УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАМАТЫВАНИЯ ПОЛОСОВОГО МАТЕРИАЛА В РУЛОН
DEVICE FOR WINDING STRIP MATERIAL INTO ROLL

Изобретение относится к устройству для наматывания и сматывания полосового материала в рулон. Устройство содержит намоточный барабан с элементом вала и с расположенными на элементе вала радиально перемещаемыми сегментами. Сегментами можно управлять с помощью исполнительного привода и исполнительных элементов так, что обеспечивается возможность их перемещения относительно элемента вала либо радиально дальше наружу, либо радиально дальше внутрь. Кроме того, устройство имеет вращательный привод для приведения во вращение намоточного барабана, при этом исполнительный привод и вращательный привод расположены на противоположно лежащих торцевых сторонах намоточного барабана.
Такие намоточные барабаны и устройства известны из уровня техники. Как правило, обычные намоточные барабаны состоят из приводного намоточного вала, который в зоне намоточной поверхности намоточного барабана имеет сегментное зубчатое зацепление, с помощью которого могут перемещаться расположенные на намоточном валу разжимные сегменты. При этом соответствующий разжимной механизм лежит на стороне вращательного привода намоточного барабана, а именно в большинстве случаев в виде разжимного цилиндра. При соответствующем приведении в действие этого разжимного цилиндра он взаимодействует через проходной разжимной вал, который проходит в полом пространстве намоточного вала, с лежащими на намоточной поверхности разжимными сегментами, за счет чего происходит либо радиальное расширение намоточной поверхности, либо радиальное уменьшение намоточной поверхности. При этом следует различать еще между различными принципами действия, а именно, например, расширением на растяжение или сдвигом разжимного вала в осевом направлении намоточного барабана, или уменьшением, или наоборот. Передача приводной мощности и тем самым вращения на намоточный вал происходит на стороне вращательного привода намоточного барабана между приводным блоком и намоточным валом. Приводной блок в большинстве случаев является конструктивно сложной комбинацией из зубчатой передачи, сцеплений и электродвигателей. На неприводной стороне намоточного барабана эта неприводная сторона, соответственно, намоточный вал опирается на подходящий опорный подшипник или т.п., с целью компенсации вызванных большим намоточным натяжением и/или весом рулона больших моментов и нагрузок. При этом разжимной цилиндр разжимного механизма интегрирован в корпус зубчатой передачи, так что снятие готового намотанного рулона осуществляется посредством стягивания на стороне управления, которая лежит противоположно приводной стороне. Кроме того, в частности, в разматывателе аналогичной конструкции следует дополнительно учитывать центрирование посредине рулона и регулирование положения середины рулона. При этом обычно сдвигается вся зубчатая передача с намоточным барабаном и намотанным на него рулоном, с целью компенсации смещения витков в рулоне. Следовательно, при такой тяжелой конструкции необходимо выполнять более тяжелыми также конструктивные элементы и конструктивные узлы для выполнения соответствующих функций. Намоточный барабан при расчете нагрузки следует рассматривать в качестве консольной балки, то есть моменты нагрузки полностью воздействуют на зубчатую передачу как место опоры. За счет этого непрерывно увеличивается момент нагрузки, вызванный собственным весом намоточного барабана, вплоть до его опоры в зубчатой передаче. В режиме намотки для расчета намоточного барабана и подшипников в зубчатой передаче необходимо дополнительно учитывать нагрузку от веса рулона и натяжения наматывания. За счет этих суммарных нагрузок определяются пределы и недостатки конструкции, согласно уровню техники, а именно опору намоточного барабана в зубчатой передаче необходимо выполнять очень большой, так что соответствующий корпус зубчатой передачи и соответствующая зубчатая передача становятся очень большими. Дополнительно к этому необходимо обеспечивать дорогостоящий и сложный вращающийся подвод масла.
Во многих известных решениях со сквозными намоточными барабанами соответствующий разжимной механизм находится на расположенном на приводной стороне конце намоточного барабана и воздействует опосредованно через разжимной вал на разжимные сегменты. Однако необходимость разжимного вала приводит всегда к ослаблению поперечного сечения намоточного вала, который должен воспринимать нагрузку веса рулона и намоточного натяжения. Таким образом, значительно ограничивается технологическое выполнение намоточного барабана и, следовательно, также всей установки.
Для устранения указанных недостатков существует другая концепция установки с устройством для наматывания полосового материала в рулон, которое содержит двухбарабанную разжимную моталку. При этом наматывание рулона можно осуществлять на одной линии с прохождением полосы. Однако это преимущество с точки зрения логистики и выполнения установки достигается за счет некоторых технических и конструктивных недостатков. Например, для обеспечения выполнения полностью функции устройства все части установки должны быть расположены в двойном количестве на обеих сторонах двухбарабанной разжимной моталки. В случае наименьшей технической неравномерности обоих приводов внутри рулона часто происходят коробления, которые в свою очередь часто приводят к некачественному наматыванию. Этот технический недостаток означает, что, как правило, полосу необходимо наматывать на втулки или ограничиваться наматыванием лишь толстой полосы, чтобы за счет этого ограничивать чувствительность к изгибу. Предусмотренная при этом конструкция намоточного барабана соответствует по существу сквозному намоточному барабану с указанными выше функциями и недостатками. Тем самым уменьшается гибкость выполнения установки при одновременном увеличении стоимости оборудования. При этом абсолютно необходимы вспомогательные приспособления, такие как, например, система обращения с втулками. Также лежащая в основе концепции установки идея привода двухбарабанной разжимной моталки лишь на одной стороне может быть разумно реализована лишь при небольших натяжениях наматывания, которые имеются, например, при прокатке фольги. Уже при прокатке тонких полос натяжение наматывания настолько велико, что требуется привод на обеих сторонах.
Соответствующие сквозные намоточные барабаны известны, например, из следующих публикаций.
Из ЕР 1 157 757 А1 известен разжимной намоточный барабан, в котором разжимной механизм для разжимания намоточного барабана расположен на приводной стороне намоточного барабана, при этом разжимной вал проходит, исходя из разжимного привода разжимного механизма, через полый вал, с целью обеспечения возможности смещения опирающихся на полый вал разжимных элементов, соответственно, радиально дальше наружу или радиально дальше внутрь. В частности, разжимной привод находится на приводной стороне намоточного барабана. За счет этого возникают указанные выше недостатки.
Кроме того, в DE 698 00 408 Т2 показан разжимной намоточный барабан для наматывания полосового материала, в котором, в частности, разжимной привод, а именно цилиндр разжимного механизма, также расположен на приводной стороне намоточного барабана, так что также в этом намоточном барабане проявляются указанные выше недостатки.
То же относится к раскрытому в DE 27 23 964 А1 намоточному барабану, в котором разжимной привод разжимного механизма соединен на расположенном на стороне привода конце намоточного барабана с помощью двух гибких шлангопроводов с двумя глухими отверстиями, с целью обеспечения возможности гидравлического перемещения разжимных элементов намоточного барабана радиально дальше наружу или радиально дальше внутрь. Однако раскрываемый там намоточный барабан имеет довольно сложную конструкцию. Дополнительно к этому также там возникают указанные выше недостатки.
Кроме того, в JP 1 138 019 А (реферат) приведено описание намоточного барабана, разжимной механизм которого для разжимания разжимных сегментов также расположен на приводной стороне намоточного барабана. Таким образом, там также имеются указанные выше недостатки.
То же относится к показанному в JP 56-136 744 А (реферат) намоточному барабану, поскольку там тоже разжимной привод разжимного механизма для разжимания намоточного барабана расположен на приводной стороне намоточного барабана.
Также из DE 698 00 408 Т2 известен намоточный барабан для наматывания полосового материала с разжимным, соответственно, сжимным барабаном, в котором вращательный привод намоточного барабана и исполнительный привод разжимного, соответственно, сжимного барабана также предусмотрены на одном и том же конце намоточного барабана.
Кроме того, из ЕР 0 140 872 А1 известна моталка для наматывания стальных полос, которая состоит из приводного намоточного вала и соединенного с намоточным валом полого намоточного барабана, при этом намоточный барабан окружает приводимое в действие с помощью сервопривода разжимное приспособление с радиально переставляемыми, выступающими через проходные отверстия намоточного барабана нажимными элементами. При этом в качестве альтернативного решения сервопривод расположен на противоположном вращательному приводу моталки конце моталки. Однако конструкция моталки, а также снятие намотанного на намоточном барабане рулона являются относительно сложными.
Из DE 88 06 889 U1 известно еще одно намоточное устройство для металлического полосового материала, которое содержит намоточный барабан с разжимными натяжными сегментами. Кроме того, намоточное устройство содержит приводной агрегат с приводным валом, который предназначен для соединения с намоточным барабаном, так что упрощается замена намоточного барабана.
В основу изобретения положена задача дальнейшего конструктивного усовершенствования устройства такого вида так, что по меньшей мере частично устраняются указанные выше недостатки уровня техники и, в частности, упрощается конструкция.
Устройство имеет перемещающее приспособление для осевого перемещения исполнительного привода вместе с намоточным барабаном.
За счет того, что устройство имеет перемещающее приспособление для осевого перемещения исполнительного привода вместе с намоточным барабаном, намоточный барабан отделен от обычно неподвижного вращательного привода. Обеспечиваемое так осевое перемещение исполнительного привода вместе с намоточным барабаном предпочтительно обеспечивает возможность полностью новых концепций намоточных устройств, например роторных моталок.
Понятие «наматывание» означает как наматывание полосового материала в рулон на имеющемся намоточном барабане, так и сматывание рулона с такого намоточного барабана.
Таким образом, намоточный барабан согласно изобретению может быть расположен не только для наматывания полосового материала в рулон на выходной стороне прокатного стана или т.п., но и также для сматывания полосы с рулона на входной стороне прокатного стана или т.п. Таким образом, данный намоточный барабан можно использовать и применять в различных местах производственных установок и для различных целей.
Понятие «исполнительный привод» означает в смысле изобретения приспособление, с помощью которого можно приводить в движение имеющиеся сегменты при промежуточном включении исполнительных элементов. Например, исполнительный привод содержит блок гидравлического цилиндра и/или электродвигатель.
Понятие «исполнительные элементы» означает в смысле изобретения конструктивные элементы в качестве соединительных звеньев между исполнительным приводом и радиально перемещаемыми сегментами, называемыми также (наружными) поверхностными элементами.
Понятно, что радиально перемещаемые сегменты могут быть выполнены во многих видах. Предпочтительно, они выполнены в виде удлиненных разжимных элементов, которые своим продольным направлением предпочтительно проходят в осевом направлении продольной оси намоточного барабана.
Понятие «полосовой материал» означает в смысле изобретения любые полосовые плоские изделия, которые в ходе процесса их изготовления должны наматываться в рулон, бунт или т.п. Эти полосовые плоские изделия могут быть предпочтительно прокатываемыми из стали или цветных металлов полосами.
По сравнению с устройствами согласно уровню техники, в которых исполнительный привод для сегментов и вращательный привод для элемента вала, как правило, расположены на одной и той же стороне намоточного барабана, и при этом исполнительный механизм для сегментов должен проходить через вращательный привод, соответственно, соответствующую зубчатую передачу, может быть, за счет полной пространственной развязки вращательного привода и исполнительного привода для сегментов, с одной стороны, значительно упрощена конструкция обоих приводов. С другой стороны, за счет подходящего выполнения конструкции перемещающего приспособления может быть значительно изменена и упрощена конструкция намоточного барабана. Это, с одной стороны, уменьшает стоимость и, с другой стороны, уменьшает расходы на техническое обслуживание.
Согласно первому варианту выполнения изобретения предусмотрено, что устройство, наряду с расположенным на стороне привода опорным подшипником, имеет также расположенный на стороне исполнительного привода опорный подшипник для намоточного барабана. Это имеет то преимущество, что каждый из обоих опорных подшипников, при заданной, соответственно, планируемой нагрузке, должны быть выполнены каждый примерно для половинной полной нагрузки. Также сам намоточный барабан не должен быть выполнен в качестве консольной балки, а в качестве работающей на изгиб балки с симметричной опорой на двух сторонах. Это упрощает конструкцию и снижает стоимость. В качестве альтернативного решения, при сохранении традиционно стабильной конструкции намоточного барабана, может быть значительно увеличена допустимая нагрузка за счет натяжения наматывания и веса рулона за счет симметричного распределения нагрузки на две стороны.
Предусмотрение приспособления сцепления для разъемного сцепления элемента вала намоточного барабана с вращательным приводом упрощает монтаж и техническое обслуживание устройства и обеспечивает дополнительно возможность пространственного разделения прямого привода, с одной стороны, от намоточного барабана и, с другой стороны, с исполнительным приводом. Предпочтительно, приспособление сцепления интегрировано в расположенный на стороне вращательного привода опорный подшипник, соответственно, выполнено в виде его.
Намоточный барабан может быть соединен для быстрой замены с помощью приспособления сцепления без возможности проворачивания, но разъемно с вращательным приводом. Для этого целесообразно, когда элемент вала на своей расположенной на стороне вращательного привода торцевой стороне имеет цапфу вращательного привода, с помощью которой намоточный барабан, соответственно, элемент вала может быть сцеплен без возможности проворачивания, но разъемно с выходным элементом привода барабана.
Понятно, что цапфа вращательного привода может иметь различную форму, с целью обеспечения быстрого разъемного соединения сцепления между указанным намоточным барабаном и приводным элементом вращательного привода. Конструктивно просто, однако эффективно, элемент вращательного привода может быть выполнен, например, в виде плоской цапфы или шлицевой цапфы.
Пространственная развязка согласно изобретению вращательного привода и исполнительного привода для сегментов обеспечивает возможность расположения исполнительного привода в осевом направлении рядом, предпочтительно непосредственно рядом с радиально перемещаемыми сегментами для непосредственного управления сегментами через исполнительные элементы. Эта большая, предпочтительно непосредственная пространственная близость исполнительного привода к сегментам, которая в случае необходимости может быть прервана промежуточно расположенными исполнительными элементами, предпочтительно обеспечивает возможность не только особенно простого, но также особенно эффективного управления сегментами. Эффективное, соответственно, непосредственное управление сегментами обусловлено, в частности, лишь очень короткими путями передачи сил, соответственно, поворотных моментов от исполнительного привода к сегментам.
Когда исполнительный привод расположен полностью в осевом направлении рядом с радиально перемещаемыми сегментами, то обеспечивается то преимущество, что диаметр намоточного барабана можно выбирать независимо от конструкции исполнительного механизма для сегментов.
Когда исполнительные элементы для сегментов расположены снаружи элемента вала, то элемент вала не должен быть выполнен обязательно в виде полого вала, с целью размещения по меньшей мере частично исполнительных элементов. Поэтому в качестве альтернативного решения элемент вала может быть выполнен также в виде сплошного тела. Это имеет то преимущество, что при том же диаметре намоточного барабана можно иметь большее натяжение наматывания, больший вес рулона и/или большую ширину полосы.
Предпочтительно, исполнительный привод для сегментов может быть выполнен в виде полого цилиндрического блока и/или электродвигателя.
Описание имеет единственную приложенную фиг. 1, на которой показано устройство согласно изобретению.
Ниже приводится описание предмета изобретения в виде примеров выполнения, со ссылками на фиг. 1.
На фиг. 1 показано устройство согласно изобретению для наматывания полосового материала в рулон. Для этой цели устройство содержит намоточный барабан 1 с элементом 2 вала и с расположенными на элементе вала перемещаемыми сегментами 16. При вращательном движении намоточного барабана полосовой материал можно наматывать на сегменты 16 в рулон или же полосовой материал можно сматывать с рулона.
Кроме того, устройство содержит исполнительный привод 26 для перемещения сегментов 16 относительно элемента 2 вала с помощью исполнительных элементов 29. Перемещение сегментов может состоять либо в разжимания сегментов, т.е. в радиальном перемещении сегментов дальше наружу относительно элемента вала, или в сжимании, т.е. в движении сегментов 16 дальше радиально внутрь относительно элемента 2 вала. Наконец, устройство имеет вращательный привод 5 для приведения во вращение намоточного барабана 1. Как показано на фиг. 1, исполнительный привод 26 и вращательный привод 5 расположены на противоположно лежащих торцевых сторонах намоточного барабана 1.
Кроме того, на фиг. 1 показано, что намоточный барабан, соответственно, в частности, его элемент 2 вала имеют опору на своих обоих концах. Для этой цели предусмотрены расположенный на стороне исполнительного привода опорный подшипник 52 и расположенный на стороне вращательного привода опорный подшипник 54. При заданной общей нагрузке оба опорных подшипника могут быть выполнены каждый предпочтительно лишь примерно для половинной общей нагрузки. Также намоточный барабан, соответственно, элемент вала могут быть выполнены более слабыми, чем при выполнении для полной заданной нагрузки в виде консольной балки.
Вращательный привод 5 выполнен обычно вместе с зубчатой передачей стационарным на фундаменте. Расположенный на стороне вращательного привода опорный подшипник 54 предпочтительно выполнен в виде приспособления сцепления для разъемного соединения/рассоединения элемента 2 вала с вращательным приводом 5. Для передачи крутящего момента от вращательного привода 5 на элемент 2 вала его расположенная на стороне вращательного привода цапфа вала, т.е. цапфа 8 вращательного привода, выполнена, например, в виде плоской цапфы или шлицевой цапфы с прямоугольным или многоугольным поперечным сечением.
Как показано на фиг. 1, исполнительный привод 26 расположен в осевом направлении рядом, предпочтительно непосредственно рядом с радиально перемещаемыми сегментами. Это имеет то преимущество, что сегментами можно очень непосредственно управлять для радиального перемещения.
Кроме того, на фиг. 1 показано перемещающее приспособление 60 для перемещения намоточного барабана 1 вместе с исполнительным приводом 26 и исполнительными элементами 29, в частности в осевом направлении, т.е. в направлении показанной на фиг. 1 двойной стрелки.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ
1 Намоточный барабан
2 Элемент вала
5 Вращательный привод
8 Цапфа вращательного привода
16 Сегмент
26 Исполнительный привод
29 Исполнительные элементы
52 Опорный подшипник на стороне исполнительного привода
54 Опорный подшипник на стороне вращательного привода
60 Направление перемещения