ES2236595T3 - Sistema de accionamiento para un laminador. - Google Patents
Sistema de accionamiento para un laminador.Info
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Abstract
Sistema de accionamiento (1) para un laminador, en particular para un laminador en frío a paso de peregrino, con - al menos una caja de laminación (2) que se puede mover de un lado a otro, - al menos un mecanismo de biela y manivela (3), que presenta un brazo de la manivela (4) con contrapeso (5) para la compensación al menos parcial de las fuerzas de inercia generadas por la caja de laminación (2), un accionamiento (6) y una biela (7) que une entre ellos la caja de laminación (2) y el brazo de la manivela (4) de modo articulado, y - al menos una contramasa (8, 9) dispuesta de modo giratorio excéntrico para la compensación de fuerzas de inercia y/o de momentos de inercia, caracterizado porque se puede accionar de modo rotativo al menos una contramasa (8, 9) por parte de un accionamiento (10, 11) separado, independiente del accionamiento (6) del mecanismo de biela y manivela (3).
Description
Sistema de accionamiento para un laminador.
La invención se refiere a un sistema de
accionamiento para un laminador, en particular para un laminador en
frío a paso de peregrino, con al menos una caja de laminación que
se puede mover de un lado a otro, al menos un mecanismo de biela y
manivela, que presenta un brazo de manivela con contrapeso para la
compensación al menos parcial de la fuerza de inercia generada por
la caja de laminación, un accionamiento y una biela, que une entre
ellos de modo articulado la caja de laminación y el brazo de la
manivela, y al menos una contramasa dispuesta de modo giratorio
excéntrico para la compensación de fuerzas de inercia y/o momentos
de inercia.
Un accionamiento genérico para un laminador en
frío a paso de peregrino se conoce, por ejemplo, del documento DE
43 36 422 C2. Para la realización del proceso de laminado en frío a
paso de peregrino se requiere una caja de laminación equipada con
una pareja de cilindros de laminado en frío a paso de peregrino que
se accione de modo oscilante. Para ello se emplea un mecanismo de
biela y manivela que es accionado por un motor. El mecanismo de
biela y manivela está provisto para la compensación de las fuerzas
de inercia de la caja de laminación de un contrapeso. Sin embargo,
este peso no es suficiente para una compensación suficiente de las
fuerzas de inercia y de los momentos de inercia.
La productividad de un laminador en frío a paso
de peregrino depende directamente del número de carreras de la caja
de laminación por unidad de tiempo, razón por la cual, por razones
de rentabilidad, se ha de tender al mayor número posible de
carreras de trabajo por minuto. Esto también significa, sin
embargo, grandes masas de inercia, que cargan tanto el sistema de
accionamiento, y con ello su alojamiento, como los cimientos, y con
ello el entorno.
Debido a ello, en el documento DE 43 36 422 C2
está previsto que el mecanismo de biela y manivela accione por
medio de un engranaje otro árbol en el que está dispuesta de modo
excéntrico respecto al centro de gravedad una contramasa. Esta
contramasa, al girar el mecanismo de biela y manivela, gira en
sentido contrario, y de este modo es capaz de generar fuerzas de
inercia y momentos de inercia de compensación, de manera que en
conjunto se produce una compensación de fuerzas de inercia en todo
el sistema de accionamiento.
En la configuración conocida es desventajosa que
en conjunto se produce una construcción muy costosa de todo el
sistema de accionamiento, ya que es necesario un gran número de
elementos de máquina, engranados unos en otros por medios de
engranajes. Con ello suben también los costes del sistema de
accionamiento, y con ello del laminador en frío a paso de peregrino,
entendiéndose aquí no sólo los propios costes de inversión para la
instalación, sino también los costes para los cimientos de la
instalación, para las piezas de repuesto y las piezas de desgaste y
para el mantenimiento y reparación.
Del documento DE-PS 962 062 se
conoce un sistema de accionamiento para un laminador en frío a paso
de peregrino, en el que la manivela para el accionamiento de la
caja de laminación está equipado en el accionamiento con pesas
centrífugas y un contrapeso que oscila verticalmente para la
compensación de las fuerzas de inercia de primer orden, así como de
los momentos de inercia.
En esta solución representa una desventaja el
hecho de que los cimientos del laminador está configurado de modo
muy costoso, y con ello caro, puesto que se ha de procurar la
inmersión vertical del contrapeso en los cimientos. Debido a ello,
se requiere un sótano grande y profundo, lo que hace que los costes
del laminador aumenten de modo correspondiente.
El documento DE 36 13 036 C1 da a conocer un
accionamiento para una caja de laminación de un laminador en frío a
paso de peregrino, en el que se emplea un mecanismo de biela y
manivela planetario para el accionamiento y compensación de fuerzas
de inercia y momentos de inercia.
Si bien con esta solución se puede realizar una
compensación de masas óptima, este accionamiento sólo es apropiado
en laminadores en frío a paso de peregrino pequeños, ya que en
instalaciones grandes, el tamaño constructivo de un sistema de
accionamiento de este tipo aumenta de modo sobreproporcional, y con
ello ocasiona costes elevados.
Todos los sistemas de accionamiento conocidos
para laminadores en frío a paso de peregrino tienen, así pues,
graves desventajas, sea la reducción insuficiente de las fuerzas de
inercia o de los momentos de inercia, elevados costes de inversión
o de cimientos y/o un montaje costoso en la fabricación o bien en la
reparación y el mantenimiento.
Debido a ello, la invención se basa en el
objetivo de conformar un sistema de accionamiento para un laminador
en frío a paso de peregrino genérico, de tal manera que un una
construcción lo más sencilla posible, y con ello lo más barata
posible, se puedan limitar las fuerzas de inercia a una medida
aceptable.
La consecución de este objetivo está
caracterizada según la invención porque la al menos una contramasa
se puede accionar de modo rotativo por un accionamiento separado
independiente del accionamiento del mecanismo de biela y
manivela.
La/s contramasa/s para la compensación de las
fuerzas de inercia o de los momentos de inercia, así pues, se
accionan independientemente del accionamiento del mecanismo de
biela y manivela con un motor propio, lo que conlleva especiales
ventajas:
En primer lugar se consigue una compensación
suficiente de las masas de inercia y de los momentos de inercia de
la caja de lamentación, de manera que el sistema de accionamiento
puede trabajar de un modo relativamente exento de vibraciones,
gracias a lo cual no se fuerzan ni los cimientos ni el entorno. El
sistema de accionamiento trabaja de un modo fiable y tiene una
larga vida útil; los costes para mantenimiento y reparación son
reducidos.
Por medio de la compensación de la fuerza de
inercia y del momento de inercia se realiza también un movimiento
de la misma forma del accionamiento por manivela, y con ello de la
caja de laminación, lo cual no siempre se da en los accionamientos
conocidos hasta ahora.
Los costes de inversión para el laminador en frío
a paso de peregrino son reducidos en comparación, ya que el sistema
de accionamiento está construido de un modo sencillo. Debido a
ello, también los costes de montaje del sistema de accionamiento
son reducidos. Del mismo modo, no se exigen requerimientos
especiales a los cimientos. El bloque de los cimientos por debajo
del mecanismo de biela y manivela y la bancada de la máquina pueden
estar diseñados igualmente de modo que ejerzan un soporte, de
manera que puedan absorber momentos de los cimientos.
Preferentemente está previsto que el
accionamiento independiente o los accionamientos independientes
esté/n indicado/s para el accionamiento de la contramasa o de las
contramasas en el sentido de giro opuesto a la dirección de giro
del brazo de la manivela.
Para una compensación óptima de masas representa
además una ventaja que las masas de la caja de laminación, del
contrapeso y de la contramasa o contramasas, incluyendo las masas
de las manivelas o barras de tracción que se emplean, estén
seleccionadas de tal manera que las fuerzas de inercia de primer
orden de la caja se compensen al menos en su mayor parte,
preferentemente completamente. Para ello contribuye de un modo
ventajoso el hecho de que un árbol compensador que aloja la
contramasa esté dispuesto en la dirección de laminación por detrás
de la manivela fundamentalmente a la misma altura que la manivela.
En esta realización, según una configuración, el accionamiento
separado de las contramasas o bien del árbol compensador se puede
realizar por medio de un juego de engranajes rectos que comprende
un piñón en el árbol del motor que por un lado acciona por
transmisión una rueda dentada en la manivela, mientras que esta
rueda dentada, por otro lado, peina el árbol compensador con una
rueda dentada del mismo tamaño.
Por lo que se refiere a la compensación de la
fuerza de inercia o del momento de inercia representa una ventaja,
además, que dos contramasas estén dispuestas con simetría
complementaria respecto al plano central del sistema de
accionamiento; por lo que se refiere a este plano, a través de ello
se produce de un modo sencillo una compensación de momentos de
inercia.
El accionamiento separado para las contramasas es
preferentemente un motor eléctrico. En particular, se puede emplear
un servomotor, es decir, un motor que después de prefijar la
velocidad de giro y el ángulo de giro, mantenga estos parámetros de
modo automático, es decir, los regule. Entre el accionamiento del
brazo de la manivela y el accionamiento o los accionamientos
separados están dispuestos preferentemente medios para el control o
para la regulación del accionamiento o de los accionamientos
separados; los accionamientos separados, así pues, son controlados
o regulados por medio de estos medios dependiendo del ángulo de
giro y/o de la velocidad de giro del accionamiento del brazo de la
manivela.
Por medio de los medios se puede garantizar que
el accionamiento del brazo de la manivela y el accionamiento de la
contramasa o de las contramasas se realicen con la misma velocidad
de giro. Adicionalmente se puede realizar una operación precisa en
su fase del accionamiento del brazo de la manivela y del
accionamiento o de los accionamientos separados. De un modo
especialmente ventajoso está previsto que los medios sean
apropiados para el funcionamiento síncrono en la velocidad de giro
y en el ángulo de giro del accionamiento del brazo de la manivela y
del accionamiento o de los accionamientos separados. De esta manera
se consigue un equilibrio de masas óptimo.
Para la compensación de momentos de inercia,
finalmente, se puede prever de un modo ventajoso que el punto de
giro de la contramasa o de las contramasas esté seleccionado de tal
manera, que incluyendo las fuerzas de inercia de la caja de
laminación y/o del contrapeso, incluyendo además las masas de las
manivelas o barras de tracción que se emplean, se compensen los
momentos de inercia de todas las masas del sistema de accionamiento
al menos en su mayor parte.
En el dibujo está representado un ejemplo de
realización de la invención. La única figura muestra de modo
esquemático la vista lateral de un sistema de accionamiento para un
laminador en frío a paso de peregrino.
La Figura muestra la construcción de un sistema
de accionamiento 1 de un laminador en frío a paso de peregrino que
no está representado como tal. En una caja de laminación 2 está
dispuesta una pareja de rodillos de laminación en frío a paso de
peregrino, igualmente no representada, por medio de la que se lleva
a cabo el proceso conocido de laminación en frío a paso de
peregrino.
Para la realización de este proceso, la caja de
laminación 2 ha de realizar un movimiento oscilante, es decir, un
movimiento de un lado para otro. Para realizar esto está previsto
un mecanismo de biela y manivela 3 que presenta un brazo de la
manivela 4 o un árbol de la manivela con al menos un codo y con un
contrapeso 5 dispuesto excéntricamente referido al punto de apoyo.
El brazo de la manivela 4 y la caja de laminación 2 están unidas
con una biela 7 que está dispuesta de modo articulado tanto en el
brazo de la manivela 4 como en la caja de laminación 2. Para el
accionamiento oscilatorio de la caja de laminación, el mecanismo de
biela y manivela 3 se mueve por medio de un accionamiento 6
(realizado como motor eléctrico). En este caso, el accionamiento 6
hace girar al brazo de la manivela 4 tanto con un ángulo de giro
\varphi_{6} como con una velocidad de giro
\overline{\omega}_{6}.
El contrapeso 5 ya se ocupa de una compensación
parcial de las fuerzas de inercia que son originadas en un
movimiento oscilante de la caja de laminación 2 por parte de ésta;
en el presente caso se compensa aproximadamente la mitad de la
fuerza de inercia de la caja de laminación 2 por medio de la del
contrapeso 5. Tal y como se puede ver en la figura de modo
esquemático, en concreto, la fuerza de inercia F_{2} de la caja
de laminación 2 está opuesta a la fuerza de inercia F_{5} del
contrapeso 5, de manera que se produce una compensación parcial de
estas fuerzas.
Sin embargo, esta compensación parcial de las
fuerzas de inercia no es suficiente para un funcionamiento
aceptable del sistema de accionamiento 1.
Esto se consigue en primer lugar por medio de las
contramasas 8 y 9. Las masas 8, 9 están alojadas excéntricamente en
las manivelas 15 y 16 de modo excéntrico respecto a su punto de
giro 13 y 14 correspondiente, que coincide con el árbol de la
excéntrica y/o está definido por éste. La rotación de las
contramasas 8 y 9 se lleva a cabo por medio de accionamientos 10 y
11.
Se ha de indicar que las contramasas 8 y 9 pueden
estar divididas en masas parciales que están dispuestas desplazadas
de modo normal respecto al plano del dibujo de la figura. Las
contramasas 8 y 8' y 9 y 9' están posicionadas entonces con
simetría especular respecto al plano central del laminador en frío a
paso de peregrino. Adicionalmente sólo es posible un sistema de
accionamiento con sólo un árbol de compensación en el que están
dispuestas las contramasas 8 ó 8 y 9.
En el giro de las contramasas 8 y 9, éstas
provocan en sus puntos de giro 13 y 14 fuerzas de inercia F_{8} y
F_{9}. En el giro correctamente orientado en fase de las
contramasas 8, 9 relativo al movimiento del brazo de la manivela 4
se suman estas dos fuerzas de inercia con las de la caja de
laminación 2 (F_{2}) y con el contrapeso 5 (F_{5}) para dar
cero, de manera que se consigue una compensación óptima de fuerzas
de inercia.
En este caso es fundamental el control correcto
de los accionamientos 10 y 11 referido a la fase y a la velocidad
de giro. Para ello está previsto un control o una regulación 12
electrónica, que recibe como señal de entrada el ángulo de giro
\varphi_{6} del accionamiento 6, así como su velocidad de giro
\overline{\omega}_{6}. El control o la regulación 12 controla,
como "árbol eléctrico", partiendo de estos datos recibidos los
accionamientos 10 y 11 de manera que para los dos accionamientos 10
y 11 se produce la misma velocidad de giro \overline{\omega}_{10}
o \overline{\omega}_{11}. Adicionalmente, las contramasas 8, 9 se
accionan de tal manera que para el ángulo de giro \varphi_{10}
del accionamiento 10 o bien para el ángulo de giro \varphi_{11}
del accionamiento 11 resulta una posición correcta en fase respecto
al ángulo de giro \varphi_{6} del accionamiento 6: El brazo de la
manivela 4, por un lado, y las manivelas 15 y 16, por otro lado,
giran igual de rápidos, si bien lo hacen en sentido contrario (ver
la flecha dibujada de la dirección de giro), habiendo alcanzado las
contramasas 8, 9 su punto más bajo cuando el contrapeso 5 alcanza
su posición más elevada.
Los alojamientos de las tres masas de giro 5, 8 y
9 están posicionados en este caso en el cuadro de accionamiento 17
de tal manera que no sólo se compensan las fuerzas de inercia, sino
también los momentos de inercia. De un modo conocido se seleccionan
las posiciones en altura y_{2} del centro de gravedad de la caja
de laminación 2, la posición x_{5} e y_{5} del punto de giro del
contrapeso 5, la posición x_{8} e y_{8} del punto de giro 13 de
la primera contramasa 8 y la posición x_{9} e y_{9} del punto
de giro 14 de la segunda contramasa 9 de tal manera que los
momentos de inercia, es decir, los productos de las fuerzas de
inercia con sus brazos de palanca activos respectivos, se
compensan.
Con ello, el sistema de accionamiento 1 tiene una
construcción muy sencilla, lo que provoca únicamente costes de
inversión reducidos. Por otro lado, es posible una buena
comparación de fuerzas de inercia y momentos de inercia, de manera
que es posible un funcionamiento con pocas oscilaciones del
laminador en frío a paso de peregrino.
El concepto de la invención también es apropiado
para el empleo de una única contramasa. Por otro lado, puede ser
ventajoso emplear dos y también más masas de compensación del modo
descrito.
| 1 | Sistema de accionamiento |
| 2 | Caja de laminación |
| 3 | Mecanismo de biela y manivela |
| 4 | Brazo de la manivela o árbol de la manivela |
| 5 | Contrapeso |
| 6 | Accionamiento |
| 7 | Biela |
| 8, 8' | primera contramasa |
| 9, 9' | segunda contramasa |
| 10 | accionamiento de la primera contramasa |
| 11 | accionamiento de la segunda contramasa |
| 12 | control o regulación |
| 13 | punto de giro o árbol de compensación |
| 14 | punto de giro o árbol de compensación |
| 15 | manivela |
| 16 | manivela |
| 17 | cuadro de accionamiento |
| \varphi_{6} | ángulo de giro del accionamiento 6 |
| \overline{\omega}_{6} | velocidad de giro del accionamiento 6 |
| \varphi_{10} | ángulo de giro del accionamiento 10 |
| \overline{\omega}_{10} | velocidad de giro del accionamiento 10 |
| \varphi_{11} | ángulo de giro del accionamiento 11 |
| \overline{\omega}_{11} | velocidad de giro del accionamiento 11 |
| y_{2} | posición en altura del centro de gravedad de la caja de laminación 2 |
| x_{5}, y_{5} | posición del punto de giro del contrapeso 5 |
| x_{8}, y_{8} | posición del punto de giro de la primera contramasa 8 |
| x_{9}, y_{9} | posición del punto de giro de la segunda contramasa 9 |
| F_{2} | fuerza de inercia de la caja de laminación |
| F_{5} | fuerza de inercia del contrapeso |
| F_{8} | fuerza de inercia de la primera contramasa 8 |
| F_{9} | fuerza de inercia de la segunda contramasa |
Claims (13)
1. Sistema de accionamiento (1) para un
laminador, en particular para un laminador en frío a paso de
peregrino, con
- -
- al menos una caja de laminación (2) que se puede mover de un lado a otro,
- -
- al menos un mecanismo de biela y manivela (3), que presenta un brazo de la manivela (4) con contrapeso (5) para la compensación al menos parcial de las fuerzas de inercia generadas por la caja de laminación (2), un accionamiento (6) y una biela (7) que une entre ellos la caja de laminación (2) y el brazo de la manivela (4) de modo articulado, y
- -
- al menos una contramasa (8, 9) dispuesta de modo giratorio excéntrico para la compensación de fuerzas de inercia y/o de momentos de inercia,
caracterizado porque se puede accionar de
modo rotativo al menos una contramasa (8, 9) por parte de un
accionamiento (10, 11) separado, independiente del accionamiento
(6) del mecanismo de biela y manivela (3).
2. Sistema de accionamiento según la
reivindicación 1, caracterizado porque el accionamiento (10,
11) independiente es apropiado para el accionamiento de la
contramasa (8, 9) en el sentido de giro opuesto a la dirección de
giro del brazo de la manivela (4).
3. Sistema de accionamiento según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las masas de la
caja de laminación (2), del contrapeso (5) y de la contramasa o de
las contramasas (8, 9) se seleccionan de tal manera que las fuerzas
de inercia de la caja de primer orden en el funcionamiento del
sistema de accionamiento (1) se compensan al menos
fundamentalmente.
4. Sistema de accionamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque están
dispuestas dos contramasas (8, 8', 9, 9') con simetría especular
respecto al plano central del sistema de accionamiento (1).
5. Sistema de accionamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque un árbol de
compensación (13, 14) que aloja la contramasa (8, 9) está dispuesto
en la dirección de laminación por detrás de la manivela
fundamentalmente a la misma altura que la manivela.
6. Sistema de accionamiento según la
reivindicación 5, caracterizado porque el árbol de
compensación (13, 14) está accionado por medio de juego de
engranajes rectos que comprende un piñón en el árbol del motor que
acciona por transmisión una rueda dentada en la manivela y una
rueda dentada igual de grande que peina con ella en el árbol de
compensación (13, 14).
7. Sistema de accionamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el
accionamiento (10, 11) separado es un motor eléctrico.
8. Sistema de accionamiento según la
reivindicación 7, caracterizado porque el motor eléctrico es
un servomotor.
9. Sistema de accionamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5 y 7 u 8, caracterizado por medios
(12) para el control o para la regulación del accionamiento (10,
11) separado dependiendo del ángulo de giro (\varphi_{6}) y/o de
la velocidad de giro (\overline{\omega}_{6}) del accionamiento (6)
del brazo de la manivela (4).
10. Sistema de accionamiento según la
reivindicación 9, caracterizado porque los medios (12) son
apropiados para el funcionamiento del accionamiento (6) del brazo
de la manivela (4) y del accionamiento (10, 11) separado con la
misma velocidad de giro (\overline{\omega}_{6},
\overline{\omega}_{10}, \overline{\omega}_{11}).
11. Sistema de accionamiento según la
reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque los medios (12)
son apropiados para el funcionamiento preciso en fase del
accionamiento (6) del brazo de la manivela (4) y del accionamiento
(10, 11) separado.
12. Sistema de accionamiento según la
reivindicación 9, 10 u 11, caracterizado porque los medios
(12) son apropiados para el funcionamiento síncrono en la velocidad
de giro y en el ángulo de giro del accionamiento (6) del brazo de
manivela (4) y del accionamiento (10, 11) separado.
13. Sistema de accionamiento según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el punto de
giro (x_{8}, y_{8}; x_{9}, y_{9}) de la contramasa (8, 9)
está seleccionado de tal manera que, incluyendo las fuerzas de
inercia de la caja de laminación (2) y/o el contrapeso (5), se
compensan los momentos de inercia de todas las masas del sistema de
accionamiento (1) al menos en su mayor parte.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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