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.
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.