CN101652199B - 双枢转轴压平辊 - Google Patents

Abstract

一种用于卷条带形材料的设备，具有：至少一个压平辊(10)，该压平辊由至少一个长度恒定的枢转杆(11)承载，该枢转杆能绕可调节枢转点的旋转轴线枢转；以及用于监控条带形材料的形状的偏转辊子装置，该偏转辊子装置包括板形仪辊(3)和压紧辊(4)，该压紧辊(4)可在至少两个压紧辊位置中被至少竖向地调节和固定。可调节枢转点在至少两个枢转点位置中可固定，其定位成使得对于每个压紧辊位置都存在枢转点位置，在该枢转点位置中在卷绕过程中压平辊与卷盘的接触点和条带形材料在卷盘(7)上的切点之间的距离保持在公差在±5mm内的最佳工作距离。

Description

双枢转轴压平辊

技术领域

本发明涉及卷绕条带形材料的方法和设备，所述条带形材料优选为金属箔。

背景技术

当在具有接纳卷轴的水平卷绕器单元的卷绕设备上卷绕条带形材料(例如，辊轧过程之后的金属箔)时，空气倾向于存留在卷盘的重叠的缠绕圈之间，这导致了类似卷绕编织、塔形、低密度、断裂和横向波动的问题。为了避免这些将使卷盘变得完全不可用的问题，通常采用压平辊，其在卷盘上压紧条带形材料。压平辊位于条带形材料进入卷盘的切点的下游。在卷盘的逐步形成过程中，由于卷盘直径的增加，所以切点的位置会变化，这些所经过的不同位置就形成了切点路径。为了确保压平辊的最佳效果，切点和压平辊与卷盘的接触点之间的距离在整个卷绕过程中必须保持在一定范围内。因此，可达到卷绕设备的最佳速度、产量和产率(例如，由一定时间内被卷好的卷盘数表示)。此外，最佳压平还允许下游加工的性能改进，这是因为形成不是很好且密度较低的卷更易损坏并因此需要更仔细的处理，并且可能需要减小下游装备(例如，折叠机)的加工速度，从而避免加工条带时的问题且防止互搭滑动或刮擦。

辊轧之后横跨金属条带的形状变化通常由空气轴承板形仪测量并控制，该空气轴承板形仪包括板形仪辊和压紧辊(tucking roll)，为了精确测量需要在板形仪辊上施加一定范围内的向下的力。向下的力随着由卷绕设备施加到条带上的张力而变化，并由此随着所期望的条带厚度而变化。因此，对于给定的板形仪辊，该向下的力可能会在该板形仪辊关于一定条带厚度的操作限制以外。

在通常使用的双包角形状的辊应用中，压紧辊到第二操作位置的竖向运动改变了板形仪辊的条带覆盖弧度(公知为包角)，并由此改变了作用在板形仪辊上的向下的力。这样，向下的力的变化使该力保持在板形仪式辊的最佳操作限制内(在该操作限制内，测量会更灵敏)，并由此使得能够精确地测量更宽范围的条带厚度。

由压紧辊的位置变化引起的该压紧辊和卷盘之间的条带路径中的变化导致了该条带切点的移动。因此，在双包角装置中，切点路径在卷绕过程中不是不变的，而是会因为不同的压紧辊位置而变化。

为了在卷绕过程中确保具有不变条带路径的卷绕装置的切点和接触点之间的更加恒定的距离，并由此确保不变的切点路径，US 5957404采用了可调节长度的枢转杆，该枢转杆被特别引导以使压平辊跟随一路径，该路径将该压平辊保持在到切点路径的最佳距离内。因为对压平辊路径的引导只适于一个切点路径，所以该引导不能为不同包角提供相等的压平性能，因此限制了可有效且安全地加工的条带厚度范围，并限制了可得到的卷盘直径的范围。

GB 2238527公开了具有不变条带路径的条带卷绕设备，其中接触点和切点之间的最佳距离通过调节枢转杆的长度和/或枢转点位置从而在整个卷绕过程中被动态控制。这种动态的距离控制需要用于监视和调节卷盘的直径、切点位置、接触点位置、枢转点位置和枢转杆长度的复杂装置，其使得该设备操作起来很复杂。

压平辊的杆的刚度对于抑制该枢转杆在卷绕过程中的振动发展是必不可少的。这种振动是有害的，因为它们降低了压平加工的效果，并且会导致辊子部件(例如轴承)的过早失效。对于长度可调的枢转杆，杆的刚度通常次于不变长度的杆。另外，改变长度-并由此改变杆的刚度-还直接影响施加在杆端部的力，以及为了传递不变的力需要在长度和刚度上进行补偿的任何变化。

发明内容

本发明的目的为提供用于卷绕条带形材料的一种简单设备和一种简单方法，其允许在条带厚度、卷盘直径和包角的很宽范围内进行有效压平，并且易于操作。

通过一种将条带形材料卷绕成卷盘的设备，此目的得以解决，条带形材料优选为金属箔，该设备具有：用于接纳卷轴的水平卷绕器单元，条带形材料在卷绕过程中被卷绕到卷轴上；用于将条带形材料压在卷盘上的至少一个压平辊，所述压平辊由至少一个长度恒定的枢转杆承载，枢转杆可围绕可调节枢转点的旋转轴线枢转；以及用于监控条带形材料的形状的偏转辊子装置，该偏转辊子装置包括板形仪辊，以及在卷轴和板形仪辊之间且位于板形仪辊下游的压紧辊。

该设备的特征在于，压紧辊在至少两个压紧辊位置中是至少可竖向调节和固定的，并且该可调节枢转点在至少两个枢转点位置中可固定，其定位成使得对于每个压紧辊位置都存在枢转点位置，在该枢转点位置中在整个卷绕过程中压平辊与卷盘的接触点和条带形材料在卷盘上的切点之间的距离保持在公差在±5mm内的最佳工作距离。

通过该设备，对于所有包角均可得到接触点和切点之间的最佳工作距离，同时通过枢转杆的固定长度和刚度确保有效的压平。最佳工作距离在25mm和150mm之间，优选地在50mm和100mm之间，包括所述范围的边界值。

被卷的条带形材料可包括任意金属材料，例如，铝或钢或合金。优选地，条带材料为箔。

枢转杆由接合枢转杆的致动机构枢转。可使用任意类型的致动机构，例如液压致动器或气动致动器。优选地，致动机构为液压致动器。

板形仪辊和压紧辊的转动轴线与卷轴的转动轴线平行。

优选地，所述至少两个枢转点位置都位于压紧辊下游，枢转点在其最低位置中的旋转轴线定位低于压紧辊在其最低位置中的最低点，并且枢转点在其最高位置中的旋转轴线比压紧辊在其最高位置中的最低点要更低一些，并且对于所有枢转点位置，枢转点的旋转轴线比卷轴的最高点的水平高度要低一些。术语“上游”和“下游”指的是在卷绕期间条带形材料运动的方向。

根据另一个优选实施例，压平辊位置和枢转点位置的旋转轴位于卷轴的纵向轴线的水平高度以上。

在特别有利的布置中，可调节枢转点安装在辅助枢转臂上。辅助枢转臂可绕支点运动，并可在至少两个位置中固定。辅助枢转臂由接合辅助枢转臂的辅助致动机构运动。对于辅助致动机构，可使用任意类型的致动机构，例如液压致动器或气动致动器。优选地，辅助致动机构为液压致动器。将枢转点安装在辅助枢转臂上的优点在于，由此枢转点的位置通过使辅助枢转臂绕其支点旋转可容易地改变，还在于辅助枢转臂是仅需要最低程度维护的非常简单且坚固的装备件。

优选地，辅助枢转臂的至少两个位置由固定止动件限定。通过利用辅助致动机构将其抵靠在适当定位的固定止动件上，辅助枢转臂被固定在所期望的位置中。

在有利的实施例中，固定止动件的定位可调节。由此可为辅助枢转臂选择不同位置。因此，能够满足不同应用的不同需要，例如，带有不同的卷轴直径的应用。

通过一种用于将条带形材料卷成卷盘的方法，进一步解决了本发明的目的，所述条带形材料优选为金属箔，所述方法利用了用于接纳卷轴的水平卷绕器单元，所述条带形材料在卷绕过程中卷绕到卷轴上，条带材料被压平辊在卷绕过程中压在卷盘上，通过使长度不变的至少一个枢转杆绕其枢转点的旋转轴线枢转，且所述枢转杆承载所述压平辊，从而在卷绕过程中调节所述压平辊的位置，并且条带材料在被卷绕之前还被引导经过偏转辊子装置，所述偏转辊子装置包括板形仪辊以及在卷轴和板形仪辊之间且位于板形仪辊下游的压紧辊，其特征在于：

-偏转辊子装置的压紧辊的位置在卷绕开始之前被至少竖向地调节，并在整个卷绕过程中保持固定，以及

-在整个卷绕过程中保持固定的枢转杆的枢转点在卷绕开始之前根据压紧辊的位置调节，使得在整个卷绕过程中压平辊与该卷盘的接触点的路径和条带形材料在该卷盘上的切点的路径之间的距离保持在公差在±5mm内的最佳工作距离。

枢转杆的枢转由接合该枢转杆的致动机构来实现。

压紧辊的位置被调节，使得板形仪辊上的向下力在整个卷绕过程中处于其操作限制内。

因为压紧辊的位置和枢转点(二者都在卷绕开始之前被调节)在整个卷绕过程中保持固定，所以本方法易于操作并且不需要精密且复杂的监视装置。长度不变的枢转杆的使用确保了刚度，所述刚度通过抑制枢转杆在卷绕过程中的振动发展从而允许连续且有效的压平。杆的不变的长度和刚度允许系统在逐步形成卷盘的范围内传递不变的力。因为可选择各种压紧辊位置，所以不同包角允许加工范围很宽的条带厚度。

压平辊位置的每次变化都引起枢转点位置的相应变化。因此，当切点由于包角变化而沿新的路径时，压平辊接触点的路径也改变，这是因为在逐步形成卷盘期间，枢转点位置的变化会影响压平辊的接触点的路径。为了确保加工的有效性和安全性，枢转点的位置选择依赖于压紧辊的位置。

该依赖性使得被选择的枢转点位置必须确定这样的接触点路径，其在整个卷绕过程中确保了压平辊的接触点和条带形材料的切点之间的最佳距离。该距离必须为公差在±5mm的最佳工作距离。

在一个优选实施例中，至少一个枢转杆的枢转点被调节，使得压紧辊的最低点高于该枢转点的旋转轴线并且比卷轴最高点的水平面低一些。

优选地，压紧辊和至少一个枢转杆的枢转点的旋转轴线被调节，使得它们位于卷轴的纵向轴线的水平高度以上。

因此，可得到包角的最佳设定，并且可为每个压紧辊位置提供最佳接触点路径。

在一个优选实施例中，至少一个枢转杆的枢转点的调节是通过辅助枢转臂的运动来实现。

辅助枢转臂的枢转由接合该辅助枢转臂的辅助致动机构实现。

在一个特别有利的实施例中，辅助枢转臂的运动为在至少两个固定止动件之间绕支点旋转。

优选地，枢转杆的枢转点通过迫使辅助枢转臂抵靠在固定止动件上被固定。

附图说明

参照附图示例性地描述了本发明，附图中：

图1以侧视图示出了处于小包角位置中的本发明的设备的一个实施例，

图2以侧视图示出了处于大包角位置中的本发明的设备的一个实施例，以及

图3a和图3b以辅助枢转臂的侧视图示出了枢转杆的枢转点如何被定位。

具体实施方式

在图1中，条带1从右边进给到卷绕设备。在条带形材料为金属箔的情况下，其可能会从辊轧过程中输送过来。条带2在去卷轴1的路上被引导经过双包角偏转辊子装置，双包角偏转辊子装置包括板形仪辊3和压紧辊4，板形仪辊3位于压紧辊4上游。首先，条带2被引导从板形仪辊3上通过，覆盖在板形仪式辊3上的条带弧度为小包角α₁。覆盖在板形仪辊3上的条带弧度α是传入条带2的平面和条带2离开板形仪辊3之后的平面之间的角。包角由压紧辊4的位置确定。在图1中，压紧辊4在所谓的小包角位置中。离开压紧辊4之后，条带到达卷轴1，所述卷轴1紧固在被驱动的卷绕器单元5上，所述被驱动的卷绕器单元5的驱动机械未示出。板形仪辊3和压紧辊4的转动轴线分别平行于卷绕器单元5的转动轴线和卷轴1的转动轴线。

图1示出了在卷绕开始时刻的条带路径6a，以及在卷绕过程中当卷盘7逐步形成的某一时刻的条带路径6b。当卷绕开始时，条带在切点8a中进入卷轴1，在随后的条带路径6b时，条带在切点8b中进入卷盘7。切点路径9示出了在整个卷绕过程中经过的切点。

压平辊10由长度不变的枢转杆11承载，所述枢转杆11可绕处于高位12a中的枢转点枢转。在其高位12a中的枢转点的旋转轴线低于在小包角位置中的压紧辊的最低点，所述小包角位置是图1的双包角装置中可达到的最高的压紧辊位置。枢转点的高位12a是图1的卷绕设备中的枢转点可达到的最高位置。用于枢转枢转杆的致动机构未示出。图1示出了枢转杆11和压平辊10的两个位置，所述位置对应于在卷绕开始时刻以及在卷绕过程中逐步形成一定大小的卷盘7时的某一时刻的不同条带路径6a、6b。当卷绕开始时，压平辊10在接触点13a中接触条带，在随后的条带路径6b时，在卷绕过程中当逐步形成一定大小的卷盘7时的某一时刻，压平辊10在接触点13b中接触卷盘。接触点路径14示出了在卷绕过程中经过的接触点。在卷盘7的逐步形成过程中，切点和接触点之间的距离保持在限定的范围内，从而确保了最佳卷绕条件。

图2示出了图1的设备，其中双包角偏转辊子装置的压紧辊4的位置通过压紧辊4的竖向向下移动被变为大包角位置。覆盖在板形仪辊3上的条带弧度为大包角α₂。因此，卷绕开始时的条带路径6a，以及形成卷盘时的条带路径6b都与图1的不同，所以切点路径9也不同。枢转杆11可绕在低位12b中的枢转点枢转。因此，当卷绕开始时的接触点6a以及形成卷盘时的接触点6b，还有接触点路径14都与图1的不同。同样地，在卷盘7的整个形成过程中，切点和接触点之间的距离保持在限定的范围内，从而确保了最佳卷绕条件。

在低位12b中的枢转点的旋转轴线低于在大包角位置中的压紧辊的最低点，所述大包角位置是图2的双包角装置中可达到的最低的压紧辊位置。枢转点的低位12b是图2的卷绕设备中枢转点可达到的最低位置。

图1和图2示出了在两个不同包角位置和枢转点位置中的相同的卷绕设备。为了比较枢转点的高位12a和枢转点的低位12b的相对位置，二者在图1和图2示出。如两幅图中所示，枢转点位置12a和12b，以及由此它们的旋转轴线，都位于卷绕卷轴1的最高点的水平高度以下，且位于卷轴的纵向轴线19的水平面以上。

图3a和图3b示出了枢转杆11的枢转点如何定位。辅助枢转臂15可通过液压致动器17绕支点16运动。枢转杆11的枢转点安装在辅助枢转臂15上。在图3a中，辅助枢转臂15通过被迫使抵靠在固定止动件18a上从而被固定在上部位置。在图3b中，辅助枢转臂15通过被迫使抵靠在固定止动件18b上从而被固定在下部位置。在图3a中枢转点位于高位12a中，且在图3b中枢转点位于低位12b中。

Claims (14)

1.一种用于将条带形材料卷绕成卷盘(7)的设备，所述设备具有：

用于接纳卷轴(1)的水平卷绕器单元(5)，所述条带形材料(2)在卷绕过程中被绕到所述卷轴(1)上，

用于将所述条带形材料(2)压在所述卷盘(7)上的至少一个压平辊(10)，所述压平辊(10)由至少一个长度恒定的枢转杆(11)承载，所述枢转杆(11)能绕可调节的枢转点(12a、12b)的旋转轴线枢转，

以及用于监控所述条带形材料的形状的偏转辊子装置，所述偏转辊子装置包括板形仪辊(3)和压紧辊(4)，该压紧辊在所述卷轴(1)和所述板形仪辊(3)之间且位于所述板形仪辊(3)下游，

其特征在于，

所述压紧辊(4)在至少两个压紧辊位置中能至少竖向地调节和固定，

并且所述可调节枢转点(12a、12b)能在至少两个枢转点位置中固定，该可调节枢转点定位成使得对于每个压紧辊位置都存在枢转点位置，在该枢转点位置中时，在整个卷绕过程中所述压平辊与所述卷盘的接触点和所述条带形材料到所述卷盘(7)上的切点之间的距离保持在公差在±5mm内的最佳工作距离。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述条带形材料为金属箔。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，

所述至少两个枢转点位置都位于所述压紧辊(4)下游，

所述枢转点(12a、12b)在其最低位置中的旋转轴线低于所述压紧辊(4)在其最低位置中的最低点，

所述枢转点(12a、12b)在其最高位置中的旋转轴线低于所述压紧辊(4)在其最高位置中的最低点，

并且对于所有枢转点位置，所述枢转点(12a、12b)的旋转轴线低于所述卷轴(1)的最高点的水平高度。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述压平辊位置和所述枢转点位置的旋转轴线都位于所述卷轴的纵向轴线(19)的水平高度以上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的设备，其特征在于，所述可调节枢转点(12a、12b)安装在辅助枢转臂(15)上，所述辅助枢转臂(15)可绕支点(16)运动，并可固定在至少两个位置中。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述辅助枢转臂(15)的至少两个固定位置由固定止动件(18a、18b)限定。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述固定止动件(18a、18b)的定位可调节。

8.一种借助水平卷绕器单元将条带形材料卷绕成卷盘的方法，该卷绕器单元接纳卷轴，所述条带形材料在卷绕过程中绕到所述卷轴上，

所述条带材料在卷绕过程中被压平辊压在所述卷盘上，

在卷绕过程中，通过绕枢转杆的枢转点的旋转轴线枢转的至少一个长度恒定的枢转杆，来调节所述压平辊的位置，所述枢转杆承载所述压平辊，

并且所述条带材料在卷绕之前被引导经过偏转辊子装置，所述偏转辊子装置包括板形仪辊和压紧辊，该压紧辊在所述卷轴和所述板形仪辊之间，且位于所述板形仪辊下游，

其特征在于，

所述偏转辊子装置的压紧辊的位置在卷绕开始之前被至少竖向地调节，并在整个卷绕过程中保持固定，以及

在整个卷绕过程中保持固定的所述枢转杆的枢转点在卷绕开始之前根据所述压紧辊的位置调节，使得在整个卷绕过程中所述压平辊与所述卷盘的接触点的路径和所述条带形材料在所述卷盘上的切点的路径之间的距离保持在公差在±5mm内的最佳工作距离。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述条带形材料为金属箔。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一个枢转杆的枢转点以这样的方式来调节，即使得所述压紧辊的最低点高于所述枢转点的旋转轴线，并且低于所述卷轴的最高点的水平高度。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述压紧辊和所述至少一个枢转杆的枢转点的旋转轴线以这样的方式来调节，即使得它们都位于所述卷轴的纵向轴线的水平高度以上。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一个枢转杆的枢转点的调节通过辅助枢转臂的运动实现。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述辅助枢转臂的运动为绕支点在至少两个固定止动件之间旋转。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述枢转杆的枢转点通过迫使所述辅助枢转臂抵靠在固定止动件上而被固定。

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