CN104096713B - 在线换辊装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线换辊装置，包括自动地将轧机上的旧工作辊拉出，以及将新工作辊送入到轧机内的推拉装置；以及插入到轧机内，使轧机对旧辊解除锁定，且在换辊过程中，对旧工作辊和新工作辊进行支撑的轨道移动装置；布置在推拉装置与轨道移动装置之间的轨道装置，该轨道装置的轴向与推拉装置的轴向相互垂直；以及承载旧工作辊的第一移动机构和承载新工作辊的第二移动机构，第一移动机构和第二移动机构配合在所述轨道装置上。本发明的在线换辊装置不需人工，就可自动实现换辊。

Description

在线换辊装置

技术领域

本发明涉及于金属加工设备与制造技术领域，具体涉及一种在线换辊装置。

背景技术

在钢带连续生产工艺中，需要通过轧机对带钢进行轧制。轧机上的轧辊(工作辊)为易磨损件，在使用一段时间后表面受损严重，轧制出的带材表面质量下降。通常在带钢基板好且正常情况下，生产3000吨带钢后，就需要更换轧辊，如果原料带钢有破口或者有波浪形时，轧辊更换频率会更高，而且每次更换轧辊时，要用行车将轧辊从轧机上吊起才能更换，因此必须停止生产线方能完成，影响生产效率，同时当操作不当时，还会损伤在线钢带，更换时需要数名工人，耗时长，更重要的是由于生产线停线，不可避免地会造成退火炉中残留废品。因此，有必要对现有技术加以改进。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种不需人工，就可自动实现换辊的在线换辊装置。

解决上述技术问题的技术方案如下：

在线换辊装置，其特征在于，包括：

自动地将轧机上的旧工作辊拉出，以及将新工作辊送入到轧机内的推拉装置；

插入到轧机内，使轧机对旧辊解除锁定，且在换辊过程中，对旧工作辊和新工作辊进行支撑的轨道移动装置；

布置在推拉装置与轨道移动装置之间的轨道装置，该轨道装置的轴向与推拉装置的轴向相互垂直；

承载旧工作辊的第一移动机构和承载新工作辊的第二移动机构，第一移动机构和第二移动机构配合在所述轨道装置上。

优先地，推拉装置包括框架、驱动装置、行走机构和夹紧机构，驱动装置安装在框架上部并位于框架的一端，驱动装置的输出端与行走机构连接，行走机构设置在框架的下部，所述夹紧机构安装在框架上部并位于框架的另一端。

优先地，所述夹紧机构包括电机、直线运动机构、连接块、转轴以及卡爪，电机的输出端与直线运动机构的输入端连接，直线运动机构的输出端与连接块的一端铰接，连接块的另一端与转轴铰接，所述卡爪固定在转轴上。

优先地，所述直线运动机构包括箱体、蜗轮、蜗杆、传动轴、螺母、伸缩管，所述箱体通过连接法兰固定在电机的外壳上，蜗杆可转动地安装在箱体内并与电机的输出端固定连接，所述蜗轮与蜗杆相互啮合，所述传动轴的一端可转动地安装在箱体内，所述蜗轮支承在传动轴上，传动轴的另一端伸出到箱体的外部，传动轴伸出到箱体外部的轴身上设有螺纹，所述螺母螺纹连接在传动轴上，所述伸缩管与螺母固定连接。

优先地，所述直线运动机构还包括外管和限位开关，所述外管罩住传动轴以及螺母后，外管的一端固定在箱体上，所述限位开关固定在外管上。

优先地，所述轨道移动装置包括底座、支座、液压马达、齿轮轴、齿条、插入轨道、罩壳，所述支座固定在底座的上部，液压马达固定在支座上，齿轮轴与液压马达固定连接，齿条与齿轮轴相互啮合，插入轨道与齿条固定连接后安装在罩壳中，罩壳支承在底座上。

优先地，所述轨道移动装置还包括安装在罩壳内的压辊和支承辊，所述压辊压在插入轨道的上表面，所述齿条通过支承辊支承。

优先地，所述轨道装置包括摆动轨道、固定轨道以及液压缸，摆动轨道的端部与固定轨道的端部吻合，摆动轨道的端部与液压缸的活塞杆铰接。

优先地，第一移动机构和第二移动机构均由小车和液压缸组成，小车滑动或滚动配合在轨道装置上，液压缸的活塞杆与小车固定连接。

采用了上述方案，工作辊换辊时，轨道移动装置依靠液压马达驱动齿轮带动安装在轨道内的齿条使托辊上的轨道插入轧机中，第一移动机构移动到轧机中心，推拉装置在驱动装置和行走机构的作用下，将待换的旧工作辊从轧机中拉出。推拉装置夹紧机构打开，推拉装置回位。放旧工作辊的第一移动机构在液压缸的作用下，移出轧机中心，放有新工作辊的第二移动机构移入轧机中心，推拉装置将新工作辊推入轧机，移动轨道拔出轧机，推拉小车回位，换辊完毕。支撑辊换辊时，两台移动机构分别向出口侧和入口侧移动，移动装置的横移轨道液压缸收缩，摆动轨道收回，让出中间位置，这时支承辊换辊装置将支承辊拉出。

本发明具有以下优点：

1、采用第一移动机构和第二移动机构，且第一移动机构和第二移动机构为分体式，可在轨道上自由行走，轨道装置沿轧机纵向布置，横向移动，减少占地面积；

2、轨道装置具备轨道摆动功能，为换支承辊让出空间；

3、不需人工，就可实现换辊，不仅省时、省力，而且非常安全。

4、采用插入轨道机构，充分利用轧机内有效空间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明中的推拉装置的主视图；

图4为本发明中的推拉装置的俯视图；

图5为推拉装置中卡爪的开合状态示意图；

图6为推拉装置中的直线运动机构的剖面结构示意图；

图7为本发明中的轨道移动装置的结构示意图；

图8为轨道移动装置的齿条与齿轮轴的啮合示意图；

图9为换辊前轨道移动装置与工作辊的状态示意图；

图10为准备换辊时轨道移动装置的插入轨道逐步插入到轧机内的示意图；

图11为换工作辊时轨道移动装置的插入轨道完全插入到轧机内的示意图；

图12为轨道装置的俯视图；

图13为轨道装置换工作辊时的示意图；

图14为轨道装置换支承辊时的示意图；

附图中，100为推拉装置，101为框架，102为电机，103为减速机，106为电机，107为连接块，108为转轴，109为卡爪，110为箱体，111为蜗轮，112为蜗杆，113为传动轴，114为螺母，115为伸缩管，116为连接法兰，118为轴承，119为轴承，120为弹性挡圈，121轴用弹性挡圈，122为闷盖，123为螺母，124为导向套，125为接头，126为球形铰接头，127为外管，128为限位开关，129为导向套，130为挡圈；

200为轨道移动装置，201为包括底座，202为支座，203为液压马达，204为齿轮轴，205为齿条，206为插入轨道，207为罩壳，208为压辊，209为支承辊；

300为轨道装置，301为摆动轨道，302为固定轨道，303为液压缸，304为连接支耳；

400为第一移动机构，500为第二移动机构，600为轧机，700为支撑辊，800为液压缸。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明的在线换辊装置包括：自动地将轧机上的旧工作辊拉出，以及将新工作辊送入到轧机内的推拉装置100。以及插入到轧机内，使轧机对旧辊解除锁定，且在换辊过程中，对旧工作辊和新工作辊进行支撑的轨道移动装置200。布置在推拉装置与轨道移动装置之间的轨道装置300，该轨道装置的轴向与推拉装置的轴向相互垂直。承载旧工作辊的第一移动机构400和承载新工作辊的第二移动机构500，第一移动机构和第二移动机构配合在所述轨道装置上。即本发明由推拉装置100、轨道移动装置200、轨道装置300以及第一移动机构400、第二移动机构500五大部分组成，下面分别对每部分以及各部分之间的关系进行详细说明：

参照图3和图4，本发明的推拉装置100包括框架101、驱动装置、行走机构和夹紧机构，驱动装置安装在框架101上部并位于框架的一端。驱动装置由电机102和减速机103组成，电机102的输出端与减速机103的输入端连接，电机102的动力经减速机103变换后，输出更大的动力。驱动装置的输出端与行走机构连接，行走机构设置在框架的下部。行走机构由链轮、滚轮以及相应的传动轴组成，所述减速机103输出的动力传递到传动轴上，传动轴将动力传递到与之连接的链轮上，链轮再将动力传递到连接有滚轮的传动轴上，从而带动滚轮转动，滚轮滚动配合在相应的轨道上，进而带动推动装置100整体前进或后退。所述夹紧机构安装在框架101上部并位于框架101的另一端。参照图3至图5，夹紧机构包括电机106、直线运动机构、连接块107、转轴108以及卡爪109，电机106的输出端与直线运动机构的输入端连接，直线运动机构的输出端与连接块107的一端铰接，连接块107的另一端与转轴108铰接，所述卡爪108固定在转轴上，转轴108通过轴承连接在框架101上。卡爪108由连接臂以及从连接臂的一端部延伸出的钩爪组成，连接臂的另一端用于与转轴108紧固，钩爪用于对工作辊进行夹持或释放。从图3和图4的示意可以看出，当电机106工作，其输出的扭矩传递给直线运动机构，直线运动机构将旋转的扭矩转换为直线运动的作用力，进而带动连接块107以铰接点为中心作弧线运动，从而使转轴108在框架108上发生转动，带动卡爪109转动，由于转轴108为两个并且呈对称布置，因此，当相对称的卡爪109随转轴108运动至a状态时(如图5)，即可对旧工作辊或新工作辊的头部夹持，当相对称的卡爪109随转轴108运动至b状态时，即可对旧工作辊或新工作辊的头部释放。

参照图6，为本发明的直线运动机构的优选实施方式，该直线运动机构包括箱体110、蜗轮111、蜗杆112、传动轴113、螺母114、伸缩管115。箱体110通过连接法兰116固定在电机106的外壳上，蜗杆112可转动地安装在箱体110内并与电机106的输出端固定连接，蜗杆112与电机106的输出端通过键周向紧固为一体，在蜗杆112的圆周面上紧固有轴承118，该轴承的外圈与箱体的内壁面相吻合，轴承113的轴向端面分别通过连接法兰116和设置于蜗杆112圆周面上的限位台阶限位。通过轴承113可以增加蜗杆112旋转时的稳定性，防止其产生跳动。蜗杆112的另一端通过轴承119支撑在箱体110上，在轴承119的两侧分别采用孔用弹性挡圈120和轴用弹性挡圈121限位，在箱体上的安装轴承119的轴承孔中，固定一个闷盖122，对轴承孔进行密封，避免润滑油飞溅出箱体以及防止灰尘等杂质进入到箱体110内。所述蜗轮111与蜗杆112相互啮合，将电机106输出的动力改变方向。所述传动轴113的一端可转动地安装在箱体110内，所述蜗轮111支承在传动轴113上，传动轴113安装在箱体内的一端的端部上设有螺母123，通过螺母123对传动轴进行轴向限位，防止其发生轴向窜动。传动轴113的另一端伸出到箱体110的外部，传动轴113为一根台阶轴，传动轴113的小径轴身部分位于箱体110内，传动轴113的大径轴身部分位于箱体外部。传动轴113伸出到箱体外部的轴身上设有螺纹，所述螺母114螺纹连接在传动轴上，这样，传动轴113与螺母114组成一个丝杠机构，将旋转的动力转换为直线动力输出。螺母114为梯形螺母，所述伸缩管115与螺母固定连接，伸缩管115套在传动轴113的大径轴身上，在传动轴113的端部紧固一个导向套124，该导向套124与伸缩管115之间滑动配合，对伸缩管115不但起到了支撑作用，而且还起到了导向作用。伸缩管115的另一端部紧固一个接头125，该接头上连接有球形铰接头126，球形铰接头126用于与连接块107铰接。

直线运动机构的工作过程为：电机106输出的扭矩传递给蜗杆112，由蜗杆传递给蜗轮111，蜗轮111带动传动轴113转动，传动轴将动力传递给螺母114，螺母114作直线运动，带动伸缩管115进行伸缩。伸缩管115伸缩的同时，将动力传递给球形铰接头126，从而使连接块107的端部以铰接点为中心作弧线运动。

参照图4和图6，本发明的直线运动机构还包括外管127和限位开关128，所述外管127罩住传动轴113以及螺母114后，外管127的一端固定在箱体110上，所述限位开关128固定在外管127上。在外管127与伸缩管115之间设置有一个导向套129,该导向套129通过挡圈130固定于外管127与的内壁面上,通过挡圈130对导向套的轴向进行限位。通过导向套129的作用，使伸缩管的伸缩更加平衡。当伸缩管115缩回并带动球形铰接头126运动时，该过程中卡爪逐步打开，对工作辊的头部进行释放，当球形铰接头126碰触到限位开关128，则缩回的位置已到达最大程度，限位开关128将该信号传递给相应的控制系统，控制系统则控制电机停止工作。

参照图7和图8，本发明轨道移动装置200侧位轧机600的一侧(如图1)，轨道移动装置200包括底座201、支座202、液压马达203、齿轮轴204、齿条205、插入轨道206、罩壳207。所述支座202固定在底座201的上部，液压马达203固定在支座202上，齿轮轴204与液压马达固定连接，齿条205与齿轮轴204相互啮合，插入轨道206与齿条205固定连接后安装在罩壳207中，罩壳207支承在底座201上。插入轨道206的两端固定有缓冲装置，该缓冲装置可以为橡胶垫一类具有弹性回复作用力的弹性垫。轨道移动装置200还包括安装在罩壳207内的压辊208和支承辊209，所述压辊208压在插入轨道206的上表面，所述齿条205通过支承辊209支承。通过压辊208对插入轨道206的施压，以及通过支承辊209对齿条的支承作用，使得齿条205和插入轨道206在工作过程中不会发生跳动或摆动，即增加齿条205和插入轨道206运行的稳定性。

本发明设置轨道移动装置200的目的在于：由于薄带连铸线轧机机架内空间狭小的特点(如图9)，人工换辊的操作难度很大。通过轨道移动装置200，当轨道移动装置工作时(如图10)，首先，液压马达203输出的扭矩传递给齿轮轴204，齿轮轴204转动带动齿条205移动，插入轨道206随着齿条205一起向轧机600移动，与此同时，轧机上的工作锁紧缸将工作辊的轴承座打开，工作辊平衡缸将旧工作辊顶起(图中未示出)，让出位置，随着插入轨道206完全插入到轧机内(如图11)，在插入轨道206移动并插入到工作辊的轴承座下方后，插入轨道206将旧工作辊整体托住，在推拉装置100将旧工作辊拉走，拉走过程中，旧工作辊沿着插入轨道滑行，再由推拉装置将新工作辊推入到插入轨道上，由插入轨道将新工作辊托住，新工作辊就位后，插入轨道在齿条205的带动下拔出。因此，插入轨道206在换辊过程中起到了支撑和导向作用，这种方式比现有的换辊方式在速度上提升了好几倍，并且整个过程不需人为参与，有省时省力的优点。

如图12，所述轨道装置300包括摆动轨道301、固定轨道302以及液压缸303，摆动轨道301的端部与固定轨道302的端部吻合，摆动轨道301的端部与液压缸303的活塞杆铰接。摆动轨道301、固定轨道302安装在地基上，摆动轨道一端设置有与固定轨道连接的回转销，液压缸303的缸体固定在地基上，液压缸303的轴向与摆动轨道301的轴向不平行，即相互之间具有一定夹角，在摆动轨道301上焊接固定有连接支耳304，液压缸303的活塞杆与连接支耳304铰接。

如图13，换工作辊时，摆动轨道301与固定轨道302呈闭合状态，组成横移小车轨道，以便于第一移动机构或第二移动机构能够沿着摆动轨道301和固定轨道302行走。如图14，当需要换支撑辊700时(支撑辊也是轧机上的辊子)，由于支撑辊700的体积较大，第一移动机构400和第二移动机构500分别移动到两侧的固定轨道上，液压缸303收缩，摆动轨道301收回，在液压缸的作用下，摆动轨道绕回转支点做90度摆动，为支承辊的放置让出空间。

如图2，第一移动机构400和第二移动机构500均由小车和液压缸800组成，小车滑动或滚动配合在轨道装置上，液压缸的活塞杆与小车固定连接。第一移动机构400和第二移动机构500可以独立自由运动也可以联动，每台小车底部固定有两个平轮和四个导向轮子，安放在侧移小车支撑轨道上。每个小车配有一个固定在地基上的液压缸，由该液压缸根据需要实现小车在由摆动轨道301和固定轨道302组成的横移小车轨道上来回移动，使小车在正确的换辊位置。

Claims (7)

1.在线换辊装置，其特征在于，包括：

自动地将轧机上的旧工作辊拉出，以及将新工作辊送入到轧机内的推拉装置；

插入到轧机内，使轧机对旧工作辊解除锁定，且在换辊过程中，对旧工作辊和新工作辊进行支撑的轨道移动装置；

布置在推拉装置与轨道移动装置之间的轨道装置，该轨道装置的轴向与推拉装置的轴向相互垂直；

承载旧工作辊的第一移动机构和承载新工作辊的第二移动机构，第一移动机构和第二移动机构配合在所述轨道装置上；

所述轨道移动装置包括底座、支座、液压马达、齿轮轴、齿条、插入轨道、罩壳，所述支座固定在底座的上部，液压马达固定在支座上，齿轮轴与液压马达固定连接，齿条与齿轮轴相互啮合，插入轨道与齿条固定连接后安装在罩壳中，罩壳支承在底座上，所述轨道移动装置还包括安装在罩壳内的压辊和支承辊，所述压辊压在插入轨道的上表面，所述齿条通过支承辊支承。

2.根据权利要求1所述的在线换辊装置，其特征在于：推拉装置包括框架、驱动装置、行走机构和夹紧机构，驱动装置安装在框架上部并位于框架的一端，驱动装置的输出端与行走机构连接，行走机构设置在框架的下部，所述夹紧机构安装在框架上部并位于框架的另一端。

3.根据权利要求2所述的在线换辊装置，其特征在于：所述夹紧机构包括电机、直线运动机构、连接块、转轴以及卡爪，电机的输出端与直线运动机构的输入端连接，直线运动机构的输出端与连接块的一端铰接，连接块的另一端与转轴铰接，所述卡爪固定在转轴上。

4.根据权利要求3所述的在线换辊装置，其特征在于：所述直线运动机构包括箱体、蜗轮、蜗杆、传动轴、螺母、伸缩管，所述箱体通过连接法兰固定在电机的外壳上，蜗杆可转动地安装在箱体内并与电机的输出端固定连接，所述蜗轮与蜗杆相互啮合，所述传动轴的一端可转动地安装在箱体内，所述蜗轮支承在传动轴上，传动轴的另一端伸出到箱体的外部，传动轴伸出到箱体外部的轴身上设有螺纹，所述螺母螺纹连接在传动轴上，所述伸缩管与螺母固定连接。

5.根据权利要求4所述的在线换辊装置，其特征在于：所述直线运动机构还包括外管和限位开关，所述外管罩住传动轴以及螺母后，外管的一端固定在箱体上，所述限位开关固定在外管上。

6.根据权利要求1所述的在线换辊装置，其特征在于：所述轨道装置包括摆动轨道、固定轨道以及液压缸，摆动轨道的端部与固定轨道的端部吻合，摆动轨道的端部与液压缸的活塞杆铰接。

7.根据权利要求1所述的在线换辊装置，其特征在于：第一移动机构和第二移动机构均由小车和液压缸组成，小车滑动或滚动配合在轨道装置上，液压缸的活塞杆与小车固定连接。