ITMI20130287A1 - Snodo elastico per allunga a pattini - Google Patents

Snodo elastico per allunga a pattini

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ITMI20130287A1 IT000287A ITMI20130287A ITMI20130287A1 IT MI20130287 A1 ITMI20130287 A1 IT MI20130287A1 IT 000287 A IT000287 A IT 000287A IT MI20130287 A ITMI20130287 A IT MI20130287A IT MI20130287 A1 ITMI20130287 A1 IT MI20130287A1
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Description

“SNODO ELASTICO PER ALLUNGA A PATTINIâ€
DESCRIZIONE
Campo dell’invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un sistema di smorzamento di carico, applicabile alle allunghe a pattini utilizzate per la trasmissione del moto generato da un motore ad esse connesso. Tale sistema trova ad esempio applicazione nella trasmissione del moto dai motori ai rulli di una gabbia di laminazione per prodotti piani. In particolare, la presente invenzione si riferisce ad uno snodo elastico per la connessione dinamica tra il lato motore e la testa dell'allunga, o tra allunga e rulli di laminazione, tale da garantire l'abbattimento delle tensioni assiali che si trasmettono lungo l’allunga in seguito alle sollecitazioni che si generano durante la laminazione.
Stato della tecnica
Sono noti nella tecnica due tipi di allunghe a pattini: le allunghe fisse e le allunghe telescopiche. Le prime costituiscono un corpo rigido, mentre le seconde hanno la possibilità di variare la loro estensione assiale. Nel caso esemplificativo di un impianto di laminazione, questa seconda soluzione permette lo shifting dei rulli o cilindri di laminazione. Svantaggiosamente entrambi i tipi di allunghe, ed in particolare le allunghe fisse, trasmettono al motore la componente assiale del carico che si genera durante la laminazione. La gabbia di laminazione, ad esempio, può infatti generare carichi assiali dovuti a vari fenomeni legati al processo di laminazione, che tramite le allunghe si possono trasmettere dai cilindri di laminazione fino al motore. Le estremità dei rulli di lavoro della gabbia, dal lato opposto a quello delle allunghe, sono alloggiate in una guarnitura. Tra la guarnitura e la relativa spalla fissa c’à ̈ un predeterminato gioco che normalmente a progetto ha un valore nominale di circa 1 mm, mentre nella realtà può anche raggiungere i 3-4 mm essendo il risultato di una somma di tolleranze e a causa di possibili usure che possono manifestarsi nel tempo.
I cuscinetti reggispinta dei motori hanno generalmente un gioco assiale limitato a ± 0,35 mm per motivi di funzionamento intrinseco dei motori i quali, pertanto, possono venire comunque interessati dai carichi assiali generati dalla gabbia di laminazione proprio perché il gioco assiale tra guarniture e spalle à ̈ maggiore di quello del cuscinetto reggispinta del motore.
Quindi, le forze assiali che si sviluppano durante la laminazione fanno chiudere tale gioco, e tali forze vengono poi trasmesse ai motori attraverso le allunghe. Questi carichi sono dannosi per i motori, che proprio per contrastare tali sollecitazioni vengono normalmente dotati di cuscinetti reggispinta radiali o assiali adeguatamente dimensionati in funzione del carico massimo, poiché un’eventuale cedimento di detti cuscinetti comporterebbe la messa fuori uso del motore.
Negli impianti di queste dimensioni e caratteristiche, quali appunto gli impianti di laminazione, i motori principali sono assolutamente vitali per la produzione, ed à ̈ quindi tassativo evitare guasti a questi organi, che potrebbero causare un fermo impianto di mesi dovuto anche al fatto che spesso non esistono ricambi disponibili in breve per componenti di questo tipo e dimensione (si tratta di motori la cui potenza può anche raggiungere i 10.000 kW). Il fermo impianto à ̈, ovviamente, il fattore più negativo a cui un produttore possa andare incontro, in quanto comporta la mancata produttività. Pertanto, pur di evitare che ciò si verifichi, si predilige il sovradimensionamento del cuscinetto assiale del motore, anche se ciò comporta un aumento considerevole delle dimensioni della spesa complessiva: i cuscinetti dei motori, sia radiali che assiali, sono molto costosi e il loro dimensionamento impatta in modo consistente sul costo complessivo dei motori. Nello stato della tecnica, gli snodi tra le allunghe a pattini e le flange lato rulli o lato motore consistono essenzialmente in sistemi assialmente rigidi che, a causa di tale rigidità, trasmettono al motore tutti i carichi provenienti dalla gabbia di laminazione. Gli snodi delle allunghe sono cioà ̈ generalmente ottenuti vincolando rigidamente le parti che lo compongono.
Un primo esempio di sistema di questo tipo à ̈ fornito dal documento US7582019B2 nella quale due sezioni di un'allunga sono interconnesse tramite un sistema di compensazione dei carichi assiali che prevede l'impiego di ammortizzatori cilindrici longitudinali posti sia all'interno della connessione stessa sia all'esterno di essa. I cilindri interni sono costituiti da una camicia di guida entro la quale può muoversi un elemento ammortizzatore di scorrimento, il cui moto rettilineo avviene lungo l'asse longitudinale dell'allunga. Questa connessione frizionale non ruotabile à ̈ accoppiata agli ammortizzatori cilindrici esterni che assorbono le forze assiali ed impediscono la torsione dei due segmenti interconnessi dell'allunga. In questo modo, tuttavia, questa doppia connessione possiede una rigidità che impedisce l'efficace assorbimento delle sollecitazioni torsionali e trasversali che normalmente coinvolgono il normale funzionamento delle allunghe. Ciò impartisce al sistema una mancanza di elasticità proprio laddove vengono a riscontrarsi le maggiori sollecitazioni provenienti dall'impianto di laminazione.
Un secondo sistema assialmente rigido di interconnessione é descritto nel documento US7784380. Il sistema prevede l'impiego di un'interconnessione tra una flangia e la testa di un'allunga costituita da un blocco di alloggiamento rigidamente fissato all'estremità dell'allunga ed entro il quale é sistemata longitudinalmente una barra di pressione. L'orientazione e la forma della barra sono finalizzati alla resistenza ed al contro bilanciamento dei carichi assiali di spinta e trazione, mentre il suo movimento angolare é limitato dal grado di libertà costitutivo del blocco di alloggiamento. Anche questa soluzione risente quindi di rigidità torsionale e trasversale che non consentono l'assorbimento elastico di tutte le tensioni e sollecitazioni a cui la testa dell'allunga viene sottoposta.
In entrambi i casi sopra descritti, come in ogni altra soluzione adottata attualmente nello stato dell'arte, viene quindi a mancare una componente essenziale per l'efficace abbattimento dei carichi trasmessi alle allunghe, ovvero la risposta elastica e pluridirezionale a tali carichi, che possa efficacemente ridurre ogni rischio per l'integrità dei giunti di connessione ed, in particolare, dei motori.
Sommario dell’invenzione
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire uno snodo elastico per allunghe a pattini che permetta di compensare ed assorbire efficacemente le forze trasmesse dall'impianto di laminazione verso i motori.
Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire uno snodo per allunghe a pattini che permetta di trasmettere assialmente ai motori solo una certa forza massima definita.
Altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire uno snodo per allunghe a pattini che consenta di utilizzare un cuscinetto assiale di dimensioni più piccole rispetto a quelli attualmente adottati.
La presente invenzione permette di raggiungere gli scopi sopra discussi mediante uno snodo di connessione di un’allunga a una flangia per il controllo dei carichi assiali che, conformemente alla rivendicazione 1, comprende un perno centrale posto perpendicolare all’asse longitudinale dell’allunga, più pattini connessi tramite il perno centrale all’allunga, caratterizzato dal fatto che detto snodo comprende un blocchetto fissato alla flangia e due serie interfacciate e complementari di smorzatori connesse al perno centrale.
Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione à ̈ previsto un impianto di laminazione che, conformemente alla rivendicazione 8, comprende almeno un motore, almeno un’allunga per la trasmissione del moto del motore a rulli di una gabbia di laminazione, il suddetto snodo elastico di connessione per la connessione dell’allunga sul lato motore o sul lato gabbia o su entrambi lato motore e lato gabbia, in cui il motore e/o la gabbia di laminazione comprendono una flangia configurata per il fissaggio del blocchetto dello snodo elastico.
Lo snodo elastico per allunga a pattini, oggetto della presente invenzione, permette di controllare i carichi assiali derivanti dal funzionamento dell'impianto di laminazione e di trasmettere al motore corrispondente solo un certo carico ben definito e controllabile, che à ̈ di gran lunga inferiore a quello che verrebbe trasmesso dalle altre soluzioni attualmente note, sino al quasi completo abbattimento dello stesso.
Il dispositivo, oggetto della presente invenzione, fa infatti uso dell’allunga come organo elastico avente le caratteristiche di una molla che agisce in senso assiale e che trasmette quindi carichi noti e ben definibili.
L’introduzione di un elemento elastico, paragonandolo a una molla caratterizzata da una costante elastica k, permette di fissare i carichi assiali che arrivano al motore a un certo valore pari a ∆x*k, dove ∆x à ̈ il gioco tra guarnitura e spalla. È quindi possibile dimensionare il cuscinetto assiale del motore su questa forza e non sull’intera forza assiale F che si può sviluppare durante la laminazione.
Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite dell’invenzione.
Breve descrizione delle figure
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di uno snodo di connessione di un’allunga a una flangia, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui:
la Fig.1a rappresenta una sezione longitudinale di uno snodo secondo la presente invenzione per l'interconnessione di un'allunga 3 con la flangia 2 di un motore; la Fig. 1b rappresenta una sezione lungo il piano A-A dello snodo elastico di Fig.1a;
la Fig.1c rappresenta una vista esplosa di un particolare ingrandito della flangia 2 con incastro per il blocchetto 1 e relativi punti di fissaggio 21;
la Fig. 2 rappresenta uno snodo secondo la presente invenzione, applicato su allunghe a pattini per un impianto di laminazione;
la Fig.3 rappresenta una vista in prospettiva dei componenti dello snodo secondo la presente invenzione.
Gli stessi numeri di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.
Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell’invenzione Come mostrato in Fig.1a, il dispositivo secondo la presente invenzione à ̈ dunque costituito da uno snodo elastico di connessione di un’allunga 3 per il controllo dei carichi assiali comprendente le seguenti parti:
un blocchetto 1 che include
- un perno centrale 5 posto perpendicolare all’asse longitudinale dell’allunga 3,
- due serie interfacciate e complementari di smorzatori 6 connesse al perno 5;
i pattini 4 connessi tramite il perno 5 all’allunga 3, dove detti pattini 4 hanno superfici di scorrimento su corrispondenti superfici di forma complementare della flangia 2.
Il blocchetto 1 à ̈ dotato di pacchi di molle 6 posizionati su entrambi i fronti in modo da agire in entrambe le direzioni. Il blocchetto 1 viene montato nella flangia 2 su cui si deve accoppiare l’allunga 3 e si rende infine l’allunga 3 solidale al blocchetto 1 tramite il perno 5.
I pattini 4 sono quindi connessi tramite il perno 5 alla flangia 2 e all’allunga 3 e permettono di trasmettere la coppia dalla prima alla seconda.
Gli sforzi assiali provenienti ad esempio dai cilindri di laminazione si trasmettono all’allunga 3, al perno 5 e quindi al blocchetto 1. I pacchi di molle 6 all’interno del blocchetto 1 vengono quindi compressi, e corrispondentemente allungati sul lato opposto, permettendo alla flangia 2 di rimanere ferma in corrispondenza invece di una rispettiva traslazione dell’allunga 3, del perno 5 e dei pattini 4. Il dispositivo à ̈ bidirezionale ovvero interviene sia in caso di forze di tiro che di spinta sull’allunga 3.
I pattini 4, vincolati al perno 5, vengono quindi fatti traslare assialmente a seguito di una forza prodotta ad esempio nella gabbia di laminazione; essi sono però a contatto con la flangia 2 e perché ci sia questo movimento relativo tra pattini 4 e flangia 2 à ̈ necessario superare le forze di attrito che si sviluppano tra i due elementi a seguito della coppia trasmessa dalla flangia 2 all’allunga 3 tramite i pattini 4. In questo modo ci si assicura che il dispositivo oggetto dell’invenzione si attivi solo quando necessario: esso entra cioà ̈ in gioco solo quando i carichi in gioco superano le forze di attrito tra flangia 2 e pattini 4.
La Fig. 1b mostra una sezione lungo il piano A-A dello snodo elastico indicato in fig. 1a.
Gli smorzatori 6 possono essere scelti tra le soluzioni comunemente note nell'arte. Preferibilmente, nel presente caso trovano migliore applicazione pacchi di molle, smorzatori idraulici o la loro combinazione.
Secondo la presente invenzione, il blocchetto 1 à ̈ configurato per la connessione tra l’allunga 3 con la flangia 2 di un blocco motore oppure, distalmente dal motore sull'estremo opposto dell'allunga 3, con i rulli di una gabbia di laminazione.
L'invenzione prevede anche l'alternativa di combinare entrambe le possibilità di accoppiamento.
Il blocchetto 1 comprende altresì uno o più mezzi per il fissaggio alla flangia 2 o ai rulli della gabbia di laminazione. La fig. 1c rappresenta una vista di detta flangia 2 e degli incastri 21 per il blocchetto 1.
Ai fini dell'ancoraggio alla testa dell'allunga, il perno 5 comprende due estremità di connessione 5a, 5b che sporgono al di fuori dei pattini 4. Tali estremità di connessione 5a, 5b possono avere un diametro di sezione maggiore rispetto al restante corpo del perno e sono dotate di incastri per il fissaggio all’allunga 3.
Lo snodo per allunghe a pattini della presente invenzione mostra i maggiori vantaggi se impiegato in impianti di laminazione in cui le allunghe sono utilizzate per la trasmissione del moto dal motore a rulli di una gabbia di laminazione, come mostrato schematicamente in figura 2.
In questa specifica configurazione di impianto, l'asse delle allunghe 3 é inclinato rispetto all'asse longitudinale della flangia 2 di un angolo α che può essere compreso tra i 0 ed i 15 gradi, consentendo così di avere un grado di libertà tale che qualsiasi carico assiale, trasversale o di torsione angolare possa essere efficacemente controbilanciato senza danneggiare il lato motore da un lato e/o il lato rulli dall'altra estremità.
Tale movimento elastico e, al contempo, snodabile delle allunghe é infatti garantito dalla posizione del perno 5 che per ogni posizione assunta risulta sempre perpendicolare all'asse longitudinale delle allunghe. Inoltre, la figura mostra anche la forma alternativa dell'invenzione secondo la quale il blocchetto 1 é posto anche tra l'estremo distale dell'allunga ed i rulli della gabbia di laminazione.
Una possibile configurazione dei componenti costituenti l'oggetto della presente invenzione é mostrata in Fig. 3 dove si nota quale sia la posizione relativa del blocchetto 1 rispetto ai pattini 4 ed agli estremi 5a e 5b del perno 5. In questa particolare forma di realizzazione, gli estremi 5a e 5b del perno 5 fuoriescono dalle superfici curve superiore ed inferiore dei pattini 4 per essere saldamente fissati all'interno dei corrispettivi alloggiamenti dell'allunga 3. Questo garantisce che il perno 5 sia sempre perpendicolare all'asse dell'allunga 3.
Con l’ausilio del dispositivo oggetto della presente invenzione, i carichi esercitati sulle allunghe non vengono trasmessi al motore nella loro interezza: si à ̈ visto che essi possono essere ridotti oltre del 50% rispetto alle soluzioni precedentemente adottate, sino ad essere abbattuti pressoché completamente.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Snodo di connessione di un’allunga (3) a una flangia (2) per il controllo dei carichi assiali, comprendente un perno centrale (5) posto perpendicolare all’asse longitudinale dell’allunga (3), più pattini (4) connessi tramite il perno centrale (5) all’allunga (3), caratterizzato dal fatto che detto snodo comprende un blocchetto (1) fissato alla flangia (2) e due serie interfacciate e complementari di smorzatori (6) connesse al perno (5).
  2. 2. Snodo secondo la rivendicazione 1, in cui gli smorzatori (6) sono pacchi di molle, smorzatori idraulici o la loro combinazione.
  3. 3. Snodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il blocchetto (1) à ̈ posizionato per la connessione tra l’allunga (3) e la flangia (2) di un blocco motore o dei rulli di una gabbia di laminazione o entrambi.
  4. 4. Snodo secondo la rivendicazione 3, in cui il blocchetto (1) comprende uno o più mezzi per il fissaggio alla flangia (2) o ai rulli della gabbia di laminazione.
  5. 5. Snodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il perno (5) comprende due estremità di connessione (5a, 5b) che sporgono al di fuori dei pattini (4).
  6. 6. Snodo secondo la rivendicazione 5, in cui dette estremità di connessione (5a, 5b) posseggono un diametro di sezione maggiore rispetto al restante corpo del perno.
  7. 7. Snodo secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui dette estremità di connessione (5a, 5b) dispongono di incastri per il fissaggio all’allunga 3.
  8. 8. Impianto di laminazione comprendente almeno un motore, almeno un’allunga (3) per la trasmissione del moto del motore a rulli di una gabbia di laminazione, uno snodo elastico secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7 per la connessione dell’allunga (3) sul lato motore o sul lato gabbia o su entrambi lato motore e lato gabbia, in cui il motore e/o la gabbia di laminazione comprendono una flangia (2) configurata per il fissaggio del blocchetto (1) dello snodo elastico.
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