CN1269586C - 卷取薄金属带的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将薄金属带(1)、尤其是热轧或冷轧的薄钢带卷取到一个其直径可以调节的卷取芯轴(3a)上的方法和装置，其中一开始将筒卷内绕圈(12、18)卷绕到已调定好的卷取芯轴直径，并在筒卷(11)卷绕完毕后将卷取芯轴(3a)拉出来或者将筒卷(11)取下，为了阻止由于绕圈的变硬而使单个的绕圈(12、18)在筒卷孔(15)中松开，因而按照本发明的方法建议：在一个或多个相互邻接的内绕圈(12、18)中的圆周上在旋转时压入一个或多个异形凸起或异形凹槽。

Description

卷取薄金属带的方法和装置

技术领域

本发明涉及将薄金属板、尤其是热轧或冷轧的薄钢带卷取到一个其直径可以调节的卷取芯轴上的多种方法和装置，其中开始时将筒卷内绕圈(Coil-Innenwindung)卷绕到调定好的卷取芯轴上，并在筒卷(Coil)卷绕完毕后将该卷取芯轴拉出来或者将该筒卷取下。

背景技术

目前高质量的热轧薄钢带的生产量越来越大，并接近于冷轧钢带的数量和厚度。其原因在于热轧扁平带的轧制工艺取得了巨大进步。目前已经可以经济地以越来越大的数量生产2mm以下的很薄的热轧扁平产品(超薄规格)。

在轧制设备有能力制造这种薄的热轧扁平产品之后也必须使紧随的机器如辊道、钢带冷却机构、卷取机构、钢带运输等等设备胜任新的要求。

卷取薄钢带期间和之后的一个问题在于：筒卷内绕圈松散开而且塌陷下去。以后要将筒卷在退卷机的或者一个进一步加工机器的卷取芯轴上展开就不可能了，或者只有费额外之事才有可能。筒卷内绕圈必须用手工从筒卷孔里切除掉。这种手工劳动降低了设备的生产率。

(由US5,705,782)已知有一种点焊机，它布置在一个带有导向器的固定机构上，该点焊机装入在筒卷孔中，并借助于电极在筒卷内绕圈上设置焊接点。

由1990.10.8的“日本专利摘要”Vol.014，no.478(M-1036)已知：钢带由于继续使用了一种带状辅助材料和一种特别的带有一个压紧滚轮的卷绕机构而与一种双面都涂层的粘结带相粘结。此时将钢带和粘结带一起都卷绕到一个卷轴上。此外并不设有可扩张撑开的卷取芯轴。因而在卷绕过程开始时虽然能避免内绕圈的塌陷，但是该方法总是要用两面都涂层的粘结带，因而不经济。此外钢带的非常大的长度以后要看作为废料。

另一种已知的方法在1975.9.5公布的JP50113456A中给出。并没有一个其直径可以调节的卷取芯轴。而是涉及一种冲压机，用于通过对凸缘件的无导向冲裁而冲制出孔，其中应使一个外绕圈的一个上凸缘分别以一个序列压到筒卷孔的最里面绕圈的下一个中的凸缘上。一种可扩张撑开的卷取芯轴可能会由于所生成的突起部分而受到危险。此外也实现了避免使一个筒卷的内绕圈塌陷的功能，其中当然必须要避免对于例如装入的可扩张的一个卷取芯轴的损伤。

内绕圈塌陷的问题随着钢带厚度越来越小而产生。例如材料特性、卷取温度和钢带宽度这些参数也施加影响。此时金属带不再具有足够的自身刚性，并由于其自重而落入到筒卷内孔(筒卷孔)中，并因此使筒卷内径变小。这个问题直接出现在卷绕和筒卷从卷取芯轴上取下之后，并且由于继续运输该问题还会加强，直至使多个内绕圈松开。在对于薄钢带冷轧和卷绕时应用了上述的点焊法或者通过焊接或卷绕而临时固定在一个套筒上。

发明内容

本发明的任务是阻止由于绕圈的变硬而使单个绕圈在筒卷孔中松开。

为了完成所提出的任务，本发明提出一种将薄金属带卷取到一个其直径可以调节的卷取芯轴上的方法，其中开始时使筒卷内绕圈卷绕到已调定好的卷取芯轴直径，并在筒卷卷绕好后将该卷取芯轴拉出或者将筒卷取下，在卷绕时在一个或多个相互邻接的内绕圈中在圆周上压入一个或多个异形凹槽。

为了完成所提出的任务，本发明还提出一种用于卷取薄金属带的装置，它有一个可驱动的卷取芯轴，该芯轴具有可扩张撑开的弓形段，该可扩张撑开的弓形段用于将卷取芯轴的直径调定至一个卷绕内径和一个用于松开已卷好的筒卷的直径，其中，弓形段设有弓形段状的异形凸起。

按照本发明按第一种方法如下来解决：在旋转时在一个或多个相互邻接的内绕圈中在圆周上压出一个或多个异形凸起或异形凹槽。

因而使最初的两个绕圈变硬，使卷带末端也能够自己支持住并使单个的绕圈不松开。在这种情况下只要使略多于一个内绕圈进行轮廓成型就够了。绝对不需要使轮廓成型的绕圈超过2～3圈。

更为有利地是，在具有异形断面的、旋转驱动的卷取芯轴上压入异形凸起或异形凹槽。

此外异形断面的压入可以在金属带卷绕时进行。

另一种方案规定：在第一个绕圈卷绕在卷取芯轴上之后进行随后扩张，并用一个根据钢带和材料的力将异形断面压入到内绕圈中。因而既不值得重视地改变迄今为止的工作过程也不改变卷取芯轴的结构。

这方法可以有利地应用至带厚数量级为0.4至1.8mm。

用于卷取薄金属带、尤其是热轧或冷轧的薄钢带的附属机构具有一个可以驱动的卷取芯轴，该芯轴借助于可扩张撑开的弓形段可以调节直径，并可以调定至一个卷绕内径和一个用于松开已卷好的筒卷的直径，该附属机构按照本发明解决所提出任务的方法是，使这些弓形件都设有弓形的异形凸起。这些异形凸起通过卷取芯轴的超前或者一个随后扩张过程而压入到金属带中，在带中形成凹槽，它们类似于压槽，加固了带有槽的内绕圈。异形凸起对应于必要的金属带塑性变形来设计，并在从芯轴上取下筒卷时不需要形成阻碍。这样就不需要附加的机器，而只是赋予了卷取芯轴另一种功能。在压入凹槽时不会由于焊接或粘结而对钢带边棱发生损伤。已有的设备能够方便地加以改造。这只需要较少的投资费用。在后配套的设备中不需要进行改变。

在这种装置的技术方案中，使这些弓形的异形凸起为可以互换的，并且其宽度和高度可以匹配于金属带。

在这种情况下另一个优点是，可以根据钢带厚度和材料特性来规定异形凸起的宽度和厚度。

按照第二种方法，所提出的任务根据本发明用以下方法来解决：在将筒卷从卷取芯轴上取下时或刚取下之后，使筒卷的内绕圈在筒卷孔中在圆周上进行机械地支承。这样同样保证防止内绕圈的塌陷。

通过支承元件从中心轴线起径向扩张而对内绕圈进行支承，这就使内绕圈保持与其它的中间绕圈贴靠接触。

按照一种方案，使对于内绕圈的支承与从卷取芯轴上取下筒卷重叠地进行。

在运输筒卷时和冷却阶段中直到筒卷展开之前都将支承元件保持在其支承位置上，这就得出了其它的优点。

用于卷取薄金属带、尤其是热轧或冷轧的钢带的附属机构具有一个可驱动的卷取芯轴，该芯轴借助于可扩张撑开的弓形件调整其直径，并且调定至一个卷绕内径和一个用来松开已卷好的筒卷的直径，该附属机构根据本发明这样解决了所提出的任务：设置了一个可以装进空着的筒卷孔中的扩张接合器，该扩张接合器固定在一个带有导向机构的支架上。在筒卷卷绕之后打开芯轴支承轴承，钢卷车就将筒卷从卷取机构处运下，并通过带有扩张接合器的机构将其推入一个等候位置中。具有扩张接合器的机构则将松开的绕圈在相反的卷绕方向上转回去，直到这些绕圈又相互贴靠住。为此在旋转过程中使扩张接合器撑开。然后扩张接合器就压向内绕圈，而并不使该绕圈损伤，并且使支架和扩张接合器分开。扩张接合器留在筒卷里，而且只是在随后的一个工位中才去除掉。因此就避免了内绕圈的塌陷。旋转退回和固定也可以早在筒卷由卷取芯轴的运输过程时就进行，这样节省了时间。

按照一种方案，对于必要的运动来说有利的是使该扩张接合器设有用于介质、能源和控制机构的连接机构。

一种改进方案是，该扩张接合器可以旋转地支承在支架中。按照上面的说明，该扩张接合器可以固定在筒卷孔中，而不会使松开的内绕圈退回旋转。具有扩张接合器的机构因此可以有选择地设有或者不设有旋转机构。

按照另一种操纵方式，该扩张接合器可以在随后的工位上去除掉以便对筒卷进行处理。

该扩张机构的其它特征在于，扩张接合器具有多个分布于圆周上的支承元件。也可以设置一种简单的机构，以便使扩张接合器与支架分开或闭锁住。

扩张接合器的另一个特征是，扩张接合器可以在工作位置中机械地闭锁在筒卷孔中。

此外还有一个优点在于：扩张接合器可以批量生产并分配给每个筒卷。扩张接合器可以在随后工位中从筒卷里去除掉。该去除可以手工或者用机械进行。扩张接合器然后还原以便重新使用。扩张接合器设计成简单、方便和可操纵的结构，因而用于装备大量筒卷而进行批量生产是经济的。在具有扩张接合器的系统中也不会由于焊接而对于钢带边棱造成损伤。

此外一种变型是，将可旋转驱动的卷取芯轴用作扩张接合器的支架。

按照本发明的第三种方法如下来解决所提出的任务：至少使第一个内绕圈和第二个内绕圈通过将粘结剂、填充剂、金属块、附着剂等输入到这两个内绕圈之间的角形空腔中而表面相互连接起来。这样在第一个和第二个内绕圈之间就形成了一种固定，这同样也起到对内绕圈的加固硬化作用。

在一种这样的连接系统或者结合系统的方案中，要将粘结剂喷射到位于第一个和第二个内绕圈之间的角形空腔中。

另外一种变型是，将一种线状物体作为填充剂用以形成形状配合连接而置入到第一个和第二个内绕圈之间的角形空腔中。

第三种变型是，将单独的金属物体输入到第一个和第二个内绕圈之间的角形空腔中，以便形成形状配合的连接。

最后提出了第四种变型，使一种附着剂涂覆在第一个和第二个内绕圈之间的角形空腔里。

用于卷取薄金属带、尤其是热轧或者冷轧的薄钢带的附属机构具有一个可驱动的卷取芯轴，该芯轴借助于可扩张撑开的弓形段可以调节其直径，并且可以调定至一个卷绕内径和一个用于松开已卷好的筒卷的直径，该附属机构按照本发以如下方法来解决所提出的任务：设置一个撒入机构或一个喷雾机构或喷射机构，它们分别连接于一个用于粘结剂、填充剂、金属物体、附着剂等的储存容器。因此不需要用费用昂贵的机器而只需要一种简单的用来输送供给这些材料或物体的机构，以便实现所希望的效果。在输入粘结剂或附着剂时只需要短的时间来连接这两个内绕圈，此外不会由于焊接而造成对于钢带边棱的损伤。该机构可以在已有的设备中方便地进行改造。在随后的处理工位处不需要改变。在继续加工的机器上所形成的连接也就独立地扯开。

优点也可由此得出：撒入机构或喷雾机构或喷射机构从时间上可以准确地通过一个计算机控制的控制机构来操纵。

一种改进方案是，使一个用于有目的地输入粘结剂或附着剂的喷嘴连接在喷雾或喷射机构上。

所提出的任务按照本发明通过第四种方法如此来解决：在一个顺时针的筒卷卷绕方向时使筒卷开头定位在筒卷孔中的7～10点钟位置的角度范围内，而在相反的筒卷卷绕方向时使筒卷开头定位在筒卷孔中的2～5点钟位置的角度范围内，然后将筒卷从卷取芯轴上取下。卷带末端的重力F_G的作用一方面是使卷带末端压紧(法向力F_N)在下一个内绕圈上，因而就阻止了塌陷，而另一方面是引起摩擦力F_R，它阻止了该内绕圈在第二个内绕圈上的松动或滑动。

有利的是该卷带末端也定位在一个小于270°的角度范围内。

所设计的一个步骤是：各个卷带开头的位置通过对卷取机构的两个传动滚轮中的一个滚轮的圆周速度或者传动滚轮圆周速度的平均值求积分来确定。因而在传动控制机构及其程序之中只需要采取一些控制技术方面的措施，因而还可以使费用降低。

另外一种方案是，使卷带开头的位置通过对一个经过在一个轧制机构和卷取机构之间的速度测量仪而测得的速度信号进行积分来确定。

另一个确定卷带末端和/或带卷尖端位置的措施是，将卷取芯轴的表面速度和筒卷内表面的表面速度进行对比，并在吻合一致时在一个规定的误差范围内将卷带开头在卷取芯轴上的位置存储起来，并在继续卷绕时跟踪芯轴的位置。

所标出的表面速度可以例如这样求得：筒卷内表面的表面速度由用于积分的速度信号和所形成的筒卷的一个瞬时的外径和瞬时的内径来确定。

其它的辅助措施是，由一个布置在卷取芯轴或芯轴传动机构上的转速传感器来分析处理一个固定的脉冲，并在两个脉冲之间对卷取芯轴传动机构的转速求积分，这样来确定卷取芯轴的位置。

用于确定卷带末端和卷带开头的另一种测量步骤是，在存储卷带尖端位置之后重复地将卷取芯轴的圆周速度和筒卷内表面的速度进行比较，并在确定的偏差时校正卷取机构的传动滚轮的实际有效的直径。

附图中表示了本发明的实施例，以下就对它们进行详细叙述。

附图说明

图1具有运输辊道的整套卷取装置的一个侧视图；

图2一个卷好的筒卷的立体视图；

图3通过筒卷的一个立体剖面视图，带有一个放大的内绕圈的细节图“A”；

图4卷取芯轴的一个立体视图；

图5立体剖切开的一个筒卷，具有装入其中的扩张接合器；

图6卷绕到一个卷取芯轴上的第一个内绕圈；

图7一个立体表示的筒卷，其卷带末端和卷带开头通过控制措施而定位；

图8对卷带开头进行定位的一个信号流程图。

具体实施方式

按图1所示将薄金属带1、尤其是薄钢带在一个辊道2上在一个卷取工位3处卷绕到一个卷取芯轴3a上，其中金属带1通过一对传动滚轮副4和导向机构5和6借助于导向壳7而成形和卷绕。此时导向壳7和压紧滚轮8可以借助于具有位置传感器10的调节油缸9进行控制地调节。

在卷绕结束时形成按图2所示的筒卷11。在例如连接于一个宽带热轧轧机机列的卷取工位3中，在卷取芯轴3a上按如下方式形成筒卷11：以轧制速度进入的(热)金属带1通过压紧滚轮8和导向滚轮7围绕卷取芯轴3a而卷绕，其中金属带1借助于液压通过调节油缸9和位置传感器10进行卷绕，从而使带有一个卷带开头13的一个第一个内绕圈12成形。卷取芯轴3a的直径通常可以通过四个装在芯轴3a圆周上的可活动的弓形段3b来调定。

卷取芯轴具有一个最大的和一个最小的直径，它用机械挡块来预先调定。起卷阶段以一个平均直径开始，也就是说由弓形段3b的这个位置一方面可以进行随后扩张以便快速建立起在卷取芯轴3b和金属带1之间的摩擦连接，另一方面可以使卷取芯轴3a收缩以便将筒卷11从芯轴上取下。

在起卷阶段中压紧滚轮8和卷取芯轴3a以比进入的金属带1更高的速度(所谓超前)旋转。第一个内绕圈12围绕预先已扩张开的卷取芯轴3a而放置并开始在芯轴3a上拉紧。第一个内绕圈12有这种倾向：卷带开头13降落到小于筒卷孔15的内径14处。

这种降落从现在起应该排除掉。按照第一种方法如下进行：进入随后扩张阶段并用一个与金属带1及其材料有关的力将弓形段3b压入到第一个内绕圈12中。

为此(图3和4)在卷取芯轴3a的弓形段3b上分别设有异形凸起16，它们形成了弓形的环绕的突出部分。随着超前或者随后扩张过程，这些异形凸起16就以异形凹槽17(图3)压入到金属带1里。在这种情况下异形凹槽17可以一直压印到第二个内绕圈18中，如在图3的放大细节图A中可见到的那样。因而内绕圈12和18结合得更稳定并阻止了图2所示的塌陷趋向。

弓形段状的异形凸起16设计成可互换的并可以改变其宽度和高度，也就是分别匹配于金属带1。除了带厚度之外金属带1的材料特性对于这种匹配有决定性作用。

按照第二种方法(图5)，在将筒卷11从芯轴3a上取下时或者刚取下后对内绕圈12、18在筒卷孔15中在圆周上进行机械支承。通过支承元件19从中心轴线起的径向撑开而实现对内绕圈12和18的支承。

对内绕圈12和18的支承可以与筒卷11从卷取芯轴3a上的取下重叠地进行。支承元件19可以在筒卷运输和(热的)金属带1冷却时在其所示出的支承位置中一直保持到筒卷11展开之前。

支承元件19是装入空着的筒卷孔15中的一个扩张接合器20的组成部分，该接合器20固定在一个(未详细示出的)带有一个导向机构21的支架上。扩张接合器20设有用于介质、能源和控制机构的连接机构22。此外扩张接合器20如箭头23所示还可以旋转，而且只是在随后一个工位上才需要将其去掉以便对筒卷11进行处理。支承元件19可以设置在扩张接合器20的一个或多个径向平面中。

在图5所示的工作位置24上，扩张接合器20可以在筒卷孔15中锁紧。扩张接合器20可以批量生产并分配给每个筒卷11。旋转驱动的卷取芯轴3a也可以用作为扩张接合器20的支架。

第三种方法(图6)就是使至少第一个内绕圈12和第二个内绕圈18通过将粘结剂、填充剂、金属物体和/或附着剂25等等送入位于内绕圈12和18之间的一个角形空腔26中而表面相互连接起来。粘结剂25最好送入位于第一和第二个内绕圈12、18之间的角形空腔26中。与此类似可以将一种线状物体作为填充剂送入到位于第一个内绕圈12和第二个内绕圈18之间的角形空腔26中，用以形成一种形状配合的连接。与此类似可将单独的金属物体送入角形空腔26中用以形成形状配合的连接。同样也可以将一种附着剂装入位于内绕圈12和18之间的角形空腔26中。上面所述的方法步骤可以借助于一种带有一个储存容器28的撒入机构、喷雾机构或喷射机构27来实现。

第四种方法(图7)是在一个筒卷卷绕方向中在顺时针方向使卷带开头13定位在筒卷孔15中的7～10点钟位置的一个角度范围内，而在相反的筒卷卷绕方向中使卷带开头13定位在筒卷孔15中的2～5点钟位置的一个角度范围内，然后将筒卷11从卷取芯轴3a上取下。外径30上的卷带末端29也定位在一个小于270°的角度范围内。

各个卷带尖端的位置通过传动滚轮8或者传动滚轮圆周速度的平均值、通过一个测量仪器的速度信号、通过卷取芯轴3a的表面速度和筒卷孔15的内筒卷表面的速度、由筒卷外径30、一个转速传感器和修正系数来确定。

卷带开头13的重力F_G(在放大的细节图B中)一方面使卷带开头13压紧(通过法向力F_N)在下一个绕圈上，以便阻止塌陷，另一方面引起了摩擦力F_R，它阻止了第一个内绕圈12在第二个内绕圈18上的松动或滑动。

图8表示了用于使卷带开头13定位的一种相应的信号流程图。金属带1通过下传动滚轮马达31和上传动滚轮马达32来驱动，而一个卷取芯轴马达33则驱动卷取芯轴3a。卷带开头13的位置通过对一个通过位于一个轧制机构和卷取工位3之间的一个速度测量机构34的在转速为n1时的速度信号进行存储和积分来确定。筒卷11的内表面速度由所形成的筒卷11的一个瞬时的外径和瞬时的内径的用于积分的速度信号来确定。为此通过筒卷11的速度和卷取芯轴3a的速度(V芯轴)来计算芯轴扩张度，并与卷取芯轴直径d芯轴相关地来确定该芯轴扩张度。由卷带开头13、一个卷取芯轴位置调节器35和一个卷取芯轴转速调节器36测量该芯轴扩张度n2。由卷取芯轴位置调节器35和卷取芯轴转速调节器36通过一个卷取芯轴电流调节器37来设计卷取芯轴马达33。

附图标记列表

1.金属带

2.辊道

3.卷取工位

3a.卷取芯轴

3b.弓形段

4.传动滚轮副

5.导向机构

6.导向机构

7.导向壳

8.压紧滚轮

9.调节油缸

10.位置传感器

11.筒卷

12.第一个内绕圈

13.卷带开头

14.内径

15.筒卷孔

16.异形凸起

17.异形凹槽

18.第二个内绕圈

19.支承元件

20.扩张接合器

21.导向机构

22.连接机构

23.用于旋转的箭头

24.工作位置

25.粘结剂、填充剂等等

26.角形空腔

27.撒入、喷雾、喷射机构

28.储存容器

29.卷带末端

30.筒卷的外径

31.下传动滚轮马达

32.上传动滚轮马达

33.卷取芯轴马达

34.速度测量仪

35.卷取芯轴位置调节器

36.卷取芯轴转速调节器

37.卷取芯轴电流调节器

n1转速

n2芯轴扩张度

Claims (8)

1.将薄金属带(1)卷取到一个其直径可以调节的卷取芯轴(3a)上的方法，其中开始时使筒卷内绕圈(12)卷绕到已调定好的卷取芯轴直径，并在筒卷(11)卷绕好后将该卷取芯轴(3a)拉出或者将筒卷取下，其特征在于，在卷绕时在一个或多个相互邻接的内绕圈(12)中在圆周上压入一个或多个异形凹槽(17)。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，异形凹槽(17)通过带有异形凸起(16)的旋转驱动的卷取芯轴(3a)来压入。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在金属带(1)卷绕期间压入异形凹槽(17)。

4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第一个内绕圈(12)卷绕到卷取芯轴(3a)上之后进行随后扩张，并用一个与卷带和材料有关的力将异形凹槽(17)压入到内绕圈(12)中。

5.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以数量级为0.4mm至1.8mm来加工卷带厚度。

6.用于卷取薄金属带(1)的装置，它有一个可驱动的卷取芯轴(3a)，该芯轴具有可扩张撑开的弓形段(3b)，该可扩张撑开的弓形段(3b)用于将卷取芯轴(3a)的直径调定至一个卷绕内径(14)和一个用于松开已卷好的筒卷(11)的直径，其特征在于，弓形段(3b)设有弓形段状的异形凸起(16)。

7.按权利要求6所述的装置，其特征在于，弓形段状的异形凸起(16)是可更换的，而且在宽度和高度上与金属带(1)相匹配。

8.按权利要求6或7所述的装置，其特征在于，异形凸起(16)的宽度和高度可以根据卷带厚度和材料特性来规定。

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