CN203197055U - 四辊卷板机 - Google Patents

Abstract

本技术提供一种侧辊能够沿着倾斜方向上下平移、且侧辊不会弯曲、能够把钢板卷制成圆形的四辊卷板机，其尤其适用于较长小直径圆管的卷制。它包括相互平行的上辊、下辊、位于下辊两侧的两个侧辊，下辊与带动其转动的下辊传动机构相连；上辊与带动其上下升降的上辊升降机构相连；侧辊转动设置在侧辊轴承座上，侧辊与带动侧辊转动的侧辊转动驱动机构相连；侧辊轴承座沿着倾斜方向滑动设置在机架上，侧辊轴承座与带动侧辊轴承座相对于机架滑动的侧辊倾斜移动驱动机构相连；侧托辊装置包括一对与侧辊的外周面接触的、转动设置在侧辊支承辊梁上的侧辊支承辊；在侧辊轴承座与侧辊支承辊梁之间设置有带动侧辊支承辊梁绕侧辊轴线摆动的侧辊支承辊梁驱动装置。

Description

四辊卷板机

技术领域

本技术涉及一种把金属板材卷圆的卷板机，尤其涉及一种把薄板卷制成超长小直径圆管的四辊卷板机。

背景技术

现有的薄管高频焊管线采用孔型成形法，每种管径都需要固定的模具，从直径Φ90到Φ800的成形需要几十种模具，花费大量的资金和大量的换模时间。因为直径较小而且长度达到十米以上，无法用常规的卷板机卷制。所以用卷板机直接卷制不同直径的长薄板是目前需要解决的问题。

现有的四辊卷板机，包括相互平行的上辊、下辊、位于下辊两侧的两个侧辊，下辊转动设置在机架上并与带动其转动的下辊传动机构相连；上辊与带动其上下升降的上辊升降机构相连；下辊传动机构、上辊升降机构均设置在机架上；侧辊转动设置在机架上，侧辊与带动侧辊转动的侧辊转动驱动机构相连。其侧辊不能相对于下辊平移，这样在卷制时，一般只能把钢板卷制成弯曲半径较大的弧形板材，难于卷制成圆管形，更难于完成直径较小而且长度较长的圆管卷制。

发明内容

本技术的目的是提供一种侧辊能够沿着倾斜方向上下平移、且侧辊不会弯曲、能够把钢板卷制成圆形的四辊卷板机，其尤其适用于较长小直径圆管的卷制。

本四辊卷板机，包括相互平行的上辊、下辊、位于下辊两侧的两个侧辊，下辊转动设置在机架上并与带动其转动的下辊传动机构相连；上辊与带动其上下升降的上辊升降机构相连；下辊传动机构、上辊升降机构均设置在机架上；侧辊转动设置在侧辊轴承座上，侧辊与带动侧辊转动的侧辊转动驱动机构相连；侧辊轴承座沿着倾斜方向滑动设置在机架上，侧辊轴承座与带动侧辊轴承座相对于机架滑动的侧辊倾斜移动驱动机构相连；侧托辊装置包括一对与侧辊的外周面接触的、转动设置在侧辊支承辊梁上的侧辊支承辊；在侧辊轴承座与侧辊支承辊梁之间设置有带动侧辊支承辊梁绕侧辊轴线摆动的侧辊支承辊梁驱动装置。

本技术的有益效果：通过侧辊倾斜移动驱动机构带动侧辊轴承座相对于机架倾斜移动，也就是说，侧辊能够相对于下辊沿着倾斜方向移动，这样，侧辊能够对位于上辊、下辊之间的板材进行限位、支撑，而且侧辊能够随着被卷制的板材的弧度大小而改变位置，保证侧辊始终能够与被卷制板材接触，这样就很容易把钢板卷制成圆管。

当侧辊改变位置时，侧辊外周与板材接触的位置会改变。如果板材与侧辊接触的位置和侧辊支承辊不在（位于侧辊两侧的）同一个平面上时，板材对侧辊的力无法得到平衡，这样侧辊就会弯曲。如果侧辊长度越长，弯曲就会越严重。这样就难于卷制长度较长的圆管。但由于本技术具有侧辊支承辊梁驱动装置，通过侧辊支承辊梁驱动装置带动侧辊支承辊绕侧辊轴线摆动，这样，当板材与侧辊的接触位置改变时，侧辊支承辊与侧辊的接触位置也改变，使得侧辊支承辊始终和板材与侧辊的接触位置位于侧辊两侧的同一个平面内，这样通过侧辊支承辊与板材对侧辊的力进行平衡，保证了侧辊不会弯曲。这样，本技术就特别适合于长圆管的卷制。

为了保证侧辊支承辊在绕侧辊轴线摆动时，不会脱离侧辊的外周面，上述的四辊卷板机，在侧辊轴承座上设置有以侧辊的轴线为中心的弧形槽，滑动设置在弧形槽内的弧形滑板固定在侧辊支承辊梁上。

为了进一步保证侧辊不会弯曲，尤其是适于卷制较长的圆管的较长的侧辊不会弯曲，上述的四辊卷板机，侧托辊装置有三个以上，每个侧托辊装置中的各对侧辊支承辊沿着侧辊的轴向排列；侧辊的两端转动设置在两个侧辊轴承座上。

为了保证上辊不会弯曲，尤其是适于卷制较长的圆管的较长的上辊不会弯曲，上述的四辊卷板机，上辊包括多段小辊、小辊轴；各段小辊套装在小辊轴上；小辊轴的两端转动设置在小辊轴承座上；小辊轴承座固定在一块上辊轴承座板的下边缘；上辊轴承座板的上部与上辊升降机构相连。多段式的上辊结构，防止了上辊的挠曲变变形。如果不用多段时结构，上辊长度较长（例如，超过6m），上辊的挠曲变形会很大。对于上辊轴承座板，如果厚度太大，卷制成型的圆管之间的纵向缝隙就较大，所以为了卷制成型更完美的圆管，尤其是小直径圆管，上辊轴承座板一般均较薄。但薄的上辊轴承座板带来的问题是，容易侧弯。为此，上述的四辊卷板机，在上辊轴承座板的两侧设置有水平支撑板，水平支撑板与带动水平支撑板上下和左右移动的水平支撑板驱动机构相连。这样，通过移动水平支撑板使得水平支撑板与上辊轴承座板侧部接触，有效地防止上辊轴承座板的侧弯。但水平支撑板不能对卷制的板材相干涉，也不能够对上辊轴承座板的上下移动造成妨碍，所以水平支撑板要能够上下和左右移动。当需要上下移动上辊轴承座板时，水平支撑板要离开上辊轴承座板。最好，水平支撑板驱动机构包括水平支撑板左右移动驱动装置和水平支撑板上下移动驱动装置；水平支撑板沿左右方向滑动设置在升降架上，水平支撑板与带动其左右移动的、设置在升降架上的水平支撑板左右移动驱动装置相连；升降架与带动升降架上下升降的、设置在机架上的水平支撑板上下移动驱动装置相连。水平支撑板左右移动驱动装置为水平支撑板左右移动驱动油缸；水平支撑板上下移动驱动装置为水平支撑板上下移动驱动油缸。

为了保证下辊的刚度，防止下辊变形，尤其是适于卷制较长的圆管的较长的下辊不会弯曲，上述的四辊卷板机，它还包括下托辊装置，下托辊装置包括一对与下辊的外周面接触的、转动设置在下辊支承辊梁上的下辊支承辊。

需要卷制较长的圆管时，上辊、下辊、侧辊均需要较长，而下辊是主动辊，如果下辊传动机构只与下辊的一端相连而带动下辊转动，可能导致下辊两端之间产生较大的扭转变形，为了防止这种情形发生，下辊传动机构有两个，下辊的两端分别与下辊传动机构相连。这样两个下辊传动机构同时带动下辊转动，减小了下辊的扭转变形。

上述的四辊卷板机，侧辊通过万向节与设置在机架上的侧辊转动驱动机构相连。

上述的四辊卷板机，侧辊支承辊梁驱动装置为侧辊支承辊梁摆动油缸；侧辊倾斜移动驱动机构为侧辊倾斜移动油缸。

本技术同时提供了一种方法简单、操作可靠的采用四辊卷板机卷制圆管的方法。

本技术中的采用四辊卷板机卷制圆管的方法，包括下述步骤：通过下辊的转动，把被压紧在上辊与下辊之间的板材向一侧移动，先在该侧卷制出弧形，该弧形的弧长是预卷制成圆的周长的4/7-3/5，该弧形的上端与上辊上部的机架接触而产生弹性变形；然后把板材向一侧平移；再通过下辊的反向转动，把被压紧在上辊与下辊之间的板材向相反一侧移动，在相反一侧卷制出剩余的弧形，后卷制出的弧形与先卷制出的弧形之和等于预卷制成圆的周长，后卷制出的弧形的上端和/或先卷制出的弧形的上端与上辊上部的机架接触而产生弹性变形；然后把卷制好板材从四辊卷板机上取下，后卷制出的弧形和/或先卷制出的弧形在弹性作用下闭合成圆管。

本方法采用了板材的弹性变形，突破性的采用了先卷制出为圆周长4/7-3/5弧长的弧形，该弧形的上端与上辊上部的机架接触而产生弹性变形；然后再卷制出剩余的弧形，利用后卷制出的弧形的上端和/或先卷制出的弧形的上端与上辊上部的机架接触而产生弹性变形，使得从四辊卷板机上取下的板材，因为后卷制出的弧形和/或先卷制出的弧形在弹性作用下闭合成圆管。该方法简单，操作可靠，尤其适于小直径较长钢管的卷制。

附图说明

图1为四辊卷板机主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的A-A剖视图。

图4为图3中的上辊、下辊、侧辊等放大图

图5为下托辊装置图。

图6为图5的B-B剖视图。

图7为下辊等的结构示意图。

图8为侧辊等的结构示意图。

图9为图8的左视图。

图10为卷制流程第1步示意图。

图11为卷制流程第2步示意图。

图12为卷制流程第3步示意图。

图13为卷制流程第4步示意图。

图14为卷制流程第5步示意图。

图15为卷制流程第6步示意图。

图16为卷制流程第7步示意图。

图17为卷制流程第8步示意图。

图18为卷制流程第9步示意图。

图19是图15中的板材的放大图。

图20是卷制成的钢管示意图。

图21是上辊的结构示意图。

图中：1、伺服电机；2、减速器；3、左机架；4、水平支撑板上下移动驱动油缸5、水平支撑板左右移动驱动油缸；6、上横梁； 8、下辊；9、侧辊支承辊；10、侧辊支承辊梁；11、上横梁水平支撑板；12、右机架；13、上辊；14、侧辊；13.1小辊；13.2小辊轴承座；13.3小辊轴；13.4轴承；18、侧辊支承辊梁驱动油缸；19、底座；20、下横梁；21、下托辊装置；22、联轴器；23、动力装置；24、侧托辊装置；25、上横梁油缸；26、侧辊倾斜移动油缸；27、上辊轴承座板；28、弧形槽；29、弧形滑板；30、升降架；31、板材；32、左弧形；33、左弧形的上端部；34、右弧形；35、右弧形的上端部。

具体实施方式

机架包括左机架3、右机架12、底座19。左机架3和右机架12下端固定在底座19上，下横梁20下端固定在底座19上，且两端与左机架和右机架连接。

下托辊装置21有多个，每个下托辊装置21由支撑辊座21.1、轴承21.2、两根支撑辊轴21.3、两根下辊支承辊21.4等组成。每个下托辊装置21中的支撑辊座21.1布置在下横梁20上，每个下托辊装置21中的两根下辊支承辊沿着下辊的轴向排列并与下辊的外周接触，用以支撑下辊8。两根下辊支承辊21.4以下横梁横截面的轴线相对称。

下托辊装置21固定在下横梁20上端，下辊8的两端通过轴承8.2、下辊轴承座8.1转动安装在下横梁20上，下辊8左右两端均连接伺服电机1和减速器2，可有效减小下辊的扭转变形。两台伺服电机进行同步控制，实现旋转同步。

两根侧辊14分别位于下辊8两侧，采用斜滑道方式固定在机架两侧。具体地说，侧辊14两端通过轴承14.2转动设置在侧辊轴承座14.1上，侧辊的一端通过万向节22与设置之间机架上的侧辊转动驱动电机23相连。侧辊轴承座14.1沿着倾斜方向滑动设置在机架上的滑道内。侧辊倾斜移动油缸26的缸体设置在机架上，其活塞杆与侧辊轴承座14.1相连，侧辊倾斜移动油缸26动作，带动侧辊轴承座沿滑动倾斜移动，侧辊就沿着倾斜方向平移。由于侧辊是通过万向节与侧辊转动驱动电机23相连，侧辊相对于侧辊转动驱动电机23移动时，不会妨碍侧辊转动驱动电机23把动力传递给侧辊。

侧托辊装置与下托辊装置21结构类同，不再详细描述。每个侧托辊装置中的支撑辊座布置在侧辊支承辊梁10上，每个侧托辊装置中的两根侧辊支承辊9沿着侧辊的轴向排列并与侧辊的外周接触，用以支撑侧辊。两根侧辊支承辊9以下侧辊支承辊梁10横截面的轴线103相对称。

在侧辊轴承座14.1上设置有以侧辊的轴线为中心的弧形槽28，滑动设置在弧形槽内的弧形滑板29固定在侧辊支承辊梁10上。侧辊支承辊梁驱动油缸18的缸体铰接在侧辊轴承座14.1上，其活塞杆与侧辊支承辊梁10相铰接。侧辊支承辊梁驱动油缸18动作，带动弧形滑板29在弧形槽28内滑动，同时侧辊支承辊梁10绕侧辊轴线摆动，侧辊支承辊9沿着侧辊外周滚动。

侧辊支承辊梁10位于侧辊14侧下方，在侧辊支承辊梁10的一侧装有多对侧辊支承辊9，在侧辊支撑油缸18的作用下随着侧辊14运动而变化角度。

在左机架3和右机架12的顶端安装了上横梁油缸（上辊升降机构）25，上横梁油缸25的活塞杆与上横梁6连接，上横梁油缸25驱动上横梁6上下运动，上辊轴承座板27与上横梁6的下端连接。

参见图21，上辊13包括多段小辊13.1、小辊轴13.3、小辊轴承座13.2；各段小辊套装在小辊轴上；小辊轴的两端转动设置在小辊轴承座上。小辊轴承座固定在上辊轴承座板的下边缘。上辊13设置在上辊轴承座板27下方，与上横梁6连接的上辊轴承座板27和上辊13随着上横梁6一起运动。安装在上辊轴承座板上的每段小辊结构相同，且为同轴，确保整个上辊受力均匀，减少变形。为了能够卷制Φ90mm的小直径圆管，小辊13.1的直径一般要在Φ60mm左右。为了卷制长度较长的小直径圆管，上辊长度要较长（例如，长度6m以上）。对于细而长的上辊，如果不采用分度结构，挠曲变形很大。

在上辊轴承座板的两侧设置有水平支撑板11。水平支撑板沿左右方向滑动设置在升降架30上，水平支撑板与水平支撑板左右移动驱动油缸5的活塞杆相连，水平支撑板左右移动驱动油缸5的缸体设置在升降架上。升降架与水平支撑板上下移动驱动油缸4的活塞杆相连，水平支撑板上下移动驱动油缸4的缸体设置在机架上。通过水平支撑板上下移动驱动油缸4和水平支撑板左右移动驱动油缸5控制水平支撑板11的运动，调节水平支撑板11的位置。

底座19为钢板焊接件，是机器的主要受力件之一，底座19两侧安装的左机架、右机架，中间与下横梁20连接。左机架3和右机架12为钢板焊接结构，下端与底座19连接，上端与上横梁油缸25连接，是机器的主要受力部件。下横梁20是钢板焊接件，下端固定在底座19上，且两端与左机架和右机架连接，是机器的主要受力件之一。

侧辊支承辊梁10是钢板焊接件，侧辊支承辊梁10及其上的侧辊支撑辊9可以有效地作用于侧辊14，保证其精度，同时侧辊支承辊梁10可在侧辊支承辊梁驱动油缸18的作用下随板材曲率变化而变化角度，因此可以将载荷始终作用于侧辊支承辊梁上而保证侧辊的刚性。

每个侧托辊装置24中的一对侧辊支承辊9，均布安装在侧辊支承辊梁10上，相切于侧辊14，并可随侧辊14斜滑动，在侧辊支承辊梁驱动油缸18的作用下侧辊支承辊梁10带着侧辊支撑辊9一起随着板材曲率变化而变化角度。

上横梁6为钢板焊接件，是机器的主要受力件之一，上横梁油缸25的活塞杆与上横梁6连接，上横梁油缸25驱动上横梁6上下运动。

上辊轴承座板27的上端与上横梁6的下端连接，上辊13安装在上辊轴承座板27下方，与上横梁6连接的上辊轴承座板27和上辊13随着上横梁6一起运动。

本四辊卷板机卷制厚度≤5mm的板材（钢板）的工作过程：

参见图10，上辊13离开下辊8，板材31从右侧进入上辊与下辊之间。

参见图11，上辊下移，压紧板材，然后下辊顺时针转动，带动板材右移，直到板材的左端位于上下辊之间。接着位于下辊右侧的右侧辊支承辊梁101向下摆动，位于上辊轴承座板27左侧的左水平支撑板112移动，使得左水平支撑板112的右端与上辊轴承座板的左侧面接触。位于下辊左侧的左侧辊142向左下方移动。

参见图12，位于下辊右侧的右侧辊141向左上方移动；右侧辊支承辊梁101摆动，使得板材与右侧辊141的切点位于一对侧辊支承辊之间的右侧辊支承辊梁101横截面的轴线103上。

参见图13，下辊逆时针转动，带动板材向左侧移动，并卷制出左侧的左弧形32，左弧形32的弧长L是预卷制成的圆36周长的4/7-3/5。在卷制过程中，尽管上辊轴承座板的厚度较小（一般为20mm），但由于左弧形32的弧长超过半圆，所以左弧形32的上端部33会与上辊轴承座板的左侧接触。在上端部33会与上辊轴承座板的左侧接触后，下辊继续逆时针转动，此时，左弧形32的上端部33会沿着上辊轴承座板的左侧向上滑动，左弧形会发生弹性变形。为了防止左弧形32的上端部33与左水平支撑板112相接触，左水平支撑板112的下部要高于左弧形32的上端部33的最高位置。

参见图14，右侧辊141向右下方移动，左水平支撑板112向上向左移动离开上辊轴承座板的左侧面。

参见图15，下辊逆时针转动，带动板材向左移动至板材右端位于上下辊之间。参见图19、图20，此时由于左弧形32的上端部33不再与上辊轴承座板27接触，左弧形32在弹性的作用下恢复到圆36的一部分的状态。位于上辊轴承座板27右侧的右水平支撑板111移动，使得右水平支撑板111的左端与上辊轴承座板的右侧面接触。

参见图16，位于下辊左侧的左侧辊142向右上方移动；左侧辊支承辊梁102摆动，使得板材与左侧辊142的切点位于一对侧辊支承辊之间的左侧辊支承辊梁102横截面的轴线104上。

参见图17，下辊顺时针转动，带动板材向右侧移动，并卷制出右侧的右弧形34，右弧形34的弧长与左弧形的弧长之和等于预卷制成的圆36周长。在卷制过程中，尽管上辊轴承座板的厚度较小（一般为20mm），但由于上辊轴承座板的存在，左弧形32和右弧形34不能合并成整圆。此时，左弧形32的上端部33和/或右弧形34的上端部35会沿着上辊轴承座板的向上滑动，左弧形和/或右弧形会发生弹性变形。

参见图18，上辊上移，右水平支撑板111向上向右移动离开上辊轴承座板的右侧面，左侧辊142向左下方移动。准备进行下一个工作循环。把卷制好板材（圆管37）从上辊上取下，由于上辊轴承座板27较薄，圆管上的纵缝很小，再加上圆管的弹性变形（或者说是左弧形和/或右弧形的弹性变形）的恢复，该纵缝基本闭合，板材就被卷制成完美的圆管37，该圆管的横截面是一个圆36，参见图20。

本四辊卷板机的特点：

a.可卷制长的薄板材，上辊的分段式结构可以有效地防止由于长度过长而发生的变形。

b.侧辊支承辊梁及其上的侧辊支撑辊可以有效地作用于侧辊，保证其精度，同时侧辊支承辊梁可随侧辊的运动而随之变化角度，因此可以将载荷始终作用于侧辊支承辊梁上而保证侧辊的刚性。

c.下辊同步传动可以有效地减小扭曲变形。

总之，本技术的上辊采用分段式结构；下辊左右两端连接有伺服电机，有效地减小扭曲变形；侧辊位于下辊两侧，采用斜推滑道方式安装在机架两侧，侧辊支承辊位于侧辊支承辊梁上，在侧辊支承辊梁驱动油缸的作用下侧辊支承辊梁和侧辊支承辊随着侧辊运动而变化角度。因此，本四辊卷板机可以把薄板卷制成超长小直径圆管，是一种超长薄板小直径四辊卷板机，尤其解决了超长（大于10m）薄板（小于5mm）小直径(直径90mm至800mm)用卷板机卷制的难题。

Claims (10)

1.四辊卷板机，包括相互平行的上辊、下辊、位于下辊两侧的两个侧辊，下辊转动设置在机架上并与带动其转动的下辊传动机构相连；上辊与带动其上下升降的上辊升降机构相连；下辊传动机构、上辊升降机构均设置在机架上；其特征是：侧辊转动设置在侧辊轴承座上，侧辊与带动侧辊转动的侧辊转动驱动机构相连；侧辊轴承座沿着倾斜方向滑动设置在机架上，侧辊轴承座与带动侧辊轴承座相对于机架滑动的侧辊倾斜移动驱动机构相连；侧托辊装置包括一对与侧辊的外周面接触的、转动设置在侧辊支承辊梁上的侧辊支承辊；在侧辊轴承座与侧辊支承辊梁之间设置有带动侧辊支承辊梁绕侧辊轴线摆动的侧辊支承辊梁驱动装置。

2.如权利要求1所述的四辊卷板机，其特征是：在侧辊轴承座上设置有以侧辊的轴线为中心的弧形槽，滑动设置在弧形槽内的弧形滑板固定在侧辊支承辊梁上。

3.如权利要求2所述的四辊卷板机，其特征是：侧托辊装置有三个以上，每个侧托辊装置中的各对侧辊支承辊沿着侧辊的轴向排列；侧辊的两端转动设置在两个侧辊轴承座上。

4.如权利要求3所述的四辊卷板机，其特征是：上辊包括多段小辊、小辊轴；各段小辊套装在小辊轴上；小辊轴的两端转动设置在小辊轴承座上；小辊轴承座固定在一块上辊轴承座板的下边缘；上辊轴承座板的上部与上辊升降机构相连。

5.如权利要求4所述的四辊卷板机，其特征是：在上辊轴承座板的两侧设置有水平支撑板，水平支撑板与带动水平支撑板上下和左右移动的水平支撑板驱动机构相连。

6.如权利要求5所述的四辊卷板机，其特征是：水平支撑板驱动机构包括水平支撑板左右移动驱动装置和水平支撑板上下移动驱动装置；水平支撑板沿左右方向滑动设置在升降架上，水平支撑板与带动其左右移动的、设置在升降架上的水平支撑板左右移动驱动装置相连；升降架与带动升降架上下升降的、设置在机架上的水平支撑板上下移动驱动装置相连。

7.如权利要求6所述的四辊卷板机，其特征是：水平支撑板左右移动驱动装置为水平支撑板左右移动驱动油缸；水平支撑板上下移动驱动装置为水平支撑板上下移动驱动油缸。

8.如权利要求1-6任一所述的四辊卷板机，其特征是：它还包括下托辊装置，下托辊装置包括一对与下辊的外周面接触的、转动设置在下辊支承辊梁上的下辊支承辊。

9.如权利要求1-6任一所述的四辊卷板机，其特征是：下辊传动机构有两个，下辊的两端分别与下辊传动机构相连。

10.如权利要求1-6任一所述的四辊卷板机，其特征是：侧辊通过万向节与设置在机架上的侧辊转动驱动机构相连。

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