专利名称：液压缸和轧机的制作方法
2001年8月2日申请的包括说明书、权利要求书、附图和摘要在内的日本专利申请No.2001-234661其全文在这里被被引用作为参考。
因此，带材从牌坊的入口侧被送进，并且在下工作辊和通过压下装置借助于支承辊被施加了预定负荷的上工作辊之间通过，由此将该带材轧制成预定厚度。轧制带材从牌坊的输出侧被输出并且被提供给随后的工序。
在前面的轧机中，在处于压下负荷下的轧制条件中使在在牌坊中的工作辊和支承辊的垂直控制期间滞后现象最小化，从而高度精确地控制了轧板的厚度。为此，在工作辊轴承座和支承辊轴承座以及牌坊之间形成有间隙。因此，即使在轧制期间在压下负荷的作用下牌坊出现向内收缩变形，在这些轧辊轴承座之间仍然存在间隙，从而轧机的水平动态刚度可以减小。如果以高轧制力和在带材厚度中的高压下率进行轧制同时轧机的水平动态刚度较低的话，在牌坊或工作辊中出现可能由所轧制带材和工作辊之间的摩擦产生的巨大振动(下面被称为轧机振动)，从而妨碍了高效轧制。而且由于这些轧辊不是被稳定地支撑的，所以轧制变得不稳定，尤其在带材接合在轧辊之间时。
本申请的申请人提交了日本专利申请No.2000-187163(日本未审专利公开No.2001-113308)作为一种对上述问题的解决方案。该申请的发明具有借助于轧辊轴承座可旋转支撑在牌坊中的一对上下工作辊和一对上下支承辊；压下装置，设在牌坊的上面部分中用来在上工作辊上施加预定的压力；以及设在牌坊的入口侧和输出侧上的液压缸机构，所述液压缸机构能够沿着水平方向推动轧辊轴承座。根据这个结构，在轧制期间促动液压缸机构以消除轧辊轴承座和牌坊之间的间隙，从而改善水平动态刚度。因此，轧机振动受到抑制，从而能够进行高效轧制。
用于沿着水平方向推动轧辊轴承座的液压缸机构需要巨大的推动力。另外，该液压缸机构承受着变化的负荷，并且它们的工作行程较小。因此，当液压缸机构工作时，它们的柱塞不会正确地移动，而是容易粘在缸体中。因为液压缸机构的工作的这个缺点，所以不能可靠地抑制轧机振动。
本发明的一个方面在于提供一种液压缸，该液压缸包括圆柱形缸体；沿着缸体的内壁表面可沿着轴向方向移动地安装的薄柱塞；设在薄柱塞的一个端部处的输出部分；以及设置在缸体和薄柱塞的另一个端部之间的导向装置，该导向装置具有彼此相配的凹进部分和凸起部分，并且用来引导薄柱塞相对于缸体进行运动。
根据这个方面，该薄柱塞由缸体支撑以便由于凹凸结构而可以在安装在薄柱塞上的导向装置的作用下移动。因此，该薄柱塞在直线稳定性方面优异，并且正确地工作而不会粘住，从而可以改善其可操作性。
根据本发明的另一个方面，提供一种轧机，它包括牌坊；由牌坊借助于轧辊轴承座可转动地支撑的上下轧辊；压下装置，它设置在牌坊的上面部分中并且用来向轧辊施加预定的压力；以及液压缸，用来沿着可轧制材料的输送方向推动轧辊轴承座以将轧辊轴承座压在牌坊上，并且还包括导向装置，每个设置在构成每个液压缸的缸体和薄柱塞的轴端部分之间，并且具有彼此相配的凹进部分和凸起部分，并且用来引导薄柱塞的运动。
根据这个方面，由于凹凸结构所以薄柱塞通过安装在薄柱塞上的导向装置可移动地支撑在缸体中。因此，该薄柱塞在直线稳定性方面优良。即使在轧制期间由轧辊轴承座施加轴向负荷或波动负荷，该薄柱塞也不会粘住，而是正确地工作并且防止出现在牌坊或轧辊中的轧机振动。结果，改善了带材的通过，从而实现高效轧制。而且由于轧辊受到稳定地支撑，所以可以实现稳定轧制状态。
在轧机中，薄柱塞可以可移动地支撑在牌坊中，并且能够接触并推动轧辊轴承座的缸套可以于薄柱塞的前端部分连接。由于轧辊轴承座可以由缸套直接推动，所以可以简化该轧机的结构。
该轧机还可以包括用于给缸套的表面加油脂的加油脂装置。因此，可以减小在缸套和轧辊轴承座之间的摩擦，并且可以改善轧机的可操纵性。
在该轧机中，薄柱塞可以设置在接触着轧辊轴承座的缸套部分中，可以可移动地由缸套支撑，并且可以具有能够推动轧辊轴承座的前端部分。因此，可以很容易通过更换缸套来结合该薄柱塞，从而可以改善该轧机的通用性能。
该轧机还可以包括用于给薄柱塞的前端表面加油脂的加油脂装置。因此可以减小在缸套和轧辊轴承座之间的摩擦，并且可以改善轧机的可操纵性。
在该轧机中，导向装置可以包括设置在缸体中心处的圆柱形中心导向件以及设置在薄柱塞中并且安装在中心导向件上方的凹进部分。因此，简单的结构使得薄柱塞能够正确地工作而不会粘住，从而实现了结构简化。
在该轧机中，薄柱塞可以通过缸套可移动地安装在缸体的内圆周表面上，可以将与薄柱塞的外圆周部分相对应的环形盖子安装在缸体上，并且在缸体和薄柱塞之间可以设有油压腔室，并且在盖子和薄柱塞之间可以设有拉回机构。因此，通过拉回机构来进行薄柱塞的返回动作，因此避免了需要加工出给油孔。
优选实施方案的详细说明现在将参照这些附图对本发明的优选实施方案进行详细说明，该说明决不是对本发明进行限制。[第一实施方案]如图3中所示，在根据第一实施方案的轧机中，一对上下工作辊轴承座12和13支撑在牌坊11中。这对上下工作辊14和15的轴部分分别由上下工作辊轴承座12和13可转动地支撑，并且上工作辊14和下工作辊15彼此相对。一对上下支承辊轴承座16和17支撑在上下工作辊轴承座12和13的上面和下面。这对上下支承辊18和19分别由上下支承辊轴承座16和17可转动地支撑。上支承辊18和上工作辊14彼此相对，而下支承辊19和下工作辊15彼此相对。在牌坊11的上面部分中设有用于通过上支承辊18在上工作辊14上施加轧制负荷的压下装置。
液压缸(液压缸)21和22安装在牌坊11的入口侧和输出侧上从而与上工作辊轴承座12相对。可以通过沿着输送方向从上游和下游侧推动上工作辊轴承座12来将液压缸21和22压靠在牌坊11上。液压缸(液压缸)23和24安装在牌坊11的入口侧和输出侧上从而与下工作辊轴承座13相对。可以沿着输送方向从上游和下游侧推动下工作辊轴承座13来将液压缸23和24压靠在牌坊11上。液压缸(液压缸)25和26安装在牌坊11的入口侧和输出侧上从而与上支承辊轴承座16相对。可以沿着输送方向从上游和下游侧推动上支承辊轴承座16来将液压缸25和26压靠在牌坊11上。液压缸(液压缸)27和28安装在牌坊11的入口侧和输出侧上从而与下支承辊轴承座17相对。可以沿着输送方向从上游和下游侧推动下支承辊轴承座17来将液压缸27和28压靠在牌坊11上。
在本发明的轧机中，液压缸21至28安装在牌坊11内，并且实际上具有相同的结构。因此，下面将只对液压缸21进行说明。
如
图1和2中所示，在液压缸21中牌坊11具有形成与上工作辊轴承座12相对的预定位置处的安装凹形部分31。圆柱形缸体32固定进安装凹形部分21中，并且由螺栓(未示出)固定。环形缸套33通过0形环34安装在缸体32的内圆周表面上。为了提高装配简便性，缸套33采取一种锥形形状，它具有沿着圆周方向形成在其前端外圆周部分中的倾斜表面35。在与倾斜表面35相对的一部分缸体32中，沿着圆周方向形成有弯曲表面部分36用来防止应力集中。在缸套33中，形成有许多沿着直径方向从中穿透的油孔37。
圆柱形中心导向件38通过螺栓39安装在缸体32的中心处。薄柱塞40采取一种圆柱形形状，并且通过滑动密封件41安装在缸体32的缸套33的内壁表面上。形成薄柱塞40的底端部分中的凹形部分42通过O形环43和滑动密封件44安装在中心导向件38上方。因此，该薄柱塞40可以沿着轴向方向移动。在该情况中，本发明的导向装置由中心导向件38和凹形部分42构成。环形盖子45设置在薄柱塞40的外圆周部分上并且通过螺栓46固定在缸体32上，从而固定住缸套33并且限定了该薄柱塞40的运动量。在薄柱塞40的底端表面和缸体32之间通过阶梯部分设有油压腔室47。形成有与油压腔室47相通的给油管道48。在薄柱塞40和盖子45之间插入有作为拉回机构的螺旋压缩弹簧49。
因此，薄柱塞40通常位于在螺旋压缩弹簧49的推动力的作用下与缸体32接触的位置处(即由图1中的实线所示的位置)。当通过给油管道48从油压源(未示出)将油输送给油压腔室47时，薄柱塞40可以克服螺旋压缩弹簧49的推动力而在图1中向右运动预定的行程S。当停止向油压腔室供油时，薄柱塞40在螺旋压缩弹簧49的推动力的作用下在图1中向左运动行程S，并且从油压腔室47中排出该油。
可在彼此上滑动的缸套33的内壁表面和薄柱塞40的外壁表面，可在彼此上滑动的中心导向件38的外壁表面和凹形部分42的内壁表面以及可在彼此上滑动的可更换缸套33的外壁表面和缸体32的内壁表面都经过表面处理以提高耐久性、摩擦阻力和耐冲击性。当缸套33的内壁表面经过长时间使用之后损坏时，可以更换该缸套33。
薄柱塞40具有前端部分，支承轴50的凸缘部分51通过支承托架53借助于压缩弹簧52连接在该前端部分上。作为输出部分的缸套54通过连接部件55连接在支承轴50的前端部分上，并且盖子56连接在缸套54上。在该情况中，缸套54具有与薄柱塞40的前端表面一致的弯曲背面，并且可转动与缸套54和支承轴50之间的间隙相对应的量。
由于缸套54被设计成推动上工作辊轴承座12(参见图3)，所以在缸套54的表面中形成有用来提高可滑动性的环形加油脂槽57。可以从加油脂源(未示出)通过形成在缸体32、中心导向件38、薄柱塞40和缸套54中的加油脂管道58、59、60、61给该加油脂槽57加油脂。
如图3中所示，在这样构成的本发明的轧机中，带材从牌坊11的入口侧被送进，并且在下工作辊15和由压下装置20借助于上支承辊18施加了预定负荷的上工作辊14之间通过。因此，该带材被轧制成预定的厚度，从输出侧输出并且被输送到随后的步骤中。在带材的这种轧制期间，响应于压下负荷在牌坊中出现向内收缩变形量。但是，通过促动液压缸21至28来在牌坊11上施加推动力，从而减小了牌坊11的变形量。
也就是说，如图1中所示，通过给油管道48从油压源将油提供给油压腔室47。因此，薄柱塞40在预定油压的作用下克服螺旋压缩弹簧49移动预定的行程S，从而借助于缸套54推动上工作辊轴承座12。这时，薄柱塞40移动，并且其外圆周表面由缸套33支撑，并且在其底端部分处的凹形部分42由中心导向件38支撑。因此，可以完全保证其直线稳定性，并且该薄柱塞40可以正确地移动而不会粘住。当薄柱塞40通过缸套54推动上工作辊轴承座12时，缸套随着上工作辊轴承座12转动或抵抗轧制的反作用力通过上工作辊轴承座12作用在薄柱塞40上。但是，该薄柱塞40具有由中心导向件38支撑的凹形部分42。因此，该薄柱塞40可以可靠地承受该反作用力并且正确地移动。
因此，即使轧辊轴承座12、13、16、17移位的话，在轧辊轴承座和牌坊11之间也不会出现任何间隙。因此，可以保持轧机的高水平动态刚度。即使当在高轧制力和高板厚压下率的状态中进行轧制时，在牌坊11或工作辊14、15中也不会出现由于例如带材和工作辊14、15之间的摩擦而可能产生的巨大轧机振动，因此能够进行高效轧制。而且，这些轧辊受到稳定的支撑，从而实现了一种稳定的轧制状态。
如上所述，在该实施方案中，液压缸21至28安装在牌坊11的入口侧和输出侧上，从而与轧辊轴承座12、13、16、17相对。这些液压缸21至28以下面的方式构成薄柱塞40可移动地安装进通过缸套33固定在牌坊11上的缸体中。薄柱塞40的凹形部分42可移动地安装在缸体32的中心导向件38上面以用作导向装置。用于推动每个轧辊轴承座12、13、16、17的缸套54与薄柱塞40的前端部分连接。
薄柱塞40具有外圆周部分和可移动地由缸体32以上述方式支撑的中心部分。因此，薄柱塞40在直线稳定性方面优异。即使在轧制期间由轧辊轴承座12、13、16、17施加了轴向负荷或波动载荷，该薄柱塞40也不会粘住，而是正确地工作，并且防止了在牌坊11或工作辊14、15出现轧机振动。因此，改善了带材的通过，从而实现高效轧制，并且可以实现稳定轧制状态。
图4和5显示出根据本发明的其它实施方案安装在轧机上的液压缸的横断面。具有与在前面实施方案所述相同功能的部件由相同的标号表示，并且省略了重复说明。[第二实施方案]如图4中所示，在根据第二实施方案的轧机中，薄柱塞40通过滑动密封件41安装在缸体32的缸套33的内壁表面上。薄柱塞40的凹形部分42通过O形环43和滑动密封件44安装在中心导向件38上方。因此该薄柱塞40可以沿着轴向方向移动。油压腔室47设在薄柱塞40的底端表面和缸体32之间，并且给油管道48与该油压腔室47相通。作为拉回机构的油压腔室65设在薄柱塞40、盖子45和缸套33之中，并且给油管道66与油压腔室65相通。给油管道48、66通过选择阀(未示出)与油压源相连。
操纵选择阀以从油压源通过给油管道48将油提供给油压腔室47并且从油压腔室47通过给油管道66排出该油。因此，薄柱塞40在图4中向右移动，由此缸套54可以推压轧辊轴承座。另一方面，选择阀切换以从油压源通过给油管道66将油提供给油压腔室65，并且从油压腔室47中通过给油管道48排出油。因此，薄柱塞40在图4中向左移动，由此，缸套54可以停止推压轧辊轴承座。
如上所述，在该实施方案中，只是通过油压的供应和排出来进行柱塞40的运动。通过这样做，可以可靠地实施柱塞40的动作即推动轧辊轴承座的动作。
如图5中所示，在根据第三实施方案的轧机中，缸套72支撑在牌坊11的弯曲表面71上从而与轧辊轴承座12相对并且可以由转动机构(未示出)转动。液压缸73安装在缸套72上。
也就是说，缸体73形成在缸套72的预定位置处，并且圆柱形凹形部分74形成在缸体73的中心处。薄柱塞75为圆盘形，并且通过滑动密封件76安装在缸体73的内壁表面上。形成在薄柱塞75的底端部分中的中心导向件77通过滑动密封件78安装进凹形部分74中。因此，该薄柱塞75可以沿着轴向方向运动。在该情况中，本发明的导向装置由凹形部分74和中心导向件77构成。盖子79设在薄柱塞75的外圆周部分上，并且通过螺栓80固定在缸套上从而限定了薄柱塞75的行程S。油压腔室81设在薄柱塞75的底端表面和缸套72之间，并且给油管道82与油压腔室81相通。作为拉回机构的螺旋压缩弹簧83介入在薄柱塞75和盖子79之间。
而且，薄柱塞75具有前端部分，作为输出部分的前端缸套84通过螺栓85固定在该前端部分上。薄柱塞75可以借助于前端缸套84推动轧辊轴承座。在前端缸套84的表面中形成有十字形给油脂槽86用来提高滑动性。可以通过形成在薄柱塞75、前端缸套84等中的给油脂通道87、88从给油脂源(未示出)向给油脂槽86提供油脂。
因此，当通过给油管道82从油压源将油提供给油压腔室81时，薄柱塞75在预定的给油压力的作用下克服螺旋压缩弹簧83的推动力移动预定的行程S，从而通过前端缸套84推动轧辊轴承座。这时，薄柱塞75移动，而且其外圆周表面由缸体73支撑，并且中心导向件77由凹形部分74支撑。因此，可以完全确保其直线稳定性，并且薄柱塞75可以正确地移动而不会粘住。
如上所述，在该实施方案中，缸套72由牌坊11可转动地支撑，缸体73形成在缸套72中，并且薄柱塞75可移动地安装进缸体73中。薄柱塞75的中心导向件77可移动地安装进缸体73的凹形部分74中以用作导向装置。用于推动轧辊轴承座的前端缸套84固定在薄柱塞75的前端部分上。因此，不仅现有的设备可以很容易通过更换缸套72来安装薄柱塞，而且可以提高通用性。
在上述第一实施方案中，中心导向件38形成为单独的部件，并且通过螺栓39固定在缸体32上。在第三实施方案中，该中心导向件77与薄柱塞75形成为一整体。该中心导向件可以是单独的部件或整体部件，这可以根据生产成本或装配简便性按要求来选择。中心导向件和凹形部分的的形成位置可以在薄柱塞中或在缸体中。导向装置为中心导向件和凹形部分。但是，可以在中心位置之外的位置处设置多个凸起部分来代替中心导向件。
还有，本发明的轧机优选不仅用于普通形状的轧机，而且还可以用于横轧机和移位轧机。另外，本发明的液压缸应用作为用来在各种轧机中推动轧辊轴承座的液压缸21至28。但是，液压缸可以设置在其工作力很大并且其工作行程较短的任意位置处。
虽然已经以上述方法对本发明进行了说明，但是要理解的是本发明并不局限于此，而是可以以许多其它方式进行变化。不要认为这些变化脱离了本发明的精神和范围，并且所有对于本领域普通技术人员来说是显而易见的改进都被包含在附属权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种液压缸，包括圆柱形缸体；薄柱塞，它沿着缸体的内壁表面安装从而可以沿着轴向方向运动；设置在薄柱塞的一个端部处的输出部分；导向装置，设置在缸体和薄柱塞的另一个端部之间，并且具有彼此相配的凹形部分和凸起部分，并且用来引导薄柱塞相对于缸体的运动。
2.一种轧机，包括牌坊；由牌坊借助于轧辊轴承座可转动地支撑的上下轧辊；压下装置，设置在牌坊的上面部分中并且用来在轧辊上施加预定的压力；液压缸，用来沿着可轧材料的输送方向推动轧辊轴承座以将轧辊轴承座压靠在牌坊上，并且还包括导向装置，每个设置在构成每个液压缸的缸体和薄柱塞的轴端部分，并且具有彼此相配的凹形部分和凸起部分，并且用来引导薄柱塞的运动。
3.如权利要求2所述的轧机，其中薄柱塞可移动地支撑在牌坊中，并且一个能够接触并推动轧辊轴承座的缸套与薄柱塞的前端部分连接。
4.如权利要求3所述的轧机，还包括用于给所述缸套表面提供油脂的给油脂装置。
5.如权利要求2所述的轧机，其中所述薄柱塞设在与轧辊轴承座接触的缸套部分中，并且由该缸套可移动地支撑，并且具有能够推动轧辊轴承座的前端部分。
6.如权利要求5所述的轧机，还包括用于给薄柱塞的前端表面提供油脂的给油脂装置。
7.如权利要求2所述的轧机，其中导向装置包括设在缸体中心处的圆柱形中心导向件以及设在薄柱塞中并且安装在中心导向件上面的凹形部分。
8.如权利要求2所述的轧机，其中薄柱塞通过缸套可移动地安装在缸体的内圆周表面上，环形盖子与薄柱塞的外圆周部分对应地固定在缸体上，油压腔室设在缸体和薄柱塞之间，并且拉回机构设在盖子和薄柱塞之间。
全文摘要
一种设在牌坊中从而与轧辊轴承座相对的液压缸。每个液压缸是这样构成的，通过借助于缸套将薄柱塞可移动地安装进固定在牌坊上的缸体中，将薄柱塞的凹形部分可移动地安装在缸体上的中心导向件上面以形成导向装置，并且将用于推动每个轧辊轴承座的缸套与薄柱塞的前端部分连接在一起。
文档编号B21B31/02GK1401444SQ02127298
公开日2003年3月12日 申请日期2002年7月31日 优先权日2001年8月2日
发明者山本干朗, 大田进, 吉原修 申请人:三菱重工业株式会社