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Title:
ROLLER ROD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/099923
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a roller rod, especially embodied as a roller body unit for a continuous press comprising continuously rotating steel strips. Said roller rod (1) consists of steel and is cylindrically embodied with a pre-determined length (L) and a pre-determined diameter (D). The roller rod comprises bearing boreholes (7) on the front side, in the ends (6) thereof, said boreholes having a pre-defined depth (T) and forming hollow cylindrical end regions (8) with a pre-defined wall thickness (W). Roller rod bearing bolts (9) with a pre-defined penetration depth (T) can be inserted into the bearing boreholes (7). The roller rod is hardened at least in certain parts. The invention is characterised in that the roller rod (1) is hardened in the hollow cylindrical end regions (8) respectively over an outer longitudinal section over the entire wall thickness (W), and on the edge layer between the end regions over a pre-defined inner longitudinal section having a pre-defined edge hardness depth.

Inventors:
PUESCHEL RALF (DE)
SEBASTIAN LOTHAR (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/001390
Publication Date:
September 28, 2006
Filing Date:
February 16, 2006
Export Citation:
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Assignee:
SIEMPELKAMP MASCH & ANLAGENBAU (DE)
PUESCHEL RALF (DE)
SEBASTIAN LOTHAR (DE)
International Classes:
B30B5/06; C21D9/00
Foreign References:
US5088398A1992-02-18
DE4219099C11993-07-15
US4442331A1984-04-10
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 016, no. 106 (C - 0919) 16 March 1992 (1992-03-16)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 11 5 November 2003 (2003-11-05)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 05 12 May 2003 (2003-05-12)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 12 5 December 2003 (2003-12-05)
Attorney, Agent or Firm:
Von Dem, Borne Andreas (Honke & Sozien Theaterplatz 3, Essen, DE)
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Claims:
Patentansprüche:
1. Rollstab, insbesondere als Wälzkörperaggregat für eine kontinuierliche Presse mit endlos umlaufenden Stahlpressbändern, wobei der Rollstab (1) zylindrisch mit vorgegebener Rollstablänge (L) und vorgegebenem Rollstabdurchmesser (D) aus Stahl ausgebildet ist, wobei der Rollstab stirnseitig in den Rollstabenden (6) Lagerbohrungen (7) vorgegebener Bohrungstiefe (B) unter Bildung hohlzylindrischer Endbereiche (8) mit vorgegebener Wandstärke (W) aufweist, wobei in die Lagerbohrungen (7) Rollstablagerbolzen (9) mit vorgegebener Eindringtiefe (T) einsetzbar oder eingesetzt sind und wobei der Rollstab zumindest Bereichsweise gehärtet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Rollstab (1) in den hohlzylindrischen Endbereichen (8) über jeweils einen äußeren Längenabschnitt (LD) über die gesamte Wandstärke (W) durchgehärtet und zwischen den Endbereichen über einen vorgegebenen inneren Längenabschnitt (LR) mit vorgegebener Randhärtetiefe randschichtgehärtet ist.
2. Rollstab nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Randhärtetiefe von dem randschichtgehärteten inneren Längenabschnitt (LR), welcher eine im Wesentlichen konstante Randhärtetiefe (t) aufweist, in einem Übergangsabschnitt (LS) bis zu dem durchgehärteten äußeren Längenabschnitt (LD) kontinuierlich zunimmt.
3. Rollstab nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollstab (1) in dem äußeren Längenabschnitt (LD), in dem inneren Längenabschnitt (LR) und/oder in dem Übergangsabschnitt (LS) im Wege des Induktionshärtens gehärtet ist.
4. Rollstab nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere durchgehärtete Längenabschnitt (LD) sich in etwa bis zu der Eindringtiefe (T) des Lagerbolzens (9) oder um ein vorgegebenes Maß darüber hinaus erstreckt.
5. Rollstab nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere randschichtgehärtete Längenabschnitt (LR) mit im Wesentlichen konstanter Randhärtetiefe (t) sich in etwa bis zu dem Ende der Lagerbohrung (7) erstreckt.
6. Rollstab nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Rand härtetiefe in dem Übergangsabschnitt (LS) im Wesentlichen sinusförmig mit einem zentralen Wendepunkt (10) ausgebildet ist.
7. Rollstab nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wendepunkt (10) in etwa mittig in dem Übergangsabschnitt (LS) zwischen dem äußeren durchgehärteten Längenabschnitt (LD) und dem inneren randschichtgehärteten Längenabschnitt (LR) angeordnet ist.
8. Rollstab nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rand härtetiefe (t) in dem inneren Längenabschnitt (LR) in etwa 0,5 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise 1 ,0 mm bis 2,0 mm, z. B. 1 ,2 mm bis 2,0 mm beträgt.
9. Rollstab nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (W) in dem durchgehärteten äußeren Längenabschnitt (LD) in etwa 2 mm bis 8 mm, z. B. 3 mm bis 6 mm, vorzugsweise 4 mm bis 5 mm, z. B. 4,5 mm beträgt.
10. Rollstab nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollstab aus einem für das Randschichthärten geeigneten Stahl, z. B. einem legierten oder unlegierten Edelstahl, gefertigt ist.
11. Rollstab nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollstab aus Stahl mit der Bezeichnung C 53 G (bzw. Cf 53) gefertigt ist.
12. Rollstab nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Härtegrad in den gehärteten Bereichen HRC 50 bis 60, z. B. HRC 52 bis 56, vorzugsweise HRC 54, beträgt.
13. Kontinuierliche Presse (2), insbesondere für die Herstellung von Holzwerkstoffplatten o. dgl., mit Pressenoberteil mit beheizbarer oberer Pressenplatte (4), Pressenunterteil mit beheizbarer unterer Pressenplatte (4) sowie im Pressenoberteil und im Pressenunterteil endlos geführten Stahlpressbändern (3), welche unter Zwischenschaltung von Rollstäben (1) gegen die Pressenplatte (4) abgestützt sind, wobei die Rollstäbe (1) beidseitig an Rollstabketten geführt sind, gekennzeichnet durch Rollstäbe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Description:
Rollstab

Die Erfindung betrifft einen Rollstab, insbesondere als Wälzkörperaggregat für eine kontinuierliche Presse mit endlos umlaufenden Stahlpressbändern, welche unter Zwischenschaltung der Rollstäbe gegen Pressenplatten abgestützt sind,

wobei der Rollstab zylindrisch mit vorgegebener Rollstablänge und vorgegebenen Rollstabdurchmesser aus Stahl ausgebildet ist,

wobei der Rollstab stirnseitig in den Rollstabenden Lagerbohrungen vorgegebener Bohrungstiefe unter Bildung hohlzylindrischer Endbereiche mit vorgegebener Wandstärke aufweist,

wobei in die Lagerbohrungen Rollstablagerbolzen mit vorgegebener Eindring- tiefe einsetzbar oder eingesetzt sind und

wobei der Rollstab zumindest bereichsweise gehärtet ist. - Die Rollstäbe sind insbesondere als Wälzkörperaggregate in einer kontinuierlichen Presse ausgebildet, wobei eine solche kontinuierliche Presse, z. B. zum Herstellen von Holzwerkstoff platten, in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Pressenoberteil mit beheizbarer oberer Pressenplatte und einem Pressenunterteil mit beheizbarer unterer Pressenplatte besteht, wobei im Pressenoberteil und im Pressenunterteil endlos umlaufende Stahlpressbänder geführt sind, welche unter Zwischenschaltung der Rollstäbe gegen die Pressenplatten abgestützt sind. Die Rollstäbe sind mit Hilfe der endseitig angeschlossenen Rollstablagerbolzen an Rollstabketten bzw. Umlaufketten angeschlossen. Der Durchmesser derartiger Rollstäbe beträgt üblicherweise 15 mm bis 25 mm, die Rollstablänge liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen 2 m und 2,5 m, z. B. in etwa 2,2 m bis 2,3 m.

Die aus der Praxis bekannten Rollstäbe der eingangs beschriebenen Art sind über die gesamte Rollstablänge randschichtgehärtet mit im Wesentlichen

konstanter Härtetiefe ausgebildet. Dadurch wird der Verschleiß im Oberflächenbereich minimiert, während der Kern der Rollstangen selbst zäh-elastisch mit ausreichender Duktilität bleibt. Die insoweit bekannten Maßnahmen haben sich grundsätzlich bewährt. Die bekannten Rollstäbe sind jedoch weiterent- wicklungsfähig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rollstab der eingangs beschriebenen Art, insbesondere als Wälzkörperaggregat für eine kontinuierliche Presse, zu schaffen, welcher sich insgesamt durch minimalen Verschleiß bei gleichzeitig einwandfreier Funktion und niedrigen Fertigungskosten auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Rollstab der eingangs beschriebenen Art, dass der Rollstab in den hohlzylindrischen Endbereichen über jeweils einen äußeren Längenabschnitt über die gesamte Wandstärke durchgehärtet und zwischen den Endbereichen über einen vorgegebenen inneren Längenabschnitt mit vorgegebener Randhärtetiefe randschichtgehärtet ist. Vorzugsweise nimmt die Randhärtetiefe von dem randschichtgehärteten inneren Längenabschnitt, welcher eine im Wesentlichen konstante Randhärtetiefe aufweist, in einem Übergangsabschnitt bis zu dem durchgehärteten äußeren Längenabschnitt kontinuierlich zu. - Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass es zweckmäßig ist, mit einem über die Rollstablänge "inhomogenen" Härteverlauf zu arbeiten. So schlägt die Erfindung vor, dass in den hohlzylindrischen Endbereichen ein vollständig durchgehärteter Längenabschnitt vorgesehen ist, so dass der Verschleiß im Bereich der Lagerbohrungen durch die eingreifenden Lagerbolzen minimiert wird. Ein gleichsam "ovales Ausschlagen" der Lagerbohrung wird zuverlässig verhindert. Dennoch bleibt der Rollstab insgesamt ausreichend zäh-elastisch, da in dem "zentralen" Längenabschnitt zwischen den beiden endseitigen Aufnahmebohrungen bzw. Lagerbohrungen lediglich die Randschichten gehärtet sind. Auf diese Weise lässt sich der

erfindungsgemäße Rollstab auch auf verhältnismäßig kostengünstige Weise fertigen.

Vorzugsweise erstreckt sich der äußere (durchgehärtete) Längenabschnitt (vom Rollstabende aus) in etwa bis zu der Eindringtiefe des Lagerbolzens oder etwas darüber hinaus, so dass in jedem Fall gewährleistet ist, dass der Bereich der Lagerbohrung, in welchen der Lagerbolzen eingreift, besonders verschleißfest ist. Die Eindringtiefe beträgt üblicherweise 50 % bis 90 %, vorzugsweise 60 % bis 80 %, z. B. etwa 70 % der Bohrungstiefe. Damit erstreckt sich der äußere Längenabschnitt etwa über 65 % bis 95 %, vorzugsweise 70 % bis 85 % der Bohrungstiefe. Der innere (randschichtgehärtete) Längenabschnitt mit im Wesentlichen konstanter Rand härtetiefe erstreckt sich (vom Zentrum des Rollstabs aus) in etwa bis zu den Enden der beidseitigen Lagerbohrungen. Von dem Ende der jeweiligen Lagerbohrung nimmt dann die Randschichthärte bis zu dem durchgehärteten Bereich kontinuierlich zu. Dabei hat die Erfindung erkannt, dass es zweckmäßig ist, wenn sich der durchgehärtete Bereich nicht über die volle Länge (bzw. Tiefe) der Lagerbohrung erstreckt, sondern wenn im Bereich des Endes der Lagerbohrung der randschichtgehärtete Übergangsabschnitt mit zur Rollstabmitte hin abnehmender Randschichthärte vorgesehen ist. Auf diese Weise werden unzulässige bzw. unerwünschte Spannungen am Übergang zwischen hohlzyiindrischem und vollzylindrischem Bereich des Rollstabes vermieden, da der Rollstabkern in diesem Übergangsbereich nicht gehärtet ist und folglich eine ausreichende Duktilität aufweist.

Der Verlauf der Härtetiefe in dem Ubergangsabschnitt ist dabei vorzugsweise im Wesentlichen sinusförmig mit einem zentralen Wendepunkt. Das bedeutet, dass der Verlauf der Härtetiefe im Längsschnitt durch den Rollstab angenähert einer Sinusfunktion entspricht. Der Wendepunkt dieser Sinusfunktion ist in etwa mittig zwischen dem durchgehärteten Längenabschnitt und dem inneren randschichtgehärteten Längenabschnitt und folglich mittig in dem Übergangsabschnitt angeordnet.

In fertigungstechnischer Hinsicht besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Rollstab in dem äußeren (durchgehärteten) Längenabschnitt und/oder in dem inneren (randschichtgehärteten) Längenabschnitt und/oder in dem (randschichtgehärteten) Übergangsabschnitt im Wege des Induktionshärtens gehärtet und ggf. angelassen ist. Dazu wird eine an die Bauform des zu härteten Rollstabes angepasste Spule verwendet, die von einem hochfrequenten Wechselstrom durchflössen wird und den Rollstab umschließt. Die induzierten Wirbelströme, die durch den Skineffekt in die äußeren Werkstückschichten gedrängt werden, erwärmen diese Bereiche durch Widerstandserwärmung sehr schnell. Die Wärme entsteht dabei - anders als beispielsweise beim Flammhärten - im Inneren des Werkstücks. Insofern lassen sich sehr hohe Aufheizgeschwindigkeiten erreichen. Die Härtetiefe wird maßgeblich von der Frequenz des Wechselstroms bestimmt.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, dass die Randhärtetiefe in dem inneren Längenabschnitt in etwa 0,5 mm bis 2,5 mm, vorzugsweise 1 ,0 mm bis 2,0 mm beträgt. Besonders vorteilhaft sind Ausführungsformen der Erfindung, bei welchen die Randhärtetiefe 1 ,2 mm bis 2,0 mm beträgt. Jedenfalls ist es zweckmäßig, wenn die Randhärtetiefe größer als 1 mm, vorzugsweise größer oder gleich 1 ,2 mm ist. Die Randhärtetiefe ist der senkrechte Abstand von der Oberfläche des gehärteten Werkstücks bis zu dem Punkt, an dem die Härte dem festgelegten Grenzwert entspricht. Dieser Grenzwert beträgt etwa 80 % der vorgeschriebenen Mindest-Oberflächenhärte.

Die Wandstärke in den hohlzylindrischen Endbereichen des Rollstabes beträgt in etwa 2 mm bis 8 mm, z. B. 3 mm bis 6 mm, vorzugsweise 4 mm bis 5 mm.

Vorzugsweise ist der Rollstab aus einem für das Randschichthärten geeigneten Stahl gefertigt. Dabei kann es sich insbesondere um einen Stahl nach DIN 17212 handeln. Besonders vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei welchen der Rollstab aus Stahl mit der Bezeichnung C 53 G ausgebildet ist. Dieser Werkstoff wird auch als Cf 53 bezeichnet.

Das Induktionshärten wird vorzugsweise so durchgeführt, dass der Rollstab in den gehärteten Bereichen Härtegrade HRC 50 bis 60 aufweist. Vorzugsweise beträgt der Härtegrad HRC 52 bis 56. Besonders bevorzugt werden die entsprechenden Bereiche auf HRC 54 gehärtet. Dieses gilt sowohl für die randschichtgehärteten als auch für die durchgehärteten Bereiche. HRC meint dabei den Härtegrad gemessen nach dem ROCKWELL-C-Verfahren.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine kontinuierliche Presse, insbesondere für die Herstellung von Holzwerkstoffplatten o. dgl., mit Pressenoberteil mit beheizbarer oberer Pressenplatte und Pressenunterteil mit beheizbarer unterer Pressenplatte sowie im Pressenoberteil und im Pressenunterteil endlos umlaufenden Stahlpressbändern, welche unter Zwischenschaltung der Rollstäbe gegen die Pressenplatten abgestützt sind. Die Rollstäbe sind dabei an Rollstabketten bzw. Umlaufketten geführt. Erfindungsgemäß sind die Rollstäbe wie beschrieben ausgebildet. Insofern kommt der Verwendung der erfindungsgemäßen Roilstäbe als Wälzkörperaggregate für kontinuierliche Pressen besondere Bedeutung zu.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Rollstab in einem Längsschnitt,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt X aus dem Gegenstand nach Fig. 1 ,

Fig. 3 ausschnittsweise den Rollstab nach Fig. 1 mit angedeutetem Härtebild,

Fig. 4 einen Ausschnitt Y aus dem Gegenstand nach Fig. 3 und

Fig. 5 eine kontinuierliche Presse mit den erfindungsgemäßen Rollstäben in schematischer Darstellung.

In Fig. 1 ist ein Rollstab bzw. eine Rollstange 1 dargestellt, welcher als Wälzkörperaggregat in einer kontinuierlichen Presse mit eingesetzt ist. Der Aufbau einer derartigen kontinuierlichen Presse 2 ist in Fig. 5 schematisch angedeutet. Die kontinuierliche Presse 2 weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau ein Pressenoberteil mit oberer beheizbarer Pressenplatte 4 und ein Pressen- unterteil mit unterer beheizbarer Pressenplatte 4 auf. Im Pressenobertei) sowie im Pressenunterteil sind endlos umlaufende Stahlpressbänder 3 unter Bildung eines Pressspaft.es 5 geführt, wobei sich die Stahipressbänder 3 unter Zwischenschaltung von Rollstäben 1 gegen die Pressenplatten abstützen. Die Rollstäbe sind dabei mittels Rollstablagerbolzen an endlos umlaufenden Rollstabketten geführt, die jedoch nicht dargestellt sind.

Der Rollstab 1 selbst ist zylindrisch mit vorgegebener Rollstablänge L und vorgegebener Rollstabdurchmesser D aus Stahl gefertigt. Stimseitig weist der

Rollstab 1 in den Rollstabenden 6 Lagerbohrungen 7 mit vorgegebener

Bohrungstiefe B unter Bildung hohlzylindrischer Endbereiche 8 mit vorgegebener Wandstärke W auf. In die Lagerbohrungen sind die

Rollstablagerbolzen 9 mit vorgegebener Eindringtiefe T einsetzbar bzw. eingesetzt. Über diese Rollstablagerbolzen 9 werden die Rollstäbe 1 in der kontinuierlichen Presse 2 an den Rollstabketten geführt.

Der Rollstab 1 ist in den hohlzylindrischen Endbereichen 8 über jeweils einen äußeren Längenabschnitt LD über die gesamte Wandstärke W durchgehärtet. Zwischen den Endbereichen ist der Rollstab über einen vorgegebenen inneren Längenabschnitt LR mit vorgegebener Randhärtetiefe t randschichtgehärtet. Die Randhärtetiefe nimmt von dem randschichtgehärteten inneren Längenabschnitt LR, welcher eine im Wesentlichen konstante Rand härtetiefe t aufweist, in einen Übergangsabschnitt LS bis zu dem durchgehärteten äußeren Längenabschnitt LD kontinuierlich zu. Dieses ergibt sich insbesondere aus Fig. 3. Erfindungsgemäß wird der RoDstab 1 dabei sowohl in dem äußeren

Längenabschnitt LD als auch in dem inneren Längenabschnitt LR wie in dem Übergangsabschnitt LS im Wege des Induktionshärtens gehärtet.

Fig. 3 zeigt, dass sich der äußere durchgehärtete Längenabschnitt von dem Rollstabende 6 aus über die Eindringtiefe T des Lagerbolzens 9 hinaus erstreckt. An der Grenze dieses äußeren durchgehärteten Längenabschnitts LD, beginnt der lediglich randschichtgehärtete Übergangsabschnitt LS mit zur Rollstabmitte hin abnehmender Randhärtetiefe. Dieser Übergangsabschnitt LS mit variabler bzw. unterschiedlicher Randhärtetiefe erstreckt sich in etwa bis zu dem Ende der Lagerbohrung 7. Im Bereich des Endes der Lagerbohrung 7 beginnt dann der innere, randschichtgehärtete Längenabschnitt LR mit konstanter Randhärtetiefe t. Mit anderen Worten erstreckt sich der zwischen den Endbereichen angeordnete zentrale, innere Längenabschnitt LR von der Rollstabmitte aus bis zu den Enden der beiden Aufnahmebohrungen 7.

In Fig. 4 ist angedeutet, dass der Verlauf der Härtetiefe in dem Übergangsabschnitt LS über die Wandstärke angenähert eine Sinusfunktion mit zentralem Wendepunkt 10 ist. Der Wendepunkt 10 ist dabei in etwa mittig in dem Übergangsabschnitt LS angeordnet, so dass der Wendepunkt 10 von dem äußeren durchgehärteten Längenabschnitt LD und von dem inneren randschichtgehärteten Längenabschnitt LR im Wesentlichen denselben Abstand A aufweist.

Im Ausführungsbeispiel beträgt die Rollstablänge L in etwa 2,2 m bis 2,3 m. Der Rollstabdurchmesser D beträgt in etwa 18 mm. Die Lagerbohrung 7 weist eine

Bohrungstiefe B von etwa 135 mm und einen Bohrungsdurchmesser d von etwa

9 mm auf, so dass in den hohlzylindrischen Endbereichen 8 eine Wandstärke W von etwa 4,5 mm verbleibt. In den äußeren Längenabschnitten LD ist diese komplette Wandstärke 4,5 mm induktiv durchgehärtet und im Übrigen induktiv angelassen auf einen Wert HRC 54-3. In dem inneren Längenabschnitt LR beträgt die Randhärtetiefe im Ausführungsbeispie) 1 ,2 mm. Auch in diesem

Bereich ist der Rollstab auf den Wert HRC 54-3 induktiv gehärtet und induktiv angelassen. Gleiches gilt für den Übergangsabschnitt Is.

Im Ausführungsbeispiel ist der Rollstab aus unlegiertem Edelstahl vom Typ Cf 53 gefertigt.