CN114472594B - 一种一体式金属板材矫平机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体式金属板材矫平机，包括主机框架，主机框架上安装有工作辊系，工作辊系由传动***驱动，工作辊系由上辊系和下辊系构成，上辊系安装于浮动梁上，浮动梁上安装有压下机构，上辊系包括若干根上工作辊，下辊系包括若干根下工作辊，每根上工作辊上方均设有上辊缝调节机构，每根下工作辊下方均设有下辊缝调节机构，每根上工作辊顶部均安装有若干上辊辊子凸度调节油缸，每根下工作辊底部均安装有若干下辊辊子凸度调节油缸。本发明的有益效果是：上辊系能够实现辊缝角度调整、辊缝形状调整及辊子凸度调整功能，下辊系能够实现辊缝形状调整和辊子凸度调整功能，能够适应现有各种板材的矫平需求，实现了高精度、高效矫平。

Description

一种一体式金属板材矫平机

（一）技术领域

本发明属于金属板材成型加工技术领域，特别涉及一种一体式金属板材矫平机。

（二）背景技术

金属板材的制造需经过前期轧制和后期为改善板材性能而进行的热处理等。经过这两道工序，板材往往产生各种不规则变形。为改善板材平直度，扩大板材应用范围，需要对板材进行矫平加工，金属板材矫平机即为板材矫平的加工设备。由于板材变形各不相同、板材各位置变形也不统一，若想实现更多变形状态的板材矫平，金属板材矫平机需具备辊缝角度调整、辊缝形状调整、辊子凸度调整功能。

现有板材矫平机，在一台设备上只能实现其中一种，至多两种调节方式。如整体梁式板材矫平机只能实现辊缝角度调整配合辊子凸度调整，不能对辊缝形状进行调整；单调式板材矫平机只能实现辊缝形状调整和固定辊系的辊子凸度调整，不能实现辊缝角度调整和单调粱的辊子凸度调整。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种矫平范围广、精度高、矫平过程安全高效的一体式金属板材矫平机。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种一体式金属板材矫平机，包括主机框架，主机框架上安装有工作辊系，工作辊系由传动***驱动，工作辊系由上辊系和下辊系构成，其特征是：所述上辊系安装于浮动梁上，浮动梁上安装有压下机构，上辊系包括若干根上工作辊，下辊系包括若干根下工作辊，每根上工作辊上方均设有上辊缝调节机构，每根下工作辊下方均设有下辊缝调节机构，每根上工作辊顶部均安装有若干上辊辊子凸度调节油缸，每根下工作辊底部均安装有若干下辊辊子凸度调节油缸。

所述压下机构包括连接梁，连接梁内嵌装有压下螺母，压下螺母内穿设压下螺杆，连接梁安装于主机框架两侧的立柱上。

所述压下螺杆底部安装有推力调心滚子轴承，推力调心滚子轴承底面放置于液压垫顶面，液压垫底面固定于浮动梁上。

所述推力调心滚子轴承外安装有储油装置。

所述压下螺杆由轴装式蜗轮减速机带动，轴装式蜗轮减速机通过压下联轴器由压下减速电机带动。

所述浮动梁与平衡油缸一端相铰接，平衡油缸另一端与立柱相铰接。

所述浮动梁底部安装有上辊侧座，上辊侧座上安装有与主机框架线接触的圆弧块。

所述上辊缝调节机构包括斜面相贴合的第一调节斜铁和第二调节斜铁，第一调节斜铁和第二调节斜铁安装于上辊小座上方，下辊缝调节机构包括斜面相贴合的第三调节斜铁和第四调节斜铁，第三调节斜铁和第四调节斜铁置于下辊小座下方，上辊小座两端安装上工作辊座，上工作辊座安装于上工作辊两端，下辊小座两端安装下工作辊座，下工作辊座安装于下工作辊两端。

所述第一调节斜铁连接上辊第一调节油缸，第二调节斜铁连接上辊第二调节油缸，第三调节斜铁连接下辊第一调节油缸，第四调节斜铁连接下辊第二调节油缸。

所述上辊小座与上工作辊座之间设有上辊柔性连接装置，下辊小座与下工作辊座之间设有下辊柔性连接装置。

所述上辊辊子凸度调节油缸置于上支承辊座顶部，上支承辊座下部安装有上支承辊，上支承辊置于上工作辊上，下辊辊子凸度调节油缸置于下支承辊座底部，下支承辊座上部安装有下支承辊，下支承辊置于下工作辊底部。

所述上辊小座上安装有上辊消隙装置，上辊消隙装置由螺杆、碟簧和螺母构成，螺杆依次穿过上支承辊座的悬臂、上辊小座、第二调节斜铁、第一调节斜铁固定到浮动梁上，螺母安装在螺杆下端，将碟簧压紧在上支承辊座的悬臂下方。

所述下辊系上安装有下辊侧座，下辊侧座与上辊侧座之间设有安装定位块。

本发明的有益效果是：上辊系能够实现辊缝角度调整、辊缝形状调整及辊子凸度调整功能，下辊系能够实现辊缝形状调整和辊子凸度调整功能，能够适应现有各种板材的矫平需求，实现了高精度、高效矫平。

（四）附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图1为本发明的主视结构示意图；

附图2为本发明的侧视结构示意图；

附图3为本发明的压下机构主视结构示意图；

附图4为本发明的压下机构侧视结构示意图；

附图5为本发明的上辊系主视结构示意图；

附图6为本发明的上辊系侧视结构示意图；

附图7为本发明的下辊系主视结构示意图；

附图8为本发明的下辊系侧视结构示意图；

附图9为本发明的辊缝角度调整示意图；

附图10为本发明的辊缝形状调整示意图；

附图11为本发明的辊子凸度调整示意图一；

附图12为本发明的辊子凸度调整示意图二；

图中，1主机框架，2工作辊系，3传动***，4 上辊系，5下辊系，6浮动梁，7压下机构，8上工作辊，9下工作辊，10上辊缝调节机构，11下辊缝调节机构，12上辊辊子凸度调节油缸，13下辊辊子凸度调节油缸，14连接梁，15压下螺母，16压下螺杆，17立柱，18推力调心滚子轴承，19液压垫，20储油装置，21轴装式蜗轮减速机，22压下联轴器，23压下减速电机，24平衡油缸，25上辊侧座，26圆弧块，27第一调节斜铁，28第二调节斜铁，29上辊小座，30第三调节斜铁，31第四调节斜铁，32下辊小座，33上工作辊座，34下工作辊座，35上辊第一调节油缸，36上辊第二调节油缸，37下辊第一调节油缸，38下辊第二调节油缸，39上辊柔性连接装置，40下辊柔性连接装置，41上支承辊座，42上支承辊，43下支承辊座，44下支承辊，45上辊消隙装置，46螺杆，47碟簧，48螺母，49悬臂，50下辊侧座，51安装定位块。

（五）具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括主机框架1，主机框架1上安装有工作辊系2，工作辊系2由传动***3驱动，工作辊系2由上辊系4和下辊系5构成，上辊系4安装于浮动梁6上，浮动梁6上安装有压下机构7，上辊系4包括若干根上工作辊8，下辊系5包括若干根下工作辊9，每根上工作辊8上方均设有上辊缝调节机构10，每根下工作辊9下方均设有下辊缝调节机构11，每根上工作辊8顶部均安装有若干上辊辊子凸度调节油缸12，每根下工作辊9底部均安装有若干下辊辊子凸度调节油缸13。压下机构7包括连接梁14，连接梁14内嵌装有压下螺母15，压下螺母15内穿设压下螺杆16，连接梁14安装于主机框架1两侧的立柱17上。压下螺杆16底部安装有推力调心滚子轴承18，推力调心滚子轴承18底面放置于液压垫19顶面，液压垫19底面固定于浮动梁6上。推力调心滚子轴承18外安装有储油装置20。压下螺杆16由轴装式蜗轮减速机21带动，轴装式蜗轮减速机21通过压下联轴器22由压下减速电机23带动。浮动梁6与平衡油缸24一端相铰接，平衡油缸24另一端与立柱17相铰接。浮动梁6底部安装有上辊侧座25，上辊侧座25上安装有与主机框架1线接触的圆弧块26。上辊缝调节机构10包括斜面相贴合的第一调节斜铁27和第二调节斜铁28，第一调节斜铁27和第二调节斜铁28安装于上辊小座29上方，下辊缝调节机构11包括斜面相贴合的第三调节斜铁30和第四调节斜铁31，第三调节斜铁30和第四调节斜铁31置于下辊小座32下方，上辊小座29两端安装上工作辊座33，上工作辊座33安装于上工作辊8两端，下辊小座32两端安装下工作辊座34，下工作辊座34安装于下工作辊9两端。第一调节斜铁27连接上辊第一调节油缸35，第二调节斜铁28连接上辊第二调节油缸36，第三调节斜铁30连接下辊第一调节油缸37，第四调节斜铁31连接下辊第二调节油缸38。上辊小座29与上工作辊座33之间设有上辊柔性连接装置39，下辊小座32与下工作辊座34之间设有下辊柔性连接装置40。上辊辊子凸度调节油缸12置于上支承辊座41顶部，上支承辊座41下部安装有上支承辊42，上支承辊42置于上工作辊8上，下辊辊子凸度调节油缸13置于下支承辊座43底部，下支承辊座43上部安装有下支承辊44，下支承辊44置于下工作辊9底部。上辊小座29上安装有上辊消隙装置45，上辊消隙装置45由螺杆46、碟簧47和螺母48构成，螺杆46依次穿过上支承辊座41的悬臂49、上辊小座29、第二调节斜铁28、第一调节斜铁27固定到浮动梁6上，螺母48安装在螺杆46下端，将碟簧47压紧在上支承辊座41的悬臂49下方。下辊系5上安装有下辊侧座50，下辊侧座50与上辊侧座25之间设有安装定位块51。

采用本发明的一体式金属板材矫平机，主机框架1为整机安装基础；压下机构7用来实现矫平机辊缝角度调整，并设有液压超载保护装置；工作辊系为实现板材矫平的关键部件，通过上辊系4和下辊系5形成的辊缝，用来实现板材矫平；浮动梁6是上辊系4的安装基础；传动***3用来提供板材矫平过程中工作辊系2的驱动力。

压下机构7安装在矫平机上部由压下减速电机23、压下联轴器22、轴装式蜗轮减速机21、压下螺杆16、压下螺母15、推力调心滚子轴承18、储油装置20、液压垫19、平衡油缸24、连接梁14组成。连接梁14共2件，通过键和螺钉安装在主机框架1两侧立柱17上，每件连接梁14将两件立柱17连成一个整体，用来承受板材矫平时产生的内部力。每件连接梁14上嵌装固定两个压下螺母15，压下螺杆16与压下螺母15螺旋配合构成传动，在压下螺杆16上端通过滑移键安装到轴装式蜗轮减速机21轴孔内，压下减速电机23有2件或4件，通过压下联轴器22与轴装式蜗轮减速机21输入轴连接，为其提供动力。通过控制压下减速电机23来实现压下螺杆16升降。

压下螺杆16底部安装推力调心滚子轴承18，推力调心滚子轴承18底面放置在液压垫19顶面，液压垫19可相对压下螺杆16产生角度摆动，液压垫19底面固定在浮动梁6上。压下螺杆16、压下螺母15共四套，呈矩形分布在两连接梁14上。四件平衡油缸24一端铰接在浮动梁6上，另一端铰接在主机框架1四件立柱17上；平衡油缸24提供向上的拉力，以消除浮动梁6自重实现推力调心滚子轴承18球碗贴合。储油装置20用来存储润滑油润滑推力调心滚子轴承18，改善工作条件，延长其使用寿命。浮动梁6在压下减速电机23控制下可沿进出料方向产生角度摆动带动上辊系4进行辊缝角度调整。

液压垫19能承受板材矫平时的全部矫平力，通过液压驱动，配合平衡油缸24，能够实现辊缝倾斜角度在线实时调整。上辊侧座25上安装有圆弧块26与主机框架1线接触，避免上辊系4倾斜时与主机框架1干涉。

工作辊系2包括上辊系4和下辊系5，上辊系4由上工作辊8、上工作辊座33、上支承辊42、上支承辊座41、上辊小座29、上辊缝调节机构10、上辊辊子凸度调节油缸12、上辊侧座25、上辊消隙装置45、上辊柔性连接装置39组成。

上工作辊8两侧分别通过轴承固定在两件上工作辊座33上，每两件上支承辊42对称安装在一件上支承辊座41两侧，每根上工作辊8与多个上支承辊42配合安装使用，支承同根上工作辊8的上支承辊42两两交错，共面安装在两条平行轴线上，两平行轴线间距远小于上工作辊8之间中心距离，与相接触的上工作辊8形成小包角支承，确保支承效果。上支承辊座41上部放置在上辊小座29的导向槽里，可沿导向槽上下滑动。两件上工作辊座33通过上辊柔性连接装置39安装在上辊小座29两端。上辊柔性连接装置39由螺钉和碟簧组成，将上工作辊座33与上辊小座29之间连接方式设为柔性连接，避免在进行辊子凸度调节时，损坏上工作辊8。

一根上工作辊8、两个上工作辊座33、一列交错布置的上支承辊42、上支承辊座41及四件上辊柔性连接装置39共同安装在一个上辊小座29上构成一套上工作辊组件。

每套上工作辊组件上部安装有与之对应的上辊缝调节机构10，上工作辊组件与上辊缝调节机构10一一独立对应。上辊缝调节机构10由第一调节斜铁27、第二调节斜铁28、上辊第一调节油缸35、上辊第二调节油缸36组成；第一调节斜铁27与第二调节斜铁28斜面贴合使用，斜面贴合后第一调节斜铁27下平面与第二调节斜铁28上平面构成两平行调节平面。通过第一调节斜铁27与第二调节斜铁28相对位置来实现两调节平面间距离调整。上辊第一调节油缸35缸体固定在浮动梁6上，活塞杆与第一调节斜铁27大头相连，带动第一调节斜铁27沿活塞杆轴线移动；上辊第二调节油缸36缸体固定在浮动梁6上，活塞杆与第二调节斜铁28大头相连，带动第二调节斜铁28沿活塞杆轴线移动。

上辊第一调节油缸35与上辊第二调节油缸36内安装有内置位移传感器，能够实时检测第一调节斜铁27与第二调节斜铁28位置移动量，并将检测到的位置移动量反馈至数控***，配合斜铁斜度，计算出两调节平面间距离变动量，即是上工作辊8位移量。上辊第一调节油缸35与上辊第二调节油缸36共同作用，推动调节斜铁移动，进行上工作辊8调整，其调整速度是单侧设置调节油缸的两倍，将辊缝调整效率提升了一倍。第一调节斜铁27与第二调节斜铁28的配合斜面可以是一个连续斜面，也可以是两个断续平行等高斜面；采用两个断续平行等高斜面时，能成倍降低第一调节斜铁27与第二调节斜铁28的厚度，节省材料，降低成本。

第一调节斜铁27顶面与浮动梁6底面接触；上辊消隙装置45由螺杆46、碟簧47、螺母48构成，螺杆46穿过上支承辊座41的悬臂49、上辊小座29、第一调节斜铁27与第二调节斜铁28固定到浮动梁6上；螺母48安装在螺杆46下端，将碟簧47压紧在上支承辊座41的悬臂49下面；利用碟簧47的压缩弹力，将上支承辊座41、上辊小座29、第一调节斜铁27与第二调节斜铁28压紧到浮动梁6上，消除安装间隙，确保上工作辊8在受到板材矫平力时，位置不变。

一套上工作辊组件与其对应的上辊缝调节机构10、上辊消隙装置45形成一套可调节的上工作辊组件。若干并列布置的可调节上工作辊组件连同4件上辊侧座25构成上辊系4；各可调节上工作辊组件均可单独调整，产生相对滑移，由此各上工作辊8可形成不在同一平面的复杂形状辊缝，实现辊缝形状调整。

上辊辊子凸度调节油缸12安装在浮动梁6上，安装有内置位移传感器，活塞杆穿过浮动梁6下底板、第一调节斜铁27、第二调节斜铁28、上辊小座29与上支承辊座41顶面接触；上辊辊子凸度调节油缸12与上支承辊座41一一对应，通过调节上辊辊子凸度调节油缸12推动上支承辊座41下移，带动相接处的上工作辊8产生挠度变形，形成新的辊子凸度，从而实现对上工作辊8辊子凸度的调整，以此满足复杂变形的板材矫平要求。为实现上辊辊子凸度调节油缸12、上辊消隙装置45能从第一调节斜铁27与第二调节斜铁28穿过发挥作用，第一调节斜铁27与第二调节斜铁28均设计成中空结构。根据实际矫板要求不同，上工作辊8凸度调节要求不同，亦可仅在部分上支承辊座41上设置上辊辊子凸度调节油缸12。

上辊系4中所有零部件均以浮动梁6为安装基础，整套上辊系4跟随浮动梁6动作，上下移动或摆动。

下辊系5由下工作辊9、下工作辊座34、下支承辊44、下支承辊座43、下辊小座32、下辊缝调节机构11、下辊辊子凸度调节油缸13、下辊侧座50、下辊柔性连接装置40组成。

下工作辊9与上工作辊8交错布置，下工作辊9数量比上工作辊8数量多一或少一。下辊系5中所有零部件均以主机框架1工作面为安装基础；下辊系5整体结构与上辊系4类似，作用原理相同，下辊系5中没有消隙装置，且不具备摆动功能。安装定位块51用于安装上辊系4时，与下辊系5定位，确保安装准确到位，安装完毕后，将安装定位块51卸去。

为保证板材矫平过程安全，避免设备因超载造成损坏，本发明针对性设计了液压安全保护装置，液压垫19为行程约20mm，仅对塞腔供油的油缸。液压垫19与平衡油缸24配合作用，来实现板材矫平过程中的设备安全保护，保护过程如下：1.通过设置压力传感器，对液压垫19塞腔内压力进行测量，并将测量结果反馈至数控***；2.根据矫平机设计最大承载能力，计算出该最大承载能力下液压垫19塞腔内的压力，并将该压力设定在数控***中作为最大安全使用压力，将最大安全使用压力与压力传感器实测压力实时进行对比；3.数控***设定保护程序，当液压垫19塞腔内检测反馈压力大于***设定的最大安全使用压力时，***自动执行保护程序：液压垫19塞腔泄压，平衡油缸24提升，带动浮动梁6、上辊系4提升高度，板材矫平过程终止；4.当使用者违规使用矫平机矫平超出设备最大加工能力的板材时，液压垫19塞腔内检测到压力超出***设定值，保护程序自动执行，上辊系4提升，设备内部矫平力降低，避免因超负荷使用造成设备损坏。

如图9所示，进行角度A大小调整即实现辊缝角度调整。如图10所示，进行各上、下工作辊垂直距离h调整即实现辊缝形状调整。如图11和12所示，对工作辊挠度进行变化即实现辊子凸度调整，图11为中间凹下形式，图12为凸凹混合形式。

Claims (11)

1.一种一体式金属板材矫平机，包括主机框架（1），主机框架（1）上安装有工作辊系（2），工作辊系（2）由传动***（3）驱动，工作辊系（2）由上辊系（4）和下辊系（5）构成，其特征是：所述上辊系（4）安装于浮动梁（6）上，浮动梁（6）上安装有压下机构（7），上辊系（4）包括若干根上工作辊（8），下辊系（5）包括若干根下工作辊（9），每根上工作辊（8）上方均设有上辊缝调节机构（10），每根下工作辊（9）下方均设有下辊缝调节机构（11），每根上工作辊（8）顶部均安装有若干上辊辊子凸度调节油缸（12），每根下工作辊（9）底部均安装有若干下辊辊子凸度调节油缸（13），上辊缝调节机构（10）包括斜面相贴合的第一调节斜铁（27）和第二调节斜铁（28），第一调节斜铁（27）和第二调节斜铁（28）安装于上辊小座（29）上方，下辊缝调节机构（11）包括斜面相贴合的第三调节斜铁（30）和第四调节斜铁（31），第三调节斜铁（30）和第四调节斜铁（31）置于下辊小座（32）下方，上辊小座（29）两端安装上工作辊座（33），上工作辊座（33）安装于上工作辊（8）两端，下辊小座（32）两端安装下工作辊座（34），下工作辊座（34）安装于下工作辊（9）两端，上辊辊子凸度调节油缸（12）置于上支承辊座（41）顶部，上支承辊座（41）下部安装有上支承辊（42），上支承辊（42）置于上工作辊（8）上，下辊辊子凸度调节油缸（13）置于下支承辊座（43）底部，下支承辊座（43）上部安装有下支承辊（44），下支承辊（44）置于下工作辊（9）底部。

2.根据权利要求1所述的一体式金属板材矫平机，其特征是：所述压下机构（7）包括连接梁（14），连接梁（14）内嵌装有压下螺母（15），压下螺母（15）内穿设压下螺杆（16），连接梁（14）安装于主机框架（1）两侧的立柱（17）上。

3.根据权利要求2所述的一体式金属板材矫平机，其特征是：所述压下螺杆（16）底部安装有推力调心滚子轴承（18），推力调心滚子轴承（18）底面放置于液压垫（19）顶面，液压垫（19）底面固定于浮动梁（6）上。

4.根据权利要求3所述的一体式金属板材矫平机，其特征是：所述推力调心滚子轴承（18）外安装有储油装置（20）。

5.根据权利要求2所述的一体式金属板材矫平机，其特征是：所述压下螺杆（16）由轴装式蜗轮减速机（21）带动，轴装式蜗轮减速机（21）通过压下联轴器（22）由压下减速电机（23）带动。

6.根据权利要求1所述的一体式金属板材矫平机，其特征是：所述浮动梁（6）与平衡油缸（24）一端相铰接，平衡油缸（24）另一端与立柱（17）相铰接。

7.根据权利要求1所述的一体式金属板材矫平机，其特征是：所述浮动梁（6）底部安装有上辊侧座（25），上辊侧座（25）上安装有与主机框架（1）线接触的圆弧块（26）。

8.根据权利要求1所述的一体式金属板材矫平机，其特征是：所述第一调节斜铁（27）连接上辊第一调节油缸（35），第二调节斜铁（28）连接上辊第二调节油缸（36），第三调节斜铁（30）连接下辊第一调节油缸（37），第四调节斜铁（31）连接下辊第二调节油缸（38）。

9.根据权利要求1所述的一体式金属板材矫平机，其特征是：所述上辊小座（29）与上工作辊座（33）之间设有上辊柔性连接装置（39），下辊小座（32）与下工作辊座（34）之间设有下辊柔性连接装置（40）。

10.根据权利要求1所述的一体式金属板材矫平机，其特征是：所述上辊小座（29）上安装有上辊消隙装置（45），上辊消隙装置（45）由螺杆（46）、碟簧（47）和螺母（48）构成，螺杆（46）依次穿过上支承辊座（41）的悬臂（49）、上辊小座（29）、第二调节斜铁（28）、第一调节斜铁（27）固定到浮动梁（6）上，螺母（48）安装在螺杆（46）下端，将碟簧（47）压紧在上支承辊座（41）的悬臂（49）下方。

11.根据权利要求1所述的一体式金属板材矫平机，其特征是：所述下辊系（5）上安装有下辊侧座（50），下辊侧座（50）与上辊侧座（25）之间设有安装定位块（51）。