УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ОБЪЕКТА Российский патент 2021 года по МПК B21B31/24 

Изобретение относится к устройству для установки объекта, например, валка в прокатной клети для прокатки металлического прокатываемого материала или для установки прессового штампа в обжимном прессе для уменьшения ширины слябов.

Такие установочные устройства в уровне техники в принципе известны, например, из немецкой публикации DE 102013224644 A1. Указанный уровень техники раскрывает все признаки ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Конкретно указанная публикация раскрывает устройство для установки валка в прокатной клети, содержащее следующее: нажимный винт, установленный с возможностью вращения, и моментный двигатель со статором и ротором для вращения нажимного винта, причем статор выполнен в виде по меньшей мере одной электромагнитной катушки и установлен неподвижно. Кроме того, устройство содержит неподвижно установленную нажимную гайку, в которой с возможностью вращения установлен нажимный винт. Посредством резьбы нажимная гайка находится в зацеплении с нажимным винтом. Нажимная гайка и резьба предназначены для создания осевого перемещения нажимного винта в случае его вращения, а также для создания и передачи осевого установочного усилия на объект, в частности на валок.

В указанном известном исполнении устройства моментный двигатель для приведения в движение нажимного винта расположен с торцевой стороны на конце устройства, поэтому традиционное устройство выполнено так, что оно имеет сравнительно большие размеры по высоте или, соответственно, длине. В случае указанного традиционного решения вращающий момент двигателя посредством приводного вала, установленного в осевом направлении, и соединения между шлицевой втулкой и шлицевым валом передается на нажимный винт. Указанное конструктивное решение является сложным и дорогостоящим, а также требует повышенных затрат на техническое обслуживание и эксплуатацию.

Европейская заявка на изобретение EP 2650072 A1 раскрывает автоматический резьбонарезной станок, содержащий электродвигатель. Электродвигатель содержит статор и ротор, а также шпиндель для удерживания и вращения инструмента, в частности резьбонарезного инструмента. Шпиндель расположен в полости внутри ротора.

Исходя из указанного уровня техники, в основе изобретения лежит задача обеспечения альтернативных применений известного устройства для установки объекта.

Эта задача решается объектом пункта 1 формулы изобретения. В соответствии с ним предлагаемое устройство используется для установки валка в прокатной клети.

Предлагаемое изобретением устройство также может быть использовано для установки прессового штампа в обжимном прессе для уменьшения ширины слябов.

В предлагаемом изобретением решении моментный двигатель уже не расположен с торцевой стороны на осевой оконечности устройства, а выполнен и расположен вместе со своим статором и ротором соосно с концом нажимного винта, расположенным со стороны двигателя, и на осевой высоте конца нажимного винта. Приводной вал, который также требуется в уровне техники в качестве соединения в осевом направлении между двигателем и нажимным винтом, может быть исключен без замены. Поэтому предлагаемое изобретением устройство имеет более короткую и компактную конструкцию. Электродвигательные компоненты привода, такие как магниты и катушки статора, предпочтительно интегрированы непосредственно в механическую часть установочной системы или, соответственно, устройства. В частности за счет исключения приводного вала все устройство имеет более простую механическую конструкцию. К тому же регулировочная характеристика в общем случае проходит более круто, чем в известном решении из уровня техники. Заявляемое устройство имеет менее сложную конструкцию, более низкую стоимость изготовления и может быть более просто установлено в цеху и у заказчика. Заявляемое устройство требует меньше затрат на техническое обслуживание при эксплуатации и меньше эксплуатационных затрат, в частности, поскольку необходимо использовать меньше смазочного масла. Кроме того, меньше расход энергии или, соответственно, выше эффективность.

Статор является неподвижным, т.е. он расположен без возможности вращения и осевого перемещения. Ротор установлен с возможностью вращения внутри статора, но в осевом направлении он ограничен областью статора. Благодаря этому обеспечивается то, что моментный двигатель всегда сообщает ротору одинаковый вращающий момент. Благодаря соединению вал-втулка (т.е. передаче посредством шлицевого соединения) между ротором и нажимным винтом обеспечивается установка нажимного винта с возможностью осевого перемещения относительно ротора, и то, что, несмотря на это, указанный вращающий момент всегда полностью передается от ротора к нажимному винту, независимо от того, в каком осевом положении находится или, соответственно, насколько смещен в осевом направлении нажимный винт относительно ротора. В частности тот же самый вращающий момент передается на нажимный винт также тогда, когда нажимный винт входит в ротор или статор только частично или, соответственно, совсем не входит. Необходимым условием всегда является то, чтобы нажимный винт при помощи передачи посредством шлицевого соединения по меньшей мере на некоторую длину находился в зацеплении с ротором.

Наконец, указанная задача решается посредством прокатной клети по пункту 3 формулы изобретения, в которой используется предлагаемое изобретением устройство.

Согласно первому примеру осуществления является предпочтительным, если на периферии ротора установлен постоянный магнит. Постоянный магнит повышает эффективность моментного двигателя. Особенно предпочтительным является изготовление постоянного магнита из редкоземельного металла, например, из неодима, поскольку это позволяет создавать особенно сильные магнитные поля. Для исключения отрицательного влияния на действие постоянного магнита является предпочтительным, если ротор, т.е. шлицевая втулка, по меньшей мере частично или полностью изготовлен (изготовлена) из немагнитного материала.

В отношении максимально хорошей и простой интеграции электродвигательных компонентов в механическую часть установочной системы является предпочтительным, если статор и/или нажимная гайка неподвижно установлены на корпусе устройства.

Кроме того, является предпочтительным, если ротор в виде шлицевой втулки в осевом направлении закреплен на корпусе неподвижно, но установлен с возможностью вращения.

Наконец, является целесообразным, если предусмотрено тормозное устройство для торможения и удерживания ротора.

К описанию приложен чертеж (см. фиг. 1), на котором в продольном разрезе показано предлагаемое изобретением устройство.

Далее в виде примеров исполнения следует подробное описание изобретения со ссылкой на указанный чертеж.

Основой предлагаемого изобретением устройства 100 является нажимный винт 110, приводимый во вращение при помощи моментного двигателя 120, состоящего из статора 126 и ротора в виде шлицевой втулки 122. Для этого конец нажимного винта 110, расположенный со стороны двигателя, выполнен в виде шлицевого вала 115, который находится в зацеплении с соосно окружающей его шлицевой втулкой 122 с возможностью совместного вращения. Это означает следующее. При вращении ротора или, соответственно, шлицевой втулки 122 нажимный винт вследствие указанного соединения с помощью передачи посредством шлицевого соединения (шлицевая втулка в сочетании со шлицевым валом) автоматически приводится в совместное вращение или, соответственно, вращается.

Ротор или, соответственно, шлицевая втулка 122 посредством роликоподшипников 150 установлены с возможностью вращения в корпусе 140 устройства. На верхнем конце устройства указанный роликоподшипник 150 предпочтительно выполнен в виде конического роликоподшипника, в то время как роликоподшипник 150 на нижнем конце ротора предпочтительно выполнен в виде роликоподшипника с цилиндрическими роликами. В осевом направлении A ротор или, соответственно, шлицевая втулка 122 зафиксированы, т.е. он или, соответственно, она выполнен (выполнена) без возможности осевого перемещения. На периферии ротора закреплены постоянные магниты 125 для усиления вращающего момента, создаваемого моментным двигателем. Предпочтительно указанные постоянные магниты изготовлены из редкоземельного металла, например, из неодима, поскольку благодаря этому может быть создано особенно сильное магнитное поле.

Помимо ротора 122 к моментному двигателю 120, как сказано выше, также относится статор 126. Указанный статор выполнен в виде электромагнитной катушки, которая неподвижно установлена на корпусе 140 устройства и соосно окружает ротор. В данном случае моментный двигатель 120 выполнен в виде двигателя с внутренним ротором, т.е. ротор 122 вращается в статоре 126.

Конец 115 нажимного винта 110, расположенный со стороны двигателя и соединенный с возможностью совместного вращения при помощи шлицевой передачи или, соответственно, шлицевой втулки 122, может быть выполнен суженным по сравнению с концом нажимного винта, расположенным на расстоянии от двигателя, как показано на фиг. 1. Суженная форма конца нажимного ванта, расположенного со стороны двигателя, способствует компактной конструкции устройства в радиальном направлении.

Область нажимного винта 110, расположенная на расстоянии от двигателя, ввинчена в неподвижно установленную нажимную гайку 130, т.е. посредством резьбы 132 установлена в нажимной гайке 130 с возможностью вращения.

Наконец, из чертежа видно, что предусмотрено тормозное устройство 160 для торможения и удерживания двигателя. На конце, противолежащем нажимной гайке, устройство 100 с торцевой стороны предпочтительно содержит защитный кожух 180, в котором может быть расположен датчик 170 перемещения. Указанный датчик 170 перемещения предназначен для обнаружения осевого положения или, соответственно, сдвинутого положения нажимного винта 110.

Принцип действия предлагаемого изобретением устройства еще раз кратко объясняется ниже.

Моментный двигатель 120 посредством своего статора 126, т.е. посредством электромагнитной катушки, создает магнитное поле, с помощью которого во вращение приводится вращающийся в статоре 126 ротор, т.е. шлицевая втулка 122. Вращающаяся шлицевая втулка 122 приводит в синхронное вращение нажимный винт 110, соединенный ней с возможностью совместного вращения. В частности благодаря предусматриванию мощного постоянного магнита 125 между статором и ротором моментный двигатель может сообщать или, соответственно, передавать на нажимный винт 110 очень большой вращающий момент. В той своей области, которая расположена на расстоянии от двигателя, нажимный винт 110 на своей наружной стороне имеет наружную резьбу, входящую в зацепление с внутренней резьбой неподвижно установленной нажимной гайки 130. В случае вращения нажимного винта он в результате взаимодействия с неподвижной нажимной гайкой 130 перемещается также в осевом направлении A. Благодаря указанному перемещению установочное усилие нажимного винта 110 может прикладываться к объекту, например, к подушке 210 валка 200 в прокатной клети или к прессовому штампу в обжимном прессе для уменьшения ширины слябов.

Перечень ссылочных обозначений

100 устройство

110 нажимный винт

115 шлицевой вал

120 моментный двигатель

122 ротор или, соответственно, шлицевая втулка

125 постоянный магнит

126 статор

130 нажимная гайка

132 резьба

140 корпус

150 роликоподшипник

160 тормозное устройство

170 датчик перемещения

180 защитный кожух

200 валок

210 подушка или, соответственно, опора валка

A осевое направление

Изобретение относится к устройству для установки объекта 200, 210, например валка, в прокатной клети и содержит нажимный винт 110, установленный с возможностью вращения, и моментный двигатель 120 со статором и ротором для приведения во вращение нажимного винта. Кроме того, устройство содержит неподвижно установленную нажимную гайку 130, посредством резьбы 132 находящуюся в зацеплении с нажимным винтом с возможностью совместного вращения для создания осевого перемещения нажимного винта в случае его вращения. Благодаря производимому таким образом осевому перемещению устройство может создавать осевое установочное усилие и передавать его на устанавливаемый объект 200, 210. Для обеспечения более компактной конструкции и упрощения механической части такого устройства настоящим изобретением предлагается исполнение моментного двигателя в виде двигателя с внутренним ротором, в котором ротор вращается в статоре, ротор моментного двигателя выполнен в виде шлицевой втулки, установленной с возможностью вращения, а конец нажимного винта, расположенный со стороны двигателя, выполнен в виде шлицевого вала, вставленного в шлицевую втулку и находящегося в зацеплении со шлицевой втулкой с возможностью совместного вращения для вращения нажимного винта. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Применение устройства (100) для установки объекта (200), при этом устройство (100) содержит:

нажимный винт (110), установленный с возможностью вращения,

моментный двигатель (120) со статором и ротором для вращения нажимного винта (110), причем статор выполнен в виде по меньшей мере одной электромагнитной катушки и установлен неподвижно,

неподвижно установленную нажимную гайку (130), посредством резьбы (132) находящуюся в зацеплении с нажимным винтом с возможностью совместного вращения для создания осевого перемещения нажимного винта в случае его вращения, а также для создания и передачи осевого установочного усилия на объект (200),

причем моментный двигатель (120) выполнен в виде двигателя с внутренним ротором, в котором ротор (122) вращается в статоре (126),

ротор (122) моментного двигателя выполнен в виде шлицевой втулки, установленной с возможностью вращения, а

конец нажимного винта, расположенный со стороны двигателя, выполнен в виде шлицевого вала (115), который вставлен в шлицевую втулку и находится в зацеплении со шлицевой втулкой (122) с возможностью совместного вращения для вращения нажимного винта (110),

для установки валка в качестве объекта в прокатной клети для прокатки металлического прокатываемого материала.

2. Применение устройства (100) для установки объекта (200), при этом устройство (100) содержит:

нажимный винт (110), установленный с возможностью вращения,

моментный двигатель (120) со статором и ротором для вращения нажимного винта (110), причем статор выполнен в виде по меньшей мере одной электромагнитной катушки и установлен неподвижно,

неподвижно установленную нажимную гайку (130), посредством резьбы (132) находящуюся в зацеплении с нажимным винтом с возможностью совместного вращения для создания осевого перемещения нажимного винта в случае его вращения, а также для создания и передачи осевого установочного усилия на объект (200),

причем моментный двигатель (120) выполнен в виде двигателя с внутренним ротором, в котором ротор (122) вращается в статоре (126),

ротор (122) моментного двигателя выполнен в виде шлицевой втулки, установленной с возможностью вращения, а

конец нажимного винта, расположенный со стороны двигателя, выполнен в виде шлицевого вала (115), который вставлен в шлицевую втулку и находится в зацеплении со шлицевой втулкой (122) с возможностью совместного вращения для вращения нажимного винта (110),

для установки прессового штампа в качестве объекта в обжимном прессе для уменьшения ширины слябов.

3. Прокатная клеть, содержащая валок для прокатки металлического прокатываемого материала, отличающаяся тем, что предусмотрено устройство (100) для установки валка (200), содержащее:

нажимный винт (110), установленный с возможностью вращения,

моментный двигатель (120) со статором и ротором для вращения нажимного винта (110), причем статор выполнен в виде по меньшей мере одной электромагнитной катушки и установлен неподвижно,

неподвижно установленную нажимную гайку (130), посредством резьбы (132) находящуюся в зацеплении с нажимным винтом с возможностью совместного вращения для создания осевого перемещения нажимного винта в случае его вращения, а также для создания и передачи осевого установочного усилия на валок (200),

причем моментный двигатель (120) выполнен в виде двигателя с внутренним ротором, в котором ротор (122) вращается в статоре (126),

ротор (122) моментного двигателя выполнен в виде шлицевой втулки, установленной с возможностью вращения, а

конец нажимного винта, расположенный со стороны двигателя, выполнен в виде шлицевого вала (115), который вставлен в шлицевую втулку и находится в зацеплении со шлицевой втулкой (122) с возможностью совместного вращения для вращения нажимного винта (110).

4. Прокатная клеть по п.3, отличающаяся тем, что шлицевая втулка (122) изготовлена из немагнитного материала.

5. Прокатная клеть по п.3 или 4, отличающаяся тем, что предусмотрен корпус (140), на котором неподвижно установлены статор (126) и нажимная гайка (130), и/или ротор (122) в виде шлицевой втулки установлен неподвижно в осевом направлении (A), но с возможностью вращения, предпочтительно посредством роликоподшипников (150).

6. Прокатная клеть (100) по любому из пп.3-5, отличающаяся тем, что предусмотрено тормозное устройство (160) для торможения и удерживания ротора.

7. Прокатная клеть по любому из пп. 3-6, отличающаяся тем, что предусмотрен датчик (170) перемещения для обнаружения осевого положения или, соответственно, сдвинутого положения нажимного винта (110).

8. Прокатная клеть по любому из пп.3-7, отличающаяся тем, что на периферии ротора (122) установлен по меньшей мере один постоянный магнит (125), предпочтительно изготовленный из редкоземельного металла, например из неодима.