ITMI20011860A1

ITMI20011860A1 - Gabbia di laminazione universale con controllo di luce dei cilindri

Info

Publication number: ITMI20011860A1
Application number: IT2001MI001860A
Authority: IT
Inventors: Giorgio Lavaroni; Aldo Vergendo; Loris Maestrutti
Original assignee: Danieli Off Mecc
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2003-03-04
Also published as: EP1425118A1; US20040237620A1; DE60203128D1; EP1425118B1; RU2295408C2; DE60203128T2; RU2004109162A; US7086263B2; BR0212269B1; ITMI20011860A0; BR0212269A; WO2003020453A1; ATE289883T1; CN1551809A; CN1265902C; ES2237701T3

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

Gabbia di laminazione universale con controllo di luce dei cilindri

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce a un processo e a una gabbia di laminazione universale con controllo di luce dei cilindri.

Stato della tecnica

Le gabbie di laminazione universali sono impiegate principalmente nella produzione di laminati con orli ripiegati e di profilati a T, a H, ecc. Le gabbie di laminazione universali sono costituite in generale da una coppia di cilindri di laminazione ad asse orizzontale e da uno 0 due cilindri ad asse verticale disposto ad un lato oppure ad entrambi i lati dei cilindri ad asse orizzontale.

Un tipo di gabbie di laminazione universali della tecnica nota comprendono una struttura di sostegno dei cilindri costituita da due elementi di collegamento monoblocco paralleli agli assi dei cilindri orizzontali che uniscono tra loro le spalle laterali della gabbia. Le spalle a loro volta sopportano le guarniture che comprendono i cuscinetti di sostegno e rotazione dei cilindri ad asse orizzontale. I cilindri ad asse verticale invece sono montati in guarniture disposte tra le colonne delle spalle, tra le guarniture dei cilindri ad asse orizzontale.

Uno dei problemi che debbono essere risolti in questi tipi di gabbie è di trovare il giusto compromesso tra la rigidezza della struttura delle gabbie agli sforzi che si generano durante le operazioni di laminazione, la loro leggerezza e la loro semplicità costruttiva per permettere operazioni di manutenzione e di sostituzione di parti usurate delle gabbie o delle gabbie nella loro interezza nei tempi più brevi al fine di ridurre i tempi morti. Nel passato per sveltire le operazioni di cambio cilindri o di manutenzione, nonché per ridurre i tempi di sostituzione delle gabbie di laminazione sono state proposte soluzioni di vario tipo.

Il documento brevettale italiano IT-UD92A000110 descrive una gabbia di laminazione universale dotata di spalle costituite da classici elementi a vitone filettato che assicurano la regolazione della distanza dell’interasse dei cilindri di laminazione. In tale gabbia il moto rotatorio dei vitoni viene trasformato in moto traslatorio dei supporti che portano le guarniture dei cilindri di laminazione orizzontali.

Il documento brevettuale IT-UD92A000022 descrive un sistema di regolazione della chiusura dei cilindri di laminazione verticali che può essere inserito in una gabbia universale in combinazione con la struttura di supporto di cilindri orizzontali descritta nelNT-UD92A000110.

Il brevetto US-A-4.918.964 descrive una gabbia universale equipaggiata con sistemi di regolazione della chiusura dei cilindri di tipo idraulico. I cilindri idraulici sono previsti a singolo effetto e sono applicati in numero di uno per ognuna delle guarniture del cilindro di laminazione orizzontale superiore e per ognuno dei cilindri di laminazione verticale.

Il problema principale che si presenta in tali tipi di gabbie è quello di ridurre le deformazioni che si producono sottocarico rimanendo nel limite delle tolleranze imposte alle lavorazioni che devono essere eseguite da tali tipi di gabbie. Le deformazioni più comuni che si presentano in tali tipi di gabbie sono quelle derivanti dalla variazione della luce dei cilindri, provocata dalla deformazione degli elementi elastici che costituiscono la gabbia, durante l'imbocco barra ed al rilascio della barra stessa.

Riassunto dell'invenzione

Scopo primario della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti sopra lamentati realizzando una gabbia di laminazione universale con controllo di luce dei cilindri e che presenti un aumento della rigidezza e un miglioramento delle prestazioni dinamiche.

Un altro oggetto dell’invenzione è di prevedere una gabbia del tipo sopra menzionato che consenta una diminuzione dell’usura dei suoi elementi costituenti, una riduzione del numero e del tipo di operazioni manuali, nonché una semplificazione della struttura.

Questi scopi, ed altri che risulteranno evidenti alla luce della seguente descrizione, sono raggiunti mediante una gabbia di laminazione universale con controllo di luce dei cilindri che presenta le caratteristiche della rivendicazione 1.

Grazie a queste caratteristiche nella gabbia di laminazione universale, le due coppie di tiranti verticali che sopportano il carico di laminazione presentano lunghezza ridotta e ridotti allungamenti poiché le capsule idrauliche dei cilindri orizzontali sono poste molto vicine all'esse dei cilindri stessi. La disposizione delle capsule prevista nella nuova gabbia universale permette di chiudere il carico che si genera durante la laminazione su un percorso più breve rispetto a gabbie tradizionali costituite da spalle che formano un anello degli sforzi chiuso. In generale ne risulta un aumento della rigidezza della gabbia nella sua globalità.

Grazie ad una forma di realizzazione particolare della gabbia secondo l’invenzione particolarmente vantaggiosa, uno snodo sferico disposto fra le traverse di collegamento delle capsule, solidali a queste ultime, e le guarniture dei cilindri orizzontali, permette alle guarniture di inclinarsi rispetto all’asse dei tiranti. In questo modo, anche quando i cilindri sono sottoposti al carico di laminazione e le guarniture tendono ad inclinarsi, i tiranti rimangono diritti. In questo modo sulle capsule agiscono solo carichi assiali, ma non radiali con la conseguenza di aumentare la durata delle guarnizioni delle capsule stesse.

Le capsule idrauliche permettono, rispetto alle soluzioni tradizionali, che usano vitoni rotanti intorno al proprio asse per la regolazione della distanza dell’interasse dei cilindri, di utilizzare dei vitoni o tiranti non rotanti. Questo comporta i vantaggi che i tiranti possono essere realizzati con il diametro maggiorato e con la sezione di forma quadrata nella loro zona centrale, il che aumenta ulteriormente la rigidezza di questi elementi. Inoltre le guarnizioni associate ai tiranti sono tutte sottoposte a sollecitazioni di tipo statico per cui l’efficienza e la durata sono aumentate rispetto alle tenute rotanti utilizzate in altre soluzioni note.

L’utilizzo di capsule idrauliche a doppio effetto e doppio stelo permette di migliorare le prestazioni dinamiche della gabbia poiché i tempi di risposta e di regolazione della capsula all’imbocco della barra e al suo rilascio sono notevolmente ridotti e le tolleranze ottenibili sul prodotto sono migliori. Ulteriori vantaggi collegati all’uso di capsule consistono nel fatto che la rigidezza della capsula a doppio effetto è doppia rispetto a quella a singolo effetto e che sono eliminati cilindri addizionali esterni di bilanciamento con i relativi comandi idraulici.

L’adozione delle capsule idrauliche sulla gabbia a cartuccia dell’invenzione poste in corrispondenza dei tiranti consente inoltre di evitare i problemi dovuti ai carichi di punta. Questo per il motivo che i tiranti lavorano sempre a trazione e mai a compressione, come avviene invece nelle gabbie a spalle chiuse di tipo noto dove le corse devono essere ridotte per il verificarsi dell’instabilità da carico di punta. Di conseguenza non è necessario interporre spessori fra capsula e guarnitura per coprire tutto l’intervallo di valori che può assumere l’interasse dei cilindri. Grazie alla caratteristica che prevede anche la presenza di una precarica meccanica con molle è possibile annullare il gioco fra snodo sferico e guarnitura. In una forma di realizzazione particolare, la precarica è anche provvista di un snodo sferico per permettere l'oscillazione della guarnitura ed è regolabile per bilanciare opportunamente il peso di cilindro e guarnitura.

Le capsule idrauliche del tipo a doppio effetto e doppio stelo hanno nelle due camere sezioni di dimensioni leggermente diverse in modo che in caso di emergenza la luce tra i cilindri viene aperta automaticamente dal circuito idraulico d’emergenza.

In una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, la gabbia essendo costituita in modo modulare e con comandi idraulici automatici o semiautomatici necessita di un minore intervento di operatori umani con riduzione dei rischi per la sicurezza di questi ultimi. La struttura della gabbia ne risulta inoltre molto semplificata.

Nella gabbia dell’invenzione certe operazioni manuali sono eliminate e altre ridotte o semplificate ed automatizzate cosicché i tempi di cambio dei cilindri risultano inferiori a quelli di altre gabbie di tipo noto.

Un altro vantaggio dell’invenzione consiste nel fatto che l’impiego di capsule idrauliche nelle gabbie universali dell’invenzione permette una regolazione indipendente dei cilindri, ad esempio tra cilindro orizzontale superiore e cilindro orizzontale inferiore. Giò è particolarmente importante soprattutto quando si laminano profili non simmetrici rispetto all’asse orizzontale.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva di una gabbia di laminazione universale con controllo di luce dei cilindri, qui di seguito illustrata a titolo esemplificativo e non limitativo con l'ausìlio delle unite tavole di disegno in cui:

la Fig. 1 rappresenta una sezione lungo un piano ortogonale agli assi dei cilindri orizzontali di una gabbia di laminazione universale secondo l’invenzione,

la Fig. 2 rappresenta una sezione trasversale di un elemento della gabbia della Fig. 1 ,

la Fig. 3 rappresenta una vista laterale di altro elemento della gabbia della Fig. 1 ,

le Figure 4, 5, 6 rappresentano viste in pianta di elementi della gabbia della Fig. 1,

Descrizione di una forma di realizzazione preferita

Con particolare riferimento alle figure citate, la gabbia di laminazione universale indicata globalmente con il numero di riferimento 1 comprende due cilindri di laminazione ad asse orizzontale 2, 3, montati su quattro guarniture 4, 5, due per ognuno dei cilindri orizzontali, di cui sono visibili nella figura 1 solo quelle poste ad un lato della gabbia. Le altre due guarniture disposte nel lato in ombra della gabbia nella figura 1 sono perfettamente uguali alle precedenti e non sono ulteriormente descritte in dettaglio.

A ciascun lato della gabbia sono disposti due tiranti 6, 6’, 7, T verticali che fissano le due guarniture 4, 5 dei cilindri orizzontali 2, 3. Su ognuno dei due tiranti 6, 7 sono montate due capsule idrauliche 8, 8’, 9, 9’, una in prossimità del cilindro superiore 2 ed una in prossimità di quello inferiore 3.

I quattro tiranti della gabbia 1 , sia della parte in vista che della parte in ombra, sono fissi e non possono ruotare intorno al proprio asse, contrariamente ai vitoni di gabbie della tecnica nota.

Da ciascun lato della gabbia 1 sono presenti due traverse 10, 11, una nella parte superiore e l’altra nella parte inferiore della gabbia e che collegano ognuna due rispettive capsule 8, 9 e 8’, 9’. La traversa superiore 10 funge da sostegno per la guarnitura superiore 4 e la traversa inferiore I I per quella inferiore 5, in entrambi i casi con l’ausilio di un rispettivo snodo sferico 12, 13. In corrispondenza del nodo sferico possono essere disposti vantaggiosamente molle o dispositivi idraulici per l’annullamento dei giochi che si possono produrre nelle connessioni con le rispettive traverse.

La gabbia comprende anche due cilindri di laminazione 14, 15 ad asse verticale meglio rappresentati in particolare nelle Figure 4 e 6, e anch’essi montati su una rispettiva guarnitura 16, 17 una per ognuno dei cilindri. In corrispondenza di ciascun cilindro verticale sono disposti due rispettivi tiranti 18, 18’, 19, 19’, anch’essi non rotanti intorno al proprio asse. Su ognuno dei tiranti 18, 18’, 19, 19’ è montata una rispettiva capsula idraulica 20, 20’, 21, 21’ dello stesso tipo di quelle impiegate sui tiranti dei cilindri orizzontali.

I tiranti dei cilindri verticali e orizzontali sono connessi tra loro da quattro spallette 22, 23, 24, 25, di cui due sono disposte sul lato comando e due sul lato operatore, sulle quale sono fissati i tiranti. Le spallette sono vantaggiosamente munite di carrelli 30, 31 scorrevoli su guide per facilitare lo spostamento delle spallette e la loro manipolazione durante il montaggio e lo smontaggio della gabbia 1.

La gabbia è completata da una cesta 26 per il sostegno dei cilindri e delle guide. Anche la cesta 26 è vantaggiosamente munita di carrelli 27, 28 per facilitare lo spostamento di tutta la gabbia 1.

Le capsule impiegate nella gabbia 1 conforme all'invenzione sono costituite da due camere idrauliche 32, 33 a doppio effetto e doppio stelo separate da un pistone 34 intermedio dove l’olio in pressione viene inviato alle due camere in modo opportuno per bilanciare le forze di laminazione.

Le parti principali che compongono la gabbia sono le spallette e le guarniture per i cilindri orizzontali e verticali dal lato comando (LC), le spallette e guarniture per cilindri orizzontali e verticali dal lato operatore (LO) e la cesta carrellata porta sandwich, che a sua volta comprende i cilindri orizzontali, i cilindri verticali con relativo supporto, le barre porta attrezzature e le guide di laminazione. Queste parti possono muoversi opportunamente, avvicinandosi e aprendosi idraulicamente ed in modo sequenziale e semiautomatico per effettuare le operazione di sostituzione dei cilindri sia verticali che orizzontali.

L’unione delle barre porta attrezzature alle spallette LC e LO viene fatta mediante 4 tiranti 35, 36 che vengono bloccati mediante cunei a comando idraulico e pre-tensionati con staffe idrauliche. Non illustrati in dettaglio nelle figure.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Gabbia di laminazione universale con controllo di luce dei cilindri comprendente una coppia di cilindri superiore (2) ed inferiore (3) ad asse orizzontale definenti un piano di laminazione, detti cilindri essendo associati a rispettive guarniture (4, 5), ed almeno un cilindro ad asse verticale (14, 15), provvisto di una propria guarnitura (16, 17) di posizionamento e di guida, detta gabbia comprendente inoltre un numero di spalle (22, 23, 24, 25) per il posizionamento e la guida di dette guarniture e un numero di tiranti (6, 7, 6’, 7’, 18, 18’, 19, 19’) vincolati da una parte a dette spalle e dall’altra collegati operativamente a dette guarniture, caratterizzato dal fatto che detti tiranti sono associati a mezzi di regolazione e posizionamento delle guarniture costituiti da capsule idrauliche (8, 8’, 9, 9’, 20, 20’, 21, 21’) a doppio effetto di attuazione disposte ad almeno una estremità di uno o più di detti tiranti (6, 7, 6’, 7', 18, 18’, 19, 19’).
2. Gabbia di laminazione secondo la rivendicazione 1 , in cui quattro dei detti tiranti (6, 7, 6’, 7’), a ciascuno dei quali è associata una coppia di capsule idrauliche (8, 8’, 9, 9’) ciascuna delle quali è posta ad una estremità del rispettivo tirante sono atti alla regolazione ed al posizionamento dei cilindri di laminazione ad asse orizzontale.
3. Gabbia di laminazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui altri quattro di detti tiranti (18, 19, 18’, 19’), a ognuno dei quali è associata ad una capsula idraulica (20, 20’, 21, 21’) posta ad una estremità del rispettivo tirante, sono atte alla regolazione ed al posizionamento dei cilindri di laminazione ad asse verticale.
4. Gabbia di laminazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ad ogni guarnitura (4, 5, 16, 17) dei cilindri di laminazione ad asse verticale o ad asse orizzontale è associata una coppia di capsule idrauliche (8, 8’, 9, 9’, 20, 20’, 21 , 21’).
5. Gabbia di laminazione secondo la rivendicazione 4, in cui le coppie di capsule idrauliche associate a ciascuna guarnitura dei cilindri di laminazione ad asse orizzontale sono collegate mediante traverse di collegamento (10, 11 ) che fungono da sostegno della guarnitura stessa.
6. Gabbia di laminazione secondo la rivendicazione 5, in cui tra le traverse di collegamento e le rispettive guarniture dei cilindri di laminazione ad asse orizzontale sono disposti snodi sferici (12, 13).
7. Gabbia di laminazione secondo la rivendicazione 6, in cui in corrispondenza degli snodi sferici sono disposti molle o dispositivi idraulici per l’annullamento dei giochi presenti in detti snodi..
8. Gabbia di laminazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui sono previsti mezzi di controllo atti alla regolazione indipendente delle camere idrauliche di dette capsule.
9 Gabbia di laminazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui dette capsule idrauliche sono atte a svolgere un bilanciamento idraulico di almeno un cilindro di laminazione di detta gabbia.
10. Gabbia di laminazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui dette capsule idrauliche sono a doppio stelo.
11. Gabbia di laminazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui sono presenti due cilindri di laminazione ad asse verticale (14, 15).
12. Gabbia di laminazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui dette spalle (22, 23, 24, 25) sono in numero di quattro e sono poste due sul lato comando e due sul lato operatore e sono munite di carrelli (30, 31) scorrevoli su guide.
13. Gabbia di laminazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta gabbia è dotata di una cesta (26) munita di carrelli (27, 28), per il sostegno dei cilindri ad asse orizzontale e delle guide durante le fasi di montaggio /smontaggio della gabbia.
14. Gabbia di laminazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui una o più delle capsule idrauliche a doppio effetto prevedono le due rispettive camere idrauliche di sezioni leggermente diverse tra loro.