11 Número de publicación: Int. Cl.: 74 Agente: Carpintero López, Francisco

Transcripción

1 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA 11 Número de publicación: Int. Cl.: B21B 31/32 (06.01) F1B 1/14 (06.01) 12 TRADUCCIÓN DE PATENTE EUROPEA T3 86 Número de solicitud europea: Fecha de presentación : Número de publicación de la solicitud: Fecha de publicación de la solicitud: Título: Cilindro de ajuste para cajas de laminación para el laminado de acero o metal no férrico. Prioridad: DE Titular/es: Sundwig GmbH Stephanopeler Strasse Hemer, DE 4 Fecha de publicación de la mención BOPI: Inventor/es: Schulte, Heinrich y Brockmann, Burkhard 4 Fecha de la publicación del folleto de la patente: Agente: Carpintero López, Francisco ES T3 Aviso: En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicación en el Boletín europeo de patentes, de la mención de concesión de la patente europea, cualquier persona podrá oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposición deberá formularse por escrito y estar motivada; sólo se considerará como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposición (art del Convenio sobre concesión de Patentes Europeas). Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. Pº de la Castellana, Madrid

2 1 ES T3 2 DESCRIPCIÓN Cilindro de ajuste para cajas de laminación para el laminado de acero o metal no férrico. La invención se refiere a un cilindro de ajuste para cajas de laminación para el laminado de acero o metal no férrico. Los cilindros de ajuste de este tipo se utilizan en cajas de laminación de fleje para la regulación de la fuerza de laminación y de la distancia de los cilindros de trabajo. En este caso, los cilindros de ajuste funcionan normalmente en piezas montadas que a menudo actúan en los cilindros de trabajo a través de varios cilindros de apoyo. Por la memoria de patente europea EP B1, por ejemplo, se conoce un dispositivo del tipo antes indicado. En el dispositivo conocido, las variaciones porcentuales en la fuerza de laminación durante la regulación de la fuerza de laminación deben mantenerse reducidas por toda la zona de fuerza de laminado. Con tal finalidad está previsto un cilindro de ajuste que presenta varias superficies de émbolo y un émbolo de caperuza guiado en un collarín de cilindro. El fondo del émbolo de caperuza forma una superficie de émbolo central, mientras que el borde periférico de la caperuza representa una superficie de émbolo marginal. Dado que en el cilindro de ajuste conocido, la superficie de émbolo central y la superficie de émbolo marginal se pueden someter de forma individual o por separado e independientemente una de otra a un medio de presión, son posibles varias modalidades de servicio con distintos efectos de la fuerza según la aplicación de la carga a las superficies de émbolo con medio de presión. Por consiguiente, en caso de aplicar la presión a la superficie de émbolo marginal o a la superficie de émbolo central, se genera respectivamente una fuerza reducida, mientras que en caso de una solicitación simultánea de ambas superficies se genera una fuerza elevada. Con el dispositivo conocido, la caja de laminación se puede utilizar tanto para el laminado con fuerzas de conformación elevadas y una gran reducción del grosor, como también para la laminación con grados de deformación reducidos como los que se producen en los cilindros acabadores. Sin embargo, en la práctica se ha demostrado que el dispositivo conocido sólo puede seguir con dificultad los cambios de carga rápidos, presentando, por consiguiente, una acción de regulación defectuosa. La invención se basa en el objetivo de realizar de un modo sencillo un cilindro de ajuste para cajas de laminación para el laminado de acero y metal no férrico, que en la práctica pueda seguir con mayor rapidez los cambios de carga con una alta precisión de regulación, especialmente en el campo de fuerzas de laminación reducidas. Según la invención, este objetivo se cumple gracias a un cilindro de ajuste para cajas de laminación para el laminado de acero o metal no férrico que está dotado de una carcasa de cilindro que rodea un espacio de cilindro, de un émbolo de ajuste en unión activa con una parte móvil de la caja de laminación que por su cara frontal asignada al espacio de cilindro, presenta una superficie de contacto, y de un contraémbolo que se puede mover axialmente en el espacio de cilindro y que por su cara frontal asignada a la superficie de contacto del émbolo de ajuste posee una primera superficie de contacto y por su cara opuesta a la superficie de contacto del émbolo de ajuste, una segunda superficie de contacto, estando definido un primer espacio en una primera posición entre el émbolo de ajuste y el contraémbolo y estando limitado en una segunda posición del émbolo de ajuste y el contraémbolo, al menos, un segundo espacio entre una pared de la carcasa de cilindro y la segunda superficie de contacto del contraémbolo, estando asignado a cada espacio respectivamente una tubería de alimentación de presión para líquido de aparatos hidráulicos a través de la cual los espacios se pueden someter a una presión por separado y generando una aplicación de presión en el primer espacio con un líquido para aparatos hidráulicos, una fuerza mayor que una aplicación de presión en el segundo espacio. Según una configuración especialmente ajustada a la práctica de la invención, el contraémbolo se puede desplazar axialmente en la carcasa de cilindro. Según la invención, el émbolo de ajuste del cilindro de ajuste se encuentra en unión activa con cilindros de trabajo de una caja de laminación. La unión activa se puede transmitir mediante un procedimiento conocido a través de, al menos, un cilindro de apoyo y además a través de, al menos, una pieza montada. Según la invención, es posible cambiar entre distintas posiciones de los émbolos y, por lo tanto, entre diversas modalidades de servicio, estando definido, en una primera posición de émbolo, un espacio entre las caras frontales del émbolo, es decir, toda la superficie de las caras frontales del émbolo está disponible para una transmisión de fuerza y estando definido en una segunda posición del émbolo, un espacio entre la segunda superficie de contacto más reducida del contraémbolo y una pared de carcasa, es decir, está disponible la superficie menor para la transmisión de fuerza. La primera modalidad de servicio se aplica, por lo tanto, con fuerzas elevadas, especialmente en la transmisión de las fuerzas de laminación en el servicio de cilindros con una gran reducción del grosor y una gran demanda de fuerza, mientras que la segunda modalidad de servicio se aplica en caso de fuerzas reducidas, especialmente en el ajuste de los cilindros de trabajo durante el laminado de acabado, estando garantizada en esta modalidad una elevada precisión de regulación. Los espacios respectivamente formados se pueden someter a presión por separado mediante servoválvulas. De este modo es posible un diseño de las válvulas adaptado óptimamente a la zona de fuerza respectivamente a transmitir. Gracias a la configuración según la invención se ha realizado un cilindro de ajuste para cajas de laminación en un espacio constructivo reducido que garantiza una alta precisión de regulación por toda la zona de fuerza de laminación, especialmente por la zona de fuerzas de laminación reducidas. Por medio del dispositivo es posible adaptar el tamaño de la superficie de contacto de los émbolos a las fuerzas de laminación necesarias. Por lo tanto, en caso de fuerzas de laminación elevadas se pone a disposición una superficie de contacto grande y en caso de fuerzas de laminación reducidas se pone a disposición una superficie de contacto pequeña. Si se pone a disposición sólo una superficie de contacto para toda la zona de presión, una divergencia absoluta de la presión regulada vinculada a esta superficie de contacto, que es constante por toda la zona de presión, ejerce un efecto relativa y especialmente fuerte en caso de bajas presiones. Por el contrario,

3 3 ES T3 4 según la invención la divergencia de regulación relativa de la presión deseada por toda la zona de presión es reducida, dado que en caso de una transmisión de fuerza elevada, la divergencia de regulación absoluta vinculada a la superficie de contacto grande sólo ejerce un efecto relativamente reducido y en caso de una transmisión de fuerza reducida está disponible una superficie de contacto pequeña a la que está vinculada una divergencia de regulación absoluta y, por consiguiente, también sólo relativamente reducida. Al mismo tiempo, en la configuración según la invención del cilindro de ajuste están configuradas, en comparación con el estado de la técnica, menos superficies que causan un rozamiento en el movimiento de unas contra otras. Por consiguiente, en un cilindro de ajuste según la invención, el rozamiento interior que actúa en general en un proceso de ajuste es menor que en el estado de la técnica. Por lo tanto, en el comienzo de un movimiento de ajuste sólo es necesario salvar un obstáculo mínimo, de manera que el movimiento de ajuste también se aplica de forma suave e inmediata en caso de fuerzas de ajuste reducidas. Esto conduce a que un cilindro de ajuste según la invención también pueda seguir rápidamente cambios de carga cuando se lamina con diferencias de fuerza de laminación reducidas, como es el caso, por ejemplo en el laminado de acabado. Según una configuración preferible de la invención, el contraémbolo puede presentar por su cara frontal asignada a la superficie de contacto del émbolo de ajuste, un collarín que se ajusta estrechamente a la pared de la carcasa de cilindro y en el que está configurada la segunda superficie de contacto. Mediante esta configuración se puede construir de un modo especialmente sencillo, el segundo espacio, que se puede someter a presión, en la carcasa de cilindro para el aumento de la precisión de la fuerza de laminación. Según la invención, el émbolo de ajuste puede presentar una segunda superficie de contacto por su cara opuesta a la primera superficie de contacto del contraémbolo que también está dispuesta en un collarín que se ajusta estrechamente a la pared de la carcasa de cilindro y que está configurado en la cara frontal del émbolo de ajuste asignada al espacio de cilindro. En este caso, el émbolo de ajuste también se puede desplazar axialmente en la carcasa de cilindro. Mediante un desplazamiento del émbolo de ajuste se puede definir un tercer espacio en la carcasa de cilindro que está limitado por la pared de la carcasa de cilindro y la segunda superficie de contacto del émbolo de ajuste. A este espacio se le puede asignar igualmente una tubería de alimentación de presión para líquido de aparatos hidráulicos, a través de la cual el espacio se puede someter a presión por separado por medio de, al menos, una servoválvula. Gracias a esta configuración es posible, de una forma más sencilla y con un funcionamiento más seguro, desarrollar una fuerza opuesta, especialmente para un movimiento de retorno rápido y preciso del émbolo, a las fuerzas generadas por la aplicación de presión a los dos primeros espacios. La configuración de los émbolos con collarines ajustados estrechamente a la pared de la carcasa de cilindro mejora, además, la guía segura de los componentes en su movimiento en la carcasa de cilindro. La presión que se puede aplicar a los dos primeros espacios puede ser especialmente del orden de 00 kpa a 00 kpa. La presión que se puede someter al tercer espacio es preferiblemente inferior a 00 kpa, por ejemplo, de 0 kpa. Las fuerzas de laminación transmitidas por el cilindro de ajuste pueden ser del orden de kn a 0 kn. A continuación, la invención se explica con más detalle por medio de un dibujo que representa un ejemplo de realización. Las distintas figuras muestran esquemáticamente: Fig. 1 un cilindro de ajuste en una primera posición de servicio en una sección longitudinal axial; Fig. 2 el cilindro de ajuste representado en la figura 1 en una segunda posición de servicio; El cilindro de ajuste 1 está insertado en una caja de laminación no mostrada para el laminado en frío de cintas de acero o metal no férrico. El cilindro de ajuste 1 presenta una carcasa de cilindro 2 que rodea un espacio de cilindro 3. En la cubierta 2a y en el fondo 2b de la carcasa de cilindro 2 está moldeado respectivamente un orificio circular 4,. A través del orificio inferior se guía, con uno de sus extremos, un émbolo de ajuste 6 apoyado de forma desplazable, mientras que en el orificio superior 4 se aloja el extremo de un contraémbolo 7 también apoyado de forma desplazable. Los orificios 4, están alineados entre sí, de manera que los émbolos 6, 7 guiados por los mismos están alienados entre sí de forma axial. Las juntas 8,9 alojadas en las superficies interiores de los orificios 4, y ajustadas a la superficie exterior respectiva de los émbolos 6, 7, obturan de forma estanca el espacio de cilindro 3 contra el entorno. En su extremo asignado al espacio de cilindro 3, tanto el émbolo de ajuste 6, como también el contraémbolo 7 soportan respectivamente un collarín periférico, 11. Las superficies frontales opuestas entre sí de los collarines, 11 están respectivamente alineadas a ras de la cara frontal asignada del émbolo de ajuste 6 ó bien del contraémbolo 7. Con las juntas dispuestas en sus superficies periféricas, los collarines, 11 se ajustan estrechamente a la pared de cilindro del espacio de cilindro 3. En la cara frontal del émbolo de ajuste 6 asignada al contraémbolo 7 está configurada, de este modo, una superficie de contacto 12, cuyo diámetro es fundamentalmente igual al diámetro del espacio de cilindro 3. De igual modo, en la cara frontal del contraémbolo 7 asignada al émbolo de ajuste 6 está fabricada una superficie de contacto 13 del mismo tamaño. A través del contraémbolo 7 se guía un conducto hidráulico 14, cuya desembocadura está posicionada en el centro de la superficie de contacto 13 del contraémbolo 7. Un segundo conducto hidráulico 1 se guía a un lado del orificio 4 a través de la cubierta 2a de la carcasa de cilindro 2. Su orificio de desembocadura está moldeado en la superficie interior de la cubierta 2a. De forma análoga, a través del fondo 2b de la carcasa de cilindro 2 se desarrolla un tercer conducto hidráulico 16, cuya desembocadura está moldeada a un lado del orificio 4 en la superficie interior del fondo 2b. Los conductos hidráulicos 14, 1, 16 están unidos respectivamente a un dispositivo de control 17 a través de líneas de conexión. En función de la respectiva posición axial del émbolo de ajuste 6 y del contraémbolo 7, el espacio de cilindro 3 es dividido por los collarines, 11 en un espacio de presión 18 dispuesto entre las superficies de contacto 12, 13 que se extiende por todo el diámetro del espacio de cilindro 3, en un segundo espacio anular configurado entre la cubierta 2a y la super- 3

4 ES T3 6 ficie anular 19 del collarín 11 soportado por el contraémbolo 7 asignada a la cubierta 2a, y en un tercer espacio de presión también anular 22 configurado entre el fondo 2b y la superficie anular 21 del collarín soportado por el émbolo de ajuste 6 asignada al fondo 2b. En la figura 1 se representa la modalidad de servicio en la que la caja de laminación para el laminado en frío se utiliza con altas fuerzas de laminación y una gran reducción del grosor de la cinta metálica respectivamente laminada. En este estado de servicio, el contraémbolo 7 se ajusta con su superficie anular 19 a la cubierta 2a de la carcasa de cilindro 2. El conducto hidráulico 1 está descargado de presión. Por el contrario, a través del conducto hidráulico 14, el espacio de presión 18 definido entre las superficies de contacto 12, 13 está sometido a la carga del aceite que presenta la presión de ajuste respectivamente necesaria. Al mismo tiempo, el aceite a presión aplicado a presión se conduce a través de la tubería de presión 16 al espacio de presión anular 22. La contrapresión ejercida por este aceite a presión a través de la superficie anular 21 en el émbolo de ajuste 6 asciende a una pequeña parte de la presión que se ejerce en la superficie de contacto 12 del émbolo de ajuste 6 por medio del aceite a presión contenido en el espacio de presión grande 18. Si durante el servicio de laminado se precisa una reducción de la abertura entre cilindros o bien un aumento de las fuerzas de laminación, se eleva la presión en el espacio de presión 18. Si es necesario, el espacio de presión 22 se descarga de presión adicionalmente, a fin de poder ejercer unas fuerzas máximas en el émbolo de ajuste 6. Por el contrario, si es necesario reducir la fuerza de laminación o aumentar la abertura entre cilindros de la caja de laminación, se disminuye la presión que reina en el espacio de presión 18. Apoyado por la contrapresión que actúa en el espacio de presión 22, el émbolo de ajuste 6 se mueve como consecuencia activamente a la posición de ajuste respectivamente necesaria. De esta forma pueden realizarse todos los procesos de ajuste necesarios con rapidez y sin fallos. Las reacciones a las variaciones en las condiciones de laminado pueden llevarse a cabo en muy poco tiempo gracias a la acción combinada de la presión de ajuste que actúa en el espacio de presión 18 y de la contrapresión que actúa en el espacio de presión 22. Si el tren de laminación dotado del cilindro de ajuste 1 debe funcionar en el servicio de acabado con grados de deformación bajos y fuerzas de laminación reducidas, el espacio de presión 18 se descarga de presión completamente. Al mismo tiempo, se conduce aceite a presión aplicado a presión al espacio de presión anular a través del conducto hidráulico 1. A continuación, el contraémbolo 7 desciende en dirección del émbolo de ajuste 6 hasta que se aloja con su superficie de obturación 13 en la superficie de obturación 12 del émbolo de ajuste 6. Esta posición de servicio se representa en la figura 2. Durante el servicio de laminación de acabado, el aceite a presión introducido en el espacio de presión anular superior que actúa en la superficie anular 19 del contraémbolo 7, ejerce la fuerza de laminación necesaria y se transmite al émbolo de ajuste 6 a través del collarín 11 del contraémbolo 7. En este estado de servicio también se ejerce una contrafuerza mediante el aceite a presión existente en el espacio de presión anular inferior 22, a través de la cual el émbolo de ajuste 6 con el contraémbolo 7 apoyado en él, se puede mover de forma activa y en un tiempo de reacción mínimo, a una posición elevada correspondiente a una abertura entre cilindros más abierta de la caja de laminación. La presión necesaria en la modalidad de servicio respectiva en los espacios de presión 18, ó bien 22 se regula mediante servoválvulas dispuestas en el dispositivo de control 17, aquí no mostradas, que se activan en función de señales de control del dispositivo de control 17. Referencias 1 Cilindro de ajuste 2 Carcasa de cilindro 2a Cubierta de la carcasa de cilindro 2 2b Fondo de la carcasa de cilindro 2 3 Espacio de cilindro 4 Orificio en la cubierta 2a Orificio en el fondo 2b 6 Émbolo de ajuste 7 Contraémbolo 8, 9 Juntas Collarín del émbolo de ajuste 6 11 Collarín del contraémbolo 7 12 Superficie de contacto del émbolo de ajuste 6 13 Superficie de presión del contraémbolo 7 14 Conducto hidráulico 1 Conducto hidráulico 16 Conducto hidráulico 17 Dispositivo de control 18 Espacio de presión 19 Superficie anular 19 del collarín 11 Espacio de presión 21 Superficie anular 21 del collarín 22 Espacio de presión 6 4

5 7 ES T3 8 REIVINDICACIONES 1. Cilindro de ajuste para cajas de laminación para el laminado de acero o metal no férrico - con una carcasa de cilindro (2) que rodea un espacio de cilindro (3) - con un émbolo de ajuste (6) en unión activa con una parte móvil de la caja de laminación que por su cara frontal asignada al espacio de cilindro (3) presenta una superficie de contacto (12), caracterizado por - un contraémbolo (7) axialmente móvil en el espacio de cilindro (3) que por su cara frontal asignada a la superficie de contacto (12) del émbolo de ajuste (6) posee una primera superficie de contacto (13) y que por su cara opuesta a la superficie de presión (12) del émbolo de ajuste (6) posee una segunda superficie de contacto, - estando definido en una primera posición del émbolo de ajuste y del contraémbolo (6, 7) un primer espacio (18) entre el émbolo de ajuste (6) y el contraémbolo (7) y estando limitado en una segunda posición, al menos, un segundo espacio () entre una pared (2a) de la carcasa de cilindro (2) y la segunda superficie de contacto (19) del contraémbolo (7), - estando asignado a cada espacio (18, ) una tubería de alimentación de presión (14, 1) para líquido de aparatos hidráulicos, por medio de la cual es posible someter a presión los espacios respectivamente por separado y - generando una aplicación de presión en el primer 1 2 espacio (18) con un líquido para aparatos hidráulicos una fuerza mayor que una aplicación de presión en el segundo espacio (19). 2. Cilindro de ajuste para cajas de laminación según la reivindicación 1, caracterizado porque el contraémbolo (7) presenta por su cara frontal asignada a la superficie de contacto (12) del émbolo de ajuste (6), un collarín (11) ajustado estrechamente a la pared de la carcasa de cilindro (2) en el que está configurada la segunda superficie de contacto (19). 3. Cilindro de ajuste para cajas de laminación según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el émbolo de ajuste (6) presenta una segunda superficie de contacto (21) por su cara opuesta a la primera superficie de contacto (13) del contraémbolo (7). 4. Cilindro de ajuste para cajas de laminación según la reivindicación 3, caracterizado porque el émbolo de ajuste (6) presenta por su cara frontal asignada al espacio de cilindro (3), un collarín () ajustado estrechamente a la pared de la carcasa de cilindro (2) en el que está configurada la segunda superficie de contacto (21).. Cilindro de ajuste para cajas de laminación según una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque un tercer espacio (22) está limitado entre una pared (2b) de la carcasa de cilindro (2) y la segunda superficie de contacto (21) del émbolo de ajuste, al que está asignado una tubería de alimentación de presión (16) para líquido de aparatos hidráulicos, a través de la cual el espacio (22) puede ser sometido a presión por separado

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