Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Ringkörper auf einer beidseitig gelagerten, durchgehenden Welle, insbesondere für Hartstoff-Walzringe bzw. -scheiben von Walzwerkswalzen auf einer Walzenwelle, bei welcher die Ringkörper axial auf die Welle gesteckt und über lösbare Befestigungsmittel ausschließlich durch Druckspannungen zwischen planparallelen Stirnflächen von an- und/oder auf der Welle angeordneten Flanschkörpern mit der Welle in drehfester Verbindung gehalten sind, wobei mindestens einer der Flanschkörper relativ zur Welle axial verschieblich geführt ist und wobei die Flanschkörper durch einen in Achsfluchtlage mit der Welle an diese angreifenden und aus einem Wellenende herausragenden Zuganker über ihre Stirnflächen gegen die diesen zugewendeten Stirnflächen der Ringkörper verspannbar sind.
Eine Spannvorrichtung dieser Bauart gehört durch die DE-A-14 27 871 zum Stand der Technik. Hierbei ist die Welle als Spannzapfen hohl ausgeführt, und in seinem Innern ist ein mit einem Spannzapfenbund verbundener Zuganker eingelagert, der bis in den Bereich der Axial-Spannvorrichtung geführt ist. Ein Nachteil der bekannten Spannvorrichtung liegt darin, daß nur ein Teil der durchgehenden Welle mit Hilfe des Zugankers unter Druckspannung gesetzt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der gattungsgemäßen Art für Ringkörper auf einer beidseitig gelagerten Welle zu schaffen, bei der die Gesamtlänge der durchgehenden Welle so unter Druckspannung gesetzt wird, daß sich hierdurch ein optimales Durchbiegungsverhalten an der Walzenwelle einstellt und sich im Rahmen der elastischen Dehnung ein besonders günstiges Spannverhalten des Gesamtsystems ergibt.
Obwohl die Spannvorrichtung hauptsächlich für die Festlegung von Hartstoff-Walzringen bzw. -scheiben von Walzwerkswalzen auf einer durchgehenden Walzenwelle vorgesehen ist, soll sie auch für andere Einsatzzwecke geeignet sein, bspw. zur Festlegung von Richtrollen auf den Wellen von Richtmaschinen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß - nach Anspruch 1 - dadurch erreicht, daß der Zuganker die Welle koaxial auf ihrer ganzen Länge durchsetzt und dabei am einen Wellenende sein Widerlager hat, während er am anderen Wellenende die Befestigungsmittel trägt, welche mittelbar, z. B. über ein zwischengeschaltetes Druckstück oder auch unmittelbar am nächstliegenden Flanschkörper angreifen.
Durch diese Ausgestaltung einer Spannvorrichtung gehen bei einem Anziehen der Befestigungsmittel sämtliche auftretende Zugspannungen in den Zuganker ein, und zwar in der Weise, daß die Welle selbst - über ihre gesamte Länge - lediglich axialen Druckbeanspruchungen unterworfen ist.
Es besteht - gemäß Anspruch 2 - aber erfindungsgemäß auch die weitere Möglichkeit, daß der Zuganker die Welle koaxial auf ihrer ganzen Länge durchsetzt und beidendig an Druckstücken oder dergleichen angreift, welche über die lösbaren Befestigungsmitteln mit den gegeneinander verspannbaren Flanschkörpern in Wirkverbindung gehalten sind.
Eine wieder andere Bauform der Spannvorrichtung ist - nach Anspruch 3 - dadurch gekennzeichnet, daß der Zuganker mit seinem einen Ende in einem Sackloch der Welle außerhalb des den Ringkörper tragenden Längenabschnitts festgelegt, bspw. verschraubt, ist, während sein anderes aus der Welle herausragendes Ende die Befestigungsmittel trägt, welche mittelbar, z. B. über ein zwischengeschaltetes Druckstück, oder auch unmittelbar am nächstliegenden Flanschkörper angreifen.
In allen Fällen erweist es sich als vorteilhaft, wenn -gemäß Anspruch 4 - die Druckstücke eine vor der Stirnfläche der Welle gelegene Druckplatte aufweisen, an die sich ein den Umfang der Welle umfassender Druckkragen oder -hals anschließt, der wiederum mittelbar oder unmittelbar am nächstliegenden Flanschkörper angreift.
Vorgesehen ist dabei - nach Anspruch 5 - weiterhin, daß der Druckkragen oder -hals des oder der Druckstücke am Innenring eines auf der Welle sitzenden Wälzlagers angreift, welcher wiederum, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines weiteren Distanzringes, mit dem nächstliegenden Flanschkörper in Wirkverbindung gehalten ist.
Nach der Erfindung ist - gemäß Anspruch 6 - aber auch die Möglichkeit ins Auge gefaßt, daß der Druckkragen oder -hals des oder der Druckstücke den Innenring eines die Welle tragenden Wälzlagers koaxial und begrenzt verschieblich durchsetzt. In diesem Falle nimmt dann der Innenring des Wälzlagers nicht an der Spannkraft-Übertragung auf den Ringkörper teil.
Bewährt hat es sich, wenn - nach Anspruch 7 - die Befestigungsmittel aus Gewindegliedern, z.B. aus einem Außengewinde am Zuganker und aus einer auf dieses aufgedrehten Mutter, bestehen.
Vielfach erweist es sich auch als zweckmäßig oder gar notwendig, daß - nach Anspruch 8 - die axial verschiebbar auf der Welle gehaltenen Druckstücke oder dergleichen durch Mitnehmerelemente, z.B. durch Vielkeilverzahnungen, mit der Welle in drehfester Verbindung stehen.
Schließlich wird erfindungsgemäß - nach Anspruch 9 - noch vorgeschlagen, daß eines der Druckstücke axial unverschiebbar mit der Welle in Verbindung steht, insbesondere einstückig mit dieser ausgebildet ist. Hierdurch kann der Gesamtaufbau der Spannvorrichtung vereinfacht werden.
Der besondere Vorteil einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung für Ringkörper auf einer beidseitig gelagerten Welle ist darin zu sehen, daß die Ringkörper radial völlig spielfrei auf die Welle gebracht werden können und damit bruchsicher auf dieser gehalten werden.
Wenn - nach Anspruch 10 - die Flanschkörper an ihren Stirnflächen einen Reibbelag aufweisen, der einen möglichst hohen Reibungskoeffizienten hat, dann wird die Drehmomentübertragung von der Welle auf die Ringkörper wesentlich verbessert.
Nach der Erfindung können Ringkörper verschiedener Breite auf der Welle angeordnet werden, und zwar dergestalt, daß beim Aufbringen von schmalen Ringkörpern zwischen diesen und den Flanschkörpern zusätzliche Futterringe eingesetzt werden. Denkbar ist es allerdings auch, unter Benutzung einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung mehrere Ringkörper nebeneinander auf einer beidseitig gelagerten Welle anzuordnen. Dies ist besonders für den Bau von Walzwerkswalzen vorteilhaft, wenn diese mit mehreren nebeneinanderliegenden Walzkalibern ausgestattet werden sollen, von denen jedes in einem eigenen Hartstoff-Walzring ausgebildet ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Dabei zeigen
In Fig. 1 der Zeichnung ist eine Walzwerkswalze 1 dargestellt, die über ihre Walzenwelle 2 beidseitig in Einbaustücken 3 aufgenommen ist, und zwar jeweils unter Zwischenschaltung mindestens eines Wälzlagers 4.
Die Walzwerkswalze 1 besteht dabei hauptsächlich aus der zu ihrer Lagerung dienenden Walzenwelle 2 und mindstens einem von dieser getragenen Hartstoff-Walzring 5, wobei in die Umfangs-Mantelfläche des Hartstoff-Walzrings 5 mindestens ein Walzkaliber 6 eingeformt bzw. eingearbeitet sein kann.
Selbstverständlich können auf der Walzenwelle 2 auch mehrere Hartstoff-Walzringe 5 nebeneinander angeordnet werden, von denen sich dann gegebenenfalls auch jeder mit mindestens einem Walzkaliber 6 versehen läßt.
Die Hartstoff-Walzringe 5 werden auf der Walzenwelle 2 zwischen planparallelen Stirnflächen 7 und 8 eingespannt, von denen jede an einem auf der Walzenwelle 2 angeordneten Flanschkörper 9 bzw. 10 ausgebildet ist. Während der Flanschkörper 9 dabei einstückig fest mit der Walzenwelle 2 in Verbidnung steht, ist der Flanschkörper 10 lösbar auf der Walzenwelle 2 gehalten, nämlich, ebenso wie der Hartstoff-Walzring 5 von dem dem Flanschkörper 9 abgewendeten Ende her auf die Walzenwelle 2 aufgesteckt.
Während jeder Hartstoff-Walzring 5 radial möglichst spielfrei auf den ihn tragenden, zylindrischen oder auch schwach konischen Wellenabschnitt 2a paßt, ist der Flanschkörper 10 mit dem ihn tragenden Wellenabschnitt 2b durch Mitnehmerelemente, z.B. durch Vielkeilverzahnungen 11 drehfest, aber axial verschiebbar mit der Walzenwelle 2 gekuppelt.
Über einen zwischengeschalteten Distanzring 12 steht der Flanschkörper 10 mit der einen Endfläche am Innenring 4a des einen Wälzlagers 4 in Stützverbindung, an welchem andererseits wiederum ein Druckstück 13 angreift. Dieses liegt mit einer ebenen Druckplatte 13a mit Abstand vor der Endfläche 2c des einen Endes der Walzenwelle 2, während an eingeformter Druckkragen 13b den Umfang dieses Wellenendes umfaßt und mit der ihm zugewendeten Endfläche am Innenring 4a des Wälzlagers 4 in Kontaktberührung steht.
Die Walzenwelle 2 hat eine sie koaxial über ihre ganze Länge durchsetzende Bohrung 14, in welcher mit Radialspiel ein Zuganker 15 aufgenommen ist. Dieser Zuganker 15 hat an seinem hinteren Ende einen Bund 15a, der in einer angepaßten Vertiefung an der Endfläche 2d der Walzenwelle 2 sein WiderLager findet.
Das andere Ende 15b des Zugankers 15 ragt aus der Endfläche 2c der Walzenwelle 2 heraus und durchgreift ein Loch 13c in der Druckplatte 13a des Druckstücks 13. Das Ende 15b des Zugankers 15 ist dabei mit einem Außengewinde 16 versehen, auf das eine Mutter 17 geschraubt werden kann. Durch Anziehen der Mutter 17 wird das Druckstück 13 über den Zuganker 15 in Richtung gegen die Endfläche 2c der Walzenwelle 2 verspannt. Sein Druckkragen 13b wirkt dadurch auf den Innenring 4a des benachbarten Wälzlagers 4 ein, welcher wiederum den Distanzring 12 beaufschlagt, der auf den Flanschkörper 10 einwirkt. Die Stirnfläche 8 des Flanschkörpers 10 wirkt auf die Seitenfläche des Hartstoff-Walzrings 5 ein, so daß dieser zwischen dieser Stirnfläche 8 sowie der Stirnflache 7 des Flanschkörpers 9 kraftschlüssig eingespannt ist.
Die Drehmomentübertragung zwischen der Walzenwelle 2 und dem Hartstoff-Walzring 5 findet hier lediglich durch Reibungsschluß statt. Damit dieser Reibungsschluß erhöht wird, ist es vorteilhaft, die Stirnflächen 7 und 8 der Flanschkörper 9 und 10 mit einem Reibbelag zu versehen, wie dies in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien angedeutet ist.
Da die Spannkraft für die Festlegung des Hartstoff-Walzrings 5 auf der Walzenwelle 2 praktisch nur vom Zuganker 15 aufgenommen wird, steht die eigentliche Walzenwelle in Axialrichtung gewissermaßen unter Druckspannung, d.h., ihr Wellenabschnitt 2a behält unter allen Betriebsbedingungen seinen Nenndurchmesser und stützt damit den Hartstoff-Walzring 5 sicher an seinem Innenumfang ab.
Fig. 1 läßt noch erkennen, daß auf der Walzenwelle 2 bedarfsweise Hartstoff-Walzringe 5 unterschiedlicher Breite festgelegt werden können. Bei Hartstoff-Walzringen 5 großer Breite wirken dabei die Flanschkörper 9 und 10 unmittelbar mit dem Hartstoff-Walzring 5 zusammen, wie das die obere Hälfte der Fig., 1 erkennen läßt. Wird jedoch ein HartstoffWalzring geringerer Breite benötigt, dann werden beidseitig dieses Hartstoff-Walzrings 5 besondere Futterringe 18 vorgesehen, über die dann die Flanschkörper 9 und 10 mittelbar auf den Walzring 5 einwirken. Auch in diesem Falle ist es sinnvoll, die Futterringe 18 zur Erzielung eines möglichst hohen Reibungskoeffizienten an ihrer dem Hartstoff-Walzring 5 zugewendeten Seitenfläche mit einem besonderen Reibbelag zu versehen.
Die in Fig. 2 dargestellte Walzwerkswalze 1 hat grundsätzlich die gleiche Ausbildung wie die Walzwerkswalze 1 nach Fig. 1 der Zeichnung. Unterschiedlich ist lediglich, daß das Druckstück 13 der Spannvorrichtung anstelle des Druckkragens 13b einen Druckhals 13d aufweist, welcher den Innenring 4a des Wälzlagers 4 koaxial und begrenzt verschieblich durchsetzt. Dabei ist der Druckhals 13d auch einstückig mit dem Distanzring 12 ausgeführt, welcher auf den Flanschkörper 10 einwirkt.
Bei dieser Bauart einer Spannvorrichtung wird also die Einwirkung der vom Druckstück 13 aufgenommenen und an den Flanschkörper 10 übergeleiteten Spannkraft auf den Innenring 4a des Wälzlagers 4 vermieden. Ansonsten stimmt die Wirkungsweise der Spannvorrichtung nach Fig. 2 mit derjenigen nach Fig. 1 völlig überein.
Auch die Spannvorrichtung für die Walzwerkswalze 1 nach Fig. 3 ist weitestgehend mit derjenigen nach Fig. 1 der Zeichnung identisch. Unterschiedlich ist hier lediglich, daß die Bohrung 14 zur Aufnahme des Zugankers in der Walzenwelle lediglich als Sackloch ausgeführt ist, das mit einem gewissen Abstand hinter dem festen Flanschkörper 9 endet und dort mit einem Innengewinde 19 versehen ist. In diesem Innengewinde 19 der Bohrung 14 ist das eine Ende des Zugankers 15 über ein Außengewinde 20 fest verankert, so daß beim Anziehen der Mutter 17 der Zuganker 15 unter Zugspannung gesetzt wird. Diese Spannkraft wird über das Druckstück 13, den Innenring 4a des Wälzlagers 4 und den Distanzring 12 auf den Flanschkörper 10 übertragen. Zwischen dem axial verschiebbaren Flanschkörper 10 und dem ortsfesten Flanschkörper 9 wird dadurch der Hartstoff-Walzring 5 über die mit einem Reibbelag versehenen Stirnflächen 7 und 8 durch Druckkräfte drehfest eingespannt, und zwar dergestalt, daß auch derjenige Längenabschnitt der Walzenwelle 2 axial unter einer Druckspannung steht, welche vom Zuganker 15 durchsetzt ist.
Die in den Fig. 1 und 3 dargestellten Bauarten einer Spannvorrichtung haben gegenüber derjenigen nach Fig. 2 noch den Vorteil, daß ein bedarfsweise erforderlich werdendes Nachdrehen des Hartstoff-Walzrings 5, bspw. im Bereich seiner Walzkaliber 6, möglich ist, ohne daß zu diesem Zweck die Einbaustücke von der Walzenwelle 2 abgezogen werden müssen.
Die Walzenwelle 2 kann vielmehr zusammen mit den Einbaustücken 3 ausgebaut werden, woraufhin sich dann der Hartstoff-Walzring 5 der Nachbearbeitung unterziehen läßt.
In allen Fällen, d.h. auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, ist eine völlig spielfreie Anordnung des Hartstoff-Walzrings 5 auf der Walzenwelle 2 gewährleistet, weil an dieser lediglich in Axialrichtung wirkende Druckkräfte auftreten, während die zum Zwecke der Verspannung aufzubringenden axialen Zugkräfte lediglich in den Zuganker 15 eingehen.
Abschließend sei lediglich der Vollständigkeit halber noch bemerkt, daß bei den Walzwerkswalzen 1 nach den Fig. 1 bis 3 ohne weiteres auch die Möglichkeit besteht, die Hartstoff-Walzringe 5 durch Klebschrumpfen zusätzlich auf der Walzenwelle 2 zu sichern.