一种高精密辊式矫平机

技术领域

本发明涉及矫平机技术领域，特别是涉及一种高精密辊式矫平机。

背景技术

矫平机在工业上已广泛应用，具有技术先进、矫平精度高、工艺范围广、自动化程度高、高强度下工作可靠性好的特点，应用范围涉及到航空、船舶、冶金、仪表、不锈钢制品等等，对工业结构件的垂直度、平行度及外观起到重要的作用。

金属材料在较大弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大区别，在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减少，甚至会趋于一致。随着反复压弯程度的减少，其弹复后的残留弯曲必然会趋近于零值而达到矫平的目的。

现有技术下的辊式矫平机大多数是根据板形工件厚度将上辊组和下辊组调整合适的矫平间隙进行矫平。但由于板形工件自身厚度不一时会导致上辊座相对下辊座产生的偏移量(即矫平间隙的变化)，工件较薄一侧受到的矫平力减小，而工件较厚一侧受到的矫平力增大，受力不均匀，影响矫平机对板形工件(如：圆盘刀)的矫平效果。

此外，上辊组和下辊组之间的矫平间隙一般由液压缸驱动上辊组或下辊组上下移动实现，但由于传统的液压缸中的活塞杆和活塞一般是固定连接，当进行安装时，若活塞杆和缸筒的中心线不一致，会对活塞杆主密封造成局部挤压磨损，使液压缸密封效果不理想，容易漏油，导致压力不足，损坏液压缸；而且，传统的液压缸无法对伸缩工作时的冲击力产生缓冲作用，安全性差，导致矫平辊弯曲、矫平工作稳定，不能自适应板形工件自身厚度误差而引起矫平间隙的变化，对板形工件的矫平效果较差，且使用寿命短，增加了设备维修成本。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，提供一种高精密辊式矫平机，既能解决板形工件自身厚度不一(误差)时导致矫平间隙的变化、受力不均的问题，又能避免活塞杆与缸筒中心线位置不一致而对液压缸造成损坏，缓冲效果好，矫平效果好、精度高，运行可靠稳定，且适用性强。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高精密辊式矫平机，其包括上辊组、下辊组、底座和顶架，所述上辊组包括上辊座、上矫平辊和上托辊，所述上辊座可活动地安装在所述顶架上，所述上矫平辊和上托辊可转动地连接在所述上辊座上，所述下辊组包括下辊座、下矫平辊和下托辊，所述下辊座固定在所述底座上，所述下矫平辊和下托辊可转动地连接在所述下辊座上，所述上托辊位于所述上矫平辊的上方，所述下托辊位于所述下矫平辊的下方，所述上矫平辊与所述上托辊之间相互交错设置，所述下矫平辊与所述下托辊之间相互交错设置，所述上矫平辊与所述下矫平辊之间相互交错设置；

所述顶架的四角处分别设有一个独立控制的液压缸，所述液压缸包括缸筒、缸盖、活塞和活塞杆，所述缸盖盖设在所述缸筒的上端，所述活塞穿设在所述缸筒内，所述活塞的中部设有径向凸出的活塞主密封，所述活塞主密封的上侧为进油腔、下侧为回油腔，所述缸筒的下端设有可供所述活塞的下端滑动配合的第一导向孔，所述第一导向孔与所述活塞的下端之间设有杆侧主密封，所述缸盖设有可供所述活塞的上端滑动配合的第二导向孔，所述第二导向孔与所述活塞的上端之间设有无杆侧主密封；所述活塞设有空腔，所述活塞杆通过球面轴承可轴向移动地连接在所述活塞的空腔内，所述活塞的下端设有可供所述活塞杆伸出的孔道，所述孔道与所述活塞杆之间留有可供所述活塞杆偏摆的径向空隙，所述活塞的空腔内设有分别作用于所述球面轴承的上下两侧的第一弹性组件和第二弹性组件，四个所述液压缸的活塞杆的下端分别与所述上辊座的四角处转动连接；

所述上辊座或下辊座的四角处分别设有一个用于检测矫平过程中上辊座相对下辊座产生的偏移量的位移传感器，所述位移传感器和所述液压缸的电液伺服阀分别与电控箱电连接。

作为本发明优选的方案，所述活塞的上端为开口端且盖设有活塞盖，所述活塞盖与所述活塞之间的连接为螺纹连接。

作为本发明优选的方案，所述活塞的空腔内自上而下依次设有第一台阶、第二台阶和第三台阶，所述第一台阶、第二台阶和第三台阶所形成阶梯孔的内径逐渐减小。

作为本发明优选的方案，所述第一弹性组件包括导向压环和第一碟簧组，所述导向压环的外周与所述第一台阶的上侧空腔滑动配合，所述导向压环的下端面与所述球面轴承的外圈的上端面相抵，所述第一碟簧组设置在所述导向压环的上端面与所述活塞盖的下端面之间；所述第二台阶为限制所述球面轴承下移的极限位；所述活塞杆设有径向凸出的轴肩，所述第二弹性组件包括第二碟簧组，所述第二碟簧组设置在所述轴肩的上端面与所述球面轴承的外圈的下端面之间且位于所述第三台阶的上侧。

作为本发明优选的方案，所述球面轴承包括外圈、内圈和压合机构，所述内圈与所述外圈之间为半球面转动配合，所述压合机构包括套筒和螺母，所述螺母与所述活塞杆的上端螺纹连接，所述套筒套接在所述活塞杆上，所述螺母拧紧时，所述套筒在所述螺母的作用下将所述内圈压合在所述外圈上。

作为本发明优选的方案，所述液压缸通过电液伺服阀外接液压站，所述电液伺服阀与所述电控箱电连接，所述电控箱电连接有触摸屏。

作为本发明优选的方案，所述上辊组和下辊组分别连接有动力减速装置。

作为本发明优选的方案，所述动力减速装置包括驱动器、传动轴、第一锥形齿轮、第二锥形齿轮、第一柱形齿轮和第二柱形齿轮，所述驱动器的动力输出端与所述传动轴连接，所述第一锥形齿轮、所述第二锥形齿轮和所述第一柱形齿轮均设有多个且数目相同，所述第二柱形齿轮的数目为所述第一柱形齿轮的数目的两倍，多个所述第一锥形齿轮间隔地连接在所述传动轴上，所述第二锥形齿轮与所述第一锥形齿轮一对一啮合，所述第二锥形齿轮的轴线与所述第一锥形齿轮的轴线呈90度相交，所述第一柱形齿轮与所述第二锥形齿轮同轴连接，每一所述第一柱形齿轮与一个或两个所述第二柱形齿轮啮合，每一所述第二柱形齿轮分别连接有一个与矫平辊连接的输出轴。

作为本发明优选的方案，所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮所构成的齿轮副为一级减速齿轮副；所述第一柱形齿轮和所述第二柱形齿轮所构成的齿轮副为二级减速齿轮副。

作为本发明优选的方案，所述驱动器为液压马达。

实施本发明的高精密辊式矫平机，与现有技术相比较，具有如下有益效果：

(1)液压缸的活塞为中空结构，活塞杆的一端通过球面轴承穿接连接在活塞空腔内，活塞的下端设有可供活塞杆伸出的孔道，孔道与活塞杆之间留有可供活塞杆偏摆的径向空隙；这样的设计能够自适应活塞杆偏摆角度，有效避免活塞杆与缸筒中心线位置不一致而对液压缸造成损坏；同时，由于活塞的下端与第一导向孔滑动配合，活塞的上端与第二导向孔滑动配合，使多道主密封结构集中在活塞与缸筒之间，保证了活塞与缸筒中心线位置一致，使活塞的往复直线运动更加可靠、稳定，而且活塞杆上无密封结构，杜绝活塞杆因偏摆对密封件(如：密封圈)造成局部挤压磨损，大大提高液压缸密封性性能。

(2)通过第一弹性组件和第二弹性组件设置，能够使液压缸具有双重缓冲效果，能在一定程度上缓冲液压缸完成伸缩工作时产生的冲击力，缓冲减震效果好，噪音低，确保了液压缸的使用寿命和使用效果；并且，双重缓冲结构能够有利于缩短缓冲行程时间，生产节拍更优。

(3)本发明的高精密辊式矫平机由于采用了上述的液压缸，其安全性好，矫平工作稳定好，能够自适应板形工件(如：圆盘刀)自身厚度误差而引起矫平间隙的变化，对板形工件的矫平效果好，且使用寿命长，降低设备维修成本。

(4)通过液压缸和位移传感器的设置，在矫平过程中，位移传感器能够实时向电控箱反馈因工件局部位置的厚度不一时而导致上辊座相对下辊座产生的偏移量(即矫平间隙的变化)，同时电控箱能根据位移传感器实时反馈的信号分别4个液压缸的动作，实时对矫平间隙进行动态调整，有效地解决工件自身厚度不一时导致矫平间隙变化、受力不均的问题，确保优异的矫平效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明提供的高精密辊式矫平机的主视图；

图2是本发明提供的高精密辊式矫平机的矫平机的俯视图；

图3是本发明提供的高精密辊式矫平机的纵向剖视图；

图4是本发明提供的液压缸的剖视图。

图5是现有的矫平动力减速装置的结构示意图；

图6是本发明提供的矫平动力减速装置的纵向剖视图；

图7是本发明提供的矫平动力减速装置的横向剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1至图3所示，本发明的优选实施例，一种高精密辊式矫平机，其包括上辊组1、下辊组2、底座3和顶架4，所述上辊组1包括上辊座11、上矫平辊12和上托辊13，所述上辊座1可活动地安装在所述顶架4上，所述上矫平辊12和上托辊13可转动地连接在所述上辊座11上，所述下辊组2包括下辊座21、下矫平辊22和下托辊23，所述下辊座21固定在所述底座3上，所述下矫平辊22和下托辊23可转动地连接在所述下辊座21上，所述上托辊13位于所述上矫平辊12的上方，所述下托辊23位于所述下矫平辊22的下方，所述上矫平辊12与所述上托辊13之间相互交错设置，所述下矫平辊22与所述下托辊23之间相互交错设置，所述上矫平辊12与所述下矫平辊22之间相互交错设置。

参见图4所示，在本实施例中，所述顶架4的四角处分别设有一个液压缸5，所述液压缸5包括缸筒51、缸盖52、活塞53和活塞杆54，所述缸盖52盖设在所述缸筒51的上端，所述活塞53穿设在所述缸筒51内，所述活塞53的中部设有径向凸出的活塞主密封55，所述活塞主密封55的上侧为进油腔511、下侧为回油腔512，所述缸筒51的下端设有可供所述活塞53的下端滑动配合的第一导向孔513，所述第一导向孔513与所述活塞53的下端之间设有杆侧主密封514，所述缸盖52设有可供所述活塞53的上端滑动配合的第二导向孔521，所述第二导向孔521与所述活塞53的上端之间设有无杆侧主密封514；所述活塞53设有空腔，所述活塞杆54通过球面轴承56可轴向移动地连接在所述活塞53的空腔内，所述活塞53的下端设有可供所述活塞杆54伸出的孔道531，所述孔道531与所述活塞杆54之间留有可供所述活塞杆54偏摆的径向空隙，所述活塞53的空腔内设有分别作用于所述球面轴承56的上下两侧的第一弹性组件57和第二弹性组件58，四个所述液压缸5的活塞杆54的下端分别与所述上辊组1的辊座的四角处转动连接。由此，本实施例的第一个关键在于：(1)通过球面轴承56的设置，能够自适应活塞杆54偏摆角度，有效避免活塞杆54与缸筒51中心线位置不一致而对液压缸5造成损坏；同时，由于活塞53的下端与第一导向孔513滑动配合，活塞53的上端与第二导向孔521滑动配合，使多道主密封结构(即活塞主密封55、杆侧主密封514、无杆侧主密封514)集中在活塞53与缸筒51之间，保证了活塞53与缸筒51中心线位置一致，使活塞53的往复直线运动更加可靠、稳定，而且活塞杆54上无密封结构，杜绝活塞杆54因偏摆对密封件(如：密封圈)造成局部挤压磨损，大大提高液压缸5密封性性能。(2)通过第一弹性组件57和第二弹性组件58设置，能够使液压缸5具有双重缓冲效果，能在一定程度上缓冲液压缸5完成伸缩工作时产生的冲击力，缓冲减震效果好，噪音低，确保了液压缸5的使用寿命和使用效果；并且，双重缓冲结构能够有利于缩短缓冲行程时间，生产节拍更优。(3)本发明的高精密辊式矫平机由于采用了上述液压缸5，其安全性好，矫平工作稳定好，能够自适应板形工件(如：圆盘刀)自身厚度误差而引起矫平间隙的变化，对板形工件的矫平效果好，且使用寿命长，降低设备维修成本。

参见图1所示，在本实施例中，所述上辊座11或下辊座21的四角处分别设有一个用于检测矫平过程中上辊座11相对下辊座21产生的偏移量的位移传感器7，所述位移传感器7和所述液压缸5的电液伺服阀分别与电控箱8电连接。由此，本实施例的第二个关键在于：通过四个液压缸5和四个位移传感器7的设置，在矫平过程中，位移传感器7能够实时向电控箱8反馈因工件局部位置的厚度不一时而导致上辊座11相对下辊座21产生的偏移量(即矫平间隙的变化)，同时电控箱8能根据位移传感器7实时反馈的信号分别4个液压缸5的动作，实时对矫平间隙进行动态调整，有效地解决工件自身厚度不一时导致矫平间隙变化、受力不均的问题，确保优异的矫平效果。

参见图4所示，示例性的，所述活塞53的上端为开口端且盖设有活塞盖532，以方便拆装活塞杆54、球面轴承56、第一弹性组件57和第二弹性组件58等部件。优选地，所述活塞盖532与所述活塞53之间的连接为螺纹连接。

参见图4所示，示例性的，所述活塞53的空腔内自上而下依次设有第一台阶533、第二台阶534和第三台阶535，所述第一台阶533、第二台阶534和第三台阶535所形成阶梯孔的内径逐渐减小；这样的设计能够使活塞杆54、球面轴承56、第一弹性组件57和第二弹性组件58等部件更加有次序地装配。

参见图4所示，示例性的，所述第一弹性组件57包括导向压环571和第一碟簧组572，所述第一碟簧组572由多个碟簧叠放构成，所述导向压环571的外周与所述第一台阶533的上侧空腔滑动配合，所述导向压环571的下端面与所述球面轴承56的外圈的上端面相抵，所述第一碟簧组572设置在所述导向压环571的上端面与所述活塞盖532的下端面之间；所述第二台阶534为限制所述球面轴承56下移的极限位。还需要说明的是，由于活塞盖532与活塞53之间为螺纹连接，故能够通过活塞盖532的旋进量，调整第一碟簧组572的压缩量，实现缓冲效果可调。

参见图4所示，示例性的，所述活塞杆54设有径向凸出的轴肩541，所述第二弹性组件58包括第二碟簧组，所述第二碟簧组由多个碟簧叠放构成，所述第二碟簧组设置在所述轴肩541的上端面与所述球面轴承56的外圈的下端面之间且位于所述第三台阶535的上侧。

参见图4所示，示例性的，所述球面轴承56包括外圈561、内圈562和将所述内圈562压合在所述外圈561内的压合机构，且所述内圈562与所述外圈561之间为半球面转动配合。本实施例中，所述压合机构包括套筒591和螺母592，所述螺母592与所述活塞杆54的上端螺纹连接，所述套筒591套接在所述活塞杆54上，所述螺母592拧紧时，所述套筒591在所述螺母592的作用下将所述内圈562压合在所述外圈561上。还需要说明的是，套筒591压紧在球面轴承56上侧的同时，由于第二弹性组件58(即第二碟簧组)设置在所述轴肩541的上端面与所述球面轴承56的外圈的下端面之间，故能够通过螺母592的旋进量，调整第二碟簧组的压缩量，实现缓冲效果可调。

参见图4所示，示例性的，所述缸盖52与所述缸筒51之间设有缸盖密封圈，确保缸盖52与缸筒51之间的密封性。

参见图1和图2所示，示例性的，所述液压缸5通过电液伺服阀外接液压站9，所述电液伺服阀与所述电控箱8电连接，且所述电控箱8电连接有触摸屏10。由此，矫平工作开始前，工件的技术参数(如：材料和厚度)可通过触摸屏10输入，电控箱8能通过自带经验数据库调取对应的矫平间隙，进而控制液压缸5使上辊组1与下辊组2自动调整至最佳位置；在矫平过程中，电控箱8能根据位移传感器7实时反馈的信号，得出数字化的可见过程数值，一方面传至触摸屏10以便进行监控；另一方面将该数值送入电液伺服阀对油的流量进行控制，从而转化为液压缸5的精准运行。

参见图1和图2所示，示例性的，所述上辊组1和下辊组2分别连接有动力减速装置6。由此，采用双驱动结构，能够使上、下矫平辊均匀获得独立的驱动力，以满足对特宽、特强板形工件使用及大功率、大扭矩传动需要。

示例性的，由于现有的矫平动力减速装置所采用的齿轮组大多数是通过多个过桥齿轮101将矫平辊轴端齿轮102依次传动连接起来(如图5所示)，当动力传递到其中一个过桥齿轮时，其余齿轮就能逐一被带动起来，但其在实际应用中，由于误差的存在，导致齿轮越远离动力一侧其动作越是滞后，从而直接影响到矫平辊的同步性，并造成工件表面划痕及矫平辊磨损的现象，而且这种结构的齿轮副较多，在矫平辊数目相同的情况下，其齿轮传动间的能耗损失大。而本实施例中，如图6和图7所示，所述动力减速装置6包括驱动器61、传动轴62、第一锥形齿轮63、第二锥形齿轮64、第一柱形齿轮65和第二柱形齿轮66，所述驱动器61的动力输出端与所述传动轴62连接，所述第一锥形齿轮63、所述第二锥形齿轮64和所述第一柱形齿轮65均设有多个且数目相同，所述第二柱形齿轮66的数目为所述第一柱形齿轮65的数目的两倍，多个所述第一锥形齿轮63间隔地连接在所述传动轴62上，所述第二锥形齿轮64与所述第一锥形齿轮63一对一啮合，所述第二锥形齿轮64的轴线与所述第一锥形齿轮63的轴线呈90度相交，所述第一柱形齿轮65与所述第二锥形齿轮64同轴连接，每一所述第一柱形齿轮65与一个或两个所述第二柱形齿轮66啮合，每一所述第二柱形齿轮66分别连接有一个与矫平辊连接的输出轴67。由此，通过传动轴62穿接多个间隔布置的传动齿轮组，以整化零的方式将一个传动齿轮组设计为负责两个相邻矫平辊的动力输出，从而使各辊间的动作一致，有效地避免各辊间因存在速度差而造成工件表面划痕及矫平辊磨损的现象；如图6所示，以驱动10个矫平辊为例，即所述第一锥形齿轮53、所述第二锥形齿轮54和所述第一柱形齿轮55均设有5个，所述第二柱形齿轮56设有10个，该齿轮组所构成的齿轮副为15个。而图4所示结构中，在不计算驱动齿轮及减速齿轮等的情况下，其齿轮副至少有18个。可见，在矫平辊数目相同的情况下，本实施例的矫平动力减速装置5所构成的齿轮副要比现有的矫平动力减速装置5更少，故齿轮传动间的能耗损失更小，能确保矫平力更大限度地传递到材料上，传动效率高、节约能源。

参见图6和图7所示，示例性的，为达到二级减速效果，所述第一锥形齿轮63和所述第二锥形齿轮64所构成的齿轮副为一级减速齿轮副；所述第一柱形齿轮65和所述第二柱形齿轮66所构成的齿轮副为二级减速齿轮副。

参见图6和图7所示，示例性的，所述传动轴62、第一锥形齿轮63、第二锥形齿轮64、第一柱形齿轮65和第二柱形齿轮66均设置在齿轮箱内。

示例性的，所述驱动器61优选为液压马达，相较于电机，容易实现无级调速，使用高压油液就能够获得较大的输出扭矩，而不必过分增大自身质量和体积，并且液压马达的回转部分的惯性小，启动迅速、灵敏，尤其适用于高精度的自动化控制。进一步地，两个所述液压马达连接有液压同步系统，以保证上矫平辊11和下矫平辊21动作同步。

示例性的，所述上矫平辊11与所述下矫平辊21结构相同，也即当上矫平辊11与下矫平辊21同步动作时，上、下矫平辊21的线速度大小相同，有效地避免上、下矫平辊21间因存在速度差而造成工件表面划痕及矫平辊磨损的现象。

示例性的，当上矫平辊11或下矫平辊21的数目为奇数N时，所述第一锥形齿轮63、所述第二锥形齿轮64和所述第一柱形齿轮65均设有(N+1)/2个；所述第二柱形齿轮66设有N个，其中，远离所述驱动器61的一侧的第一柱形齿轮65与一个第二柱形齿轮66啮合，其余的每一个第一柱形齿轮65与两个第二柱形齿轮66啮合；当上矫平辊11或下矫平辊21的数目为偶数M时，所述第一锥形齿轮63、所述第二锥形齿轮64和所述第一柱形齿轮65均设有M/2个，所述第二柱形齿轮66设有M个，其中，每一个第一柱形齿轮65与两个第二柱形齿轮66啮合。本实施例中，所述上矫平辊11设有9个，所述上托辊设有10个；在所述上辊组1对应的动力减速装置65中，第一锥形齿轮63、第二锥形齿轮64和第一柱形齿轮65均设有5个，所述第二柱形齿轮66设有9个。所述下矫平辊21设有10个，所述下托辊设有11个；在所述下辊组2对应的动力减速装置6中，第一锥形齿轮63、第二锥形齿轮64和第一柱形齿轮65均设有5个，所述第二柱形齿轮66设有10个；其中，每一个第一柱形齿轮65与两个第二柱形齿轮66啮合。

在本发明的描述中，应当理解的是，除非另有明确的规定和限定，本发明中采用术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。