Роликовая направляющая и способ направления исходного материала - RU2695845C2

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к роликовой направляющей для направления исходного материала в продольном направлении подачи к паре валков для придания формы исходному материалу, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения и к способу направления исходного материала в соответствии с независимым пунктом формулы изобретения на способ. В частности, изобретение относится к роликовой направляющей и способу, предназначенным для использования при изготовлении проволоки, прутков и балок.

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Роликовые направляющие широко используются для направления исходного материала в горячем состоянии, такого как исходный материал для производства проволоки или исходный материал для производства прутков, в прокатных станах. Роликовые направляющие расположены главным образом перед парой валков, используемых для придания формы исходному материалу, при этом они представляют собой так называемые входные роликовые направляющие. Данные роликовые направляющие обеспечивают направление исходного материала, который должен быть подвергнут прокатке, в определенный калибр для прокатки. Использование роликовых направляющих снижает риск повреждения исходного материала при вводе между парой валков и обеспечивает возможность подачи исходного материала с высокими скоростями подачи.

В патенте США 3935722 раскрыта роликовая направляющая для направления исходного материала к паре валков. Роликовая направляющая содержит рамную конструкцию и два направляющих ролика, установленных на рамной конструкции, при этом указанные направляющие ролики выполнены с возможностью взаимодействия с участками противоположных поверхностей исходного материала. Направляющие ролики выполнены с возможностью вращения вокруг параллельных осей вращения, перпендикулярных продольному направлению подачи.

Кроме того, известные роликовые направляющие обычно содержат средство позиционирования для регулирования поперечного расстояния между направляющими роликами для обеспечения возможности размещения исходного материала разных размеров. В этом случае поперечное расстояние между направляющими роликами регулируют перед процессом функционирования роликовой направляющей, и поперечное расстояние является постоянным или по существу постоянным во время функционирования роликовой направляющей.

Обычно поперечное расстояние между направляющими роликами задают немного меньшим по сравнению с поперечным размером исходного материала с тем, чтобы направляющие ролики прижимались к участкам поверхности исходного материала. Это необходимо для обеспечения эффективного и точного направления исходного материала. Тем не менее, проблема, связанная с подобными известными роликовыми направляющими, заключается в том, что направляющие ролики сильно изнашиваются вследствие больших сил, возникающих при вводе исходного материала в зону между направляющими роликами.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в преодолении вышеупомянутой проблемы и обеспечении решения, посредством которого силы, действующие на направляющие ролики, будут уменьшены по отношению к известным решениям.

Данная задача в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения решается посредством роликовой направляющей, подобной вначале. Роликовая направляющая отличается тем, что она дополнительно содержит средство обнаружения, выполненное с возможностью определения положения заготовки из исходного материала в продольном направлении относительно направляющих роликов, и тем, что средство позиционирования выполнено с возможностью регулирования поперечного расстояния между направляющими роликами в ответ на указанное определение. Таким образом, посредством роликовой направляющей в соответствии с изобретением можно автоматически регулировать расстояние между направляющими роликами во время функционирования роликовой направляющей. Это создает возможность уменьшения сил, действующих на направляющие ролики при входе исходного материала в зону между ними. Таким образом, срок службы направляющих роликов может быть увеличен.

В соответствии с одним вариантом осуществления данного аспекта изобретения средство позиционирования выполнено с возможностью перемещения направляющих роликов между закрытым положением и открытым положением, в котором поперечное расстояние между направляющими роликами является таким, что обеспечивается возможность свободного прохождения исходного материала между направляющими роликами. Заданные положения направляющих роликов соответственно в открытом положении и закрытом положении могут быть заданы перед процессом функционирования роликовой направляющей. При обеспечении возможности перемещения направляющих роликов между закрытым положением и открытым положением можно регулировать силы, действующие со стороны исходного материала на направляющие ролики, и наоборот.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения средство позиционирования выполнено с возможностью перемещения направляющих роликов в открытое положение, когда никакой исходный материал не обнаружен между направляющими роликами. Таким образом, направляющие ролики устанавливаются в таком положении, что первый конец каждой заготовки из исходного материала, входящей в роликовую направляющую, может свободно проходить между направляющими роликами. Таким образом, устраняются большие силы, возникающие при входе исходного материала в зону между направляющими роликами, и срок службы направляющих роликов значительно удлиняется.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения средство позиционирования выполнено с возможностью перемещения направляющих роликов в закрытое положение при обнаружении того, что первый конец заготовки из исходного материала прошел между направляющими роликами. Это создает возможность обеспечения эффективного направления, когда заготовка из исходного материала уже находится между направляющими роликами, без риска повреждения направляющих роликов, поскольку первый конец заготовки из исходного материала введен между ними.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения роликовая направляющая дополнительно содержит средство для первоначального направления, выполненное с возможностью направления исходного материала к направляющим роликам. Средства для первоначального направления являются предпочтительными для предварительного направления исходного материала к роликовым направляющим. Средства для первоначального направления предпочтительно выполнены в виде направляющей воронки, которая по меньшей мере частично имеет базовую форму усеченного конуса.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения роликовая направляющая дополнительно содержит средство регулирования для регулирования положения средства, предназначенного для первоначального направления, между положением, в котором осуществляется направление и в котором средство для первоначального направления выполнено с возможностью направления исходного материала к направляющим роликам, и положением, в котором не осуществляется направление и в котором средство для первоначального направления выполнено с возможностью обеспечения свободного прохождения исходного материала через средство для первоначального направления. Таким образом, средство для первоначального направления может быть использовано в положении, в котором осуществляется направление, только тогда, когда необходимо уменьшить износ на средстве для первоначального направления, возникающий в результате контакта с подаваемым исходным материалом.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения средство регулирования выполнено с возможностью перевода средства для первоначального направление в положение, в котором не осуществляется направление, при обнаружении заготовки из исходного материала между направляющими роликами. Таким образом, износ на средстве для первоначального направления минимизируется, поскольку обеспечивается возможность свободного прохождения исходного материала, как только он войдет в зону между направляющими роликами. Средство для первоначального направления может быть, например, переведено в положение, в котором осуществляется направление, или при обнаружении того, что задний конец исходного материала выходит из роликовой направляющей, или при обнаружении того, что первый конец исходного материала приближается к средству для первоначального направления.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения средство позиционирования выполнено в виде механического, электрического, гидравлического или пневматического средства позиционирования. Рабочая жидкость для гидравлических систем, используемая в случае гидравлического средства позиционирования, а также газовая рабочая среда для пневматических систем, используемая в случае пневматического средства позиционирования, должны представлять собой текучую среду, которая пригодна для передачи мощности при условиях, существующих при использовании роликовой направляющей. Механические, электрические, гидравлические и пневматические средства позиционирования способны обеспечить быструю и эффективную передачу мощности и, следовательно, пригодны для использования в роликовой направляющей, в которой скорость перемещения подаваемого исходного материала требует быстрой реакции.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения средство позиционирования выполнено с сервоприводом. Это особенно целесообразно для электрического средства позиционирования и обеспечивает отличное регулирование по положению. Например, сервопривод обеспечивает возможность быстрых регулировок расстояния между направляющими роликами и может быть использован для предварительного регулирования поперечного расстояния между направляющими роликами или в случае применения средства для предварительного направления - при приближении заготовки из исходного материала. Таким образом, возможна быстрая адаптация к размеру заготовки из исходного материала.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения роликовая направляющая дополнительно содержит средство измерения для измерения силы, действующей со стороны исходного материала на роликовую направляющую. Это целесообразно, поскольку это обеспечивает возможность активизации защитных мер в случае чрезмерно больших сил, приложенных к роликовой направляющей. Один или более датчиков сил или тому подобное могут быть использованы для измерения сил в разных местах в роликовой направляющей, например, в средстве для первоначального направления или на направляющих роликах. Система может быть выполнена с такой конфигурацией, что код ошибки и/или сигнал неисправности генерируется, если средство измерения измерит силу, превышающую заданный пороговый уровень, или силу, отклоняющуюся от ожидаемого уровня на величину, превышающую заданный пороговый уровень.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения средство позиционирования выполнено с возможностью перемещения роликов в ответ на силу, измеренную средством измерения. Средство позиционирования может быть выполнено, например, с возможностью - в ответ на измеренную силу, превышающую заданный пороговый уровень, - временного перемещения направляющих роликов. Таким образом, существует возможность обеспечения направления с постоянной или почти постоянной силой, приложенной к исходному материалу. Это обеспечивает защиту от слишком больших сил, действующих на роликовую направляющую со стороны исходного материала, и потенциально обеспечивает увеличение срока службы/стойкости роликовой направляющей.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения роликовая направляющая дополнительно содержит средство измерения размеров для определения размера исходного материала. Это создает реализуемую на практике возможность получения размера исходного материала и в особенности целесообразно для роликовых направляющих, размещенных между следующими друг за другом парами валков в стане непрерывной прокатки. Это также полезно для обеспечения возможности адаптации поперечного расстояния между направляющими роликами соответственно в закрытом и открытом положениях. Это может быть обеспечено посредством размещения средства измерения размеров так, что размер измеряется до того, как заготовка из исходного материала войдет в роликовую направляющую. Таким образом, роликовая направляющая может быть выполнена с такой конфигурацией, что сила, приложенная к исходному материалу посредством направляющих роликов, будет всегда иметь одну и ту же величину.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения вышеупомянутая задача решается посредством способа, подобного определенному вначале. Способ характеризуется тем, что он включает этапы:

определения положения заготовки из исходного материала в продольном направлении относительно направляющих роликов,

регулирования поперечного расстояния между направляющими роликами в ответ на указанное определение.

Преимущества такого способа, а также предпочтительные варианты его осуществления очевидны из вышеприведенного рассмотрения, относящегося к предложенной роликовой направляющей.

В соответствии с одним вариантом осуществления данного аспекта изобретения при обнаружении заготовки из исходного материала между направляющими роликами поперечное расстояние между направляющими роликами уменьшают так, что направляющие ролики взаимодействуют с указанными участками противоположных поверхностей исходного материала.

В соответствии с другим вариантом осуществления данного аспекта изобретения, когда никакая заготовка из исходного материала не обнаружена между направляющими роликами, поперечное расстояние между направляющими роликами увеличивают так, что обеспечивается возможность свободного прохождения первого конца заготовки из исходного материала между направляющими роликами.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления данного аспекта изобретения, в котором роликовая направляющая дополнительно содержит средство для первоначального направления, выполненное с возможностью направления исходного материала к направляющим роликам, способ дополнительно включает этап:

регулирования положения средства для первоначального направления между положением, в котором осуществляется направление и в котором средство для первоначального направления выполнено с возможностью направления исходного материала к направляющим роликам, и положением, в котором не осуществляется направление и в котором средство для первоначального направления выполнено с возможностью обеспечения свободного прохождения исходного материала через средство для первоначального направления, в ответ на определение положения заготовки из исходного материала в продольном направлении.

Другие предпочтительные признаки, а также преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеприведенного описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет дополнительно описано ниже посредством примера со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

фиг.1 показывает схематическое изображение роликовой направляющей в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения в первом положении;

фиг.2 показывает роликовую направляющую по фиг.1 во втором положении;

фиг.3 показывает роликовую направляющую по фиг.1 в третьем положении; и

фиг.4 показывает роликовую направляющую по фиг.1 в четвертом положении.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Схематическая иллюстрация роликовой направляющей 1 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения показана на фиг.1-4. Роликовая направляющая 1 предназначена для направления исходного материала в продольном направлении А подачи в прокатном стане, главным образом по направлению к паре валков для придания формы исходному материалу. Роликовая направляющая 1 содержит рамную конструкцию 2 и два направляющих ролика 3, 4, при этом каждый направляющий ролик 3, 4 установлен на консольном элементе 5, 6 рамной конструкции 2. Консольные элементы 5, 6 выполнены с возможностью поворота и перемещения, так что поперечное расстояние между направляющими роликами 3, 4, то есть расстояние в направлении, перпендикулярном к направлению А подачи, может регулироваться. Направляющие ролики 3, 4 выполнены с возможностью вращения вокруг параллельных осей С3, С4 вращения, перпендикулярных продольному направлению А подачи и к поперечному направлению. Роликовая направляющая 1 дополнительно содержит устройство 7 управления, в котором содержится средство позиционирования для регулирования поперечного расстояния между направляющими роликами 3, 4 посредством перемещения и поворота консольных элементов 5, 6. Средство 13 обнаружения для определения того, что первый конец 20а заготовки из исходного материала 20 приближается к направляющим роликам 3, 4, предусмотрено на внутренней стороне направляющей части 11. Роликовая направляющая дополнительно содержит средство 9 для первоначального направления, выполненное с возможностью направления исходного материала к направляющим роликам 3, 4. В показанном варианте осуществления средство 9 для первоначального направления выполнено в виде направляющей воронки, содержащей входную воронку 10 и две направляющие части 11, 12. Средство регулирования для регулирования положения средства 9, предназначенного для первоначального направления, между положением, в котором осуществляется направление и в котором средство 9 для первоначального направления выполнено с возможностью направления исходного материала к направляющим роликам 3, 4, и положением, в котором не осуществляется направление и в котором средство для первоначального направления выполнено с возможностью обеспечения свободного прохождения исходного материала через средство 9 для первоначального направления, предусмотрено в устройстве 7 управления.

Фиг.1 показывает роликовую направляющую 1 перед вводом заготовки из исходного материала 20 в роликовую направляющую 1. Направляющие ролики 3, 4 расположены за средством 9, предназначенным для первоначального направления, в продольном направлении А подачи. Устройство 7 управления содержит средство (непоказанное) позиционирования для перемещения направляющих роликов 3, 4, и средство регулирования (непоказанное) для регулирования положения направляющих частей 11, 12 средства 9 для первоначального направления. В положении, показанном на фиг.1, средство 9 для первоначального направления находится в положении, в котором осуществляется направление. Другими словами, направляющие части 11, 12 расположены рядом друг с другом так, что образуется узкий канал для направления заготовки из исходного материала 20 между направляющими частями 11, 12. Направляющие ролики 3, 4 находятся в открытом положении, в котором поперечное расстояние между направляющими роликами 3, 4 является достаточно большим для обеспечения возможности свободного прохождения заготовки из исходного материала 20 без физического взаимодействия с направляющими роликами 3, 4.

На фиг.2 заготовка из исходного материала 20 вошла в средство 9 для первоначального направления, предусмотренное в роликовой направляющей. Средство 9 для первоначального направления по-прежнему находится в положении, в котором осуществляется направление, и направляющие ролики 3, 4 находятся в открытом положении. Первый конец 20а заготовки из исходного материала 20 только что прошел мимо средства 13 обнаружения. Сигнал передается из средства 13 обнаружения в устройство 7 управления, содержащее средство позиционирования и средство регулирования. Таким образом, средство позиционирования и средство регулирования приводятся в действие.

На фиг.3 средство позиционирования обеспечило перемещение направляющих роликов 3, 4 из открытого положения в закрытое положение с уменьшенным поперечным расстоянием между направляющими роликами 3, 4, и передний конец 20а заготовки из исходного материала 20 прошел между направляющими роликами 3, 4. Средство регулирования обеспечило перемещение средства 9, предназначенного для первоначального направления, в положение, в котором не осуществляется направление, посредством увеличения поперечного расстояния между направляющими частями 11, 12. Таким образом, направляющие ролики 3, 4 взаимодействуют с участками противоположных поверхностей заготовки из исходного материала 20 и тем самым осуществляют приложение направляющей силы, при этом одновременно обеспечивается возможность свободного прохождения через средство 9 для первоначального направления.

На фиг.4 вся заготовка из исходного материала 20 прошла между направляющими роликами 3, 4. Это было обнаружено средством 13 обнаружения. Средство 9 для первоначального направления было перемещено в положение, в котором обеспечивается направление, посредством уменьшения поперечного расстояния между направляющими частями 11, 12. Направляющие ролики 3, 4 были перемещены в открытое положение. Таким образом, роликовая направляющая 1 готова к приему другой заготовки из исходного материала.

Средства для измерения или оценки скорости перемещения заготовки из исходного материала 20 могут быть предусмотрены на роликовой направляющей 1 для определения того, что первый конец 20а заготовки из исходного материала 20 прошел между направляющими роликами 3, 4. Информация о скорости перемещения также может быть получена из какого-либо другого, внешнего источника. Альтернативные способы определения того, что первый конец 20а прошел между направляющими роликами 3, 4, включают размещение датчика на уровне направляющих роликов 3, 4 или непосредственно за направляющими роликами 3, 4 в направлении подачи.

Средство позиционирования и средство регулирования могут содержаться в одном и том же устройстве управления, как показано выше, но управление ими также может осуществляться по отдельности. Средство позиционирования и средство регулирования могут быть механическими, электрическими, гидравлическими или пневматическими и также могут быть предусмотрены с сервоприводом. В показанном варианте осуществления средство позиционирования выполнено с возможностью осуществления регулирования поперечного расстояния между направляющими роликами 3, 4 посредством поворота и смещения консольных элементов 5, 6, на которых установлены направляющие ролики 3, 4. Тем не менее, вместо этого средство позиционирования может быть выполнено с возможностью осуществления регулирования поперечного расстояния между посредством только смещения в поперечном направлении без поворота.

Роликовая направляющая 1 предпочтительно выполнена с возможностью смещения в поперечном направлении, например, вдоль направляющей так, чтобы ее можно было использовать для направления исходного материала к другим калибрам для прокатки в паре валков, расположенных за роликовой направляющей.

Средство измерения для измерения силы, действующей со стороны исходного материала на роликовую направляющую 1, такое как датчик силы, например, в виде тензометрического датчика, размещенного на одном или обоих консольных элементах 5, 6, предпочтительно предусмотрено на роликовой направляющей 1. Датчик силы может быть использован для защиты от перегрузок и, следовательно, предпочтительно должен быть соединен со средством позиционирования. В том случае, если сила, измеренная датчиком силы, превысит заданное пороговое значение, активизируются защитные меры. Например, поперечное расстояние между направляющими роликами 3, 4 может быть временно увеличено, или нагрузка, действующая со стороны средства позиционирования и обеспечивающая удерживание направляющих роликов 3, 4 в закрытом положении, может быть временно снята. Если сила, измеренная датчиком силы, превысит пороговое значение, может быть осуществлено генерирование сигнала неисправности для предупреждения оператора роликовой направляющей.

Средства позиционирования предпочтительно выполнены с такой конфигурацией, что исходный материал направляется при постоянной нагрузке, то есть так, что сила, приложенная со стороны направляющих роликов к исходному материалу, является постоянной или почти постоянной, когда направляющие ролики находятся в закрытом положении. Следовательно, закрытое положение может не быть статичным в отношении поперечного расстояния между направляющими роликами, но может быть задано в виде силы, действующей со стороны направляющих роликов на исходный материал.

Роликовая направляющая также может содержать средство измерения размеров для определения размера исходного материала, и средство для измерения вибраций.

Само собой разумеется, что изобретение никоим образом не ограничено вариантами осуществления, описанными выше, но многие возможности их модификаций будут очевидными для специалиста в данной области техники, не выходя за рамки объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.

Реферат

Изобретение относится к области изготовления проволоки, прутков и балок. Роликовая направляющая содержит рамную конструкцию (2), два направляющих ролика (3, 4), выполненных с возможностью взаимодействия в закрытом положении, с участками противоположных поверхностей исходного материала, и средство позиционирования для регулирования поперечного расстояния между направляющими роликами. Увеличение срока службы оборудования обеспечивается за счет того, что роликовая направляющая дополнительно содержит средство (13) обнаружения, выполненное с возможностью определения положения заготовки из исходного материала (20) в продольном направлении относительно направляющих роликов. Средство позиционирования выполнено с возможностью регулирования поперечного расстояния между направляющими роликами в ответ на указанное определение. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула