(19)
(11) EP 0 985 460 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
15.03.2000  Patentblatt  2000/11

(21) Anmeldenummer: 99116220.7

(22) Anmeldetag:  17.08.1999
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)7B21B 31/08
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE
Benannte Erstreckungsstaaten:
AL LT LV MK RO SI

(30) Priorität: 11.09.1998 CZ 846298

(71) Anmelder: Smeral Brno a.s.
69825 Brno (CZ)

(72) Erfinder:
  • Prokes, Jiri
    66501 Rosice u Brna (CZ)
  • Kvetoslav, Krivanek
    64100 Brno (CZ)

(74) Vertreter: Kador & Partner 
Corneliusstrasse 15
80469 München
80469 München (DE)

   


(54) Walzmaschine mit Schnellaustausch von Arbeitswalzen


(57) Die Erfindung betrifft eine Walzmaschine mit Schnellaustausch von Arbeitswalzen (1) von der Befestigung deren Zapfen (7, 8)in den tragenden seitlichen Lagerzapfen (2, 3), die in Maschinenrahmen (4) angeordnet sind, von denen jeweils einer mittels Getriebe (5) mit dem Hauptantrieb (6) der Maschine verbunden ist. Das Problem des Schnellaustausches von Arbeitswalzen (1) ist dadurch gelöst, daß die Stirne der Zapfen (7, 8) der Arbeitswalzen (1) mit nicht durchlaufenden Stirnfedern (9, 10) versehen sind, die in korrespondierende gegenüberliegende nicht durchlaufende Stirnnuten (11, 12) in seitlichen Lagerzapfen (2, 3) eingreifen, wobei die Zonen deren Eingriffkontaktes durch axial verschiebbare Ringe (13) radial überdeckt werden.




Beschreibung

Gebiet der Technik



[0001] Die technische Lösung betrifft eine Walzmaschine mit Schnellaustausch von Walzen und mit Befestigung deren Zapfen in deren seitlichen tragenden Lagerzapfen, die im Maschinenrahmen angeordnet sind, von denen jeweils einer über ein Getriebe mit dem Hauptantrieb der Maschine verbunden ist.

Bisheriger Stand der Technik



[0002] Die Walzanlagen für das Querkeilwalzen bestehen in der Regel von zwei Arbeitswalzen, die drehbar im Maschinenrahmen angeordnet und mit ihren Wellen mit einem Antriebsmechanismus verbunden sind. Auf die Arbeitswalzen werden segmentförmige Werkzeuge gespannt. Das Spannen einzelner Werkzeuge auf die Walzen, jeweilige Teile hintereinander, ist zeitlich anspruchsvoll, insbesondere bezüglich der Einstellung einzelner Werkzeuge. Während der ganzen Zeit ist die Walzmaschine vom produktiven Betrieb abgestellt. Die Möglichkeit einer schnellen Umstellung des Walzprogrammes von einem Typ von Walzstücken auf einen anderen ist beträchtlich gehindert. Ein sonstiger Nachteil ist die Aufwendigkeit im Hinblick auf die organisationsmäßige Absicherung der richtigen Sortierung einzelner Segmente verschiedener Werkzeuge, die zur Renovierung und Reparatur von den Arbeitswalzen auszubauen und stückweise zu den Werkzeugmaschinen zu bringen sind. Daher wurde der Austausch von Werkzeugen in einem Zug mit den Arbeitswalzen eingeführt. Die Arbeitswalzen werden dann von der Maschine in Vertikalrichtung mit Hilfe von Kränen ausgehoben. Ein solcher Austausch von Arbeitswalzen macht des öfteren die Demontage und Rückmontage sonstiger Maschinenteile erforderlich, was zeitlich recht anspruchsvoll und arbeitsaufwendig ist und keine schnelle Umstellung des Walzprogrammes ermöglicht.

[0003] Die Nachteile dieses bekannten Stands der Technik wurden größtenteils durch die Lösung beseitigt, nach der zwecks Schnellaustausch der Arbeitswalzen mit Werkzeugen die Walzen an einer Seite mit kantigem Zapfen versehen sind, der im geteilten Spannteil der Antriebswelle angeordnet ist, wo der bewegliche Spannteil mit dem festen Spannteil mindestens mit einer Schraube mit Mutter verbunden ist und die gegenüberliegenden Seiten der Arbeitswalzen mit rundem Zapfen versehen sind, der im geteilten Spannteil des Tragzapfens gelagert ist, wo der bewegliche Spannteil mit dem festen Spannteil mindestens mit einer Schraube mit Mutter verbunden ist. Die angeführte Verbesserung konnte trotzdem die schwierige Arbeit beim Austausch von Arbeitswalzen nicht gänzlich beseitigen, da nur das Auseinandernehmen der Schraubverbindungen bei den beweglichen und festen Spannteilen eine äußerst anspruchsvolle Angelegenheit ist, wobei das weitere Abkippen der beweglichen Spannteile, die eine beträchtliche Masse besitzen, eine ziemlich riskante Operation bezüglich eines möglichen Unfalls darstellt. Natürlich gibt es bei der Rückmontage dieselben Probleme. Es ist weiters offensichtlich, daß solche Operationen zur Handhabung spezielle Wagen, Arbeitsbühnen oder Manipulatoren erforderlich machen. Unter Berücksichtigung dieser Umstände stellen sich dann keine erwarteten markanten Zeiteinsparungen beim Austausch von Arbeitswalzen ein.

Dase Wesen der technischen Lösung



[0004] Das Ziel der technischen Lösung ist das Finden der optimalen Anordnung der Arbeitswalzen in den seitlichen Lagerzapfen des Maschinenrahmens, um deren Herausnehmen aus der Betriebslage samt der Werkzeuge oder deren Einlegen in die Betriebslage schnell durchzuführen, ohne riskante oder anstrengende Handarbeit, und dies natürlich ohne weitere Demontage sonstiger umliegender Teile der Walzmaschine u.dgl., wobei dieses Ziel durch die vorgelegte technische Lösung erreicht wird, deren Wesen darin besteht, daß die Stirnen der Zapfen der Arbeitswalzen mit nichtdurchlaufenden Vorsprüngen, im folgenden als Stirnfedern bezeichnet, die auch als Keile ausgeführt werden können, versehen sind, die in korrespondierende gegenüberliegende nichtdurchlaufende Stirnnuten in den seitlichen Lagerzapfen hineinragen, wobei die Zonen deren Eingriffkontaktes durch axial verschiebbare Ringe radial überdeckt werden.

[0005] Die Einfachheit der Konstruktionsausführung der technischen Lösung ist besonders hervorragend, wenn die axial veschiebbaren Ringen an ihren Innenstirnen mit Hilfe von mindestens zwei Verbindungsstangen mit im Hohlraum der Arbeitswalze gelagerten Gewinderingen verbunden sind, die an einer axial stabilen Gewindespindel mit linkem und rechtem Gewinde angeordnet sind, wobei die Spindel drehbar zur Stirn des nichtangetriebenen Lagerzapfens der Arbeitswalze verläuft, wo sie auf der Ebene der nichtdurchlaufenden Stirnfeder mit einem Vierkant versehen ist, zu dem in der umliegenden Versenkung ein Rotationsmitnehmer zugeordnet ist, der mit einer axial verschiebbaren Welle verbunden ist, die gemeinsam mit ihm durch die Axialöffnung des anliegenden seitlichen Lagerzapfens zur drehbaren Muffe am Ende der Kolbenstange des Regelkolbenmotors verläuft, der gemeinsam mit dem reversiblen Rotationsantriebsmechanismus für die axial verschiebbare Welle am Deckel des Lagers für den erwähnten seitlichen Lagerzapfen der Arbeitswalze befestigt ist.

[0006] Ein genauer Gang in Gegenbewegung der Gewinderinge, und dadurch auch der axial verschiebbaren Ringe sowie im Endeffekt die genaue axiale Absicherung und Zentrierung der Arbeitswalzen auf die seitlichen Lagerzapfen wird nach der technischen Lösung weiters dadurch erzielt, daß die Gewindespindel in ihrer Mitte mit Hilfe eines beidseitigen axialen Lagers zum mittleren Balken der Arbeitswalze, und an ihren beiden Enden mit Hilfe radialer Lagerungen in Aussparungen beider Zapfen der Arbeitswalzen befestigt ist.

[0007] Zur Ermittlung der Rotations- sowie Schiebebewegung der axial verschiebbaren Welle mit dem Mitnehmer für die Gewindespindel ist es im Sinne der technischen Lösung zweckmäßig und einfach, wenn der Ratationsantriebsmechanismus mit der axial verschiebbaren Welle mit Hilfe einer Feder und deren länglichen Nute verbunden ist, deren Länge mindestens der Größe des Hubs der Kolbenstange des Steuerkolbenmotors entspricht.

[0008] Zur Absicherung der Lebensdauer und des störungsfreien Ganges aller Komponenten zum Schnellaustausch der Arbeitswalzen ist es entsprechend der technischen Lösung vorteilhaft, wenn die axial verschiebbaren Ringe von Außen mit Dichtungsmanschetten umgeben sind, die an den Stirnen der Arbeitswalzen befestigt sind.

Übersicht der Figuren auf der Zeichnung



[0009] Sonstige Vorteile und Wirkungsweisen dieser technischen Lösung sind weiters von der beiliegenden Zeichnung ersichtlich, wo Fig. 1 ein kombinierter Längsschnitt durch die Arbeitswalze der Maschine ist, mit Darstellung der Auslegung ihrer seitlichen Lagerzapfen im Rahmen der Maschine, Fig. 2 ist der Schnitt A-A von Fig 1, der die mit dem axial verschiebbarem Ring radial fixierte Betriebseinstellung zeigt, und dadurch auch die gegenseitige Einstellung einer der nicht durchgängigen Stirnfeder an der Stirn des Zapfens der Arbeitswalze gegenüber der nicht durchlaufenden Stirnnute in einem der seitlichen Lagerzapfen, in einer Position, die ist für die Zwecke der Herausnahme der Arbeitswalze oder für ihr Einlegen in die Betriebslage im Rahmen der Maschine charakteristisch.

Ausführungsbeispiel der technischen Lösung



[0010] Die Walzmaschine mit Schnellaustausch der Arbeitswalzen 1 besteht aus deren Lagerung in den tragenden seitlichen Lagerzapfen 2, 3, die im Rahmen 4 der Maschine angeordnet sind und von denen jeweils eine, wie schematisch dargestellt, mit Hilfe des Getriebes 5 mit dem Hauptantrieb 6 der Maschine verbunden ist. Entsprechend der technischen Lösung sind dann die Stirne der Zapfen 7, 8 der Arbeitswalzen 1 mit nicht durchgängigen Stirnfedern 9, 10 versehen, die in die korrespondierenden gegenüberliegenden nicht durchlaufenden Stirnnuten 11, 12 in den seitlichen Lagerzapfen 2,3 hineinragen, wobei die Zonen deren Eingriffkontaktes bei Betrieb der Maschine mit axial verschiebbaren Ringen 13 radial überdeckt sind.

[0011] Die axial verschiebbaren Ringe 13 sind an ihrem inneren Stirnen mit Hilfe von mindestens zwei Verbindungsstangen 14 mit im Hohlraum der Arbeitswalze 1 befindlichen Gewinderingen 15 verbunden, die an der axial stabilen Gewindespindel 16 mit linkem und rechtem Gewinde gelagert sind, wobei die Gewindespindel 16 drehbar zur Stirn des nicht angetriebenen Zapfens 8 der Arbeitswalze 1 verläuft, wo auf der Ebene der nicht durchlaufenden Stirnfeder 10 der Zapfen mit Vierkant 17 ausgestattet ist, zu dem in der umliegenden Versenkung ein Rotationsmitnehmer 18 zugeordnet ist, der mit einer axial verschiebbaren Welle 19 verbunden ist, die gemeinsam mit ihm durch die Axialöffnung des anliegenden seitlichen Lagerzapfens 3 zur Muffe 20 am Ende der Kolbenstange 21 des Regelkolbenmotors 22 verläuft, wobei der Motor gemeinsam mit dem reversiblen Rotationsantriebsmechanismus 23 für die axial verschiebbare Welle 19 am Deckel 24 der Lagerungsanordnung des erwähnten seitlichen Lagerzapfens 3 der Arbeitswalze 1 befestigt ist.

[0012] Die Gewindespindel 16 ist in ihrer Mitte mit Hilfe des beidseitigen axialen Lagers 25 am mittleren Balken 26 der Arbeitswalze 1, und an ihren beiden Enden mit Hilfe der Radiallager 27, die in den Aussparungen der beiden Zapfen 7, 8 der Arbeitswalze 1 eingesenkt sind, festgehalten. Durch diese Anordnung wird ein genauer Gang der Gegenbewegung der Gewinderinge 15 und der zu ihnen angeschlossenen axial verschiebbaren Ringe erzielt 13. Dies bedeutet auch im Endeffekt eine präzise axiale Absicherung und Zentrierung der Arbeitswalzen 1 zu deren seitlichen Lagerzapfen 2, 3.

[0013] Der Rotationsantriebsmechanismus 23 wird, beispielsweise mittels des Schneckenrads 28, mit der axial beweglichen Welle 19 durch die Vermittlung der Feder 29 und deren länglichen Nute 30 verbunden, wobei die Länge der Nute mindestens der Größe des Hubs der Kolbenstange 21 des zur Steuerung dienenden Kolbenmotors 22 entspricht.

[0014] Die axial verschiebbaren Ringe 13 sind gegen das Eindringen von Verunreinigungen von Außen mit Dichtmanschetten 31 versehen, die an den Stirnen der Arbeitswalze 1 befestigt sind.

[0015] Die Funktion der beschriebenen Anordnung für den Schnellwechsel von Arbeitswalzen 1, bezüglich deren Herausnahme vom Maschinenrahmen, verläuft nach der technischen Lösung wie folgt:

[0016] Zum Beispiel bei Verwendung der elektrischen Schrittregelung, mit Hilfe eines nicht dargestellten Gebers der Winkeleinstellung der Arbeitswalzen 1, werden die genannten Walzen über das Getriebe 5 des Hauptantriebs 6 der Maschine so angedreht, damit die inneren auslaufenden Enden der nicht durchgängigen Stirnfedern 9,10 an den Stirnen der Arbeitswalzen 1 noch immer am Boden der korrespondierenden gegenüberliegenden nicht durchlaufenden Stirnnuten 11, 12 in den seitlichen Lagerzapfen 2, 3 aufsitzen. Dabei sollte die vertikale Lage der erwähnten Stirnfedern 9, 10 und der nicht durchlaufenden Stirnnuten 11, 12 erzielt werden, wie auf Fig. 2 dargestellt. Die Arbeitswalzen 1 können dann, nicht einmal infolge ihrer Masse, auf irgendeine Weise absinken und unerwünschten Radialdruck auf die axial verschiebbaren Ringe 13 ausüben, die bislang die Zonen des Eingriffkontaktes der erwähnten nicht durchlaufenden Stirnfedern 9, 10 und gegenüberliegenden nicht durchlaufenden Stirnnuten 11, 12 überdecken. Auf den Stirnen der Arbeitswalzen 1, auf den Ebenen der nicht durchlaufenden Stirnfedern 9, 10 angeordnete Hängezapfen 32 geraten nach der durchgeführten Operation in die erwünschte obere Lage, wobei sie bereit sind, mit Hilfe eines nicht dargestellten Werkstattkrans oder eines anderen Hebezeugs aufgefangen zu werden.

[0017] Nachfolgend, nach der Durchführung der obigen Maßnahmen, einschließlich der Winkeleinstellung der Arbeitswalze 1 und des vorläufigen Auffangens der Arbeitswalze 1 von den Haken der nicht dargestellten Hebevorrichtung, wird mittels eines elektrischen Befehls gleichzeitig oder nach und nach bei jeder der Arbeitswalzen 1 der reversible Rotationsantriebsmechanismus 23 in Bewegung gesetzt, der z.B. mit Hilfe des Schneckenrads 28, über die Feder 29 und die längliche Nute 30, die axial verschiebbare Welle 19 in entsprechende Drehbewegung setzt. Noch bevor, oder gleichzeitig mit dem Befehl für den reversiblen Rotationsdrehmechanismus 23, wird der Steuerkolbenmotor 22 in Bewegung gesetzt, damit er über die Kolbenstange 21 und die Rotationsmuffe 20 axial auf die angekoppelte axial verschiebbare Welle 19 zu Wirken anfängt, mit dem Ziel, ihren Rotationsmitnehmer 18 auf den Vierkant 17 am Ende der Gewindespindel 16 aufzuschieben. Die axial verschiebbare Welle 19 setzt dann, durch Vermittlung des auf ihr angeordneten Rotationsmitnehmers 18 und des in ihm eingeschobenen Vierkantes 17 am Ende der Gewindespindel 16, diese Gewindespindel 16 in die benötigte Drehbewegung, wobei durch Vermittlung dieser Gewindespindel 16, mit linkem und rechtem Gewinde, die Gewinderinge 15 sich in das Innere der Arbeitswalze 1 einzuschieben beginnen, bis zur Lage, die auf Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, wobei die genannten Ringe 15 über die angeschlossenen Verbindungstangen 14 die axial verschiebbaren Ringe 13 von der Zone ihres Überdeckens des Eingriffkontaktes der nicht durchlaufenden Stirnfedern 9, 10 auf Zapfen 7, 8 der Arbeitswalzen 1 mit den gegenüberliegenden nicht durchlaufenden Stirnnuten 11, 12 in den seitlichen Lagerzapfen 2, 3 wegschieben.

[0018] Bevor jedoch die einzelnen, durch dieses Vorgehen bereits freigegebenen Arbeitswalzen 1 von ihrer normalen Arbeitslage herausgehoben werden, erfolgt die abschließende Operation, nämlich die Verschiebung des Rotationsmitnehmers 18 aus dem Eingriff mit dem Vierkant 17 der Gewindespindel 16. Dies erfolgt durch den nächsten Befehl für den Steuerkolbenmotor 22, der über seine Kolbenstange 21 und über die auf ihr angeordneten Drehmuffen 20, die axialverschiebbare Welle 19 zugleich mit ihrem Rotationsmitnehmer 18 in den Schutz der entsprechenden Aussparung in der axialen Öffnung des anliegenden seitlichen Lagerzapfens 3 verschiebt. Für diesen Zweck ist die axial verschiebbare Welle 19 mit der erwähnten länglichen Nute 30 versehen, die mit der Feder 29 des Rotationsantriebsmechanismus 23 zusammenarbeitet, wobei die Länge der Nute mindestens der Größe des Hubs der Kolbenstange 21 des Steuerkolbenrmotors 22 entspricht.

[0019] Durch die letzgenannte Maßnahme werden die Arbeitswalzen 1 voll befreit und können vertikal von der normalen Arbeitslage im Maschinenrahmen 4 der Maschine herausgehoben werden, ohne jegwelche anstrengende menschliche Arbeit auszuüben, bzw. im voraus einige Baugruppen der Maschine zu zerlegen und Spezialwerkzeuge, Bühnen und dergleichen zur Verfügung zu haben. Der Fortgang des Einlegens der Arbeitswalzen 1 in den Rahmen 4 der Maschine ist genau umgekehrt. Die einzelnen oben angeführten technischen Operationen können unter Berücksichtigung der eingesetzten Bedienungs-, Kontroll- und Antriebsmechanisme programmiert und entsprechend gesteuert werden. Die Endlagen der Betätigungsmechanisme und der beweglichen Elemente werden durch nicht dargestellte Sensoren oder indirekte Geber kontrolliert, z.B. durch Geber erhöhter Abnahmeleistung der Antriebseinheiten u.dgl.

Industrielle Nutzungsmöglichkeit



[0020] Die obige technische Lösung kann in der Industrie der Metallbearbeitung durch Walzen angewendet werden, also auch bei Walzstraßen für Bleche, Profile u.dgl.


Ansprüche

1. Walzmaschine mit Schnellaustausch der Arbeitswalzen durch Lösen der Verbindung zwischen den Zapfen (7, 8) der Arbeitswalze (1) und den im Maschinenraum angeordneten tragenden seitlichen Lagerzapfen (2, 3), von welchen jeweils einer durch ein Getriebe mit dem Hauptantrieb der Maschine verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnteile der Zapfen (7, 8) der Arbeitswalze (1) mit nicht durchlaufenden Vorsprüngen (9, 10) versehen sind, die in entsprechende gegenüberliegende nicht durchlaufende, in den seitlichen Lagerzapfen (2, 3) angeordnete Stirnnuten (11, 12) eingreifen, wobei die Zonen ihrer Eingriffsberührung durch axial verschiebbare Ringe (13) radial überdeckt sind.
 
2. Walzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verschiebbaren Ringe (13) an ihren inneren Stirnen mit Hilfe von mindestens zwei Verbindungsstangen (14) mit im Hohlraum der Arbeitswalze (1) gelagerten Gewinderingen (15) verbunden sind, die an der axial stabilen Gewindespindel (16) mit linkem und rechtem Gewinde gelagert sind, wobei die Gewindespindel (16) drehbar zur Stirn des nicht angetriebenen Lagerzapfens (3) der Arbeitswalze (1) verläuft, wo auf der Ebene der nicht durchlaufenden Stirnfeder (10) ein Vierkant (17) versehen ist, zu dem in der anliegenden Versenkung ein Rotationsmitnehmer (18) angegliedert ist, der mit einer axial verschiebbaren Welle (19) verbunden ist, die gemeinsam mit ihm durch eine Axialöffnung im anliegendem seitlichen Lagerzapfen (3) zur drehbaren Muffe (20) am Ende der Kolbenstange (21) des Steuerkolbenmotors (22) verläuft, der gemeinsam mit dem reversiblen Rotationsantriebsmechanismus (23) für die axial verschiebbare Welle (19) am Deckel (24) der Lageranordnung des erwähnten seitlichen Lagerzapfens (3) der Arbeitswalze (1) befestigt ist.
 
3. Die Walzmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (16) in ihrer Mitte mit Hilfe eines beidseitigen axialen Lagers (25) am mittleren Balken (26) der Arbeitswalze (1), und an ihren beiden Enden mit Hilfe radialer Lager (27) befestigt ist, die in die Aussparungen beider Zapfen (7, 8) der Arbeitswalze (1) versenkt sind.
 
4. Walzmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationantriebsmechanismus (23) mit der axial verschiebbaren Welle (19) mittels der Feder (29) und deren länglichen Nute (30) verbunden ist, deren Länge mindestens der Größe des Hubs der Kolbenstange (21) des Steuerkolbenmotors (22) entspricht.
 
5. Walzmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verschiebbaren Ringe (13) von Außen mit an den Stirnen der Arbeitswalzen (1) befestigten Dichtungsmanschetten (31) umschlossen sind.
 




Zeichnung