万向节轴 【技术领域】
本发明涉及一种用于驱动滚轧机的轧辊的万向节轴。万向节轴包括两个万向节，其中一个被可释放地连接到所述轴上以容许轧辊被轻易地取下。为此，万向节轴包括一连接套筒，该套筒可以被滑到轧辊的轴颈上。为了容许装配，连接套筒以小量的游隙设置在轴颈上。
背景技术
但是，这里存在一种问题，即由于万向节轴的重量，连接套筒的纵向轴线相对于轴颈的纵向轴线倾斜，就会产生不平衡的状况。特别是，如果在连接套筒和连接到连接套筒的万向节之间有长的距离时，会出现这种问题。结果，出现一种长的悬臂(见DE19748450C2的驱动装置中)，其中两个轧辊中的一个设置在另一个地上方，各自由一万向节轴驱动。当轧辊之间的径向距离非常小时，所述万向节轴被如此设计，以便两个万向节轴的万向节被设置得彼此轴向偏置。因此，一个万向节轴的万向节比另一个万向节轴的万向节更靠近连接套筒。当连接套筒和后一个万向节轴的万向节中心之间的距离比较长时，连接套筒和轧辊轴颈之间的一定游隙会具有由长的悬臂引起的特定负面影响。
为了补偿万向节轴和轧辊轴颈之间连接处中的任何游隙，DE3714217C2描述了一种轧辊轴颈，其为棱柱形的而且朝向自由端逐渐变细。该轧辊轴颈包括三个扭矩传递面，它们围绕纵向轴线设置并朝向纵向轴线围起一角度。万向节轴的连接套筒包括传递元件，它们接触扭矩传递面并远离轴颈，而且它们包括与连接套筒上相应设计的凹槽配合的局部圆形面。由于它们的球形形状，传递元件能补偿连接套筒的纵向轴线和轧辊轴颈的纵向轴线之间的角偏差。因为轧辊轴颈的棱柱形设计，所以由于连接套筒被朝向轧辊轴颈加载而补偿引起的游隙。
DE3231752C1示出了万向节轴和轧辊轴颈之间连接的另一实施例。在该实施例中，轧辊包括扭矩传递面。万向节轴的连接套筒包括接触面，这些接触面相对纵向轴线围起一角度，而且朝向轧辊开口。在扭矩传递面和接触面之间设有楔形传递元件，它们由弹簧朝向驱动轴轴向加载。因此它们沿接触面轴向滑动并朝向纵向轴线径向移动。因此避免了连接套筒和轧辊轴颈之间的游隙。
但是，这两种设计的缺点是在连接部的扭矩传递元件处的游隙补偿发生在万向节轴和轧辊轴颈之间。结果，用于补偿游隙的元件易受高负载，因此它们不得不被充分地设计尺寸。
DE7723574U1描述了一种用于滚轧机的轧辊的驱动装置。连接轴包括两个万向节，其中一个万向节包括可以被滑动到轧辊的轴颈上的连接套筒。所述连接套筒包括一个用于接受轴颈的接受孔，并形成若干用于在连接套筒和轴颈之间传递扭矩的传递面。在接受孔中设有一呈圆锥孔或圆锥形突起的锥形面，当轴颈容纳在接受孔中时，所述锥形面与轴颈的相应设计的表面接触。轴颈被容纳在接受孔中，具有小量的径向游隙，因此锥形面用于使轴颈端部对准中心。
但是，上述设计的缺点是高的径向力会使轴颈在接受孔内倾斜，因此导致一种不平衡的位置。
DD279424A1提出了一种连接，其中定心的轴颈可以被容纳在连接套筒的接受孔中。在其端部，定心的轴颈包括一圆筒状导引轴颈和一圆柱状外表面，其被设置成便于从后者移开。接受装置形成一用于接受导引轴颈的盲孔，以及一位于接受孔的开口区域中的、用于接受圆柱状外表面的孔。在接受孔中，在用于接受导引轴颈的孔之后，形成一锥形孔，该孔朝向接受孔的开口方向变宽，而且即使定心的轴颈处于倾斜位置时，导引轴颈也通过该孔被引导到盲孔中。结果，当连接套筒被滑动到定心轴颈上时，连接套筒被如此偏移，以便两元件相对彼此近似同轴对准。通过导引轴颈和定心轴颈的柱状外表面确保了装配之后的对准中心。
但是，这种情况中的缺点是，在导引轴颈和盲孔之间以及在定心孔的圆柱状外表面和接受孔的开口区域中的孔之间分别不得不设置小量游隙，以便定心轴颈可以被完全插入接受孔中。因此这里产生少许容差，所述容差会导致脱离平衡。
【发明内容】
本发明的目的是确保在万向节轴的连接套筒和轧辊的轴颈之间可以容易地补偿游隙，其中游隙补偿元件不参与扭矩传递。
根据本发明，通过提供一种用于驱动滚轧机的轧辊的万向节轴来实现目的，它包括：
-一个连接轴，
-一个第一万向节，其连接到连接轴的第一端部，
-一个第二万向节，其连接到连接轴的第二端部，
-一个连接套筒，
-其包括一纵向轴线，
-其被连接到第一万向节，
-其包括一接受孔，该孔具有一用于容纳轧辊的轴颈的开口，其中接受孔形成用于传递扭矩的传递面，
-其包括一圆柱状孔，该孔设置在所述开口区域，而且其目的是确保轴颈通过相应形状的圆柱状外表面抵靠所述圆柱状孔而被支承，
-其包括一第一锥形表面，该表面相对纵向轴线同轴设置并远离开口，而且其用于接触轧辊轴颈处的一相应设计的第一反向表面，以避免径向游隙，以及
-沿纵向轴线朝向轧辊给第一锥形表面加载的装置。
这样，确保传递面和第一锥形面代表不同的表面，第一锥形面不参与扭矩的传递。所述沿纵向轴线朝向轧辊给第一锥形表面加载的装置确保：连接套筒和轧辊轴颈之间的任何径向游隙被压紧，这是因为第一锥形面被更深地压入相应的第一反向表面。
第一锥形面被至少部分地设置在一假想圆锥上，而且不必围绕纵向轴线封闭。很可能提供若干第一锥形面。但是，在一优选实施例中，第一锥形面由围绕纵向轴线设置的封闭表面代表。
为了能传递扭矩，连接套筒包括一非圆形的横截面。接受孔例如可以包括偏离圆形的横截面。例如，接受孔可包括径向相对的平坦表面。
所述沿纵向轴线朝向轧辊给第一锥形表面加载的装置可以设置成弹簧形式，例如它们被设置在连接轴的沉入(plunging)单元中。
根据第一实施例，形成第一锥形表面，其中设置一从接受孔开始的定心孔，该孔相对于纵向轴线同轴设置并且包括一朝向接受孔锥形地变宽的内表面，而且用于接触轧辊的相应设计的定心轴颈。
定心孔可以形成一定心环的一部分，所述环被插入连接套筒的圆柱形孔中。这意味着在连接套筒中仅必须设置易于生产的、圆柱状孔。在定心环中加工锥形内表面更容易，这是因为定心环在制造过程中较易处理。另外，如果定心环损坏，则可以替换定心环，而不必替换整个连接套筒。
轴颈的定心轴颈也可以设有一圆柱状的外表面，而一锥形环设有一具有圆柱形孔和一位于定心轴颈上的锥形外表面。
为了确保更好的径向支承，一圆柱形孔可以设置在锥形定心孔之后，所述圆柱形孔从接受孔开始并包含一位于定心轴颈处的圆柱状突起。
根据第二实施例，形成第一锥形面，这是因为在接受孔中设有一截头锥形定心突起，该突起相对于纵向轴线同轴延伸，其外表面朝向接受孔的开口逐渐变细，而且用于接触轧辊轴颈的定心孔中的相应设计的内表面。
所述定心突起可以被连接到连接套筒上或者连接到第一万向节的万向节叉上。
可以设有一弹簧装置，定心突起可以通过该装置朝向轴颈被加载。这构成所述沿纵向轴线朝向轧辊给第一锥形表面加载的装置的另一实施例。
另外，为此提出：定心突起包括一基部，其固定到连接套筒上或固定到第一万向节上，而且其包括一用于接触反向表面的锥形外表面；定心突起包括一定心部分，该部分通过抵靠基部和定心部分而被支承的弹簧装置，被朝向轴颈加载，并且定心部分包括一用于接触反向表面的锥形外表面。
另外，通过提供一种用于驱动滚轧机的轧辊的万向节轴来实现根据本发明的目的，它包括：
-一个连接轴，
-一个第一万向节，其连接到连接轴的第一端部，
-一个第二万向节，其连接到连接轴的第二端部，
-一个连接套筒，
-其包括一纵向轴线，
-其被连接到第一万向节，
-其包括一接受孔，该孔具有一用于容纳轧辊的轴颈的开口，其中接受孔形成用于传递扭矩的传递面，
-其包括一第一锥形表面，该表面相对纵向轴线同轴设置并远离开口，而且其用于接触轧辊轴颈处的一相应设计的第一反向表面，以避免径向游隙，而且
-其包括一第二锥形表面，该表面设置在所述开口的区域中，其朝向开口逐渐变宽，而且用于接触轴颈的第二反向表面，以及
-沿纵向轴线朝向轧辊给第一锥形表面(96)加载的装置，
-其中两个锥形表面中的一个由弹簧装置朝向轴颈的各反向表面加载，以及
-其中所述弹簧装置一方面抵靠形成各锥形表面的元件被支承，另一方面抵靠连接套筒被支承。
第二锥形表面可以环的形式设置，该环被插入开口区域中的接受孔中。这意味着所述环在损坏时可以被替换，而不必替换整个连接套筒。
为了避免任何过度确定(over-determining)，两个锥形表面中的一个由弹簧装置朝向轴颈的各反向表面加载，所述弹簧装置一方面抵靠形成各锥形表面的元件被支承，另一方面抵靠连接套筒被支承。因此确保两个锥形表面都能均匀地抵靠各反向表面。
另外，通过提供一种用于驱动滚轧机的轧辊的万向节轴来实现根据本发明的目的，它包括：
-一个连接轴，
-一个第一万向节，其连接到连接轴的第一端部，
-一个第二万向节，其连接到连接轴的第二端部，
-一个连接套筒，
-其包括一纵向轴线，
-其被连接到第一万向节，
-其包括一接受孔，该孔具有一用于容纳轧辊的轴颈的开口，其中接受孔形成用于传递扭矩的传递面，
-其包括一第一锥形表面，该表面相对纵向轴线同轴设置，其中第一锥形表面的设置是用于接触轧辊轴颈处的一相应设计的第一反向表面，以避免径向游隙，
-沿纵向轴线朝向轧辊给第一锥形表面加载的装置，
-其中从所述开口起始的接受孔朝向第一万向节锥形地逐渐变细，并形成第一锥形表面。
附图简述
下面将参照附图描述优选实施例，其中：
图1是根据本发明的两个万向节轴的侧视图，局部被剖开。
图2是万向节轴的第一实施例中的连接套筒的剖视图，其中在轧辊轴颈处具有锥形的定心轴颈。
图3是根据图2的连接套筒的剖视图，其中锥形环位于轧辊轴颈的定心轴颈上。
图4是根据图2的连接套筒的剖视图，其中轧辊轴颈的定心轴颈包括一圆柱状的定心突起。
图5是万向节轴的第二实施例的连接套筒的剖视图，所述轴具有一连接到连接套筒上的锥形定心突起。
图6是根据图5的连接套筒的剖视图，其中定心突起连接到第一万向节上。
图7是根据图5的连接套筒的剖视图，其中定心突起是轴向可偏移的。
图8是根据图5的连接套筒的剖视图，其中定心突起包括一基部和一定心部分。
图9是根据图2的连接套筒的剖视图，其中设置一第二锥形表面，而且第一锥形表面为弹簧加载的定心环形式。
图10是根据图9的连接套筒的剖视图，其中第二锥形表面以弹簧加载的环的形式设置。
图11是具有锥形接受孔的万向节轴的第三实施例的连接套筒的剖视图
图12是根据图11的连接套筒的剖视图，以及
图13是根据图5的连接套筒的剖视图，其中所示的第一反向表面是衬套的形式。
【具体实施方式】
图1表示用于驱动滚轧机的轧辊的第一万向节轴1和第二万向节轴2。第一万向节轴1包括第一万向节3和第二万向节4，它们通过连接轴5彼此相连。第一万向节3包括第一万向节叉6和第二万向节叉7。第二万向节叉7变为一连接管8，管8的端部设有一法兰9。法兰9连接到连接套筒10上，套筒10位于轧辊12的轴颈11上并以快速旋转方式连接到那里。
第一万向节3的第二万向节叉7包括一法兰13，该法兰13连接到连接轴5的法兰14上。
第二万向节4也包括一第一万向节叉15和一第二万向节叉16，第一万向节叉15经法兰17连接到连接轴5的法兰18上。第二万向节叉16还包括一法兰19，该法兰用于将第二万向节4连接到一驱动单元上。
连接轴5包括一沉入单元20，其由一沉入套筒21形成，套筒21连接到法兰18上，连接轴5通过法兰18连接到第二万向节4。一沉入轴颈22在沉入套筒21中被可偏移地导引。沉入轴颈22连接到法兰14上，法兰14用于将连接轴5连接到第一万向节3。弹簧23设置在沉入单元20的内部，并一方面抵靠沉入套筒21而被支承，另一方面抵靠沉入轴颈22而被支承，而且给沉入轴颈22加载以使其占据一移出位置。因此，确保压力总是被施加到第一万向节3上，从而被施加到连接套筒10上，因此连接套筒10被牢牢地固定在轴颈11上。
第二万向节轴2被如此设计，以便可与第一万向节轴1相应，而且也包括一第一万向节24和一第二万向节25。第一万向节24设置得距离连接套筒26较近，套筒26通过轴颈27连接到另一轧辊28。
因为第二万向节轴2的第一万向节24和连接套筒10之间的距离比第一万向节轴1的第一万向节3和连接套筒10之间的距离短，所以两个第一万向节3，24被如此设置，以便相对彼此偏置。这意味着万向节轴1，2可以被如此设置，以便彼此径向地靠近，这是因为轴1，2的管状部包括一比第一万向节3，24的小的直径。但是，尤其是在第一轴1中存在一问题，由于第一万向节3和连接套筒10之间的长距离导致的长的悬臂，会产生一种脱离平衡的情况，这是因为在连接套筒10和轴颈11之间存在便于装配的径向游隙。由于第一万向节轴1的重量，连接管8相对于轴颈11的纵向轴线向下倾斜，因此重心偏移。
为了避免这种情况，提供了一种参照下述图的游隙补偿元件。
图2表示通过第一万向节的第二万向节叉37和轧辊之间的连接组件的纵剖图。第二万向节叉37通过螺栓连接件30以快速旋转方式连接到连接套筒31上。在连接套筒31的纵向轴线32周围提供一位于连接套筒31中的接受孔33，接受孔33包括一面向离开第二万向节叉37的开口34。轧辊的轴颈35通过接受孔33的开口34插入。轴颈35包括与接受孔33中的相应设计的平坦区域接触的平坦区域36，并容许扭矩的传递，这是因为横截面偏离圆形。从接受孔33开始，设置一相对纵向轴线32同轴设置的孔42。一定心环39包括一呈锥形内表面形式的第一锥形面40和一柱状外表面41，所述环被插入孔37中。第一锥形面40接触轴颈35自由端处定心轴颈38的一相应设计的第一相对面116。通过其圆柱状外表面41，定心环39被定位在连接套筒31的孔42中，并通过螺栓连接件43被牢牢地连接到连接套筒31中。
在接受孔33的开口区域34中，环44被插入接受孔33中，该环44包括一圆柱状孔45，轴颈35通过该孔被导引并由一圆柱状外表面46径向地支承。环44通过螺栓紧固件47固定到连接套筒31上。因此轴颈35在其自由端处通过定心突起28支承，在朝向轧辊的端部处通过圆柱状外表面46抵靠连接套筒而被支承，因此确保轴颈35的限定支承。由于设置在连接轴中的沉入单元的弹簧压力，恒定的压力被朝向轧辊施加到连接套筒31上，因此定心环39被牢固地压到定心突起38上；因此避免了径向游隙。从而确保轴颈35的纵向轴线和连接套筒31的纵向轴线32尽可能精确地位于彼此上，因此不会出现脱离平衡的情况。
下述图表示其它实施例，与图2中相应的那些元件同在图2中的描述。
图3表示一可与图2中所示的相当的连接组件。但是，设有一轴颈48，其包括一具有圆柱状外表面57的定心轴颈49。在定心轴颈49上，设有一环50，该环包括一圆柱状孔51和一呈锥形外表面的第一相对面52，其中第一相对面52朝向轴颈48的自由端逐渐变细。
接受孔之后是容纳定心环53的孔55，环53包括一圆柱状外表面54和一呈锥形内表面形式的第一锥形表面56，第一锥形表面56接触环50的第一相对面52。
因为第一锥形面56和第一相对面52由单独的环50、53形成，所以当损坏时易于替换，而不必重新加工轧辊的轴颈48或者替换整个连接套筒。
图4表示根据图2的连接组件，其中轴颈58包括一定心轴颈59，轴颈59从轴颈58起始并包括呈锥形外表面60形式的第一反向表面60，其中后者朝向定心轴颈59的自由端变为圆柱状的外表面61。第一锥形面60和圆柱状的外表面61接触连接到连接套筒的相应设计的环62。圆柱状的外表面61确保限定的径向支承。
图5表示一连接组件，其为图2所示的一替换实施例。轴颈63包括由一中央锥形定心孔形式的第一相对面64，该定心孔相对连接套筒67的纵向轴线65同轴设置。另外，设置一第一锥形面66，其通过法兰68连接到连接套筒67上。第一锥形面66由截头锥体形成并接合定心孔。
图6示出根据图5的连接组件，其中设有呈定心突起形式的第一锥形面69，该突起不连接到连接套筒上，而是连接到第一万向节的万向节叉70上
图7表示和图6类似的连接组件。轴颈包括一呈中央定心孔形式的第一相对面72，所述孔相对纵向轴线75同轴设置并朝向轴颈71的自由端开口。第一相对面72呈锥形，从轴颈的自由端开始形成。
在第一万向节的万向节叉79中设有一中央孔73，该孔相对纵向轴线75同轴设置并相对第一相对面72定位。一定心突起74如此设置在孔73中，以便可沿纵向轴线75轴向偏移。定心突起74包括一形成第一锥形面82的锥形外表面，而且定心突起74通过该外表面被保持与定心孔72的壁接触。
在定心突起74中，设有一朝向万向节叉79开口的中央孔76。该孔包括一压力环77，环77一方面抵靠基板78而被支承，另一方面抵靠定心突起74而被支承。结果，定心突起74被朝向轴颈71加载，因此确保定心突起74被保持在定心孔72中，而且径向游隙被压紧。
在面向离开轴颈71的端部，定心突起74包括一连续凸缘80，在定心突起74的最大推出位置中，该凸缘80抵靠环形接触面81。这样，在连接套筒不得不从轴颈上取下时，确保定心突起74被固定在万向节叉79处。
图8表示类似图5所示的连接组件。另外，设置一连接到连接套筒52的定心突起83。定心突起83包括一基部84和一定心部85。基部84设有一法兰86，基部通过该法兰连接到连接套筒92。另外，基部84包括一具有锥形外表面87的部分，该表面朝向轴颈89。定心部85轴向可偏移地设置在基部84中。定心部85包括一也是锥形的外表面，而且该外表面形成第一锥形面91。两个锥形外表面87、91保持与轴颈89中的锥形定心孔接触，所述锥形定心孔形成第一相对面88。一压力弹簧一方面抵靠基部84而被支承，另一方面抵靠定心部85而被支承，因此定心部85被牢固地保持在定心孔中。
图9表示根据图2的一组件，其中设有一包括锥形定心轴颈49的轴颈93。后者包括第一反向表面95，该表面朝向自由端逐渐变细并与定心环97的第一锥形面96接触。定心环97设置在连接套筒99的圆柱形孔98中。
在朝向轧辊的端部，轴颈93包括一呈锥形外表面形式的、朝向轧辊变宽的第二相对面100。第二相对面100与环102的相应设计的第二锥形面101接触，其中环被插入连接套筒99的接受孔103中。结果，轴颈93以限定的方式被保持在其自由端和朝向轧辊的端部处。
为了避免过度确定，定心环97在定心孔98中被轴向可偏移地导引。另外，设有压力弹簧104、105，它们一方面抵靠连接套筒99而被支承，另一方面抵靠定心环59而被支承，给定心环加载以与定心轴颈94的外表面95接触。压力弹簧104、105在轴向孔106、107中被导引，并抵靠定心环97的圆环形凸缘108而被支承。
图10表示根据图9的组件，但设有一被牢牢定位在定心孔110中的定心环109。另外，设有一在接受孔中被轴向可偏移地导引的环111，压力弹簧113、114一方面抵靠连接套筒115而被支承，另一方面抵靠环111而被支承。
在图9和10中，轴颈处的锥形外表面可以设置成环状形式，所述外表面可与图3的组件中的相当，所述环包括一圆柱状孔，这些环通过所述孔可以被定位在轴颈上并形成一锥形外表面。
根据图7和8的连接组件具有其它优点，因为设置在其中的压力弹簧可以用作给第一锥形面沿纵向轴线朝向轧辊加载的装置。在这些实施例中，连接轴的沉入单元中的单个弹簧不必一定设置。
图11和12表示连接套筒的另一实施例，而且将在下面一起描述。
如下生产万向节轴的第一万向节的第二驱动轴116，以便与连接套筒117成为一体。连接套筒117包括一接受孔119，该孔相对连接套筒117的纵向轴线118同轴设置并从面向离开万向节叉116的开口120开始。从孔120开始的接受孔119包括一锥形内表面121，该表面朝向万向节叉116逐渐变细。围绕内表面121的周围设有成型的相互平行的、径向相对的传递面122，用以传递扭矩。内表面121的锥形部分形成第一锥形面。在传递面122和轴颈125的相应设计的表面124之间设有压板123。
由于锥形部分126和传递面122都围绕接受孔119的内表面121周围设置，所以连接套筒117可以较短，因为不需要一接受轴颈的定心轴颈的单独的定心孔。
图13表示根据图5的连接套筒，其中轴颈127从其自由端开始包括一圆柱形孔128，一衬套129插入该孔中。衬套129通过螺栓连接件130固定到轴颈127上。衬套129包括呈锥形定心孔形式的第一相对面131，一定心突起132进入该孔，定心突起形成第一锥形面133。该实施例的优点是现在的带有轴颈127的轧辊可以以这样一种方式变型，以便它们包括保持与第一锥形面133接触的第一相对面131。
[参考标号列表]
1第一万向节轴
2第二万向节轴
3第一万向节
4第二万向节
5连接轴
6第一万向节叉
7第二万向节叉
8连接管
9法兰
10连接套筒
11轴颈
12轧辊
13法兰
14法兰
15第一万向节叉
16第二万向节叉
17法兰
18法兰
19法兰
20沉入单元
21沉入套筒
22沉入轴颈
23弹簧
24第一万向节
25第二万向节
26连接套筒
27轴颈
28轧辊
29第二万向节叉
30螺栓连接
31连接套筒
32纵向轴线
33接受孔
34开口
35轴颈
36平坦区域
37第一万向节叉
38定心轴颈
39定心环
40第一锥形表面
41外表面
42孔
43螺栓连接
44环
45孔
46外表面
47螺栓连接
48轴颈
49定心轴颈
50环
51孔
52第一反向表面
53定心环
54外表面
55孔
56第一锥形表面
57外表面
58轴颈
59定心轴颈
60第一反向表面
61外表面
62环
63轴颈
64第一反向表面
65纵向轴线
66第一锥形表面
67连接套筒
68法兰
69第一锥形表面
70万向节叉
71轴颈
72第一反向表面
73孔
74定心突起
75纵向轴线
76孔
77压力弹簧
78基板
79万向节叉
80凸缘
81接触面
82第一锥形表面
83定心突起
84基部
85定心部分
86法兰
87外表面
88第一相对面
89轴颈
90压力弹簧
91第一锥形表面
92连接套筒
93轴颈
94定心轴颈
95第一反向表面
96第一锥形表面
97定心环
98孔
99连接套筒
100第二相对面
101第二锥形面
102环
103接受孔
104压力弹簧
105压力弹簧
106轴向孔
107轴向孔
108凸缘
109定心环
110定心孔
111环
112接受孔
113压力弹簧
114压力弹簧
115连接套筒
116反向表面
117连接套筒
118纵向轴线
119接受孔
120开口
121内表面
122传递面
123压板
124表面
125轴颈
126锥形部分
127轴颈
128孔
129衬套
130螺栓连接
131第一反向表面
132定心突起
133第一锥形表面