DE4442361C1 - Planetenwalzwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetenwalzwerk mit zwei in Einbaustücken übereinander im Walzgerüst angeordneten stationären Stützkörpern, auf denen jeweils zwei voneinander beabstandete, synchron drehangetriebene und in zueinander parallelen Umlaufbahnen rotierende Käfigringe koaxial gelagert sind, die jeweils ein Ende der zwischen den beiden Käfigringen angeordneten, gemeinsam mit diesen um den Stützkörper rotierenden Arbeits- und/oder Zwischenwalzen in Pendelrollenlagern aufnehmen.

Aus der DE 40 41 367 A1 ist ein gattungsgemäßen Planetenwalzwerk bekannt geworden, bei dem erstmals für diesen Walzwerkstyp Vorschläge unterbreitet werden, um eine Planheitssteuerung des zu walzenden Bandes durchzuführen. Um dies zu erreichen und in Kenntnis der Tatsache, daß Planheitsfehler im wesentlichen auf eine unterschiedliche Streckung über die Bandbreite im Walzspalt entstehen, wird bei dem gattungsbildenden Walzwerk vorgeschlagen, die Abrollfläche der Walzen im Bereich des Walzspaltes zu verändern. Zu diesem Zweck wird die Lage der Abrollflächen im Stützkörper kraftbetätigt eingestellt, was zwangsläufig zu einer elastischen Verformung der Zwischenwalzen und damit der Arbeitswalzen führt. Es werden unterschiedliche konstruktive Lösungsvorschläge beschrieben.

Allen dort offenbarten Methoden ist der Nachteil gemeinsam, daß am Übergang von der Umlaufbahn der Arbeits- und Zwischenwalzen um die Stützkörper zu den Abrollsegmenten im Bereich des Walzspaltes ein Wegunterschied in vertikaler Richtung auftritt, der den Walzen in der Art eines "Schienenstoßes" bei jedem Umlauf einen Impuls gibt, den die Mechanik aufnehmen muß. Zwar herrschen im Moment des Stoßes zwischen den Walzen und ihrer Abrollbahn keine Umformkräfte, aber es kommt doch an den Übergängen zu einem erhöhten Verschleiß, der letztlich das Walzergebnis nachhaltig verschlechtert.

Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von den dargestellten Problemen die Aufgabe zugrunde, eine Profilsteuerung für Planetenwalzwerke, insbesondere der Bauart Platzer zu schaffen, mit der eine einwandfreie Einstellung des gewünschten Walzgutprofiles ohne Veränderung der Lage der Abrollflächen möglich wird, so daß die Verschleiß hervorrufenden Sprünge der Walzen beim Auflaufen auf die Umlaufbahn vermeidbar werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Planetenwalzwerk vorgeschlagen, daß die Käfigringe in ihren Umlaufebenen gegeneinander verdrehbar sind.

Die Erfindung macht sich zunutze, daß bei einem Planetenwalzwerk der gattungsgemäßen Art jeder der beiden oberen und unteren Walzensätze aus zwei angetriebenen Käfigringen besteht, die im Normalfall synchron in gleicher Winkelstellung zueinander rotieren und die dazwischen gelagerten Walzen senkrecht zur Walzrichtung führen. Durch ein Verdrehen der Käfigringe gegeneinander läßt sich eine Schieflage der Arbeitswalzen eines jeden Walzensatzes bezogen auf die Walzgutachse herbeiführen, die, wenn man die Arbeitswalzen beider Walzensätze in entgegengesetzten Richtungen schiefstellt, im Walzspalt zu einem Schränken der Arbeitswalzen mit Walzkontakt führt. Dieses Schränken führt, wie das an sich bekannte Schränken der Arbeitswalzen in herkömmlichen Bandwalzwerken, zur Veränderung des Bandprofils, je nach Maß des Winkelversatzes der Walzen zueinander.

Das bekannte Schränken der Arbeitswalzen läßt sich wegen der Komplexität der Bauart eines Planetenwalzwerkes nicht ohne weiteres auf ein solches übertragen. Durch den Vorschlag, sowohl Stützkörper wie Einbaustücke unberührt zu lassen und lediglich die Käfigringe gegeneinander zu verdrehen, wird eine sehr einfache und funktionssichere Möglichkeit geschaffen, alle Walzen eines Walzensatzes bezogen auf die Walzachse schräg zu stellen, um in Zusammenwirkung mit den ebenfalls schräg gestellten Walzen des gegenüberliegenden Walzensatzes die gewünschte Profilbeeinflussung durchführen zu können.

Durch das Schränken (max. 1 Grad) laufen die Arbeits- und Zwischenwalzen leicht geneigt über die etwa zylindrischen Abrollflächen der Abrollsegmente. Nicht geschränkte Walzen laufen um den ideellen Mittelpunkt und berühren das Segment in voller Breite. Durch das Schränken ohne Last wird bewirkt, daß der Kontakt ohne Walzgut an einigen Stellen verlorengeht, es entsteht Punktberührung. Das ist im Leerlauf mit geschränkten Walzen ohne Nachteil möglich.

Beim Walzen von Walzgut treten Kräfte auf, die die Arbeits- und die Zwischenwalzen elastisch verbiegen, so daß bei Last der Kontakt zum Abrollsegment auch bei geschränkten Walzen auf der ganzen Länge erhalten bleibt. Die geschilderten Deformationen der Walzen liegen bei den geringen Schränkwinkeln im Hundertstel- Millimeter-Bereich.

In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Drehantrieb der Käfigringe über eine zentral den Stützkörper durchgreifende Antriebswelle erfolgt, die von einer mittig radial geteilten Antriebshülse umfaßt wird, deren Antriebshülsenhälften an ihren äußeren Enden mit Außenverzahnungen und an ihren einander zugewandten Enden mit Innenverzahnungen versehen sind, wobei eine der Innenverzahnungen als Schrägverzahnung ausgebildet ist und wie die andere Innenverzahnung mit entsprechenden Außenverzahnungen auf der Antriebswelle korrespondiert und wobei die Außenverzahnungen der Antriebshülsenhälften mit je drei Stirnrädern im Eingriff stehen, die ihrerseits die Käfigringe antreiben und daß die mit schrägverzahnter Innenverzahnung versehene Antriebshülsenhälfte jedes Walzensatzes axial verschiebbar gelagert sind.

Der Vorschlag der Erfindung verwirklicht die Verstellbarkeit der Käfigringe in einer besonders originellen Weise. Zunächst wird durch den zentralen Antrieb über die im Stützkörper angeordnete Antriebswelle das Antriebsmoment in die Mitte des Walzensatzes geführt, von wo aus es über die beschriebenen Verzahnungen auf die beiden Antriebshülsenhälften verteilt und nach außen zurückgeführt wird. Dort wird das so aufgeteilte Antriebsmoment über drei Stirnräder geleitet, die als Zwischenräder fest in den Stützkörpern plaziert sind und die mit einer entsprechenden Innenverzahnung der jeweiligen Käfigringe korrespondieren. Die Aufteilung der Antriebshülse in die beiden Antriebshülsenhälften macht es nun möglich, durch die Verschiebbarkeit der einen Antriebshülsenhälfte gleichzeitig mit der Axialverschiebung eine Verdrehung der Antriebshülsenhälfte herbeizuführen, und zwar erzwungen durch eine Schrägverzahnung zwischen Antriebswelle und Antriebshülsenhälfte. Wenn nun die schrägverzahnte Antriebshülsenhälfte axial bewegt wird, erfolgt zugleich eine Verdrehung der Antriebshülsenhälfte um einen bestimmten Winkelgrad, der über die Außenverzahnung, die Stirnräder und die Innenverzahnung eine Verdrehung des einen Käfigringes gegenüber dem nichtverdrehten anderen Käfigring bewirkt. Diese Verdrehung verursacht eine Schrägstellung der in den Käfigringen pendelnd gelagerten Arbeits- und Zwischenwalzen auf sehr einfache Weise. Eine daraus folgende Axialverstellung der Walzen wird im Bewegungsspiel des Loslagers der Walzen gegenüber dem Käfigring aufgenommen.

Die verschiebbare Antriebshülsenhälfte ist nach einem anderen Merkmal der Erfindung über ein Axiallager mit einer koaxialen Schiebehülse verbunden, die axial verschiebbar auf der Antriebswelle angeordnet ist. Durch diese Schiebehülse wird also die Axialbewegung der Antriebshülsenhälfte herbeigeführt, die, wie vorstehend beschrieben, in eine Verdrehbewegung der Antriebshülsenhälfte und letzlich des Käfigringes umgesetzt wird.

Vorzugsweise trägt die Schiebehülse das als Loslager der Antriebswelle vorgesehene Kegelrollager, das über eine von außen verschiebbare Büchse gemeinsam mit der Schiebehülse verschiebbar ist. Die Büchse kann mit einem von außen herangeführten Stellantrieb verbunden sein, über den die vorstehen beschriebenen Funktionen der Bauteile einleitbar sind.

In einer günstigen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Büchse mit einem Außengewinde in den Stützkörper eingesetzt ist und durch Drehen der Büchse eine Axialverschiebung der Schiebehülse mit der damit verbundenen Antriebshülsenhälfte herbeigeführt wird. Vorzugsweise sind die Büchsen des oberen und unteren Walzensatzes mit unterschiedlichen Gewindesteigungsrichtungen versehen, so daß ein gekoppeltes Verdrehen der Büchsen ein Verschwenken des oberen Walzensatzes in der einen Richtung ein gleichzeitiges Verschwenken des unteren Walzensatzes in der anderen Richtung um gleiche Beträge verursacht.

Es ist denkbar, die Büchsen des dem oberen und unteren Stützkörper zugeordneten Walzersatzes synchron über Wellen und Schneckenradverbindungen von einem gemeinsamen Stellmotor in gegenläufigen Richtungen anzutreiben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Die Ansicht eines Planetenwalzwerks der Bauart Platzer mit Schnitt durch den Gerüstständer und

Fig. 2 einen Walzensatz nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 1 der Ständer des Walzgerüstes angedeutet, in dem in Einbaustücken 2 der obere Walzensatz 3 und der untere Walzensatz 4 erkennbar sind. Bei 5 sind die Antriebskupplungen für den nicht dargestellten Antrieb angedeutet. Der in dieser Zeichnungsfigur nicht erkennbare Stützkörper jedes Walzensatzes ist in den Einbaustücken 2 gelagert; mit Anstellvorrichtungen 6, die im Zusammenhang mit der Erfindung nicht näher zu beschreiben sind, ist eine Verstellung der Walzensätze 3 und 4 gegeneinander möglich.

Mit 3a sind die Arbeitswalzen des oberen Walzensatzes 3 und mit 4a die Arbeitswalzen des unteren Walzensatzes 4 bezeichnet. Die Arbeitswalzen 3a sind um den - nicht dargestellten - Stützkörper planetenartig verteilt mit ihren Enden in den Käfigringen 7a und 7b gelagert; die Arbeitswalzen 4a des unteren Walzensatzes 4 sind in gleicher Weise in den Käfigringen 8a und 8b gelagert. Die Lagerung der Arbeitswalzen 3a, 4a erfolgt in Pendelrollenlagern.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Walzensatz dargestellt, anhand dessen die Erfindung näher erläutert wird. Der Stützkörper des Walzensatzes ist mit 9 bezeichnet. Er ist in den Einbaustücken 2 (Fig. 1) stationär, d. h. nicht drehbar gelagert. Die Käfigringe, in denen die Arbeitswalzen 3a, 4a an ihren beiden Enden 10 und 11 gelagert sind, sind in Übereinstimmung mit Fig. 1 mit 7a und 8a bzw. 7b und 8b bezeichnet. Die Käfigringe sind bei 12 und 13 auf dem Stützkörper 9 drehbar gelagert und bewirken das Umlaufen der Arbeitswalzen 3a, 4a mit ihren zugeordneten Zwischenwalzen 3b, 4b um den Stützkörper 9. Im Bereich des Walzspaltes sind die Arbeitswalzen 3a, 4a über die Zwischenwalzen 3b, 4b an Abrollflächen, die bei 14 gebildet sind, abstützbar.

Der Drehantrieb der Arbeitswalzen 3a, 4a erfolgt von dem nicht dargestellten Antriebsmotor über die Kupplung 15, die das Drehmoment in die Antriebswelle 16 einleitet. Die Antriebswelle 16 ist bei 17 in einem Festlager und bei 18 in einem Loslager (Kegelrollenlager) drehbar gelagert und in der Mitte des Stützkörpers 9 mit Innenverzahnungen 19 und 20 versehen. Während die Innenverzahnung 19 als Geradverzahnung ausgebildet ist, ist die Innenverzahnung 20 aus den später noch zu schildernden Gründen als Schrägverzahnung einer Bogenzahnkupplung ausgeführt. Beide Verzahnungen korrespondieren mit entsprechenden Verzahnungen in zwei Antriebshülsenhälften 21 und 22, die das Drehmoment nach außen zu zwei Außenverzahnungen 23 und 24 leiten. Diese Außenverzahnungen 23, 24 kämmen mit drei jeder Antriebshülsenhälfte 21, 22 zugeordneten Stirnrädern 25, 26, die das Antriebsmoment über die Innenverzahnung 27, 28 auf die Käfigringe 7a, 8a, 7b und 8b übertragen. Auf diese Weise und durch die mittige Einleitung des Antriebsdrehmomentes bei 19, 20 läßt sich eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Innen­ verzahnungen 27, 28 beider Käfigringe 7a bzw. 8a und 7b bzw. 8b erreichen.

Zur erfindungsgemäßen Verstellung des Käfigringes 7b bzw. 8b gegenüber dem Käfigring 7a bzw. 8a ist die Antriebshülsenhälfte 22 axial verschiebbar und verdrehbar gegenüber der Antriebswelle 16. Die Verdrehung wird durch die vorstehend beschriebene Innenverzahnung 20 auf der Antriebswelle 16 bewirkt, wenn gleichzeitig eine Axialverschiebung der Antriebshülsenhälfte 22 eingeleitet wird. Dies geschieht über die Büchse 29, die bei 30 mit einem Außengewinde versehen und in ein entsprechendes Gewinde in den Stützkörper 9 eingeschraubt ist. Beim Drehen der Büchse 29 über den Zapfen bewegt sich die Büchse 29 axial und nimmt über das Kegelrollenlager 18 eine mit diesem verbundene Schiebehülse 32 mit, die bei 33 axial mit der Antriebshülsenhälfte 22 verbunden ist. Mit der Axialverschiebung dieser Antriebshülsenhälfte 22 und der erzwungenen Verdrehung derselben über die Innenverzahnung 20 wird über die Stirnräder 26 der Käfigring 7b bzw. 8b gegenüber dem Käfigring 7a bzw. 8a verdreht, so daß die Arbeitswalzen 3a, 4a sich zur Längsachse des Walzensatzes 3, 4 schräg einstellen. Der Grad der Verdrehung der Antriebshülsenhälfte 22 bestimmt den Grad der Schrägstellung der Arbeitswalzen 3a, 4a.

Wenn, wie erfindungsgemäß vorgesehen, die Verdrehung der Käfigringe 7b, 8b vom oberen und unteren Walzensatz 3, 4 gegensinnig erfolgt, so werden die im Walzspalt gegenüberliegenden Arbeitswalzen 3a, 4a gegeneinander geschränkt bzw. gekreuzt, wodurch eine unmittelbare Beeinflussung des Walzgutprofils herbeigeführt werden kann.

Die gegenläufige Verstellung der Käfigringe 7b, 8b kann dadurch erreicht werden, daß die getrieblich miteinander verbundenen Büchsen unterschiedliche Gewindesteigungsrichtungen aufweisen oder auch daß die Innenverzahnungen 20 in unterschiedlichen Richtungen verlaufen. Der Antrieb der Zapfen 31 kann über nicht dargestellte Wellen und Schneckenräder von einem gemeinsamen Stellantrieb erfolgen.

Der Stellmotor zum Antreiben der Büchsen 29 kann nach Einstellen der gewünschten Stellung über einen Bremsmotor geklemmt werden, so daß die Büchse 29 und damit das System fixiert ist.

Claims (6)

1. Planetenwalzwerk mit zwei in Einbaustücken übereinander im Walzgerüst angeordneten stationären Stützkörpern, auf denen jeweils zwei voneinander beabstandete, synchron drehangetriebene und in zueinander parallelen Umlaufebenen rotierende Käfigringe koaxial gelagert sind, die jeweils ein Ende der zwischen den beiden Käfigringen angeordneten, gemeinsam mit diesen um den Stützkörper rotierenden Arbeits- und/oder Zwischenwalzen, die sich im Bereich des Walzspaltes gegen Abrollflächen abstützen, in Pendelrollenlagern aufnehmen dadurch gekennzeichnet, daß die Käfigringe (7a, 7b, 8a, 8b) in ihren Umlaufebenen gegeneinander verdrehbar sind.

2. Planetenwalzwerk nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb der Käfigringe (7a, 7b, 8a, 8b) über eine zentral den Stützkörper (9) durchgreifende Antriebswelle (16) erfolgt, die von einer mittig radial geteilten Antriebshülse umfaßt wird, deren Antriebshülsenhälften (21, 22) an ihren äußeren Enden mit Außenverzahnungen (23, 24) und an ihren einander zugewandten Enden mit Innenverzahnungen (19, 20) versehen sind, wobei eine der Innenverzahnungen (20) als Schrägverzahnung ausgebildet ist und wie die andere Innenverzahnung (19) mit entsprechenden Außenverzahnungen auf der Antriebswelle (16) korrespondiert und wobei die Außenverzahnungen (23, 24) der Antriebshülsenhälften (21, 22) mit je drei Stirnrädern (25, 26) im Eingriff stehen, die ihrerseits die Käfigringe (7a, 7b, 8a, 8b) antreiben und daß die mit schrägverzahnter Innenverzahnung (20) versehene Antriebshülsenhälfte des oberen und unteren Walzensatzes (3,4) axial verschiebbar gelagert ist.

3. Planetenwalzwerk nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Antriebshülsenhälfte (22) über ein Axiallager (33) mit einer koaxialen Schiebehülse (32) verbunden ist, die axialverschiebbar auf der Antriebswelle (16) angeordnet ist.

4. Planetenwalzwerk nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebehülse (32) das als Loslager der Antriebswelle (16) vorgesehene Kegelrollenlager (18) trägt, das über eine von außen verschiebbare Büchse (29) gemeinsam mit der Schiebehülse (32) verschiebbar ist.

5. Planetenwalzwerk nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (29) mit einem Außengewinde (30) in den Stützkörper (9) eingesetzt ist und durch Drehen der Büchse (29) eine Axialverschiebung der Schiebehülse (32) mit der damit verbundenen Antriebshülsenhälfte (22) herbeiführbar ist.

6. Planetenwalzwerk nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Büchsen (29) des dem oberen und unteren Stützkörper (9) zugeordneten Walzensatzes (3, 4) synchron über Wellen und Schneckenradverbindungen von einem gemeinsamen Stellmotor in gegenläufigen Richtungen antreibbar sind.