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WO1988010160A1 - Drive mechanism for cold pilger rolling mills - Google Patents

Drive mechanism for cold pilger rolling mills Download PDF

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WO1988010160A1
WO1988010160A1 PCT/DE1987/000277 DE8700277W WO8810160A1 WO 1988010160 A1 WO1988010160 A1 WO 1988010160A1 DE 8700277 W DE8700277 W DE 8700277W WO 8810160 A1 WO8810160 A1 WO 8810160A1
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WO
WIPO (PCT)
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crank
coupling
mass
drive
drive mechanism
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE1987/000277
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hermann-Josef Klingen
Josef Gerretz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
    • B21B21/005—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills with reciprocating stand, e.g. driving the stand

Definitions

  • the invention relates to a drive for a cold pilger rolling mill with mass and mo ent balance according to the preamble of claim 1.
  • Such a cold pilger rolling mill is known from DE-AS-27 40 729, the crank mechanism being arranged laterally offset from the rolling mill.
  • the crank is connected via a crankshaft crank to the balancing mass for torque compensation arranged above the crank mechanism. This is arranged 90 ° out of phase with the crank, and the reciprocating movement is made possible by parallel guides.
  • the rolling mill itself is coupled via a long l / connecting rod, which is supported on the crankshaft crank on one side.
  • the object of the invention is to develop a compact, cost-effective and as little stressed design for the drive from the existing knowledge of the mass and moment compensation of the double slide.
  • the overall vertical design makes it possible for the rolling stand to engage on one side and thus be guided over the entire gear unit. This eliminates the need for a connecting rod that connects the roll stand to the gear unit.
  • the paddock engages the slide directly below the roll stand.
  • the mass required for torque compensation is provided by the coupling itself.
  • the center of gravity of the coupling was placed beyond point D of the positive guidance.
  • the total mass of the coupling is reduced to point D, which in turn keeps the dimensions of the coupling small (flat
  • the coupling rotates with -f and contributes with its mass moment of inertia ®K to an improved uniformity of the overall system. Due to the design and arrangement of the coupling, the focal planes of torque compensation, mass compensation and the roll stand are brought together as closely as possible. This results in a compact design and a relatively low load within the gear unit.
  • the slide guide and positive guide lie approximately in the same plane. This was made possible by an interruption in the forced operation.
  • the positive guidance is only required in the end positions in order to maintain the direction of rotation of the coupling and crank.
  • the embodiment according to claim 3 represents a modified embodiment, with a planetary crank gear (PKG).
  • the structure of the PKG is almost identical to the previously described first version of a double slide mechanism (DG).
  • the difference to the DG is that there is no forced guidance.
  • This is replaced by a planetary gear, which consists of a pinion and an internally toothed gear.
  • the pinion is firmly connected to the crank pin and rolls on the external internal teeth due to the rotating movement of the crank.
  • the superposition of the rotational movement of the pinion and crank results in an exactly opposite one
  • the focal planes of mass and moment balancing and of the rolling mill are relatively short distances apart. This reduces the loads on the bearings and journals.
  • Figure la, b schematically shows a section of a top view of the first embodiment of the drive according to the invention (double slide transmission),
  • FIG. 2 shows a cross section through a structural design of this first drive, FIG. 3a, b the movement of the coupling and crank in two positions,
  • Figure 4a, b schematically shows a section and a plan view of a second embodiment of the drive according to the invention (planetary crank gear) and
  • FIG. 5 shows a cross section through a design of this second drive.
  • the rolling stand (WG) can be moved in a slide guide (Seh).
  • the roll stand is connected to the coupling (KO), which is arranged below the roll stand, and runs about a vertical axis via a pin.
  • the coupling (KO) has a cam roller (1), by means of which the coupling (KO) is guided in positive guides (2).
  • these positive guides (2) are only provided in the area of the end positions of the cam roller (1) or the Koppe] (KO).
  • the coupling (KO) is connected to the crank (KU) via the crank pin (3).
  • Figure lb shows the conditions of crank (KU), coupling (KO) and
  • FIG. 3a and b which show the coupling (KO) and the crank (KU) in different positions to each other, also serve to better understand the sequence of movements.
  • the crank (KU) is connected to the drive (8) (not shown) via a corresponding toothing (5-7).
  • the second embodiment shown in FIGS. 4a, b and 5 differs from the first embodiment in that a planetary crank arrangement is provided instead of the positive guides.
  • the point B on the roll stand is shifted from the kinematic consideration for the same, opposite rotary movements taking into account the geometry present in FIG. 4b.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
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  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

In a drive mechanism for cold pilger rolling mills with mass and torque balancing, the crank being driven is connected by a connecting rod to the roll stand. In order to obtain a drive mechanism which is compact, economical, and subjected to minimal stress, the roll stand (WG) is arranged directly above the crank drive (KU) and the connecting rod (KO) is mounted directly on the crank pin (3). Torque balancing is achieved by the total mass of the connecting rod (KO) and mass balancing by the total mass of the crank drive (KU).

Description

Antrieb für ein Kaltpilgerwalzwerk Drive for a cold pilger rolling mill

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Kaltpilgerwalzwerk mit Massen- und Mo entenausgleich gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a drive for a cold pilger rolling mill with mass and mo ent balance according to the preamble of claim 1.

Aus der DE-AS-27 40 729 ist ein derartiges Kaltpilgerwalzwerk bekannt, wobei der Kurbeltrieb seitlich versetzt zum Walzwerk angeordnet ist. Die Kurbel ist dabei über eine Kurbelwellenkröpfung mit der über dem Kurbeltrieb angeordneten Ausgleichsmasse für den Momentenausgleich verbunden. Diese ist um 90° phasenverschoben mit der Kurbel angeordnet .und die hin- und hergehende Bewegung wird durch parallele Führungen ermöglicht. Das Walzwerk selbst ist über eine lange l/erbindungsstange , an der einen Seite an der Kurbelwellenkröpfung gelagert, gekoppelt.Such a cold pilger rolling mill is known from DE-AS-27 40 729, the crank mechanism being arranged laterally offset from the rolling mill. The crank is connected via a crankshaft crank to the balancing mass for torque compensation arranged above the crank mechanism. This is arranged 90 ° out of phase with the crank, and the reciprocating movement is made possible by parallel guides. The rolling mill itself is coupled via a long l / connecting rod, which is supported on the crankshaft crank on one side.

Aufgabe der Erfindung ist es, aus den bereits vorhandenen Erkenntnissen über den Massen- und Momentenausg-leich des Doppelschiebers eine kompakte, kostengünstige und möglichst gering beanspruchte Bauweise für den Antrieb zu entwickeln.The object of the invention is to develop a compact, cost-effective and as little stressed design for the drive from the existing knowledge of the mass and moment compensation of the double slide.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruchs 1.This object is achieved according to the invention with the features in the characterizing part of claim 1.

Vorzugsweise Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further developments preferably result from the subclaims.

Die insgesamt vertikale Bauweise macht es möglich, daß das Walzgerüst einseitig angreifen und somit auf der gesamten Getriebeeinheit geführt werden kann. Dadurch kann eine Verbindungsstange, die das Walzgerüst mit der Getriebeeinheit verbindet, entfallen. Die Koppel greift direkt unterhalb des Walzgerüstes am Schieber an.The overall vertical design makes it possible for the rolling stand to engage on one side and thus be guided over the entire gear unit. This eliminates the need for a connecting rod that connects the roll stand to the gear unit. The paddock engages the slide directly below the roll stand.

Die für den Momentenausgleich benötigte Masse wird durch die Koppel selbst gestellt. Dabei wurde der Schwerpunkt der Koppel über den Punkt D der Zwangsfüh¬ rung hinaus gelegt. Die Gesamtmasse der Koppel wird auf den Punkt D reduziert, wodurch die Abmessungen der Koppel wiederum klein gehalten werden (flacheThe mass required for torque compensation is provided by the coupling itself. The center of gravity of the coupling was placed beyond point D of the positive guidance. The total mass of the coupling is reduced to point D, which in turn keeps the dimensions of the coupling small (flat

Bauweise) .Construction).

-•» Die Koppel dreht sich mit -f und trägt mit ihrem Massen¬ trägheitsmoment ®K zu einer verbesserten Gleichförmigkeit des Gesamtsystems bei. Durch die Ausführung und Anordnung der Koppel werden die Schwerpunktebenen des Momentenausgleichs, des Massenausgleichs und des Walzgerüstes möglichst nahe zusammengebracht. Damit erreicht man eine kompakte Bauweise und eine relativ geringe Belastung innerhalb der Getriebeeinheit.- • »The coupling rotates with -f and contributes with its mass moment of inertia ®K to an improved uniformity of the overall system. Due to the design and arrangement of the coupling, the focal planes of torque compensation, mass compensation and the roll stand are brought together as closely as possible. This results in a compact design and a relatively low load within the gear unit.

Die Schieberführung und Zwangsführung liegen annähernd in der gleichen Ebene. Dies wurde durch eine Unterbrechung der Zwangsführung ermöglicht. Die Zwangsführung wird nur in den Endlagen benötigt, um den Drehsinn von Koppel und Kurbel aufrechtzuerhalten. Durch die Lagerung der Koppel auf der Kurbel wurde eine Optimaleinstellung für die geometrische Anordnung und die Belastung der Lager und Zapfen gefunden.The slide guide and positive guide lie approximately in the same plane. This was made possible by an interruption in the forced operation. The positive guidance is only required in the end positions in order to maintain the direction of rotation of the coupling and crank. By mounting the coupling on the crank, an optimal setting for the geometric arrangement and the load on the bearings and pins was found.

Die Ausführung nach Anspruch 3 stellt eine abgewandelte Ausführung dar, und zwar mit einem Planeten-Kurbel-Getriebe (PKG). Der Aufbau des PKG ist nahezu identisch mit der vorher beschriebenen ersten Ausführung eines Doppelschiebergetr ebes (DG). Der Unterschied zum DG liegt darin, daß die Zwangsführung entfällt. Diese wird durch ein Planetengetriebe ersetzt, das aus einem Ritzel und einem innenverzahnten Zahnrad besteht. Das Ritzel sitzt fest verbunden auf dem Kurbelzapfen und wälzt sich durch die Drehbewegung der Kurbel auf die außenliegende Innenverzahnung ab. Durch die Überlagerung der Drehbewegung von Ritzel und Kurbel kommt es zu einem genau entgegengesetztenThe embodiment according to claim 3 represents a modified embodiment, with a planetary crank gear (PKG). The structure of the PKG is almost identical to the previously described first version of a double slide mechanism (DG). The The difference to the DG is that there is no forced guidance. This is replaced by a planetary gear, which consists of a pinion and an internally toothed gear. The pinion is firmly connected to the crank pin and rolls on the external internal teeth due to the rotating movement of the crank. The superposition of the rotational movement of the pinion and crank results in an exactly opposite one

Drehsinn der Koppel. Diese entgegengesetzten Drehbewegungen mit der Winkelgeschwindigkeit ?'m und unter Einhaltung der vorliegenden geometrischen Bedingungen haben eine Schiebung des Punktes B (Walzgerüst) zur Folge.Direction of rotation of the paddock. These opposite rotating movements with the angular velocity? ' m and in compliance with the existing geometric conditions result in a shift of point B (roll stand).

Folgend werden die Nachteile des herkömmlichen DG und die Vorteile des erfindungsgemäßen DG und des PKG stichwortartig gegenübergestellt.The disadvantages of the conventional DG and the advantages of the DG and the PKG according to the invention are compared in brief.

Gegenüberstellung:Comparison:

konv. DG erfind. DG/PKGconv. DG invent. DG / PKG

- Horizontale Bauweise - Durch die vertikale und erfordert eine Schub- oder unsymmetrische Bauweise Verbindungsstange werden keine Schubstangen gebraucht .- Horizontal design - Due to the vertical and requires a push or asymmetrical design connecting rod, no push rods are needed.

- Die großen Abstände der - Die für den Momenten¬ Schwerpunktebenen führen ausgleich benötigte Masse zu hohen Belastungen wird durch die Masse der der Lager und Zapfen Koppel gestellt.- The large distances between the - The masses required for the momentum planes of balance lead to high loads due to the mass of the coupling and the coupling.

- Aufwendige Lagerung für -Das erhöhte Massenträgheits¬ Kurbel, Koppel, Momenten¬ moment der Koppel trägt zu ausgleich und Walzgerüst einer verbesserten Gleich¬ förmigkeit des Gesamtsystems bei . - Der Schwerpunkt der Koppel ragt über den Punkt D hinaus. Durch die auf den Punkt D re¬ duzierte Masse verringert sich die Gesamtmasse und die Bauhöhe der Koppel- Elaborate storage for -The increased inertia crank, coupler, moment torque of the coupler contributes to compensation and roll stand an improved uniformity of the overall system. - The center of gravity of the paddock extends beyond point D. The mass reduced to point D reduces the total mass and the overall height of the coupling

- Die Schwerpunktebenen vom Massen- und Momentenausgleich und vom Walzgerüεt haben rela¬ tiv geringe Abstände zueinander. Dadurch werden die Belastungen auf die Lager und Zapfen redu¬ ziert.- The focal planes of mass and moment balancing and of the rolling mill are relatively short distances apart. This reduces the loads on the bearings and journals.

- Durch die Unterbrechung der Zwangsführung entfällt der hohe Anspruch auf Genauig¬ keit der beiden Führungen zueinander.- Due to the interruption of the forced guidance, the high claim to accuracy of the two guides with respect to one another is eliminated.

- Es kommt nicht zu einer Speiche¬ rung bzw. Abgabe von potentieller Energie, da die Schwerkraft in Richtung der Hauptdrehachse wirkt,There is no storage or delivery of potential energy, since gravity acts in the direction of the main axis of rotation,

- Beim PKG würde die gesamte Zwangsführung entfallen.- With the PKG, the entire forced operation would be eliminated.

- Die Führung der Koppel in der" Zwangsführung erfolgt mit einer Kur enrolle.- The paddock is guided in the "forced control" with a course role.

- Die Zahl der Lager wird erheb¬ lich reduziert (von 12 auf 5). Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert werden, die zwei Ausführungsbeispiele darstellen. Dabei zeigt:- The number of bearings is reduced considerably (from 12 to 5). The invention will be explained below with reference to the drawings, which represent two exemplary embodiments. It shows:

Figur la, b schematisch einen Schnitt auf eine Aufsicht auf die erste Ausführung des erfindungs¬ gemäßen Antriebes (Doppelschiebergetriebe),Figure la, b schematically shows a section of a top view of the first embodiment of the drive according to the invention (double slide transmission),

Fi gur 2 einen Querschnitt durch eine konstruktive Ausführung dieses ersten Antriebes, Figur 3a , b die Bewegung von Koppel und Kurbel in zwei Stellungen ,FIG. 2 shows a cross section through a structural design of this first drive, FIG. 3a, b the movement of the coupling and crank in two positions,

Figur 4a, b schematisch einen Schnitt und eine Aufsicht auf eine zweite Ausführung des erfindungs¬ gemäßen Antriebes (Planeten-Kurbel-Getriebe) undFigure 4a, b schematically shows a section and a plan view of a second embodiment of the drive according to the invention (planetary crank gear) and

Figur 5 einen Querschnitt durch eine konstruktive Aus¬ führung dieses zweiten Antriebes.FIG. 5 shows a cross section through a design of this second drive.

Zunächst soll die erste Ausführung mit dem sog. Doppel¬ schiebergetriebe erläutert werden.First of all, the first embodiment with the so-called double slide transmission will be explained.

Das Walzgerüst (WG) ist in einer Schieberführung (Seh) bewegbar. Über einen Zapfen ist das Walzgerüεt mit der Koppel (KO) verbunden, die unterhalb des Walzgerüstes angeordnet ist, und um eine vertikale Achse läuft.The rolling stand (WG) can be moved in a slide guide (Seh). The roll stand is connected to the coupling (KO), which is arranged below the roll stand, and runs about a vertical axis via a pin.

Wie sich aus den Figuren la, b und 2 ergibt, weist die Koppel (KO) eine Kurvenrolle (1) auf, mittels der die Koppel (KO) in Zwangsführungen (2) geführt ist. Diese Zwangsführungen (2) sind allerdings nur im Bereich der Endstellungen der Kurvenrolle (1) bzw. der Koppe] (KO) vorgesehen. Über den Kurbelzapfen (3) ist die Koppel (KO) mit der Kurbel (KU) verbunden. Die Figur lb zeigt die Be egungen von Kurbel (KU), Koppel (KO) undAs can be seen from the figures la, b and 2, the coupling (KO) has a cam roller (1), by means of which the coupling (KO) is guided in positive guides (2). However, these positive guides (2) are only provided in the area of the end positions of the cam roller (1) or the Koppe] (KO). The coupling (KO) is connected to the crank (KU) via the crank pin (3). Figure lb shows the conditions of crank (KU), coupling (KO) and

Schieber (4) (d.h. des Walzgerüstes). In diesen Figuren la, b sowie den folgenden Figuren 3a- 4b bedeuten: x und y die Verschiebekoordinaten,Slider (4) (ie the roll stand). In these figures la, b and the following figures 3a-4b mean: x and y the displacement coordinates,

SlWιrG-,' 5K..o und 5A. -G die Schwerpunkte des WalzgyerüstesS l W ιr G-, '5K..o and 5A. -G the focus of Walzg y erüstes

WG, der Koppel KO und der Ausgleichsmasse MA, -f und ■$ die Drehrichtungen von WG, KO und KU, R die Radien der Anlenkungen zwischen den Verbindungen WG, KO und KU,WG, the coupling KO and the balancing mass MA, -f and ■ $ the directions of rotation of WG, KO and KU, R the radii of the linkages between the connections WG, KO and KU,

Seh die Führung für das Walzgerüst WG und Z die vertikale Achse, in der Walzwerk, Koppel und Kurbel liegen.See the guide for the rolling stand WG and Z the vertical axis in which the rolling mill, coupling and crank are.

Zum besseren Verständnis des Bewegungsablaufes dienen auch die Figuren .3a und b, die die Koppel(KO) und die Kurbel (KU) in verschiedenen Stellungen zueinander zeigen. Die Kurbel (KU) ist - wie die Figur 2 zeigt - über eine entsprechende Verzahnung (5-7) mit dem nicht dargestellten Antrieb (8) verbunden.Figures .3a and b, which show the coupling (KO) and the crank (KU) in different positions to each other, also serve to better understand the sequence of movements. As shown in FIG. 2, the crank (KU) is connected to the drive (8) (not shown) via a corresponding toothing (5-7).

Die zweite - in den Figuren 4a, b und 5 dargestellte - Ausführung weicht insoweit von der ersten Ausführung ab, als anstelle der Zwangsführungen eine Planeteπ-Kurbel-Anordnung vorgesehen ist.The second embodiment shown in FIGS. 4a, b and 5 differs from the first embodiment in that a planetary crank arrangement is provided instead of the positive guides.

Auf dem Kurbelzapfen (3) der Kurbel (KU) ist fest ein Ritzel (9) angeordnet, das sich an einem, die Kurbel (KU) umgebenden, innenverzahnten Zahnrad (10) abwälzt. Wie die Figur 4b zeigt, wird durch diese Anordnung erreicht, daß infolge der Überlagerungsbewegung von Kurbel (KU) und Ritzel (9) die Koppel (KO) eine gegenläufige Bewegung ausführt.On the crank pin (3) of the crank (KU) a pinion (9) is fixed, which rolls on an internally toothed gear (10) surrounding the crank (KU). As shown in FIG. 4b, this arrangement ensures that the coupling (KO) executes an opposite movement as a result of the overlapping movement of the crank (KU) and pinion (9).

Die Schiebung des Punktes B am Walzgerüst erfolgt aus der kinematischen Betrachtung für gleich große, entgegengesetzte Drehbewegungen unter Berücksichtigung der auf Figur 4b vorliegenden Geometrie. The point B on the roll stand is shifted from the kinematic consideration for the same, opposite rotary movements taking into account the geometry present in FIG. 4b.

Claims

Patentansprüche: Claims: 1. Antrieb für ein Kaltpilgerwalzwerk mit Massen- und Mcmentenausgleich, wobei die angetriebene Kurbel über eine Koppel mit dem Walzgerüst verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Walzgerüst (WG) unmittelbar über dem Kurbeltrieb (KU) angeordnet und die Koppel (KO) unmittelbar auf dem Kurbelzapfen (3) gelagert ist, wobei die Koppel (KO) mit ihrer Gesamtmasse den Momentenausgleich und die Kurbel (KU) mit ihrer Gesamtmasse den Massenausgleich übernimmt.1. Drive for a cold pilger rolling mill with mass and Mcmenten compensation, the driven crank is connected via a coupling to the rolling stand, characterized in that the rolling stand (WG) is arranged directly above the crank drive (KU) and the coupling (KO) directly on the Crank pin (3) is mounted, the coupling (KO) with its total mass taking over the moment compensation and the crank (KU) with its total mass taking over the mass compensation. 2. Antrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Koppel (KO) im Bereich ihrer Bewegungsendlagen in Z angsführungen geführt ist.2. Drive according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the coupling (KO) is guided in Zangsführung in the range of their movement end positions. 3. Antrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kurbel (KU) als Teil eines Planetengetriebes ausgebildet ist, daß auf dem Kurbelzapfen (3), fest mit diesem verbunden, ein Ritzel (9) angeordnet ist, das sich auf einem nnenverzahnten, die Kurbel (KU) umgebenden Zahnrad (10) derart abwälzt, daß durch die3. Drive according to claim 1, characterized in that the crank (KU) is formed as part of a planetary gear, that on the crank pin (3), fixedly connected to this, a pinion (9) is arranged, which is on an internal gear, which Crank (KU) surrounding gear (10) rolls such that by the Überlagerung der Drehbewegung von Ritzel und KurbelSuperposition of the rotational movement of the pinion and crank (KU) die Koppel (KO) eine entgegengesetzte Drehbewegung erhält . (KU) the coupling (KO) receives an opposite rotary movement.
PCT/DE1987/000277 1986-04-15 1987-06-18 Drive mechanism for cold pilger rolling mills Ceased WO1988010160A1 (en)

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