Пристрій для намотування смугового матеріалу в рулон

Реферат: Винахід стосується пристрою для намотування смугового матеріалу в рулон. Пристрій має намотувальний барабан (1) з елементом (2) вала і з розташованими на елементі (2) вала радіально зміщуваними сегментами (16) для намотування і змотування смугового матеріалу. Крім того, пристрій має виконавчий привід (26) для розтискання або стискання сегментів. Нарешті, пристрій має обертальний привід (5) для приведення в обертання намотувального барабана. Для спрощення і здешевлення конструкції передбачений переміщувальний пристрій (60) для осьового переміщення виконавчого приводу (26) разом з намотувальним барабаном (1). UA 115379 C2 (12) UA 115379 C2 UA 115379 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується пристрою для намотування і змотування смугового матеріалу в рулон. Пристрій містить намотувальний барабан з елементом вала і з розташованими на елементі вала радіально переміщуваними сегментами. Сегментами можна керувати за допомогою виконавчого приводу і виконавчих елементів так, що забезпечується можливість їх переміщення відносно елемента вала або радіально далі назовні, або радіально далі всередину. Крім того, пристрій має обертальний привід для приведення в обертання намотувального барабана, при цьому виконавчий привід і обертальний привід розташовані на торцевих сторонах намотувального барабана, які лежать навпроти. Такі намотувальні барабани і пристрої відомі з рівня техніки. Як правило, звичайні намотувальні барабани складаються з привідного намотувального вала, який в зоні намотувальної поверхні намотувального барабана має сегментне зубчате зачеплення, за допомогою якого можуть переміщуватися розташовані на намотувальному валу розтискні сегменти. При цьому відповідний розтискний механізм лежить на стороні обертального приводу намотувального барабана, а саме, в більшості випадків у вигляді розтискного циліндра. При відповідному приведенні в дію цього розтискного циліндра, він взаємодіє через прохідний розтискний вал, який проходить в порожнистому просторі намотувального вала, з розтискними сегментами, які лежать на намотувальній поверхні, за рахунок чого відбувається або радіальне розширення намотувальної поверхні, або радіальне зменшення намотувальної поверхні. При цьому потрібно розрізняти ще між різними принципами дії, а саме, наприклад, розширенням на розтягнення або зсувом розтискного вала в осьовому напрямку намотувального барабана, або зменшенням, або навпаки. Передача привідної потужності і тим самим обертання на намотувальний вал відбувається на стороні обертального приводу намотувального барабана між привідним блоком і намотувальним валом. Привідний блок в більшості випадків є конструктивно складною комбінацією із зубчатої передачі, зчеплень і електродвигунів. На непривідній стороні намотувального барабана ця непривідна сторона, відповідно намотувальний вал, спирається на придатний опорний підшипник або т. п., з метою компенсації викликаних великим намотувальним натягом і/або вагою рулону великих моментів і навантажень. При цьому розтискний циліндр розтискного механізму інтегрований в корпус зубчатої передачі, так що зняття готового намотаного рулону здійснюється за допомогою стягування на стороні керування, яка лежить протилежно привідній стороні. Крім того, зокрема, в розмотувачі аналогічної конструкції потрібно додатково враховувати центрування посередині рулону і регулювання положення середини рулону. При цьому звичайно зсувається вся зубчата передача з намотувальним барабаном і намотаним на нього рулоном, з метою компенсації зміщення витків в рулоні. Отже, при такій важкій конструкції необхідно виконувати більш важкими також конструктивні елементи і конструктивні вузли для виконання відповідних функцій. Намотувальний барабан при розрахунку навантаження потрібно розглядати як консольна балка, тобто, що моменти навантаження повністю впливають на зубчату передачу як місце опори. За рахунок цього безперервно збільшується момент навантаження, викликаний власною вагою намотувального барабана, аж до його опори в зубчатій передачі. У режимі намотування для розрахунку намотувального барабана і підшипників в зубчатій передачі необхідно додатково враховувати навантаження від ваги рулону і натягнення намотування. За рахунок цих сумарних навантажень визначаються межі і недоліки конструкції, згідно з рівнем техніки, а саме, опору намотувального барабана в зубчатій передачі необхідно виконувати дуже великою, так що відповідний корпус зубчатої передачі і відповідна зубчата передача стають дуже великими. Додатково до цього, необхідно забезпечувати і складне і дороге обертове підведення мастила. У багатьох відомих рішеннях з наскрізними намотувальними барабанами, відповідний розтискний механізм знаходиться на розташованому на привідній стороні кінці намотувального барабана і впливає опосередковано через розтискний вал на розтискні сегменти. Однак необхідність розтискного вала приводить завжди до ослаблення поперечного перерізу намотувального вала, який повинен сприймати навантаження ваги рулону і намотувального натягнення. Таким чином, значно обмежується технологічне виконання намотувального барабана, і, отже, також всієї установки. Для усунення вказаних недоліків існує інша концепція установки з пристроєм для намотування смугового матеріалу в рулон, що містить двобарабанну розтискну моталку. При цьому намотування рулону можна здійснювати на одній лінії з проходженням смуги. Однак ця перевага з точки зору логістики і виконання установки досягається за рахунок деяких технічних і конструктивних недоліків. Наприклад, для забезпечення виконання повністю функції пристрою, всі частини установки повинні бути розташовані в подвійній кількості на обох сторонах двобарабанної розтискної моталки. У випадку найменшої технічної нерівномірності обох 1 UA 115379 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 приводів всередині рулону часто відбуваються викривлення, які в свою чергу часто приводять до неякісного намотування. Цей технічний недолік означає, що, як правило, смугу необхідно намотувати на втулки або обмежуватися намотуванням лише товстої смуги, щоб за рахунок цього обмежувати чутливість до вигину. Передбачена при цьому конструкція намотувального барабана відповідає по суті наскрізному намотувальному барабану з вказаними вище функціями і недоліками. Тим самим зменшується гнучкість виконання установки при одночасному збільшенні вартості обладнання. При цьому абсолютно необхідні допоміжні пристосування, такі як, наприклад, система поводження з втулками. Також ідея приводу двобарабанної розтискної моталки, яка лежить в основі концепції установки, лише на одній стороні може бути розумно реалізована лише при невеликих натягненнях намотування, які є, наприклад, при прокатці фольги. Вже при прокатці тонких смуг натягнення намотування настільки велике, що потрібний привід на обох сторонах. Відповідні наскрізні намотувальні барабани відомі, наприклад, з наступних публікацій. З ЕР 1 157 757 А1 відомий розтискний намотувальний барабан, в якому розтискний механізм для розтискання намотувального барабана розташований на привідній стороні намотувального барабана, при цьому розтискний вал проходить, виходячи з розтискного приводу розтискного механізму, через порожнистий вал, з метою забезпечення можливості зміщення розтискних елементів, що спираються на порожнистий вал, відповідно, радіально далі назовні або радіально далі всередину. Зокрема, розтискний привід знаходиться на привідній стороні намотувального барабана. За рахунок цього виникають вказані вище недоліки. Крім того, в DE 698 00 408 Т2 показаний розтискний намотувальний барабан для намотування смугового матеріалу, в якому, зокрема, розтискний привід, а саме, циліндр розтискного механізму також розташований на привідній стороні намотувального барабана, так що також в цьому намотувальному барабані виявляються вказані вище недоліки. Те ж стосується розкритого в DE 27 23 964 А1 намотувального барабана, в якому розтискний привід розтискного механізму з'єднаний на розташованому на стороні приводу кінці намотувального барабана за допомогою двох гнучких шлангопроводів з двома глухими отворами, з метою забезпечення можливості гідравлічного переміщення розтискних елементів намотувального барабана радіально далі назовні або радіально далі всередину. Однак намотувальний барабан, що там розкривається, має досить складну конструкцію. Додатково до цього, також там виникають вказані вище недоліки. Крім того, в JP 1 138 019 А (реферат) наведений опис намотувального барабана, розтискний механізм якого для розтискання розтискних сегментів також розташований на привідній стороні намотувального барабана. Таким чином, там також є вказані вище недоліки. Те ж стосується показаного в JP 56-136 744 А (реферат) намотувального барабана, оскільки там також розтискний привід розтискного механізму для розтискання намотувального барабана розташований на привідній стороні намотувального барабана. Також з DE 698 00 408 Т2 відомий намотувальний барабан для намотування смугового матеріалу з розтискним, відповідно, стискувальним барабаном, в якому обертальний привід намотувального барабана і виконавчий привід розтискного, відповідно, стискувального барабана також передбачені на одному і тому ж кінці намотувального барабана. Крім того, з ЕР 0 140 872 А1 відома моталка для намотування сталевих смуг, яка складається з привідного намотувального вала і з'єднаного з намотувальним валом порожнистого намотувального барабана, при цьому намотувальний барабан оточує розтискний пристрій, що приводиться в дію за допомогою сервопривода, з натискними елементами, які радіально переставляються і виступають через прохідні отвори намотувального барабана. При цьому як альтернативне рішення сервопривід розташований на протилежному обертальному приводу моталки кінці моталки. Однак конструкція моталки, а також знімання намотаного на намотувальному барабані рулону є відносно складними. З DE 88 06 889 U1 відомий ще один намотувальний пристрій для металевого смугового матеріалу, який містить намотувальний барабан з розтискними натяжними сегментами. Крім того, намотувальний пристрій містить привідний агрегат з привідним валом, який призначений для з'єднання з намотувальним барабаном, так що спрощується заміна намотувального барабана. В основу винаходу встановлена задача подальшого конструктивного удосконалення пристрою такого виду так, що щонайменше частково усуваються вказані вище недоліки рівня техніки і, зокрема, спрощується конструкція. Пристрій має переміщувальний пристрій для осьового переміщення виконавчого приводу разом з намотувальним барабаном. 2 UA 115379 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 За рахунок того, що пристрій має переміщувальний пристрій для осьового переміщення виконавчого приводу разом з намотувальним барабаном, намотувальний барабан відділений від звичайно нерухомого обертального приводу. Так осьове переміщення виконавчого приводу, що забезпечується разом з намотувальним барабаном, переважно забезпечує можливість повністю нових концепцій намотувальних пристроїв, наприклад, роторних моталок. Поняття "намотування" означає як намотування смугового матеріалу в рулон на наявному намотувальному барабані, так і змотування рулону з такого намотувального барабана. Таким чином, намотувальний барабан, згідно з винаходом, може бути розташований не тільки для намотування смугового матеріалу в рулон на вихідній стороні прокатного стану або т. п., але і також для змотування смуги з рулону на вхідній стороні прокатного стану або т. п. Таким чином, даний намотувальний барабан можна використовувати і застосовувати в різних місцях виробничих установок і для різних цілей. Поняття "виконавчий привід" означає в значенні винаходу пристрій, за допомогою якого можна приводити в рух сегменти, що є при проміжному включенні виконавчих елементів. Наприклад, виконавчий привід містить блок гідравлічного циліндра і/або електродвигун. Поняття "виконавчі елементи" означає в значенні винаходу конструктивні елементи як з'єднувальні ланки між виконавчим приводом і радіально переміщуваними сегментами, що називаються також (зовнішніми) поверхневими елементами. Зрозуміло, що радіально переміщувані сегменти можуть бути виконані в багатьох виглядах. Переважно, вони виконані у вигляді подовжених розтискних елементів, які своїм подовжнім напрямком переважно проходять в осьовому напрямку подовжньої осі намотувального барабана. Поняття "смуговий матеріал" означає в значенні винаходу будь-які смугові плоскі вироби, які в ході процесу їх виготовлення повинні намотуватися в рулон, бунт або т. п. Ці смугові плоскі вироби можуть бути переважно прокатуваними зі сталі або кольорових металів смугами. У порівнянні з пристроями, згідно з рівнем техніки, в яких виконавчий привід для сегментів і обертальний привід для елемента вала, як правило, розташовані на одній і тій же стороні намотувального барабана, і при цьому виконавчий механізм для сегментів повинен пройти через обертальний привід, відповідно, відповідну зубчату передачу, можливо, за рахунок повної просторової розв'язки обертального приводу і виконавчого приводу для сегментів, з одного боку, значно спрощена конструкція обох приводів. З іншого боку, за рахунок придатного виконання конструкції переміщувального пристрою може бути значно змінена і спрощена конструкція намотувального барабана. Це, з одного боку, зменшує вартість і, з іншого боку, зменшує витрати на технічне обслуговування. Згідно з першим варіантом виконання винаходу передбачено, що пристрій, нарівні з розташованим на стороні приводу опорним підшипником, має також розташований на стороні виконавчого приводу опорний підшипник для намотувального барабана. Це має ту перевагу, що кожний з обох опорних підшипників, при заданому, відповідно, планованому навантаженні, повинні бути виконані кожний приблизно для половинного повного навантаження. Також сам намотувальний барабан не повинен бути виконаний як консольна балка, а як працююча на вигин балка з симетричною опорою на двох сторонах. Це спрощує конструкцію і знижує вартість. Як альтернативне рішення, при збереженні традиційно стабільної конструкції намотувального барабана, може бути значно збільшене допустиме навантаження за рахунок натягнення намотування і ваги рулону за рахунок симетричного розподілу навантаження на дві сторони. Передбачення пристрою зчеплення для рознімного зчеплення елемента вала намотувального барабана з обертальним приводом спрощує монтаж і технічне обслуговування пристрою і забезпечує додатково можливість просторового розділення прямого приводу, з одного боку, від намотувального барабана і, з іншого боку, з виконавчим приводом. Переважно, пристрій зчеплення інтегрований в розташований на стороні обертального приводу опорний підшипник, відповідно, виконаний у вигляді нього. Намотувальний барабан може бути з'єднаний для швидкої заміни за допомогою пристрою зчеплення без можливості провертання, але рознімно з обертальним приводом. Для цього доцільно, коли елемент вала на своїй розташованій на стороні обертального приводу торцевій стороні має цапфу обертального приводу, за допомогою якої намотувальний барабан, відповідно, елемент вала може бути зчеплений без можливості провертання, але рознімно з вихідним елементом приводу барабана. Зрозуміло, що цапфа обертального приводу може мати різну форму, з метою забезпечення швидкого рознімного з'єднання зчеплення між вказаним намотувальним барабаном і привідним елементом обертального приводу. Конструктивно просто, однак ефективно, елемент 3 UA 115379 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 обертального приводу може бути виконаний, наприклад, у вигляді плоскої цапфи або шліцьової цапфи. Просторова розв'язка, згідно з винаходом, обертального приводу і виконавчого приводу для сегментів забезпечує можливість розташування виконавчого приводу в осьовому напрямку поруч, переважно безпосередньо поруч з радіально переміщуваними сегментами для безпосереднього керування сегментами через виконавчі елементи. Ця велика, переважно безпосередня просторова близькість виконавчого приводу до сегментів, яка у випадку необхідності може бути перервана проміжно розташованими виконавчими елементами, переважно забезпечує можливість не тільки особливо простого, але також особливо ефективного керування сегментами. Ефективне, відповідно, безпосереднє керування сегментами зумовлене, зокрема, лише дуже короткими шляхами передачі сил, відповідно, поворотних моментів від виконавчого приводу до сегментів. Коли виконавчий привід розташований повністю в осьовому напрямку поруч з радіально переміщуваними сегментами, то забезпечується та перевага, що діаметр намотувального барабана можна вибирати незалежно від конструкції виконавчого механізму для сегментів. Коли виконавчі елементи для сегментів розташовані зовні елемента вала, то елемент вала не повинен бути виконаний обов'язково у вигляді порожнистого вала, з метою розміщення щонайменше частково виконавчих елементів. Тому, як альтернативне рішення, елемент вала може бути виконаний також у вигляді суцільного тіла. Це має ту перевагу, що при тому ж діаметрі намотувального барабана можна мати більше натягнення намотування, більшу вагу рулону і/або більшу ширину смуги. Переважно, виконавчий привід для сегментів може бути виконаний у вигляді порожнистого циліндричного блока і/або електродвигуна. Опис має єдину прикладену фіг. 1, на якій показаний пристрій, згідно з винаходом. Нижче приводиться опис предмета винаходу у вигляді прикладів виконання, з посиланнями на фіг. 1. На фіг. 1 показаний пристрій, згідно з винаходом, для намотування смугового матеріалу в рулон. Для цієї мети пристрій містить намотувальний барабан 1 з елементом 2 вала і з розташованими на елементі вала переміщуваними сегментами 16. При обертальному русі намотувального барабана смуговий матеріал можна намотувати на сегменти 16 в рулон; або ж смуговий матеріал можна змотувати з рулону. Крім того,пристрій містить виконавчий привід 26 для переміщення сегментів 16 відносно елемента 2 вала за допомогою виконавчих елементів 29. Переміщення сегментів може полягати або в розтисканні сегментів, тобто в радіальному переміщенні сегментів далі назовні відносно елемента вала, або в стисканні, тобто в русі сегментів 16 далі радіально всередину відносно елемента 2 вала. Нарешті, пристрій має обертальний привід 5 для приведення в обертання намотувального барабана 1. Як показано на фіг. 1, виконавчий привід 26 і обертальний привід 5 розташовані на торцевих сторонах намотувального барабана 1, які лежать протилежно. Крім того, на фіг. 1 показано, що намотувальний барабан, відповідно, зокрема, його елемент 2 вала мають опору на своїх обох кінцях. Для цієї мети передбачені розташований на стороні виконавчого приводу опорний підшипник 52 і розташований на стороні обертального приводу опорний підшипник 54. При заданому загальному навантаженні обидва опорні підшипники можуть бути виконані кожний переважно лише приблизно для половинного загального навантаження. Також намотувальний барабан, відповідно, елемент вала можуть бути виконані слабшими, ніж при виконанні для повного заданого навантаження у вигляді консольної балки. Обертальний привід 5 виконаний звичайно разом із зубчатою передачею стаціонарним на фундаменті. Розташований на стороні обертального приводу опорний підшипник 54 переважно виконаний у вигляді пристрою зчеплення для рознімного з'єднання/роз'єднання елемента 2 вала з обертальним приводом 5. Для передачі крутного моменту від обертального приводу 5 на елемент 2 вала, його розташована на стороні обертального приводу цапфа вала, тобто цапфа 8 обертального приводу, виконана, наприклад, у вигляді плоскої цапфи або шліцьової цапфи з прямокутним або багатокутним поперечним перерізом. Як показано на фіг. 1, виконавчий привід 26 розташований в осьовому напрямку поруч, переважно безпосередньо поруч з радіально переміщуваними сегментами. Це має ту перевагу, що сегментами можна дуже безпосередньо керувати для радіального переміщення. Крім того, на фіг. 1 показаний переміщувальний пристрій 60 для переміщення намотувального барабана 1 разом з виконавчим приводом 26 і виконавчими елементами 29, зокрема, в осьовому напрямку, тобто в напрямку показаної на фіг. 1 подвійної стрілки. Перелік позицій 4 UA 115379 C2 5 10 1 Намотувальний барабан 2 Елемент вала 5 Обертальний привід 8 Цапфа обертального приводу 16 Сегмент 26 Виконавчий привід 29 Виконавчі елементи 52 Опорний підшипник на стороні виконавчого приводу 54 Опорний підшипник на стороні обертального приводу 60 Напрямок переміщення ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 1. Пристрій для намотування смугового матеріалу в рулон, який має намотувальний барабан (1) з елементом (2) вала і з розташованими на елементі (2) вала радіально переміщуваними сегментами (16) для намотування смугового матеріалу на сегменти; виконавчий привід (26) для переміщення сегментів (16) відносно елемента (2) вала за допомогою виконавчих елементів (29) або радіально далі назовні, або радіально далі всередину; і обертальний привід (5) для приведення в обертання намотувального барабана, при цьому виконавчий привід (26) і обертальний привід (5) розташовані на торцевих сторонах намотувального барабана (1), які лежать навпроти, який відрізняється тим, що передбачений переміщувальний пристрій (60) для осьового переміщення виконавчого приводу (26) разом з намотувальним барабаном (1). 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що передбачений розташований на стороні виконавчого приводу і на стороні обертального приводу опорний підшипник (52, 54) для опори і опори з можливістю обертання елемента (2) вала на своїх обох сторонах. 3. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що сам намотувальний барабан (1) відносно своєї стабільності виконаний для двосторонньої опори. 4. Пристрій за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що розташований на стороні обертального приводу опорний підшипник (54) виконаний у вигляді пристрою зчеплення для рознімного приєднання і від'єднання елемента (2) вала від обертального приводу (5). 5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що елемент (2) вала на стороні обертального приводу (5) має цапфу (8) обертального приводу, за допомогою якої забезпечується можливість зчеплення без можливості провертання, але рознімно з вихідним елементом обертального приводу (5). 6. Пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що цапфа (8) обертального приводу виконана у вигляді плоскої цапфи або у вигляді шліцьової цапфи. 7. Пристрій за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що виконавчий привід (26) розташований в осьовому напрямку поруч з радіально переміщуваними сегментами (16) для безпосереднього керування сегментами через виконавчі елементи (29). 8. Пристрій за п. 7, який відрізняється тим, що виконавчий привід (26) розташований в осьовому напрямку безпосередньо, можливо лише з проміжним розташуванням виконавчих елементів, поруч з радіально переміщуваними сегментами (16). 5 UA 115379 C2 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6