EP0280001B1 - Antrieb für ein Kaltpilgerwalzwerk mit Massen- und Momentenausgleich - Google Patents

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EP0280001B1
EP0280001B1 EP87730137A EP87730137A EP0280001B1 EP 0280001 B1 EP0280001 B1 EP 0280001B1 EP 87730137 A EP87730137 A EP 87730137A EP 87730137 A EP87730137 A EP 87730137A EP 0280001 B1 EP0280001 B1 EP 0280001B1
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EP
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mass
slide
compensation
roller stand
crank
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EP87730137A
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Josef Gerretz
Antonio Dipl.-Ing. Hurtado
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Vodafone GmbH
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Mannesmann AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B21/00Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/005Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills with reciprocating stand, e.g. driving the stand

Definitions

  • the invention relates to the drive for a cold pilger rolling mill with mass and torque compensation, in which the driven crank rotating about a vertical axis is connected via a coupling to the roll stand guided horizontally in a slide and the coupling with its total mass, the torque compensation and the crank with it Total mass takes over the mass balance.
  • a cold pilger rolling mill of the generic type in which the crank mechanism is arranged laterally offset from the rolling mill.
  • the crank is connected via a crankshaft crank to the balancing mass for torque compensation arranged above the crank mechanism. This is out of phase with the crank; the reciprocating movement is made possible by parallel guides.
  • the rolling mill is coupled via a long connecting rod, which is mounted on one side on the crankshaft crank.
  • This known rolling mill is simplified in a non-prepublished invention proposal in that the rolling stand is arranged directly above the crank mechanism and the coupling is mounted directly on the crank pin, the coupling with its total mass taking over the moment compensation and the crank with its total mass taking over the mass compensation.
  • the mass balancing reduces the mass forces (inertial and centrifugal forces) that act on the foundation via the housing, and the torque balancing reduces the drive torques for the acceleration of the reciprocating frame mass.
  • a mass moment remains about a horizontal axis, which acts at right angles to the direction of movement of the roll stand.
  • the mass moment arises because the inertial force acting in the center of gravity of the roll stand and the centrifugal force acting on the mass MA in the virtual point of application (center of gravity) are of the same size, but are not on the same line of action.
  • the size of the mass moment is determined from the product of the inertial force acting in the center of gravity of the roll stand and its vertical distance from the point of application of the centrifugal force of the mass MA.
  • the present invention is based on the knowledge that an optimal mass balance is only possible if the mass torque identified above as disadvantageous is eliminated, the task of improving the known drive so that the mass torque is balanced.
  • a preferred embodiment of the invention is characterized in that the additional mass is arranged under the slide extended in the direction of movement of the roll stand.
  • the roll stand can be provided directly above the coupling, while the additional mass is attached to the correspondingly extended slide laterally next to the gear according to the above conditions.
  • the additional mass is provided directly below the roll stand, and the roll stand is arranged on the slide that is extended in the direction of movement.
  • the coupling acts on the end of the slide facing away from the roll stand and transmits the drive from there to the roll stand and additional mass.
  • a connecting rod can also be provided between the slide and the coupling.
  • the rolling stand of the cold pilger rolling mill is designated by WG, which can be displaced in the direction of arrow 1 between the end positions shown in solid lines and in dash-dotted lines.
  • the roll stand WG is fastened on the slide 3, which can be moved horizontally in guides 2, the movement of which is generated via the crank mechanism. From the drive, not shown, the rotary movement is transmitted via the drive shaft 4 and the bevel gear pair 5, 6 to the pinion 7, by which the spur gear 8 is driven via the crank 9.
  • the crank 9 takes over the mass balance with its entire mass MA.
  • the coupling 12 Via a pin 10, with which a pinion 11a is firmly connected and that rolls on an internally toothed gear 11 surrounding the crank 9, the coupling 12 is connected to the crank 9, which receives a rotational movement opposite to the crank by appropriate superimposition of the rotary movements.
  • the coupling 12 is in turn connected to the slide 3 at 13.
  • the center of gravity of the roll stand WG is indicated by SWG, which is vertically spaced from the point of application SAG of the centrifugal force of the crank mass MA by the amount a. If the system is designed correctly, the inertial force acting on the roll stand's center of gravity is equal to the centrifugal force of the crank mass MA acting on the point of application SAG, but because the forces are not on a line of action, a mass moment results. In order to compensate for this mass moment, the additional mass MZ was provided according to the invention, which is attached to an arm 14 on the slide 3.
  • This additional mass MZ is spaced from the point of application of the centrifugal force of the masses MA in the vertical plane, as indicated by b, the product of the inertial force for accelerating the mass MZ and the vertical distance b between the points SAG and SM being equalized Mass moment is.
  • the roll stand WG is arranged on the slide 3 above the additional mass MZ.
  • the coupling 12 engages in the extended part of the slide 3 and thereby takes the roll stand WG and the additional mass MZ with it.
  • Figure 3 differs from the illustration in Figure 2 in that the slide 3 is shortened and the connection between the slide 3 and the coupling 12 is made by a connecting rod 15 which is articulated at both ends to the respective components.

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Description

  • Die Erfindung betrifft den Antrieb für ein Kaltpilgerwalzwerk mit Massen- und Momentenausgleich, bei dem die angetriebene um eine vertikale Achse drehende Kurbel über eine Koppel mit dem in einem Schieber horizontal geführten Walzgerüst verbunden ist und die Koppel mit ihrer Gesamtmasse den Momentenausgleich und die Kurbel mit ihrer Gesamtmasse den Massenausgleich übernimmt.
  • Aus der DE-B 27 40 729 ist ein Kaltpilgerwalzwerk der gattungsgemäßen Art bekannt, bei dem der Kurbeltrieb seitlich versetzt zum Walzwerk angeordnet ist. Die Kurbel ist dabei über eine Kurbelwellenkröpfung mit der über dem Kurbeltrieb angeordneten Ausgleichsmasse für den Momentenausgleich verbunden. Diese ist phasenverschoben zu der Kurbel angeordnet; die hin- und hergehende Bewegung wird durch parallele Führungen ermöglicht. Das Walzwerk ist über eine lange Verbindungsstange, die an der einen Seite an der Kurbelwellenkröpfung gelagert ist, gekoppelt.
  • Dieses bekannte Walzwerk wird in einem nicht vorveröffentlichten Erfindungsvorschlag dadurch vereinfacht, daß das Walzgerüst unmittelbar über dem Kurbeltrieb angeordnet und die Koppel unmittelbar auf dem Kurbelzapfen gelagert ist, wobei die Koppel mit ihrer Gesamtmasse den Momentenausgleich und die Kurbel mit ihrer Gesamtmasse den Massenausgleich übernimmt. Bei dieser Lösung reduziert der Massenausgleich die Massenkräfte (Trägheits- und Fliehkräfte), die über das Gehäuse auf das Fundament wirken und der Momentenausgleich reduziert die Antriebsdrehmomente für die Beschleunigung der hin- und herbewegten Gerüstmasse.
  • Bei den bekannten Lösungen verbleibt jedoch ein Massenmoment um eine horizontale Achse, die im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Walzgerüstes wirkt. Das Massenmoment entsteht, weil die im Schwerpunkt des Walzgerüstes angreifende Trägheitskraft und die im virtuellen Angriffspunkt (Schwerpunkt) angreifende Fliehkraft der Masse MA zwar gleichgroß sind, aber nicht auf ein und derselben Wirkungslinie liegen. Dabei ist die Größe des Massenmomentes bestimmt aus dem Produkt der im Schwerpunkt des Walzgerüstes angreifenden Trägheitskraft und ihrem vertikalen Abstand zum Angriffspunkt der Fliehkraft der Masse MA.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von der Erkenntnis, daß ein optimaler Massenausgleich erst dann möglich ist, wenn das vorstehend als nachteilig erkannte Massenmoment eliminiert wird, die Aufgabe zugrunde, den bekannten Antrieb so zu verbessern, daß das Massenmoment ausgeglichen wird.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Durch die Anordnung einer zusätzlichen Masse unterhalb des Walzgerüstes und unterhalb des virtuellen Angriffspunktes der Fliehkraft der Masse MA wird ein Ausgleich des Massenmomentes dann ermöglicht, wenn der vertikale Abstand des Schwerpunktes dieser zusätzlichen Masse vom Angriffspunkt der Fliehkraft der Massenausgleichsmasse so gewählt ist, daß das Produkt gleich dem Produkt ist, das sich aus dem Abstand des Angriffspunktes der Fliehkraft der Massenausgleichsmasse vom Schwerpunkt des Walzgerüstes mit der dort angreifenden Trägheitskraft ist.
  • Eine vorzugsweise Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Masse unter dem in Bewegungsrichtung des Walzgerüstes verlängerten Schieber an demselben angeordnet ist. Bei dieser Lösung kann das Walzgerüst unmittelbar über der Koppel vorgesehen sein, während die zusätzliche Masse nach den vorstehenden Bedingungen seitlich neben dem Getriebe an dem entsprechend verlängerten Schieber befestigt ist.
  • Es ist jedoch nach einem anderen Merkmal auch denkbar, daß die zusätzliche Masse unmittelbar unterhalb des Walzgerüstes vorgesehen ist, und das Walzgerüst auf dem in Bewegungsrichtung verlängerten Schieber angeordnet ist. Dabei greift die Koppel an dem dem Walzgerüst abgekehrten Ende des Schiebers an und überträgt von dort aus den Antrieb auf Walzgerüst und zusätzliche Masse.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, kann auch zwischen Schieber und Koppel eine Verbindungsstange vorgesehen sein.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
  • Fig. 1
    den schematischen Querschnitt durch einen Antrieb für ein Kaltpilgerwalzwerk mit am verlängerten Schieber angeordneter zusätzlicher Masse,
    Fig. 2
    einen Antrieb, bei dem das Walzgerüst auf dem verlängerten Schieber oberhalb der zusätzlichen Masse angeordnet ist und
    Fig. 3
    eine Anorndung gemäß Figur 2, jedoch mit Verbindungsstange zwischen Schieber und Koppel.

  • In Figur 1 ist mit WG das Walzgerüst des Kaltpilgerwalzwerkes bezeichnet, das in Pfeilrichtung 1 zwischen den in durchgezogenen Linien und in strichpunktierten Linien dargestellten Endstellungen verschiebbar ist. Dabei ist das Walzgerüst WG auf dem horizontal in Führungen 2 bewegbaren Schieber 3 befestigt, dessen Bewegung über den Kurbeltrieb erzeugt wird. Von dem nicht dargestellten Antrieb wird über die Antriebswelle 4 und die Kegelradpaarung 5, 6 die Drehbewegung auf das Ritzel 7 übertragen, von dem das Stirnrad 8 über die Kurbel 9 angetrieben wird. Die Kurbel 9 übernimmt mit ihrer gesamten Masse MA den Massenausgleich. Über einen Zapfen 10, mit dem ein Ritzel 11a fest verbunden ist und daß auf einem innenverzahnten, die Kurbel 9 umgebenden Zahnrad 11 abwälzt, ist mit der Kurbel 9 die Koppel 12 verbunden, die durch entsprechende Überlagerung der Drehbewegungen eine der Kurbel entgegengesetzte Drehbewegung erhält. Die Koppel 12 wiederum ist bei 13 mit dem Schieber 3 verbunden.
  • In Figur 1 ist mit SWG der Schwerpunkt des Walzgerüstes WG angedeutet, der vom Angriffspunkt SAG der Fliehkraft der Kurbelmasse MA um den Betrag a vertikal beabstandet ist. Die im Schwerpunkt SWG des Walzgerüstes angreifende Trägheitskraft ist bei richtiger Auslegung des Systems zwar gleich der im Angriffspunkt SAG angreifenden Fliehkraft der Kurbelmasse MA, doch weil die Kräfte nicht auf einer Wirkungslinie liegen, ergibt sich ein Massenmoment. Um dieses Massenmoment auszugleichen, wurde erfindungsgemäß die zusätzliche Masse MZ vorgesehen, die am Schieber 3 an einem Arm 14 angesetzt ist. Der Schwerpunkt dieser zusätzlichen Masse MZ ist vom Angriffspunkt der Fliehkraft der Massen MA in vertikaler Ebene, wie mit b angedeutet, beabstandet, wobei das Produkt aus der Trägheitskraft zum Beschleunigen der Masse MZ und dem vertikalen Abstand b zwischen den Punkten SAG und SM gleich dem auszugleichenden Massenmoment ist.
  • In Figur 2 ist abweichend von Figur 1 das Walzgerüst WG oberhalb der zusätzlichen Masse MZ auf dem Schieber 3 angeordnet. Die Koppel 12 greift dabei in den verlängerten Teil des Schiebers 3 ein und nimmt dadurch das Walzgerüst WG und die zusätzliche Masse MZ mit.
  • Figur 3 unterscheidet sich von der Darstellung in Figur 2 dadurch, daß der Schieber 3 verkürzt ist und die Verbindung zwischen dem Schieber 3 und der Koppel 12 durch eine Verbindungsstange 15 hergestellt ist, die an beiden Enden gelenkig mit den jeweiligen Bauteilen verbunden ist.

Claims (4)

1. Antrieb für ein Kaltpilgerwalzwerk mit Massen- und Momentenausgleich, bei dem die angetriebene, um eine vertikale Achse drehende Kurbel über eine Koppel mit dem von einem Schieber horizontal geführten Walzgerüst verbunden ist und die Koppel mit ihrer Gesamtmasse den Momentenausgleich und die Kurbel mit ihrer Gesamtmasse den Massenausgleich übernimmt,
gekennzeichnet durch eine zusätzliche Masse Mz, die so mit dem Walzgerüst verbunden ist, daß sie synchron mit dem Walzgerüst parallel dazu hin- und herbewegbar ist, und deren Schwerpunkt (SM) tiefer liegt, als der virtuelle Angriffspunkt (SAG) der Fliehkraft der Kurbelausgleichsmasse (MA), wobei das Produkt aus der Trägheitskraft zum Beschleunigen der Masse (MZ) und dem vertikalen Abstand (b) zwischen dem Schwerpunkt (SM) der Masse (MZ) und dem Angriffspunkt (SAG) der Fliehkraft der Masse (MA) dem auszugleichenden Massenmoment aus dem Produkt der im Walzgerüstschwerpunkt (SWG) angreifenden Trägheitskraft und ihrem vertikalen Abstand (a) zum Angriffspunkt (SAG) der Fliehkraft entspricht.
2. Antrieb für ein Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzliche Masse (MZ) unter dem in Bewegungsrichtung des Walzgerüstes verlängerten Schieber (3) an demselben angeordnet ist.
3. Antrieb für ein Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die zusätzliche Masse (MZ) unmittelbar unterhalb des Walzgerüstes (WG) vorgesehen ist und das Walzgerüst (WG) auf dem in Bewegungsrichtung verlängerten Schieber (3) angeordnet ist.
4. Antrieb für ein Kaltpilgerwalzwerk nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Schieber (3) und Koppel (12) eine Verbindungsstange (15) vorgesehen ist.
EP87730137A 1987-02-23 1987-10-29 Antrieb für ein Kaltpilgerwalzwerk mit Massen- und Momentenausgleich Expired - Lifetime EP0280001B1 (de)

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DE3706129A DE3706129C1 (de) 1987-02-23 1987-02-23 Antrieb fuer ein Kaltpilgerwalzwerk mit Massen- und Momentenausgleich
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