CN107000084A - 用于调节横切金属带材的滚筒式剪切机的刀片间隙的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于调节用来切割金属带材（1）的滚筒式剪切机（2）的刀片间隙（4）的设备和方法。本发明解决的问题是改进用于横切金属带材的滚筒式剪切机，使得刀片（5）可被使用，以产生对称的切割轮廓，诸如例如有具有弯曲切割边缘的刀片所展现出的，其中刀片间隙（4）可在滚筒式剪切机的生产操作期间被自动地调节而无需额外的设置时间。通过根据权利要求1的具有两个用于横切金属带材（1）的刀片滚筒（2）的滚筒式剪切机解决这个问题。

Description

用于调节横切金属带材的滚筒式剪切机的刀片间隙的设备和 方法

本发明涉及一种设备和方法，该设备和方法用于，优选是无级地，调节横切金属带材的滚筒式剪切机的刀片间隙。

一方面，本发明涉及带有两个用于横切金属带材的刀片滚筒的滚筒式剪切机，其中在横切过程中刀片滚筒能够通过偏心轮横向于所述带材的行进方向地在打开位置和关闭位置之间被移动。

用于实施这个方法的滚筒式剪切机包括布置在平行轴上的两个反向旋转的滚筒，所述滚筒被安装成彼此间隔较短距离，使得所生产的金属带材将会被传送到这两个滚筒之间，而不接触所述滚筒。

刀片被安装在滚筒的外表面上，刀片的刀片边缘沿着径向方向伸出并超过滚筒半径一个较短距离，并且借助于所述刀片穿过所述滚筒之间的金属带材可在期望的时间点上被横向于行进方向地切割，且当这发生时带材的速度不必被减小。在这种情况下，滚筒通常以角速度旋转，使得滚筒的外表面的速度对应金属带材的速度。

另一方面，本发明涉及一种调节带有两个用于横切金属带材的刀片滚筒的滚筒式剪切机的刀片间隙的方法，其中在横切期间所述刀片滚筒能够通过偏心轮横向于所述带材的行进方向地在打开位置和关闭位置之间被移动，并且所述刀片滚筒在金属带材将被横切的时点之间被定为在打开位置并且金属带材将被传输到所述刀片滚筒之间，并且刀片滚筒以对应带材的行进速度的角速度旋转，并且其中所述刀片滚筒在金属带材将被横切的时点将被移动到关闭位置。

在本发明的方法中，连续的金属带材，其也可由在一些情况下具有不同厚度和不同材料组成的一个个带材部分焊接在一起而成，将被传输到滚筒式剪切机的刀片滚筒之间，并且将在特定点上由滚筒式剪切机横向于行进方向地切割，滚筒式剪切机短暂地将刀片滚筒放置在带材上，其中带材的速度通常不会被降低。要求保护的方法也适合于具有高带材速度的滚筒式剪切机（高速剪切机）。

横切本身是通过借助偏心轮与带材的运动方向成直角地短暂地放置一个或全部两个滚筒来完成，其中滚筒相对于彼此的旋转运动总是同步的，使得在带材被切割时，两个滚筒的刀片边缘彼此相对，并且通过将偏心轮放置在金属带材上，刀片边缘施加剪切力，从而将所述带材分开。在这种情况下，沿着带材的行进方向测量的在进行切割时存在的刀片边缘之间的最小距离就被称作刀片间隙。

在待被横切的金属带材的厚度、其材料性质和刀片间隙之间也存在关系，所述关系允许在刀片边缘上的磨损被最小化。因此，期望的是对于具有不同厚度或材料性质的金属带材，在每种情况下都设置最优的刀片间隙，而无需额外的设置时间。

如果将使用具有沿直线延伸的刀片切割边缘的刀片，那么可在进行中的操作期间执行对刀片间隙的调节，即无需额外的设置时间，因为两个反向旋转的滚子的旋转将被错开小的角度，使得两个刀片边缘在最接近时拥有沿着带材的行进方向测量的相对于彼此的不同距离。

例如，为此目的可在刀片滚筒的轴上使用带斜齿的同步带齿轮，使得刀片滚筒将在轴向方向上被相对于彼此稍微移动就出现了所述角度区别：但是，在这种情况下，刀片也将会在轴向方向上相对于彼此错开，这仅允许使用带有沿直线延伸的切割边缘的刀片。除此以外，在本方法中，刀片边缘在被平行于轴地安装在刀片滚筒中时，在进行切割时，必须同时在金属带材的整个宽度上分开该金属带材，这导致了出现了非常高的切割力并且从机械应力来说是不利的。如果另一方面带笔直边缘的刀片被相对于滚筒的轴略微倾斜，但这减小了切割力，因为刀片边缘在切割期间相对于彼此滚远，切割过程不再关于金属带材的中心线对称地进行，而是在带材的一端开始并再另一端结束，但是这导致了金属带材的不期望的应力和不利索地切割，进而导致带材撕裂。

为了规避这个问题，因此使用带有明显地沿着曲线延伸的边缘的刀片，使得在带材的横切期间刀片边缘的剪切效果是在带材的中心开始并且对称地向带材边缘延伸出去。以这种方式，一方面所发生的切割力将被减小，这是因为刀片边缘相对于彼此滚远与切割过程分开，另一方面在切割期间发生的张力相对于带材的中心对称地发生，这大大地减少了带材撕裂的危险。但是，对于这种类型的剪切，对刀片间隙的调节要求操作者的介入；DE19749170A1公开了带有刀片的刀片滚筒并且所述刀片具有沿着曲线延伸的切割边缘。但是，这种带有沿着曲线延伸的切割边缘的刀片总是被相对于金属带材的中心对称地安装，并且刀片滚筒可能不改变它们相对于彼此的轴向位置，因为通过相对于在它们之间被传送的金属带材的侧向位移，就不再提供刀片边缘相对于彼此的定位或者切割对称性。

另外，文献还公开了用于横切金属带材的固定剪切机，其具有借助楔调节刀片间隙的机构，其中刀片保持它们在切割边缘的方向上的相对位置，使得可以使用带有沿着曲线延伸的切割边缘的刀片，见CN103752940以及DE9213619U1。除此之外，JP2008030134公开了用于滚筒式剪切机上的液压致动刀片夹持的机构。

因此，本发明的目的是进一步将用于横切金属带材的滚筒式剪切机开发到可使用带有对称的切割轮廓的刀片的程度，例如带有沿曲线延伸的切割边缘的刀片所具有的轮廓，其中在滚筒式剪切机的生产操作期间能够以自动方式设置刀片间隙，而无需额外的设置时间。

该目的将通过带有两个用于横切金属带材的刀片滚筒的滚筒式剪切机实现，其中所述刀片滚筒可在横切期间通过偏心轮横向于所述带材的行进方向地在打开位置和关闭位置之间被移动，并且，为了调节刀片间隙，至少一个刀片滚筒具有如下特征：

-沿着轴向方向被布置且能够沿切向方向被移动的带有至少一个平坦表面的刀片；

-具有至少一个致动器的夹持设备；

-沿轴向方向被布置的两个楔，每个楔都具有楔表面，其中所述刀片能够通过能被沿着所述轴向方向移动的楔被沿着所述切向方向移动，第二楔被永久地连接到所述刀片滚筒；

-中心调节杆，其沿着滚筒轴布置，部分地从刀片滚筒伸出并且随着所述刀片滚筒一起旋转以在所述轴向方向上移动所述第二可移动楔，驱动器和机械联接器，其中所述第一楔能够通过所述调节杆经由所述机械联接器被所述驱动器在所述轴向方向上移动；

-用于借助所述致动器在所述轴向方向上移动所述调节杆的调节设备；以及

-控制设备，其被连接到所述调节设备和所述夹持设备以用于信号通知目的，从而借助于所述致动器，所述夹持设备临时地释放刀片夹持并且该刀片能够通过所述调节设备的致动在所述切向方向上被移动。

因此，在所述刀片间隙的调节期间所述刀片滚筒在轴向方向上保持它们相对于彼此的相对位置，这具有的优点是：也可以使用带有弯曲的切割边缘的刀片。所述刀片将被使用夹持设备夹持到刀片滚筒内，其中所述夹持设备具有至少一个致动器，通过该致动器所述夹持可被临时地释放。所述刀片具有至少一个平坦表面，该表面被实施为相对于第一楔的接触和滑动表面，其中用于沿切向方向移动所述刀片的力由所述第一楔施加到所述平坦表面。当所述夹持被释放时，沿着所述轴向方向移动所述第一楔允许所述刀片的切向位置以及因此所述刀片间隙被改变。所述第一楔能够通过轴向附接到刀片滚筒内的调节杆被移动，能够在轴向方向上被移动并且通过驱动器和机械联接器被连接到所述调节杆，其中所述驱动器将轴向布置的调节杆的力传输给所述机械联接器。因为所述第一楔在轴向调节期间沿着被永久连接到所述滚筒的第二楔的楔表面移动，随着所述第一楔的轴向移动，也发生所述第一楔的切向位移，由此所述刀片执行了沿切向方向的位移并且所述刀片间隙将被改变。所述机械联接器用于将调节杆的和永久地连接到其上的驱动器的纯轴向运动转换为所述第一楔的在径向方向和切向方向的同时运动。所述调节杆被联接到对应调节设备以在轴向方向上移动，所述调节设备被定为在所述刀片滚筒的外部并且不随着所述刀片滚筒做旋转运动。这样的优点是：用于刀片间隙调节的设备的仅仅相对很少的机械不敏感且很大程度上被动地被致动的部件被定位在所述刀片滚筒上，这使得简单布局成为可能并且在易发生故障方面具有有利效果。更加敏感的部件，例如马达、齿轮和液压泵，可被更容易地在所述刀片滚筒外部维修并且可被更好地保护而不受外部影响并且将受到更少的不利影响，因为它们不随着刀片滚筒一起做旋转运动。所述夹持设备和所述调节杆的调节设备被连接到控制设备以用于信号通知目的：这意味着通过致动所述夹持设备的致动器，所述控制器可以临时地释放刀片夹持并且通过所述调节设备的致动在切向方向上移动所述刀片，使得将实现期望的刀片间隙。因为以这种方式刀片间隙仅通过至少一个刀片滚筒的刀片的切向调节而被调节并且不存在两个刀片滚筒相对于彼此的轴向位移，所以也可以使用带有弯曲切割边缘的刀片；除此以外，在每种情况下根据要被横切的金属带材的厚度及其材料组成将刀片间隙设置到最优值延长了所使用的刀片的寿命。因为这些特征还使得刀片间隙调节的各个步骤能够通过完全基于机器的装置被执行，所以刀片间隙在每种情况下都能够，在金属带材仍然被传输在刀片滚筒之间且不必中断生产的同时，被及时地且不需要操作者直接介入滚筒式剪切机地设置到用于金属带材的最优值，使得不要求额外的设置时间以用于调整刀片间隙并且本发明目的将被实现。

带有无级刀片间隙调节的滚筒式剪切机的一种优选形式的实施例包括两个刀片滚筒，所述刀片滚筒都能够被移动以借助偏心轮与金属带材的行进方向成直角地切割金属带材，并且所述刀片滚筒采用如下定义的横向于所述金属带材的行进方向的位置：

-关闭位置：所述偏心轮处于合适位置；所述刀片滚筒最大程度接近彼此以切割金属带材。

-打开位置：所述偏心轮不处于合适位置，所述刀片滚筒被定位成彼此隔开定义距离，使得要被生产的金属带材将被引导通过所述滚子之间。

被支撑以在刀片滚筒内能被切向地移动的刀片拥有近似矩形的横截面，其中伸出超过所述刀片滚筒的外表面的切割边缘以及所述第二刀片滚筒的刀片的切割边缘拥有弯曲的形状，使得所述金属带材中的切割轮廓在所述金属带材的中心处对称地开始并且朝着其边缘继续发展。但是，在另一形式的实施例中，也可使用带有沿直线延伸的切割边缘的刀片。

在有利形式的实施例中，所述夹持设备具有张紧弹簧，其中所述夹持设备能够通过致动器被液压地释放并且液压流体被从刀片滚筒外部的区域通过旋转的馈入装置和调节杆中的轴向孔被引导到所述致动器，这具有的优点是：仅非常少的移动零件必须被用于释放所述夹持设备并且所述液压流体的压力被从所述刀片滚筒外部的单元施加，所述单元不随着刀片滚筒旋转并且因此是被相对好地保护并且能够被容易地维修。

在又一优选形式的实施例中，夹持设备拥有夹持块，所述夹持块通过张紧弹簧被永久地保持在合适位置，其中所述夹持块，在刀片的后侧上，夹持所述刀片，使其底侧靠在所述滚筒的表面上的对应凹部中，并且在其前侧上，有平坦表面靠在所述第一楔上；以及液压致动的致动器，使得通过其致动，所述张紧弹簧的夹持效果将被临时地取消并且刀片夹持将被开始。在这种情况下，通往随着刀片滚筒一起旋转的致动器的液压管线可延伸通过旋转的馈入装置和调节杆中的轴向孔。

有利的是，闭环控制设备被连接到开环控制设备并且调节设备拥有至少一个传感器，其能够反馈调节设备的被移动部分的位置到闭环控制设备，所述第一楔的位置遵循所述被移动部分的所述位置，其中所述闭环控制设备能够根据待被切割的金属带材的厚度和材料性质计算刀片间隙，并且能够基于调节设备的传感器通过开环控制设备调节该刀片间隙；以及夹持设备的状态能够通过传感器被检测并且被反馈到闭环控制设备。因为刀片间隙的最优值取决于待被切割的金属带材的厚度并且还取决于其材料组成，并且这种数据通常已经是可获得的来作为过程控制水平上的电子信号，所以无需大的花费就可以将这些信号引导至闭环控制设备，该闭环控制设备根据所述信号自动地计算最优的刀片间隙和为此所需的调节杆的轴向位置，并且相应地激活所述开环控制设备以致动所述调节设备，所述调节设备在轴向方向上移动所述调节杆，其中所述调节设备的致动器具有一个或多个传感器，所述传感器反馈所述调节杆的轴向位置到闭环控制设备。同样地，能够以很少的花费将夹持设备的功能状态-例如“打开”和“关闭”-报告给闭环控制设备，使得夹持设备能够同样地被通过开环控制设备根据闭环控制设备致动：以这种方式，用于设置刀片间隙的整个执行序列可被自动化，这代表了过程方面的经济优势。

在又一优选形式的实施例中，用于调节杆的轴向调节的开环控制设备和刀片块的夹持设备被连接到闭环控制设备内，其具有如下特征：

-作为信号传输待被切割的金属带材的厚度和材料性质；

-用于调节杆的轴向调节和用于刀片块的液压释放的开环控制设备；

-至少一个传感器，利用该传感器能检测所述调节设备的可移动部分的轴向位置并且将该轴向位置报告给闭环控制设备；

-传输关于夹持设备的致动器的状态的信号。

在这种情况下，闭环控制设备促使控制设备液压地致动刀片夹持块的致动器，其中液压管线从刀片滚筒外部的区域延伸通过旋转的馈入装置和调节杆中的轴向孔。

还有利的是，在第一楔和驱动器之间的机械联接器被设计成使得第一楔拥有梳子形状的凸轮并且所述驱动器通过凸轮驱动器接合到第一楔的梳子形状的凸轮中，使得第一楔能够通过所述驱动器被沿着轴向方向移动。通过所述第一可移动的楔沿轴向方向的运动，所述楔沿着被永久地连接到刀片滚筒的第二楔的倾斜楔表面滑动，而且，在这样做时，还执行沿轴向方向的移动，也执行沿切向方向的移动，这对应刀片相对于刀片滚筒的位移。所述机械联接器的任务是确保在仅会在轴向方向上被移动的驱动器和通过驱动器的移动将同时在轴向和切向方向上被移动的第一可移动的楔之间有简单且可靠的力传输：这将例如通过拥有梳子形状的凸轮并且通过经由凸轮跟随器接合到该第一楔的梳子形状的凸轮内的驱动器来实现；通过这个实施例，仅需简单的且鲁棒的机械元件就能实现所述机械联接器，其几何形状可被调整以适合于发生的力，并且如果需要其可被以简单的方式清洗或替换；这意味着不再需要更加复杂的部件，例如轴承或活动接头。

根据又一形式的实施例，驱动器具有到调节杆的刚性连接，并且刀片滚筒在驱动器区域中具有材料切口，使得驱动器能够在刀片滚筒的内部区域中在轴向方向上的两个端位置之间被移动，其中所述驱动器的所述端位置对应能够被设置的最大或最小刀片间隙。驱动器的任务是将调节杆的轴向运动通过机械联接器传输给第一可移动楔，其中那里发生的力导致所述驱动器上的对应弯曲力矩。因此，有利的是，将与调节杆刚性连接的驱动器实施为并且将其几何形状设计为使得所述弯曲力矩仅引起所述驱动器的略微弹性变形，例如在被永久地连接到驱动器上的凸轮驱动器处的最大0.1mm的弹性变形。为了此种类型的稳定的且低扭曲设计，所述驱动器可例如在其足部端具有内螺纹，通过该内螺纹其将被拧入到张紧推杆的对应外螺纹上，并且借此将被刚性地连接到所述杆。

驱动器的这个实施例相比于例如简单的螺栓的优点是：所述螺纹的长度和直径以及驱动器的形状的尺寸可被设置为使得，当力被传输到梳子形状的凸轮时，在所述驱动器上出现的弯曲力矩导致所述驱动器的仍然可容忍的弹性变形，但是不会导致对驱动器的功能限制或损坏，从而具有可移动部分的不易发生故障的机械上非常可靠的构造。

在优选形式的实施例中，通过刀片滚筒内的摩擦轴承调节杆在刀片滚筒内在其位于刀片滚筒内的端部处被支撑并且还在至少一个另外的点处被支撑，并且被连接到该刀片滚筒并且在其位于刀片滚筒外部的端部处被连接到非旋转压力盘，所述非旋转压力盘将轴向力传输通过至少一个轴承，从而调节杆可通过压力盘在轴向方向上借助于调节设备被移动，其中压缩弹簧被定为在调节杆的位于刀片滚筒内的端部处，其消除了调节杆在轴向方向上的游隙。在这种情况下，调节杆随着刀片滚筒旋转并且必须在轴向方向上被移动以调节刀片间隙，对于调节杆，在其位于刀片滚筒内的端部处和在至少一个另外的点处其被借助于摩擦轴承支撑在刀片滚筒内。而且，调节杆在其位于刀片滚筒内的端部处被通过压缩弹簧永久地连接到刀片滚筒，其中这个压缩弹簧在调节杆的轴向调节范围的两个轴向端部之间的整个轴向调节范围上都处于压缩状态，并且因此总是在调节杆上施加向外指向的力。而且，压力盘被安装在调节杆的位于刀片滚筒外部的端部处，其通过至少一个轴承被连接到调节杆，该轴承可接受轴向和径向的力，使得这个压力盘能够被沿轴向方向移动，但是不跟随所述滚筒或所述调节杆的旋转运动。调节杆的这种类型的支撑以及其与压力盘的连接的优点在于如下事实：调节杆的轴向位移可由位于刀片滚筒外部的设备负责，所述设备与刀片滚筒的旋转方向解耦。压缩弹簧代表了用于消除调节杆在沿轴向方向位移上的机械游隙的鲁棒且结构简单的解决方案。

在这种情况下，有利的是，在刀片滚筒的通过偏心轮横向于所述带材的行进方向地设置的全部位置中，压力盘都通过机械引导件被连接到压力板，所述压力板可通过调节设备被移动，其中所述调节设备是静止的。因为刀片滚筒能够借助于偏心轮在打开位置和关闭位置之间被枢转，所以被安装在调节杆上的压力盘也横向于所述带材的行进方向地做这种运动。为了使压力盘能够被沿着轴向方向通过致动器移动，在偏心轮所设置的刀片滚筒的全部位置中，压力盘都被连接到压力板，所述压力板将通过致动器被经由机械引导件沿轴向方向移动，所述机械引导件沿着与调节杆成直角地方向延伸。

以这种方式，可通过调节设备使调节杆做轴向运动，所述调节设备被安装在固定位置中，并且由此可被更容易地维护并且能够被更好地保护以不受环境影响。

在又一个形式的实施例中，被紧固到调节杆的压力盘具有槽，压力板通过机械引导件接合到所述槽中。机械引导件被实施为与滚筒轴线成直角地被紧固到压力板上的滚子。其中压力板在刀片滚筒的打开位置中通过成直角布置地滚子接合到压力板的径向槽中并且因此建立了力配合连接以实现调节杆的轴向运动。在这种情况下，压力盘及其槽以及压力板和滚子的几何形状被选择成，在刀片滚筒的由偏心轮设置的全部位置中，压力板的滚子至少仍旧部分地接合到压力盘的槽中并且由此总是保证压力板在压力盘的槽中的机械引导。

在滚筒式剪切机的又一个形式的实施例中，两个刀片滚筒中的仅一个刀片滚筒被偏心轮横向于带材的行进方向地移动以切割金属带材，同时第二刀片滚筒被实施为静止的并且仅执行围绕其自身轴线的旋转运动。在这种情况下，仅第二刀片滚筒具有用于刀片间隙调节的机械装置。因为第二刀片滚筒不执行任何横向于带材的行进方向的运动，所以压力板和机械引导件被省略并且压力盘将直接由静止的调节设备沿轴向方向移动。

在又一个形式的实施例中，在刀片滚筒的打开位置中调节刀片间隙，并且压力板和压力板与压力盘之间的机械引导件被实施为使得，在压力板的沿轴向方向的运动期间，没有倾斜力矩会被施加在压力盘上。压力板和压力板与压力盘之间的机械引导件被有利地实施为使得，当压力板被沿着轴向方向移动时，没有倾斜力矩会被施加在压力盘上。这可通过压力板和机械引导件的对应几何形状来保证，其中从压力板沿轴向方向被传递到压力的力将被分成关于调节杆的轴线对称分布的数个分力，每个分力的倾斜力矩都相互抵消。

这个实施例具有的优点是：调节杆在运动期间不弯曲并且将调节杆支撑在刀片滚筒中的摩擦轴承中的摩擦力将被最小化。

在优选形式的实施例中，压力板被设计成叉子形状，并且压力盘中的机械引导件至少包括偶数个与滚筒轴线成直角地布置的滚子，其中这些滚子被布置在压力板上，使得在滚筒的打开位置中，滚子关于调节杆的轴线镜像对称地分布，并且沿轴向方向传递的力被均匀地分布到全部滚子上。

优选地，调节设备拥有液压致动器以沿轴向方向移动调节杆。为了设置刀片间隙，压力板必须仅在轴向方向上由静止的调节设备移动，其中这个调节设备在优选形式的实施例中拥有液压致动的致动器，通过该致动器压力板能沿着轴向方向移动。这种实施例是鲁棒的、可靠的并且仅拥有一些移动部分。另外的优点在于如下事实：仅调节设备的液压致动器不得不被安装在生产装置的直接危险区域中，而例如液压泵、液压调节设备的开环控制设备和所需的阀可被容纳在远离生产装置的房间内。

另外有利的是，调节设备的至少一个传感器被实施为使得压力板的位置将由所述传感器检测并传输给闭环控制设备。用于压力板的轴向运动的调节设备具有至少一个传感器，其检测调节设备的移动部分的位置，根据该位置可推断压力板的轴向位置以及因此推断刀片间隙的值，其中这个传感器值将被传输给闭环控制设备，使得该闭环控制回路将由所述设备闭合并且可通过该闭环控制设备根据要被切割的金属带材的厚度和材料性质设置最优的刀片间隙。

在优选形式的实施例中，液压致动器具有传感器，其检测压力板的轴向位置并且将其传输给闭环控制设备。

在优选形式的实施例中，在刀片滚筒的外表面的端部和滚筒轴之间的刀片滚筒两侧上的过渡区域被倒圆并抛光，使得避免了对于调节杆、驱动器、机械联接器、摩擦轴承和压力弹簧来说必有的滚筒中的材料切口内产生的机械峰值应力。尽管刀片滚筒的刚度由于所述切口被减弱，但这些措施意味着高机械应力被更好地移除并且微裂纹更不容易形成，在其他情况下由于表面中的材料不均匀会促进这种微裂纹的形成。这些措施对于刀片滚筒的使用寿命具有有利影响。

为了可以尽可能直接地实施发明目的，有利的是使用滚筒式剪切机，其中两个刀片滚筒能够通过偏心轮被横向于带材的行进方向地在打开和关闭位置之间移动，其中所述刀片滚筒在金属带材将被横切的时点之间被定为在打开位置中，金属带材将在滚筒之间被传送并且滚筒以对应于带材的行进速度的角速度旋转，并且其中至少一个刀片滚筒具有如下特征：

-沿轴向方向布置的且能够沿切向方向移动的带有至少一个平坦表面的刀片；

-用于夹持所述刀片的夹持设备；

-用于切向移动刀片以调节刀片间隙的设备，由至少两个轴向布置的楔组成，其中至少第一楔被布置成可沿着轴向方向移动；以及

-用于沿着轴向方向移动第一楔的调节设备，其中所述调节设备和夹持设备可从刀片滚筒外部被致动并且其中所述调节过程包括如下步骤：

-从带材的行进速度制动刀片滚筒并且绕其自身轴线将带有能够沿切向方向被移动的刀片的刀片滚筒转到刀片调节位置，其中所述刀片在非夹持状态中将由重力保持在刀片滚筒中；

-释放夹持设备；

-通过致动调节设备来沿着轴向方向移动第一楔以设置期望的刀片间隙；

-上紧夹持设备；以及

-将刀片滚筒加速到带材的行进速度。这个刀片滚筒的实施例的优点在于如下事实：为了设置刀片间隙，刀片滚筒保持它们在轴向方向上相对于彼此的相对位置并且因此也可使用带有沿曲线延伸的切割边缘的刀片，由此切割轮廓关于带材的中心对称地延伸并且防止了张应力在金属带材中不利地延伸，这可能导致金属带材撕裂，并且通过与平行轴线地安装的带有笔直切割边缘的刀片相比减少了出现的切割力，因为切割力不会像带有笔直切割边缘的刀片那样在极短的时间上发生，而是由于切割轮廓开始于带材的中心并且结束于带材的侧边缘，切割力将在切割的持续时间上被均匀地分布。

在滚筒式剪切机的操作的有利变型中，夹持设备和用于移动第一楔的调节设备将与闭环控制设备连接，其中将通过闭环控制设备根据待被横切的金属带材的厚度和材料性质致动调节设备来执行期望刀片间隙的设置，其中调节设备具有至少一个用于检测调节设备的移动部分的位置的传感器，据此得到第一楔的位置，其也通过夹持设备的传感器检测夹持设备的功能状态并且致动夹持设备，使得刀片间隙调节的整个过程都以自动化方式进行。

在这种情况下，闭环控制设备借助信号通知来传输待被切割的金属带材的厚度及其材料性质，据此闭环控制设备自动计算刀片间隙的最优值并且其能够得到关于传感器的值的结论，该传感器检测调节设备的移动部分的位置，调节杆的轴向位置以及因此刀片间隙的值，如此并结合检测夹持设备的功能状态的传感器，闭环控制回路将被闭合并且闭环控制设备因此能够以自动化方式执行对设置最优刀片间隙来说必需的步骤。

为了补偿调节设备中的机械游隙，以优选方式闭环控制设备沿轴向方向调整调节杆的移动，使得朝着调节杆的轴向目标位置的运动总是从相同的方向：如果调节杆必须被朝着另一个方向移动以到达目标位置，那么在本发明方法的优选实施例中，调节杆将被事先沿着相反方向移动对应的量，以补偿机械游移。通过这种操作方法，将大大增加刀片间隙设置的准确性。

在本发明方法的优选实施例中，以自动化方式执行刀片间隙的调节，这不仅出于过程经济学的原因是令人满意的，因为这个过程以时间最优化且可重复的方式执行，而且出于技术安全原因也是有利的，因为自动化的执行序列意味着不需要操作者介入到刀片滚筒的直接危险区域中。

在本发明的尤其优选形式的实施例中，期望的刀片间隙在正在进行的生产操作期间被设置，使得刀片间隙调节不需要额外的设置时间。具体而言，最优刀片间隙是在正在进行的金属带材生产期间在金属带材必须被横切的时间点之间根据待被横切的金属带材的厚度和材料性质而设置的。这是可能的，因为在这个时间段上，刀片滚筒被定位在打开位置，在这种情况下任何种类的刀片间隙的必要调节都可以进行，并且待被生产的带材段在这个时间段期间在刀片滚筒之间被传输。这使得为了调节根据现有技术的传统滚筒式剪切机上的刀片间隙所要求的所需设置时间能够被省掉。

下面给出的参照下述附图的对非限制性示例性实施例的描述显示了本发明的另外的优点和特征，附图中：

图1a示出了通过带有处于打开位置的两个刀片滚筒的滚筒式剪切机的横截面

图1b示出了通过带有处于关闭位置的两个刀片滚筒的滚筒式剪切机的横截面

图1c示出了通过带有处于刀片调节位置的两个刀片滚筒的本发明的滚筒式剪切机的横截面

图2a示出了通过与滚筒轴线成直角的带有用于沿切向方向移动刀片的本发明刀片滚筒的横截面

图2b示出了楔和具有弯曲切割边缘的刀片被定位的本发明刀片滚筒的俯视图

图3示出了沿着滚筒轴线通过本发明刀片滚筒的横截面，用于调节刀片间隙的调节设备位于该刀片滚筒的外部

图4示出了用于调整刀片间隙调节的闭环控制设备的框图

图5a示出了带有滚子的叉形压力板的示意图

图5b示出了在刀片滚筒的打开位置时的带有滚子和压力板的压力盘的侧视图

图5c示出了在刀片滚筒的关闭位置时的带有滚子和压力板的压力盘的侧视图

图1a示出了通过滚筒式剪切机的侧向横截面。在这个图中，被生产的金属带材1沿着带材的行进方向3在两个刀片滚筒2之间被传输，其中刀片滚筒2被定位在打开位置33。两个刀片滚筒2每一个都拥有刀片5并且在它们的运动方面被同步，使得刀片5在每次旋转期间都在金属带材1的两侧上彼此相对地定位。在这个图中，刀片5的切割边缘之间的沿着平行于金属带材1的方向测量的距离被称为刀片间隙4。在本发明形式的实施例中，下刀片滚筒具有能够被沿着切向方向移动的带有至少一个平坦表面6的刀片，通过该表面它将借助楔设备被沿着切向方向被移动。

图1b示出了刀片滚筒2已经横向于带材的行进方向3地彼此靠近并且被移动到切割位置34，使得金属带材1将被刀片5分离。

图1c示出了通过本发明形式的滚筒式剪切机的实施例的侧向横截面，其中两个刀片滚筒2被定位在打开位置33，同时金属带材1正沿着带材的行进方向3在刀片滚筒2之间被传输，并且其中带有能在切向方向上被调节的刀片5的下刀片滚筒被转到刀片调节位置35，使得刀片5能够被松开而不掉出并能够随后被沿切向方向移动以设置改变的刀片间隙。

图2a示出了与带有切向可调节的刀片5的刀片滚筒2的本发明的实施例的轴线成直角的横截面，该刀片5拥有在轴向方向上沿曲线延伸的切割边缘17。这里，刀片5将通过夹持设备7被固定到刀片滚筒2的切口内，夹持设备7由夹持块15、拉伸弹簧14和致动器8组成，其中用于放置夹持块15的夹持力将由拉伸弹簧14施加。致动器8能够被液压地致动，使得弹簧力彼此抵消并且对刀片的夹持将被释放。通过在沿着滚筒轴线延伸的调节杆11的轴向方向上的移动，第一可移动楔9将被驱动器12和机械联接器13沿着轴向方向移动，其中它沿着被永久地连接到刀片滚筒2的第二楔10滑动，并且执行沿着切向方向的运动。通过刀片5的平坦表面6，第一楔9的这种切向运动将被传输到刀片5。在本发明版本中，调节杆11拥有轴向孔16，用于致动致动器8的液压流体将被传输通过该轴向孔。

图2b示出了刀片滚筒2的本发明形式的实施例的俯视图，其中示出了带有弯曲的切割边缘17的刀片5、第一可移动楔9和被永久地连接到刀片滚筒的第二楔的位置；

图3示出了沿着滚筒轴线通过本发明的刀片滚筒的横截面，用于调节刀片间隙的调节设备位于刀片滚筒外部。在这个图中，刀片滚筒2包含刀片5，刀片可通过沿着刀片滚筒延伸的调节杆11的轴向移动借助第一可移动楔9和被永久地连接到刀片滚筒10的第二楔10沿切向方向移动，其中调节杆11的轴向运动将通过驱动器12和刚性地连接到其上的机械联接器13传输到第一楔，机械联接器由梳子形凸轮21和驱动器上的凸轮驱动器22组成。调节杆11具有轴向孔16和旋转馈入装置19，用于致动刀片夹持设备的致动器的液压流体将被传输通过它们。调节杆11在至少2点处被刀片滚筒2内的摩擦轴承24支撑，并且为了补偿在轴向方向上的机械游隙，通过压缩弹簧27被连接到刀片滚筒2。压力盘25被安装在调节杆11的位于刀片滚筒2外部的端部处，通过接受至少两个径向和切向力的轴承26压力盘与调节杆11的旋转解耦。压力盘25通过机械引导件28被连接到压力板29并且能够借此被沿着轴向方向移动。在本发明的实施例中，压力板29将通过调节设备的致动器18被移动，调节设备具有传感器20以检测压力板29的位置。

图4示出了本发明方法的调节方案：这里闭环控制设备38为信号通知目的40被连接到过程控制层级，由此闭环控制设备38将被通知待被横切的金属带材的厚度和材料性质。此外，闭环控制设备38通过夹持设备7的传感器39将得到设备的功能状态的报告，以及通过调节设备36的传感器20得到致动器的位置值的报告，据此能够计算刀片间隙的当前值，从而由此闭环控制设备38能够将调节刀片间隙所需要的控制信号作为自动化序列传输给开环控制设备37，开环控制设备再相应地激活夹持设备7和调节设备36。由于刀片间隙调节机械装置所需要的刀片滚筒2的材料切口23，在外表面31的边缘和滚筒轴32之间的过渡区域30在两个侧面上都被倒圆并抛光。

图5a示出了叉形压力板29的本发明实施例，数个滚子42与刀片滚筒的轴线成直角地被安装在压力板上。

图5b示出了根据本发明实施例的在刀片滚筒的打开位置33时的压力板29和压力盘25的相对位置：压力板29在刀片间隙调节期间通过滚子42接合在压力盘25的径向槽41内，使得从压力板29向压力盘25的力传输在轴向方向上对称地发生并且在压力盘25上不发生倾斜力矩。

图5c示出了根据本发明实施例的在刀片滚筒的关闭位置34时压力板29和压力盘25的相对位置：压力盘25和压力板29的几何形状被选择为使得滚子42即使在金属带材正被切割的时间点上也部分地接合在径向槽41内，从而当刀片滚筒被从打开位置33枢转到关闭位置34并再枢转回去时，在压力板29和压力盘25之间产生机械引导。

附图标记列表

1 金属带材

2 刀片滚筒

3 带材的行进方向

4 刀片间隙

5 刀片

6 平坦表面

7 夹持设备

8 夹持设备的致动器

9 第一楔

10 第二楔

11 调节杆

12 驱动器

13 机械联接器

14 拉伸弹簧

15 夹持块

16 轴向孔

17 切割边缘

18 调节设备的致动器

19 旋转馈入装置

20 传感器

21 梳子形凸轮

22 凸轮驱动器

23 材料切口

24 摩擦轴承

25 压力盘

26 轴承

27 压缩弹簧

28 机械引导件

29 压力板

30 过渡区域

31 外表面

32 滚筒轴

33 打开位置

34 关闭位置

35 刀片调节位置

36 调节设备

37 开环控制设备

38 闭环控制设备

39 传感器夹持设备

40 到过程控制层级的信号通知链路

41 径向槽

42 滚子。

Claims (14)

1.带有用于横切金属带材（1）的两个刀片滚筒的滚筒式剪切机，其中所述刀片滚筒（2）能够在横切期间通过偏心轮被横向于所述带材的行进方向（3）地在打开位置和关闭位置之间移动，并且为了设置刀片间隙（4），刀片滚筒（2）具有如下特征：

-带有至少一个平坦表面（6）的沿着轴向方向布置且能够在切向方向上被移动的刀片（5）；

-带有至少一个致动器（8）的夹持设备（7）；

-沿着轴向方向布置的两个楔，每个楔都带有楔表面，其中通过能够在轴向方向上被移动的第一楔（9）和被永久地连接到刀片滚筒（2）的第二楔（10）能够在所述切向方向上移动所述刀片（5）；

-沿着滚筒轴线布置的、部分地从所述刀片滚筒伸出并且随着所述刀片滚筒（2）一起转动、用于移动所述第一楔（9）、驱动器（12）和机械联接器（13）的中心调节杆（11），其中所述第一楔（9）能够被所述调节杆（11）借助所述机械联接器（13）由所述驱动器（12）沿着所述轴向方向移动；

-用于借助致动器（18）在所述轴向方向上移动所述调节杆（11）的调节设备（36）；以及

-开环控制设备（37），其出于信号通知目的被连接到所述调节设备（36）和所述夹持设备（7），使得借助所述夹持设备（7）的致动器（8）释放刀片夹持，并且所述刀片（5）能够通过所述调节设备（36）的致动被沿着所述切向方向移动。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于，所述夹持设备（7）具有拉伸弹簧（14）并且能够由所述致动器（8）液压地释放，并且液压流体能够从所述刀片滚筒（2）外部的区域经由旋转引导件（19）和所述调节杆（11）中的轴向孔（16）被传输到所述致动器。

3.根据权利要求1或2的设备，其特征在于，所述开环控制设备（37）被连接到闭环控制设备（38），并且所述调节设备（36）拥有至少一个传感器（20），所述传感器将所述调节设备（36）的移动部分的位置报告给所述闭环控制设备（38），据此得到所述第一楔（9）的位置，其中所述闭环控制设备（38）根据待被切割的金属带材（1）的厚度和材料性质计算所述刀片间隙（4），并且基于所述调节设备（36）的所述传感器（20）通过所述开环控制设备（37）调节所述刀片间隙，以及通过传感器（39）检测所述夹持设备（7）的状态并且所述状态能被报告给所述闭环控制设备（38）。

4.根据权利要求1-3中之一的设备，其特征在于，所述第一楔（9）和所述驱动器（12）之间的所述机械联接器（13）被实施为使得所述第一楔（9）拥有梳子形凸轮（22），并且所述驱动器（12）经由凸轮驱动器（23）接合到所述第一楔（9）的所述梳子形凸轮（22）内，从而所述第一楔（9）能够由所述驱动器（12）在轴向方向上移动。

5.根据权利要求1-4中之一的设备，其特征在于，所述驱动器（12）具有到所述调节杆（11）的刚性连接并且所述刀片滚筒（2）在所述驱动器（12）的区域内具有材料切口（23），使得所述驱动器（12）能够在所述轴向方向上的两个端部位置之间在所述刀片滚筒（2）的内部区域中被移动，其中所述驱动器（12）的所述端部位置对应能够被设置的最大或最小刀片间隙（4）。

6.根据权利要求1-5中之一的设备，其特征在于，所述调节杆（11），在其位于所述刀片滚筒（2）内的端部以及至少一个另外的位置处，借助所述刀片滚筒（2）内的摩擦轴承（24）被支撑并且被连接到所述刀片滚筒（2），并且在其位于所述刀片滚筒（2）外部的端部处被连接到非旋转的压力盘（25），所述压力盘通过至少一个支撑件（26）传输轴向力，使得所述调节杆（11）能够借助所述调节设备（36）在轴向方向上通过所述压力盘（25）被移动，其中压缩弹簧（27）被定为在所述调节杆（11）的位于所述刀片滚筒（2）内的端部处，其消除了调节杆在轴向方向上的游隙。

7.根据权利要求6的设备，其特征在于，所述压力盘（25）在所述刀片滚筒（2）的经由所述偏心轮横向于所述带材的行进方向地设置的全部位置中都通过机械引导件（28）连接到压力板（29），压力板能够通过所述调节设备（36）被移动，其中所述调节设备（36）是静止的。

8.根据权利要求6或7的设备，其特征在于，在所述刀片滚筒（2）的打开位置中调节所述刀片间隙，其中，当所述压力板（29）被沿着所述轴向方向移动时，在所述压力板（29）和所述压力盘（25）之间的所述机械引导件（28）被实施为使得在所述压力盘（25）上的倾斜力矩将被避免。

9.根据权利要求6-8中之一的设备，其特征在于，所述调节设备（36）拥有用于沿着所述轴向方向移动所述调节杆（11）的液压致动器（18）。

10.根据权利要求6-9中之一的设备，其特征在于，所述压力板（29）的所述位置将由所述调节设备（36）的所述至少一个传感器（20）检测并被传输到所述闭环控制设备（38）。

11.根据权利要求5-10中之一的设备，其特征在于，在所述刀片滚筒（2）的两侧上的位于所述刀片滚筒（2）的外表面（31）端部和所述滚筒轴（32）之间的过渡区域（30）被倒圆并抛光，从而能够避免由所述调节杆（11）、驱动器（12）、机械联接器（13）、摩擦轴承（24）和压缩弹簧（27）所需要的滚筒中的材料切口所产生的机械峰值应力。

12.一种调节带有用于横切金属带材的两个刀片滚筒（2）的滚筒式剪切机的刀片间隙（4）的方法，其中所述刀片滚筒（2）通过偏心轮被横向于带材的行进方向（3）地在打开位置（33）和关闭位置（34）之间移动，所述刀片滚筒（2）在所述金属带材将被横切的时间点之间被定位在所述打开位置（33）并且所述金属带材将在所述刀片滚筒（34）之间被传输，并且所述刀片滚筒（2）以对应于所述带材的行进速度的角速度旋转，并且其中至少一个刀片滚筒具有如下特征：

-带有至少一个平坦表面（6）的沿着轴向方向布置且能够在切向方向上被移动的刀片（5）；

-用于夹持所述刀片（5）的夹持设备（7）；

-用于在所述切向方向上移动所述刀片（5）以调节所述刀片间隙（4）的设备，所述设备由轴向布置的至少两个楔（9，10）组成，其中至少第一楔（9）被布置成在所述轴向方向能够移动；以及

-用于在所述轴向方向上移动所述第一楔（9）的调节设备（36），其中所述调节设备（36）和所述夹持设备（7）能够从所述刀片滚筒（2）的外部被致动并且其中所述调节过程包括如下步骤：

-从所述带材的行进速度制动所述刀片滚筒（2）并且将带有能够在所述切向方向上被移动的刀片（5）的所述刀片滚筒绕其自身轴线旋转到刀片调节位置（35），其中，在非夹持状态中，所述刀片（5）将由重力保持在所述刀片滚筒（2）中；

-释放所述夹持设备（7）；

-通过致动所述调节设备（36）来在所述轴向方向上移动所述第一楔（9）来设置期望的刀片间隙（4）；

-上紧所述夹持设备（7）；以及

-将所述刀片滚筒（2）加速到所述带材的行进速度。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于，所述设置期望的刀片间隙（4）将通过闭环控制设备（38）根据待被横切的金属带材（1）的厚度和材料性质致动所述调节设备（36）来完成，其中所述调节设备（36）具有至少一个传感器（20）以用于检测所述调节设备（36）的移动部分的位置，据此得到所述第一楔（9）的位置，其还经由所述夹持设备（7）的传感器（39）检测所述夹持设备（7）的功能状态并且致动所述夹持设备（7），使得调节所述刀片间隙的整个过程以自动化的方式进行。

14.根据权利要求12或13的方法，其特征在于，在正在进行的生产过程期间设置所述期望的刀片间隙（4），使得刀片间隙调节不要求额外的设置时间。