УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАМАТЫВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОЛОСЫ
WRAPPING DEVICE FOR METAL STRIP

Данное изобретение касается устройства для наматывания металлической полосы в бунт.
Из уровня техники, проиллюстрированного на Фиг.4, в принципе известно такое устройство. В раскрытом там устройстве полоса 210 движется в направлении стрелки по рольгангу к подающему устройству 120, выполненному в форме пары подающих роликов. Приводимая в движение, соответственно, транспортируемая посредством этой пары подающих роликов 120 полоса 210 через шахту 115 моталки направляется к намоточному устройству 110 и там наматывается на оправку 112 моталки. Шахта 115 моталки на своей верхней стороне образована переводным устройством 180, которое установлено с возможностью поворота вокруг неподвижной оси X вращения. С возможностью поворота вокруг той же оси вращения установлены также верхняя заслонка шахты моталки, соответственно, верхний направляющий стальной лист 163. На противоположном этой оси X вращения конце направляющего стального листа 163 поворотно установлен шахтный ролик 162, причем ось вращения шахтного ролика 162 проходит параллельно оси X вращения. Нижняя сторона 115 шахты моталки образована различными направляющими стальными листами.
Из EP 2 038 076 B1 известно устройство для намотки металлической полосы, причем это устройство содержит намоточное устройство с оправкой моталки для наматывания такой полосы в бунт и установленное выше него, если смотреть в направлении транспортирования полосы, подающее устройство в форме пары подающих роликов для подачи полосы в намоточное устройство. Между подающим устройством и намоточным устройством расположено гибочное устройство, содержащее первый и второй противоизгибные ролики для поддержания полосы на ее пути к намоточному устройству с ее верхней стороны и содержащего также гибочный ролик, который оказывает действие на нижнюю сторону полосы. Оба противоизгибных ролика, а также собственно гибочный ролик регулируются каждый относительно полосы перед тем, как она войдет в намоточное устройство. Противоизгибные ролики, а также собственно гибочный ролик служат для передачи изгибающего момента на полосу, как только достигается определенная остаточная длина полосы. За счет вызываемой таким образом пластической деформации полосы обеспечивается улучшение прилегания конца полосы у намотанного бунта.
Если гибочное устройство с обоими противоизгибными роликами и собственно гибочный ролик встроены как отдельный конструктивный узел между подающим устройством и намоточным устройством, то для него требуется большая площадь, которой зачастую нет в конструктивно узкой зоне шахты моталки. Кроме того, интеграция дополнительных компонентов для гибочного устройства зачастую ведет к увеличению расстояния между подающим устройством и намоточным устройством. Такое увеличение расстояния нежелательно, поскольку при заправке ненаправленное прилегание полосы может приводить к нежелательному образованию «вертикальных клиньев».
В основу данного изобретения положена задача дальнейшего усовершенствования известных устройств для наматывания металлической полосы в бунт таким образом, чтобы интеграция гибочного устройства между подающим устройством и намоточным устройством могла осуществляться с максимальной экономией конструктивного пространства и расходуемых средств.
Эта задача решается предметом независимого пункта 1 формулы изобретения. Он характеризуется тем, что первый противоизгибный ролик в качестве ролика рольганга, проходящего над намоточным устройством, установлен с возможностью вращения, но фиксировано по месту; что предусмотрена рама, в которой установлен с возможностью вращения второй противоизгибный ролик; что предусмотрен вращательный шарнир для подсоединения к раме второго установочного устройства; а также предусмотрено управляющее устройство для поворачивания рамы со вторым противоизгибным роликом между позицией шахты моталки и позицией рольганга, в которой второй противоизгибный ролик расположен рядом с первым противоизгибным роликом в качестве ролика рольганга данного устройства.
Как позиция шахты моталки, так и позиция рольганга, и любая другая установочная позиция рамы между ними являются позициями гибки в том смысле, что во всех этих позициях - при соответствующей установке гибочного ролика снизу - проходящая между обоими противоизгибными роликами и гибочным роликом полоса может быть изогнута.
Благодаря такой предлагаемой изобретением двойной функции второго противоизгибного ролика - с одной стороны, как противоизгибный ролик для гибки металлической полосы, а с другой стороны, как подающий ролик в уже имеющемся рольганге, расположенном над намоточным устройством, - могут быть сэкономлены дополнительные расходы, например, на установку отдельного полноценного гибочного устройства. Кроме того, эта концепция обеспечивает компактность, так как альтернативно предлагаемому наличию второго противоизгибного ролика, который в сочетании с первым противоизгибным роликом образует полностью комплектную расположенную сверху часть гибочного устройства, потребовалось бы предусмотреть комплектное гибочное устройство с двумя собственными верхними противоизгибными роликами под рольгангом, что неизбежно привело бы к значительному удлинению шахты моталки и, тем самым, к нежелательному увеличению расстояния между подающим устройством и намоточным устройством. Благодаря предлагаемому использованию роликов рольганга в качестве первого и второго противоизгибных роликов можно отказаться от дополнительного/отдельного гибочного устройства и таким образом сэкономить расходы и конструктивное пространство.
Согласно первому примеру осуществления как гибочный ролик, так и второй противоизгибный ролик, а в виде опции и первый противоизгибный ролик с помощью приводного устройства могут приводиться во вращение для транспортировки полосы в направлении намоточного устройства, также во время процесса гибки.
Управляющее устройство выполнено с возможностью регулировки второго приводного устройства таким образом, что второй противоизгибный ролик для транспортировки полосы в позиции шахты моталки и в позиции рольганга приводится во вращение в противоположных направлениях. Привод с разными направлениями вращения необходим для второго противоизгибного ролика в связи с тем, что металлическая полоса - когда противоизгибный ролик в своей отведенной позиции работает как ролик рольганга - проходит по верхней стороне рольганга и, напротив, когда второй противоизгибный ролик находится в своей позиции гибки, металлическая полоса проходит по нижней стороне этого противоизгибного ролика. Благодаря приводу в противоположных направлениях вращения гарантируется, что полоса всегда будет транспортируется от подающего устройства независимо от того, находится ли противоизгибный ролик в позиции рольганга или в позиции гибки.
Согласно еще одному примеру осуществления указанное устройство характеризуется наличием обращенного в направлении пары подающих роликов переводного устройства для полосы, которое установлено с возможность поворота вокруг оси вращения переводного устройства. Ось вращения переводного устройства предпочтительно совпадает с осью вращения первого противоизгибного ролика, т.е. с осью вращения первого ролика рольганга. Третье установочное устройство служит для установки указанного переводного устройства. Управляющее устройство выполнено с возможностью позиционирования переводного устройства с помощью третьего установочного устройства либо в намоточное вводное положение, в котором полоса вводится в намоточное устройство, либо в положение перевода, в котором полоса проводится по рольгангу и тем самым по намоточному устройству.
В первом рабочем состоянии, называемом также процессом заправки полосы, указанное переводное устройство с помощью управляющего устройства позиционируется в намоточном вводном положении. Управляющее устройство выполнено в этом случае с возможностью поворачивания рамы с помощью второго установочного устройства в свою позицию шахты моталки и с возможностью поворота гибочного ролика с помощью первого установочного устройства в его отведенную позицию для образования и освобождения шахты моталки, когда начало полосы наматывается на намоточное устройство.
При заправке начала полосы
- прижимные ролики установлены вокруг оправки моталки;
- верхний подающий ролик опущен на возможный предварительно установленный раствор валков, так что в любом случае возникает фрикционное замыкание с заправляемой полосой;
- переводное устройство настроено на верхний подающий ролик, чтобы отклонить начало полосы вниз в шахту моталки;
- рама с вторым направляющим стальным листом, с вторым противоизгибным роликом и с первым направляющим стальным листом опущена в позицию шахты моталки; и
- гибочный ролик приведен в положении заправки, т.е. в его отведенную позицию и тем самым образует вместе с нижними направляющими стальными листами нижнюю часть шахты моталки.
Вместе с переводным устройством рама в таком случае образует верхнюю часть шахты моталки. Рольганг в этом рабочем положении прерывается, так как второй противоизгибный ролик отклонен (повернуть прочь).
При заправке полосы происходит подача начала полосы в шахту моталки с помощью подающего устройства. Гибочный ролик, а также первый и второй противоизгибный ролик предпочтительно являются приводными. С помощью верхнего и нижнего направляющих стальных листов и при поддержке противоизгибными роликами и собственно гибочным роликом начало полосы направляется к оправке моталки, а там при поддержке роликом шахты моталки и прижимными роликами намоточного устройства приматывается вокруг вращающейся оправки моталки.
Во втором рабочем положении устройства, называемом также выведением полосы, переводное устройство с помощью управляющего устройства тоже позиционировано в намоточном вводном положении. Управляющее устройство и в этом случае образовано с возможностью поворота рамы с помощью второго установочного устройства в позицию гибки в зависимости от соответствующего диаметра бунта и с возможностью поворота гибочного ролика с помощью первого установочного устройства в его позицию гибки. Второе рабочее положение, в котором полоса сгибается, имеет место лишь тогда, когда для намотки на намоточное устройство подается заданная остаточная длина, например, 20 м полосы.
В этом рабочем положении соответствующие конструктивные узлы устанавливаются в соответствии с окончательно наматываемым диаметром бунта для того, чтобы гарантировать, что сгибание конца полосы происходит приблизительно тангенциально к ходу бунта. То есть соответствующие позиции гибки гибочного ролика и обоих противоизгибных роликов могут варьироваться в зависимости от текущего диаметра бунта.
При выведении конца полосы с контргибкой
- стационарный ролик переводного устройства, соответственно, первый противоизгибный ролик вместе с переводным устройством (не изменено) позиционированы в намоточном вводном положении;
- рама с обоими направляющими стальными листами и вторым противоизгибным роликом переведена в позицию гибки, которая определяется текущим наружным диаметром бунта;
- гибочный ролик тоже приведен в свою позицию гибки, причем она определена не только наружным диаметром бунта, но в той же мере и требуемыми условиями изгиба, т.е. в частности, требуемым радиусом изгиба и усилием изгиба; и
- производится расчет установочной позиции, позиции гибки и установочные усилия для второго противоизгибного ролика и собственно гибочного ролика с использованием соответствующей компьютерной программы.
При гибке конца полосы гибочный ролик и оба противоизгибных ролика вращаются синхронно и создают тем самым желаемую изогнутость, т.е. желаемую пластическую деформацию конца полосы. Одновременно конец полосы надежно направляется к поверхности бунта.
В третьем рабочем положении данного устройства указанное переводное устройство с помощью управляющего устройства позиционировано в положении перевода. Управляющее устройство в этом случае выполнено с возможностью поворачивания рамы с помощью второго установочного устройства в ее позицию рольганга, в которой второй противоизгибный ролик расположен рядом с первым противоизгибным роликом в качестве ролика рольганга предлагаемого устройства.
Первое установочное устройство предпочтительно через многошарнирный сопряженный механизм соединено с гибочным роликом. Наличие такого многошарнирного сопряженного механизма дает преимущество, заключающееся в том, что гибочный ролик может перемещаться по заданному пути перемещения между своей позицией гибки и своей отведенной позицией. Этот путь перемещения определен и ограничен многочисленными конструктивными компонентами, которые расположены в этой области. Многошарнирный сопряженный механизм выполнен таким образом, что гибочный ролик при перемещении между позицией гибки и отведенной позицией не сталкивается с указанными другими компонентами, соответственно, с их выступающими кромками.
Наличие первого направляющего стального листа между вторым и первым противоизгибными роликами в раме в качестве верхнего перекрытия шахты моталки, изогнуто выпуклое выполнение первого направляющего стального листа, а также наличие второго направляющего стального листа, который в направлении транспортировки размещен позади второго противоизгибного ролика и роликом шахты моталки в раме в качестве дополнительного верхнего перекрытия шахты моталки, обеспечивают то преимущество, что металлическая полоса, в частности, когда она своим началом входит в шахту моталки и еще не захвачена намоточным устройством, оптимально подводится к этому намоточному устройству.
Управляющее устройство выполнено таким образом, что первое и второе установочные устройства - а с последним и рама со вторым противоизгибным роликом - могут управляться по положению и/или по усилию. Позиционное управление необходимо для того, чтобы гибочное устройство, в частности, гибочный ролик и второй противоизгибный ролик позиционировать таким образом, чтобы металлическая полоса покидала оба эти ролика приблизительно тангенциально к конкретному диаметру бунта. Требуемое усилие изгиба и соответствующая позиция роликов получаются на основании толщины полосы, температуры и сопротивления деформации, а тем самым и из заданного радиуса изгиба, которым конец полосы нагружается с помощью гибочного устройства.
Эти и другие предпочтительные варианты выполнения данного изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
К описанию приложены 4 чертежа, на которых представлено следующее.
Фиг.1 - предлагаемое изобретением устройство в первом рабочем положении для образования и освобождения шахты моталки;
Фиг.2 - приводные устройства для первого противоизгибного ролика, второго противоизгибного ролика, а также для гибочного ролика;
Фиг.3 - предлагаемое изобретением устройство во втором рабочем положении для приложения изгибающего момента к концу полосы; и
Фиг.4 - устройство для наматывания металлической полосы в бунт согласно уровню техники.
Данное изобретение будет подробно разъяснено ниже на примерах осуществления со ссылкой на Фиг. 1-3. На всех этих фигурах одинаковые технические элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
На Фиг.1 показано предлагаемое изобретением устройство 100 для намотки металлической полосы 210 в бунт 200, см. Фиг.3. Устройство 100 содержит намоточное устройство 110 с оправкой 112 моталки, на которую наматывается металлическая полоса 210. Полоса 210 с помощью прижимных роликов 114 прижимается к оправке 112 моталки.
Устройство 100 содержит расположенное перед намоточным устройством 110, если смотреть в направлении транспортировки (направление стрелки на Фиг.1) полосы 210, подающее устройство 120 для транспортировки полосы 210 в это намоточное устройство 110. Подающее устройство 120 согласно Фиг.1 состоит из пары подающих роликов, из которых по меньшей мере один подающий ролик приводится во вращение. Между подающим устройством 120 и намоточным устройством 110 установлено гибочное устройство 130 для приложения изгибающего момента к концу наматываемой металлической полосы 210, как только для намотки на оправку моталки оказывается в распоряжении заданная остаточная длина, например, 20 м полосы. Гибочное устройство 130 содержит первый противоизгибный ролик 132, второй противоизгибный ролик 134, а также собственно гибочный ролик 136. Второй противоизгибный ролик 134 установлен с возможностью вращения на раме 160 в направлении транспортировки за первым противоизгибным роликом 132. Оба противоизгибных ролика воздействуют на верхнюю сторону металлической полосы, тогда как гибочный ролик 136 воздействует на нижнюю сторону металлической полосы. Гибочный ролик 136 через многошарнирный сопряженный механизм 190 соединен с первым установочным устройством 135. Рама 160 и тем самым второй противоизгибный ролик 134 соединены посредством плеча 167 рычага со вторым установочным устройством 133.
Рама 160 на своем согласованным с намоточным устройством 110 конце имеет ролик 162 шахты моталки, а на своем конце, противоположном ролику шахты моталки, она предпочтительно установлена с возможностью вращения на оси вращения первого противоизгибного ролика 132. Второй противоизгибный ролик 134 установлен с возможностью вращения на раме 160 между роликом 162 шахты моталки и первым противоизгибным роликом 132 параллельно обоим указанным роликам. Между первым противоизгибным роликом 132 и вторым противоизгибным роликом 134 на раме 160 предусмотрен первый направляющий стальной лист 161, а в области между вторым противоизгибным роликом 134 и роликом 162 шахты моталки на раме 160 предусмотрен второй направляющий стальной лист 163.
Предпочтительно на оси X вращения первого противоизгибного ролика 132 установлено с возможностью вращения также переводное устройство 180, которое сужается в направлении подающего устройства 120, соответственно, сходится в острие. Это переводное устройство с помощью управляющего устройства и третьего установочного устройства 181 может перемещаться в положение перевода, в котором выходящая из подающего устройства 120 металлическая полоса 210 направляется на расположенный над намоточным устройством 110 рольганг 150. В порядке альтернативы переводное устройство с помощью управляющего устройства и третьего установочного устройства 181 может поворачиваться в показанное на Фиг.1 намоточное вводное положение. Нижняя сторона переводного устройства 180 вместе с рамой, повернутой по Фиг.1 в свою позицию шахты моталки, образует верхнее перекрытие 115 для шахты моталки, через которую металлическая полоса 210 направляется от подающего устройства 120 к намоточному устройству 110. В частности, к началу процесса заправки, когда посредством намоточного устройства 110 и подающего устройства 120 на полосу 210 еще не оказывается никакого усилия натяжения, предпочтительно, чтобы начало полосы за счет движения вдоль нижней стороны переводного устройства 180, а также вдоль нижних сторон первого и второго направляющих стальных листов 161, 163 направлялось к намоточному устройству 110. В то время когда начало полосы и собственно лента этой металлической полосы 210 наматываются на намоточное устройство 110, рама 160 находится в показанной на Фиг.1 позиции шахты моталки, в которой шахта 115 моталки раскрывается и освобождается. В то время как верхнее перекрытие 115 шахты моталки, как было сказано, образуется нижней стороной переводного устройства и нижней стороной рамы 160, и направляющими стальными листами 161, 163, нижнее перекрытие шахты моталки образуется посредством различных нижних направляющих стальных листов 117, 118. Гибочный ролик 136 не относится к верхнему перекрытию шахты моталки. Гибочный ролик 136 в течение этого времени с помощью первого установочного устройства 135 перемещается в свою показанную на Фиг.1 отведенную позицию. В этой отведенной позиции гибочный ролик 136 не заходит в шахту моталки.
На Фиг.2 показан вид сверху роликов верхнего перекрытия 115 шахты моталки, если смотреть в направлении транспортировки металлической полосы, первого противоизгибного ролика 132, гибочного ролика 136, второго противоизгибного ролика 134, а также ролика 162 шахты моталки, каждый со своим приводным устройством 172, 174, 176, если оно предусмотрено.
Показанная на Фиг.1 конфигурация устройства 100 с позиционированием переводного устройства 180 в намоточном вводном положении, с позиционированием рамы 160 и установленных на ней роликов в позиции шахты моталки и с гибочным роликом в его отведенной позиции обозначается как первое рабочее положение устройства 100. В этом первом рабочем положении шахта 115 моталки освобождена для намотки начала и самой ленты полосы 210 на намоточное устройство 110.
Необходимая настройка первого, второго и третьего установочных устройств 133, 135 и 181 для позиционирования переводного устройства 180, рамы 160 и гибочного ролика 136 в указанные позиции производится с помощью управляющего устройства 140, которое настраивает соответствующим образом также приводные устройства 172, 174 и 176.
Во втором рабочем положении устройства 100 указанное переводное устройство позиционировано, как и прежде, в своем намоточном вводном положении, но рама 160, а также гибочный ролик 136 позиционированы в их соответствующих позициях гибки. В этом втором рабочем положении, в положении гибки, оба противоизгибных ролика 132, 134 во взаимодействии с гибочным роликом 136 оказывают изгибающий момент на наматываемую полосу 210, но лишь тогда, когда в распоряжении оказывается заданная остаточная длина L, например, 20 м для наматывания такой полосы в бунт на намоточном устройстве 110.
На Фиг.3 показан пример второго рабочего положения, соответственно, положения гибки. В показанном здесь конкретном примере рама 160 с помощью второго установочного устройства 133 и с помощью управляющего устройства 140 возвращается в свою позицию гибки. На Фиг.3 позиция гибки соответствует позиции рольганга, так как имеется соответствующий большой диаметр бунта. В этой позиции второй противоизгибный ролик 134 расположен на высоте рольганга 150, даже если этот рольганг в этом рабочем положении не используется как таковой для ведения полосы. Для приложения изгибающего момента на полосу 210 гибочный ролик 136 с помощью первого установочного устройства 135 и многошарнирного сопряженного механизма 190 заводится под первый направляющий стальной лист 161 в шахту 115 моталки, чтобы оказывать усилие на нижнюю сторону металлической полосы 210. Показанные на Фиг.3 позиции гибки рамы 160 и гибочного ролика 136 являются лишь одним примером. Более того, в качестве позиции гибки пригодна любая возможная установочная позиция рамы между позицией шахты моталки и позицией рольганга, поскольку в любой из этих позиций гибочный ролик 136 может снизу настраиваться относительно металлической полосы, чтобы прикладывать изгибающий момент к этой полосе.
Многошарнирный сопряженный механизм имеет фиксированную по месту главную ось D1 вращения, которая проходит параллельно первому и второму противоизгибным роликам 132, 134 в направлении ширины полосы 210. Коленчатый рычаг 192 установлен с возможностью поворота вокруг фиксированной по месту главной оси D1 вращения. Этот коленчатый рычаг обладает по меньшей мере одним, расположенным предпочтительно по центру плечом 193 силы, на конец которого, противоположный главной оси D1 вращения, оказывает действие первое установочное устройство 135, и двумя плечами 194 приложения нагрузки, причем каждое плечо приложения нагрузки образует с плечом силы угол α. Далее, следует предусмотреть два расположенных зеркально, например, удлиненных рычага 195, каждый из которых одним своим концом шарнирно соединен с возможностью вращения с противоположными главной оси вращения концами плеч 194 приложения нагрузки коленчатого рычага 192, которые другими своими концами несут гибочный ролик 136 и установлены с возможностью вращения, и каждый из которых имеет точку D2 вращения, которая находится между гибочным роликом 136 и шарнирным соединением с плечами 194 приложения нагрузки коленчатого рычага 192. И, наконец, предусмотрены две расположенные зеркально накладки 196, каждая из которых одним своим концом установлена с возможностью вращения в не фиксированной по месту точке D2 вращения удлиненного рычага 195, а другим своим концом - на фиксированной по месту оси D3 вращения, причем эта фиксированная по месту ось D3 вращения накладок расположена выше фиксированной по месту главной оси D1 вращения коленчатого рычага 192.
Помимо двух показанных на Фиг.1 и 3 рабочих положений имеется и третье рабочее положение, в котором переводное устройство 180 с помощью третьего установочного устройства 181 и при управлении посредством управляющего устройства 140 может быть позиционировано в его положение перевода. Рама 160 в этом случае с помощью второго установочного устройства 130 и тоже при управлении посредством управляющего устройства 140 одновременно позиционирована в свою показанную на Фиг.3 позицию рольганга, где второй противоизгибный ролик 134 действует в качестве ролика рольганга.
Во всех трех рабочих положениях полоса 210 транспортируется из подающего устройства 120 и либо наматывается на намоточное устройство 110, либо направляется посредством рольганга 150. Важно то, что второй противоизгибный ролик 134, когда он действует как ролик рольганга, своим вторым приводным устройством 174 приводится во вращение в направлении, противоположном тому, в котором вращается, когда он действует как второй противоизгибный ролик. Эти противоположные направления вращения необходимы, поскольку второй противоизгибный ролик 134 в своей позиции в качестве ролика рольганга контактирует с нижней стороной полосы 210, тогда как в его функции в качестве второго противоизгибного ролика он контактирует с верхней стороной полосы 210.
Перечень ссылочных обозначений
100 устройство
110 намоточное устройство
112 оправка моталки
114 прижимные ролики
115 шахта моталки
117 дополнительный направляющий стальной лист
118 дополнительный направляющий стальной лист
120 подающее устройство
130 гибочное устройство
132 первый противоизгибный ролик
133 второе установочное устройство
134 второй противоизгибный ролик
135 первое установочное устройство
136 гибочный ролик
140 управляющее устройство
150 рольганг
160 рама
161 первый направляющий стальной лист
162 ролик шахты моталки
163 второй направляющий стальной лист
167 плечо рычага
168 вращательный шарнир
172 первое приводное устройство
174 второе приводное устройство
176 третье приводное устройство
180 переводное устройство
181 третье установочное устройство
190 многошарнирный сопряженный механизм
192 коленчатый рычаг
193 плечо силы
195 удлиненный рычаг
196 накладки
200 бунт
210 полоса
Х ось вращения
D1 первая фиксированная по месту главная ось вращения
D2 точка вращения
D3 вторая фиксированная по месту ось вращения
L остаточная длина
α угол.