[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Walzvorrichtung mit einer Welle, einem auf der
Welle angeordneten Walzring und einer Anordnung zum Sichern einer gleichbleibenden
Betriebsstellung des Walzrings auf der Welle.
[0002] Es ist bekannt, Walzringe (insbesondere solche aus Hartmetall) kraftschlüssig durch
eine radial und/oder axial wirkende Betriebsspannkraft derart festzuklemmen, daß eine
gleichbleibende Betriebsstellung gewährleistet ist.
[0003] Bei einer bekannten Walzvorrichtung (US-A 4 208 147 Fig. 2) wird der Walzring teils
radial über eine Konushülse und teils axial über eine starke Ringfeder mittels einer
auf einem Gewinde der Welle vorgesehenen Mutter gespannt. Die Mutter wirkt auf einen
zwischen der Konushülse und der Feder angeordneten Ring, der außerdem von einer hydraulischen
Kraftspanneinrichtung vorgespannt werden kann, die auf der dem Walzring abgewandten
Seite der Mutter auf dem Wellengewinde sitzt und deren Kraft mittels einer Hülse radial
außerhalb der Mutter auf den Ring übertragen werden muß. Diese Anordnung ist aufwendig
und in Axialrichtung platzraubend. Außerdem ist es nachteilig, eine Mutter, deren
tragende Zahl von Gewindewindungen bekanntlich begrenzt ist, als verstellbares Spannelement
zu verwenden.
[0004] Bei einer anderen bekannten Walzvorrichtung (DE-A 1 948 424) wird gleichfalls eine
Gewindemutter zum Spannen des Walzrings verwendet. Zum Erzeugen einer hydraulischen
Vorspannkraft wird eine hydraulische Spannvorrichtung benutzt, die gesondert montiert
werden muß und eine den Walzring umgebende Spannhülse umfaßt. Diese Anordnung hat
den Nachteil, daß die hydraulische Spannvorrichtung aufwendig und in der Benutzung
umständlich ist. Ferner hat sie den Nachteil, daß die Spannhülse den Walzring außen
abdeckt und daher eine optische Kontrolle des Walzrings während des Spannvorgangs
nicht möglich ist. Außerdem kann sie nur bei fliegend gelagerten Walzringanordnungen
verwendet werden. Hinzu kommen auch hier die Probleme, die durch die Verwendung einer
Gewindemutter als Ringanschlag begründet sind, nämlich die Tatsache, daß die tragende
Zahl von Gewindewindungen begrenzt ist.
[0005] Der Nachteil, der in der Verwendung einer Mutter als Spannelement liegt, wird bei
einer weiteren bekannten Walzringanordnung vermieden (US-A 4 117 705; Ztschr. "Iron
and Steel Engineer", Spt. 1978 S. 39-43), bei der ein wellenfester Haltering mit einem
hydraulischen Ringkolben zusammenwirkt, durch dessen axiale Spannkraft ein Ringspalt
zwischen der Walzringanordnung und dem Haltering erzeugt wird, der durch Einfügen
eines Ausgleichsrings geschlossen wird. Dadurch soll der durch die hydraulische Spannkraft
erreichte Spannzustand der Walzringanordnung nach Beendigung des hydraulischen Drucks
als Betriesspannkraft fixiert werden. Dieses Ergebnis läßt sich aber nur dann erreichen,
wenn die axiale Breite des Ausgleichsrings genau der Weite des Spalts gleicht. In
der Praxis muß jedoch die Breite des Ausgleichsrings geringer sein als die Weite des
Spalts, weil der Ausgleichsring sonst nicht montierbar wäre; außerdem können Ausgleichsringe
nicht mit stufenlos unterschiedlichen axialen Abmessungen vorrätig gehalten werden.
Daher ist die erzielbare axiale Betriebsspannkraft stets beträchtlich geringer als
bei solchen Vorrichtungen, die eine stufenlose Fixierung des durch die hydraulische
Spannkraft erreichten Spannzustands erlauben.
[0006] Bei wieder einer anderen Walzvorrichtung (US-A 4 008 598) ist ausschließlich eine
hydraulische Spannvorrichtung zur Fixierung der Walzringe vorgesehen. Dafür ist es
erforderlich, den Hydraulikdruck auch im Betriebszustand aufrechtzuerhalten, was nicht
mit der erforderlichen Sicherheit möglich ist.
[0007] Die Erfindung bezieht sich auf den bekannten Typ einer Walzvorrichtung, bei der
die Sicherung einer gleichbleibenden Betriebsstellung des Walzrings auf der Welle
im wesentlichen durch eine axiale Betriebsspannkraft erfolgt und in welcher die Anordnung
im wesentlichen umfaßt: zwei beiderseits des Walzrings axial fest mit der Welle verbundene
Halteringe; eine hydraulische Kraftspannvorrichtung zum Überführen der Walzvorrichtung
aus dem ungespannten Zustand in eine vorläufige Spannstellung, in der der Walzring
sich stirnseitig an dem einen der beiden Halteringe abstützt; einen Aufnahmeraum für
einen Ausgleichsring zwischen dem anderen der beiden Halteringe und dem Walzring;
einen Ausgleichsring in dem Aufnahmeraum, der in der vorläufigen Spannstellung der
Anordnung in eine Betriebsstellung bringbar ist, in der seine axiale Abmessung größer
ist als die axiale Abmessung des Aufnahmeraums im ungespannten Zustand, derart, daß
nach dem Lösen der hydraulischen Kraftspanneinrichtung die Betriebsspannkraft zwischen
den beiden Halteringen über den Walzring und den in Betriebsstellung befindlichen
Ausgleichsring übertragen wird.
[0008] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, diese Walzvorrichtung hinsichtlich
des Platzbedarf, des Herstellungs- und Bedienungsaufwands und der Spannsicherheit
zu verbessern.
[0009] Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der Ausgleichsring und ein ihm benachbarter
Ring an ihren Stirnflächen mit sägezahnförmigen, über den Umfang verteilten, komplementären
Schrägflächen mit gegenüber der Umfangsrichtung geringer, weit unter der Selbsthemmungsgrenze
liegender Steigung zusammenwirken.
[0010] In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß eine Walzringanordnung bekannt ist (JP-A
60-127010), die zum Walzen von H-förmigen Stahlprofilen zwei Walzringe umfaßt, deren
Abstand voneinander verstellbar ist. Auf den einander zugewendeten Stirnseiten weisen
sie sägezahnförmige, über den Umfang verteilte Schrägflächen auf, die mit komplementären
Schrägflächen eines zwischen ihnen angeordneten Verstellrings zusammenwirken. Dieser
ist mittels eines in der Anordnung enthaltenen hydraulischen Motors verdrehbar, wodurch
die Walzringe entweder axial auseinandergeschoben werden oder ihnen die Möglichkeit
zu gegenseitiger Näherung unter dem Einfluß eines weiteren hydraulischen Antriebs
gegeben wird. Die Steigung der Schrägflächen ist verhältnismäßig groß und vermutlich
nicht unter der Selbsthemmungsgrenze. Dies ist möglich, weil sie nicht dazu vorgesehen
sind, die Aufrechterhaltung der Betriebsstellung der Walzringe zu gewährleisten.
Dazu sind vielmehr Konushülsen zwischen den Spannringen und der Welle vorgesehen,
die durch eine Feder gespannt sind, um die Betriebsverbindung zwischen der Welle und
den Walzringen zu gewährleisten, und durch einen hydraulischen Antrieb gelöst werden
können, wenn die Walzringe gegeneinander verstellt werden sollen. Dieser Schrift läßt
sich nicht die Lehre entnehmen, daß die Betriebsspannkraft für Walzringe unter den
sehr speziellen konstruktiven Voraussetzungen der Erfindung durch einen Ring mit stirnseitigen
Schrägflächen erzeugt werden kann.
[0011] Beim Spannen des Walzrings bzw. der Walzringe wird zunächst der eine Haltering, der
von einer Gewindemutter auf einem Wellengewinde gebildet sein kann, so weit wie möglich
und spielfrei gegen den Walzring angestellt, wobei sich die komplementären Sägezahnflächen
des Halterings und des Ausgleichsrings in tiefstem Eingriff befinden. Sodann wird
die Walzringanordnung durch die hydraulische Kraftspanneinrichtung unter Spannung
gesetzt. Dabei lockert sich die gegenseitige Anlage der Ringe und es entsteht axiales
Spiel. Nun wird der Ausgleichsring gegenüber dem Haltering verdreht, bis das axiale
Spiel verschwunden ist. Danach kann die hydraulische Spannung gelöst werden.
[0012] Die Anordnung ist höchst einfach, weil die hydraulische Kraftspanneinrichtung an
oder in dem einen Haltering enthalten sein kann, und zwar zweckmäßigerweise radial
innerhalb des Ausgleichsrings, so daß dieser von außen ohne weiteres und ohne die
Notwendigkeit einer ihn umgebenden, kraftübertragenden Hülse zugänglich ist. Da dabei
die Kraftspanneinrichtung in den verstellbaren Haltering integriert ist, ist der axiale
Platzbedarf gering. Im Gegensatz zu einer Mutter, die bei einer gegebenen Belastung
verhältnismäßig groß sein muß, kann der Ausgleichsring hohe Axialkräfte auch bei geringen
Abmessungen übertragen, weil die gesamte Anlagefläche der komplementären Schrägflächen
als tragend betrachtet werden kann.
[0013] Da der wellenfeste, als Mutter ausgebildete Haltering mit Rücksicht auf die Kraftübertragung
über das Gewinde auf die Welle eine beträchtliche Querschnittsausdehnung haben muß,
kann nicht nur die hydraulische Kraftspanneinrichtung, sondern auch der Ausgleichsringe
in ihrem Querschnitt untergebracht werden, wodurch der Raumbedarf weiter verringert
und die Anordnung vereinfacht wird. Die Kraftspanneinrichtung und der Ausgleichsring
können dann parallel zueinander auf ein und denselben, dem Haltering benachbarten
Ring, vorzugsweise sogar auf dieselbe Stirnfläche dieses Rings, einwirken.
[0014] Da die erfindungsgemäße Vorrichtung die Übertragung ungewöhnlich großer Axialkräfte
gestattet, ist sie insbesondere für solche Anordnungen geeignet, bei denen der Walzring
bzw. die Walzringe überwiegend oder gar ausschließlich axial gespannt werden.
[0015] Die Anwendung der Erfindung kann sowohl bei beidseitig vom Walzring gelagerten Walzgerüsten
als auch bei fliegend gelagerten Verwendung finden.
[0016] Die Erfindung ist ferner nicht nur bei Walzvorrichtungen anwendbar, sondern schlechthin
dann, wenn in einer Spannanordnung, bestehend aus einem Bolzen, einem mit dem Bolzen
verbundenen Widerlager und einem Haltering irgendwelche zwischen dem Widerlager und
dem Haltering befindliche, vorzugsweise den Bolzen ringförmig umgebende Teile in
axialer Richtung unter Druckspannung zu setzen sind, wobei der Bolzen gedehnt wird.
[0017] Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert,
die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel in einer Figur veranschaulicht, die in der
oberen Hälfte einen Längsschnitt und in der unteren Hälfte eine Seitenansicht zeigt.
[0018] Die Welle 1 bildet oder trägt einen wellenfesten Bund 2, der als Haltering auf einer
Seite des Walzrings ein Widerlager für die Walzringspannung bildet und einstückig
mit der Welle ausgebildet sein kann aber nicht sein muß. Auf die Welle 1 sind die
Walzringe 3 mit Zwischenringen 4 aufgezogen und entweder direkt auf dem Wellenumfang
oder durch weitere, nicht dargestellte Mittel zentriert.
[0019] Jenseits ihres die Walzringe 3 tragenden Abschnitts ist die Welle mit einem Gewinde
5 versehen, auf dem eine Mutter 6 sitzt, die den anderen Haltering bildet. Obwohl
sie verstellbar und lösbar ist, ist sie im erfindungsgemäßen Zusammenhang insofern
axial fest mit der Welle verbunden, als sie während und nach der hydraulischen Vorspannung
nicht verstellt wird.
[0020] Zwischen den Halteringen 2 und 6 werden die Walzringe 3 axial festgespannt.
[0021] Die Mutter 6 enthält einen Ringkolben 7, der über Leitungen 8 mit Hydraulikmedium
beaufschlagt werden kann. Außerdem enthält die Mutter 6 außen und an ihrer der Walzringanordnung
3, 4 zugewandten Stirnseite eine Ausdrehung 9, die den Aufnahmeraum für den Ausgleichsring
10 bildet. Sowohl die hydraulische Kraftspanneinrichtung 7 als auch der Ausgleichsring
sind somit platzsparend in der Längsschnittfläche der Mutter 6 untergebracht. Außerdem
ist die Form der beteiligten Elemente, insbesondere auch des benachbarten Zwischenrings
4, auf den die Kraftspanneinrichtung und der Ausgleichsring einwirken, sehr einfach.
Die zusammenwirkenden Stirnflächen 11 der Mutter 6 und des Ausgleichsrings 10 sind,
wie in der unteren Hälfte der Figur zu erkennen ist, sägezahnförmig mit sehr geringer
Flankenneigung ausgeführt. Die Flankenneigung muß sehr gering sein, d.h. sehr weit
unter der Selbsthemmungsgrenze liegen, damit die Spannanordnung nicht durch drehend
auf den Walzring einwirkende Kräfte gelockert werden kann. In extremen Fällen kann
es zweckmäßig sein, die Richtung der Schrägung so zu wählen, daß die Axialspannung
erhöht wird, wenn der Ausgleichsring 10 gegenüber dem Ring 6 durch das Antriebsdrehmoment
verdreht wird.
[0022] Zum axialen Spannen der Walzringanordnung 3, 4 wird zunächst der Ausgleichsring weitestmöglich
so gedreht, daß sich die Sägezahnflächen 11 in tiefstem Eingriff befinden und die
gemeinsame axiale Länge des Ausgleichsrings 10 und des Halterings 6 minimal ist.
Dann wird die Mutter 6 möglichst fest angedreht, so daß nur noch eine geringe axiale
Zusammenpressung der Walzringanordnung 3, 4 beim Tätigwerden der Kraftspanneinrichtung
zu erwarten ist. Wenn danach der Ringkolben 7 von Druckflüssigkeit beaufschlagt ist,
wird die Walzringanordnung 3, 4 weiter zusammengepreßt und die Welle gedehnt. Dadurch
lockert sich die Anordnung und es entsteht axiales Spiel. Sodann wird der Ausgleichsring
10 so gedreht, daß das Spiel beseitigt wird, wodurch auch nach dem Lösen der Kraftspanneinrichtung
der Spannzustand der Walzringanordnung fixiert bleibt und die Betriebsspannkraft erhalten
bleibt. Zwar wird durch die Verstellung des Ausgleichsrings der Flächenanteil verringert,
in welchem die Sägezahnflanken 11 des Ausgleichsrings 10 und der Mutter 6 zusammenwirken;
jedoch können diese leicht so bemessen werden, daß sie auch nach dem Nachstellen des
Ausgleichsrings noch ausreichen. Die beliebig großflächige Ausführung dieser Flanken
erlaubt die Übertragung beliebig großer Axialkräfte gleichmäßig über den Umfang. Es
versteht sich, daß die Sägezahnflächen 11 statt zwischen Ausgleichsring 10 und Haltering
6 auch zwischen Ausgleichsring 10 und Zwischenring 4 vorgesehen sein könnten.
1. Walzvorrichtung mit einer Welle (1), mindestens einem auf der Welle angeordneten
Walzring (3) und einer Anordnung zum Sichern einer gleichbleibenden Betriebsstellung
des Walzrings (3) auf der Welle (1) im wesentlichen durch eine axiale Betriebsspannkraft,
wobei diese Anordnung umfaßt: zwei beiderseits des Walzrings (3) axial fest mit der
Welle (1) verbundene Halteringe (2, 6); eine hydraulische Kraftspanneinrichtung (7)
zum Überführen der Walzvorrichtung aus dem ungespannten Zustand in eine vorläufige
Spannstellung, in der der Walzring (3) sich stirnseitig an dem einen der beiden Halteringe
(2) abstützt; einen Aufnahmeraum für einen Ausgleichsring (10) zwischen dem anderen
der beiden Halteringe (6) und dem Walzring (3); einen Ausgleichsring in dem Aufnahmeraum,
der in der vorläufigen Spannstellung der Walzringanordnung in eine Betriebsstellung
bringbar ist, in der seine axiale Abmessung größer ist als die axiale Abmessung des
Aufnahmeraums im ungespannten Zustand derart, daß nach dem Lösen der hydraulischen
Kraftspanneinrichtung die Betriebsspannkraft zwischen den beiden Halteringen (2, 6)
über den Walzring (3) und den in Betriebsstellung befindlichen Ausgleichsring (10)
übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsring (10) und ein ihm benachbarter
Ring (6) an ihren Stirnflächen mit sägezahnförmigen, über den Umfang verteilten, komplementären
Schrägflächen (11) mit gegenüber der Umfangsrichtung geringer, weit unter der Selbsthemmungsgrenze
liegender Steigung zusammenwirken.
2. Walzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ausgleichsring
benachbarte Haltering (6) die hydraulische Kraftspanneinrichtung (7) enthält und der
Außendurchmesser der hydraulischen Kraftspanneinrichtung (7) nicht größer ist als
der Innendurchmesser des Ausgleichrings (10).
3. Walzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsring
(10) und die Kraftspanneinrichtung (7) auf einen und denselben, dem zugehörigen Haltering
(6) benachbarten Ring (4) einwirken.
4. Spannanordnung, bestehend aus einem Bolzen (1), einem mit dem Bolzen verbundenen
Widerlager (2), einem Haltering (6) an dem dem Widerlager (2) fernen Ende des Bolzens
(1) sowie zwischen dem Widerlager (2) und dem Haltering (6) befindlichen, axial zu
spannenden Teilen (3, 4); sowie mit einer hydraulischen Kraftspanneinrichtung zum
Überführen der Spannanordnung aus dem ungespannten Zustand in eine vorläufige Spannstellung,
in der die Teile (3, 4) sich stirnseitig an dem Widerlager (2) abstützen; einem Aufnahmeraum
für einen Ausgleichsring (10) zwischen dem Haltering (6) und den Teilen (3, 4); einem
Ausgleichsring in dem Aufnahmeraum, der in der vorläufigen Spannstellung der Spannanordnung
in eine Betriebsstellung bringbar ist, in der seine axiale Abmessung größer ist als
die axiale Abmessung des Aufnahmeraums im ungespannten Zustand derart, daß nach dem
Lösen der hydraulischen Kraftspanneinrichtung die Betriebsspannkraft zwischen dem
Widerlager (2) und dem Haltering (6) über die Teile (3, 4) und den in betriebsstellung
befindlichen Ausgleichsring (10) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ausgleichsring (10) und ein ihm benachbarter Ring (6) an ihren Stirnflächen mit sägezahnförmigen,
über den Umfang verteilten, komplementären Schrägflächen (11) mit gegenüber der Umfangsrichtung
geringer, weit unter der Selbsthemmungsgrenze liegender Steigung zusammenwirken.