zwischen den Spannschlitten angeordnet ist, kann ein besonders variabler Antrieb erzielt werden.
  • Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, dass die Spindeln 14, 14', 15, 15' eine translatorische Bewegung erfahren, wobei die Spindelmuttern zusätzlich antreibbar drehbar ist. Translatorische Bewegungen der Spindeln 14, 14', 15, 15' können vorteilhaft für geeignete Bewegungsabschnitte der insgesamt komplexen, abschnittsweisen Vorschubbewegung der Luppe beim Kaltpilgerverfahren genutzt werden. Eine solche Kombination von translatorisch bewegten Spindeln mit einer Drehung in den Spindelmuttern kann bei jeder Anordnung von Spindeln gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele vorgesehen werden.
  • Bei jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist es zudem vorgesehen, dass die Zuführvorrichtung 2 zumindest zwei Dornlager 9 zur Halterung einer Dornstange (nicht dargestellt) aufweist, wobei zumindest eines der Dornlager 9, bevorzugt das erste Dornlager, um einen Stellweg in seiner Position einstellbar veränderbar ist. Eine maximale Länge des der Stellwegs des veränderbaren Dornlagers beträgt mehr als 30% eines Abstandes der Dornlager 9. Hierdurch kann die Walzanlage an Luppen verschiedener Länge angepasst werden, wobei die erfindungsgemäßen Vorteile einer homogenen Vorschubbelastung verbleiben.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Walzgerüst
    1a
    Antrieb Walzgerüst
    2
    Zuführvorrichtung
    3
    erstes Spannglied
    4
    erster Spannschlitten
    5
    zweites Spannglied
    6
    zweiter Spannschlitten
    7
    Getriebe (Stand der Technik)
    8
    Führmittel
    9
    Dornlager
    10
    Klemmglied
    11
    Hülse
    12
    Hebelmechanik
    13
    Drehantrieb Spannglied
    14
    erste Spindel
    14'
    Spindel
    15
    zweite Spindel
    15'
    Spindel
    16
    erste Spindelmutter
    16'
    Spindelmutter
    17
    zweite Spindelmutter
    17'
    Spindelmutter
    18
    elektrischer Antrieb
    19
    elektrischer Antrieb
    20
    Widerlager
    21
    Widerlager
    22
    Festlager
    23
    mitbewegtes Getriebe auf Spannschlitten
    24
    mitbewegter Elektromotor auf Spannschlitten
    25
    elektrischer Antrieb für Spindel
    26
    Drehlager für Spindel
    27
    unbewegtes Getriebe
    28
    Elektromotor

Claims (13)

  1. Walzanlage zum Kaltpilgern, umfassend
    ein Walzgerüst (1) zum Walzen einer Luppe mittels Kaltpilgern, und
    eine Zuführvorrichtung (2), wobei die Luppe mittels der Zuführvorrichtung (2) während des Walzvorgangs durch das Walzgerüst (1) bewegt wird, wobei zumindest ein erstes Spannglied (3) eines ersten angetriebenen Spannschlittens (4) und zumindest ein zweites Spannglied (5) eines zweiten angetriebenen Spannschlittens (6) abwechselnd an der Luppe festgelegt werden, so dass die Luppe zunächst um einen Hub (H1) des ersten Spannschlittens (4) und nachfolgend um einen Hub (H2) des zweiten Spannschlittens (6) bewegt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das erste Spannglied (3) entgegengesetzt zu dem zweiten Spannglied (5) orientiert ist.
  2. Walzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein minimaler Abstand (A) zwischen einem Angriff des ersten Spannglieds (3) und einem Angriff des zweiten Spannglieds (5) an der Luppe kleiner ist als die Summe der Längen der beiden Spannglieder (3, 5), insbesondere kleiner als die Länge eines der Spannglieder (3, 5).
  3. Walzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Spannschlitten (4, 6) kein Getriebe (7) angeordnet ist.
  4. Walzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Spannschlitten (4, 6) über zumindest eine Spindel (14, 14', 15, 15') und eine insbesondere an dem Spannschlitten (4, 6) angeordnete Spindelmutter (16, 16', 17, 17') angetrieben wird.
  5. Walzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannschlitten (4, 6) jeweils einen bezüglich einer Walzmitte beidseitigen, insbesondere symmetrisch ausgebildeten Antrieb aufweisen.
  6. Walzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite des Antriebs eine durchgehende Spindel (14, 15) angeordnet ist, an der jeweils jeder der beiden Spannschlitten (4, 6) abgestützt ist.
  7. Walzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Spannschlitten (4, 6) an einem separaten, insbesondere angetriebenen Spindelpaar (14, 14', 15, 15') abgestützt ist.
  8. Walzanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannschlitten (4, 6) jeweils einen einseitigen Antrieb aufweisen, insbesondere auf jeweils verschiedenen Seiten.
  9. Walzanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung (2) ein unbewegtes Getriebe (27) zum Antrieb der Spindel (14, 14', 15, 15') umfasst.
  10. Walzanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (14, 14', 15, 15') eine translatorische Bewegung erfährt, wobei die Spindelmutter (16, 16', 17, 17') zusätzlich antreibbar drehbar ist.
  11. Walzanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem der Spannschlitten (4, 6) ein mitbewegter Antriebsmotor (24), insbesondere zum Antrieb der Spindelmutter (16, 16', 17, 17'), angeordnet ist
  12. Walzanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mitbewegte Antriebsmotor als die Spindel (14, 14', 15, 15') umschließender Hohlwellenmotor ausgebildet ist.
  13. Walzanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführvorrichtung (2) zumindest zwei Dornlager (9) zur Halterung einer Dornstange aufweist, wobei zumindest eines der Dornlager (9), insbesondere das erste Dornlager (9), um einen Stellweg in seiner Position einstellbar veränderbar ist, wobei insbesondere eine maximale Länge des der Stellwegs mehr als 20% eines Abstandes der Dornlager (9) beträgt.
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