AT405619B

AT405619B - Walzgerüst

Info

Publication number: AT405619B
Application number: AT0071195A
Authority: AT
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen
Priority date: 1995-04-25
Filing date: 1995-04-25
Publication date: 1999-10-25
Also published as: DE59602284D1; KR19990007799A; US6062058A; ATE181520T1; WO1996033823A1; EP0822872A1; JPH11503975A; ATA71195A; EP0822872B1; EP0822872B2

Description

AT 405 619 B

Die Erfindung betrifft ein Walzgerüst mit zwei einen Walzspalt bildenden Walzen, die über Antriebsspindeln von jeweils eigenen Antriebsmotoren antreibbar sind, insbesondere Quarto-Gerüst, wobei für jede Walze jeweils ein Antriebsstrang mit jeweils einer Zahnkupplung kombiniert mit einer weiteren Gelenkkupplung zur Anwendung gelangt.

Bei einem Walzgerüst bedingt die Anordnung von zwei Antriebsmotoren - ein sogenannter Zwillingsantrieb (twin drive) - infolge des großen Mittenabstandes der Motorantriebswellen große Beugungswinkel der Antriebsspindeln oder, falls man solche vermeiden will, entsprechend lange Antriebsspindeln, was jedoch einen drehweichen Antrieb ergäbe. Diese Problematik stellt sich insbesondere bei Quarto-Reversiergerüsten, bei denen der vertikale Verstellweg der oberen Arbeitswalze groß ist. Für die Anordnung von Antriebsspindeln mit größerem Beugungswinkel ist es bekannt, Kardanwellen mit Kreuzgelenken vorzusehen. Solche Antriebsspindeln mit großen Beugungswinkeln haben jedoch den Nachteil, daß sie bei vorgegebenem Durchmesser der Kreuzgelenke - dieser kann infolge des relativ kleinen Durchmessers der Arbeitswalzen ein bestimmtes Ausmaß nicht überschreiten - nur relativ kleine Drehmomente übertragen können. Dies deshalb, weil man bei der Dimensionierung der Kreuzzapfen der Kreuzgelenke beschränkt ist; insbesondere bei größeren Winkelstellungen erfordern die Kreuzzapfen große Außendurchmesser der Kreuzgelenke.

Aus der JP-60-37205 A ist ein Walzgerüst bekannt, bei dem die Walzen jeweils über eine erste Zahnkupplung mit einer ersten Welle und über eine zweite Zahnkupplung mit einer Verbindungswelle und weiter über ein Kreuzgelenk mit einer Gelenkwelle und ein weiteres Kreuzgelenk mit einem Antriebsmotor oder einer weiteren Gelenkwelle verbunden ist. Die Verbindungswellen sind in einer justierbaren Führung in zueinander paralleler Anordnung gelagert. Hierdurch müssen von den Zahnkupplungen relativ große Winkel aufgenommen werden, denn es muß ein ausreichend größere Abstand zwischen den an den Verbindungswellen angeordneten Kreuzgelenken geschaffen werden. Dies erhöht wesentlich den Verschleiß der Zahnkupplungen. Ein weiterer Nachteil des bekannten Walzgerüstes ist darin zu sehen, daß der Abstand zwischen Motor und Walzgerüst sehr groß ist, was eine platzaufwendige Antriebsanordnung ergibt. Hierdurch ergibt sich auch eine zu weiche Momentenübertragung von den Antriebsmotoren zu den Arbeitswalzen.

Aus der JP-61-193711 A ist ein Walzgerüst der eingangs beschriebenen Art bekannt, das ähnlich dem in der JP-A - 60-37205 beschriebenen Walzgerüst gestaltet ist. Beide Walzen sind jeweils über eine Zahnkupplung mit einer ersten Welle und über eine größere winkelige Abweichungen zulassende Gelenkkupplung, wie ein Kreuzgelenk, mit einer Gelenkwelle und eine weitere solche Gelenkkupplung mit jeweils einem Antriebsmotor bzw. Getriebe verbunden. Jeder Antriebsstrang ist somit von zwei Gelenkwellen gebildet, wodurch sich infolge der einen großen Platz benötigenden Gelenkkupplungen für größere winkelige Ausnehmungen ein großer Abstand zwischen Motor und Walzgerüst ergibt, was mit dem Nachteil einer weichen Momentenübertragung von den Antriebsmotoren zu den Arbeitswalzen einhergeht. Durch die gemäß dem bekannten Walzgerüst einander gegenüberliegenden Kreuzgelenke ergeben sich große Neigungswinkel der Gelenkwellen zueinander, die von den Kreuzgelenken aufgenommen werden müssen. Hierdurch treten erhöhte Verschleißerscheinungen auf, so daß die Lebensdauer der Kreuzgelenke nicht sehr hoch ist. Weiters ist die bekannte Konstruktion mit einem intensiven Wartungsaufwand verbunden.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Walzgerüst zu schaffen, bei dem auch bei Walzen mit kleinen Durchmessern und einem demgegenüber relativ großen Mittelabstand der Motorantriebswellen Antriebsspindeln vorgesehen werden können, die mit einem großen Beugungswinkel - und damit mit relativ kurzer Baulänge - angeordnet werden können, wobei jedoch trotzdem sehr hohe Antriebsmomente übertragen werden können, beispielsweise zum Walzen hochfesten Walzgutes und zum Walzen mit großen Stichabnahmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß lediglich eine einzige der Antriebsspindeln von zwei durch eine größere winkelige Wellenverlagerungen zuiassenden Gelenkkupplung miteinander verbundenen Teilen, von denen ein Teil über eine solche Gelenkküpplung mit dem Antriebsmotor verbunden ist, gebildet ist und die andere Antriebsspindel sich als einteilige Zahnspindel von der Zahnkupplung bis zu einer an der Antriebswelle des Motors angeordneten, winkelige Wellenverlagerungen zulassenden Kupplung, vorzugsweise ebenfalls eine Zahnkupplung, erstreckt.

Diese Konstruktion ist besonders platzsparend und ermöglicht eine momentenmäßig optimale Dimensionierung auch bei sehr engen Achsabständen der Walzen.

Zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmierung der Zahnkupplungen ist vorteilhaft zwischen den Achsen der Walzen und den Achsen der gegenüber den Walzen beweglichen Teile der Zahnkupplungen jeweils eine Winkelstellung im Bereich zwischen 0,5 und 1,5*, vorzugsweise eine Winkelstellung von etwa 0,8 *, eingehalten, wobei die Dimensionierung der Kardanwelle und auch der Zahnspindeln noch verbessert werden kann, wenn die Achsen der Zahnspindeln in Richtung zu den Antriebsmotoren divergieren. 2

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Zweckmäßig weisen die Zahnkupplungen ballige Außenverzahnungen auf, wobei zur Erzielung einer axialen Bewegbarkeit der angetriebenen Walzen sich die Innenversahnungen der Zahnkupplungen in Achsrichtung über ein Vielfaches der Außenverzahnung erstrecken.

Um stets den optimalen Eingriffswinkel der Zahnkupplung, d.h. den optimalen Winkel zwischen der Achse der Walze und der ihr zugeordneten Zahnspindel sicherzustellen, insbesondere bei Ändern des Walzspaltes, ist der gegenüber einer Walze bewegliche Teil der Zahnkupplung der Zahnspindel, die mit der Kardanwelle verbunden ist, über eine Ausgleichseinrichtung zur Einhaltung einer vorgegebenen Winkelstellung am Fundament abgestützt, wobei die Ausgleichseinrichtung von einer als Hebelsystem ausgebildeten Parallelführung gebildet ist.

Zur Vermeidung zu großer Belastungen quer zur Achsrichtung sind vorteilhaft die Zahnspindeln über Drehlager mittels seitlich geführter Spindelbalancierungen gegenüber dem Fundament abgestützt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand in der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 eine Schrägrißansicht und Fig. 2 einen durch die Achsen der Antriebsspindeln gelegten Vertikalschnitt eines Details der Fig. 1 einer Ausführungsform veranschaulichen.

Zwei Arbeitswalzen 1, 2 eines Quarto-Grobblechgerüstes, deren Achsabstand 3 sich auf die gewünschte Blechstärke einstellen läßt, sind gemäß Fig. 1 mit ihren Antriebszapfen 4, 5 über Lager, die generell mit 6 bezeichnet sind, am Walzgerüst 7 abgestützt. Zur Vermeidung von Durchbiegungen der Arbeitswalzen 1, 2 sind Stützwalzen 8 vorgesehen, die ebenfalls am Walzgerüst 7 über Lager 9 drehbar gelagert sind.

Die nur einen relativ kleinen Durchmesser 10 aufweisenden Arbeitswalzen 1, 2 sind jeweils über eine eigene Antriebsspindel 11, 12 mittels eines eigenen Antriebsmotors 13, 14 antreibbar. Die Anordnung der Antriebsmotoren 13, 14 ist derart getroffen, daß der Achsabstand 15 der Antriebswellen 16 der Antriebsmotoren 13, 14 möglichst gering ist. Um die Antriebsspindeln 11,12 nicht allzu lange bauen zu müssen, was eine zu weiche Momentenübertragung von den Antriebsmotoren 13, 14 zu den Arbeitswalzen 1, 2 ergäbe, sind die Antriebsspindeln 11,12 zueinander geneigt angeordnet.

Erfindungsgemäß ist jeder Antriebszapfen 4, 5 der Arbeitswalzen 1, 2 mit einer Hülse 17 drehfest verbunden, die eine Innenverzahnung 18 aufweist. In diese Innenverzahnung 18 greift eine ballige Außenverzahnung 19, die an einer weiteren Hülse 20 außenseitig angeordnet ist, ein. Die Hülsen 17 und 20 bilden somit jeweils eine Zahnkupplung. Die Länge der Innenverzahnung 18 ist um ein Vielfaches länger als die Zähne der Außenverzahnung 19, so daß eine axiale Beweglichkeit möglich ist. Hierdurch können die Arbeitswalzen 1, 2 in Achsrichtung gegenüber dem Walzgerüst 7 verschoben werden. Unterschiedliche Axiallagen der Arbeitswalzen 1, 2 sind in Fig. 2 dargestellt.

Die mit der Außenverzahnung 19 versehenen Hülsen 20 sind jeweils drehtest an einer Spindel 21 bzw. 22 montiert und bilden zusammen mit dieser Spindel 21 bzw. 22 eine sogenannte Zahnspindel.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Antriebsspindel 12 der oberen Arbeitswalze 2 von der Zahnspindel 20, 22 und einer daran anschließenden Kardanwelle 23 gebildet, die über ihre Kreuzgelenke 24 einerseits mit der Zahnspindel 20, 22 und andererseits mit der Antriebswelle 16 des oberen Antriebsmotors 14 verbunden ist. Anstelle der Kreuzgelenke 24 könnten auch andere Gelenkkupplungen vorgesehen sein, die zur Übertragung hoher Drehmomente geeignet sind, beispielsweise Flachzapfenkupplungen.

Die Antriebsspindel 11 der unteren Arbeitswalze 1 ist bis zur Antriebswelle 16 des unteren Antriebsmotors 13 starr - wenn auch gegebenenfalls mehrteilig * ausgebildet und mit der Antriebswelle 16 des unteren Antriebsmotors 13 über eine Zahnkupplung 24' gekuppelt. Die Achslagen der Zahnspindeln 20, 21 und 20, 22 sind so gewählt, daß deren Achsen mit den Achsen der zugehörigen Arbeitswalzen 1, 2 einen Winkel zwischen 0,5 und 1,5*, vorzugsweise einen Winkel von etwa 0,8*, einschließen. Für die untere Arbeitswalze 1, die im Walzgerüst 7 nur gering verstellbar angeordnet ist, wird dies durch entsprechende Anordnung des unteren Antriebsmotors 13 erreicht; für die obere Arbeitswalze 2 muß zur Einhaltung des optimalen Winkelbereiches die Zahnspindel 20, 22 mittels einer als Parallelführung 25 ausgebildeten Ausgleichseinrichtung gegenüber dem Fundament 26 abgestützt werden. Die Parallelführung 25 ist von einem Gelenkhebelsystem gebildet, u.zw. greifen etwa vertikal gerichtete Laschen 27 an einem die obere Zahnspindel 20, 22 umgebenden und gegenüber der Zahnspindel 20, 22 mittels Drehlager 28 abgestutzten Gehäuse 29 an, welches Gehäuse 29 gegenüber dem Fundament 26 verdrehgesichert ist. Die Laschen 27 sind jeweils an einem Winkelhebel 30 angelenkt, dessen Kniegelenk 31 am Fundament 26 drehbar abgestützt ist. Die weiteren Hebelarme 32 der Winkelhebel 30 sind über eine Zug- bzw. Druckkräfte aufnehmende Lasche 33 verbunden. Hierdurch kann die Zahnspindel 20, 22 der oberen Arbeitswalze 2 gemeinsam mit dieser in vertikaler Richtung parallel zu sich selbst verstellt werden, beispielsweise zur Einstellung unterschiedlich hoher Walzspalte 34.

Zur Vermeidung von Belastungen, hervorgerufen durch Gewichtskräfte der Antriebsspindeln11, 12, sind die Zahnspindeln 20, 21 und 20, 22 mittels an einer seitlichen Führung 26' gestützter Spindelbalancierun- 3

Claims

AT 405 619 B gen 35, 36, die nur in Fig. 2 eingezeichnet sind, gegenüber dem Fundament 26 abgestützt. Wie insbesondere aus Fig. 2 zu erkennen ist, gelingt es durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Walzgerüstes, die Kreuzgelenke 24 der Kardanwelle 23 trotz sehr kleiner Durchmesser 10 der Arbeitswalzen 1, 2 sehr groß zu dimensionieren, u.zw. als Folge des Vorsehens der Zahnkupplungen 17, 20 und der Zahnspindeln 20, 21 und 20, 22. Die Anordnung der Zahnspindeln 20, 21 und 20, 22 ist hierbei so getroffen, daß diese in Richtung zu den Antriebsmotoren 13, 14 divergieren, wodurch es gelingt, das die Kardanwelle 23 mit der Zahnspindel 20, 22 verbindende Kreuzgelenk 24 mit maximaler Größe zu gestalten. Dies ist insoferne von Bedeutung, als das zu übertragende Moment sich mit der dritten Potenz des Durchmessers der Kreuzgelenke 24 bzw. der Kardanwelle 23 vergrößert. Somit gelingt es, trotz der kleinen Durchmesser 10 der Arbeitswalzen 1, 2 und der relativ eng zum Walzgerüst 7 benachbarten Anordnung der Antriebsmotoren 13, 14, ein sehr großes Drehmoment zu übertragen, u.zw. ein wesentlich höheres als gemäß dem Stand der Technik, wobei als zusätzlicher Vorteil noch ein drehsteifer Antrieb verwirklicht ist. Ein weiterer Vorteil ist noch darin zu sehen, daß durch die Anordnung der Zahnkupplungen 17, 20 eine nur geringe Verschiebekraft zum Verschieben der Arbeitswalzen 1, 2 erforderlich ist. Diese liegt weit unter der Verschiebekraft, die beispielsweise notwendig ist, um eine mittels einer herkömmlichen Gelenkwelle mit Längenausgleich angetriebene Arbeitswalze zu verschieben. Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch Einbau eines als Federtopf 37 ausgebildeten Feder-Dämpferelementes in das Hebelsystem der Parallelführung 25. Hierdurch werden dynamisch als Biegekräfte auf den Walzzapfen wirkende Kräfte, hervorgerufen durch die Vertikalbeschleunigungen des Antriebsstranges beim Walzguteintritt bzw. -austritt, auf einen Bruchteil der herkömmlichen Werte reduziert. Der Federtopf 37 kann an einem beliebigen Hebel des Hebelsystems vorgesehen werden. Vorzugsweise ist das Feder-Dämpferelement kraftabhängig einstellbar. Patentansprüche 1. Walzgerüst mit zwei einen Walzspalt (34) bildenden Walzen (1, 2), die über Antriebsspindeln (11, 12) von jeweils eigenen Antriebsmotoren (13, 14) antreibbar sind, insbesondere Quarto-Gerüst, wobei für jede Walze (1, 2) jeweils ein Antriebsstrang mit jeweils einer Zahnkupplung (17) kombiniert mit einer weiteren Gelenkkupplung (24) zur Anwendung gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich eine einzige der Antriebsspindeln (12) von zwei durch eine größere winkelige Wellenverlagerungen zulassenden Gelenkkupplung (24) miteinander verbundenen Teilen, von denen ein Teil über eine solche Gelenkkupplung (24) mit dem Antriebsmotor (14) verbunden ist, gebildet ist und die andere Antriebsspindel (11) sich als einteilige Zahnspindel (20, 21) von der Zahnkupplung (17, 20) bis 2u einer an der Antriebswelle (16) des Motors (13) angeordneten, winkelige Wellenverlagerungen zulassenden Kupplung, vorzugsweise ebenfalls eine Zahnkupplung (24'), erstreckt.
2. Walzgerüst nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Achsen der Walzen (1, 2) und den Achsen der gegenüber den Walzen (1, 2) beweglichen Teile (20) der Zahnkupplungen (17, 20) jeweils eine Winkelstellung im Bereich zwischen 0,5 und 1,5*, vorzugsweise eine Winkelstellung von etwa 0,8 *, eingehalten ist.
3. Walzgerüst nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Zahnspindeln (20, 21 und 20, 22) in Richtung zu den Antriebsmotoren (13, 14) divergieren.
4. Walzgerüst nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenverzahnungen (18) der Zahnkupplungen (17, 20) sich in Achsrichtung über ein Vielfaches der Außenverzahnung (19) erstrecken.
5. Walzgerüst nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenüber einer Walze (2) bewegliche Teil (20) der Zahnkupplung (17, 20) der Zahnspindel (20, 21), die mit der Gelenkwelle (23) verbunden ist, über eine Ausgleichseinrichtung (25) zur Einhaltung einer vorgegebenen Winkelstellung am Fundament abgestützt ist, die von einer als Hebelsystem ausgebildeten Parallelführung (25) gebildet ist.
6. Walzgerüst nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnspindeln (20, 21 und 20, 22) über Drehlager mittels seitlich geführter Spindelbalancierungen (35, 36) gegenüber dem Fundament (26) abgestützt sind. 4 AT 405 619 B
7. Walzgerüst nach Anspruch 5 oder dadurch gekennzeichnet, daß ein Feder-Dämpferelement im Hebelsystem der Parallelführung (25) vorgesehen ist, das inbesondere kraftabhängig einstellbar ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 5