專利名稱：具有疊置輥的平整機及這種平整機的使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平整連續(xù)帶狀產(chǎn)品、更確切地說是金屬帶材的機器，本發(fā)明還涉及這種機器的使用方法。
為了平整板材，特別是金屬帶材，如軋制的帶鋼，常用稱為多輥平整機的機器，它有兩列軸線相互平行的輥子，構(gòu)成兩個平整裝置，要平整的帶鋼從它們之間沿與輥子垂直的縱向方向通過。這些輥子在縱向和鉛垂方向相互錯開，成為相互疊置的狀態(tài)，使帶鋼沿波浪形軌跡通過，承受著方向交替變化的拉-彎作用，這個拉-彎構(gòu)作用產(chǎn)生于基本上水平的運動軌跡中平面的兩側(cè)。
整個組件放在一個機座中，這個機座有兩個分開的立柱。這個組件上還有調(diào)整裝置，用來改變輥子相互疊置的程度，以便根據(jù)帶材的特性，特別是帶材的尺寸和金屬的性質(zhì)，調(diào)整平整的效果。
帶材在輥子之間沿波浪形軌跡通過時，有使兩個裝置相互分開的趨勢，而輥子相互疊置的程度必須保持不變。因而，裝置必須一直靠在機架上。
因此，位于帶材通過平面兩側(cè)的每個平整裝置，總體地靠在一個支持橫梁上，這個橫梁在整個平整裝置上延伸并構(gòu)成支承梁。
在文獻(xiàn)DE-A-1.552.086中描述了這種裝置。
通常，下平整裝置及對應(yīng)支承梁的位置是固定的。反之，上平整裝置必需能夠沿鉛垂方向移動以調(diào)整兩個裝置之間的距離。為此，構(gòu)成上支承梁的橫梁可鉛垂滑動地安裝在機架的立柱中。其位置可以在機械或液壓致動器作用下調(diào)整，調(diào)整裝置裝在機架上，可以調(diào)整上支承梁和可調(diào)整平整裝置相對于固定的下平整裝置位置。在需要的時侯，致動器可以調(diào)整的不一樣，使得一個裝置相對另一個裝置向前或向后傾斜、或側(cè)向傾斜，例如為了在帶材前進(jìn)方向逐步減少輥子疊置的程度。
在改進(jìn)平整機方面所作的工作是很多的，特別是在冷平整時，總希望使平整機具有盡可能高的剛度，以便可以更好地控制平整的效果。直到目前，這種平整機仍為一種很笨重的機器，結(jié)構(gòu)相對簡單，不能進(jìn)行精確的調(diào)整。
但是，在平整力的作用下，不可能避免各個支持部件的變形，平整力可能導(dǎo)致工作輥的輕微彎曲，使得應(yīng)力在帶材的整個寬度上產(chǎn)生不規(guī)則的分布。
在文獻(xiàn)DE-A-2.747.331所描述的具體裝置中，每個工作輥通過其支持輥支持在一個獨立的橫梁上，橫梁靠在機架的立柱上。在這個機器中，橫梁的彎曲用墊在橫梁和支持輥之間的可調(diào)厚度墊片補償。這個墊片由兩片具有斜面的楔形板構(gòu)成，可以用一個偏心機構(gòu)使它中間部分的厚度增加，以使對應(yīng)工作輥保持直線。
然而，由于產(chǎn)品不斷發(fā)展和顧客提出的要求，所需的平整力越來越大，這樣一種機器不能適應(yīng)這種情況。另外，調(diào)整必需事先進(jìn)行，也就是在機器空的時侯，在平整工作過程中很難校正楔子的相對位置。
文獻(xiàn)EP-A-0.577.170描述了一個更好一些的裝置，每根工作輥通過一個厚度可調(diào)的楔形機構(gòu)支持在支座上，支座本身又通過固定楔塊支持在支承梁的角上，固定楔塊放置在調(diào)整支承梁高度的四個作動筒的軸線上。
在這些固定楔塊之間，排列著兩排扁平作動筒，它們放置在支承梁和每個平整裝置支座之間，平整裝置分別為進(jìn)口端平整裝置和出口端平整裝置。各作動筒之間的壓力分布將補償支承梁在平整力作用下的變形。以便保持支座是平的，這樣支持在上面的工作輥也保持為直線。
這種調(diào)整可以在滿載情況下進(jìn)行，因此可以保證支座的平整度，因此在工作過程中，即使平整力發(fā)生變化，也可以保證輥子疊置的程度不變。
但是，如果希望精確地控制作用在帶材上的拉-彎作用，必須考慮其它因素。
具體地說，發(fā)明者有一個想法，不但希望能夠考慮機器可以預(yù)見的變形，還能控制平整力的分布，以便能夠校正帶材上不平的缺陷。但是，在目前所用的機器中，只考慮補償(結(jié)構(gòu)的)變形，以便保持輥子的平行和預(yù)先確定的相互疊置的程度。
為了滿足不斷嚴(yán)格的質(zhì)量要求，本發(fā)明的目的是通過簡單、牢固的裝置，解決上述所有問題。這個裝置將能夠承受巨大的平整力，例如冷平整金屬帶材所需的平整力。這個裝置不但能夠補償全部的變形，還能夠精確地調(diào)整工作輥作用在帶材上的平整力的分布。這種分布甚至可以在帶材前進(jìn)中加以修正。
一般來說，本發(fā)明為一個平整機，在平整機的固定機架里面有兩個具有相互平行并分開的輥子的平整裝置，兩個裝置位于帶材的兩側(cè)，輥子相互錯開構(gòu)成一個位于帶材運動中平面兩側(cè)的波浪形通道，每個平整裝置有多個軸線平行的可旋轉(zhuǎn)平整輥，每根平整輥均連有至少一行支持輥，它們分布在平整輥的整個長度上，所有這些都安裝在支座上，并在與帶材相對的一側(cè)支持在支承梁上，支承梁又支持在固定機架上。
根據(jù)本發(fā)明，至少一個平整裝置的支座有一個框架形的零件，在這個零件里面并排排列著數(shù)量與平整輥一樣的橫桿，桿可以在框架內(nèi)沿通過各自平整輥軸線的壓力作用平面相互獨立地滑動，每根工作輥在整個長度上通過支持輥靠在上述桿上，每根桿可以通過至少兩個液壓作動筒獨立地支持在支承梁上，液壓作動筒位于支承梁和桿之間，排列在桿的整個長度上。
最好，每根平整輥在其端部以可轉(zhuǎn)動的方式安裝在軸承上，軸承連接在對應(yīng)桿的端部，使輥子的軸承在液壓作動筒的作用下可以相對于桿作有限的移動。
作為特殊的優(yōu)點，平整機有針對每一個位于支承梁和橫桿之間的作動筒的位置調(diào)整系統(tǒng)，以便獨立地調(diào)整至少一部分平整工作輥相對與帶材運動中平面的高低和姿態(tài)。但是，作動筒也可以同步調(diào)整，或者獨立調(diào)整每個工作輥的位置，或者同時調(diào)整所有輥子的疊置程度。
根據(jù)一個基本的特點，平整機有針對每一個位于支承梁和橫桿之間的作動筒的壓力調(diào)整系統(tǒng)，以便獨立地調(diào)整作用在至少一部分平整輥上的平整力。
作為一個優(yōu)點，每根橫桿的寬度最多等于平整輥軸線的間距，將每根桿支持在支承梁上的作動筒具有長形的截面，每個作動筒的活塞沿桿寬度方向的寬度基本上不超過桿的寬度，其長度根據(jù)作動筒壓力腔的有效截面積確定，這個有效截面積與作用力及桿上的作動筒數(shù)量相匹配。
最好，每根橫桿通過三個作動筒靠在支承梁上，這三個作動筒分別為一個中間作動筒和兩個側(cè)作動筒。作動筒與位置調(diào)整裝置連接，以調(diào)整對應(yīng)輥子的疊置程度，側(cè)作動筒與相對位置校正裝置連接，以控制輥子的形狀及其在平整力作用下的變形。
根據(jù)另一種結(jié)構(gòu)，支持作動筒布置在至少一個中間支持零件中，這個零件位于支承梁和橫桿組件之間。作動筒缸體位于這個零件中，作動筒沿與橫桿平行的方向排列成許多行。
在一個特殊的實例中，位于各橫桿同一位置的作動筒缸體被組裝在一個零件中，它延伸在所有橫桿上，零件中有孔，每個孔構(gòu)成一個作動筒的缸體，壓在橫桿上的活塞可滑動地安裝在孔中。
根據(jù)另一個基本的特點，支座中有一個矩形框架，它圍著整個輥子系統(tǒng)，框架上有多個導(dǎo)向隔板，它們相互分開，隔出矩形槽，槽內(nèi)放置橫桿，每根桿的端部上的裝置可滑動地支持在框架。另外，整個支座在與輥子相對的一側(cè)被板封閉，它蓋住了所有的橫桿并構(gòu)成一個盒子，這個板上對著每根桿的地方有多個孔，用于通過作動筒的活塞，作動筒位于桿和支承梁之間。所有這些組件構(gòu)成一個盒子，它可以沿平行于輥軸線的方向從平整機中抽出。
另外，本發(fā)明同樣還覆蓋上述輥式平整機調(diào)整帶材平整力的使用方法。
根據(jù)本發(fā)明，調(diào)整一個支承梁相對于另一個支承梁的相對位置，以便確定一個平整裝置和另一個平整裝置的相對基準(zhǔn)，每個平整輥通過其支持輥連接在橫桿上，橫桿在至少兩個液壓作動筒作用下可沿與帶材通過平面垂直的方向滑動，這樣，可以精確地確定至少一組平整輥相對于基準(zhǔn)的位置，通過獨立地調(diào)整對應(yīng)每個輥子的作動筒可以調(diào)整這組輥子中每根輥子的疊置程度，各個作動筒的壓力被限制在一個安全值之下，這個安全值對應(yīng)于每個平整輥的最大平整作用力。
另外，在一個實例中，每根支持平整輥的桿上有至少三個作動筒，相應(yīng)地為一個中間作動筒和兩個側(cè)作動筒。
在這個例子中，通過對相應(yīng)桿的中間作動筒進(jìn)行位置調(diào)整，將每個平整輥調(diào)整到確定的疊置程度，這種調(diào)整是根據(jù)機架不同部分的變形以及考慮了作用力而進(jìn)行的，測量桿的兩個側(cè)作動筒的位置差別，并修正這種差別，使其達(dá)到使輥子與基準(zhǔn)平行所需要的差值。
另一方面，根據(jù)三個作動筒的相對位置，將在三個作動筒上測得壓力之和分配在調(diào)整桿的三個作動筒上，使得對應(yīng)的輥的工作母線與帶材接觸并保持直線。
根據(jù)本方法的一個特別的特征，平整機有單數(shù)n根平整輥，其中(1，3，5…n)在一個平整裝置上，并與在另一個裝置上的輥(2，4，6…n-1)相互疊置。對至少兩根輥上的作動筒作位置調(diào)整，這兩根輥分別為(p)和(q)，它們位于兩個裝置上，分別在帶材的上面和下面，對兩對輥上的作動筒進(jìn)行壓力調(diào)整，這兩對輥分別為(p-1，p+1)和(q-1，q+1)，分別位于作位置調(diào)整的輥子(p和q)兩側(cè)，以便在輥子(p)和(q)處確定出至少兩個朝向相反的彎曲部分，兩個裝置上的這兩個輥子的位置、它們相對基準(zhǔn)的位置、以及作用在它們兩側(cè)輥子上的作用力將根據(jù)將要平整的帶材的特性確定，以便獲得所希望的平整效果。
在下面對做為特殊實例的描述中將介紹其它的優(yōu)點和特征，有關(guān)的附圖為

圖1為本發(fā)明平整機沿與帶材運動方向垂直的平面的局部剖視圖；圖2為平整機的放大比例的縱向剖視圖，剖面為與帶材運動方向平行的中間面；圖3為局部剖開之后的細(xì)部立體圖；圖4為作動筒控制回路的原理圖；圖5顯示平整輥的一種特定的布置。
在圖1和圖2中顯示了一臺平整機的全貌，它有一個固定的機架1，機架1有兩個相互分開并用一個機蓋12連接起來的立柱11、11′。機架1的底座13固定在地基14上。
在兩個立柱之間有兩個橫梁，分別為上橫梁3和下橫梁3′，它們的端部分別插在立柱11、11′的窗口中。
下橫梁3′是固定的，它直接放在機架1的底座13上。
相反，上橫梁3在高度上是可調(diào)的，它可以在四個液壓或機械式作動筒15的作用下沿鉛直方向滑動，作動筒15位于立柱11、11 ′的頂部。
每個橫梁3、3′的剛度很大，構(gòu)成支承梁，橫梁上有基本上是平的支承面32、32′。
在兩個支承梁3、3′間放有兩個平整裝置，分別為位于要平整的帶材A的平面P兩側(cè)的上平整裝置2和下平整裝置2′。它們面對面地支持在上支承梁3和下支承梁3′的支承面32、32′上。
所有這些結(jié)構(gòu)是已知的，不必詳細(xì)解釋。
每個平整裝置2、2′上均有多個相互分開的工作輥21，它們的軸線與要平整帶材的運動方向X-X′垂直。每個工作輥21的兩端均以可轉(zhuǎn)動的方式安裝在兩個軸承23上，這兩個軸承23確定了輥子的轉(zhuǎn)動軸線。輥子21靠在支持輥或支持輪22上，所有這些全部裝在一個支持支座上，而支座又靠在支承梁3上。
在圖中的實例中，上平整裝置2有四個工作輥21，每個輥上有兩排支持輪22，支持輪的兩個軸線分別對稱地位于經(jīng)過工作輥21軸線的鉛直對稱平面P1的兩側(cè)。
下平整裝置2′有五個工作輥21′，每個輥上有兩排支持輪22′，它們的軸線位于鉛直對稱平面P′1的兩側(cè)。這個對稱平面與上輥21的對稱平面P1相距半個間隔。這樣，如同已知的，帶材在縱向X-X′沿一個波浪形的軌跡穿行于運動軌跡中平面P的兩側(cè)。中平面P位于兩排輥21，21′之間，波形的高度取決于輥子21、21′相互疊置的程度。
如圖1到圖3所示，每個平整裝置的支座4上有一個中空的框架形零件40，里面放有數(shù)個橫桿5，它們并列地放置在框架40中，各自支持一個工作輥21及其支持輪22。中空零件40構(gòu)成矩形框架，包住橫桿5及其工作輥和支持輪。橫桿5可以各自獨立地在框架40內(nèi)滑動。
支座4圍成一個矩形盒子，其兩長邊42與對稱平面P1平行，兩短邊43垂直于這個平面P1，中間隔板41從一個短側(cè)邊延伸到另一個短側(cè)邊，在框架40中構(gòu)成數(shù)個長槽45，用于放置橫桿5，每根桿5的中心位于經(jīng)過對應(yīng)工作輥21軸線的鉛直對稱面P1上。在桿的兩端有突出部分53、53′，里邊分別裝著工作輥21的兩個軸承23、23′。
另外，每個橫桿5的兩個端部通過作動筒52支持在框架4的側(cè)邊43上。
如圖3中示出的那樣，每根工作輥21靠在兩排支持輪22a、22b上。這些支持輪可轉(zhuǎn)動地裝在中間支架54上，支架54固定在桿5的下側(cè)。支持輪的軸線依次交替地位于桿5的鉛直對稱平面P1的兩側(cè)。
值得指出，將工作輥21的軸承23裝到對應(yīng)桿5兩端的安裝裝置，只是用于支持工作輥21，而工作輥可以相對于桿作微小移動。輥21僅僅通過支持輪22靠在橫向桿5上。
一般來說，每根桿5均為矩形，其寬度與對應(yīng)輥21的直徑近似，最多等于輥子的軸間距。其高度至少等于寬度，最好大大地超過寬度。
這樣，每根桿5和對應(yīng)工作輥21及支持輪22a、22b構(gòu)成相對剛性的組件，用作動筒52、52′吊在框架4下，它可以在其槽45內(nèi)沿對稱平面P1在鉛直方向上滑動。這樣，工作輥21固定在平面P1上。
另一方面，每個工作輥21的支持輪22a、22b交替地位于對稱平面P1的兩邊，以使相鄰輥的支持輪錯開。這樣，每根桿5和它的工作輥及支持輪可以獨立地在其槽中滑動，而不與相鄰桿的運動發(fā)生干涉。
這樣，每根桿5通過一排作動筒6與相鄰桿獨立地支持在支承梁3上。作動筒位于每根桿5和支承梁3的支持平面32之間，排列在桿5的整個長度上。
作動筒6放在一個焊接結(jié)構(gòu)的零件33中，它覆蓋支承梁3的整個作用面32。在這個零件中有排成數(shù)行的作動筒6，分別對應(yīng)于每根橫桿5，每個作動筒6由一個位于中間零件33中的缸體61和活塞63構(gòu)成。
必須指出，為了能夠獨立地作用在桿5上，每個作動筒的活塞寬度不應(yīng)超過桿的寬度。圓截面的作動筒的作用力比較弱，因此必須沿桿的整個長度設(shè)置很多個作動筒，以便在對應(yīng)的工作輥上施加足夠的作用力。
這種結(jié)構(gòu)使液壓系統(tǒng)及系統(tǒng)的調(diào)節(jié)變的復(fù)雜。
因此，根據(jù)本發(fā)明一個具有特別優(yōu)點的實例，使用長形截面的作動筒。每個作動筒6的活塞62寬度略小于桿5的寬度，但在桿5縱向方向的長度要大的多。
為了保證每個作動筒均處于很好的密封狀態(tài)?；钊蛯?yīng)的壓力室是長的，其端部最好為圓弧狀，使其形狀為長圓形。就像圖3中示意性顯示的那樣。
這樣，可以大大增加每個作動筒的有效截面，每根桿上僅用較少的作動筒，就可以獲得足夠大的作用力。每個作動筒的長度由與所需作用力相匹配的有效截面決定，作用力的大小與每根桿上所用的作動筒的個數(shù)有關(guān)。例如，作為一個優(yōu)選的例子，每根桿5上可以僅用三個作動筒，它們是位于平整機中平面上的中間作動筒6a以及兩側(cè)的作動筒6b和6c。
另外，隨著作動筒數(shù)目的減少，可以簡化中間零件33。
實際上，如圖中所示，可以將作用在各平行桿5同一位置上的所有作動筒6的缸體61組裝在一個單一的零件61′中，這個零件伸展在支承梁3的整個寬度上，位于槽狀缺口34中。在這個零件61′中，有多個中心位于各桿5中平面P1上的鏜孔，每個孔構(gòu)成作動筒的缸體64，活塞62支在桿5的上表面55上。當(dāng)然，圖中未顯示的供油和回油的液壓回路也設(shè)置在零件61′上。
另外，每個作動筒6上有一個裝在零件61′上的位置傳感器63。
這種結(jié)構(gòu)不僅能夠精確地調(diào)整每個作動筒活塞的位置，也可以精確地調(diào)整作用在桿相應(yīng)位置上的壓力或桿的相應(yīng)位置承受的壓力。
如后面將要看到的，在保證每個平整輥通過桿和一系列作動筒獨立地支持在支座上的同時，一方面可以控制輥子相互疊置的程度和由每個工作輥產(chǎn)生的拉-彎效應(yīng)，另一方面能夠控制沿每個輥子長度分布的平整力。
必須指出，工作輥21的支持桿5的高度可以明顯超過其寬度。這使其具有較高的剛度，使得作動筒的作用力可以分配在工作輥21的整個長度上，而不影響整個組件的滑動。實際上，每根桿5在側(cè)向完全支持在框架4的對應(yīng)槽45中，彈性地抵抗作動筒6的作用力，且沒有彎曲的危險。這樣，桿5作用在工作輥21的作用力是十分精確的。
下平整裝置2′放在下支座3′上，其構(gòu)造與上平整裝置2類似，但它在高度方向的位置是固定的，而上支座3和上平整裝置2的高度位置可以在作動筒15的作用下調(diào)整。
框架4在其頂部最好是用板43封閉，它蓋住了所有放在其中的桿5以及位于桿5右側(cè)的安裝活塞62的一列孔44。
這樣，框架4形成包含由桿5和輥子21及其支持輪22構(gòu)成的組件的封閉箱體，這個箱體最好是可拆卸的。它用卡爪35以可拆卸的方式支持和固定在支承梁3上，卡爪由位于支承梁3上的作動筒36操縱。上平板43通過構(gòu)成作動筒6缸體的中間零件61′靠在支承梁3的支持平面32上。
如前所述，每根桿5的兩端通過作動筒52、52′支持在框架側(cè)邊43上。作動筒被調(diào)整的可以支持桿5和對應(yīng)工作輥21及其支持輪22的重量，使得桿5壓在對應(yīng)作動筒6上，而不影響桿在作動筒6的作用下滑動。
由框架4構(gòu)成的盒子以及由桿5、輥子21和支持輪22構(gòu)成的組件可以沿與輥子和桿軸線平行的方向從機器中拉出。
因此，下盒子4′上有輪子45，輪子可以在高度可調(diào)的軌道16上滾動(圖2)。另外，兩個平整裝置可以同時拉出，上裝置2通過一個未示出的墊塊放在下裝置2′上。
為此，先通過作動筒36將上盒子4向下移動，放在下盒子4′上。然后將卡爪35放松，并在作動筒15的作用下使支承梁3重新上升，一直達(dá)到圖1中虛線所示的上限位置，與盒子2分離。
通過一些未示出的機構(gòu)，使軌道16帶著疊在一起的兩個盒子2、2′上升到固定軌道17的高度。固定軌道17設(shè)置在一個平臺上，位于機器的一側(cè)，構(gòu)成軌道16的延長部分。
這樣，就可以把疊在一起的兩個裝置2、2′一齊推到圖1右面的位置A處。
在檢查、保養(yǎng)及更換各個部件之后，用和前面過程相同但相反的步驟將兩個裝置2、2′推回到機器里。
由于有了前面所介紹的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明能夠設(shè)置兩個機構(gòu)，用來調(diào)整平整裝置的距離及輥子的疊置程度。
一方面，四個作動筒15確定上支承梁3和上平整裝置2相對于下平整裝置2′的參考位置。下平整裝置2′的位置是由下支承梁3′確定的。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明的一個基本特點，還設(shè)置了分別調(diào)整兩個裝置2、2′的各個工作輥21的機構(gòu)，這就是由對應(yīng)作動筒6構(gòu)成的機構(gòu)，作動筒的位置可以同步或獨立地調(diào)整，使得一方面可以調(diào)整上工作輥21相對于參考高度的位置，這個參考高度是由作動筒15所確定的，另一方面，可以調(diào)整下工作輥21′相對于基礎(chǔ)高度的位置，基礎(chǔ)高度由下支承梁3′確定。
同樣可以單獨地調(diào)整每個工作輥的疊置程度，并通過調(diào)整載荷改變平整力在各輥子之間的分配。這項工作甚至可以在帶材行進(jìn)過程中進(jìn)行。
例如，可以像通常那樣，沿帶材移動方向逐漸減小輥子的疊置量，或者根據(jù)需要使一個平整裝置相對于另一個斜一點，而仍然保持各個裝置的固定連接。
由于本發(fā)明所具有的多種調(diào)節(jié)的可能性，不僅可以獨立地調(diào)整每個輥的位置，還能調(diào)整它們的形狀，這樣與原來的機器相比，可以更靈活、更精確地控制平整過程。
如同已經(jīng)指出的，實際上，每個作動筒6上均有一個位置傳感器63，首先，可以用同樣的方式，同步調(diào)整一個支持桿5上的所有作動筒，以便控制對應(yīng)工作輥21的高度，例如使輥子疊置的程度和波浪形軌跡的高度從平整機的進(jìn)口到出口逐步改變。
另外，當(dāng)每根工作輥21的疊置程度確定之后，可以獨立地調(diào)整對應(yīng)的作動筒6，一方面校正輥子的彎曲，輥子的彎曲是由于機架各部分變形不同而產(chǎn)生的，另一方面，可以改變帶材沿橫向的應(yīng)力分布，使得鋼板中部和邊上的平整度有所不同。
實際上，即使使用剛度很大的零件，也不可能完全避免機架的各個部分在承受極大的平整力時發(fā)生變形，這時，支承梁3上作為作動筒6的參考位置的表面32不再是完全平的。
但是，可以根據(jù)作用力計算各個零件的預(yù)期變形建立一個數(shù)學(xué)模型，它不僅可以計算機架的整體變形，還可以計算作用在平整機各個工作輥21上的力使對應(yīng)輥子產(chǎn)生的變形。
由于每個作動筒6上都有一個位置傳感器63，這樣就可以根據(jù)數(shù)學(xué)模型提供的數(shù)據(jù)調(diào)整對應(yīng)作動筒位置，以便改正對應(yīng)輥子21的彎曲。
特別地，在圖中介紹的實例中，每根桿5有三個作動筒6，對邊上的作動筒6b、6c進(jìn)行位置調(diào)整可以確定工作輥的平均位置，數(shù)學(xué)模型可以根據(jù)作用力及裝置的所有參數(shù)預(yù)測支承梁3對應(yīng)部分的變形，最后用中間作動筒6a的位置，以保證對應(yīng)的輥子21處于直的狀態(tài)。
從這個位置出發(fā)，還可以略微改變活塞的相對位置，使得輥子處于一種確定的形狀。例如，使其成為向上或向下的弓形，以便矯正某些平面缺陷。
在圖4中顯示了一種可以進(jìn)行這類調(diào)整的平整機的控制原理圖。
在圖1和圖2中作為簡單的例子顯示的九輥式機器中，上平整裝置有四根輥21，分別位于下平整裝置的五根輥的間隔中。每根平整輥與三個長圓形的作動筒6連接。因此，一共有二十七個作動筒。它們都與液壓系統(tǒng)7連接。和傳統(tǒng)的系統(tǒng)一樣，這個液壓系統(tǒng)中有泵70、油箱71、二十七個伺服閥72，每個伺服閥與一個作動筒6連接。
另外，支持上支承梁3的四個作動筒15也各通過一個伺服閥73用液壓油驅(qū)動。
為了簡化示圖，圖4中只畫出了兩個平整輥，分別為上平整輥21和下平整輥21′。每根輥與一個支持桿5、5′連接，支持桿分別通過三個一組的作動筒6、6′支持在對應(yīng)的支承梁3、3′上。圖中只畫出了與這6個作動筒對應(yīng)的伺服閥72、72′和對應(yīng)的回路。
同樣，只畫出了一個伺服閥73，以便表示給支持在上支承梁3上的四個作動筒15供油。
當(dāng)然，非常示意性地顯示的液壓系統(tǒng)具有為完成正常的功能所應(yīng)有的所有部件。例如，裝在每列作動筒回路上的限壓器。因此，作用在每根輥上的平整力被限制在一個安全值之內(nèi)，這個平整力等于作用在對應(yīng)作動筒的壓力之和。這樣就避免了機器被破壞的危險，這種危險可能是由于平整力在各個輥子之間分配的太不均勻。
根據(jù)本發(fā)明，二十七個作動筒6、6′的位置和壓力由一個自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)8控制，如通常的系統(tǒng)那樣，它通過一個傳遞網(wǎng)9與各種指令和控制裝置連接，例如控制平整機順序動作的順序控制器91、輔助設(shè)備的控制器92和各種接口單元93、94，它們使操作者確定或修改機器的調(diào)整參數(shù)，監(jiān)視機器和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行，以便在需要的時侯進(jìn)行操作。
這類系統(tǒng)通常用于控制工業(yè)裝置，因此不必詳細(xì)描述。
如同所看到的，一根桿5的每個作動筒6上連接著一個位置傳感器63和一個壓力傳感器65，它們輸出代表活塞62的位置和作動筒6的缸體64內(nèi)的壓力的信號。這些信號作用在調(diào)節(jié)系統(tǒng)8的對應(yīng)輸入端。這個系統(tǒng)同時也接受對應(yīng)支承梁作動筒15的位置和壓力信號，這些信號是裝在作動筒15上的位置傳感器18和壓力傳感器18′提供的。
在對這些信號進(jìn)行了處理之后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)8向伺服閥72、72′和73的控制線圈輸出修正信號。為此，調(diào)節(jié)系統(tǒng)8中有一些控制和調(diào)節(jié)單元。特別地，有一個變形補償器81，它分成兩個部分81a和81b，分別作用在上支承梁3和下支承梁3′，此外，還有一個位置伺服裝置82，一個直線形狀伺服裝置83，一個水平狀態(tài)控制裝置84，它們與每根支持桿5，5′連接。
為了使圖簡化，圖4只顯示了連接在一根支持上輥21的支持桿5上的調(diào)節(jié)回路，但是，連接其它輥子上的作動筒的回路是一樣的。
一般來說，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的目的是使每根輥子中間位置保持在給定位置處，控制其水平狀態(tài)以及輥子與要平整帶材接觸的母線的直線性。對于保持水平狀態(tài)，必需考慮下支承梁3′確定的支持基準(zhǔn)。由于緩沖和由于各種不同的壓力產(chǎn)生的變形影響，這個基準(zhǔn)不一定是嚴(yán)格水平的。
因此，在空載時，這個基準(zhǔn)對應(yīng)于由下平整裝置2′的輥子21′定義的帶材運動平面P。由作動筒15調(diào)節(jié)的上支承梁3的位置，構(gòu)成上平整裝置2的參考平面，它嚴(yán)格地平行于下平整裝置2′的基準(zhǔn)，上工作輥的疊置參照這個基準(zhǔn)進(jìn)行，通過保持上下兩個平整裝置工作輥的母線是直的并相互平行，以獲得截面完全為矩形的帶材。
通過傳感器63可以知道每個時刻活塞62與缸體61的相對位置。但是，由于機械零件在作用力下的彈性變形，測得的位置并不直接代表對應(yīng)平整輥21母線的位置，必需通過變形補償裝置81來修正，同時要在彈性矩陣810中計入產(chǎn)品的寬度L。自動補償裝置81將測得的平整力向量與整個機械結(jié)構(gòu)的彈性矩陣810相乘，以便修正所希望的位置Xo。測得的平整力對應(yīng)于傳感器64測得的三個作動筒壓力之和。與作用在相應(yīng)輥子上的平整力所對應(yīng)的位置Xo由調(diào)節(jié)系統(tǒng)8的數(shù)學(xué)模型計算。裝置81a形成一個對應(yīng)相應(yīng)輥子母線的有效位置X的信號，它輸入調(diào)節(jié)器82。后者確定要達(dá)到的有效位置與相應(yīng)傳感器63測得的位置之間的差值，并輸出中間作動筒6a的位置修正指令，這個指令作用在對應(yīng)的伺服閥72a上，以便使輥子中間部分獲得位置修正。
水平控制裝置84有一個比較器86，在其兩個輸入端84b、84c輸入位置傳感器63b、63c輸出的信號，這兩個信號對應(yīng)于作動筒6b和6c相對于上支承梁3基準(zhǔn)的位置。
這兩個信號的差值經(jīng)過P.I.D調(diào)節(jié)器86′的調(diào)整被一正一負(fù)地送到兩介側(cè)面作動筒6b、6c上的伺服閥72b、72c控制器上，使得這個差值總是保持在零。修正值可能是正的，也可以是負(fù)的。
用對應(yīng)的壓力傳感器65測得的三個作動筒6a、6b、6c的壓力信號被送到直線伺服裝置83的輸入端，這個裝置包括P.I.D.式調(diào)節(jié)器87，與之連接的比較器88在金屬板的反作用力在整個寬度上是一致的假設(shè)下，可以保證三個作動筒之間的壓力分布，輥子21的母線保持平直。
中間作動筒的壓力和兩側(cè)作動筒壓力之間的比值為要平整帶材的寬度的函數(shù)。兩側(cè)力之和與對應(yīng)指令之間的差值由P.I.D.調(diào)節(jié)器87處理，它輸出一個修正信號，同時作用在兩側(cè)伺服閥72b、72c，而在中間伺服閥72上輸入一個相反的信號，以便消除這個差值。
可以看到，前面所描述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于具有多種調(diào)節(jié)可能，能夠同時或分別控制每個輥子的母線與由支承梁確定的基準(zhǔn)之間的位置、直線性和平行性，因而便控制了輥子疊置的程度和平整力在各個輥子之間的分布，并在輥子之間構(gòu)成嚴(yán)格為矩形的間隙。
另外，通過調(diào)整中間作動筒和兩側(cè)作動筒之間的壓力分布，可以修改輥子長度方向的應(yīng)力分布，例如，在考慮帶材在寬度方向上的缺陷時。
另外，控制每根輥子上的壓力和位置可以得到優(yōu)化的波浪形，構(gòu)成很好的平整操作所必需的曲率。
實際上，在多輥平整機中，帶材被多次彎曲，以便取消纖維長度的差別，每次彎曲由一組三根輥子完成，其相互疊置的程度由帶材的特性和相應(yīng)輥子所要達(dá)到的平整效果所決定。
因而，在圖2所示的九輥平整機中，所有輥子的作動筒均可作位置調(diào)整，使得將相繼的輥子構(gòu)成的曲率從機器進(jìn)口向出口逐漸減小，而作動筒中的壓力調(diào)整是使每個輥子承受的平整力受到限制。
但是，就象看到的那樣，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)布置可以單獨調(diào)整每個輥的位置和壓力，以確定一個任意的波浪狀通道，這個通道的形狀是用根據(jù)帶材特性建立的數(shù)學(xué)模型確定的。
另外，任意的組合都是可能的，例如，某些輥子通過其上的作動筒的位置調(diào)整，具有固定的位置，而另外一些輥子的作動筒是壓力調(diào)整，輥子的位置是隨動的，它們跟隨由固定輥定義的波浪形狀，以便在帶材上產(chǎn)生確定的作用力。
作為例子，圖5示意性地顯示了一個九輥平整機。在這臺機器中，只有輥子R1、R2、R5、R8和R9的作動筒是位置調(diào)整。其它輥子R3、R4、R6、R7的作動筒僅為壓力調(diào)整，它們作用在帶材上的壓力是確定的，但輥子的位置是不固定的。
這樣，每個位置固定的輥子R2、R5、R8兩側(cè)都有兩個位于帶材另一邊的壓力調(diào)整輥，以便在固定輥的兩側(cè)施加確定的作用力，以便建立一個由帶材性質(zhì)和作用壓力所確定的曲率。
每三個輥子為一組，確定了一個向上或向下的對著相應(yīng)固定輥的曲率，這樣構(gòu)成了由三個交替彎曲部分形成的波浪，其形狀取決于帶材的剛度，固定輥R2、R5、R8的位置以及其它輥子的作用力。
在這種情況下，從一個彎曲部分到下一個彎曲部分的過渡取決于帶材的特性。值得指出，曲率中心不一定在固定輥上。
但是，也可以將所有輥子均設(shè)置成位置調(diào)整的，以便構(gòu)成如圖5所示的波浪形通道。
實際上，由各種參數(shù)特別是由金屬特性參數(shù)和帶材尺寸確定的數(shù)學(xué)模型可以給出一個優(yōu)化的波浪形通道，這個通道并不一定與輥子數(shù)和輥子間距有關(guān)，這時調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)各根輥子排列順序確定它們的位置以及作用在輥子上的壓力，以便獲得所希望的形狀。
因此，本發(fā)明的一個主要優(yōu)點為波浪形的形狀可以通過調(diào)整所有輥子的位置和作用在輥子上的壓力而任意改變。
這樣，可以改變相互交替的彎曲部分的數(shù)量和大小，進(jìn)而根據(jù)帶材的特性改變平整力，而不必改變輥子的間距。所有的輥子均與帶材保持接觸，并被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，帶動帶材前進(jìn)，驅(qū)動所需的力矩分布在所有的輥子上。
當(dāng)然，本發(fā)明不局限于上述實例的細(xì)節(jié)，可以用其它類似裝置來完成同樣的功能，獲得同樣的結(jié)果，而不超出權(quán)利要求所保護的范圍。
特別地，每根桿可以僅僅連接兩個作動筒，用于調(diào)整相應(yīng)輥子的高度和傾斜度。相反，也可以使用更多的作動筒，特別是在用圓截面作動筒時更是這樣。
無論如何，使用長圓截面的作動筒的主要優(yōu)點是有更大的有效作用面積，因此，利用最少數(shù)量的作動筒可以得到最大的作用力，這些作動筒分布在桿子向著支承梁的表面上。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可以更自由地調(diào)整輥子的相對位置和相互疊置的程度，而不必人為地增加調(diào)節(jié)系統(tǒng)的復(fù)雜程度。
由于本發(fā)明可以用于任何種類的多輥平整機，平整裝置可以裝有或多或少的輥子。另外，這些輥子不一定都與一根支持桿和調(diào)節(jié)作動筒連接，有些輥子可以是固定的。
其它的組合也是可能的，這個機器可以適應(yīng)帶材的各種規(guī)格和特性，可以進(jìn)行所有需要的矯正操作。
另外，可以對進(jìn)口和/或出口輥進(jìn)行鉛直方向的自動調(diào)整，以便自動地根據(jù)不同的產(chǎn)品控制帶材的進(jìn)入和脫出階段。
權(quán)利要求
1.具有疊置輥的帶材平整機，帶材沿其縱向X′X移動，平整機機架(1)的里面有兩個具有相互平行并分開的輥子的平整裝置(2，2′)，兩個裝置位于帶材的兩側(cè)，輥子相互錯開構(gòu)成一個位于帶材運動中平面兩側(cè)的波浪形通道，每個平整裝置(2)有多個軸線平行的旋轉(zhuǎn)平整輥(21)，每根平整輥均連有支持輥(22)，它們排成至少一行，分布在平整輥的整個長度上，所有這些都安裝在支座(4)上，其與帶材相對的一側(cè)支持在支承梁(3)上，支承梁(3)又支持在機架(1)上；其特征為至少一個平整裝置(2)的支座(4)有一個框架形的零件(40)，在這個零件里面并排排列著數(shù)量與平整輥(21)一樣多的橫桿(5)，桿可以在框架(40)內(nèi)沿通過各自平整輥(21)軸線的壓力平面(P1)相互獨立地滑動，每根工作輥(21)在整個長度上通過支持輥(22)靠在上述桿上，每根桿(5)可以通過至少兩個液壓作動筒(6)獨立地支持在支承梁(3)上，液壓作動筒(6)位于支承梁(3)和桿(5)之間，分布在桿(5)的整個長度上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥式平整機，其特征為每根平整輥(21)在其端部以可以轉(zhuǎn)動的方式安裝在軸承(23)上，軸承連接在對應(yīng)桿(5)的端部，使輥子(21)的軸承(23)在液壓作動筒(6)的作用下可以相對于桿(5)作有限的移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輥式平整機，其特征為它有針對每一個位于支承梁(3)和橫桿(5)之間的作動筒(6)的位置調(diào)整系統(tǒng)，以便獨立地調(diào)整至少一部分平整輥(21)相對與帶材運動中平面的位置和形態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3中任意一條所述的輥式平整機，其特征為它有針對每一個位于支承梁(3)和橫桿(5)之間的作動筒(6)的壓力調(diào)整系統(tǒng)，以便獨立地調(diào)整作用在至少一部分平整輥(21)上的平整力。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一條所述的輥式平整機，其特征為每根橫桿(5)的寬度最多等于平整輥(21)軸線的間距，將每根桿(5)支持在支承梁(3)上的作動筒(6)具有長形的截面，每個作動筒(6)的活塞沿桿(5)寬度方向的寬度基本上不超過桿的寬度，其長度根據(jù)作動筒(6)壓力腔(64)的有效截面積確定，這個有效截面積與作用力及桿(5)上的作動筒數(shù)量相匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輥式平整機，其特征為作動筒(6)的截面為長圓形，其端部為圓弧形。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的輥式平整機，其特征為每根橫桿(5)通過至少三個長圓截面作動筒(6)支持在支承梁(3)上，沿著桿的長度，這三個作動筒分別為一個中間作動筒和兩個側(cè)作動筒。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一條所述的輥式平整機，其特征為作動筒(6)都裝在至少一個中間零件(33)中，這個中間零件位于橫桿(5)和支承梁(3)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輥式平整機，其特征為裝作動筒(6)的中間零件(33)在平整裝置(2)的整個表面上延伸，上面有多行孔(34)，每一行對應(yīng)于一根橫桿(5)，每個孔構(gòu)成一個作動筒(6)的缸體(61)，壓在橫桿(5)上的活塞(62)可滑動地安裝在孔中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的輥式平整機，其特征為位于各橫桿(5)同一位置的作動筒(6)缸體(61)被組裝在一個零件(61′)中，它延伸在所有橫桿(5)上，零件(61′)中有一列孔(34)，其中心對著相應(yīng)桿(5)，每個孔構(gòu)成一個作動筒(6)的缸體(61)，作動筒(6)的的活塞(62)壓在橫桿(5)上。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一條所述的輥式平整機，其特征為支座(4)中有一個矩形框架(40)，它圍著整個輥子系統(tǒng)(21，22)，框架上有多個橫向平行于輥子(21)軸線的導(dǎo)向隔板(41)，它們相互分開，構(gòu)成長槽(45)，其數(shù)量等于輥子數(shù)，槽內(nèi)放置橫桿(5)，每根桿端部上的裝置(52，52′)可滑動地支持在框架上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輥式平整機，其特征為橫桿(5)的截面為矩形，其高度至少等于寬度，使其具有足夠慣性矩，桿(5)與對應(yīng)的工作輥(21)和支持輥共同構(gòu)成半剛性組件，可以隨分布在工作輥(21)長度上的作用力變形，并能在相應(yīng)槽(45)內(nèi)部滑動。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一條所述的輥式平整機，其特征為支座(4)在與輥子相反的一面被板(43)封閉，它蓋住了所有的橫桿(5)并將框架(40)的邊連接起來構(gòu)成盒子，這個板(34)上對著每根桿(5)的地方有多個孔(44)，用于通過作動筒(6)的活塞(62)，作動筒(6)位于桿(5)和支承梁(3)之間。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一條所述的輥式平整機，其特征為由框架式的中空零件(40)、橫桿(5)和相應(yīng)的工作輥(21)和支持輥(22)構(gòu)成的組件構(gòu)成一個盒子，它可以沿平行于輥(21)軸線的方向從平整機中抽出。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的輥式平整機，其特征為在工作狀態(tài)，每個盒子用支持在支承梁(3)上的可拆卸的卡爪(36)式機構(gòu)卡在對應(yīng)的支承梁(3)上。
16.調(diào)整帶材的平整效果的方法，所述帶材沿縱向X′X在上述任一權(quán)利要求所述的具有疊置輥的平整機中移動，其特征為調(diào)整一個支承梁(3)相對于另一個支承梁(3′)的相對位置，以便確定一個平整裝置(2)和另一個平整裝置(2′)的相對基準(zhǔn)，每個平整輥(21)通過其支持輥(22)連接在橫桿(5)上，橫桿(5)在至少兩個液壓作動筒(6a，6b)作用下可沿與帶材通過的平面垂直的方向滑動，這樣，可以精確地確定至少一組平整輥相對于基準(zhǔn)的位置，通過獨立地調(diào)整這組輥子(R1，R2…)的各排作動筒(6)，可以調(diào)整每根輥(R1，R2…)疊置的程度，以獲得分布在帶材上的平整力，各個作動筒(6)的壓力被限制在一個安全值之下，這個安全值對應(yīng)于每個平整輥(21)的最大平整作用力。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征為根據(jù)帶材的尺寸和物理特性確定一個由一組相繼的彎曲部分構(gòu)成的波浪形通道，以實現(xiàn)需要的平整效果，通過調(diào)整對應(yīng)的作動筒(6)位置，獨立地調(diào)整兩組裝置中至少一部分平整輥(R1，R2，R5…)，使得位于帶材通道上的這些輥(R1，R2，R5…)的母線限定出預(yù)先確定的波浪形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征為每個桿(5)上有至少三個作動筒(6)，相應(yīng)地為一個中間作動筒(6a)和兩個側(cè)作動筒(6b，6c)，通過對相應(yīng)桿(5)的中間作動筒(6a)進(jìn)行位置調(diào)整，將每個平整輥(21)調(diào)整到確定的疊置程度，這種調(diào)整是根據(jù)機架不同部分的變形以及考慮了作用力而進(jìn)行的，測量桿(5)的兩個側(cè)作動筒(6b，6c)測得位置的差別，并修正這種差別，使其達(dá)到使輥子(21)與基準(zhǔn)平行所需要的差值。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征為根據(jù)三個作動筒的相對位置，調(diào)整桿(5)上三個作動筒(6a，6b，6c)的壓力分布，使得對應(yīng)的工作輥(21)的母線與帶材接觸并保持直線。
20.根據(jù)權(quán)利要求16到19中的一條所述的方法，其特征為平整機有單數(shù)(n)根平整輥，在一個平整裝置(2′)上的輥(1，3，5…n)與在另一個裝置(2)上的輥(2，4，6…n-1)相互疊置，對至少兩根輥上的作動筒作位置調(diào)整，這兩根輥分別為(p)和(q)，它們位于兩個裝置上，分別在帶材的上面和下面，至少對兩對輥上的作動筒進(jìn)行壓力調(diào)整，這兩對輥分別為(p-1，p+1)和(q-1，q+1)分別位于作位置調(diào)整的輥子(p和q)兩側(cè)，以便在輥子(p)和(q)處確定出至少兩個朝向相反的彎曲部分，兩個裝置(2，2′)上的這兩個輥子的位置、它們相對基準(zhǔn)的位置以及作用在它們兩側(cè)輥子上的作用力，將根據(jù)要平整的帶材的特性而確定，以便獲得所希望的平整效果。
全文摘要
本發(fā)明為一個輥式平整機，它的固定機架(1)中有兩個平整裝置(2，2′)，平整裝置中有多個軸線相互平行的平整工作輥(21)，它們可轉(zhuǎn)動地安裝在支座(4)中，每根輥子上有一排支持輪(22)，整個組件與要平整帶材相對的一側(cè)靠在支承梁(3)上。根據(jù)本發(fā)明，至少一個平整裝置(2)的支座(4)有一個框架形的零件(40)，里面并排排列著多個橫桿(5)，桿可以在框架(40)內(nèi)沿鉛直方向相互獨立地滑動，工作輥(21)在整個長度上通過支持輥(22)支持在上述桿上，桿(5)可通過至少兩個液壓作動筒(6)獨立支持在支承梁(3)上，液壓作動筒(6)位于支承梁(3)和桿(5)之間，分布在桿(5)的整個長度上。本發(fā)明特別可以獨立地調(diào)整疊置的程度和每個工作輥上的作用力，以便在帶材行進(jìn)的過程中調(diào)整平整作用。本發(fā)明特別應(yīng)用于金屬帶材的冷平整。
文檔編號B21D1/00GK1155855SQ9619058
公開日1997年7月30日 申請日期1996年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月14日
發(fā)明者米歇爾·切維特 申請人:克萊西姆公司