ITMI970130A1 - Macchina per il raddrizzamento di tubi e corpi astiformi in generale - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

L’invenzione oggetto di questa domanda concerne una macchina per il raddrizzamento di tubi e altri corpi astiformi in genere, quali tondini, barre ed altri prodotti similari dell’industria siderurgica.

Le macchine per il raddrizzamento su accennate, sono ben note e vengono utilizzate nella fase finale della lavorazione dei tubi o corpi astiformi in genere, al fine di conferire loro le tolleranze dimensionali definitive; nella sostanza, l’azione di raddrizzamento effettuata da queste macchine avviene facendo passare il tubo o il corpo lungo una linea di avanzamento assiale, al di sopra ed al di sotto della quale si trovano dei rulli di lavoro sagomati con una gola e di solito aventi un profilo che richiama quello di un iperboloide.

La particolarità di queste macchine consiste nella peculiare disposizione degli assi di rotazione dei rulli: questi ultimi infatti sono sghembi tra loro al fine di trasmettere al tubo o corpo in lavorazione un movimento rototraslatorio combinato, per il suo avanzamento lungo l’asse di raddrizzatura, nonché la sua rotazione attorno al medesimo asse.

A questo proposito, è possibile suddividere le macchine per il raddrizzamento in due classi distinte, la prima delle quali prevede una disposizione dei rulli superiori ed inferiori reciprocamente contrapposti, mentre la seconda sfalsati tra loro; quest’ ultima classe è anche nota alle persone del ramo come quella in cui il raddrizzamento avviene mediante "bending". Nel l’ambito di queste classi sono poi possibili diverse combinazioni originate dalla presenza di rulli motorizzati e rulli folli.

La macchina di raddrizzamento in accordo con la presente invenzione si riferisce indistintamente a macchine di raddrizzamento i cui rulli sono disposti in modo contrapposto, sfalsato o secondo possibili combinazioni di queste due disposizioni.

Un aspetto importante che incide notevolmente sulle prestazioni di queste macchine, è quello relativo alla regolazione della posizione dei rulli e segnatamente della loro distanza rispetto all’asse di raddri zzatura: attualmente buoni risultati sono stati ottenuti a questo fine mediante l’applicazione di dispositivi idraulici noti anche con la denominazione "capsule" idrauliche; questi dispositivi sono di per sé noti ed un esempio è descritto nella domanda italiana di brevetto N. MI92A000289.

In sostanza si può dire che tali dispositivi idraulici consistono in un gruppo cilindro-pistone idraulico, in cui vi è una parte fissa costituente cilindro, montata rigidamente su una incastellatura di sostegno della macchina di raddrizzamento, accoppiata idraulicamente ad una parte mobile costituente pistone scorrevole a va e vieni rispetto alla parte fissa, sulla quale è montato un rullo della macchina mediante una piastra di base. Le macchine di raddrizzamento dotate di questi dispositivi idraulici, sono anche fornite di un opportuno sistema di regolazione che consente di controllare la posizione dei rulli in funzione di un programma di lavorazione desiderato: a questo riguardo si segnala che per avere un livello adeguato di prestazioni, al giorno d’oggi è importante che la regolazione della posizione dei rulli possa avvenire sia secondo un anello di regolazione che controlli la forza esercitata da un rullo su un tubo o corpo in lavorazione, sia secondo un anello che governi la posizione del rullo medesimo rispetto all’asse di raddrizzatura Inoltre, un importante requisito richiesto dagli utilizzatori delle macchine per il raddrizzamento qui considerate, è quello di un’ampia possibilità di regolazione dei rulli: in altri termini, dato i costi elevati delle macchine per il raddrizzamento, è importante che esse siano in grado di operare su un’ampia gamma di diametri dei tubi o corpi da lavorare, per comprensibili motivi di ordine economico.

Tuttavia, in conseguenza delle prestazioni sempre più spinte richieste alle macchine per il raddrizzamento di tubi o corpi astiformi, anche la loro complessità e pesantezza costruttive risultano notevolmente aumentate; in particolare, a causa delle corse elevate che deve svolgere la parte costituente pistone per ottenere la regolazione ampia richiesta del rullo, è noto utilizzare dei complessi telai a losanga montati in corrispondenza della piastra di base alla quale è fissato il rullo, atti a guidare lo scorrimento della parte costituente pistone, i quali si impegnano scorrevolmente con dei montanti di guida che sono elementi portanti della macchina: tuttavia un simile telaio rappresenta un appesantimento della parte mobile del gruppo cilindro-pistone idraulico e non di rado essa è causa di impuntamento di tale parte mobile per effetto delle inevitabili tolleranze di accoppiamento esistenti tra essa e le parti di guida della macchina. Poiché questo telaio è altresì destinato a trasmettere la cosiddetta coppia di raddrizzamento causata dal tubo o corpo in lavorazione ai montanti lungo i quali scorre, il pericolo di impuntamenti del telaio durante la corsa della parte mobile viene accentuato in questo stato dell’arte.

Un altro aspetto negativo che deriva dall’incremento delle prestazioni delle macchine per il raddrizzamento note, consiste nell’eccessivo peso ed ingombro determinati dalle parti meccaniche presenti nella struttura portante della macchina medesima: infatti, aumentando la corsa della parte mobile del gruppo cilindro-pistone idraulico, la parte fissa di esso costituente cilindro e montata all’interno della struttura succitata deve venire dimensionata adeguatamente per sostenere le forze derivanti dalla lavorazione e che comprendono, oltre alla citata coppia di raddrizzamento anche la spinta diretta radialmente rispetto all’asse di raddrizzamento, dovuta alla azione di allontanamento di un rullo dalla sua posizione di lavoro originata da un tubo o corpo da raddrizzare. In questo contesto è da tenere in considerazione anche il fatto che in corrispondenza della piastra di base devono trovare posto pure i mezzi necessari alla registrazione dell’angolo formato dall’asse di rotazione di ciascun rullo con quello di raddrizzatura; Poiché tali mezzi non possono venire eliminati, è gioco forza trovare altre soluzioni per alleggerire le parti meccaniche in movimento.

E' pprtanto lo scopo del presente trovato quello di fornire una macchina per il raddrizzamento di tubi e corpi astiformi la quale abbia caratteristiche di struttura e funzionamento tali da consentire di superare gli inconvenienti riferiti nell’ambito dello stato dell’arte; tale scopo è raggiunto da una macchina per il raddrizzamento le cui caratteristiche sono esposte nelle rivendicazioni annesse a questa descrizione.

Per meglio comprendere l’invenzione in generale, con le sue caratteristiche ed i vantaggi che da queste derivano, ne viene di seguito riportata la descrizione relativamente ad un suo esempio di realizzazione, fornito a titolo indicativo e non limitativo sulla base dei disegni allegati nei quali:

- la figura 1 mostra una vista prospettica semplificata di una macchina per il raddrizzamento di tubi in accordo con l’invenzione;

- le figure 2 e 3 mostrano rispettivamente una vista laterale ed una vista in pianta della macchina di figura 1;

- le figure 4 e 5 mostrano una vista parzialmente sezionata di un particolare della macchina delle figure precedenti, in rispettive condizioni di funzionamento.

Nei disegni, una macchina per il raddrizzamento secondo il trovato è complessivamente indicata con 1; tale macchina si sviluppa in senso longitudinale lungo un asse di raddrizzatura L dove vengono fatti avanzare i tubi o i corpi da lavorare secondo la direzione indicata dalla freccia in figura 3.

E’ opportuno precisare comunque che in queste macchine l’asse di raddrizzatura non resta fisso: ad esempio esso può variare di quota in funzione deldiametro in lavorazione o essere diverso tra una postazione dirulli e quella successiva nella macchina; questo ultimo aspetto è più accentuato nelle macchine che operano mediante "bending" di cui si è già detto.

La struttura dea macchina comprende un basamento 2 che in questo caso si trova sotto il livello del terreno, sovrastato da una incastellatura 3 la quale è sorretta da una serie di montanti 4.

Nella macchina 1 sono presenti tre coppie di rulli contrappasti 5 e 6, 7 e 8, 9 e 10, aventi assi sghembi orientati in modo di per sé noto;tutti i rulli da 5 a 10 sono motorizzati in maniera convenzionale attraverso due motori elettrici 11 e 12, due gruppi riduttori 13 e 14 che trasmettono ilmoto a rispettive terne di allunghe di comando 15 e 16.

Nellamacchina 1sono inoltre previstimezzidiper sé noti, per effettuare ilcambio deirulli e che in questo caso consistono in un carrello 18 dotato di una piattaforma sulla quale viene caricato un rullo estratto dalla macchina, il quale può muoversi parallelamente all’asse L lungo apposite guide 19; i mezzi per effettuare la sostituzione dei rulli comprendono inoltre uno spintore/estrattore 20, atto al caricamento ed allo scaricamento di rulli sul carrello 18.

Nella macchina 1 sono altresì presenti mezzi per la registrazione della posizione angolare dell’asse di rotazione di ciascuno dei rulli 5-10, costituiti da meccanismi preferibilmente di tipo a comando idraulico e visibili nei disegni in posizione adiacente ai rulli, interposti tra il basamento 2 e l’incastellatura 3; nel seguito tali mezzi di registrazione verranno considerati in maggior dettaglio.

I rulli superiori 5, 7, 9 e quello inferiore 8 sono dotati di rispettivi gruppi cilindro-pistone idraulici 25; nel seguito con riferimento alla figura 4 ne verrà descritto uno solo di essi associato al rullo 7 e per gli altri si potrà fare quindi riferimento alla sua struttura.

Il gruppo cilindro-pistone di figura 4 comprende una parte fissa 26 la quale è solidale con una struttura a ponte, o più brevemente ponticello, e costituisce il pistone nel gruppo 25, accoppiata idraulicamente con una parte mobile 27 costituente il cilindro nel gruppo succitato.

Quest’ultima è dotata sulla sua superficie esterna e da parti opposte, di due appendici 28 a tenone le quali si impegnano in corrispondenti controguide 29 a mortasa che si estendono parallelamente ai montanti 4, rispettivamente nel basamento 2 per il rullo 8 e nella incastellatura 3 e per i rulli 5, 7 e 9.

Nella parte fissa 26 sono inoltre presenti condotti 30 e 31 di alimentazione dell’olio per l’azionamento idraulico del gruppo cilindro-pistone 25; a tale proposito, si segnala che la parte mobile è scorrevole a va e vieni sotto l'azione dell’olio alimentato attraverso i condotti 30 e 31 , similmente ad un pistone a doppio effetto il quale scorre lungo una direzione indicata con R radialmente rispetto all’asse di raddrizzatura L.

Come detto più sopra la parte fissa 26 del gruppo cilindropistone idraulico è solidale ad un ponticello 35 il quale è montato rigidamente sulla incastellatura 3 o basamento 2 della macchina tramite i montanti 4, mentre la parte mobile 27 reca inferiormente una piastra di base 36 sulla quale è montato girevolmente il rullo 7 della macchina; la posizione angolare dell’asse di rotazione di tale rullo può essere registrata mediante mezzi meccanici di per sé noti, che non sono stati mostrati in figure 4 e 5 per chiarezza. Tali mezzi sono comunque visibili nelle figure 1, 2, 3 e sono essenzialmente costituiti da un braccio 40 azionato come detto, preferibilmente, in modo idraulico e collegato al bordo della piastra di base 36 la quale è girevole intorno alla direzione R di scorrimento della parte mobile 27; l’avanzamento e l 'arretramento del braccio 40 in direzione tangenziale rispetto alla piastra di base 36, determinano la rotazione in un verso o nell’altro della piastra medesima e la registrazione angolare del rullo montato su di essa. L’azionamento idraulico che opera su ciascun braccio 40 è di tipo convenzionale e non è stato mostrato nei disegni; tuttavia, in una forma preferita dell’invenzione esso è controllato sia relativamente alla forza che applica sulla piastra di base, sia relativamente alla rotazione subita da questa: tale aspetto funzionale verrà meglio chiarito successivamente.

Per quanto riguarda il ponticello 35 è da mettere in evidenza il fatto che nella macchina in accordo con il presente trovato, esso è strutturalmente indipendente dalla incastellatura 3 o dal basamento 2: esso cioè, non trasmette loro alcuna sollecitazione in quanto viene applicato sulle estremità dei montanti 4 che sporgono oltre l’incastellatura 3 (vedi figura 4 e 5) o il basamento 2 a seconda dei casi; il serraggio del ponticello 35 sui montanti 4 e delia parte fissa 26 costituente pistone al ponticello 35 suddetto, avviene per mezzo di dadi 42 e 43: ciò permette di rimuovere il ponticello 35 e il pistone 26 con la massima semplicità e rapidità al fine di eseguire operazioni di manutenzione .

La macchina per il raddrizzamento sopra descritta è altresì dotata di un sistema di controllo nel quale sono compresi mezzi di tipo elettronico, atto ad eseguire la regolazione sotto carico dei rulli sia relativamente alla loro distanza dall’asse di raddrizzatura (anello di posizione), sia per quanto riguarda la forza esercitata da essi su un tubo o un altro corpo in lavorazione (anello di forza).

Per quanto riguarda il funzionamento dell 'apparecchiatura descritta, si faccia riferimento a quanto segue.

A mano a mano che un tubo o altro corpo in lavorazione viene fatto avanzare lungo l’asse L, esso ruota contemporaneamente intorno a tale asse in conseguenza dell’azione derivante dalla disposizione sghemba degli assi di rotazione dei rulli, in maniera di per sé già nota; il sistema di controllo della macchina permette, come già detto, l’allontanamento o l’avvicinamento lungo la direzione radiale R dei rulli rispetto all’asse di raddrizzatura L: tale regolazione avviene in maniera particolarmente efficace in virtù delle prestazioni che il gruppo cilindro-pistone idraulico 25 in accordo con l’invenzione, consente di ottenere.

Infatti, la disposizione del rullo solidalmente con la parte costituente cilindro del gruppo 25, permette di usare il sistema di guide e controguide 28 e 29 favorendo il movimento a va e vieni della parte mobile 27; infatti, diversamente dalla già citata domanda italiana MI92A000289, ora non è più la parte costituente pistone quella mobile su cui viene montato il rullo da regolare: ciò consente di eliminare qualunque telaio o altro sistema equivalente necessario per guidare la parte costituente pistone, secondo l’insegnamento dello stato dell’arte.

E' infatti comprensibile che qualora la parte mobile fosse quella costituente il pistone, non sarebbe possibile applicare lungo di essa un sistema di guide del tipo tenone-mortasa secondo l’insegnamento derivante dall’esempio precedente, poiché tali guide interferirebbero con lo scorrimento reciproco delle parti accoppiate idraulicamente.

Ma vi è anche un altro importante effetto raggiunto dall’invenzione; nel la macchina per il raddrizzamento considerata infatti, è possibile separare le sue parti strutturali destinate a compensare gli sforzi di separazione dei rulli prodotti da un tubo o altro corpo in lavorazione, vale a dire a sforzi che agiscono radialmente rispetto all’asse di raddrizzatura allontanando i rulli dalla posizione di lavoro nominale, da quelle destinate a sostenere la cosiddetta "coppia di raddrizzamento". Quest 'ultima deriva dalla reazione causata dal tubo o corpo in lavorazione la quale agisce sul rullo per farlo ruotare intorno alla direzione R sopra richiamata.

In merito a questo aspetto, è opportuno segnalare come il sistema di guide e controguide 28 e 29 associato alla parte mobile del gruppo cilindro-pistone idraulico, oltre alla azione di guida intrinsecamente connessa ad esso, opera anche una azione di vincolo nei confronti della parte mobile 27 in opposizione alle rotazioni che essa può subire rispetto alla direzione radiale R prima citata: come detto inizialmente, nello stato dell’arte ed in particolare nelle macchine raddrizzatubi dotate di gruppi cilindro-pistone del tipo descritto nella già citata domanda italiana, tale coppia di raddrizzamento viene trasmessa dal rullo montato sulla parte mobile costituente pistone ad una coppia di montanti di guida verticali, mediante il telaio menzionato in precedenza il quale è applicato alla parte mobile in corrispondenza della piastra di base di essa

Un altro importante vantaggio raggiunto dalla presente invenzione concerne un aspetto funzionale rilevante delle macchine per il raddrizzamento, cioè quello della loro manutenzione relativa ai rulli; infatti, per effetto del movimento rototraslatorio di un tubo o corpo in lavorazione, il contatto tra questo e la superficie di lavoro dei rulli produce inevitabilmente strisciamenti ed attriti rilevanti: i rulli delle macchine in questione si usurano quindi alquanto rapidamente richiedendo pertanto la loro ritornitura e successiva sostituzione con frequenza elevata.

Con la macchina per il raddrizzamento in accordo con la presente invenzione, è invece possibile effettuare una operazione di taratura dei rulli la quale consente di limitare i danni prima ricordati.

Infatti, a seguito degli attriti , col tempo la dimensione reale dei rulli risulta minore di quella nominale a causa della perdita di materiale dalla loro superficie di lavoro; ciò implica che la azioneda essi esercitata su un tubo o corpo in lavorazione non corrisponde più a quella nominale per la quale il programma di regolazione della loro posizione è stato impostato sul sistema di controllo: questa situazione produce come effetto una qualità di lavorazione progressivamente sempre più scadente, a mano a mano che l’usura dei rulli aumenta.

L’operazione di taratura prima menzionata, permette di ovviare a questa situazione.

Posizionando infatti periodicamente tra i rulli un tubo o corpo astiforme di riferimento avente diametro e rettilinearità conformi a predeterminate tolleranze dimensionali, è possibile tarare la macchina per il raddrizzamento facendo entrare dapprima in contatto i rulli con il tubo o corpo di riferimento, con una forza predeterminata sulla base del funzionamento del sistema di controllo in anello di regolazione della forza suddetta; allo stesso tempo viene quindi rilevata la posizione reale dei rulli nei confronti del tubo di riferimento, mediante appositi dispositivi di misura normalmente integrati nel sistema di controllo e di per sé noti.

L'operazione di taratura così condotta permette quindi di compensare gli effetti delle usure cui si è fatto prima accenno.

Una volta completata l’operazione di taratura nel piano verticale, è possibile compiere una analoga operazione relativamente alla posizione angolare dei rulli agendo sui mezzi di regolazione angolare di cui è provvista la macchina; tale operazione è possibile solo con una macchina per il raddrizzamento in cui la regolazione verticale dei rulli sia di tipo idraulico, così da poter operare in condizione di carico verticale prefissate e comunque limitate.

Operando la registrazione angolare dei rulli mediante i bracci 40 quando nella macchina si trova il tubo o corpo astiforme di riferimento, è possibile ottenere tale registrazione evitando il rischio di causare uno spostamento dei rulli dalla loro posizione assunta dopo la taratura anzidetta: infatti, mantenendo sotto controllo la forza applicata sui rulli a seguito della rotazione della corrispondente piastra di base 36 durante la registrazione angolare, forza che viene rilevata dal sistema di controllo mediante l’anello di regolazione di forza, è possibile arrestare la registrazione angolare al raggiungimento di un valore di forza prefissato tale da non pregiudicare il posizionamento dei rulli. In questo contesto è da evidenziare che utilizzando dei mezzi di registrazione azionati idraulicamente, si può ottenere anche un controllo della forza applicata da essi durante la fase di registrazione angolare similmente a quanto riferito per i rulli, così da avere la massima precisione e controllo della registrazione angolare di cui sopra.

Infine, non sono da escludere varianti della macchina in accordo con l’invenzione rispetto a quanto è stato descritto finora; a titolo indicativo è solo da ricordare che gli effetti conseguiti dal trovato possono venire applicati indifferentemente sulle macchine per il raddrizzamento con rulli contrapposti o sfalsati di cui si è detto inizialmente, così come per quanto riguarda i mezzi con cui la parte mobile 27 costituente cilindro del gruppo 25,non sono da trascurare altre soluzioni rispetto al sistema di guide a tenone-mortasa di cui sopra.

Queste ed altre possibili varianti rientrano comunque nell’ambito delle rivendicazioni che seguono.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina per il raddrizzamento di tubi o corpi astiformi in genere, la quale comprende almeno una coppia di rulli (5 e 6; 7 e 8; 9 e 10) situati da parti opposte rispetto ad un asse di raddri zzatura (L) lungo il quale è disposta la macchina, un gruppo cilindro-pistone idraulico (25) per la regolazione di almeno uno di tali rulli (5, 7, 8, 9), il quale gruppo include una parte fissa (26) rigidamente connessa ad una struttura (2, 3, 4 e 35) portante della macchina ed una parte mobile (27) scorrevole a va e vieni lungo una direzione (R) sostanzialmente radiale rispetto all’asse di raddrizzatura (L) e sulla quale è montato uno di detti rulli, caratterizzata dal fatto che la parte fissa (26) e quella mobile (27) costituiscono rispettivamente pistone e cilindro del gruppo idraulico (25), e dal fatto di comprendere inoltre mezzi di guida (28, 29) del movimento della parte mobile (27) estesi lungo la direzione di scorrimento (R) succitata.
2. 2. Macchina per il raddrizzamento secondo la rivendicazione 1, nella quale i mezzi di guida (28, 29) sono atti ad impedire rotazioni della parte mobile (27) intorno alla sua direzione (R) di scorrimento, compensando così l’azione derivante dalla coppia di raddrizzamento durante la lavorazione di un tubo o corpo astiforme.
3. 3. Macchina per il raddrizzamento secondo la rivendicazione 1 o 2, nella quale la struttura portante comprende un basamento (2) ed una incastellatura (3) sopra di esso tra cui è alloggiata detta almeno una coppia di rulli (5, 6; 7 e 8; 9 e 10), e nella quale i mezzi di guida (28, 29) comprendono una coppia di guide (29) da parti opposte rispetto alla parte mobile (27) a cilindro, estese in corrispondenza del basamento (2) o della incastellatura (3) del la macchina.
4. 4. Macchina per il raddrizzamento secondo la rivendicazione 3, comprendente una struttura a ponte (35) fissata trasversalmente rispetto all’asse di raddrizzatura (L) della macchina ad elementi montanti (4) di supporto dell’incastellatura (3) sopra il basamento (2), ed alla quale struttura a ponte è rigidamente collegata la parte fissa (26) costituente pistone del gruppo idraulico (25), detta struttura a ponte essendo inoltre indipendente dal basamento (2) o dalla incastellatura (3) cosi da supportare prevalentemente sollecitazioni dirette lungo la direzione di scorrimento (R) della parte mobile (27).
5. 5. Macchina per il raddrizzamento secondo la rivendicazione 4, in cui la struttura a ponte (35) è fissata in modo rimovibile agli elementi montanti (4).
6. 6. Macchina secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui la parte fissa (26) costituente pistone del gruppo idraulico (25) è fissata in modo rimovibile alla struttura a ponte (35).
7. 7. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni che precedono, in cui sono presenti mezzi (40) per la registrazione della posizione angolare dell’asse di rotazione di detto almeno un rullo (5, 7, 8, 9) provvisto di gruppo cilindro-pistone idraulico (25) per la sua regolazione.
8. 8. Macchina secondo la rivendicazione 7 in cui i mezzi succitati per la registrazione del la posizione angolare sono di tipo idraulico.