СИСТЕМА И СПОСОБ СМЕНЫ ИНСТРУМЕНТОВ, А ТАКЖЕ ВАЛОК
SYSTEM AND METHOD FOR CHANGING TOOLS, AND ROLL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПРЕДЛАГАЕМОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[01] Предлагаемое изобретение относится к системе и способу смены инструментов. Кроме того, предлагаемое изобретение относится к валку.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ПРЕДЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
[02] Соответствующие системы и способы смены инструментов для прокатных машин и для вытягивающих и поперечных валков известны, например, из следующих публикаций: ЕР 2368647 А1, DE 102005056649 В3, ЕР 0163104 А2, US 5.600.988 и DE 10317312 А1; в этих системах в каждом случае составляющие пары валки установлены горизонтально один над другим на двух держателях, расположенных по обе стороны пар валков. Известны также другие системы и способы смены инструментов, раскрываемые, например, в следующих публикациях: DE 19633668 С1, DE 102004063547 В3 и JP 6-47412; эти публикации, однако, относятся к значительно более сложным прокатным машинам, имеющим совокупность валков. В этой связи вышеперечисленные решения, за исключением описанных в публикациях DE 10317312 A1 и DE 102005056659 В3, опираются на относительно сложные системы, в которых шасси средства смены инструментов обеспечивают как поперечное, так и вертикальное перемещение валка, подлежащего смене. В противоположность этому решения, описанные в публикациях DE 10317312 А1 и DE 102005056659 В3, опираются на обеспечение возможности снимать валки с хвостовиков держателей или устанавливать их на место - вместе или один за другим - вертикально, однако для этого требуется значительное конструкционное усилие и, в частности, подгонка обеспечивается только с большими трудностями.
[03] Кроме того, в публикациях DE 8806968 U1 и US 5.735.788 раскрываются инструменты, расположенные на валковом валу в рабочем положении и зафиксированные с помощью зажимного кольца, а также раскрываются быстродействующие механизмы фиксирования и разъединения, в каждом случае обеспечивающие фиксирование и разъединение путем активизации элементов, доступ к которым является относительно трудным.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
[04] Задача предлагаемого изобретения состоит в создании систем смены (замены) инструментов, способов смены инструментов, а также валков, так чтобы была обеспечена быстрая и надежная смена инструментов, и чтобы была обеспечена возможность применения, при необходимости, этих систем, способов и валков в существующих прокатных машинах.
[05] Решение этой задачи предлагаемого изобретения достигается с помощью систем смены инструментов, способов смены инструментов и валков, признаки которых раскрыты в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения. Другие обеспечивающие преимущества варианты осуществления предлагаемого изобретения, возможно, независимые от указанных, раскрываются в зависимых пунктах формулы изобретения и далее в настоящем описании.
[06] Например, система смены инструментов, обеспечивающая возможность смены по меньшей мере одного инструмента, расположенного на валковом валу в рабочем положении, и содержащая в своем составе шасси средства смены инструментов, средство вертикального перемещения и средство поперечного перемещения, допускает подгонку и гарантирует быструю и надежную смену инструментов, если эта система смены инструментов характеризуется тем, что она содержит стяжную раму, которая отделена от шасси средства смены инструментов и выполнена с возможностью ее отдельного перемещения в поперечном направлении относительно упомянутого шасси средства смены инструментов, при этом это шасси средства смены инструментов содержит устройство для соединения его со средством вертикального перемещения и отсек(и) для размещения инструментов, а упомянутая стяжная рама снабжена устройством для соединения ее со средством поперечного перемещения и устройством для соединения ее с инструментом.
[07] Такое конструктивное решение основывается на разделении между поперечным перемещением, которое начинается от стяжной рамы, выполненной с возможностью соединения ее с инструментом, подлежащим смене, и вертикальным перемещением, которое начинается от шасси средства смены инструментов и может обеспечивать отсек(и) для размещения инструментов, ставших доступными благодаря поперечному перемещению в пространстве для размещения инструментов, которые могут быть сделаны доступными для смены.
[08] Инструменты, подлежащие смене, представляют собой модули, которые при их рабочем использовании вступают в непосредственный контакт с заготовкой, подлежащей обработке. Это значит, что упомянутые инструменты служат, например, для растягивающей прокатки и(или) поперечной прокатки с целью придания заготовке профиля и(или) предварительной формы.
[09] Соответственно, быстрая смена инструментов, которая может быть оперативно и надежно осуществлена, а также, в зависимости от случая, может быть использована на существующих прокатных машинах, имеет место также с применением способа смены инструментов к смене по меньшей мере одного инструмента, расположенного на валковом валу в рабочем положении, причем вал, в свою очередь, расположен в клети прокатного стана, при этом упомянутый инструмент характеризуется тем, что сначала его соединяют со стяжной рамой с целью образования связной структуры, и средство поперечного перемещения также соединяют со стяжной рамой, после чего инструмент вместе со стяжной рамой переносят из его рабочего положения на шасси средства смены инструментов или с шасси средства смены инструментов в его рабочее положение.
[10] Затем шасси средства смены инструментов может быть перенесено из положения смены инструментов и(или) в положение смены инструментов с помощью средства вертикального перемещения. В целом это уже может быть гарантировано легко, оперативно и надежно, с помощью существующих средств вертикального перемещения.
[11] Благодаря разделению средств перемещения на средства вертикального перемещения и средства поперечного перемещения, обеспечивается большая гибкость при конкретном осуществлении предлагаемой системы смены инструментов, так что эта система может быть легко приспособлена для существующих прокатных машин или систем. В частности, легко обеспечивается возможность выполнить соответствующую смену инструментов даже в случае более сложных прокатных машин или систем, если соответствующие компоненты, такие как, например, средство поперечного перемещения, стяжная рама, шасси средства смены инструментов и т.п. сконструированы надлежащим образом.
[12] Представляется предпочтительным такое решение, при котором в случае, когда предполагается смена нескольких инструментов, эти инструменты при выполнении их смены соединяют с образованием связной структуры. При таком решении обеспечивается возможность замены этой связной структуры инструментов как единого блока вместе со стяжной рамой, которая надлежащим образом соединена с инструментами, и это позволяет сэкономить время.
[13] В этой связи представляется возможным решение, при котором инструменты соединены друг с другом, образуя связную структуру, так что они могут быть удалены, например, вынуты из валкового вала или из валка, в частности, из центрального валка, или скомпонованы, например, собраны вместе. Аналогично, связная структура из инструментов может быть создана с помощью стяжной рамы, так чтобы последняя соединяла соответствующие инструменты и, тем самым, в то же самое время создавалось бы соединение стяжной рамы с инструментами.
[14] В этой связи должно быть понятно, что упомянутая связная структура из инструментов и стяжной рамы не обязательно должна ограничиваться одним валком и(или) валковым валом. Напротив, возможно такое решение, при котором стяжная рама может соединять инструменты с разными валками и(или) валковыми валами, или может быть соединена с ними.
[15] В рассматриваемом случае валок содержит вал, имеющий по меньшей мере один расположенный на нем инструмент, как это может иметь место, в частности, в случае вытягивающих валков или поперечных валков. Потому что, в частности, в случае вытягивающих валков или поперечных валков, например, когда два валка, иначе говоря, два валковых вала, оснащенных инструментами, взаимодействуют, может быть сделано различие между верхним и нижним валковыми валами и, поэтому, также между верхним и нижним валками.
[16] В этом отношении возможно такое решение, при котором для смены инструментов образуется несколько связных структур инструментов. Это может быть осуществлено, например, таким образом, чтобы два или большее количество инструментов соединялись друг с другом на валковом валу. Это значит, что два или большее количество инструментов расположены на валковом валу и соединены, образуя связную структуру. Однако возможно также такое решение, при котором соединяют один или большее количество инструментов, которые расположены на верхнем валковом валу, с одним или большим количеством инструментов, которые расположены на нижнем валковом валу, образуя связную структуру. Например, инструменты верхнего и нижнего валковых валов, которые лежат вовне, в каждом случае могут быть соединены друг с другом с образованием связной структуры. Существует фундаментальная возможность любых комбинаций связных структур.
[17] Следует подчеркнуть, что используемый в настоящей заявке термин «стяжная рама» не сводит действие соответствующего конструктивного узла к работе простого стяжного болта. Напротив, эта стяжная рама может подвергаться также сдвиговым напряжениям и другим разрушающим усилиям. Однако если напряжения, действующие на стяжную раму, ограничиваются поперечными смещениями инструментов или валков, то стяжная рама может иметь относительно легкую конструкцию, чем облегчается обхождение с нею даже в случае ее использования в более сложных структурах в составе прокатной машины.
[18] В противоположность этому, шасси средства смены инструментов может быть выполнено значительно более стабильным, а также выполнено с возможностью поглощения напряжений при вертикальных перемещениях, так как шасси средства смены инструментов может быть позиционировано более гибко, благодаря разделению средств перемещения на средства вертикального перемещения и средства поперечного перемещения, то есть, между движениями в поперечном и вертикальном направлении, так что его более стабильная конструкция не становится препятствием.
[19] Смена инструментов, которая может быть произведена быстро и надежно, а в подходящих случаях может быть применена на существующих прокатных машинах, стала возможной благодаря системе смены инструментов, обеспечивающей смену по меньшей мере одного инструмента, находящегося в рабочем положении на валу прокатного валка, и содержащей шасси средства смены инструментов, средство вертикального перемещения и направляющую для шасси средства смены инструментов, при этом упомянутая направляющая для шасси средства смены инструментов выполнена как кулисная направляющая для подвижного звена между шасси средства смены инструментов и опорой направляющей, при этом упомянутая система смены инструментов характеризуется тем, что упомянутая кулисная направляющая для подвижного звена имеет направляющую дорожку, которая открыта кверху и выполнена с возможностью постоянно направлять шасси средства смены инструментов от рабочего положения до положения смены инструментов, при этом упомянутая дорожка на всей протяженности содержит вертикальную составляющую.
[20] В данном случае тоже имеет место разделение средств перемещения на средства поперечного перемещения и средства вертикального перемещения, потому что соответствующее средство вертикального перемещения может легко поставить соответствующее шасси средства смены инструментов на направляющую дорожку сверху и опускать его на всей протяженности дорожки до положения смены инструментов, или же, начиная с положения смены инструментов, снова снимать его с направляющей дорожки. При таком решении шасси средства смены инструментов может быть приведено в его положение смены иструмента быстро и надежно, без необходимости прибегать к использованию отдельного средства поперечного перемещения.
[21] Это особенно верно, если у входа направляющей дорожки предусмотрено средство введения, расположенное в области проема направляющей дорожки. Направляющая дорожка может называться также дорожкой для подвижного звена. В частности, с помощью такого средства введения, которое может быть реализовано в виде расширенной области
направляющей канавки, например, в качестве средства вертикального перемещения легко может быть использован обычный кран или внутрицеховой кран, который в любом случае уже имеется в существующих системах, или нечто подобное. При таком варианте осуществления обеспечивается то преимущество, что для обеспечения точного посадочного положения в комбинации или во взаимодействии с направляющей дорожкой может быть использован существующий кран, как правило, большой внутрицеховой кран.
[22] Должно быть понятно, что упомянутая кулисная направляющая для подвижного звена или направляющая дорожка в дополнение к постоянной вертикальной составляющей может иметь также горизонтальные составляющие (компоненты), что гарантирует надежную последовательность перемещения вдоль направляющей дорожки с использованием только одного средства вертикального перемещения, при этом с помощью упомянутых составляющих может быть обеспечено принудительное изменение направления конкретного маршрута перемещения шасси средства смены инструментов, если одновременно присутствует также вертикальная составляющая. При таком решении просто обеспечивается приспособляемость соответствующей системы смены инструментов или соответствующего способа смены инструментов к разным конструктивным условиям, в частности, при осуществлении процедур переоснастки.
[23] Таким образом, при таком решении шасси средства смены инструментов может быть перемещено горизонтально, например, непосредственно перед достижением положения смены инструментов, и подведено ближе к валкам, подлежащим смене. Аналогично, таким же образом могут быть обойдены конструктивные условия.
[24] В этой связи необходимо заметить, что в настоящей заявке термин «направляющая дорожка» следует понимать широко и абстрактно, потому что в конечном счете под ним понимается перемещение шасси средства смены инструментов относительно зафиксированных на месте  конструктивных узлов. При этом соответствующая направляющая подвижного звена и, соответственно, относящиеся к ней направляющие канавки не обязательно должны быть открытыми кверху для реализации направляющей дорожки, которая открыта кверху, если, например, направляющая дорожка предусмотрена на шасси средства смены инструментов и на опоре направляющей предусмотрена соответствующая направляющая пружина направляющей подвижного звена. В последнем случае дорожка подвижного звена была бы открыта книзу, но тем не менее вела бы к направляющей канавке, которая открыта кверху, потому что проведение шасси средства смены инструментов свободно осуществляется над направляющей, и она вводится в направляющую дорожку при опускании.
[25] Таким образом, смена инструментов, которая может быть осуществлена быстро и надежно, а в подходящих случаях может быть применена на существующих прокатных машинах, может быть реализована с применением способа смены инструментов, находящихся в рабочем положении на валковых валах, которые, в свою очередь, расположены в клети прокатного стана, если шасси средства смены инструментов перемещается из положения смены инструментов или перемещается к положению смены инструментов вдоль направляющей дорожки, по которой осуществляется проведение шасси средства смены инструментов относительно рабочего положения, и если упомянутый способ смены инструментов характеризуется тем, что шасси средства смены инструментов ставят на направляющую дорожку с помощью средства вертикального перемещения и могут опустить сверху на всем протяжении направляющей дорожки вплоть до положения смены инструментов и(или) поднять кверху, начиная от положения смены инструментов, до тех пор, пока оно не оставит направляющей дорожки. Этот способ опирается также на возможность проведения шасси средства смены инструмента на всем протяжении направляющей дорожки вплоть до его положения смены инструментов с помощью средства вертикального перемещения, хотя в таком случае возможное поперечное перемещение реализуется иным образом, при этом шасси средства смены инструментов находится в его положении смены инструментов. Таким образом, в этом случае также обеспечивается разделение средств перемещения на средства вертикального перемещения и средства поперечного перемещения.
[26] Представляется предпочтительным такое решение, при котором опора направляющей выполнена отдельно от валковой опоры, на которой находятся валковые валы, так что, с одной стороны, опора направляющей при выполнении своей функции проведения обеспечивает более простую и надежную смену инструментов, а с другой стороны, она может быть легко усовершенствована. Таким образом, система смены инструментов, обеспечивающая смену по меньшей мере одного инструмента, который в рабочем положении располагается на валковом валу, также обеспечивает преимущество в дополнение к другим признакам предлагаемого изобретения или в качестве альтернативы им, при этом система содержит шасси средства смены инструментов, средство вертикального перемещения и направляющую шасси средства смены инструментов, при этом упомянутая направляющая шасси средства смены инструментов выполнена как направляющая подвижного звена между шасси средства смены инструментов и опоры направляющей, если система смены инструментов характеризуется тем, что опора направляющей выполнена отдельно от валковой опоры, на которой находятся валки, с тем чтобы обеспечить быструю и надежную смену инструментов, а также обеспечить возможность при необходимости использовать систему на существующих прокатных машинах.
[27] Как уже объяснялось выше, в качестве средства вертикального перемещения может быть использован, в частности, кран. Преимущество такого решения состоит в том, что подходящие краны обычно имеются в наличии как часть производственного оборудования, и такие краны могут перемещать даже очень тяжелые грузы. В частности, благодаря отдельным опорам направляющей, кран может просто и быстро доставить шасси средства смены инструментов к опорам направляющей и, тем самым, к направляющей дорожке, так как они могут быть легко установлены в соответствующем положении, при этом представляется предпочтительным такое решение, при котором направляющая дорожка открыта кверху и снабжена средством введения.
[28] Средство поперечного перемещения, напротив, может быть просто реализовано с помощью, например, механизма протяжки троса, который может быть установлен, как таковой, со своей лебедкой даже на малом расстоянии от прокатной машины, пока трос как таковой не требует много места и может проводиться по всей траектории до стяжной рамы даже в более сложных конструктивных условиях. Поэтому при таком решении обеспечивается не только извлечение инструментов из валковых валов, но также подтягивание инструментов на валковые валы.
[29] Как уже указывалось ранее, такие системы смены инструментов или способы смены инструментов особенно важны в связи с поперечными валками или вытягивающими валками. Хотя здесь два валка просто взаимодействуют друг с другом, тем не менее, соответствующие инструменты очень тяжелы, и поэтому с ними трудно управляться. Кроме того, валковые опоры должны поглощать относительно большие силы качения, так что они имеют очень компактную и сложную конструкцию, что, в свою очередь, делает доступ к этим валкам значительно более трудным.
[30] Это особенно верно для вытягивающих валков, в которых инструменты должны в осевом направлении извлекаться из валков и вставляться обратно, особенно в отсутствие соответствующим образом сконструированных и сложных устройств для смены инструментов, обеспечивающих смену всего набора инструментов. Таким образом, преимущество обеспечивается при таком решении, при котором инструменты переносятся от валковых валов на шасси средства смены инструментов и с шасси средства смены инструментов к валковым валам в направлении осей валков. Разумеется, это решение при необходимости может быть применено не только для вытягивающих, но также и для других валков, но оно имеет особенно важное значение именно для вытягивающих валков.
[31] Благодаря наличию отдельных средств поперечного перемещения и средств вертикального перемещения, как описывалось выше, осевая составляющая перемещения может быть легко реализована с помощью средства поперечного перемещения с обеспечением, тем самым, при подходящем конструктивном решении, возможности простого осевого перемещения инструментов, которые, поэтому, всегда ограждаются от падения под действием гравитации либо в валковых опорах, либо на соответствующих несмещенных компонентах валков с одной стороны, или же на специальных приспособлениях шасси средства смены инструментов. Таким образом, средство поперечного перемещения тоже может быть выполнено относительно легким и простым в управлении. Как только инструменты оказываются расположенными на шасси средства смены инструментов, дальнейшее перемещение может взять на себя средство вертикального перемещения, которое может быть просто предусмотрено для очень больших грузов.
[32] В этой связи следует заметить, что упомянутое средство вертикального перемещения, разумеется, может быть предусмотрено для поперечных перемещений, как это обычно имеет место, например, в случае внутрицеховых кранов. Однако от возможности обеспечивать поперечные перемещения с его помощью по большей части отказываются в случае перемещения по направляющей дорожке или в непосредственной близости к прокатной машине, так как эти перемещения затем реализуются с помощью направляющей дорожки.
[33] Быстрая смена инструментов, которая может быть легко произведена даже в существующих прокатных машинах, в дополнение к другим признакам предлагаемого изобретения или в качестве альтернативы им, либо даже независимо от них может быть реализована с помощью валка, содержащего валковый вал и инструменты, которые в рабочем положении располагаются на валковом валу, если валок характеризуется тем, что он содержит зажимное кольцо, имеющее быстродействующий механизм фиксирования и разъединения, которым зажимаются инструменты.
[34] В частности, упомянутый быстродействующий механизм фиксирования и разъединения может содержать фиксирующий стержень и(или) зажимный винт. Представляется предпочтительным такое решение, при котором упомянутый фиксирующий стержень служит в качестве средства осевого фиксирования, а что касается зажимного винта, то он может, в частности, представлять собой зажимный элемент.
[35] Представляется предпочтительным такое решение, при котором в качестве средства осевого фиксирования используется фиксирующий элемент, который расположен на зажимном кольце без возможности ослабления и выполнен с возможностью переведения из его фиксирующего положения в высвобожденное положение и обратно. Это может быть осуществлено, например, с помощью соответствующего поворота упомянутого фиксирующего элемента или соответствующего осевого перемещения. При необходимости может быть использовано решение с рычагом наклона или чем-то еще, при котором фиксирующий элемент, который выполнен с возможностью смещения с помощью вращательного движения между его фиксирующим и высвобожденным положениями, оказывается особенно компактным и легко приводимым в действие.
[36] В частности, на валковом валу может быть выполнена канавка или подобная выемка, с которой взаимодействует фиксирующий элемент в его фиксирующем положении. Такая канавка или выемка может быть легко выполнена на валковом валу постфактум. С другой стороны, к валковому валу могут быть присоединены или на нем установлены соответствующие выступающие элементы, с которыми упомянутый фиксирующий элемент надлежащим образом взаимодействует в своем фиксирующем положении для осуществления, таким образом, осевой страховки.
[37] Представляется предпочтительным такое решение, при котором упомянутый фиксирующий стержень выполнен с возможностью приведения в действие простым поворотом на 180°. Это значит, что в таком случае зажимное кольцо может быть быстро зафиксировано на валковом валу или высвобождено путем простого поворота. Для этого зажимное кольцо снабжено выемкой, с помощью которой обеспечивается возможность фиксирования зажимного кольца на валковом валу и снятия зажимного кольца с валкового вала или установка его на валковом валу путем поворота фиксирующего стержня. Благодаря фиксирующему стержню обеспечивается фиксирование зажимного кольца на валковом валу путем поворота этого фиксирующего стержня на 180°.
[38] Должно быть понятно, что упомянутый быстродействующий механизм фиксирования и разъединения не обязательно должен в качестве зажимного элемента иметь зажимный винт. Вместо зажимного винта могут быть использованы также другие зажимные элементы, обеспечивающие соответствующее действие в осевом направлении. Представляется предпочтительным такое решение, при котором эти зажимные элементы содержат активирующий элемент, с помощью которого они приводятся в действие, иначе говоря, приводятся в фиксирующее или высвобождающее состояние. Таким активирующим элементом, таким образом, может быть, в частности, головка зажимного винта. Представляется предпочтительным такое решение, при котором этот активирующий элемент расположен снаружи по оси, иначе говоря, он обращен в сторону, противоположную элементам, так что он, в отличие от решений, раскрываемых в DE 8806968 U1 или US 5,735,788, легко и относительно свободно доступен. При таком решении обеспечивается существенное сокращение времени на настройку, так как для активации могут использоваться те инструменты, которые работают особенно быстро.
[39] Представляется предпочтительным такое решение, при котором зажимный элемент ориентирован в осевом направлении, иначе говоря, параллельно оси соответствующего валка, так что для соответствующих зажимных сил обеспечивается возможность действовать непосредственно без какого-либо отклонения, и зажимный элемент имеет относительно несложную структуру.
[40] Представляется предпочтительным такое решение, при котором зажимный винт имеет зажимную головку и винтовую головку, при этом к инструментам прикладываются зажимные силы от зажимной головки, а винтовая головка служит для приведения в действие зажимного винта. В частности, зажимный винт может быть расположен таким образом, что зажимную головку можно считать лежащей на оси внутренним образом, и она обращена к инструментам, а винтовую головку можно считать лежащей на оси внешним образом, и она обращена в другую сторону, прочь от инструментов. При таком решении зажимного винта обеспечивается возможность установить соответствующий инструмент, например, гайковерт ударного действия, на винтовую головку зажимного винта и затянуть зажимный винт. Поэтому благодаря зажимному кольцу, снабженному таким быстродействующим механизмом фиксирования и разъединения, обеспечивается возможность значительного ускорения операции смены инструментов по сравнению с известными решениями.
[41] Такое зажимное кольцо может быть легко установлено на валковый вал, а затем с его помощью может быть легко осуществлено осевое зажатие инструментов. С помощью упомянутого быстродействующего механизма фиксирования и разъединения может быть обеспечена смена инструмента, значительно ускоренная по сравнению с известными решениями. Форма зажимного кольца обеспечивает тот результат, что при этом решении тоже в предпочтительном варианте может иметь место разделение средств перемещения на средства поперечного перемещения для снятия зажимного кольца и средства вертикального перемещения для последующего обеспечения наличия другого зажимного кольца. Соответствующее зажимное кольцо также может быть легко подогнано, так как во всяком случае в соответствующих положениях предусмотрены зажимные устройства, с помощью которых обеспечивается смена соответствующего зажимного кольца.
[42] Согласно одному из вариантов осуществления предлагаемого изобретения, упомянутый быстродействующий механизм фиксирования и разъединения внутри зажимного кольца может содержать две внутренние контактные области для создания контакта с валком в состоянии зажима, и упомянутые контактные области расположены друг напротив друга по окружности, но с осевым смещением. Если на выполненное таким образом кольцо действует односторонняя сила, которая соответствующим образом адаптирована к смещению в смысле своего направления и момента, то упомянутые две контактных области зажимаются. Если направление этой силы меняется, то зажимное кольцо расслабляется, так как оно затем может обеспечить возможность действия соответствующего момента.
[43] Таким образом, преимущество обеспечивается при таком решении, при котором быстродействующий механизм фиксирования и разъединения содержит две области высвобождения, каждая из которых лежит напротив одной из внутренних контактных областей и по соседству с другой внутренней контактной областью, при этом внутренняя сторона сдвинута вовне относительно соседней внутренней контактной области в областях высвобождения. При таком решении, когда осевое действие зажимной силы ослабевает или снимается, высвобождение обеспечивается особенно простым конструктивным решением.
[44] Соответствующее зажимное кольцо может быть создано особенно простым конструктивным решением, если внутренняя сторона зажимного кольца имеет форму частично цилиндрической оболочки в области внутренних контактных областей и(или) в области зажимных областей, так как соответствующие частично цилиндрические оболочки могут быть созданы просто и точно с помощью процессов обработки на соответствующем машинном оборудовании.
[45] Представляется предпочтительным такое решение, при котором оси упомянутых частично цилиндрических оболочек, которые относятся к внутренним контактным областям, совпадают друг с другом, так что эти внутренние контактные области могут быть созданы за одну производственную операцию. Таким образом, с точки зрения производственной технологии это может быть осуществлено легко.
[46] При таком решении радиус соответствующей частично цилиндрической оболочки этих внутренних контактных областей может быть выбран таким, чтобы он соответствовал радиусу соответствующего валкового вала, так что для зажимного кольца обеспечивается возможность расположения напротив этого валкового вала с внутренними контактными областями существенно на его внутренней стороне и создания соответствующей динамической связи.
[47] Таким образом, преимущество обеспечивается также при таком решении, при котором оси частично цилиндрических оболочек, которые относятся к областям высвобождения, совпадают друг с другом, так что это также с точки зрения производственной технологии это может быть осуществлено легко.
[48] Обратное отведение областей высвобождения тоже может быть осуществлено особенно легко с точки зрения конструкции, если оси упомянутых частично цилиндрических оболочек, которые относятся к внутренним контактным областям, и оси частично цилиндрических оболочек, которые относятся к областям высвобождения, пересекаются. При таком решении зажимное кольцо открывается прямо в областях высвобождения.
[49] В дополнение или в качестве альтернативы, радиусы частично цилиндрических оболочек, которые относятся к областям высвобождения, могут быть выбраны таким образом, чтобы они были больше, чем радиусы частично цилиндрических оболочек, которые относятся к внутренним контактным областям, благодаря чему легко обеспечивается гарантия обратного отведения внутренней стороны зажимного кольца в областях высвобождения, что также с точки зрения конструкции может быть осуществлено легко, особенно если оси частично цилиндрических оболочек, которые относятся к тем и другим областям, пересекаются.
[50] Зажимное кольцо может содержать средство осевого фиксирования, которое взаимодействует с валковым валом с образованием кинематического замыкания, каковой элемент расположен в угловом секторе 180° по окружности, в центре этого сектора расположена та из упомянутых двух внутренних контактных областей, которая находится в осевом направлении ближе к инструментам, чем другая внутренняя контактная область. При таком решении упомянутое средство осевого фиксирования, которое действует с образованием кинематического замыкания, может точно позиционировать внутреннюю контактную область, которая находится ближе к инструментам, в частности, если не имеет места зажатие, с тем чтобы также предотвратить проскальзывание при создании зажатия. В зависимости от конкретного варианта осуществления, соответствующее кинематическое замыкание может быть осуществлено с помощью фиксирующего стержня, который, например, взаимодействует с канавкой на валке.
[51] Зажатие может быть легко осуществлено при таком решении, при котором зажимное кольцо содержит зажимный элемент, который воздействует на один из инструментов в осевом направлении, этот элемент расположен в угловом секторе 180° по окружности, в центре этого сектора расположена та из упомянутых двух внутренних контактных областей, которая находится в осевом направлении ближе к инструментам, чем другая внутренняя контактная область.
[52] При таком решении обеспечиваемая упомянутым зажимным элементом сила зажатия, действующая в осевом направлении, вызывает в зажимном кольце реверсивный момент, под действием которого обеспечивается прижимание каждой из двух внутренних контактных областей к поверхности валкового вала с обеспечением, тем самым, прессовой посадки или фрикционного соединения.
[53] Представляется предпочтительным такое решение, при котором упомянутые средство осевого фиксирования и зажимный элемент расположены друг напротив друга по окружности зажимного кольца, при этом должно быть понятно, что при таком решении без значительного ущерба для полезного эффекта возможны угловые отклонения вплоть до 90°.
[54] В частности, должно быть понятно, что, при необходимости зажимные элементы или средства осевого фиксирования могут быть предусмотрены в количестве больше одного, которые при таком решении будут распределены по окружности.
[55] Должно быть понятно, что с целью объединения преимуществ разных решений, признаки, присутствующие в описанных выше решениях и пунктах формулы изобретения, при необходимости могут, в случаях, когда это возможно, комбинироваться.
[56] Другие преимущества, цели и свойства предлагаемого изобретения будут раскрыты в дальнейшем изложении, описывающем иллюстративные варианты его осуществления, иллюстрируемые прилагаемыми графическими материалами.
Краткое описание прилагаемых графических материалов
На фиг. 1 схематично показана прокатная машина, содержащая систему смены инструмента.
На фиг. 2 прокатная машина, изображенная на фиг. 1, показана с открытой клетью.
На фиг. 3 детально изображены два зажимных кольца для прокатной машины, изображенной на фиг. 1 и фиг. 2.
На фиг. 4 конструктивный узел, изображеный на фиг. 3, показан на виде сверху по осям валков, при этом фиксирующий элемент зажимного кольца находится в высвобожденном состоянии.
На фиг. 5 зажимное кольцо, изображенное на фиг. 3 и фиг. 4, показано с фиксирующим элементом, находящимся в зафиксированном состоянии.
На фиг. 6 детально показано неразъемное средство фиксирования зажимного кольца согласно варианту, проиллюстрированному на фиг. 3 и фиг. 4.
На фиг. 7 на виде сбоку показано шасси средства смены инструментов, относящееся к варианту, проиллюстрированному на фиг. 1 и фиг. 2.
На фиг. 8 шасси средства смены инструментов, изображенное на фиг. 7, показано на виде спереди.
На фиг. 9 прокатная машина, изображенная на фиг. 2, показана с установленным шасси средства смены инструментов (клеть не показана).
На фиг. 10 прокатная машина, изображенная на фиг. 9, показана в поперечном сечении.
Подробное описание предлагаемого изобретения
[57] Иллюстрируемая на прилагаемых чертежах прокатная машина 10 содержит два валка 80, которые расположены горизонтально один над другим, при этом каждый из них имеет валковый вал 12 и содержит совокупность инструментов 11, которые расположены на соответствующих валковых валах 12 и в рассматриваемом иллюстративном варианте используются в качестве вытягивающих валков. Верхний валковый вал 12а расположен над нижним валковым валом 12b. Валки 80 установлены на валковых опорах 13, при этом одна из этих валковых опор 13 выполнена смещаемой в осевом направлении, и они поглощают силы, действующие между валками 80 в процессе прокатки.
[58] Прокатная машина 10 в целом расположена на фундаменте 14, относящемся к производственному оборудованию (не показано) (см. фиг. 10).
[59] Прокатная машина 10 снабжена системой смены инструментов 15, которая при необходимости может быть переоснащена.
[60] Эта система смены инструментов 15 содержит шасси средства смены инструментов 20 (см. прилагаемые чертежи с фиг. 7 по фиг. 10), средство вертикального перемещения 30, средство поперечного перемещения 40, стяжную раму 50 и направляющую 60 шасси средства смены инструментов.
[61] Как можно видеть, в частности, на фиг. 7 и фиг. 8, шасси средства смены инструментов 20 содержит два отсека 21 для размещения инструментов, эти отсеки имеют цилиндрическую форму, они своим наружным диаметром адаптированы к внутреннему рабочему диаметру инструментов 11 и прикреплены к главной пластине 22. Они расположены вертикально один над другим, при этом положение отсеков 21 на главной пластине 22 насколько только возможно приведено в соответствие с положением валковых валов 12 в валковых опорах 13, так что легко обеспечивается возможность размещать отсеки 21 перед валковыми валами 12, для того чтобы при смене инструментов можно было подхватывать инструменты 11 с помощью средства поперечного перемещения, или же, наоборот, чтобы можно было поместить их обратно на валы.
[62] Кроме того, упомянутая главная пластина 22 снабжена наружным боковым выступом 23, который простирается от нее по существу параллельно отсекам 21 для размещения инструментов и на котором выполнена совокупность мелких выемок (не пронумерованы), в которые может устанавливаться крюк 31 внутрицехового крана (не показан), относящегося к производственному оборудованию, как это показано в качестве примера на фиг. 9.
[63] Благодаря упомянутой совокупности выемок, выполненных на боковом выступе 23 главной пластины 22, обеспечивается возможность позиционирования кранового крюка 31 в разных осевых положениях в зависимости от нахождения центра тяжести, так как центр тяжести шасси средства смены инструментов 20 с инструментами или без инструментов, разумеется, принимает разное положение в зависимости от того, находятся ли инструменты 11 в отсеках 21.
[64] Должно быть понятно, что, в зависимости от конкретного варианта осуществления, шасси средства смены инструментов 20 тоже может быть выполнено в соответствии с разными решениями, в частности, в зависимости от расположения отсеков 21 для размещения инструментов и бокового выступа 23.
[65] Кроме того, шасси средства смены инструментов 20 имеет проем 24 для механизма протяжки троса 41 (см., в частности, фиг. 9), который в рассматриваемом иллюстративном варианте осуществления используется в составе средства поперечного перемещения 40.
[66] Упомянутое средство поперечного перемещения 40 содержит также отклоняющий ролик 42 для упомянутого механизма протяжки троса 41, который может быть введен в ту одну из двух валковых опор 13, которая находится дальше от механизма протяжки троса 41 (см. фиг. 9). При таком решении механизм протяжки троса 41 может быть использован в составе средства поперечного перемещения для разных направлений перемещения в горизонтальной плоскости.
[67] Кроме того, на отсеках 21 для размещения инструментов находится средство фиксирования инструментов, которое обеспечивает их фиксирование по окружности. В зависимости от конкретного варианта осуществления валков 80 могут быть применены и другие меры.
[68] Стяжная рама 50 (см., в частности, фиг. 9 и фиг. 10) выполнена в виде по существу прямоугольной рамы, которая выполнена с возможностью соединения с инструментами 11. При таком решении инструменты 11 также соединены друг с другом с образованием связной структуры. Должно быть понятно, что в альтернативном варианте осуществления стяжная рама 50 может иметь также соединительные элементы для каждого отдельного инструмента, в качестве таких соединительных элементов могут использоваться, в частности, горизонтальные соединительные тяги, каждая из которых соединена с отдельным элементом, или же может быть выполнена с возможностью дотягиваться от стяжной рамы 50 до того инструмента 11, который в данный момент является наиболее удаленным, а затем охватывать все инструменты 11 с образованием связной структуры, образованной инструментами 11 и стяжной рамой 50 для смены инструментов, эта связная структура затем обеспечивает соответствующую смену инструментов с очень малым количеством поперечных перемещений или осевых перемещений. Таким образом, не является абсолютно необходимым требованием, чтобы инструменты 11 образовывали связную структуру путем постоянного соединения друг с другом.
[69] Кроме того, на стяжной раме 50 предусмотрено средство крепления 51 для средства поперечного перемещения 40 или для механизма протяжки троса 41, так чтобы для последнего было обеспечено быстрое и надежное соединение со средством поперечного перемещения 40. Должно быть понятно, что, в зависимости от конкретного варианта осуществления, вместо механизма протяжки троса 41 могут использоваться также другие средства перемещения.
[70] Упоминавшийся ранее отклоняющий ролик 42 может использоваться для толкания инструментов 11 к валковым валам 12, при этом с помощью отклоняющего ролика 42 обеспечивается возможность отклонения механизма протяжки троса 41, с помощью которого, тем самым, обеспечивается тяговое усилие по направлению к валковым валам 12.
[71] С целью быстрой и надежной установки шасси средства смены инструментов 20 в положение смены инструментов (см. фиг. 9 и фиг. 10) направляющая 60 шасси средства смены инструментов снабжена направляющей 61 подвижного звена в двух опорах 62 направляющих, которые установлены на той стороне открытой дорожки валковых опор 13, которая расположена на кратчайшем расстоянии от опоры 62 направляющей и механизма протяжки троса 41. При таком решении обеспечивается также простая наладка опор 62 направляющих, когда в этом возникает необходимость.
[72] Каждая из опор 62 направляющих снабжена направляющей канавкой 63, выполненной с возможностью взаимодействия с соответствующими направляющими пружинами 64, которые предусмотрены на шасси средства смены инструментов 20.
[73] При таком решении упомянутые направляющие 61 подвижного звена задают для шасси средства смены инструментов 20 направляющую дорожку 70, которая открыта кверху и имеет на своем верхнем, открытом, входе 72 средство введения, которое реализовано в виде расширенной области направляющей канавки 63. Должно быть понятно, что соответствующая направляющая дорожка 70, которая открыта кверху и также имеет сверху средство введения, может иметь также открытый вход 71, реализованный иным образом. Для этого наличие направляющей 61 подвижного звена не является абсолютно необходимым, в частности, на шасси средства смены инструментов 20 может быть предусмотрена соответствующая направляющая канавка, открытая книзу, с тем чтобы гарантировать направляющую дорожку, которая соответствующим образом открыта кверху.
[74] Для смены инструментов 11 сначала валковые валы 12 переводят в положение смены инструментов и производят их подготовку. Затем открывают ту клеть, которая находится на кратчайшем расстоянии от опор 62 направляющих, как показывает сравнение фиг. 1 и фиг. 2.
[75] На следующей стадии стяжную раму 50 навинчивают на инструменты 11, результатом чего является получение соответствующей связной структуры, которая содержит все инструменты 11 двух валковых валов 12, то есть, инструменты 11 верхнего валкового вала 12а и инструменты 11 нижнего валкового вала 12b, а также стяжную раму 50.
[76] После этого шасси средства смены инструментов 20 вводят в направляющие дорожки 70 с помощью крана и опускают его в положение смены инструментов. Как можно видеть, направляющая дорожка 70 в каждом положении имеет вертикальную составляющую, так что легко осуществим соответствующий подъем и последующее опускание.
[77] На следующем этапе тросовую часть механизма протяжки троса 41 протягивают через проем 24 и прицепляют к средству крепления 51. При этом обеспечивается возможность для приложения объединенного тянущего усилия к инструментам 11, находящимся в отсеках 21, как к связной структуре, - а именно, с помощью стяжной рамы 50, которая также образует связную структуру с инструментами двух валковых валов 12, - при этом в рассматриваемом иллюстративном варианте осуществления предлагаемого изобретения с целью придания перемещению устойчивости прежде, чем это произойдет, на валковые валы все же устанавливаются перемычки.
[78] После этого, при необходимости компенсировать смещение центра тяжести шасси средства смены инструмента 20, приводится в движение крановый крюк 31. Затем шасси средства смены инструмента 20 может быть поднято с помощью крана и унесено. После этого в направляющую дорожку надлежащим образом может быть опущено и приведено в нужное положение другое шасси средства смены инструментов 20 с новыми инструментами 11. Теперь в валковой опоре 13 закрепляют отклоняющий ролик 42, в который вводят тросовую часть механизма протяжки троса 41, прицепляя ее к средству крепления 51 на задней стороне стяжной рамы 50. Затем инструменты 11, образующие связную структуру с рамой 50, могут подвергаться тянущему усилию по направлению к валковым валам 12.
[79] Затем стяжную раму разбирают и удаляют. Валковая опора 13 может быть снова замкнута, и после этого валки 80 могут быть возвращены в положение прокатки.
[80] Время на настройку системы смены инструментов в случае валков 80 может быть сокращено, и по сравнению с существующими системами смены инструментов может быть сокращено уже благодаря этим мерам с нескольких часов, как это имеет место сейчас, до менее одного часа без необходимости прибегать к дорогостоящему решению, связанному с полной автоматизацией процесса смены полного комплекта инструментов, подлежащих использованию, без возможности усовершенствования. В частности, оказывается невозможным управляться с отдельными инструментами.
[81] Время на настройку системы может быть дополнительно сокращено приблизительно до получаса благодаря использованию зажимных колец 81, которые высвобождают и удаляют перед установкой стяжной рамы 50 на инструментах 11, и устанавливают снова после снятия стяжной рамы 50 с инструментов 11.
[82] Упомянутые стяжные кольца 81 (см., в частности, прилагаемые чертежи с фиг. 3 до фиг. 6, при этом на фиг. 3 и фиг. 4 два валка 80 показаны в прокатной машине 10 - см. фиг. 1, фиг. 2, фиг. 9 и фиг. 10) содержат быстродействующий механизм фиксирования и разъединения 82, который по существу выполнен в виде фиксирующего стержня 87 в качестве средства осевого фиксирования и зажимного винта 91. Зажимная головка 92 зажимного винта 91 направлена по оси вовнутрь, то есть, обращена к инструментам, так что обеспечивается возможность настройки, в частности, затяжки или ослабления, зажимного винта 91 с помощью простых инструментов, например, с помощью гайковерта ударного действия.
[83] Каждое из зажимных колец 81 имеет внутреннюю контактную область 83, которой зажимное кольцо 81, находясь в своем нажатом состоянии, обращено к соответствующему валковому валу 12. Кроме того, каждое зажимное кольцо имеет область высвобождения 84, которая отведена вовне относительно той внутренней контактной области 83, которая находится по близости к ней, но с некоторым осевым смещением.
[84] Если осевое фиксирование в данный момент снято, то зажимное кольцо 81 может быть наклонено к областям высвобождения 84, благодаря чему обеспечивается возможность его легкой установки и снятия.
[85] Согласно одному из конкретных вариантов осуществления предлагаемого изобретения, внутренние контактные области 83 и области высвобождения 84 реализованы с помощью внутренних областей зажимного кольца 81, которые выполнены в виде частично цилиндрических оболочек, оси 85 которых пересекаются, при этом радиус той частично цилиндрической оболочки, которая образует частично цилиндрическую поверхность областей высвобождения 84, немного больше, чем радиус той частично цилиндрической оболочки, которая образует частично цилиндрическую поверхность двух внутренних контактных областей 83.
[86] Оси 85 этих частичных цилиндров пересекаются приблизительно в центре зажимного кольца 81 (см. фиг. 3, внизу), так что зажимное кольцо 81 может быть изготовлено с помощью простых производственных приемов, обеспечиваемых вращающимися инструментами.
[87] Кроме того, зажимное кольцо 81 имеет средство осевого фиксирования 86, которое выполнено в виде фиксирующего стержня 87, ориентированного перпендикулярно общей оси 85 валкового вала 12 и внутренних контактных областей 83, при этом упомянутый фиксирующий стержень 87 проходит через соответствующий канал, выполненный в зажимном кольце 81. Упомянутый канал открывается внутрь в определенном месте (см. фиг. 3) таким образом, что для фиксирующего стержня 87 обеспечивается возможность вхождения в канавку (не показано), выполненную в валковом вале 12, чем обеспечивается осевое фиксирование зажимного кольца 12. Кроме того, фиксирующий стержень 87 для предотвращения ослабления зафиксирован с помощью фиксирующего винта 88 (см. фиг. 6).
[88] Однако это неразъемное фиксирование фиксирующего стержня 87 обеспечивается таким образом, что для фиксирующего стержня 87 все же обеспечивается возможность вращения в канале, в который он введен, так что для фиксирования или высвобождения средства осевого фиксирования 86 может быть повернута выполненная на фиксирующем стержне 87 выемка 89. Когда упомянутая выемка 89 обращена к валковому валу 12 или к канавке, выполненной в валковом вале 12, зажимное кольцо 81 может быть снято, так как осевая кинематическая цепь между фиксирующим стержнем 87 и упомянутой канавкой разомкнута, в то время как средство осевого фиксирования 86 вступает во взаимодействие, когда выемка обращена в сторону, противоположную валковому валу 12, и поэтому кинематическая цепь между валковым валом 12 и фиксирующим стержнем 87 замкнута.
[89] Кроме того, зажимное кольцо 81 содержит зажимный элемент 90, обеспечивающий приложение зажимного усилия по оси 85 валкового вала 12. Упомянутый зажимный элемент 90 содержит зажимный винт 91, с помощью которого зажимная головка 92 может быть прижата в осевом направлении к прилегающему инструменту 11. При таком решении по меньшей мере два из зажимных элементов 90 находятся в угловом секторе 180°, который в своем центре содержит ту внутреннюю контактную область 83, которая наиболее удалена от того инструмента 11, который находится по соседству с зажимным кольцом 81. При таком решении зажимное усилие, прилагаемое в осевом направлении зажимным элементом 90, создает наклоняющий момент, который прижимает две внутренние контактные области 83 к валку 12.
[90] Зажимные элементы 90 расположены по окружности напротив средства осевого фиксирования 86, так что последнее расположено в угловом секторе 180°, который в своем центре содержит ту внутреннюю контактную область 83, которая находится на кратчайшем расстоянии от того инструмента 11, который находится по соседству с зажимным кольцом 81.
[91] Зажимное кольцо 81, снабженное быстродействующим механизмом фиксирования и разъединения 82, может быть установлено и снято чрезвычайно быстро, с обеспечением, тем самым, возможности дальнейшего сокращения времени на наладку. Кроме того, оно может использоваться и для существующих валков 80 и может устанавливаться на валковые валы и сниматься с них при раздельных поперечных и вертикальных перемещениях.
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
10 - прокатная машина;
11 - инструмент (как пример);
12 - валковый вал;
12а - верхний валковый вал (как пример на фиг. 1);
12b - нижний валковый вал (как пример на фиг. 1);
13 - валковая опора;
14 - фундамент;
15 - система смены инструментов;
20 - шасси средства смены инструментов;
21 - отсек для размещения инструментов;
22 - главная пластина;
23 - ответвляющееся продолжение главной пластины;
24 - проем для механизма протяжки троса 41;
30 - средство вертикального перемещения;
31 - крюк внутрицехового крана;
40 - средство поперечного перемещения;
41 - механизм протяжки троса;
42 - отклоняющий ролик для механизма протяжки троса 41;
50 - стяжная рама;
51 - средство крепления для средства поперечного перемещения 40;
60 - направляющая шасси средства смены инструментов;
61 - направляющая подвижного звена;
62 - опоры направляющих;
63 - направляющая канавка;
64 - направляющая пружина;
70 - направляющая дорожка;
71 - вход направляющей дорожки;
72 - средство ввода;
80 - валок;
81 - зажимное кольцо;
82 - быстродействующий механизм фиксирования и разъединения;
83 - внутренняя контактная область;
84 - область высвобождения;
85 - ось;
86 - средство осевого фиксирования;
87 - фиксирующий стержень;
88 - фиксирующий винт;
89 - выемка;
90 - зажимный элемент;
91 - зажимный винт;
92 - зажимная головка.