CN1640577A - 带材自动对中卷取和开卷装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别是用于冷轧的金属带材(N)卷取和开卷的装置(12)。该装置有一主轴(21)，它装在空心轴(31)内，并在上面卷绕带材(N)；为此，主轴(21)靠电动机(20)转动，电动机则通过机械传动装置(27－30)驱动空心轴(31)。按照优选的实施例，空心轴(31)沿旋转轴的位置可以通过液压致动器(46、47)调整，以这样的方式来校正主轴上存在的带卷卷取的缺陷。

Description

带材自动对中卷取和开卷装置

本申请是一分案申请，原申请的申请日为2001年2月16日，申请号为01805708.X，名称为“带材自动对中卷取和开卷装置”。

技术领域

本发明涉及的是那些在一些工业生产过程中，例如在某些金属带轧制过程中出现的金属带卷卷取和/或开卷所用的装置。

背景技术

多汽缸或森吉米尔(Sendzimir)冷轧机是这些装置所用的典型实例。

在这种轧机中，随同森吉米尔工艺所用人所共知的“多辊式”装置中一系列的加强辊，带材在一对装在支架内的对置回转轧辊之间来回传送。

每道轧制过程，待轧制的带材从带卷开卷，再卷取到支架相对侧的另一带卷上：为此，上述带卷装在相应的卷取装置上，通常叫做“线架”，这就是本发明所涉及的。

这些装置包括一个回转主轴，在该轴上卷取(开卷)带卷，通过相连的通常为电动型式的电动机驱动，必要时，根据实际情况采用减速装置。

主轴可以径向膨胀，以便锁定上面卷取的带卷，从内部将力作用到卷圈上；这样使巨大转矩施加到带卷上，以致将拉力作用到带材上，这种拉力值在森吉米尔轧机中可达几十吨。

轧制完毕，主轴回到缩进状态，从而使带卷能够抽取，这通过从主轴在轴向的方向取下带卷完成。

森吉米尔轧制过程的主要特征是在正规方式卷取带材的地方需要具有带卷。

实际上，如果待轧制的带卷具有卷取缺陷，例如，一般在带材卷圈边缘没有很好对准，致使生产的排列可能被称作“伸缩式”的，那么在生产周期中，随着轧制过程出现的中断，显著增加了带材断裂的危险。

在这方面，应当指出，森吉米尔轧制过程是带材在完全极限状态下进行的。这种带材不仅要经受上述巨大拉力，而且还要在工作辊之间径受大约1000米/分的进料速度：为此，这些参数要求非常严格的工作条件，以便避免带材的断裂，所以，任何如上面所述有关带卷卷取的缺陷是不容许的。

目前，为了克服这种缺点，在森吉米尔轧机特制开卷机(见图1)上设置被加工前的不均匀带卷。

开卷机设在两台卷取装置2之一的旁边，其轴线与主轴的轴线平行；并装在卸卷车3上，它的车轮4沿着与该轴线平行布置的轨道5运动。

这样，在轧制工作一开始，便从开卷机1上开卷不规则的带卷，造成带材6在工作辊7之间以低进料速度和减小的拉力情况下完成第一轧制道次；然后带材被卷取到较远的卷取装置2上。

在带材6从开卷机1开卷时，配装的卸卷车3沿轨道5移动，以便使开卷机上所绕带卷的不规则性得到校正；换言之，卸卷车的运动能使带材开卷，同时在直线基准方向保持其边缘对准。

所以，带材可以再次卷取到较远装置2的主轴上，而且不会使具有边缘的卷圈彼此之间产生不对准的危险。

这种解决方法使卷取到卷取装置主轴上的带卷均匀性有可能达到所计划的结果，但是还有一些严重缺点。

首先，显而易见，轧机必须配装一整套专用设备，包括沿轧道移动的卸卷车和上面所装的开卷机；这些设备只是为了消除最初带卷中的卷取缺陷进行带材第一轧制道次时使用。

因此，不言而喻，上述事实显著提高了全套设备的复杂性，而且从使用其部件的观点来看，还会造成更不利情况，因为其中一些设备(即卸卷车上装的开卷机和其他那些如图1所示的装置)只是在生产周期最初阶段操作，而不再用于轧制带材。

而且很明显，涉及上述专用设备安装所需空间也大大增加了整个轧机的外形尺寸。

最后，还必须考虑到，由于从开卷机来的带材未轧制的工序因而增加了生产周期的工作时间，这种情况发生在带材的低速进料和拉力低于实际轧制工序时所用的拉力，也就是带材卷到一台装置2和从另一台装置开卷进入工作辊7之间的时候。

在美国专利第3,477,655号中可以找到对这种现代技术的改进，该专利披露了一种卷取装置，其中，主轴是由减速齿轮装置驱动。

发明内容

因此，本发明的目的是纠正这种情况。

换言之，其目的是提出一种具有结构和操作特点的卷取装置，使之还能操作不均匀卷绕的带卷，而且不需要上述专用设备，特别是沿轨道移动的卸卷车上装的开卷机。

用本文所附权利要求中所示特点的卷取装置可以达到上述目的。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面参照附图描述本发明的几个非限制的

实施例，附图中：

图1表示已有叙述的根据现有技术的森吉米尔轧机侧部；

图2表示森吉米尔轧机视图，和上述的类似，设有两台根据本发明存在的卷取装置；

图3表示本发明卷取装置第一实例的正面和部分剖面图；

图4和5表示图3相应细节的放大图；

图6、7和8表示本发明卷取装置相应实例的纵剖面图；

具体实施方式

关于这些附图，编号10表示本发明森吉米尔型轧机的总体。

该轧机包括装有工作辊并位于两台卷取装置12之间的轧制机座11，以卷取被轧制的带材N；上述装置彼此相同，而且布置得使带材卷取轴线垂直于图2的绘制图纸。

本发明卷取装置12的第一实施例详见图3；由于轧机10中的装置彼此相同，所以，不言而喻，下面所述的内容对两者均适用。

按照图3所示的装置是直接传动型，即包括一台电动机20，它转动主轴21，轴上卷绕带材N，没有中间减速附段。

从图中可以看出，在主轴21的轴尾部分21a上有一液压装置运作，所述液压装置由固定在所述主轴上并在外筒形室23内滑动的活塞22组成；液压装置操作所需用油通过软管24供给软管一方面与筒形室23相连，另一方面则连接用于在压力下分配油的回转装置25。

筒形室23有一端壁23a，它相对于主轴端部21a同心延伸，并终接在齿圈27；该齿圈由直齿组成，并与套筒29内形成的对应齿圈28联接，套筒与主轴21同轴安装。

套筒29还与延伸的操作部分30成为整体，该部分靠电动机20转动。

在与端壁23a的相对侧，有一筒形室23与空心轴31相连，而该轴则滑动联接主轴21的中心部分；基本上以此形成单一刚性元件。

依靠位于底座33上的外壳32，相对于装置12的卷取轴线Z可旋转地支承空心轴31；为此，在外壳内设置滚动轴承34和35，以便构成轴31的轴颈。

尤其是这些轴承最好包括有圆筒形滚柱，并具有较大宽度和没有保持边的内座圈(即，适用于空心轴)；这样，与轴承内座圈形成整体的空心轴31，按照后面所更多叙述的，自由地相对于内座圈外部(和圆筒形滚柱)作轴向运动。

空心轴31在与主轴21一起转动中通过齿轮联轴节37锁定，卷绕带卷N(其断面在图3和4中用虚线示出)的主轴前部伸出上述联轴节以外。

主轴这部分的型式本来已为人知，并参照图3和4，随着主轴向左的轴向运动，使位于主轴外部的一些元件39得以径向膨胀；这是由于主轴在向左移动时，向外径向推动上述元件，并在主轴表面上形成一些平截头棱锥体表面40而存在的缘故。

如上所述，这种膨胀运动具有更加稳固地把带卷锁定在主轴上的作用，从而能够承受在轧制过程中带材卷取和开卷时产生的巨大拉力。

只有一些情况要补充，那就是主轴21的膨胀在这种意义上是可逆的，即主轴向右轴向移动时，外部元件39回到最初缩进状态，致使能轴向抽取带材的卷。

为了使这种操作得以实现，主轴21的端部21b支承在轴承41上，该轴承装在所谓的“闸门”42内，也就是说，一个围绕竖轴(即与Z轴垂直)旋转安装、并靠位于其底座上的液压缸43驱动的闸板，以便能够围绕枢轴旋转，并移动离开主轴，使能轴向抽取带卷。

位于外壳32内的主轴21部分装有轴环45(在图5上看的更加清楚)，该环径向从中伸出；固定在外壳32上的致动器46、47作用于上述轴环上。

特别是这些致动器根据下面更清楚地看到的实际情况通过沿外壳上构成的对应导向器50，51移动的有关滑动器48、49，对平行于Z轴线的轴环45发生作用，向前或向后；为此，滑动器与致动器连接起来，并具有C形构造，与从主轴21伸出的轴环45相配合。

致动器46、47最好是液压的，并根据探测的带材N断面，用定位环进行反馈控制，这种探测可用光学、电磁式或其他型式的系统(也叫做带材扫描器)进行。

最后，可以看出，卷取装置12怎样在内部还有一个凸肩53，以便通过固定在外壳32上的液压缸54来保持移动主轴上存在的带卷。

下面描述轧机10的操作，轧机上采用了上面所述的两台同样的卷取装置12。

首先，必须指出，装在卸卷车3上的开卷机1和所有现有技术中的(参见图1)适合把带材用到卷取装置上的其他部件，在开始轧制工作前已被排除。

这在本发明的装置12中有可能做到，即利用致动器46和47可使主轴21轴向移动，从而使带材N均匀卷取。

当然，在轧机10上需要轧制未对准边(“伸缩”样式)的带卷时，则安装到两台卷取装置12之一的主轴21上。

为此，在已放到主轴上后，利用管道24供给的油启动液压装置，使主轴缩回，在这道工序中，固定在轴尾部分21a上的活塞22移到左边，参见图3和4，这样使与其成整体的主轴朝同一方向移动，而其平截头棱锥体表面40引起元件39膨胀，把带卷锁定在主轴上。

然后，活塞22保持在该位置，致使主轴21依然锁定在空心轴31内，该轴与装有活塞的筒形室23成为整体。

所以，在这种情况下，空心轴31，主轴21，活塞22和筒形室23共同构成一个刚体。

刚体可相对于Z轴转动，还可对其作纵向移动。

造成旋转是套筒29的齿圈28与筒形室端壁23a上的齿圈27之间啮合的结果：实际上，是上述啮合装置把连接电动机的延长部30传给的旋转运动传送到上述刚体。应当认为，在这方面主轴21是通过齿轮联轴节37连接空心轴31的。

另一方面，由于致动器40和47作用于轴环45上的结果，造成上述刚体轴向移动。

实际上，轴环在空心轴31上构成，因此可以与其一起移动，而致动器则固定在外壳32上，所以不能移动。

如上所述，在轧制工作开始，卷绕的不均匀带卷装在森吉米尔轧机10的两台卷取装置12的其中之一；然后，将带材N端部固定在另一卷取装置的主轴21上，使带材从轧制机座11的轧辊之间穿过。

这时，轧制满载起动，即带材N正常采用的高度张紧和高速条件，即使带材从具有不均匀边缘的最初带卷开卷，也不会有任何撕裂的危险。

达到这种效果是由于主轴21有可能轴向运动的缘故，主轴上卷绕有所述带卷，并且如上所述，该轴与空心轴31形成刚体。

当然，在轧制过程中，用上面提到的装置(例如带材扫描器)探测从不均匀带卷开卷的带材边缘断面；这种探测可使轧机的总控制系统完成致动器46和47的反馈调整，致使该致动器移动相应的滑动器48、49和与其一起的空心轴31的轴环45。

因此，空心轴的轴向位置，特别是空心轴内主轴21的轴向位置可以瞬时调整。这样就能在从最初带卷(即伸缩卷绕的带卷)逐渐开卷时，校正带材N边缘的对准度。

还应指出，主轴和空心轴与筒形室23及位于其中的活塞22一起运动，它们共同构成上述刚体；由于是直齿圈27和28，使有可能相互纵向移动，因而该刚体可相对于传送电动机旋转的套筒29轴向滑动。

因此，带材能够准确恰当地向着机座11内的轧辊，从而避免由于向所述轧辊横向进料不当造成的拉断和撕裂的危险。

换言之，可以认为，在本发明的卷取装置12中，随着被致动器46和47进行的调整，主轴21(与其组成部分的整个刚体一起)的轴向移动与在轧制开始前最初不规则的带卷开卷时图1现有技术中装有开卷机1的卸卷车3沿轨道5所做的移动相适应。

因此，可以看出，本发明可使卷绕不正确对准边的带卷开卷，没有公开技术的所有缺点，也就是不需要轨道卸卷车以及所有其他现代技术中的现有设备，因为它们妨碍和延迟了带材的轧制。

显然，本发明的变化对于至今考虑的实例是可能的；其中有的变化示于图6到8，这里的部件结构或功能都与上面考虑的那些相同，并用同一编号标出，所以不再作详细描述。

在这些变化中，主轴21的转动通过减速器进行。

这种型式的致动系统在本领域已经公开，由带两个反向螺旋齿60a、60b轮箍的齿轮60所构成的齿轮装置组成，齿轮装置与主轴21共心安装，并与小齿轮61啮合，另外还有一双组齿61a，61b，小齿轮靠电动机20通过延长臂63动作。

在这种情况下，由于在装有主轴21的空心轴31上不可能设置如上面实例中的轴环(因有齿轮60妨碍这种可能性)，所以这时要以下列方式实现主轴的轴向移动。

还要安装空心轴31，以便在管体65内可作轴向滑动，并通过直齿联轴节同时在转动中锁定。

另外，管体65还用轴承66和67支承(其中一个轴承轴向固定，具有止推轴承的功能)，以便相对于卷取轴Z能自由转动，并相对于外壳32保持轴向固定。齿轮60还用键固定到管体65上。

空心轴31在其向着主轴的轴尾部分21a端部有一径向向外伸出的法兰70，并刚性固定在筒形室23上；致动器(图中未示出)作用于该法兰上，其方式与上述实例中关于空心轴上构成的轴环45所考虑的方式类似。

根据上述对照，可以理解，本发明的这一第二实施例的操作基本上与上述实施例那么类似。

实际上，同样在这种情况下，由固定在主轴轴尾部分21a上的活塞22和筒形室23组成的液压装置可使主轴在空心轴31内滑动，从而使卷绕带卷的部件产生膨胀(或收缩)。

此后，由空心轴31、筒形室23和主轴21与固定在轴属部分上的活塞22共同构成的刚体通过用键固定在管体65上的齿轮60所啮合的小齿轮61进行转动。

同时，作用于法兰70上的致动器调整上述刚体及其中主轴21的轴向位置，以便达到前面已经描述的同样效果。

图7表示本发明卷取装置另一实施例，同样是用适才设想型式的减速齿轮装置传动；而且为了便于理解，相应部件的编号仍保持不变。

后面的这一实施例与上述实施例的不同点在于，用外部液压系统代替调整主轴21(与空心轴31成整体)轴向位置用的致动器所作用的法兰70。

外部液压系统基本上是附加的液压装置，在外部由筒形室23和固定在主轴轴尾部分21a上的活塞22构成。

实际上，从图7中可以看出，在刚性固定到空心轴31上的第一筒形室23外面有一第二筒形室73，刚性固定到管体65上；因此，管体可自由转动，并相对于Z轴轴向锁定，而且管体65与它是一个整体。

第一和第二筒形室23和73一起构成液压装置，在其内部第一室作为活塞可在第二室内来回滑动。

因此，不难理解，在这种情况下，使第一筒形室23在第二室73内移动可达到主轴21与空心轴31作整体轴向运动(如上面已经详述的主轴在空心轴内被锁定以后)。

所以，由引可见，主轴21的轴向位置通过外部液压装置控制，该装置象图3和4中图解和描述的第一实例的致动器46、47那样起到全部有效作用。

因此，上述装置根据已经描述的带材扫描器探测的带材断面对主轴的轴向位置进行校正。

不过应当指出，在这种情况下，由于直齿联轴节在其外部联接空心轴31和管体65，故外筒形室与内室23可整体转动。

参照图8，可以注意到本发明的一个最后实施例，它同样涉及一种卷取装置，其主轴通过减速齿轮进行操作。

与其他两个实施例的不同之处在于可进行主轴轴向移动的装置。

这时设想的解决方法是一对在管体65相应端部，相对于固定在空心轴31两端的对应法兰81进行操作的小型液压千斤顶80。

每个千斤顶都具有分别向左右推动空心轴31及其里面的主轴21的作用，该主轴靠活塞22在室23内保持不动；这样取得在轧制期间关于调整主轴21轴向位置的上述效果。

如最初所述，本发明拟用的卷取装置不仅是那些用在森吉米尔金属带材轧机上的，而且还有那些用于带卷材料(不只是金属)的卷取和开卷的，即在应用中由于卷绕的带卷边缘不均匀而发生困难的地方。

因此，除了上面考虑的实施例中的那些以外，本发明有可能变化，所述变化是其对于不同于森吉米尔轧制工艺的领域有可能进行更改以适应卷取装置而造成的。

尽管如此，所有这些变化和其他可能发生的变化都应适合下面权利要求的范围。

Claims (2)

1.一种用于带材(N)卷取和开卷的装置，包括：

—用于支承带材卷的主轴(21)；

—沿至少一部分主轴与主轴外部联接的空心轴(31)，以便围绕纵轴(Z)在转动中锁定，并且使主轴在空心轴内轴向可滑动，直到主轴上所装的带卷锁定在预定位置为止；

—由小齿轮驱动的齿轮(6)，用于围绕纵轴线转动空心轴以及主轴，其中，空心轴沿所述轴线可滑动地被支承，并根据自主轴卷取或开卷的带材边缘断面控制空心轴的滑动；

其特征在于：空心轴(31)安装在围绕纵轴(Z)的转动中与其是一整体的管体(65)内，而且空心轴设在相应径向伸出法兰(81)的端部，相对于法兰，在管体相应端对边工作的千斤顶(80)工作，以便根据带材边缘断面引起空心轴的所述轴向滑动。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：齿轮(60)和与其联接的驱动小齿轮(61)包括相关的反向双螺旋齿圈(60a，60b；61a，61b)。

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