ITMI20071609A1

ITMI20071609A1 - Macchina di avvolgimento/svolgimento tubi e relativo processo

Info

Publication number: ITMI20071609A1
Authority: IT
Inventors: Bruno Chiuch; Stefano Lodolo
Original assignee: Danieli Off Mecc
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2009-02-04
Also published as: EP2188075B1; EP2188075A1; WO2009019210A1; CN101795787A; BRPI0814328A2

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo:

“Macchina di awolgimento/svolgimento tubi e relativo processo”

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce a una macchina di avvolgimento/svolgimento di tubi metallici, e al relativo processo, in particolare utilizzabile a valle degli impianti di laminazione.

Stato della tecnica

A valle di un laminatoio per tubi, ad esempio in rame, è normalmente posizionata una macchina di awolgimento/svolgimento che ha la funzione di avvolgere in matassa il tubo rettilineo proveniente dal laminatoio, di sostenere la matassa formata e successivamente di svolgerla per i processi di trafilatura a valle.

Poiché la lunghezza di un tubo laminato è superiore a 100 metri, il suo awolgimento in matasse, del peso di almeno 500Kg, consente di ridurre gli ingombri. Il materiale di questi tubi è facilmente deformabile in quanto è stato ricotto dal processo di laminazione a monte.

Detta macchina di awolgimento/svolgimento presenta una struttura a croce che monta due o quattro postazioni di sostegno matassa, ogni postazione essendo prowista di due rulli motorizzati sagomati a gole, con assi disposti in senso orizzontale, i quali sostengono l’intero peso della matassa.

Tra il laminatoio e la macchina di awolgimento/svolgimento sono normalmente presenti:

- una cesoia che provvede al taglio della testa e della coda del tubo, porzioni in cui il materiale risulta essere non conforme perché deformato dall'ultima gabbia di laminazione;

- un’unità di calandratura indipendente, fissata a terra, la quale provvede a curvare il tubo per formare la matassa.

Successivamente al taglio della cesoia la testa del tubo attraversa il calandratore in ingresso alla macchina di avvolgimento e viene curvata per formare la matassa. Tra la punta e la prima spira avvolta del tubo vengono manualmente applicate due o più fascette di sostegno per evitare di avere incagli con la punta che cadrebbe ad ogni giro di matassa. L’avvolgimento prosegue fino a che il laminatoio completa il ciclo e la coda del tubo viene tagliata, in quanto deformata e quindi non conforme. La macchina viene successivamente ruotata di 180°, nel caso di macchina a due stazioni, oppure di 90°, nel caso di macchina a quattro stazioni, ed il tubo viene ripulito internamente mediante soffiaggio di aria indirizzato manualmente.

La coda del tubo diventa capo matassa per i processi successivi. Il capo matassa viene predisposto per le lavorazioni di trafilatura successive con l’inserimento all’interno del tubo di ogive e olio per la trafilatura del diametro interno e viene schiacciato, preferibilmente appuntito, per poter attraversare la filiera ed essere afferrato dalle macchine di traino a valle, comprendenti cingoli o banchi di tiro a camme o altro.

Il capo matassa appuntito, una volta ruotata di 90° la macchina di awolgimento/svolgimento nel caso di quattro stazioni, viene infilato manualmente verso le macchine di traino a valle ed il tubo viene afferrato e trafilato in velocità fino alle ultime spire della matassa. A questo punto risulta necessario raggiungere la minima velocità di trafilatura, togliere manualmente le fascette di sostegno, e sostenere sempre manualmente la coda matassa.

Svantaggiosamente utilizzando la macchina dello stato della tecnica è necessario svolgere manualmente numerose operazioni durante il processo di avvolgimento/svolgimento. Questo comporta un rallentamento della produzione e costi di manodopera non trascurabili, nonché maggiori rischi per gli operatori a discapito della sicurezza.

E’ pertanto sentita l’esigenza di realizzare una macchina automatica di avvolgimento/svolgimento tubi ed un relativo processo in grado di superare i suddetti inconvenienti.

Sommario deH’invenzione

Scopo primario della presente invenzione è quello di realizzare una macchina di avvolgimento/svolgimento tubi, utilizzata in particolare a valle di un laminatoio, che consenta di aumentare notevolmente la produttività automatizzando numerose operazioni e, conseguentemente, abbattendo i costi di manodopera e aumentando la sicurezza per gli operatori.

Un altro scopo della presente invenzione è di prevedere un relativo processo di avvolgimento/svolgimento tubi più efficiente e più rapido di quello convenzionale.

Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di realizzare una macchina di awolgimento/svolgimento tubi che consenta di sostenere la matassa di tubo senza danneggiarne la superficie e la forma.

La presente invenzione, pertanto, si propone di raggiungere gli scopi suddetti realizzando una macchina di awolgimento/svolgimento di almeno un tubo in avanzamento lungo una predeterminata direzione, che, conformemente alla rivendicazione 1, comprende mezzi di calandratura per curvare una prima estremità del tubo e guidarlo in modo da formare una matassa, una struttura a croce in cui su ciascun braccio di detta croce sono previsti mezzi di awolgimento/svolgimento di detta matassa, detta struttura essendo atta a ruotare spostando detti mezzi di avvolgimento/svolgimento da una stazione di awolgimento ad una stazione di svolgimento, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di awolgimento/svolgimento comprendono un tamburo, idoneo a ruotare intorno al proprio asse longitudinale, provvisto di una cavità di contenimento di detta prima estremità del tubo in corrispondenza di una sua porzione periferica.

Secondo un ulteriore aspetto dell'invenzione è previsto un processo di awolgimento/svolgimento di almeno un tubo in avanzamento lungo una predeterminata direzione, mediante l'utilizzo della suddetta macchina di awolgimento/svolgimento, che, conformemente alla rivendicazione 11, comprende i seguenti stadi:

a) curvatura del tubo mediante detti mezzi di calandratura in ingresso ad una stazione di awolgimento;

b) inserimento di una prima estremità del tubo in una cavità di contenimento prevista nel tamburo in detta stazione di awolgimento, in modo da sostenere automaticamente detta prima estremità durante la rotazione del tamburo, ed avvolgimento del tubo in matassa su detto tamburo. Vantaggiosamente la macchina di avvolgimento/svolgimento, oggetto della presente invenzione, permette di automatizzare le seguenti operazioni di:

- sostegno e guida di capo e coda matassa mediante un tamburo provvisto di asola o cavità di contenimento, anche durante lo spostamento della matassa da una stazione all’altra della macchina;

- ripristino del diametro e pulizia interna del tubo;

- appuntitura del tubo;

- inserimento del capo matassa appuntito verso le macchine di traino a valle.

Un ulteriore vantaggio del dispositivo dell’invenzione è rappresentato dal fatto che la macchina prevede, su ciascun braccio della struttura a croce, un tamburo con asola di contenimento del tubo e provvisto di calandratore/trascinatore di curvatura e sostegno di capo e coda matassa, garantendo così una elevata produttività all’intera linea di produzione tubi. 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 forme di realizzazione preferite ma non esclusive di una macchina di avvolgimento/svolgimento tubi illustrata, a titolo esemplificativo e non limitativo, con l'ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la Fig. 1 rappresenta una vista in pianta della macchina secondo l’invenzione;

la Fig. 2 rappresenta viste laterali di un componente della macchina di Fig. 1 nelle diverse stazioni della macchina stessa;

la Fig. 3 rappresenta una vista laterale delle stazioni di avvolgimento e svolgimento matassa della macchina di Fig. 1.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite dell'invenzione Con riferimento alle Figure citate, una macchina di avvolgimento/svolgimento tubi secondo l’invenzione, indicata globalmente con il riferimento 1 , prevista generalmente tra un impianto di laminazione (non illustrato) e macchine di traino a valle per le successive lavorazioni, comprende una struttura a croce 2 ed è provvista in corrispondenza di ciascun braccio della croce di una stazione di lavoro.

Queste stazioni di lavoro comprendono:

- una stazione di avvolgimento 3 per la formazione di una matassa di tubo;

- una stazione di appuntitura 4 di una estremità del tubo;

- una stazione di svolgimento 5 della matassa del tubo appuntito;

- una stazione di attesa 6.

Su ciascun braccio della struttura a croce 2 è previsto un tamburo 7 di sostegno matassa, a cui è fissato solidalmente un calandratore 8 sottostante.

La struttura a croce 2 è idonea a ruotare di 90° intorno al proprio asse X per spostare tamburo 7 e calandratore 8 di volta in volta da una stazione all’altra durante un ciclo di avvolgimento/svolgimento.

Vantaggiosamente i tamburi 7 sono provvisti di un’asola 9 per il contenimento della testa o punta del tubo proveniente dal laminatoio ed opportunamente curvato dal calandratore 8. Questa soluzione di utilizzare tamburi provvisti di asola di contenimento consente di eliminare l’operazione manuale di applicazione delle fascette di sostegno tra la punta e la prima spira avvolta del tubo sui rulli motorizzati per evitare di avere incagli con la punta stessa.

Le asole o cavità 9 dei tamburi 7 possono essere provviste al loro interno di mezzi di bloccaggio e rilascio della testa del tubo proveniente dal laminatoio.

Tali mezzi di bloccaggio e rilascio sono tali da non deformare questa estremità del tubo contenuta nell’asola 9.

Calandratore 8 e tamburo 7 sono motorizzati tramite rispettivi comandi indipendenti 8’, 8”, 7’ 7", innestati/disinnestati per mezzo di giunti speciali e montati a terra sia nella stazione di avvolgimento 3 che in quella di svolgimento 5, come illustrato nelle Figure 1 e 3.

Nell’esempio di Fig. 3 i comandi indipendenti 7’, 7” trasmettono la rotazione ai tamburi 7 intorno ai propri assi nelle stazioni 3 e 5 mediante un sistema di trasmissione a catena 14 o altro idoneo sistema.

Calandratore 8 e tamburo 7 sono provvisti di rispettivi freni, ad esempio freni a disco, indipendenti e montati a bordo, in modo da poter essere tenuti fermi in posizione durante la rotazione della struttura a croce e nelle stazioni di appuntitura 4 e di attesa 6.

A monte della stazione di avvolgimento 3 è prevista una cesoia (non illustrata) per il taglio di testa e coda del tubo in uscita dal laminatoio, in quanto il materiale di queste parti di tubo è stato deformato durante la laminazione. Il tubo laminato può, in alternativa, provenire da un magazzino.

La stazione di appuntitura 4 è vantaggiosamente provvista di una appuntatrice automatica 10 montata su un carrello 11 che ne consente lo spostamento alla posizione di lavoro.

Un ulteriore vantaggio è rappresentato dal fatto che sul frontale dell’appuntatrice automatica 10 è montato un dispositivo automatico scomparente 12 per il ripristino del diametro interno del tubo deformato dalla cesoia e per la pulizia interna del tubo stesso.

Viene di seguito descritto l’intero processo di avvolgimento/svolgimento di un tubo 13, ad esempio un tubo in rame, proveniente da un impianto di laminazione, o semplicemente laminatoio.

Il laminatoio processa il tubo 13, avente una lunghezza superiore ad esempio a 100 metri, in modo rettilineo.

All'uscita del laminatoio la punta del tubo, dopo essere stata tagliata dalla cesoia, attraversa il calandratore 8 in ingresso alla stazione di avvolgimento 3 della macchina 1 e viene curvata per formare la matassa sul tamburo 7.

Vantaggiosamente la punta del tubo viene infilata dal calandratore 8, azionato dal relativo comando 8’, nell’asola di contenimento 9, prevista nel tamburo 7, e viene sostenuta automaticamente durante la rotazione del tamburo attorno al proprio asse comandata dal relativo comando indipendente 7’.

L’avvolgimento prosegue fino a che il laminatoio completa il ciclo e la coda del tubo viene tagliata dalla cesoia.

Completato l’avvolgimento in matassa del tubo 13 sul tamburo 7, la struttura a croce ruota di 90° spostando la matassa nella stazione di appuntitura 4. La coda del tubo 13 viene sostenuta durante la rotazione dal calandratore 8 e diventa adesso la punta o capo matassa del tubo per i processi a valle.

Durante la rotazione della struttura a croce ed in questa stazione di appuntitura 4, calandratore 8 e tamburo 7 sono tenuti fermi in posizione tramite due freni a disco indipendenti montati a bordo.

Il dispositivo automatico scomparente 12, sul frontale della appuntatrice automatica 10, è inizialmente in asse con il tubo 13. L’appuntatrice 10 avanza nella posizione di lavoro e si posiziona a contatto con il tubo in modo che il dispositivo 12 possa ripristinare il diametro del tubo e ripulirlo internamente.

Successivamente l’appuntatrice 10 arretra in posizione di attesa, il dispositivo 12 si sposta, e l’appuntatrice avanza nuovamente fino alla posizione di lavoro in modo da poter eseguire automaticamente le seguenti operazioni:

- inserimento all’interno del tubo di ogive e olio per la trafilatura del diametro interno;

- ed appuntitura del capo matassa del tubo.

Completata l’operazione di appuntitura, l’appuntatrice 10 arretra nuovamente in posizione di attesa e la struttura a croce 2 ruota di 90° spostando la matassa nella stazione di svolgimento 5. La punta o capo matassa del tubo durante la rotazione viene sostenuta dal calandratore 8.

In questa stazione di svolgimento 5 calandratone 8 e tamburo 7 sono nuovamente azionati tramite rispettivi comandi indipendenti 8", 7” montati a terra e innestati/disinnestati per mezzo di giunti speciali.

Il calandratone e il tamburo, messi in rotazione nella direzione di svolgimento della matassa, alimentano automaticamente con il tubo le macchine di traino 15 a valle, comprendenti cingoli o banchi di tiro a camme o altro. Il tubo 13 viene poi afferrato e trafilato in velocità in una macchina di trafila 16 e la coda della matassa viene sostenuta automaticamente dall’ asola 9 del tamburo e dal calandratone 8.

Completata l’operazione di svolgimento del tubo 13, la struttura a croce 2 ruota ancora di 90° spostando il tamburo 7 ed il relativo calandratone 8 nella stazione di attesa 6. A questo punto si attende la successiva rotazione di 90° per poter iniziare un nuovo ciclo di avvolgimento/svolgimento.

In una variante (non illustrata) della macchina di avvolgimento/svolgimento dell'invenzione, la stazione di attesa può essere prevista tra la stazione di avvolgimento e quella di appuntitura. Con questa configurazione si ottiene una direzione di svolgimento della matassa del tubo perpendicolare alla direzione di laminazione.

In questo caso il processo dell'invenzione prevede che, una volta completato l’avvolgimento in matassa del tubo 13 sul tamburo 7, la struttura a croce ruoti di 90° spostando la matassa nella stazione di attesa. Seguono tre successive rotazioni di 90° della struttura a croce 2 per spostare tamburo 7 e calandratore 8 rispettivamente nella stazione di appuntitura, nella stazione di svolgimento e nella stazione di avvolgimento per iniziare un nuovo ciclo di awolgimento/svolgimento.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Macchina di awolgimento/svolgimento di almeno un tubo (13) in avanzamento lungo una predeterminata direzione, comprendente mezzi di calandratura (8) per curvare una prima estremità del tubo (13) e guidarlo in modo da formare una matassa, una struttura a croce (2) in cui su ciascun braccio di detta croce sono previsti mezzi di awolgimento/svolgimento di detta matassa, detta struttura essendo atta a ruotare spostando detti mezzi di avvolgimento/svolgimento da una stazione di awolgimento (3) ad una stazione di svolgimento (5), caratterizzata dal fatto che detti mezzi di awolgimento/svolgimento comprendono un tamburo (7), idoneo a ruotare intorno al proprio asse longitudinale, prowisto di una cavità (9) di contenimento di detta prima estremità del tubo in corrispondenza di una sua porzione periferica.
2. Macchina secondo la rivendicazione 1 , in cui a ciascun tamburo (7) è fissato solidalmente uno dei detti mezzi di calandratura (8), idoneo a sostenere una seconda estremità del tubo avvolto sul tamburo (7) e ad agire da trascinatore durante la fase di svolgimento della matassa.
3. Macchina secondo la rivendicazione 2, in cui è prevista una stazione di appuntitura (4), intermedia tra le stazioni di awolgimento (3) e svolgimento (5), prowista di una appuntatrice automatica (10) per rendere appuntita la seconda estremità del tubo, disposta su un carrello (11) che ne consente lo spostamento da una posizione di attesa ad una posizione di lavoro.
4. Macchina secondo la rivendicazione 3, in cui sul frontale dell’appuntatrice automatica (10) è disposto un dispositivo automatico a scomparsa (12) idoneo a ripristinare il diametro del tubo ed a pulire internamente il tubo prima dell’operazione di appuntitura.
5. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui in detta stazione di svolgimento (5) sono previste macchine di traino (15) atte ad essere alimentate automaticamente con il tubo in svolgimento dai corrispondenti tamburo (7) e mezzo di calandratura (8).
6. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui in corrispondenza di dette stazioni di avvolgimento (3) e svolgimento (5) sono previsti primi comandi (7’, 7") e secondi comandi (8’, 8”), indipendenti tra loro, per la motorizzazione rispettivamente dei tamburi (7) e dei mezzi di calandratura (8).
7. Macchina secondo la rivendicazione 6, in cui sono previsti giunti per l’innesto ed il disinnesto di detti primi e secondi comandi (7’, 7”, 8’, 8").
8. Macchina secondo la rivendicazione 7, in cui i primi comandi (7’, 7”) sono atti a trasmettere una rotazione ai tamburi (7) intorno ai propri assi mediante un sistema di trasmissione a catena (14).
9. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 8, in cui tamburi (7) e mezzi di calandratura (8) sono provvisti di rispettivi freni indipendenti tra loro.
10. Macchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui è prevista una stazione di attesa (6) tra la stazione di svolgimento (5) e la stazione di avvolgimento (3) oppure tra la stazione di avvolgimento e la stazione di appuntitura.
11. Processo di avvolgimento/svolgimento di almeno un tubo (13) in avanzamento lungo una predeterminata direzione, mediante l’utilizzo di una macchina di awolgimento/svolgimento comprendente mezzi di calandratura (8), per curvare una prima estremità del tubo (13) e guidarlo in modo da formare una matassa, ed una struttura a croce (2) in cui su ciascun braccio di detta croce sono previsti mezzi di avvolgimento/svolgimento di detta matassa comprendenti un tamburo (7), detta struttura essendo atta a ruotare spostando detto tamburo da una stazione di avvolgimento (3) ad una stazione di svolgimento (5), detto processo comprendente i seguenti stadi: a) curvatura del tubo mediante detti mezzi di calandratura (8) in ingresso ad una stazione di avvolgimento (3); b) inserimento di una prima estremità del tubo in una cavità di contenimento (9) prevista nel tamburo (7) in detta stazione di avvolgimento, in modo da sostenere automaticamente detta prima estremità durante la rotazione del tamburo, ed avvolgimento del tubo in matassa su detto tamburo (7).
12. Processo secondo la rivendicazione 11, in cui è prevista dopo lo stadio b) una prima rotazione della struttura a croce (2), per spostare detti tamburo (7) e mezzi di calandratura (8) in una stazione di appuntitura (4) intermedia tra le stazioni di avvolgimento (3) e svolgimento (5), essendo una seconda estremità del tubo sostenuta da detti mezzi di calandratura (8) durante detta prima rotazione.
13. Processo secondo la rivendicazione 12, in cui in detta stazione di appuntitura (4) è prevista una operazione di appuntitura di detta seconda estremità del tubo (13) mediante una appuntatrice automatica (10).
14. Processo secondo la rivendicazione 13, in cui prima dell’operazione di appuntitura è previsto un inserimento all’interno del tubo di ogive e olio per la trafilatura del diametro interno mediante la stessa appuntatrice automatica (10).
15. Processo secondo la rivendicazione 14, in cui prima dell’operazione di appuntitura è previsto un ripristino del diametro del tubo ed una pulizia interna di esso mediante un dispositivo automatico a scomparsa (12).
16. Processo secondo una delle rivendicazioni da 13 a 15, in cui è prevista dopo l'operazione di appuntitura una seconda rotazione della struttura a croce (2), per spostare detti tamburo (7) e mezzi di calandratura (8) nella stazione di svolgimento (5), essendo la seconda estremità del tubo sostenuta da detti mezzi di calandratura (8) durante detta seconda rotazione.
17. Processo secondo la rivendicazione 16, in cui in detta stazione di svolgimento (5) i mezzi di calandratura (8) e il tamburo (7) sono messi in rotazione nella direzione di svolgimento della matassa, in modo da alimentare automaticamente con il tubo macchine di traino (15) a valle.
18. Processo secondo la rivendicazione 17, in cui durante lo svolgimento della matassa la prima estremità del tubo è sostenuta automaticamente dalla cavità di contenimento (9) del tamburo (7) e dai mezzi di calandratura (8).
19. Processo secondo la rivendicazione 18, in cui dopo l’operazione di svolgimento sono previste una terza ed una quarta rotazione della struttura a croce (2) per spostare detti tamburo (7) e mezzi di calandratura (8) rispettivamente in una stazione di attesa (6) e poi nella stazione di avvolgimento (3) per iniziare un nuovo ciclo di avvolgimento/svolgimento.
20. Processo secondo la rivendicazione 18, in cui precedentemente alla prima rotazione della struttura a croce (2) è prevista una terza rotazione di detta struttura (2) per spostare tamburo (7) e mezzi di calandratura (8) in una stazione di attesa (6), e dopo l’operazione di svolgimento è prevista una quarta rotazione della struttura a croce (2) per spostare tamburo (7) e mezzi di calandratura (8) nella stazione di avvolgimento per iniziare un nuovo ciclo di avvolgimento/svolgimento.
21. Processo secondo la rivendicazione 19 o 20, in cui in detta stazione di appuntitura (4), in detta stazione di attesa (6) e durante le rotazioni della struttura a croce (2), mezzi di calandratura (8) e tamburo (7) sono tenuti fermi tramite rispettivi freni indipendenti.