CN112318450A - 一种宽厚板矫直机高效换辊系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽厚板矫直机高效换辊系统，包括牌坊(5)、换辊驱动装置(9)、主传动接轴(8)和接轴调整机构(1)，牌坊(5)内设有辊系装置(3)，辊系装置(3)含有矫直辊(31)，换辊驱动装置(9)位于牌坊(5)的操作侧，主传动接轴(8)和接轴调整机构(1)均位于牌坊(5)的传动侧，主传动接轴(8)的一端与矫直辊(31)的一端连接，主传动接轴(8)的另一端连接有驱动机构，接轴调整机构(1)能够调整主传动接轴(8)的一端在竖直方向上的位置。该宽厚板矫直机高效换辊系统具有换辊节奏快、过程平稳、安全可靠、自动化程度高等优点。

Description

一种宽厚板矫直机高效换辊系统

技术领域

本发明涉及金属板材加工设备领域，具体的是一种宽厚板矫直机高效换辊系统。

背景技术

矫直机是宽厚板生产线上的主要精整设备之一，用于矫直钢板，使其平直度满足国家标准和客户的要求。为了能改善板形，提高产品质量和生产效率，现代矫直机采用了多种技术和手段。钢板的矫直过程就是进行多次压弯和弹复的过程，在经过矫直辊若干次的压弯和弹复后，钢板的平直度要达到标准的要求，由于每块钢板的厚度和原始弯曲不尽相同，所以需求的压弯次数和压弯程度也不相同，可以通过设置不同形式的矫直辊缝来实现参与工作的每根矫直辊对钢板的压弯程度；矫直辊和支承辊在经过一段时间的矫直后，辊身都会出现比较大的磨损，矫直辊和支承辊的磨损程度与它们在辊系中的布置位置关系密切；矫直辊和支承辊磨损的不均匀现象会影响到钢板的矫直质量，所以需要定期更换矫直辊系，对已磨损矫直辊和支承辊进行修磨、维护保养，对旧辊系的矫直辊轴承、支承辊轴承、密封件、润滑管路、冷却管路等进行全面检查，对不能满足使用要求的零件进行更换，再次组装成完整辊系后以备下个周期使用，确保矫直机设备的良好允许和优异的矫直效果。

对于矫直辊系的更换，目前普遍使用的是上辊系整体更换，通过换辊垫块，上辊系整体落在下辊系上，然后在换辊驱动机构的作用下，上下辊系整体移动到矫直机本体操作侧，再由车间的吊车整体或分体吊运；但也会存在单独抽出下辊系的情况，此类情况主要是日常的辊系维护，例如清理辊系内部的氧化铁皮和局部修磨矫直辊辊面，根据以往的生产经验，此类检修维护的时间都非常短，一般都是利用轧机更换工作辊这段间歇时间来完成，基本属于在线维护，不能影响整个生产线的轧制节奏。

另外，现有矫直机的矫直辊多采用分组或单独传动，靠花键传递扭矩；换辊时，旧辊系由换辊驱动机构拉出牌坊，其矫直辊花键齿从万向接轴花键套筒中脱出；当新辊系推入时，容易造成各花键齿与花键套筒的位置不匹配，导致新辊系不能直接准确插入，延长了换辊时间，降低了生产效率。现有的部分矫直机配置了为快速换辊而设计的特殊工具，如对辊花键模板，但这些操作也需要花费大量的人工辅助时间，并且需要保证旧辊系抽出后所有的矫直辊不能有任何角度的转动，否则的话对辊花键模板将为新辊系矫直辊花键齿设置错误的初始角度，反而会耽误更多的换辊时间。

宽厚板生产的钢板规格范围较宽，矫直工况和矫直需求也千差万别，目前仅根据矫直机布置位置的不同可分为预矫直机、热矫直机和冷矫直机，各类矫直机的机型也不一而足，为了更加灵活的针对多种形式的矫直机机型，德国SMS-SIEMAG(西马克)公司近年来推出了两种不同的换辊系统，分别应用于宽厚板预/热矫直机和冷矫直机。预/热矫直机换辊系统的特点是设置了三层锁紧机构，具有锁紧可靠、定位较准确的优点，但是中间层的锁紧机构需要人工装卸和定位操作，工人劳动强度大而且安全隐患较多，换辊时间长。冷矫直机的换辊系统采用了两层锁紧机构，该机构自动化程度较高，理论上锁紧机构的操作无需人工辅助，但是由于万向接轴的结构形式影响了锁紧机构的布置，导致了锁紧机构锁紧效果不理想，目前国内部分宽厚板厂已对该结构形式进行了改造。西门子VAI(奥钢联)公司设计的宽厚板矫直机换辊系统也属于三层锁紧结构，将中间锁紧机构改进为具有摆动功能，一定程度上缩短了换辊时间，但仍然还需要人工辅助，而且由于摆动机构位置固定，而中间锁紧机构不仅要摆动还需要升降，所以经常出现卡死等故障。

发明内容

为了实现快速换辊，本发明提供了一种宽厚板矫直机高效换辊系统，该宽厚板矫直机高效换辊系统具有换辊节奏快、过程平稳、安全可靠、自动化程度高等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种宽厚板矫直机高效换辊系统，包括牌坊、换辊驱动装置、主传动接轴和接轴调整机构，牌坊内设有辊系装置，辊系装置含有矫直辊，换辊驱动装置位于牌坊的操作侧，主传动接轴和接轴调整机构均位于牌坊的传动侧，主传动接轴的一端与矫直辊的一端连接，主传动接轴的另一端连接有驱动机构，接轴调整机构能够调整主传动接轴的一端在竖直方向上的位置。

主传动接轴含有上下设置的上层传动主轴和下层传动主轴，接轴调整机构含有从下向上依次设置的下横梁组件、中间横梁组件和上横梁组件，下横梁组件、中间横梁组件和上横梁组件在竖直方向上的位置均能够调节，下横梁组件和中间横梁组件能够夹持固定下层传动主轴，中间横梁组件和上横梁组件能够夹持固定上层传动主轴。

下横梁组件的下方设有下横梁升降机构，下横梁组件含有下横梁框架，下横梁框架的上表面设有下层下夹紧构件，下横梁升降机构含有依次连接的螺旋升降机和轴杆，轴杆的一端连接有液压马达，轴杆的另一端连接有绝对值编码器，螺旋升降机的升降丝杆与下横梁框架连接，液压马达能够依次通过轴杆和螺旋升降机驱动下横梁组件沿竖直方向移动。

中间横梁组件含有中间横梁框架，中间横梁框架的上表面设有上层下夹紧构件，中间横梁框架的下表面设有下层上夹紧构件，中间横梁框架的左右两端均设有升降摆动支座，升降摆动支座通过下排液压缸与下横梁组件连接，升降摆动支座通过上排液压缸与上横梁组件连接。

中间横梁框架含有左右设置的左半中间横梁段和右半中间横梁段，左半中间横梁段的左端通过左侧的摆动销轴与左侧的升降摆动支座连接，升降摆动支座的左侧连接有左侧的摆动液压缸，左侧的摆动液压缸能够驱动左半中间横梁段绕左侧的摆动销轴转动，右半中间横梁段的右端通过右侧的摆动销轴与右侧的升降摆动支座连接，升降摆动支座的右侧连接有右侧的摆动液压缸，右侧的摆动液压缸能够驱动右半中间横梁段绕右侧的摆动销轴转动，左侧的摆动销轴和右侧的摆动销轴均为直立状态。

下横梁组件的下方设有第一同步轴，第一同步轴的轴线沿左右方向设置，第一同步轴通过第一同步轴安装座与牌坊连接，第一同步轴的左右两端均连接有第一机械同步机构，所述第一机械同步机构含有第一同步齿轮、第一同步齿条和第一升降杆，第一同步齿轮固定套设于第一同步轴外，第一同步齿条固定于第一升降杆的下部，第一同步齿轮与第一同步齿条啮合，第一升降杆的下端通过升降杆下安装座与牌坊连接，第一升降杆的上端通过升降杆上安装座与升降摆动支座连接固定。

上横梁组件含有上横梁框架，上横梁组件的上方设有第二同步轴，第二同步轴的轴线沿左右方向设置，第二同步轴通过第二同步轴安装座与上横梁组件连接，第二同步轴的左右两端均连接有第二机械同步机构，所述第二机械同步机构含有第二同步齿轮和第二同步齿条，第二同步齿轮固定套设于第二同步轴外，第二同步齿条通过齿条安装座与牌坊的上部连接，第二同步齿轮与第二同步齿条啮合。

辊系装置含有上下设置的上辊系和下辊系，上辊系和下辊系之间设有上下辊系定位装置，上下辊系定位装置含有操作侧定位部件和传动侧定位部件，操作侧定位部件位于辊系装置的操作侧，传动侧定位部件位于辊系装置的传动侧，上辊系含有上辊盒，下辊系含有支承辊和下辊盒，矫直辊位于上辊盒和下辊盒内，下辊盒的底部设有多个换辊车轮，多个换辊车轮左右对称设置。

矫直辊的一端的外表面设有外花键结构，外花键结构的端部设有侧向外倾角，矫直辊的一端的外侧设有导入段，导入段的外径小于外花键结构的外径，导入段的轴线与外花键结构的轴线重合，导入段的起始端设计有15°-25°的倒角过渡。

主传动接轴含有依次连接的定位压盖、花键套筒、定位锁紧段、十字包和连接段，花键套筒的内表面设有内花键结构，花键套筒的进入段设有侧向内倾角，定位锁紧段的外径小于花键套筒的外径。

牌坊的上部内设有上活动横梁，上活动横梁通过辊缝调整机构与牌坊连接，上活动横梁上设有上辊系锁紧机构，牌坊的下部内设有下辊系抬升装置。

本发明的有益效果是：

1、本发明中的接轴调整机构可以快速准确的对主传动接轴的位置进行固定和精确调整，该装置包括有三层横梁组件和下横梁升降机构；下横梁升降机构由若干台螺旋升降机串联在一起，由液压马达驱动，可实现下横梁组件在垂直方向调整，以适应下排主传动接轴的位置；在螺旋升降机的外侧设有高精度绝对值编码器，实时监测下横梁组件的位置，以便于推入新辊系时根据下排矫直辊的实际位置灵活调整下排主传动接轴的位置。

2、本发明中的接轴调整机构的中间横梁组件由两个独立的升降机构和摆动机构组成，分别位于该宽厚板矫直机高效换辊系统的入口侧和出口侧，可实现中间横梁组件在水平方向上的自动摆动，和垂直方向的自动升降功能。摆动机构通过直接固定在相同侧的升降机构上，解决了因为摆动横梁的高度变化而导致其与摆动机构之间的动作不协调问题；在两侧的升降机构之间设置有机械同步机构，达到两侧中间横梁将始终处于同一高度的效果，保证了对下排每根主传动接轴的锁紧力基本一致；锁紧力的大小由液压系统控制，并可以根据现场实际情况进行调整。

3、本发明中的接轴调整机构的上横梁组件在两端同样设计了机械同步装置，使上横梁在垂直方向调整过程中始终处于水平状态，保证上横梁对上排每根主传动接轴的锁紧力基本一致，锁紧力的大小由液压系统控制，并可以根据现场实际情况进行调整；另外，本发明的上横梁具有位置自动监测功能，在生产状态下，当上横梁因为液压系统渗漏等原因下降到某一设定位置时，上排液压缸会自动补油，将上横梁提升到最高位置，避免引起设备故障。

4、本发明中的上辊系锁紧机构具有伸缩和旋转两种功能，能够迅速锁紧和松开上辊系装置，既操作简单方便，又可靠保证矫直机维护人员的安全，上辊系锁紧机构安装在上活动横梁的两侧，检修及更换非常方便。

5、本发明对矫直辊传动花键副和主传动接轴进行了结构优化，无需检测花键角度的位置，即可实现更换辊系时花键副的顺利导入，节省了人工检测旧矫直辊花键齿角度位置和调整新矫直辊花键齿角度位置的步骤，并且避免了由于旧矫直辊非正常转动而引起的误差，使得整个换辊过程动作简洁、快速，极大提高了生产效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明所述宽厚板矫直机高效换辊系统的主视图。

图2是图1中A方向的平面示意图。

图3是图1中A方向的立体示意图。

图4是沿图2中B-B方向的剖视图。

图5是沿图2中C-C方向的剖视图。

图6是中间横梁组件的主视图。

图7是中间横梁组件的立体示意图。

图8是中间横梁组件的剖视示意图。

图9是主传动接轴的立体示意图。

图10是主传动接轴的剖视示意图。

图11是换辊驱动装置的主视图。

图12是换辊驱动装置的俯视图。

图13是辊系装置的主视图。

图14是辊系装置的右视图。

1、接轴调整机构；

11、下横梁组件；111、下横梁框架；112、下层下夹紧构件；113、耐磨滑块；

12、中间横梁组件；121、中间横梁框架；122、摆动液压缸；123、升降摆动支座；124、上排液压缸；125、下排液压缸；126、推拉支点；127、上层下夹紧构件；128、摆动销轴；129、自润滑耐磨轴套；1210、下层上夹紧构件；1211、左半中间横梁段；1212、右半中间横梁段；1213、第一同步轴；1214、第一同步轴安装座；1215、第一同步齿轮；1216、第一同步齿条；1217、升降杆；1218、升降杆下安装座；1219、升降杆上安装座；

13、上横梁组件；131、上横梁框架；132、上层上夹紧构件；133、耐磨滑块；1341、第二同步轴；1342、第二同步轴安装座；1343、第二同步齿轮；1344、第二同步齿条；1345、齿条安装座；

14、下横梁升降机构；141、螺旋升降机；142、轴杆；143、联轴器；144、液压马达；145、绝对值编码器；146、升降机底座；

2、上下辊系定位装置；21、操作侧定位部件；22、传动侧定位部件；

3、辊系装置；31、矫直辊；311、外花键结构；312、导入段；313、头部齿槽；314、侧向外倾角；32、支承辊；33、上辊系；34、下辊系；35、上辊盒；36、下辊盒；37、矫直辊轴承座；38、换辊车轮；

5、牌坊；51、牌坊底座；52、下导向滑槽；53、上导向滑槽；

6、上辊系锁紧机构；

7、下辊系抬升装置；

8、主传动接轴；81、花键套筒；811、侧向内倾角；82、内花键；83、定位锁紧段；84、定位压盖；85、十字包；86、端部齿槽；87、上层传动主轴；88、下层传动主轴；89、连接段；

9、换辊驱动装置；91、换辊台架；92、换辊驱动机构；93、行走机构；94、连接机构；

201、上活动横梁；202、辊缝调整机构；203、主减速机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种宽厚板矫直机高效换辊系统，包括牌坊5、换辊驱动装置9、主传动接轴8和接轴调整机构1，牌坊5内设有辊系装置3，辊系装置3含有矫直辊31，换辊驱动装置9位于牌坊5的操作侧，主传动接轴8和接轴调整机构1均位于牌坊5的传动侧，主传动接轴8的一端与矫直辊31的一端连接，主传动接轴8的另一端连接有驱动机构，该驱动机构能够通过主传动接轴8使矫直辊31转动，接轴调整机构1能够调整主传动接轴8的一端在竖直方向上的位置，如图1至图3所示。

本发明所述宽厚板矫直机高效换辊系统的主要发明点在于增设了接轴调整机构1，接轴调整机构1能够自动精确地调整主传动接轴8的一端在竖直方向上的位置，在执行换辊操作时对主传动接轴8的位置进行固定和精确调整，能够解决新的辊系装置3和旧的辊系装置3因辊径(矫直辊31和支承辊32)差异而造成的对辊困难问题，从而极大的提高了换辊效率。

在本实施例中，主传动接轴8含有上下设置的上层传动主轴87和下层传动主轴88，接轴调整机构1含有从下向上依次设置的下横梁组件11、中间横梁组件12和上横梁组件13，下横梁组件11、中间横梁组件12和上横梁组件13在竖直方向上的位置均能够调节，下横梁组件11和中间横梁组件12能够夹持固定下层传动主轴88，中间横梁组件12和上横梁组件13能够夹持固定上层传动主轴87，如图2和图3所示。

辊系装置3含有多根矫直辊31，多根矫直辊31分为上下设置的上层矫直辊和下层矫直辊，所述上层矫直辊与上层传动主轴87一一对应连接，所述下层矫直辊与下层传动主轴88一一对应连接，通过设置下横梁升降机构14能够调节下横梁组件11、中间横梁组件12和上横梁组件13整体在竖直方向上的位置，下横梁组件11、中间横梁组件12和上横梁组件13相互之间在竖直方向上的位置也能够调节，可实现在执行换辊操作时对主传动接轴8的位置进行固定和精确调整。

在本实施例中，下横梁升降机构14位于下横梁组件11的下方，下横梁组件11含有下横梁框架111，下横梁框架111的上表面设有多个下层下夹紧构件112，下横梁升降机构14含有依次连接的螺旋升降机141和轴杆142，轴杆142的一端连接有液压马达144，轴杆142的另一端连接有绝对值编码器145，螺旋升降机141的升降丝杆与下横梁框架111连接，液压马达144能够依次通过轴杆142和螺旋升降机141驱动下横梁组件11沿竖直方向移动，如图3所示。

下横梁框架111呈长条形结构，下横梁框架111的长度方向为左右方向，多个下层下夹紧构件112沿左右方向(也是轧线方向)排列，下横梁升降机构14包括有若干个螺旋升降机141，若干个螺旋升降机141通过轴杆142和联轴器143串联在一起，绝对值编码器145为高精度绝对值编码器，螺旋升降机141通过升降机底座146固定在牌坊底座51的侧面上，螺旋升降机141的升降丝杆为直立状态。该宽厚板矫直机高效换辊系统含有控制单元，绝对值编码器145和液压马达144均与该控制单元连接。

下层下夹紧构件112的上表面设有弧形面，下层下夹紧构件112的弧形面所对应的直径与下述主传动接轴8的定位锁紧段83的外圆直径一致，相邻的下层下夹紧构件112的弧形面之间的距离等于对应位置上相邻矫直辊31(或者花键套筒81)之间的距离。下横梁框架111的底面与螺旋升降机141的升降丝杆连接；下横梁框架111的两端安装有用于导向作用的耐磨滑块113，耐磨滑块113设置于牌坊5上的下导向滑槽52内，如图3、图4、图9和图10所示。

通过液压马达144驱动螺旋升降机141，实现下横梁组件11(中间横梁组件12和上横梁组件13)在垂直方向上升降运动，可以实现固定其上的下层下夹紧构件112托住下层的主传动接轴8的花键套筒81、或者松开花键套筒81、或者调整花键套筒81的高度等；高精度绝对值编码器145用于自动定位和检测下横梁组件11的位置，便于对花键套筒81垂直位置进行精确定位或调整。

在本实施例中，中间横梁组件12含有中间横梁框架121，中间横梁框架121的上表面设有多个上层下夹紧构件127，中间横梁框架121的下表面设有多个下层上夹紧构件1210，中间横梁框架121的左右两端均设有升降摆动支座123，升降摆动支座123通过下排液压缸125与下横梁组件11的下横梁框架111连接，升降摆动支座123通过上排液压缸124与上横梁组件13的上横梁框架131连接。

在本实施例中，中间横梁框架121含有左右设置的左半中间横梁段1211和右半中间横梁段1212，左半中间横梁段1211的左端通过左侧的摆动销轴128与左侧的升降摆动支座123连接，升降摆动支座123的左侧连接有左侧的摆动液压缸122，左侧的摆动液压缸122能够驱动左半中间横梁段1211绕左侧的摆动销轴128转动，右半中间横梁段1212的右端通过右侧的摆动销轴128与右侧的升降摆动支座123连接，升降摆动支座123的右侧连接有右侧的摆动液压缸122，右侧的摆动液压缸122能够驱动右半中间横梁段1212绕右侧的摆动销轴128转动，左侧的摆动销轴128和右侧的摆动销轴128左右对称且互为镜像，左侧的摆动销轴128和右侧的摆动销轴128均为直立状态，如图3、图6和图7所示。

中间横梁组件12具有自动升降和摆动功能，中间横梁组件12分为左右两个部分，左右两个部分均含有中间横梁框架121、摆动液压缸122、升降摆动支座123、上排液压缸124和下排液压缸125，上排液压缸124和下排液压缸125均为直立状态，下排液压缸125的活塞杆下端的关节轴承通过销轴固定在下横梁框架111上，下排液压缸125的活塞杆的伸缩能驱动中间横梁框架121在垂直方向升降运动，从而使中间横梁框架121与下横梁框架111之间的距离随之变化。

升降摆动支座123的顶面和底面分别通过法兰固定了上排液压缸124和下排液压缸125；摆动液压缸122通过中间耳轴固定在升降摆动支座123的侧面；摆动液压缸122的活塞杆端的关节轴承与中间横梁框架121(左半中间横梁段1211或右半中间横梁段1212)的推拉支点126通过销轴连接。

中间横梁框架121的上表面设有多个上层下夹紧构件127，多个上层下夹紧构件127沿左右方向排列，中间横梁框架121的下表面设有多个下层上夹紧构件1210，多个下层上夹紧构件1210沿左右方向排列。上层下夹紧构件127的上表面设有弧形面，下层上夹紧构件1210的下表面设有弧形面，上层下夹紧构件127和下层上夹紧构件1210的弧形面所对应的直径与主传动接轴8的定位锁紧段83的外圆直径一致，相邻弧形面之间的距离等于对应位置上相邻矫直辊31(或者花键套筒81)之间的距离。

左半中间横梁段1211的左端(或右半中间横梁段1212的右端)设计有一个用于横梁段旋转摆动的通孔，摆动销轴128贯穿此通孔且两者之间设置有自润滑耐磨轴套129，摆动销轴128的两端与升降摆动支座123合成一体；摆动液压缸122的活塞杆的伸缩能驱动左半中间横梁段1211或右半中间横梁段1212在水平方向绕摆动销轴128转动，如图7和图8所示。

在本实施例中，下横梁组件11的下方设有第一同步轴1213，第一同步轴1213的轴线沿左右方向设置，第一同步轴1213通过第一同步轴安装座1214与牌坊5连接，第一同步轴1213的左右两端均连接有第一机械同步机构，所述第一机械同步机构含有第一同步齿轮1215、第一同步齿条1216和第一升降杆1217，第一同步齿轮1215固定套设于第一同步轴1213外，第一同步齿条1216固定于第一升降杆1217的下部，第一同步齿轮1215与第一同步齿条1216啮合连接，第一升降杆1217的下端通过升降杆下安装座1218与牌坊5连接，第一升降杆1217的上端通过升降杆上安装座1219与升降摆动支座123连接固定。

两个所述第一机械同步机构分别位于该宽厚板矫直机高效换辊系统的入口侧和出口侧，第一同步轴1213通过若干个第一同步轴安装座1214沿轧线方向水平固定在牌坊5的传动侧，第一同步轴1213的两端各安装1个第一同步齿轮1215，且两个第一同步齿轮1215在第一同步轴1213上的安装相位角完全一致；第一升降杆1217的数量为2件，分别通过若干个升降杆下安装座1218垂直安装在牌坊5的传动侧的入口侧和出口侧，升降杆下安装座1218不限制第一升降杆1217在垂直方向上的运动但限制其转动，第一升降杆1217的下端均安装有第一同步齿条1216；第一升降杆1217的顶端完全约束在上述升降摆动支座123上，两侧的升降摆动支座123的升降将通过所述第一机械同步机构完全同步升降，而且第一升降杆1217限制了升降摆动支座123在水平方向的旋转动作。

摆动液压缸122的活塞杆伸出，左半中间横梁段1211和右半中间横梁段1212绕摆动销轴128向内摆动，到位后组合成中间横梁框架121，中间横梁框架121呈长条形结构，中间横梁框架121长度方向为左右方向，中间横梁框架121与轧线平行，中间横梁框架121位于上层传动主轴87和下层传动主轴88的花键套筒81之间；摆动液压缸122的活塞杆缩回，左半中间横梁段1211和右半中间横梁段1212绕摆动销轴128向外摆动，到位后左半中间横梁段1211和右半中间横梁段1212已远离主传动接轴8的花键套筒81。

下排液压缸125的活塞杆伸出，升降摆动支座123连同中间横梁框架121位置一起向上运动，中间横梁框架121上的下层上夹紧构件1210可以松开下排的主传动接轴8的花键套筒81；下排液压缸125的活塞杆缩回，升降摆动支座123连同中间横梁框架121一起向下运动，中间横梁框架121上的下层上夹紧构件1210可以夹紧下排的主传动接轴8的花键套筒81；2个下排液压缸125的动作在所述第一机械同步机构的作用下同步伸缩。

在本实施例中，上横梁组件13含有上横梁框架131，上横梁组件13的上方设有第二同步轴1341，第二同步轴1341的轴线沿左右方向设置，第二同步轴1341通过第二同步轴安装座1342与上横梁组件13连接，第二同步轴1341的左右两端均连接有第二机械同步机构，所述第二机械同步机构含有第二同步齿轮1343和第二同步齿条1344，第二同步齿轮1343固定套设于第二同步轴1341外，第二同步齿条1344通过齿条安装座1345与牌坊5的上部连接，第二同步齿轮1343与第二同步齿条1344啮合，如图3、图5和图6所示。

上横梁框架131呈长条形结构，上横梁框架131的长度方向为左右方向，上横梁框架131的下表面设有多个上层上夹紧构件132，多个上层上夹紧构件132沿左右方向排列，即多个上层上夹紧构件132在上横梁框架131底面沿轧线方向布置；上排液压缸124的活塞杆端的关节轴承通过销轴固定在上横梁框架131的两端，上排液压缸124的活塞杆的伸缩能驱动上横梁组件13在垂直方向运动，从而使上横梁框架131与中间横梁框架121之间的距离随之变化；上横梁框架131的左右两端安装有用于导向作用的耐磨滑块133，耐磨滑块133置于牌坊5上的上导向滑槽53内。

上排液压缸124的数量是2个，分别位于牌坊5的入口侧和出口侧，上排液压缸124的同步伸出和缩回通过所述第二机械同步机构来实现，保证上横梁组件13的水平升降。第二同步轴1341通过若干个第二同步轴安装座1342沿轧线方向水平固定在上横梁框架131上，第二同步轴1341的左右两端各安装1个第二同步齿轮1343，且两个第二同步齿轮1343在第二同步轴1341上的安装相位角完全一致；第二同步齿条1344通过其支座安装固定在牌坊5的传动侧。

上排液压缸124的活塞杆伸出，上横梁框架131位置随活塞杆一起向上运动，安装在其底面的上层上夹紧构件132可以松开上排的主传动接轴8的定位锁紧段83；上排液压缸124的活塞杆缩回，上横梁框架131位置随活塞杆一起向下运动，安装在其底面的上层上夹紧构件132可以压紧上排的主传动接轴8的定位锁紧段83；2个上排液压缸124的动作在第二机械同步机构的作用下同步伸缩。

在本实施例中，辊系装置3含有上下设置的上辊系33和下辊系34，上辊系33和下辊系34之间设有上下辊系定位装置2，上下辊系定位装置2含有操作侧定位部件21和传动侧定位部件22，操作侧定位部件21位于所述辊系装置的操作侧，传动侧定位部件22位于所述辊系装置的传动侧，上辊系33含有上辊盒35，下辊系34含有支承辊32和下辊盒36，矫直辊31分别位于上辊盒35和下辊盒36内，下辊盒36的底部设有多个换辊车轮38，多个换辊车轮38左右对称设置。

换辊车轮38的数量一般为偶数，换辊车轮38分别设置于下辊系34的入口侧和出口侧，且沿下辊系34的中心对称布置，换辊车轮38的布置位置与下辊系抬升装置7的位置一一对应，如图13和图14所示。操作侧定位部件21和传动侧定位部件22采用轻质合金材料制作，操作侧定位部件21确定了上辊系33相对于下辊系34各方向上的相对位置，传动侧定位部件22的功能仅是支撑上辊系33的自重。

在本实施例中，矫直辊31的一端的外表面设有外花键结构311，外花键结构311的端部设有侧向外倾角314，矫直辊31的一端的外侧设有导入段312，导入段312的外径小于外花键结构311的外径，导入段312的轴线与外花键结构311的轴线重合，导入段312的起始端设计有15°-25°的倒角过渡315。矫直辊31采用外花键结构311传递矫直扭矩，外花键结构311在头部采用了侧向外倾角314，以增加外花键头部齿槽313的宽度。

在本实施例中，主传动接轴8含有依次连接的定位压盖84、花键套筒81、定位锁紧段83、十字包85和连接段89，花键套筒81的内表面设有内花键结构，花键套筒81的进入段设有侧向内倾角811，定位锁紧段83的外径小于花键套筒81的外径，如图9和图10所示。

主传动接轴8的定位锁紧段83位于花键套筒81和十字包85之间，既能让花键套筒81和十字包85的重量相互平衡，又提高了定位精度；花键套筒81的外端设置有内表面经过硬化处理的定位压盖84，花键套筒81的内花键82在矫直辊的外花键结构311的进入端设计了非常大的侧向倾角，有效的增加了内花键端部齿槽86的宽度。

在本实施例中，牌坊5的上部内设有上活动横梁201，上活动横梁201通过辊缝调整机构202与牌坊5连接，上活动横梁201上设有上辊系锁紧机构6，牌坊5的下部内设有下辊系抬升装置7。上辊系锁紧机构6具有自动伸缩和自动旋转功能，并通过锁紧机构的位置进行逻辑控制；上辊系锁紧机构6的数量一般为偶数件，而且对称布置在所述宽厚板矫直机的入口和出口侧。

在本实施例中，辊系装置3的下辊系34座落在牌坊底座51上，下辊盒36的底面与牌坊底座51的顶面相抵接，上辊系33通过所述上辊系锁紧机构6固定在上活动横梁201上，上辊盒35的顶面与上活动横梁201的底面相抵接；上辊系锁紧机构6安装在宽厚板矫直机的上活动横梁201上，上活动横梁201通过辊缝调整机构202和牌坊5连接。

主传动接轴8的一端与矫直辊31通过花键副连接，但本发明的主传动接轴与矫直辊也可以采用其它公知的连接方式，例如扁头连接，另一端与宽厚板矫直机的主减速机203的输出轴连接，主传动接轴8增设了用于精确可靠定位的定位锁紧段83；上下辊系定位装置2是在执行换辊操作时固定上辊系33和下辊系34的相对位置，并消除旧的下辊系34的矫直辊31磨损对定位精度的影响。

下辊系抬升装置7布置在下辊系34的下方，下辊系抬升装置7安装在牌坊底座51上；换辊驱动装置9安装在宽厚板矫直机的操作侧(前侧)，包括有换辊台架91和换辊驱动机构92，换辊台架91与所述牌坊底座51相抵接，换辊台架91的顶面与牌坊底座51的顶面齐平，换辊驱动机构92为动力源驱动行走机构93，行走机构93通过销轴或者其它方式与所述下辊盒36连接，如图11和图12所示。所述驱动机构、主传动接轴8和接轴调整机构1均位于牌坊5的传动侧(后侧)，所述驱动机构含有电机和主减速机203。

下面介绍本发明宽厚板矫直机高效换辊系统的换辊工作过程。

1、拉出旧的辊系装置3的步骤：

此时，宽厚板矫直机高效换辊系统的牌坊5内含有旧的辊系装置3，即图1中换辊驱动装置9上没有辊系装置3。

步骤1、将该宽厚板矫直机高效换辊系统切换到“换辊模式”，开始更换辊系装置3；

步骤2、人工拆开所有连接管路及下辊系34的定位销，连接下辊系34与换辊驱动装置9的连接销，并在下排矫直辊轴承座37的上面放置上下辊系定位装置2(操作侧定位部件21和传动侧定位部件22)；

步骤3、下辊系抬升装置7将下辊系34抬升至换辊位置；

步骤4、下横梁升降机构14将下横梁组件11提升至换辊位置，下层下夹紧构件112能正好托住下排的主传动接轴8的定位锁紧段83。此时通过高精度的绝对值编码器145检测下排的主传动接轴8的花键套筒81的高度位置H₁，并在保存在控制单元中；

步骤5、摆动液压缸122的活塞杆伸出，驱动左半中间横梁段1211和右半中间横梁段1212向内侧摆动，到位后停止；

步骤6、下排液压缸125的活塞杆缩回，驱动中间横梁框架121向下移动，至上层下夹紧构件127压紧下排的主传动接轴8的定位锁紧段83；

步骤7、由辊缝调整机构202将上辊系33降下，上排矫直辊轴承座37落在上下辊系定位装置2上面；

步骤8、上辊系锁紧机构6松开，上辊系33与上活动横梁201脱开；

步骤9、由辊缝调整机构202将上活动横梁201提升至上极限位置；

步骤10、上排液压缸124的活塞杆缩回，带动上横梁组件13向下移动，至上层上夹紧构件132压紧上排的主传动接轴8的定位锁紧段83；

步骤11、换辊驱动装置9拉出旧的辊系装置3，并用行车从换辊台架91上吊运至检修位置。

2、推入新的辊系装置3的步骤：

此时，宽厚板矫直机高效换辊系统的牌坊5内没有辊系装置3，即图1中换辊驱动装置9上和宽厚板矫直机高效换辊系统的牌坊5内均没有辊系装置3。

步骤1、在控制单元的HMI上输入新的辊系装置3的矫直辊31的直径和支承辊32的直径，该控制单元中的程序自动计算新的辊系装置3的下排的矫直辊31高度H₂，并自动计算差值：Δ＝H₂-H₁，通过下横梁升降机构14自动调整花键套筒81的高度位置H₁至H′₁，使得Δ’＝H₂-H′₁＝0；

步骤2、将新的辊系装置3吊到换辊台架91上，人工连接下辊系34与换辊驱动装置9的连接销；

步骤3、换辊驱动装置9推入辊系装置3，即换辊驱动装置9将新的辊系装置3推入牌坊5内；

步骤4、上排液压缸124的活塞杆伸出，带动上横梁组件13向上移动至极限位置，上层上夹紧构件132松开上排的主传动接轴8的定位锁紧段83；

步骤5、由辊缝调整机构202将上活动横梁201降下，至上活动横梁201的底面距离上辊系33的顶面约1mm-5mm；

步骤6、上辊系锁紧机构6锁紧上辊系33，使上辊系33与上活动横梁201连接为一体；

步骤7、由辊缝调整机构202将上辊系33提升，上排矫直辊轴承座37与上下辊系定位装置2分离；

步骤8、下排液压缸125的活塞杆伸出，驱动中间横梁框架121向上移动，上层下夹紧构件127松开下排的主传动接轴8的定位锁紧段83；

步骤9、摆动液压缸122的活塞杆缩回，驱动左半中间横梁段1211和右半中间横梁段1212向外侧摆动至极限位置；

步骤10、下横梁升降机构14将下横梁组件11调整至下极限位置，下层下夹紧构件112与下排的主传动接轴8的定位锁紧段83脱开。

步骤11、下辊系抬升装置7将下辊系34降低至工作位置；

步骤12、人工连接所有连接管路及下辊系34的定位销，脱开下辊系34与换辊驱动装置9的连接销，并取走下排矫直辊轴承座37上面放置的上下辊系定位装置2(操作侧定位部件21和传动侧定位部件22)；

步骤13、完成矫直辊缝的标定；

步骤14、将该宽厚板矫直机高效换辊系统切换至“操作模式”，换辊完成。

综上所述，本发明的接轴调整机构1可以快速准确的对主传动接轴8的位置进行固定和精确调整，通过高精度的绝对值编码器145对下横梁组件11在垂直方向上的位置进行准确的定位和检测，控制程序自动计算新的辊系装置3的下排矫直辊31的高度值，并通过自动调整下横梁组件11的高度，消除了新的辊系装置3与旧的辊系装置3的辊径差值对换辊节奏的影响。

本发明的接轴调整机构1的中间横梁组件12具有自动升降和自动摆动功能，解决了因为中间横梁框架121的高度变化而导致其与摆动机构之间的动作不协调问题。机械同步机构使中间横梁框架始终处于同一高度，对下排每根主传动接轴的锁紧力基本均匀一致。

本发明的上辊系锁紧机构6具有自动伸缩和旋转功能，能够迅速锁紧和松开上辊系33，既操作简单方便，又可靠保证矫直机维护人员的安全。本发明对矫直辊31传动外花键结构311和主传动接轴8进行了结构优化，无需人工辅助即可实现更换辊系时花键副的顺利导入，节省了人工辅助时间、提高了换辊效率，并且避免了由于矫直辊非正常转动而引起的误差，使得整个换辊过程动作简洁、快速，极大提高了生产效率。

为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系相结合的方式进行表述，其中的方位词“上”表示图2中的上侧方向，“下”表示图2中的下侧方向，“左”表示图2中的左侧方向，“右”表示图2中的右侧方向，“前”表示垂直于图2的纸面并指向纸面内侧的方向，“后”表示垂直于图2的纸面并指向纸面外侧的方向。本发明采用了阅读者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (11)

1.一种宽厚板矫直机高效换辊系统，其特征在于，所述宽厚板矫直机高效换辊系统包括牌坊(5)、换辊驱动装置(9)、主传动接轴(8)和接轴调整机构(1)，牌坊(5)内设有辊系装置(3)，辊系装置(3)含有矫直辊(31)，换辊驱动装置(9)位于牌坊(5)的操作侧，主传动接轴(8)和接轴调整机构(1)均位于牌坊(5)的传动侧，主传动接轴(8)的一端与矫直辊(31)的一端连接，主传动接轴(8)的另一端连接有驱动机构，接轴调整机构(1)能够调整主传动接轴(8)的一端在竖直方向上的位置。

2.根据权利要求1所述的宽厚板矫直机高效换辊系统，其特征在于，主传动接轴(8)含有上下设置的上层传动主轴(87)和下层传动主轴(88)，接轴调整机构(1)含有从下向上依次设置的下横梁组件(11)、中间横梁组件(12)和上横梁组件(13)，下横梁组件(11)、中间横梁组件(12)和上横梁组件(13)在竖直方向上的位置均能够调节，下横梁组件(11)和中间横梁组件(12)能够夹持固定下层传动主轴(88)，中间横梁组件(12)和上横梁组件(13)能够夹持固定上层传动主轴(87)。

3.根据权利要求2所述的宽厚板矫直机高效换辊系统，其特征在于，下横梁组件(11)的下方设有下横梁升降机构(14)，下横梁组件(11)含有下横梁框架(111)，下横梁框架(111)的上表面设有下层下夹紧构件(112)，下横梁升降机构(14)含有依次连接的螺旋升降机(141)和轴杆(142)，轴杆(142)的一端连接有液压马达(144)，轴杆(142)的另一端连接有绝对值编码器(145)，螺旋升降机(141)的升降丝杆与下横梁框架(111)连接，液压马达(144)能够依次通过轴杆(142)和螺旋升降机(141)驱动下横梁组件(11)沿竖直方向移动。

4.根据权利要求2所述的宽厚板矫直机高效换辊系统，其特征在于，中间横梁组件(12)含有中间横梁框架(121)，中间横梁框架(121)的上表面设有上层下夹紧构件(127)，中间横梁框架(121)的下表面设有下层上夹紧构件(1210)，中间横梁框架(121)的左右两端均设有升降摆动支座(123)，升降摆动支座(123)通过下排液压缸(125)与下横梁组件(11)连接，升降摆动支座(123)通过上排液压缸(124)与上横梁组件(13)连接。

5.根据权利要求4所述的宽厚板矫直机高效换辊系统，其特征在于，中间横梁框架(121)含有左右设置的左半中间横梁段(1211)和右半中间横梁段(1212)，左半中间横梁段(1211)的左端通过左侧的摆动销轴(128)与左侧的升降摆动支座(123)连接，升降摆动支座(123)的左侧连接有左侧的摆动液压缸(122)，左侧的摆动液压缸(122)能够驱动左半中间横梁段(1211)绕左侧的摆动销轴(128)转动，右半中间横梁段(1212)的右端通过右侧的摆动销轴(128)与右侧的升降摆动支座(123)连接，升降摆动支座(123)的右侧连接有右侧的摆动液压缸(122)，右侧的摆动液压缸(122)能够驱动右半中间横梁段(1212)绕右侧的摆动销轴(128)转动，左侧的摆动销轴(128)和右侧的摆动销轴(128)均为直立状态。

6.根据权利要求4所述的宽厚板矫直机高效换辊系统，其特征在于，下横梁组件(11)的下方设有第一同步轴(1213)，第一同步轴(1213)的轴线沿左右方向设置，第一同步轴(1213)通过第一同步轴安装座(1214)与牌坊(5)连接，第一同步轴(1213)的左右两端均连接有第一机械同步机构，所述第一机械同步机构含有第一同步齿轮(1215)、第一同步齿条(1216)和第一升降杆(1217)，第一同步齿轮(1215)固定套设于第一同步轴(1213)外，第一同步齿条(1216)固定于第一升降杆(1217)的下部，第一同步齿轮(1215)与第一同步齿条(1216)啮合，第一升降杆(1217)的下端通过升降杆下安装座(1218)与牌坊(5)连接，第一升降杆(1217)的上端通过升降杆上安装座(1219)与升降摆动支座(123)连接固定。

7.根据权利要求2所述的宽厚板矫直机高效换辊系统，其特征在于，上横梁组件(13)含有上横梁框架(131)，上横梁组件(13)的上方设有第二同步轴(1341)，第二同步轴(1341)的轴线沿左右方向设置，第二同步轴(1341)通过第二同步轴安装座(1342)与上横梁组件(13)连接，第二同步轴(1341)的左右两端均连接有第二机械同步机构，所述第二机械同步机构含有第二同步齿轮(1343)和第二同步齿条(1344)，第二同步齿轮(1343)固定套设于第二同步轴(1341)外，第二同步齿条(1344)通过齿条安装座(1345)与牌坊(5)的上部连接，第二同步齿轮(1343)与第二同步齿条(1344)啮合。

8.根据权利要求1所述的宽厚板矫直机高效换辊系统，其特征在于，辊系装置(3)含有上下设置的上辊系(33)和下辊系(34)，上辊系(33)和下辊系(34)之间设有上下辊系定位装置(2)，上下辊系定位装置(2)含有操作侧定位部件(21)和传动侧定位部件(22)，操作侧定位部件(21)位于辊系装置(3)的操作侧，传动侧定位部件(22)位于辊系装置(3)的传动侧，上辊系(33)含有上辊盒(35)，下辊系(34)含有支承辊(32)和下辊盒(36)，矫直辊(31)位于上辊盒(35)和下辊盒(36)内，下辊盒(36)的底部设有多个换辊车轮(38)，多个换辊车轮(38)左右对称设置。

9.根据权利要求1所述的宽厚板矫直机高效换辊系统，其特征在于，矫直辊(31)的一端的外表面设有外花键结构(311)，外花键结构(311)的端部设有侧向外倾角(314)，矫直辊(31)的一端的外侧设有导入段(312)，导入段(312)的外径小于外花键结构(311)的外径，导入段(312)的轴线与外花键结构(311)的轴线重合，导入段(312)的起始端设计有15°-25°的倒角过渡(315)。

10.根据权利要求1所述的宽厚板矫直机高效换辊系统，其特征在于，主传动接轴(8)含有依次连接的定位压盖(84)、花键套筒(81)、定位锁紧段(83)、十字包(85)和连接段(89)，花键套筒(81)的内表面设有内花键结构，花键套筒(81)的进入段设有侧向内倾角(811)，定位锁紧段(83)的外径小于花键套筒(81)的外径。

11.根据权利要求1所述的宽厚板矫直机高效换辊系统，其特征在于，牌坊(5)的上部内设有上活动横梁(201)，上活动横梁(201)通过辊缝调整机构(202)与牌坊(5)连接，上活动横梁(201)上设有上辊系锁紧机构(6)，牌坊(5)的下部内设有下辊系抬升装置(7)。

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