CN1243048A - 金属带材的剪切和卷绕 - Google Patents

Abstract

用于在心轴上卷绕连续长度的金属带材的设备,它包括在当前带材结束和新的带材出现时用于将带材通道从一个通向当前正被卷绕的心轴的通道转换到一个通向新的心轴的通道的装置。新心轴有心轴带材引导装置,该装置包括一组位于新的心轴最初位置周围的从动心轴引导辊,以接受带材新长度的前缘并将它引导到心轴周围。在该组辊中的相邻辊有互锁的凹槽和凸缘。类似的几组辊被用来在剪切机和心轴之间引导带材。

Description

金属带材的剪切和卷绕

本发明涉及剪切和卷绕金属带材。尤其是，它涉及将带材引入位于轧机生产线末端的带材卷上，以及在第一带材卷绕满时剪切带材并把带材转移到第二带材卷上，与此同时以不间断的速度连续生产带材。

这种为了剪切和引导带材以变换带材卷的剪切和引导系统在现有技术中是公知的。实际中，如果移去已绕满的带材卷的周期时间大于完成单个带材卷的卷绕的时间，可以使用两个以上的带材卷。

在一个典型的公知系统中，带材首先通过一个旋转剪切装置，该剪切装置包括两个分别安装在可旋转支座上的切削刃，可旋转支座位于带材的两相对侧，以便当旋转支座转动时，刀刃与带材叠合并一起作用切断带材。旋转支座沿着带材移动方向旋转。带材从剪切机出来后朝向依次放置的两对偏转辊。每对偏转辊有一个对应的卷轴或心轴，该轴位于从剪切机出来的直通道的下面。不同的偏转板可与偏转辊一起使用以便把带材引入卷轴或心轴上。

假设带材正在第二个卷轴上卷绕，第一对偏转辊张开以使带材通过，不发生偏转，并朝向第二对偏转辊移动，第二对偏转辊将使带材向与它对应的卷轴偏转。当这个卷轴接近绕满时，带材被切断，剪切机前面的那部分带材将继续沿着带材现有通道行进并被卷绕到当前卷轴上。

当那部分的末端通过第一对偏转辊并且带材的下一部分的前缘接近这对偏转辊时，这对偏转辊被启动与带材接合并使带材向与这对偏转辊对应的卷轴偏转。这个卷轴被卷满形成另一个带材卷，同时先前的那个带材卷被从其卷轴上移走。

当第二个卷轴接近卷满时，剪切机又一次启动，与这个卷轴对应的偏转辊被打开以使带材新部分的前缘笔直通过并向与第二个卷轴对应的偏转辊移动，到此时，该卷轴在准备工作中应该已经被更换了。

这个公知的系统是在带材生产末端使带材形成带材卷的典型方式。对这个主题可有一些变化：卷轴是可移动的以便每次剪切后卷取带材，也有改变带材通道的替换装置，其中有一些仅依靠带材的重力或惯性运动以使带材沿着一个新的通道前进。

这些公知系统的缺点是：在紧接着剪切之后，必须精确地控制引导辊或引导机构接合时间。这种缺点对于高速移动的薄带材的剪切和卷绕带来问题。如果引导辊接合的太快，那么先前的带材长度将被接合，这将使得它被导向错误的方向。另一种情况是，如果接合辊接合的太晚，那么后面带材的长度将沿着先前通道前进并且可能越过对应的卷轴。因此，接合辊必须非常快地进入或脱离状态，并且接合辊运动的动态局限性限制了能够被采用的带材速度。因此必须确保引导辊与旋转剪切机的动作精确地合拍。

公知系统的另一缺点是：尤其是薄带材非常容易碰到静止的导向装置或其它导向机构而弯曲，这些导向装置能使带材脱离在预定通道的生产线，进入卷绕阶段或引起带材堵塞。类似地，对于仅依靠惯性或重力的系统，因为带材在高速时受空气动力学作用的影响不能及时或以可预计的方式下降，带材的速度受到限制。

对于冷轧，已开发了一种被称作圆盘传送带卷绕的技术。对于这种技术，需要提供用于将连续长度的金属带材卷绕到心轴上的设备，该设备包括在当前带材结束和新的带材出现时用于将带材从一个通向当前正被卷绕的心轴的通道转换到一个通向新的心轴的通道的装置，其中新的心轴安装在一个使通向它的带材通道是一个直通道的起始位置上，并且设置用于将该心轴移动到第二位置的装置以使通向它的带材通道是一个倾斜的通道，该倾斜通道的开始部分与直带材通道的开始部分相同。

带材旧长度的末端被已经卷绕在心轴上的该长度主体沿倾斜通道所牵引，所以不会严重改变方向。在剪切后，由于带材的惯性和重力，带材新长度的前缘将继续直着向前而不会沿着倾斜通道前行。通过一个部分缠绕在心轴上的移动皮带以一种使带材新长度的前缘被锁在皮带和心轴之间的方式将带材新长度的前缘引向心轴。这类装置称作皮带助卷机。

本发明尤其涉及处理热的薄带材。与处理冷轧带材相比，这要牵涉到许多附加的问题。

在从一个卷绕心轴向另一个心轴转换的过程中，轧制冷带材的轧机一般要慢下来。这将减小对带材的空气动力影响，这种影响可能导致带材采取错的通道。它也将使必须开启的皮带助卷机或其它带材引导机构的运转速度降低。但是，由于冶金原因，热带材轧机在卷绕过程中不能慢下来。对应地，皮带助卷机或其它引导机构必须全速运转。由于薄的热带材需要高速运转，现有皮带材料或链的寿命将大大缩短。此外，带材的高温易于导致对皮带或链材料的损害。

另外，由于热带材的强度小于冷带材，热带材更易弯曲和沿着不正确的通道行进，而且，由于有更高的速度，空气动力影响更易于引起带材的前部偏离要求的通道，因此，引导带材更加困难。

本发明的总的目的是提供用于改进带材剪切和卷绕设备中热轧带材的引导的装置。

根据本发明，提供用于将连续长度的金属带材卷绕到心轴上的设备，该设备包括在当前带材结束和新的带材出现时用于将带材从一个通向当前正被卷绕的心轴的通道转换到一个通向新的心轴的通道的装置，其中带材通道引导装置包括至少一组从动辊。

最好，在该辊或每组辊中，相邻的辊有互锁的凹槽和凸缘。现有的辊是分开的，即一个接一个。由于这种分开的辊，因而存在着带材改变方向和在两个相邻的辊之间穿出的可能性(或开始出现这种情况，然后当带材再次被压回时就弯曲)。对于皮带，在一个皮带开始或结束，和另一个皮带(或一个辊)接管处，有着同样的危险。互锁辊实际上消除了这种危害。

互锁辊最好用在本发明的设备中的几个不同地方。本发明的设备最好包括在剪切装置和心轴之间的一对压紧辊。最好在剪切装置和压紧辊之间装上两组互锁辊，带材的每一侧各有一组。另外两组互锁辊(带材的每一侧各有一组)最好安装在压紧辊和带材通向旧心轴和新心轴的两条通道的分叉点之间。最后，设置一组互锁辊用于引导新带材开始部分的前端绕着心轴开始卷绕。这里，带材末端必须被引入一个弯曲的通道，这比引导它沿着直通道更加困难。

参照附图，将对一个体现本发明的联合剪切和卷绕设备进行详细描述，其中：

图1是一个公知的剪切和偏转系统的示意图；

图2是一个体现本发明的联合剪切和卷绕设备的示意图；

图3是一组互锁辊的平面示意图；

图4是在带材沿着通向另一个心轴(未显示)的倾斜通道行进时，在心轴附近的带材引导装置放大的侧面示意图；

图5是在带材的一个新的前端穿在心轴上的过程中，在心轴附近的带材引导装置放大的侧面示意图；

图6是一组互锁辊的端部视图。

图1显示了一种公知系统的例子。带材2沿着箭头A的方向从左向右运动。剪切和卷绕系统的第一阶段是一个旋转剪切机1，它包括两个分别安装在可旋转支座上的切削刃，可旋转支座位于带材的两相对侧，结果当旋转支座转动时，刀刃与带材叠合并一起作用切断带材。可旋转支座沿着带材方向旋转，上支座逆时针旋转，下支座顺时针旋转。

有带材分别卷绕在上面的两个卷绕轴5和6，并带有与这两个卷绕轴分别对应的偏转辊3和4。这样，当带材被卷绕在卷轴6上时，如图1所示，偏转辊4接合以便将带材引导到卷轴6上。当卷轴6卷满，该带材卷完成时，旋转剪切机1启动，将带材切断。(显然，在切断时，该带材卷还没有完全完成，但比满卷只少从旋转剪切机到带材卷这样长的带材。)紧接着带材被切断后，偏转辊3接合以便将带材引导到第二卷轴5上，该卷轴被绕满形成下一个带材卷，同时将先前的带材卷从卷轴6上取走。当卷轴5上的带材卷接近卷满时，剪切机1又一次启动，偏转辊3张开以使带材新长度的前缘笔直地穿过到达偏转辊4和卷轴6。

图2显示了体现本发明的用于联合剪切、引导和卷绕连续金属带材的设备。从左向右移动的金属带材穿过压紧辊1，该压紧辊用于提供带材中必须的张力。带材然后穿过一个高速带材剪切装置2，它将连续带材剪切成所需的长度。

当高速移动的带材被剪切时，通过剪切产生的带材新长度的前端必须非常小心地被引导，以便它不会由于剪切的偏转作用而走错的通道。薄带材碰在该设备的任何引导机构或其它部分上会很容易弯曲和改变方向。在本发明的设备中，两组引导辊3安装在剪切装置2的后面，分别在带材的两侧，并且这些辊以与带材速度相同的速度被驱动。

两组相对的引导辊的每一组都带有沿着它们的周边的对应的互锁凹槽和凸缘的辊，并且这些辊靠近安装使得每组辊中的相邻辊的轴间距离小于每个辊在凸缘处的外径。因此，相邻的辊可以比它们的最大直径所允许的距离放置得更靠近，以便给带材提供更好的控制和更有效的引导。

该设备的下一阶段是控制带材张力的另一压紧装置4。该压紧装置不是总是必要的。

下一阶段是另两组引导辊5，分别在带材的两侧。同样，每组中的相邻辊是互锁的，并且以与带材速度相同的速度被驱动旋转。

该设备的下一阶段是卷绕装置，它包括安装在可转动的圆盘传送带6上的第一和第二卷绕心轴8和7。在图2中，带材绕着压紧辊4的上辊和偏转辊17沿着倾斜通道14到达第一心轴8。在带材被切断以前，上引导辊组件20进入与下引导辊5相邻的位置13以便带材采取更加陡的倾斜的通道通过水流18到达偏转辊17。当带材被切断时，带材连续长度的新的前端通过引导辊5被直接引向第二心轴7。先前带材的末端沿着倾斜通道继续卷在第一心轴8上的已完成的带材卷上。末端限制装置11在卷绕工序完成时将带材末端保持在带材卷上。通过将已完成的带材卷支在带材卷车16上将它移走。

一旦带材的新长度与第二心轴7接上并被正在向心轴上卷绕时，圆盘传送带6转动180度。带着心轴转动的圆盘传送带的转动速度与带材的速度相同。

当形成在第二心轴7上的带材卷接近完成时，带材沿着同样的倾斜通道14行进并且重复这个过程。

第一和第二心轴8和7分别由电心轴马达(未显示出)可转动地驱动，并且它们被安装在圆盘传送带6上并随它一起运动。在图2中，马达位于心轴8和7的后面。最好在圆盘传送带6上装有滑环以便给心轴马达供电。心轴8和7被驱动以便提供与带材速度相当的圆周速度。

心轴8和7可扩张，它们在卷绕过程开始期间扩张，而在卷绕过程结束，心轴处于被移走位置时，压缩，以便能从心轴上取走带材卷。

心轴8和7的每一个都包括内部驱动装置(未显示)以便在扩张和压缩位置之间启动它。驱动装置是以一个延伸到心轴中的驱动杆的形式存在。每个心轴马达有一个中空驱动轴，驱动杆穿过该中空驱动轴延伸到心轴中以便压缩和扩张心轴。

当带材向心轴8移动时，它沿着通道14。在带材被切断开始一个新的带材卷之前，引导辊组件20下降以便带材通道被设置成相对于最初的带材通道有一个大的角度。偏转辊17有助于在带材通道上创造一个大的角度。这个大的角度使得引导辊15和第二引导装置13之间的间隙变小。这可确保新形成的带材长度的前端被引导辊15正确地接受并被该辊引入心轴引导装置12。此外，水流18有助于确保带材的末端不会穿过这个小空隙。带材的新长度通过心轴带材引导装置12引导到心轴7上，这样可将带材绕着心轴7卷绕。心轴带材引导装置12包括一组辊，这些辊是互锁的并且以与带材速度相同的速度被驱动。另外的水流可确保在第二次叠绕之前带材的端部在该区域保持与心轴的接触。

在第二心轴7上卷绕的开始过程中，带材引导装置13和心轴引导装置12设置得尽可能地近，以便给带材的新前端提供很近的引导。但是，在带材的卷绕已经成功地开始后，圆盘传送带正在转动时，必须将带材引导装置13和心轴引导装置12从通向心轴的通道上移走。

当带材的卷绕已经成功地开始时，带材引导装置13向上摆动离开心轴通道，下面的一排辊5向下摆动离开心轴通道。类似地，由单独一排引导辊组成的心轴引导装置12分成上半部分和下半部分。当带材的卷绕已经成功地开始时，如图2所示，上半部分向上和向右摆动，而下半部分保持固定到它的支座上并随着固定支座下降到一个明显地离开了心轴7的通道的位置。

图3是引导辊5的平面图，显示了辊上的互锁凹槽5’和凸缘5”。为了图示说明，显示了带材20的前端正沿着箭头B的方向在辊上行进。互锁辊5使得带材不可能象在现有辊上一样在相邻的辊之间穿过。

图4显示了在带材沿着陡的倾斜通道C通向另一心轴时，以互锁的引导辊12和心轴7、8的形式存在的心轴带材引导装置12的布局放大图。在先前引导装置13和心轴引导装置12之间装有水流18以帮助引导带材20穿过在这两个引导装置之间的空隙。

图5和图4相同，除了带材20的新前缘沿着心轴7、8和引导辊12之间的新通道C行进。在这个阶段水流18也可被启动以帮助确保新前缘不会穿过在引导辊之间的空隙。

图6是引导辊装置的端部视图，显示了带材20正被辊的凸缘5”所引导。凹槽5’使得相邻辊的凸缘5”互锁并防止带材20在辊之间穿过。

第一带材引导装置3、第二带材引导装置13和心轴带材引导装置12全部被显示成互锁辊引导装置。但是，这些引导装置中的一个或多个可被另外的引导装置，例如非互锁的辊、移动皮带或空气流所替代。

Claims (11)

1.用于将连续长度的金属带材卷绕到心轴(7、8)上的设备，它包括：在当前带材结束和新的带材出现时，用于将带材通道从一个通向当前正被卷绕的心轴(8)的通道转换到一个通向新的心轴(7)的通道的装置，其特征在于带材通道引导装置包括至少一组从动辊。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：在这组辊中，相邻的辊有互锁的凹槽和凸缘。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：带材通道引导装置包括引导带材沿着两个通道共同部分的装置(3、5、13)。

4.如权利要求2或3所述的设备，其特征在于：带材引导装置包括心轴带材引导装置(12)，该装置包括一组位于新的心轴最初位置周围的从动心轴引导辊，以接受带材新长度的前缘并将它引导到该心轴周围。

5.如权利要求4所述的设备，其特征在于：心轴辊是可调节地安装，以使对于不同厚度的带材和由于带材卷的开始叠绕导致的直径增大而能调节辊和心轴之间的空隙。

6.如权利要求2到5中的任何一项所述的设备，其特征在于：水/空气流被引入先前带材的末端穿过的带材引导机构中的空隙，以帮助引导新带材的前端。

7.如权利要求2到6中的任何一项所述的设备，其特征在于：带材绕着偏转辊(17)通向心轴(8)。

8.如权利要求2到7中的任何一项所述的设备，其特征在于：当带材沿着第二通道(14)时，带材绕着一个辊运动。

9.如权利要求2到7中的任何一项所述的设备，其特征在于：新心轴安装在一个最初位置以使通向它的带材通道是一个笔直通道，并且通过用于将心轴移动到第二个位置的装置(6)，使得通向它的通道是一个倾斜通道(14)，该通道的开始部分和直带材通道的开始部分相同。

10.如权利要求8或9所述的设备，其特征在于：偏转辊安装在圆盘传送带上，以便圆盘传送带转动以移动心轴的位置时，也使带材与偏转辊接触并使带材通道绕着偏转辊而改变方向。

11.用于将一段金属带材卷绕在心轴(7、8)上的设备，包括用于引导带材的前端朝着和绕着心轴的带材通道引导装置(3、5、12、13)，其特征在于：引导装置包括至少一组带有互锁凹槽(5’)和凸缘(5”)的从动辊。

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