轧辊机的轧辊模块和用于轧制棍状轧辊物的轧辊机组的轧辊机

摘要

本发明涉及一种用于轧制金属管、金属棒或金属线的轧辊机组的轧辊机，其具有至少三个星形环绕辊轴的轧辊，其中每个轧辊都通过辊轴和第一轧辊轴承以可旋转的方式安装在偏心衬套中，并且其中所述偏心衬套通过第二轧辊轴承以可旋转的方式安装在轧辊机的机架壳体中，使得轧辊可以以相对于辊轴线径向可调的方式安放在机架壳体中，以便能够调整轧辊物的口径，其特征在于：第二轧辊轴承仅在偏心衬套的圆周的第一部分上周向延伸，从而使得偏心衬套能够在其圆周的剩余的第二部分上滑动式地安装。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于轧制金属管、金属棒或金属线的轧辊机，其具有至少三个以星形环绕辊轴线的轧辊和用于这种轧辊机的轧辊模块。其中，每个轧辊通过辊轴和第一轧辊轴承以可旋转的方式安放在偏心衬套中，并且所述偏心衬套通过第二轧辊轴承以可旋转的方式安放在轧辊机的机架壳体中，使得这些轧辊能够相对于辊轴以径向可调的方式安放在机架壳体中，以便能够调节轧辊间隙。

本发明还涉及一种用于制造优选的轧辊模块或轧辊机的方法。

背景技术

用于轧制棍状轧辊物的具有三个或多个轧辊的轧辊机通常常见于制造金属管、棒或线。例如专利文献DE10015340A1已经公开了这种轧辊机。其中描述的轧辊机设计成三个轧辊中的每一个轧辊通过辊轴和第一轧辊轴承以可旋转的方式安放在偏心衬套中，其中所述偏心衬套(如在本发明中那样)还用于相对于辊轴径向地调整轧辊，以便能够设置轧辊间隙。

在专利文献DE10015340A1所公开的结构中，偏心衬套总是通过滑动轴承安装在机架壳体中。该滑动轴承将轧辊的轧力通过辊轴轴承和偏心衬套可靠地传到机架壳体中，然而由此会在滑动轴承中产生较大的压力，使得由于与之相关的相应高的摩擦作用实际上不能在轧辊运行时调整各个轧辊相对于辊轴线的径向位置(自锁)。

调整轧辊机中轧辊之间的轧辊间隙不仅用于使轧辊机适应于待制造的轧制产品的各种标称厚度，而且还可以或应当原则上补偿轧辊物的变化。然而，与在专利文献DE10015340A1公开的具有完全滑动安装的偏心衬套的机构中轧辊间隙进行空载调整的情况相反，由于常规的调节机构和相应的用于调节偏心衬套的工具不能克服在轧辊运行时产生的摩擦力，因此不能进行补偿。

在这种背景下，现有技术中已经公开(专利文献DE102006009173A1中记载)的改进方案设计成，偏心衬套不是通过滑动轴承而是通过其他的轧辊轴承安装在机架壳体中。通过其他的轧辊轴承实现了一种轧辊机，其中每个轧辊通过辊轴和第一轧辊轴承以可旋转的方式安放在偏心衬套中，并且其中所述偏心衬套通过第二轧辊轴承以可旋转的方式安放在轧辊机的机架壳体中，从而使得轧辊能够以在轧辊运行期间相对于辊轴线径向调整的方式安放在机架壳体中，以便能够调节轧辊间隙。

然而，专利文献DE102006009173A1公开的结构存在以下缺点，即第二轧辊轴承相对于辊轴以完全环绕偏心衬套的方式径向地布置在偏心衬套外部。这意味着在辊轴、第一轧辊轴承和偏心衬套的尺寸不变的情况下，会增加径向的尺寸。

在具有例如三个以星形方式围绕辊轴线的轧辊的轧辊机中，各种辊轧件在中心区域(即在辊轴线的范围内)彼此非常接近，以便能够以最佳的方式利用可用的安装空间，并由此施加特别大的轧力。使用环绕偏心衬套的第二辊轴轴承需要中心区域中非常有限的安装空间的不太重要的部分。因此，专利文献DE102006009173A1公开的具有三环轴承的轧辊机在相同的安装尺寸下比例如专利文献DE10015340A1公开的具有滑动轴承的偏心衬套的轧辊机能够承载明显更低的负载。

发明内容

在上述现有技术的背景下，本发明的目的在于提供一种上述技术领域的轧辊机或轧辊模块，以便在轧辊机运行时也能够调整轧辊间隙，而无需在相同的承载能力和工作性能的条件下增大轧辊机的安装尺寸。换句话说，本发明的目的是提供一种轧辊模块或轧辊机，如专利文献DE 100 15 340A1公开的那样，做出进一步改进，使得当在轧辊机中轧制轧辊物时能够校正轧辊间隙，而无需在此情况下减小的负载能力，并且无需更多的安装空间，以保证相同的负载能力。

该目的可以通过如权利要求1所述的轧辊模块和如权利要求2所述的轧辊机来实现。

本发明的的轧辊模块用于轧制金属管、金属棒或金属线的具有至少三个以星形方式环绕辊轴线的轧辊的轧辊机，所述轧辊模块包括轧辊、辊轴、第一轧辊轴承、偏心衬套和第二轧辊轴承。其中，轧辊通过辊轴和第一轧辊轴承以可旋转的方式安放在偏心衬套中，并且所述偏心衬套能够通过第二轧辊轴承以可旋转的方式安放在轧辊机的相应的机架壳体中。由此，轧辊能够以可相对于辊轴线径向调整的方式安放在机架壳体中，以便能够调节轧辊间隙。

本发明的轧辊模块的特征在于，第二轧辊轴承在周向上仅在偏心衬套的圆周的第一部分上延伸，从而使得偏心衬套能够在其圆周的剩余第二部分滑动式地安放，即(可以)设置成在第二部分具有滑动轴承，而不是具有第二轧辊轴承。

在本文中，轧辊轴承的延伸是指以下区域的延伸，该区域是轧辊轴承的辊体所在的区域，或者尤其是轧辊轴承能够通过适当测量和布置的空间发挥作用的区域。

在此，第一部分和第二部分各自构造成关联的或多部件的。优选地，第一部分和第二部分各自构造成关联的。

相应地，本发明的用于轧制金属管、金属棒或金属线的轧辊机组的轧辊机具有至少三个以星形方式环绕辊轴线的轧辊，其中每个轧辊通过辊轴和第一轧辊轴承以可旋转的方式安放在偏心衬套中，并且其中所述偏心衬套通过第二轧辊轴承以可旋转的方式安放在轧辊机的机架壳体中，从而使得轧辊能够以相对于辊轴线径向调整的方式安放在机架壳体中，以便能够调节轧辊间隙，该轧辊机的特征在于，第二轧辊轴承在周向上仅在偏心衬套的圆周的第一部分延伸，使得偏心衬套在其圆周的剩余第二部分滑动式地安装。

本发明基于以下认知，即鉴于在轧辊机运行时轧辊间隙的可调性，第二轧辊轴承在辊轴和偏心衬套的朝向辊轴线的一面的摩擦力矩可以相对于其在远离辊轴的一面上的摩擦力矩忽略不计。同时，朝向辊轴线的一面显示为狭窄部位，在此处必须特别高效地利用安装空间，以便保持轧辊机的负载能力。如果在轧辊机中偏心衬套的轴承结构朝向辊轴线的部分不具有轧辊轴承，而是仅具有更紧凑的滑动轴承，那么与专利文献DE10015340A1公开的轧辊机的结构相比，不需要损失安装空间。同时，由于实际上消除了在专利文献DE10015340A1公开的结构中由于纯粹的滑动轴承而出现的极大的摩擦作用，并且因此实际上通过部分环绕偏心衬套的轧辊轴承消除了自锁，所以即使在轧辊机运行时仅通过在偏心衬套的圆周的第一部分延伸的轧辊轴承也可以在周向上实现轧辊间隙的调整。

因此优选地，偏心衬套的圆周的第一部分是圆周的外周部分，其位于辊轴的远离辊轴线的一侧。然而，可以考虑的是，第一部分位于偏心衬套的一侧或两侧上，其从此意义的角度不应称为外侧，或者除了外侧的布置之外，还可以有或可能有其他的布置。

通常，偏心衬套的圆周的第一部分，即第二轧辊轴承沿着圆周方向在其上延伸的部分，是小于360°角的角度范围，即平面的全角，因此在周向上不能完全地围绕偏心衬套延伸。这部分圆周不应当与在轴向上不完全地在偏心衬套的圆周上(在此为表面上)延伸的轧辊轴承的常见结构混淆。

优选地，每个轧辊都具有单独的驱动装置。或者也可以以轧辊彼此耦合(即不单独驱动)的方式实现轧辊机。

关于第一和/或第二轧辊轴承，优选地，至少具有两个(部分)轧辊轴承，其布置在轧辊的两侧。第一轧辊轴承和/或第二轧辊轴承的这种布置导致轧辊可以特别安全和很好地安装，这样能够有较大的轧力并且能够加工高精度的轧辊物。其中优选地，第二轧辊轴承或多个第二轧辊轴承基于辊轴线径向地对准第一轧辊轴承或多个第一轧辊轴承。通过这种方式，可以将通过第一轧辊轴承受的并传递到偏心衬套的负载高效地传给机架壳体，并且偏心衬套不会过载。

在优选实施例中，偏心衬套的圆周的第一部分在180°至270°的角度范围内延伸，从而使得偏心衬套的圆周的第二部分在180°至90°角的角度范围内延伸。其中第一部分和第二部分各自互补成偏心衬套的整个圆周，即360°。

此外优选地，偏心衬套的圆周的第一部分在偏心衬套的负载区域内延伸，并且偏心衬套的圆周的第二部分在偏心衬套的负载区域外延伸。其中偏心衬套的负载区域是周向上圆周的这个部分，该部分在轧制期间将一部分在轧制过程中轧辊物产生的抵抗轧辊的反作用力传给机架壳体。

在优选实施例中，第二轧辊轴承具有容纳在轴承保持架中的多个辊体，其中轴承保持架相对于偏心衬套的相对位置通过约束控制装置固定。关于约束控制装置，进一步优选地，它具有至少一个齿轮或多个齿轮，所述齿轮或多个齿轮被引入轴承保持架中并且与偏心衬套的一侧上(尤其是在轴承内圈中)的齿作用连接，以及优选地与机架壳体的一侧上(尤其是在轴承外环中)的齿作用连接。

辊体和轴承保持架按照偏心衬套的一半的旋转速度和一半的旋转角度相对于机架壳体运动。因此，当偏心衬套旋转例如20°时，轴承保持架沿着旋转方向相对于机架壳体转动10°，并按照与偏心衬套相比一半的速度相对于机架壳体转动。为此，需要有用于辊体和轴承保持架移动的空间，以便轴承保持架和辊体能够沿着圆周方向运动。其中要求，在轴承保持架或多个轴承保持架中额外的用于轴承保持架和辊体延伸的空间在圆周方向上至少等于偏心衬套相对于机架壳体预定旋转角度的一半。用于轴承保持架的空间，尤其是轴承内圈和/或轴承外环必须有比轴承保持架相应更大的周长，以便轴承保持架可以在旋转运动中自由地移动。如果偏心衬套应当能够相对于机架壳体向左或向右旋转30°，那么用于带有辊体的轴承保持架或多个轴承保持架的空间，优选轴承内圈和/或轴承外环，额外地为了轴承保持架或多个轴承保持架在周向上延伸在两侧还必须至少有15度的角度。当希望偏心衬套能够向左或向右旋转90°时，轴承保持架等额外增加的空间，优选轴承内圈和/或轴承外环必须在两侧各为45°。

然而，该空间会导致，当没有负载作用于轴承保持架或多个轴承保持架时，例如在运输时，轴承保持架或多个轴承保持架可以在该空间中移动。这可能会导致轴承保持架或多个轴承保持架离开其预设位置，并且不再能够充分地利用原定的角度范围，即偏心衬套应当能够相对于机架壳体旋转的角度范围。

为了避免这种情况，优选使用约束驱动装置，它将轴承保持架固定在相对于偏心衬套的相对位置或相对于偏心衬套以及机架壳体的相对位置，优选地相对于轴承内圈和/或轴承外环的相对位置。

这种约束控制装置的一个特别简单且因此特别优选的实施例是上述齿轮，它可以以平行于轴承保持架中的辊体的方式设置在例如相邻的辊体之间的位置上。当该齿轮与优选的轴承内圈和/或轴承外环中的齿作用连接时，它一方面位置固定地连接偏心衬套，另一方面位置固定地连接机架壳体，使得齿不能相对于偏心衬套以及机架壳体移动，那么在轴承保持架与偏心衬套以及机架壳体之间会产生形状配合的连接。这可以优选地通过以下方式来实现，即将轴承内圈与偏心衬套和/或轴承外环与机架壳体固定连接的方式来实现。因此，在偏心衬套和机架壳体之间没有相对运动情况下，轴承保持架完全不会相对于偏心衬套以及机架壳体的滑动。

此外，优选地，第二轧辊轴承具有内圈和/或外环，该内圈和/或外环具有优选硬化钢材质的弯曲板材或由其组成。尤其是这种类型的板材可以是可以特别高效地制造并且在轧辊轴承中使用的插入式板材，例如在板材中设置约束控制装置的齿轮能够插入的凹槽。

特别优选地，为了制造具有(例如硬化钢材质的)内圈和/或外环的优选的轧辊模块而使用激光切割法，以便在板材中设置在机架壳体的一侧的(例如在外环中的凹槽形状的)齿，和/或在偏心衬套的一侧的(例如在内圈上凹槽形状的)齿。

如此制造或以其他方式制造的钢板可以与辊体和轴承保持架或多个轴承保持架一起形成第二轧辊轴承，作为部分环绕的偏心轴承。其中，这些凹槽或开口可以以一行或多行地方式布置在辊体运转面的外部，尤其是在辊体之间，但是也布置在辊体运行轨道的外部辊体的一个或两个轴向端上。作为上述优选的激光切割方法的替代方案，可以使用其它常规的加工方法，但是，它不具备与激光切割相同的精度，尤其是当使用硬化钢时。

本发明的其它特征将在随后的说明书附图和整个权利要求的描述中阐述。

附图说明

图1示出了轧辊机组的优选的轧辊机的剖视图，该轧辊机具有三个轧辊模块；

图2示出了在第二轧辊轴承的第一实施例中轧辊模块的剖视图；

图3示出了在第二实施例中的轧辊轴承的俯视图；

图4示出了图3的轧辊轴承的剖视图。

具体实施方式

在附图的以下描述中，相同或相应的元件被给予相同的附图标记，并且在很大程度上避免了重复的描述。

图1示出了用于轧制金属管、金属棒或金属线的轧辊机组的优选的轧辊机10的剖视图，该轧辊机具有至少三个星形围绕辊轴线11的轧辊14。其中所述轧辊14是轧辊模块12的一部分，所述轧辊模块还分别包括辊轴16、第一轧辊轴承18、偏心衬套20和第二轧辊轴承22。轧辊14安装在辊轴16上。辊轴16又安装在偏心衬套20中，其中辊轴16能够分别通过第一轧辊轴承18在偏心衬套20中轻松地旋转。在图1所示的实施例中，第一轧辊轴承18位于轧辊14的两侧。这使得轧辊14能够通过辊轴16特别高效和稳定地安放在偏心衬套20中。当然，每个轧辊模块12也可以使用比在此所示的三个(部分)轧辊轴承18更多或更少的第一(部件)轧辊轴承18。

在图1所示的实施例中，偏心衬套20按照以下方式构造，即偏心衬套20的旋转使得相应的轧辊14朝向彼此移动或远离彼此移动，从而使得轧辊间隙能够沿着辊轴线11变大或变小，以便设置轧辊物的厚度。

为此，在图1所示的实施例中具有调节机构26。对该调节机构可以从外部施加扭矩。扭矩可以从调节机构26通过锥形齿轮27传递到偏心衬套20上。由此导致的偏心衬套20的旋转运动通过其他的锥形齿轮29.1、29.2分别向其他两个偏心衬套20施加扭矩，从而使得其他的偏心衬套20也执行旋转运动。如此，可以同时通过调节机构26驱动所有的偏心衬套20，以便调整和改变轧辊间隙。

图1所示的实施例中大致对应于例如专利文献DE10015340A1公开的现有技术。

轧辊模块12通过第二轧辊轴承22安装在机架壳体24中。如图1所示，对于每个轧辊模块12，第二轧辊轴承22位于偏心衬套20相对于轧辊轴线11的外侧。这是在轧制辊轧物期间通过轧辊14受力的一侧，而偏心衬套20的相对的另一侧在轧辊机运行期间不会承受这种力。在此，偏心衬套20的外侧就是负载区域。

各个偏心衬套20通过多个滑动轴承40以可滑动的方式安放在朝向辊轴线11的一侧，以便能够尽可能高效地利用辊轴线11附近的偏心衬套20之间的非常窄的安装空间。如图1所示，在偏心衬套20朝向辊轴11的一侧，也可以不设置与图1所示在各偏心衬套20的外侧上的尺寸相同的第二轧辊轴承22。尽管图1所示的轧辊机10也能够在轧辊机运行期间改变轧辊间隙，并由此补偿辊轧坯料的不均匀性。

图2示出了第一实施例的轧辊模块12的横于纵轴的剖面图。该图示出了作为最内侧的圆的辊轴16和偏心衬套20以及位于两者之间并以阴影示出的第一轧辊轴承18。在偏心衬套20的圆周方向上的第一部分41中，第二轧辊轴承22径向地位于偏心衬套20的外侧，而在偏心衬套20的圆周的第二部分42中设置有简单的滑动轴承，以便将偏心衬套20安装在机架壳体24中。相对于图2所示的轧辊模块12的方向，图1中的辊轴线11位于下方，而相对于辊轴线11的外部区域在轧辊模块12的上部延伸。

关于第二轧辊轴承22，图2示出了它具有容纳在轴承保持架30中的多个辊体32。在该实施例中，轴承保持架30以180度的角度延伸并且在空间28中分布，该空间28在偏心衬套20与机架壳体24之间延伸。在这种情况下，该空间28是一定的角度范围，例如在每一侧45°的角度，比轴承保持架30在圆周方向上的延伸更大。换句话说，第一部分41(即整个空间28)在270°的范围上延伸，并且由此使得具有辊体32的轴承保持架30朝向两侧移动45°。这相当于偏心衬套20相对于机架壳体24向两个方向相对旋转90°，从而能够通过轧辊轴承22到达偏心衬套20的两个极限位置。在所示的实施例中，该空间28由辊体32能够在其上滚动的轴承内圈35和轴承外环37围成。

图3和图4示出了轧辊机10或轧辊模块12的第二轧辊轴承22的第二实施例，其中第二轧辊轴承22按照以下方式构造，即使得轴承保持架30相对于偏心衬套20的相对位置能够通过约束控制装置固定。在图3和图4所示的第二实施例中，除了容纳辊体32之外，轴承保持架30还包括用于容纳可以在图4中看到的各个齿轮34的两个凹槽33。轴承保持架30中的用于齿轮34的凹槽33处于辊体32的运行部分之间。

作为这种设计的替代方案，凹部33也可以布置在轴承保持架30的一个外侧或两个外侧上，即，布置在图3中相对于辊体32的上面和/或下面。

图4示出了类似于图2的剖面图。除了齿轮34之外，图4与图2所示的不同之处在于，在轴承内圈35中设置内凹槽36，在轴承外环37中设置外凹槽38。内凹槽36和外凹槽38是齿的优选的实施例，齿轮34中的齿可以啮合在凹槽中。轴承内圈35和轴承外环37优选为由硬化钢制成的板材，从而可以很容易地(优选通过激光切割)开设凹槽。然而它们也可以构造成其他形式的，不必设置成单独的元件，而是也可以是机架壳体24或偏心衬套20的一部分。

在其他方面，图4所示的实施例对应于图2的实施例。