CN103182557B - 双轴异步传动滚切式剪切设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种双轴异步传动滚切式剪切设备，所述双轴异步传动滚切式剪切设备包括：第一减速机，第一偏心轴，与所述第一减速机连接；第二减速机，独立所述第一减速机设置；第二偏心轴，与所述第二减速机连接；上剪刃，同时与所述第一偏心轴和所述第二偏心轴连接，所述上剪刃包括：第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述第一偏心轴连接，所述第二连接部与所述第二偏心轴连接；所述第一偏心轴和所述第二偏心轴异步动作或同步动作。本发明通过独立传动摆脱了以往的机械同步，可通过电气调整更容易实现真正意义上的“纯滚动”剪切效果，更有利于钢板的剪切以及保证钢板的剪切质量。

Description

双轴异步传动滚切式剪切设备

技术领域

本发明涉及轧钢机械领域，具体涉及一种双轴异步传动滚切式剪切设备，其主要功能为对钢板进行横向或纵向切断，例如，用于带钢或中厚板钢板剪切的横剪设备(如滚切式的切头剪、分段剪、定尺剪)和纵剪设备(如滚切式的切边剪、双边剪、剖分剪)等。

背景技术

滚切剪式剪切设备目前主要存在两种结构形式，滚切机构分为曲柄连杆式(双轴传动)和液压缸驱动连杆式(液压式)两种，曲柄连杆式又可分为双轴偏心式和单轴偏心式两种，目前，国内、外中厚板生产线上主要使用的是双轴传动偏心式剪切设备，主要原理为剪切机经过三级减速后，由偏心轴带动连杆驱动上刀架运动，在导向杆约束下进行近似于纯滚动的剪切动作。国内各高校及设计单位对其原理也进行了大量研究，对其滚切原理、力能参数、剪切工艺优化等方面进行了比较深入的分析；而单轴偏心式剪切设备应用较少，其基本结构也是通过三级减速后带动单轴转动，单曲轴采用2个偏心，带动连杆和上刀架进行近似于滚切运动。

单轴传动剪切设备在其设备结构上与双轴传动剪切设备比较类似，其设备重量及制造加工难度上相差无几，而对于大于3500mm以上的剪切设备，如果采用单轴传动的剪切设备就比较困难，而双轴传动的剪切设备已经有5000mm的设备问世。

目前，由于双轴传动是同步的机械传动，沿着剪刃的长度方向，剪刃上的各部分(即上剪刃前部位置和后部位置)随双轴是同步移动的，也就是，双轴传动的剪切设备的剪切为近似于滚切运动的剪切，还不是真正的滚切运动，这样，会影响剪切断面的质量、剪切精度、剪切能力和效率。

其次，剪切设备对钢板进行剪切主要是通过惯性来实现的，不管钢板的薄厚都采用相同的功率，剪切设备产品普遍都存在设备能力浪费、能耗高等现象。

再有，现有的双轴传动的剪切设备对于不同型号、厚度、硬度的钢材无法进行合理的调整，往往对于不同的中厚板都采用相同的剪切控制，这样，也影响剪切能力和效率。

进而，不管单轴传动还是双轴传动的剪切设备均是将减速机的箱体与底座或支座一体化，将减速机的整个箱体设置在基础上或工作面上，减速机存在设备吨位大、制造成本高、加工周期长等不足，而目前在建生产线建设周期普遍较短，而改造项目更是对改造周期要求分秒必争。双轴传动剪切设备的主传动部分一般为保证质量，均为专业减速机厂家加工制造，整体的减速机吨位较大，专业厂家制作，不但费用昂贵，而且周期一般少则6～8个月，多则一年时间，整体减速机还要在装配厂进行装配和试车，由于吨位较大，试车成功后在后续的安装和运输过程中不能拆箱，在整体运输和吊装时都需要专业的大型工具；而大型的减速箱体，其结合面的密封效果都不尽人意，经对国内多个厂家双轴传动剪切设备的调研发现，减速箱体在投产后均存在不同程度的漏油现象，而对其漏油的后续处理将会投入很大的精力，对减速箱的维修存在很大的困难，减速箱在日后的备品备件方面也比较麻烦，各个厂家都不会对减速机的齿轮进行备件，一旦出现故障就会影响生产。

发明内容

本发明提供一种双轴异步传动滚切式剪切设备，以解决现有的双轴传动的剪切设备剪切断面的质量差，不能实现纯滚切式剪切的问题。本发明还要解决现有的剪切精度、剪切能力或效率差的问题。本发明还要解决现有的双轴传动的剪切设备制作周期长、安装运输复杂的问题。本发明还要解决现有的双轴传动的剪切设备调整不便，不太适应不同种类的中厚板的轧制的问题。

为此，本发明提出一种双轴异步传动滚切式剪切设备，所述双轴异步传动滚切式剪切设备包括：

第一减速机，

第一偏心轴，与所述第一减速机连接；

第二减速机，独立所述第一减速机设置；

第二偏心轴，与所述第二减速机连接；

上剪刃，同时与所述第一偏心轴和所述第二偏心轴连接，所述上剪刃包括：第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述第一偏心轴连接，所述第二连接部与所述第二偏心轴连接；

所述第一偏心轴和所述第二偏心轴异步动作或同步动作。

进一步地，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：分别设置在第一偏心轴和第二偏心轴上并感应两偏心轴偏心位置的第一感应装置和第二感应装置，

第一感应装置，感应与所述上剪刃相连的第一偏心轴的偏心位置；

第二感应装置，感应与所述上剪刃相连的第二偏心轴的偏心位置；

进一步地，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：控制器，所述控制器分别与所述第一感应装置和第二感应装置连接，并且所述控制器分别与所述第一减速机和所述第二减速机连接。

进一步地，所述第一偏心轴和所述第二偏心轴的偏心距均为50～200mm之间。

进一步地，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括设置在所述上剪刃之下的下剪刃。

进一步地，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：与所述第一减速机连接的第一主电机、以及与所述第二减速机连接的第二主电机，所述第一减速机与所述第一主电机通过具有第一安全耦合器的第一联轴器连接，所述第二减速机与所述第二主电机通过具有第二安全耦合器的第二联轴器连接。

进一步地，所述第一减速机与所述第二减速机分体设置，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：支撑所述第一偏心轴和所述第二偏心轴的机架。

进一步地，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：安装所述第一减速机和所述第二减速机的第一平台，以及安装所述第一主电机与所述第二主电机的第二平台，所述第二平台的高度高于所述第一平台。

进一步地，所述上剪刃为圆弧形，所述上剪刃的圆弧半径在50～150m之间。

进一步地，所述下剪刃设置在下刀架上，所述下刀架底部同所述机架通过定位台阶或定位键或定位齿进行连接。

由于上剪刃通过两个偏心轴连接到两个独立的减速机上，因而，可以通过控制器控制两个偏心轴的同步或异步动作，对上剪刃的剪切动作轨迹进行微调，就可以实现理论意义上的“纯滚动”剪切，具有更好的提高剪切质量。

由于上剪刃实现了滚动式剪切，这样，双轴异步传动滚切式剪切设备可以充分利用惯性，提高效率，减少能耗。

由于通过两个偏心轴连接到两个独立的减速机上，两个偏心轴相对独立，两个偏心轴减重25％左右，两个独立的减速机相对于原来的单个大型减速机，减速箱体减重40％左右，润滑系统降低80％，支撑两个偏心轴的机架减重大约15％，整套设备减重明显，制造成本降低。

两个独立的减速机可以采用标准减速机，供货周期为1～2个月，而普通非标减速机制造周期至少需要7～8个月，制造周期大大缩短。

减速机可灵活提供备件：单独的减速机具有互换性，可以增加整台减速机的备件，当减速机存在故障时可快速实现减速机的备件更换。

安装、维护方便，使用成本大大降低，有利于做到低碳、节能的效果。

本发明可以通过对两个偏心轴或两个独立的减速机分别调整，使得上剪刃针对不同厚度的钢板可以进行同步动作或异步动作，以及异步动作的滞后时间，能够顺利的剪切不同厚度的钢板，能够降低能耗。

附图说明(以下附图以滚切式定尺剪为例，但并不仅限于滚切式定尺剪)

图1为根据本发明实施例的双轴异步传动滚切式定尺剪的主视结构示意图；

图2为根据本发明实施例的双轴异步传动滚切式定尺剪的立体结构示意图；

图3为根据本发明实施例的传动结构示意图；

图4为根据本发明实施例的机架结构示意图；

图5为根据本发明实施例的面板结构示意图；

图6为根据本发明实施例的轴承座结构示意图；

图7为根据本发明实施例的平台结构示意图；

图8为根据本发明实施例的上剪刃的内部剖视结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

根据本发明实施例的双轴异步传动滚切式剪切设备，其主要功能为对钢板进行横向或纵向切断，例如，本发明的双轴异步传动滚切式剪切设备可以为：用于带钢或中厚板钢板剪切的横剪设备(如滚切式的切头剪、分段剪、定尺剪)和纵剪设备(如滚切式的切边剪、双边剪、剖分剪)等。本专利说明书中所列背景技术、附图及附图描述以滚切式定尺剪为例说明，但本专利技术包括但并不仅限于滚切式定尺剪，也适用于所有滚切式横剪、纵剪设备中与实现滚切动作的上剪刃相连的两偏心轴的异步传动方式。

如图3所示，根据本发明实施例的双轴异步传动滚切式剪切设备包括：两个减速机03和两个偏心轴08，两个减速机03可以为相同的结构和型号，两个偏心轴08可以为相同的结构和型号，以图3为例，将左上方的减速机03和偏心轴08作为第一减速机和第一偏心轴，将右下方的减速机03和偏心轴08作为第二减速机和第二偏心轴。第一偏心轴，例如通过联轴器04与所述第一减速机连接；第二偏心轴，与所述第二减速机连接；上剪刃10，同时与两个偏心轴连接，所述上剪刃包括：第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述第一偏心轴连接，所述第二连接部与所述第二偏心轴连接；第一偏心轴连接在上剪刃的前部位置，第二偏心轴连接在上剪刃的后部位置。

如图3和图8所示，上剪刃10安装在上刀架09上，每个偏心轴08上套设有连杆06，通过设置在上刀架09上的导向杆20，两个连杆06带动上剪刃10实现上刀架09的滚切运动。关于上剪刃10与两个偏心轴连接以及上剪刃内部的具体结构，不是本发明讨论的重点，可以参考现有技术。下面主要介绍本发明与现有技术的主要区别。

本发明与现有技术的最大区别之一是：第二减速机独立所述第一减速机设置；即，本发明的两个减速机是相互独立的，所述第一偏心轴和所述第二偏心轴异步动作或同步动作。由于上剪刃通过两个偏心轴连接到两个独立的减速机上，因而，可以通过控制器控制两个偏心轴的同步或异步动作，对上剪刃的剪切动作轨迹进行微调，就可以实现理论意义上的“纯滚动”剪切，具有更好的提高剪切质量。

左右偏心轴采用单独传动后，调试比较灵活。本发明在传动控制上避免了以往双轴驱动的机械同步带来的弊端，可以很好利用电气速度的控制实现两个偏心轴的异步传动，更好的实现“纯滚动”模式，而且根据需要，也可以实现两个偏心轴的同步动作，使得本发明可以有灵活的选择。

进一步地，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：分别设置在第一偏心轴和第二偏心轴上并感应两偏心轴偏心位置的第一感应装置和第二感应装置(图中未示出)，第一感应装置和第二感应装置例如为传感器或行程开关。感应装置通常设置在两偏心轴上，也可以设置在与两偏心轴相连的各级传动机构上，第一感应装置和第二感应装置的设置不能影响两偏心轴和滚切机构的动作。

现有技术由于两个偏心轴是同步动作的，因此，现有技术只设置一个感应装置或一个探测点或探测器，本发明由于两个偏心轴可以同步或异步动作，所以，本发明在剪切设备上设置两个感应装置或探测点或探测器，第一感应装置，感应与所述上剪刃相连的第一偏心轴的偏心位置；第二感应装置，感应与所述上剪刃相连的第二偏心轴的偏心位置；第一感应装置和第二感应装置分别感应或探测两个偏心轴的偏心位置，给两个偏心轴的异步动作分别提供偏心相位数据。

进一步地，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：控制器(图中未示出，例如可以为CPU或PLC)，所述控制器分别与所述第一感应装置和第二感应装置连接，并且所述控制器分别与所述第一减速机和所述第二减速机连接。这样，控制器能分别控制两个减速机，通过电气控制来调整上剪刃的滚切动作，更容易实现真正意义上的“纯滚动”剪切效果。

进一步地，如图8所示，所述第一偏心轴和所述第二偏心轴的偏心距C均为50～200mm之间，使得两个偏心轴之间能够保持异步动作所需的时间差，以实现上剪刃的滚切运动。

进一步地，如图1所示，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括设置在所述上剪刃之下的下剪刃11。上剪刃10和下剪刃11的配合实现对钢板的剪切。进一步地，所述下剪刃11设置在下刀架12上，所述下刀架12底部同所述机架13通过定位台阶或定位键或定位齿进行连接，以承受竖直方向剪切力。

进一步地，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：与所述第一减速机连接的第一主电机、以及与所述第二减速机连接的第二主电机，所述第一减速机与所述第一主电机通过具有第一安全耦合器的第一联轴器连接，所述第二减速机与所述第二主电机通过具有第二安全耦合器的第二联轴器连接。每个电机通过一个减速机带动一个偏心轴转动。如图1至图3所示，各减速机03连接一个主电机01，并且，减速机03与主电机01通过具有安全耦合器的联轴器02连接，这样的设置，具有过载保护的功能，在超出设定扭矩情况下，联轴器02能自动脱离开，既能保护主电机01，又能保护减速机03等设备。联轴器02还具有快速复位的功能，减少故障发生时间。

进一步地，如图2和图3所示，所述第一减速机与所述第二减速机分体设置，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：支撑所述第一偏心轴和所述第二偏心轴的机架13。各减速机例如为三级减速机，各减速机分开制作和设置，使得减速箱体比原来的整体式箱体减重40％左右，润滑系统降低80％。而且，由于分体式减速机比原来的整体式减速机能够做到型号、尺寸上的减小，因而能够采用标准的减速机，供货周期为1～2个月，而普通非标减速机制造周期至少需要7～8个月，制造周期大大缩短，能够使设备及早投入使用。由于两个偏心轴相对独立，两个偏心轴之间可以减少不必要的连接装置，使得两个偏心轴减重25％左右，因而，支撑两个偏心轴的机架能够减重大约15％，这样，能够节省更多的成本。

进一步地，如图1，图2和图7所示，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：安装所述第一减速机和所述第二减速机的第一平台14，以及安装所述第一主电机与所述第二主电机的第二平台17，所述第二平台17的高度可以不同于所述第一平台14。将两个减速机都设置在第一平台内，将主电机安装在第二平台内，便于减速机制作、安装和检修过程中的相对独立，不影响电机的安装和检修。第一层平台14设置有立柱15与基础相连接，其前端位置34是与机架13上的位置25相连接。第二层平台17在位置33处为安装主电机的位置，底部设置有立柱16与基础相连接。

进一步地，如图8所示，所述上剪刃10的底部为圆弧形，所述上剪刃的圆弧半径b在50～150m之间，以实现“纯滚动”剪切。

下面具体描述一下本发明的工作原理：

如图1至图3，双轴异步传动滚切式剪切设备包括：两个减速机03和两个偏心轴08、安装上剪刃10的上刀架09、安装下剪刃11的下刀架12、支撑两个偏心轴08的面板07、以及支撑上刀架09、下刀架12和面板07的机架13。面板07通过竖直方向例如楔键18和水平方向例如楔键22与机架13定位，还通过螺栓同机架13固定连接；轴承座05通过水平方向例如楔键30和竖直方向例如楔键32与机架13定位，还通过螺栓同机架13固定把合。如图5和图6，两个偏心轴08一端支撑在面板07的位置27(例如为轴套)，另一端同轴承座05在位置29(例如为轴套)相连接。如图4，下刀架12通过竖直方向键21和螺栓同机架13连接，下刀架12底部同机架13有台阶或齿进行连接，以承受竖直方向剪切力。

如图4，机架13是整个剪机的骨架，主要承受剪切力，顶部通过键或楔键18、19、22、23和螺栓与面板07和轴承座05相连(面板07与机架13通过贴合面28连接，轴承座05与机架13通过贴合面31连接)，内侧通过键21和螺栓与下刀架12在平面26相连，中部通过位置24与导向杆的固定端(例如轴套)相连，后部通过平面25与第一平台14相连。在剪切钢板时，剪切力传递给上剪刃10和下剪刃11，上剪刃10将向上的剪切力传递给上刀架09，上刀架09将剪切力传递给连杆06，连杆06再将剪切力传递给偏心轴08，偏心轴再将剪切力分别传递给面板07和轴承座05，而面板07和轴承座05最终将剪切力传递给机架13；下剪刃11将向下的剪切力传递给下刀架12，下刀架12将向下的剪切力传递给机架13。因此剪切力在整个剪机里为一个内力，机架13主要负责承受剪切力。

机架13、下刀架12、轴承座05、面板07共同组装把合在一起，形成一个封闭的框架结构，具有结构稳定、刚度高的特点。

本发明的传动关系如下：两台主电机01通过带安全耦合器的联轴器02再经两台独立的减速机(例如三级减速机)03减速，分别通过联轴器04驱动两个偏心轴08，偏心轴08旋转带动套在其上的连杆06运动，在导向杆20的作用下，上刀架09与两个连杆06底部连接，圆弧形上剪刃10安装在上刀架09上，圆弧形上剪刃10相对于安装在下刀架12上的平直的下剪刃11运动，共同实现整个剪机的滚切运动。由于是通过独立的减速机03驱动，摆脱了以往的机械同步，可依靠电气调整上剪刃的滚切动作更容易实现真正意义上的“纯滚动”剪切效果，可方便快捷优化剪机的剪切动作，制定最优剪切方案。本发明的整体剪切效果表现在实现了剪切质量好、剪切精度高、剪切能力强、剪切效率高、产品切口断面光洁等特征。

由于此类剪机剪切时主要依靠惯性剪切，因此可根据不同的剪切周期设计优化主电机的功率，可进一步降低能耗，达到低碳、节能的效果。本发明与现有技术相比，整个剪切设备具有结构紧凑，投资小，供货周期短，维护方便、使用成本低等优点。本发明简化设备的结构，降低设备采购成本，缩短制造周期，简化装配，减少安装成本，降低使用维护费用，增加了剪切设备使用寿命。

本发明对于不同生产线，不同的生产节奏，可通过优化启动时间来降低剪机的主电机功率，实现钢厂的低碳、节能效果。也根据不同生产线的使用情况，通过详细的工艺安排，设计出合适的剪切设备产品，避免产品单一化，产品设计具有针对性。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种双轴异步传动滚切式剪切设备，其特征在于，所述双轴异步传动滚切式剪切设备包括：

第一减速机；

第一偏心轴，通过第三联轴器与所述第一减速机连接；

第二减速机，独立所述第一减速机设置；

第二偏心轴，与所述第二减速机连接；

上剪刃，同时与所述第一偏心轴和所述第二偏心轴连接，所述上剪刃包括：第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述第一偏心轴连接，所述第二连接部与所述第二偏心轴连接；

分别设置在第一偏心轴和第二偏心轴上并感应两偏心轴偏心位置的第一感应装置和第二感应装置，第一感应装置感应与所述上剪刃相连的第一偏心轴的偏心位置；第二感应装置感应与所述上剪刃相连的第二偏心轴的偏心位置；

所述第一偏心轴和所述第二偏心轴异步动作。

2.如权利要求1所述的双轴异步传动滚切式剪切设备，其特征在于，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：控制器，所述控制器分别与所述第一感应装置和第二感应装置连接，并且所述控制器分别与所述第一减速机和所述第二减速机连接。

3.如权利要求1所述的双轴异步传动滚切式剪切设备，其特征在于，所述第一偏心轴和所述第二偏心轴的偏心距均为50～200mm之间。

4.如权利要求1所述的双轴异步传动滚切式剪切设备，其特征在于，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括设置在所述上剪刃之下的下剪刃。

5.如权利要求4所述的双轴异步传动滚切式剪切设备，其特征在于，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：与所述第一减速机连接的第一主电机、以及与所述第二减速机连接的第二主电机，所述第一减速机与所述第一主电机通过具有第一安全耦合器的第一联轴器连接，所述第二减速机与所述第二主电机通过具有第二安全耦合器的第二联轴器连接。

6.如权利要求4所述的双轴异步传动滚切式剪切设备，其特征在于，所述第一减速机与所述第二减速机分体设置，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：支撑所述第一偏心轴和所述第二偏心轴的机架。

7.如权利要求5所述的双轴异步传动滚切式剪切设备，其特征在于，所述双轴异步传动滚切式剪切设备还包括：安装所述第一减速机和所述第二减速机的第一平台，以及安装所述第一主电机与所述第二主电机的第二平台，所述第二平台的高度高于所述第一平台。

8.如权利要求1所述的双轴异步传动滚切式剪切设备，其特征在于，所述上剪刃为圆弧形，所述上剪刃的圆弧半径在50～150m之间。

9.如权利要求6所述的双轴异步传动滚切式剪切设备，其特征在于，所述下剪刃设置在下刀架上，所述下刀架底部同所述机架通过定位台阶或定位键或定位齿进行连接。