[0001] Einrichtung zum Verspannen von Walzscheiben oder Walzringen, vorzugsweise in fliegend
gelagerter Anordnung.
[0002] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verspannen von Walzscheiben oder Walzringen,
vorzugsweise in flieaend gelagerter Anordnung, nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
[0003] Die DE-OS 26 39 543 und 25 49 709 haben eine derartige Einrichtung zum Gegenstand,
bei welcher in die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle ein Zuganker eingesetzt
ist. Durch axiales Dehnen des Zugankers werden axial gerichtete Druckspannungen erzeugt,
wodurch die Walzscheibe zwischen planparallelen Flächen mit ihren beiden Stirnseiten
axial verspannt wird. Dabei wird die Walzscheibe mit der Antriebswelle drehfest verbunden,
indem eine Kegelhülse in die Bohrung der Walzscheibe eingeschoben und unter der Wirkung
der aufgebrachten Radialkräfte der Walzring auf der Antriebswelle verspannt wird.
Das führt jedoch zu unvermeidbaren bzw. unkontrollierbaren radialen Spannkräften in
den Walzscheiben aus Hartguß bzw. dem noch spannungsempfindlicheren Hartmetall, wenn
man auch versucht diese Spannkräfte durch der konischen Hülse vorgeschaltete Tellerfedern
zu mildern.
[0004] Besonders ist dabei auf die radial gerichteten, sich bei Erwärmung der Walzringe
bzw. Walzscheiben und der damit verbundenen Wärmedehnung des Materials erhöhenden
Spannkräfte zwischen konischer Hülse und Walzring hinzuweisen.
[0005] Durch das beiderseitige axiale Verspannen der Walzscheibe bzw. des Walzringes in
Verbindung mit deren spielfreiem Sitz auf der Antriebswelle mittels konischer Hülse
ist das Auftreten von Spannkräften insbesondere unter Einwirkung der Walzhitze unvermeidbar.
Demzufolge kann die gestellte Aufgabe nach einem ausschließlich axialen Verspannen
der Walzscheiben oder Walzringe mit den vorbekannten Vorrichtungen nicht für den Betriebsmann
befriedigend gelöst werden.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, die drehfeste Verspannung der Walzringe mit der Antriebswelle
ausschließlich unter Aufbringen axialer Druckkräfte und axialem Formschluß und Vermeidung
jeglicher radialer Spannkräfte zu erzielen.
[0007] Zur Lösung der gestellten Aufgabe sitzt beispielsweise bei aus Hartguß bestehenden
Walzscheiben diese auf dem freien Ende des Zugankers außerhalb der Antriebswelle mit
Spiel auf und ist mit ihren beiden Stirnflächen einerseits zwischen den Druckflächen
einer auf dem Kopfende des Zugankers festgelegten hydraulischen Spanneinheit und andererseits
zwischen der Stirnfläche des Lagerzapfens der Antriebswelle unter Aufbringen von ausschließlichen
Axialkräften verspannbar und zusätzlich zwischen den einander zugewandten Stirnflächen
von Lagerzapfen und Walzscheibe diese axial zentrierend formschlüssig kuppelbar.
[0008] Zum Verspannen von spannungsempfindlichen Walzringen aus Hartmetall als Walzscheiben
sitzt der Walzring auf einem zur Antriebswelle hin flanschförmig ausgebildeten Walzringträger
spielfrei auf, an dessen der Antriebswelle abgewandter Seite eine Stützscheibe sich
planparallel gegen die gemeinsamen Seitenflächen von Walzring und Walzringträger anlegt,
die Stützscheibe mit dem Walzringträger lösbar verbunden ist und die der Antriebswelle
zugewandte Stirnfläche des Walzringträgers mit der dieser zugewandten Stirnfläche
der Antriebswelle formschlüssig kuppelbar ist. Der Walzring ist möglicherweise auf
dem Walzringträger mittels Klebeverbindung befestigt.
[0009] Vorteil der beiden Ausführungsbeispiele zum Verspannen von Walzscheiben bzw. Walzringen
ist, daß die Walzkörper nur unter Aufbringen von reinen Axialkräften mit der Antriebswelle
drehfest verbunden sind. Dabei wird das hydraulische Spannmittel einerseits durch
Längen bzw. Dehnen des Zugankers zum beiderseitigen axialen Verspannen des Walzkörpers
und andererseits zum Herstellen einer Formschlussverbindung über eine stirnseitige
Verzahnung zwischen Walzkörper und Antriebswelle zur sicheren Übertragung des Drehmomentes
von der Antriebswelle auf den Walzkörper verwendet. Dabei dient die stirnseitige Verzahnung
gleichzeitig zum Zentrieren des Walzkörpers gegenüber der Antriebswelle.
[0010] In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Formschlussverbindung aus einer beiderseitigen
stirnseitigen Verzahnung gebildet, welche gleichzeitig mit dem Aufbringen der axialen
Spannkräfte durch das hydraulische Spannmittel unter zusätzlichem Zentrieren des Walzkörpers
auf dem Zugankerteil gegenüber der Antriebswelle in Eingriff gebracht wird.
[0011] Zwecks Verwendung besonders schmaler Walzringe aus Hartmetall, ist dieser zwischen
Stützscheibe und dem der Antriebswelle zugewandten Flanschteil des Walzringträgers
beiderseits zwischen Füllstücke bildenden Stützringen einspannbar. Schmale Walzringe
werden aus Kostengründen dann verwendet, wenn entsprechend dem Walzprogramm nur kleine
Kaliberbreiten auf dem Umfang des Walzringes eingeschnitten sind.
[0012] Auch kann bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen der äußere Ringteil der hydraulischen
Spanneinheit mit seiner dem Walzring zugewandten Stirnfläche als einfachste Ausführung
sich direkt gegen die dieser gegenüberliegenden Stirnfläche des Walzkörpers anlegen.
Auf dem freien Ende des Zugankers kann in vorteilhafter Weise eine Hülse drehbeweglich
aufsitzen auf welcher der Walzkörper sowie der Zylinder des Spannmittels mit radialem
Spiel geführt wird. Das dient in vorteilhafter Weise dem Schutz des Zugankerzapfens
indem dieser beim Walzwechsel vor Beschädigung geschützt und der Walzenwechsel erleichtert
wird.
[0013] Die hydraulische Spanneinheit besteht aus einem den Zuganker umgebenden Spannkolben
und einem Spannzylinder, wobei der Spannkolben mittels Gewindemutter an dem Kopfende
des Zugankers hinterfaßt ist und der Spannzylinder an seiner dem Walzkörper abgewandten
Seite sich mittels Gewindering auf dem Umfang des Spannkolbens abstützt.
[0014] Um eine reine Axialkraft bei großem Dehnweg zu erhalten, ist der Zuganker vorteilhafterweise
entweder mit seinem einen Ende weit in die Hohlwelle eingreifend mit dieser lösbar
verbunden oder die gesamte Hohlwelle bis zu ihrem Ende durchgreifend gegenüber dieser
mit seinem Ende festgelegt.
[0015] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 die Befestigung einer Walzscheibe in fliegend gelagerter Anordnung in einem
Walzgerüst im Längsschnitt im Ausschnitt,
Fig. 2 die alternative Befestigung eines Walzringes aus Hartmetall nach Fig. 1 im
Längsschnitt,
Fig. 3 die alternative Befestigung eines schmalen Walzringes aus Hartmetall nach Fig.
1 im Längsschnitt
und
Fig. 4 eine Draufsicht auf den stirnseitigen Zahnkranz der Antriebswelle.
[0016] Mit 1 ist ein Teil eines Ständers eines Walzgerüstes bezeichnet, in welchem in bekannter
Weise je ein aus zwei Walzen bestehender Walzensatz angeordnet ist. Zum Walzen von
Draht werden in den Zwischen- und Fertigstraßen bevorzugt aus Walzscheiben 2 bzw.
Walzringen bestehende Walzensätze in fliegend gelagerter Anordnung verwendet. Die
Walzscheiben 2 sind mit ihren Umfangsflächen einander gegenüberstehend auf parallelen
Antriebswellen längs der Walzlinie angeordnet. An den Umfangsflächen sind das Walzkaliber
K bildende Ausnehmungen 2a eingedreht.
[0017] Die Walzscheiben 2 sitzen je mit radialem Spiel S auf einer Hülse 4 drehbeweglich
auf, indem die Hülse 4 sich auf dem freien Kopfende 5a eines Zugankers 5 abstützt.
Die Hülse 4 dient als Verschleißteil zum Schutz der Oberfläche des Zugankers 5 insbesondere
beim Walzenwechsel, doch könnten die Walzscheiben 2 alternativ auch mit radialem Spiel
S direkt auf dem freien Kopfende 5a des Zugankers 5 aufsitzen. Der Zuganker 5 ist
mit seinem Schaft 5b in die Bohrung einer als Hohlwelle 7 ausgebildeten Antriebswelle
mit Gewinde eingeschraubt.
[0018] Um einen großen Dehnweg ohne Auftreten von zusätzlichen Spannungen in der Hohlwe
zu erhalten,ist der Schaft 5b weit in die Hohlwelle 7 hineinragend ausgeführt. Der
Zuganker 5 kann auch die Hohlwelle 7 bis zu ihrem antriebsseitigen Ende durchsetzen
und dort mittels Hammerkopf festgelegt werden.
[0019] Die Hohlwelle 7 jeder Walzscheibe 2 ist über ein Gleitlager 8 und eine exzentrische
Büchse 9 zur radialen Walzenanstellung in dem Walzgerüst 1 gelagert. Zum drehfesten
Verspannen der Walzscheiben 2 auf jeder als Antriebswelle ausgebildeten Hohwelle 7
bzw. auf dem freien Kopfende 5a des Zugankers 5 ist auf diesem durch eine Gewindemutter
10 hinterfaßt, auf der Verlängerung der Hülse 4 sich abstützend, eine als hydraulisches
Spannmittel 12 ausgebildete Spanneinheit gelagert.
[0020] Das hydraulische Spannmittel 12 besteht aus einem Ringkolben 12a und einem Ringzylinder
12b. Der Ringzylinder 12b legt sich an der der Walzscheibe 2 abgewandten Seite gegen
einen Gewindering 13 an, der bei Einbringen von Druckmittel in das Spannmittel 12
unter Längung des Zugankers 5 nachgedreht werden kann. Der Ringkolben 12b weist in
Richtung der Längsachse des Zugankers 5 einen Druckmittelkanal 12c mit Kupplungsnippel
12d auf, der als Anschluß an eine nicht weiter dargestellte Druckmittelzuleitung dient.
Zwischen Dichtungsringen 14, 15 liegt die eigentliche Druckmittelkammer 12e. Der Ringzylinder
12b liegt mit seiner der Walzscheibe 2 zugewandten Stirnseite an der dieser zugewandten
Stirnseite der Walzscheibe 2 an, während die andere Stirnseite der Walzscheibe 2 mit
einem stirnseitigen zentrischen Zahnkranz 17a versehen ist, welcher mit einem an der
Stirnseite der Hohlwelle 7 entsprechenden zentrischen Zahnkranz 17b, die Walzscheibe
2 gleichzeitig auf der Hülse 4 zentrieren, unter ) Einleiten von Druckmittel in die
Druckmittelkammer 12e unter Aufbringen reiner Axialkräfte verspannbar ist. Damit sitzt
die Walzscheibe 2 planparallel axial verspannt, drehfest auf dem freien Kopfende 5a
des Zugankers 5 bzw. der Hülse 4 drehfest auf und ist unter Wirkung der Axialkräfte
über 5 die stirnseitigen zentrischen Zahnkränze 17a, 17b formschlüssig mit der als
Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle 7 kuppelbar, von der aus auch das Drehmoment
über die Formschlußverbindung auf die Walzscheibe 2 übertragen wird. Dabei wird das
Entstehen von jeglichen Radialkräften in der ) Walzscheibe vermieden.
[0021] In den Fig. 2 und 3 wird als weiteres Ausführungsbeispiel alternativ zur Walzscheibe
2 aus Hartguß nach Fig. 1 die Verwendung eines Walzringes 20 oder eines sehr schmalen
Walzringes 20a aus Hartmetall im Rahmen der in der Fig. 1 im Prinzip dargestellten
Walzenbefestigung gezeigt.
[0022] In der Fig. 2 ist mit 21 ein Walzringträger bezeichnet, der antriebswellenseitig
eine flanschartige Ringfläche ausweist, gegen welche sich die entsprechende Seitenfläche
eines Walzringes 20 anlegt. Der Walzring 20 sitzt spielfrei, bzw. mittels Klebeverbindung
befestigt, auf dem Außenumfang des Walzringträgers 21 auf, um die Walzkräfte aufnehmen
zu können. Gegen die andere Stirnseite des Walzringes 20 legt sich eine Stützscheibe
22, welche mit Gewindebolzen 22a gegenüber dem Walzringträger 21 verspannt ist. Die
der Hohlwelle 7 zugewandte Stirnfläche des Walzringträgers 21 ist mit einem stirnseitigen
Zahnkranz 27a versehen, dessen Zähne sich formschlüssig in einen entsprechenden Zahnkranz
27b an der gegenüberliegenden Stirnfläche der Hohlwelle 7 unter axialer Kraftwirkung
der hydraulischen Spannmittel 12 einlegen. Der Walzringträger 21 sitzt ebenso wie
in Fig. 1 die Walzscheibe 2 mit radialem Spiel auf der Hülse 4 bzw. direkt auf dem
freien Kopfende 5a des Zugankers 5 auf. Der Walzring 20 weist ebenfalls als Kaliberwalze
ein an seinem Umfang eingeschnittenes Kaliber K auf.
[0023] Die Fig. 3 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Walzringbefestigung dar, bei
welcher ein besonders schmaler Walzring 20a bei kleineren Breiten des Kalibers K beiderseitig
an Stützringen 23 als Füllstücke anliegt und im übrigen zwischen einer mittels Gewindebolzen
22a lösbar mit dem Walzringträger 21 verbundenen Stützscheibe 22 und dem antriebswellenseitigen
Flansch des Walzringträgers 21 festgelegt ist. Schmale Walzringe werden bei kleineren
Kaliberbreiten aus Gründen der Kostenersparnis verwendet. Der Walzring 20a sitzt ebenfalls
spielfrei auf dem Walzringträger 21 auf oder ist mittels Klebeverbindung auf diesem
befestigt. Der Walzringträger 21 weist ebenfalls an seiner der Hohlwelle 7 zugewandten
Stirnseite einen stirnseitigen Zahnkranz 27a auf, der mit einem entsprechenden stirnseitigen
Zahnkranz 27b der zugewandten Stirnseite der Hohlwelle 7 eine kuppelbare Formschlußverbindung
nach:
'Fig. 4 bildet.
[0024] Zum Aufbringen der Walzscheibe 2 nach Fig. 1 auf die auf dem freien Kopfende 5a des
Zugankers 5 aufsitzende Hülse 4 ist die Gewindemutter 10 von dem freien Ende des Zugankers
5 abgeschraubt, so daß die Walzscheibe 2 als Walzkörper auf die Hülse 4 aufgeschoben
werden kann. Danach wird das Spannmittel 12, bestehend aus Spannkolben 12a, Spannzylinder
12b und Gewindering 13 auf die Hülse 4 aufgeschoben. Danach wird die Gewindemutter
10 wieder auf das Ende des Zugankers 5 aufgesetzt und mit diesem verschraubt, so daß
das Spannmittel 12 mit der Walzscheibe 2 fest gegen die stlirnverzahnte Stirnseite
17b der Antriebswelle 7 sich anlegen kann und die Zahnkränze 17a und 17b formschlüssig
miteinander gekuppelt werden. Sodann wird von außen eine Druckmittelzuleitung mit
dem Kupplungsnippel 12d verbunden und Druckmittel über den Druckmittelkanal 12c der
Druckmittelkammer 12e zugeführt. Abhängig von der Größe des Druckes des Druckmittels
wird der Dehnweg des Zugankers 5 eingestellt und der Gewindering 13 nachgestellt und
mit seiner walzenseitigen Stirnseite an dem Spannzylinder 12b zur Anlage gebracht.
Anschließend wird das Druckmittel abgelassen, so daß eine unter Axialkraftwirkung
stehende planparallele Verspannung der Walzscheibe 2 sowie eine feste axiale Formschlussverbindung
zwischen Walzscheibe 2 und Antriebswelle 7 hergestellt ist. Die Druckmittelzuleitung
wird von dem Kupplungsnippel 12d gelöst. Die Walzscheibe 2 sitzt drehfest auf der
Hülse 4 bzw. auf dem freien Kopfteil 5a des Zugankers 5 auf. Das Drehmoment der Antriebswelle
7 wird über die Formschlussverbindung 17a, 17b auf die
.Walzscheibe 2 übertragen.
[0025] Zum Ausbau der Walzscheiben 2 beim Walzenwechsel erfolgt sinngemäß das Abziehen des
Spannmittels 12 sowie der Walzscheibe 2 in umgekehrter Weise, indem wiederum der Druckmittelkammer
12e Druckmittel, wie vorbeschrieben, zugeführt wird. Der Gewindering 13 wird gelöst
und damit der Zuganker 5 entlastet. Das Druckmittel wird wieder abgelassen und die
Gewindemutter 10 von dem Kopf des Zugankers 5 gelöst und abgenommen, wodurch nacheinander
das Spannmittel 12 und die Walzscheibe 2 von der Hülse 4 abgezogen werden können.
[0026] In der gleichen Weise wie vorbeschrieben, können auch die in den Fig. 2 und 3 dargestellten,
Walzringe 20 bzw. 20a tragende Walzkörper auf dem freien Kopfende 5a des Zugankers
5 mit der Antriebswelle 7 unter reiner axialer Verspannung drehfest und formschlüssig
kuppelbar verspannt werden.
[0027] Das Spannmittel bzw. die Spanneinheit zum Dehnen des Zugankers kann in Abwandlung
der in den Zeichnungen dargestellten baulichen und funktionellen Ausgestaltung in
bekannter Weise auch derart ausgebildet sein, daß das hydraulische Druckmittel zum
Dehnen des Zugankers während des Walzens ansteht und erst zum Aufheben der Verspannung,
d.h. zum Lösen der Walze, abgelassen wird.
[0028] Auch kann der Zuganker in bekannter Weise mit einer Spannmutter versehen sein, wobei
zum Dehnen und Entlasten des Zugankers ein abnehmbarer Spannzylinder als Spannmittel
auf dem Zuganker gefestigt und mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagbar ist und
die Spannmutter entsprechend nachgestellt wird.
1. Einrichtung zum Verspannen von Walzscheiben oder Walzringen, vorzugsweise in fliegend
gelagerter Anordnung, mittels axial gerichteter Spannkräfte zwischen planparallelen
Flächen auf einer Antriebswelle, wobei zur Aufnahme der Spannkräfte in eine als Hohlwelle
ausgebildete Antriebswelle ein hydraulisch dehnbarer Zuganker eingesetzt ist, über
dessen Spannmittel die übertragung der Spannkräfte auf eine der Stirnflächen der Walzscheibe
erfolgt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Walzscheibe (2) auf dem freien Ende (5a) des Zugankers (5) außerhalb der Antriebswelle
(7) direkt oder indirekt mit radialem Spiel (S) aufsitzt und mit ihren beiden Stirnflächen
einerseits zwischen den Druckflächen einer auf dem Kopfende (5a) des Zugankers (5)
lösbar festgelegten hydraulischen Spanneinheit (12) und andererseits zwischen der
Stirnfläche des Lagerzapfens der Antriebswelle (7) unter Aufbringen von ausschließlichen
Axialkräften verspannbar und zusätzlich zwischen den einander zugewandten Stirnflächen
von Antriebswelle (7) und Walzscheibe (2) diese axial zentrierend formschlüssig kuppelbar
ist.
2. Einrichtung zum Verspannen von als Hartmetallwalzringe ausgebildeten Walzscheiben
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Walzring (20) auf einem zur Antriebswelle (7) hin flanschförmig ausgebildeten
Walzringträger (21) spielfrei aufsitzt, an dessen der Antriebswelle (7) abgewandter
Seite eine Stützscheibe (22) sich planparallel gegen die gemeinsamen Seitenflächen
von Walzring (20) und Walzringträger (21) anlegt, die Stützscheibe (22) mit dem Walzringträger
(21) lösbar verbunden ist und die der Antriebswelle (7) zugewandte Stirnfläche des
Walzringträgers (21) mit der dieser zugewandten Stirnfläche der Antriebswelle (7)
axial formschlüssig kuppelbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Stützscheibe (22) und dem der Antriebswelle (7) zugewandten Flanschteil
des Walzringsträgers (21) ein schmaler Walzring (20a) beiderseits zwischen Füllstücke
bildenden Stützringen (23) einspannbar ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der äußere Ringteil (12b) der hydraulischen Spannheit (12) mit seiner dem Walzring
(20, 20a) zugewandten Stirnfläche sich direkt gegen die dieser gegenüberliegende Stirnfläche
des Walzringes (20, 20a) anlegt.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formschlussverbindung aus einer stirnseitigen Verzahnung (17,a, 17b; 27a,
27b) gebildet wird.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Walzring (20, 20a) auf dem Walzringträger (20) mittels Klebeverbindung befestigt
ist.
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem freien Ende (5a) des Zugankers (5) eine Hülse (4) drehbeweglich aufsitzt,
auf welcher die Walzscheibe (2) bzw. der Walzringträger (21) sowie der Spannkolben
(12a) des hydraulischen Spannmittels (12) mit Spiel (S) geführt wird.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die hydraulische Spanneinheit (12) aus einem den Zuganker (5) umgebenden Spannkolben
(12a) und einem Spannzylinder (12b) gebildet wird, wobei der Spannkolben (1a) mittels
Gewindemutter (10) an dem Kopfende des Zugankers (5) hinterfaßt ist, der Spannzylinder
(12b) an seiner der Walzscheibe (2) bzw. dem Walzring (20, 20a) abgewandten Seite
sich mittels Gewindering (13) auf dem Umfang des Spannkolbens (12a) abstützt und der
Spannkolben (12a) von einem zur Druckmittelkammer (12e) führenden Druckmittelskanal
(12c) durchsetzt ist.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zuganker (5) mit seinem einen Ende (5b) weit in die Hohlwelle (7) eingreifend
mit dieser lösbar verbunden ist.
10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zuganker (5) die gesamte Hohelwelle (7) bis zu ihrem Ende durchgreifend gegenüber
dieser mit seinem einen Ende festgelegt ist.