一种卷板机的工作辊及其连接结构的制作方法

本发明涉及卷板机领域，尤其涉及一种实现在同一台机器上实现圆形及锥形筒体工件的一种卷板机的工作辊及其连接结构。

背景技术：

随着国防和民用工业的快速发展，各类圆形筒体零件的市场需求越来越大。四辊卷板机以其卷制精度高、效率快、板端直边量较小而越来越受到用户的青睐与肯定。传统的四辊卷板机，按侧辊的升降方式不同，可分为直线式和弧线式四辊卷板机。

如中国专利cn203991812u公开了直线推动侧辊弧线运动的四辊卷板机，包含上辊、下辊、侧辊、转臂、侧辊油缸、安装支架、转臂支点、底座、电器控制系统、液压系统、下辊油缸、传感器，底座的上部固定安装有安装支架，安装支架上水平安装有上辊，上辊的端部连接有液压马达；上辊的下方水平安装有下辊，下辊的下方设置有下辊油缸，下辊的两侧均通过转臂支点连接有侧辊，侧辊通过转臂与侧辊油缸的上部连接，侧辊油缸的下端与底座固定连接，侧辊油缸、下辊油缸均与液压系统连接，转臂上连接有传感器，传感器、上辊端部的液压马达均与电器控制系统连接。

无论是直线式还是弧线式四辊卷板机，其前侧辊和后侧辊的升降都具有各自的运动的独立性，即单升单降或双升双降，因此，在板材卷制圆筒体成形过程中，一般分为5个步骤，即：对中、预弯、预弯段卷制、工作辊切换、卷制。由此可知，传统四辊卷板机的缺点主要有两个方面：

一、侧辊升降的运动精度和精准定位相对较差；

二、在筒体卷制过程中，需要不断的切换工作辊的动作，操作相对繁琐和缓慢。

为了解决上述问题，中国专利cn105964744a公开了一种三辊联动可调数控四辊卷板机，包括：底座、位于底座上的两座支架及位于两座支架之间上辊、下辊、第一侧辊及第二侧辊，所述上辊、下辊、第一侧辊及第二侧辊平行设置，所述下辊位于所述上辊正下方，所述第一侧辊及第二侧辊分别位于所述下辊两侧，其特征在于，所述上辊安装于所述支架上，与所述支架转动连接，所述上辊通过上辊伺服驱动装置驱动转动，所述下辊、第一侧辊及第二侧辊两端分别安装于两侧侧辊联动机构，两侧所述侧辊联动机构分别通过升降机构连接于所述支架及底座，两组所述侧辊联动机构两组所述升降机构对称设置。本发明提供的三辊联动可调数控四辊卷板机，其运行稳定，精准定位可控性好，效率高、数控自动化程度高，且易于实现椭圆形、方形等异形薄壁筒体工件的卷制，成形产品精度高、品质好。但是该范明专利公开的技术方案不能实现锥形筒体的卷制，适用范围还有待提高。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种实现在同一台机器上实现圆形及锥形筒体工件的一种卷板机的工作辊及其连接结构。

本发明提供的一种卷板机的工作辊，为卷板机的上辊，其中，包括辊芯及辊表体，所述辊表体成筒状，位于所述辊芯外周，所述辊表体与所述辊芯间的距离可调，使所述上辊在圆筒状辊体及圆锥状辊体之间调节切换，或调节所述上辊的外径或锥度。

在一些实施方式中，所述辊表体为若干瓣截面成弧形的条形辊条组成，若干瓣所述辊条首尾依次衔接，形成所述辊表体。

在一些实施方式中，所述辊表体的长度与所述辊芯的长度相同，所述辊表体的内径大于所述辊芯的外径。

在一些实施方式中，所述辊芯外周与每根所述辊条之间通过伸缩机构连接，所述伸缩机构在所述上辊径向上伸缩。

在一些实施方式中，每根所述辊条通过至少两个所述伸缩机构与所述辊芯连接，同一根所述辊条上的伸缩机构在所述辊芯及辊条的长度方向上均匀分布，同一根辊条上的其中两个伸缩机构分别位于所述辊条的两端。

在一些实施方式中，所述伸缩机构在所述上辊内成环形分布，形成多环伸缩机构，同一环上的所述伸缩机构所在的平面垂直于所述辊芯。

在一些实施方式中，所述伸缩机构连接于一控制柜，每个所述伸缩机构上均设有一位移传感器，所述位移传感器连接于所述控制柜，所述位移传感器检测每个所述伸缩机构的位移量，并将数据反馈至所述控制柜。

本发明还公开了上述卷板机的工作辊的连接结构，用于卷板机上辊与卷板机立架的连接，其中，所述立架包括固定立架及可翻倒立架，所述上辊一端与所述固定立架连接，所述可翻转立架设有辊孔，所述上辊未与所述固定立架连接的一端架位于所述辊孔内。

在一些实施方式中，所述固定立架外侧设有一上辊位置调节块，所述上辊位置调节块与所述固定立架滑动连接，所述上辊位置调节块相对所述固定立架在竖直方向上滑动，所述上辊位置调节块通过上辊升降驱动机构驱动其升降，所述上辊升降驱动机构连接于所述控制柜，所述上辊的辊芯一端穿过所述固定立架，与所述上辊位置调节块活动连接。

在一些实施方式中，所述上辊通过转动块与所述上辊位置调节块连接，所述转动块为一球形块，所述转动块嵌设于所述上辊位置调节块内，与所述上辊位置调节块转动连接；所述上辊的辊芯穿过所述转动块，与所述转动块通过轴承转动连接，所述轴承轴心与所述上辊轴心重合，使所述上辊可在所述转动块内转动。

与现有技术相比，本发明提供的一种卷板机的工作辊及其连接结构与现有技术相比优点在于：上辊的形状可调，因此，可在同一台机器上实现圆柱形筒体及锥形筒体的卷制，适用范围广，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明披露的一种卷板机的结构示意图；

图2为本发明披露的一种卷板机的侧视图；

图3为本发明披露的一种卷板机中上辊与固定立架的连接结构示意图；

图4为本发明披露的一种卷板机在第一种工作状态下上辊的结构示意图；

图5为本发明披露的一种卷板机在第一种工作状态下上辊的侧视图；

图6为本发明披露的一种卷板机在第二种工作状态下上辊的结构示意图；

图7为本发明披露的一种卷板机在第二种工作状态下上辊的侧视图；

图8为本发明披露的一种卷板机中侧辊联动机构的结构示意图；

图9图8所示的侧辊联动机构的俯视图；

图10至图14为本发明披露的一种卷板机实施圆形筒体卷制成形的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1至图9示意性地显示了具有本发明提供的工作辊及其连接结构的一种卷板机。

如图1和图2所示，具有本发明提供的工作辊及其连接结构的一种卷板机，包括底座4，及设于底座4上的控制柜9、卷板机构，以及设于底座4旁的控制台7，如图1和图2所示，在本发明此实施方式中，卷板机构包括四根卷压辊2，如图所示，四根卷压辊2通过两立架1固定于底座4上方，两立架1分别连接于四根卷压辊2两端，并与底座4固定连接，两立架1竖直设置，分别垂直于底座4。

如图1和图2所示，四根卷压辊2分别包括上辊21、下辊22、第一侧辊23及第二侧辊24，其中，如图2所示，下辊22位于上辊21正下方，第一侧辊23及第二侧辊24分别位于下辊22两侧。作为优选的，在本发明此实施方式中，上辊21为可调压辊，其可在圆筒状辊体及圆锥状辊体之间调节切换，同时，其外径及锥度均可调节。如图4至图7所示，在本发明此实施方式中，上辊21包括辊芯211及辊表体212，其中，辊芯211呈圆柱状，辊表体212为若干瓣截面成弧形的条形辊条2122组成，其中，若干瓣辊条2122首尾依次衔接，形成圆筒状辊表体212，如图4所示，圆筒状辊表体212位于辊芯211外周，且其长度与辊芯211长度相同，其内径大于辊芯211外径。作为进一步优选的，为了使上辊21可调节其形状及外径，在本发明此实施方式中，辊芯211与每根辊条2122之间通过伸缩机构213连接，其中，每根辊条2122通过至少两个伸缩机构213与辊芯211连接，同一辊条2122上的伸缩机构213在辊芯211及辊条2122的长度方向上均匀分布，同一辊条2122上的其中两个伸缩机构213分别位于辊条2122两端，另外，在本发明此实施方式中，伸缩机构213在上辊21内成环形分布，形成若干环伸缩驱动体，同一环上的伸缩机构213所在的平面垂直于辊芯211，伸缩机构213在上辊21径向上伸缩运动。作为优选的，在本发明此实施方式中，伸缩机构213为液压缸，当然，并不局限于液压缸一种形式。每个伸缩机构213均连接于控制柜9，通过控制柜9控制其配合动作，具体的，控制不同环平面上的伸缩机构213配合动作，控制同一环上的伸缩机构213同步伸缩，以及控制伸缩机构213的伸缩量，进而使上辊21在圆筒状辊体及圆锥状辊体之间切换，或调节圆筒状辊体的外径以及圆锥状辊体的锥度，从而，可以实现在同一台卷板机上实现圆形工件及锥形工件的卷制。作为进一步优选的，在本发明此实施方式中，每个伸缩机构213上均设有一位移传感器，位移传感器连接于控制柜9，位移传感器检测每个伸缩机构213的位移量，并将数据反馈至控制柜9，进而保证同一环平面上的伸缩机构213同步运作及具有共同的位移量，以及便于控制不同环平面上伸缩机构213的位移量，从而控制上辊21的调整精度。

如图1至图3所示，两立架1分别为固定立架11及可翻倒立架12。如图1至图3所示，上辊21的其中一端与固定立架11连接。作为优选的，在本发明此实施方式中，固定立架11外侧上端中部设有一上辊位置调节块2101，其中，上辊位置调节块2101通过一上辊升降驱动机构2102驱动其升降，作为优选的，在本发明此实施方式中，上辊升降驱动机构2102设于固定立架11外侧，且上辊升降驱动机构2102优选为液压驱动机构，当然，并不局限于液压驱动机构。上辊升降驱动机构2102驱动上辊位置调节块2101在竖直方向上运动。如图1所示，上辊21一端与上辊位置调节块2101转动连接，进而可通过驱动上辊位置调节块2101升降来调节上辊21一端的高度位置。

另外，如图1所示，可翻倒立架12包括：位于下方，与底座4固定连接固定部121，及连接于固定部121上方的翻倒部122，翻倒部122与固定部121位于同一平面，翻倒部122与固定部121通过转轴123转动连接。如图1所示，另外还包括一翻转驱动缸124，翻转驱动缸124位于可翻倒立架12外侧，翻转驱动缸124一端与翻倒部122连接，另一端与底座4连接，以驱动翻倒部122绕转轴123实现翻转。翻倒部122中部开设辊孔125，作为优选的，在本发明此实施方式中，可翻倒立架12上辊孔125的位置与在上辊位置调节块2101位于最底端时上辊21的位置保持一致，进而，当翻倒部122翻转至竖直平面时，上辊21端部刚好位于辊孔125内。设置可翻倒立架12，在翻倒部122翻转至水平平面时，方便从上辊21轴端取出卷曲成形的成品工件。

作为进一步优选的，如图1至图3所示，在本发明此实施方式中，上辊21与上辊位置调节块2101通过转动块2103连接，上辊21与转动块2103通过轴承转动连接，轴承轴心与上辊21轴心重合，使上辊21可在转动块2103内自转，如图3所示，作为优选的，在本发明此实施方式中，转动块2103为一球形块，转动块2103位于上辊位置调节块2101内，与上辊位置调节块2101转动连接，使调节块2101在上辊位置调节块2101内可随意转动，因此，当升降驱动机构2102驱动上辊位置调节块2101在竖直方向上运动时，通过转动块2103的转动，可调节上辊21与固定立架11连接端的高度，即可调节上辊21与固定立架11之间的夹角。作为进一步优选的，在本发明此实施方式中，上辊21与转动块2103连接端设有角度传感器，角度传感器及上辊升降驱动机构2102均与控制柜9电连，角度传感器监测及反馈上辊21的倾斜角度至控制柜，从而便于控制及调节上辊21的倾斜角度。作为更进一步优选的，在本发明此实施方式中，当当升降驱动机构2102驱动上辊位置调节块2101位于最底端时，上辊21位于水平位置。

如图3所示，作为优选的，在本发明此实施方式中，为了便于调节上辊21的倾斜角度，固定立架11上设有供上辊21辊芯211穿过的穿孔1101，其中，穿孔1101截面成锥形，且其锥形顶部朝向固定立架11外侧，即朝向上辊位置调节块2101。

综合上述结构，在本发明此实施方式中，上辊21位于可翻倒立架12的一端，由于辊孔125的限制，使该端高度位置固定不变；而另一端，通过驱动上辊位置调节块2101升降，调节其高度位置。当上辊21两端高度一致时，即当上辊位置调节块2101位于最底端，上辊21水平设置时，用于卷制圆形筒体工件；当上辊21位于固定立架11一端的高度大于其另一端高度时，用于卷制锥形筒体工件；另外，通过控制上辊21内伸缩机构213运作及位移量，控制上辊21的外径及锥度，因此，本发明披露的一种卷板机，可使用一台机器卷制圆筒状工件、椭圆形工件、方形工件，甚至锥形工件，提高了实用范围，节约了生产成本。

作为优选的，如图1和图2所示，下辊22、第一侧辊23及第二侧辊24水平设置，且两端分别安装于两侧侧辊联动机构3内，即在本发明此实施方式中，包括两个侧辊联动机构3，两个侧辊联动机构3分别位于下辊22、第一侧辊23及第二侧辊24两端，两个侧辊联动机构3分别通过升降机构5与固定立架11及可翻倒立架12的固定部121连接，两侧的侧辊联动机构3及升降机构5对称设置，从而在卷制过程中，使下辊22、第一侧辊23及第二侧辊24可同时升降，由此，形成下调式卷板机结构。

如图8和图9所示，作为优选的，在本发明此实施方式中，侧辊联动机构3包括侧辊联动机构本体31，侧辊联动机构本体31包括凸形第一联动臂3101及凹形第二联动臂3102，如图9所示，凸形第一联动臂3101的突出部卡设于凹形第二联动臂3102的凹槽内。作为优选的，如图8和图9所示，第一联动臂3101的突出部设有固定轴套1010，且固定轴套1010垂直于第一联动臂3101，第二联动臂3102的凹槽两侧设有固定套孔1020，固定套孔1020垂直于第二联动臂3102，如图所示，第一联动臂3101的突出部与第二联动臂3102的凹槽两侧重叠，并使第一联动臂3101上的固定轴套1010设于第二联动臂3102的固定套孔1020内，从而连接第一联动臂3101及第二联动臂3102，另外方便调节第一联动臂3101及第二联动臂3102间的角度。下辊22两端分别安装于固定轴套1010内。如图8所示，作为进一步优选的，第一联动臂3101及第二联动臂3102上分别开设第一移动腔位3103及第二移动腔位3104，如图8所示，作为进一步优选的，第一移动腔位3103及第二移动腔位3104为矩形腔，第一移动腔位3103及第二移动腔位3104内分别嵌设有矩形第一移动座3105及矩形第二移动座3106，第一移动腔位3103及第二移动腔位3104分别沿对应的第一联动臂3101及第二联动臂3102轴向上的长度大于第一移动座3105及第二移动座3106的长度，因此，嵌设有第一移动座3105及第二移动座3106后的第一移动腔位3103及第二移动腔位3104内含有可调节移位的空隙，以利于第一移动座3105、第二移动座3106在第一移动腔位3103及第二移动腔位3104内做前后移动。如图8所示，第一移动座3105上开设圆形安装孔，即为第一侧辊座313，第二移动座3106上开设圆形安装孔，即为第二侧辊座314，因此，第一侧辊23及第二侧辊24两端分别安装于第一侧辊座313及第二侧辊座314内，由此，可通过调节第一移动座3105及第二移动座3106在第一移动腔位3103及第二移动腔位3104内的位置，实现第一侧辊23及第二侧辊24在水平方向上位置的调整。作为进一步优选的，在本发明此实施方式中，第一移动腔位3103及第二移动腔位3104上下两侧内壁固定贴设有第一弹性定位部3107，且第一弹性定位部3107的表面呈锯齿状，另外，在本发明此实施方式中，第一移动座3105及第二移动座3106与第一移动腔位3103及第二移动腔位3104上第一弹性定位部3107的接触面也成锯齿状，且与第一弹性定位部3107相嵌合，因此，实现第一移动座3105及第二移动座3106位置调节后的定位作用。如图所示，作为优选的，在本发明此实施方式中，固定套孔1020内部贴设有第二弹性定位部1021，且第二弹性定位部1021表面呈锯齿状，另外，第一联动臂3101上的固定轴套1010的外周也成锯齿状，且与第二弹性定位部1021相嵌合，因此，在调节第一联动臂3101及第二联动臂3102间的角度时实现定位作用。如图9所示，第一联动臂3101上的固定轴套1010内开设支承孔，即为下辊座312，如图1、图2、图8和图9所示，下辊22两端安装于下辊座312内。

作为优选的，如图8所示，在本发明此实施方式中，第一联动臂3101及第二联动臂3102内均设有移动座驱动机构3108，移动座驱动机构3108分别嵌设于第一联动臂3101及第二联动臂3102内，且其一端分别与第一移动座3105及第二移动座3106连接，第一移动座3105及第二移动座3106外侧靠近侧辊联动机构本体31两端的一面分别与移动座驱动机构3108连接，移动座驱动机构3108连接于控制柜9，通过控制柜9控制其运作。另外，在本发明此实施方式中，第一移动腔位3103及第二移动腔位3104内还分别设有移动量传感器，移动量传感器电连于控制柜9，用于检测和反馈第一移动座3105及第二移动座3106的移动行程，控制柜9根据移动量传感器的反馈信息控制移动座驱动机构3108。

上述结构的侧辊联动机构3，可以使第一侧辊23、第二侧辊24根据不同操作需要，实现前后距离、上下位移量的调节。增强了侧辊联动机构3的灵活性、适应性和通用性，因此，该实施方式中，可通过调节第一移动座3105及第二移动座3106的位置，以调节第一侧辊23及第二侧辊24间的距离，通过调节第一联动臂3101及第二联动臂3102间的角度，调节第一侧辊23及第二侧辊24上升的位移量。

如图1、图2，图8和图9所示，每组升降机构5分别包括主升降机构51及两组侧辊升降机构52，两个侧辊联动机构3分别与侧辊升降机构52及主升降机构51连接，两个侧辊联动机构3分别位于两个主升降机构51上方，且使下辊22位于两个主升降机构51正上方，每端的两组侧辊升降机构52分别连接于侧辊联动机构3两端端部，即连接于第一侧辊座313端及第二侧辊座314端下方，在本发明此实施方式中，如图1、图2，图8和图9所示，侧辊升降机构52与侧辊联动机构3通过连接件6连接，连接件6与侧辊联动机构3固定连接，连接件6上设有连接孔61，侧辊升降机构52连接于连接孔61内，侧辊升降机构52与连接件6转动连接。

如图1和图2所示，每个主升降机构51分别包括下辊伺服驱动装置511及下辊传动丝杆512，其中，下辊伺服驱动装置511固定于固定立架11及可翻倒立架12上。如图2所示，下辊传动丝杆512连接于下辊伺服驱动装置511，通过下辊伺服驱动装置511驱动转动，下辊传动丝杆512竖直设置，且顶端连接于侧辊联动机构3，位于下辊22正下方，通过下辊伺服驱动装置511驱动下辊传动丝杆512正转或反转，从而驱动安装有下辊22、第一侧辊23及第二侧辊24的侧辊联动机构3整体升降，安装有下辊22、第一侧辊23及第二侧辊24的侧辊联动机构3整体上升，使下辊22与上辊21共同作用夹持板材。作为进一步优选的，下辊伺服驱动装置511内置第一传感器，第一传感器电连于控制柜9，以检测并反馈下辊22与上辊21之间的位移量，两个下辊伺服驱动装置511也连接于控制柜9，通过控制柜9控制同步运行。

如图1和图2所示，每个侧辊升降机构52分别包括侧辊伺服驱动装置521及侧辊传动丝杆522，如图2所示，侧辊传动丝杆522连接于侧辊伺服驱动装置521，通过侧辊伺服驱动装置521驱动转动，侧辊传动丝杆522顶端连接于连接件6上的连接孔61内。如图2所示，通过侧辊伺服驱动装置521驱动侧辊传动丝杆522正转或反转，从而推拉侧辊联动机构3，继而驱动安装有下辊22、第一侧辊23及第二侧辊24的侧辊联动机构3以下辊22为轴心摆动，即以下辊22为圆心，当第一侧辊23上升时，则第二侧辊24下降；反之当第一侧辊23下降时，则第二侧辊24上升。作为进一步优选的，侧辊伺服驱动装置521内置第二传感器，第二传感器电连于控制柜9，以测量和反馈第一侧辊23及第二侧辊24上升或者下降的位移量，以实现预定的板材成形曲率，四个侧辊伺服驱动装置521也连接于控制柜9，通过控制柜9控制配合运行。另外，在本发明此实施方式中，侧辊联动机构本体31的第一联动臂3101及第二联动臂3102之间的角度亦是通过两个侧辊升降机构52驱动调节。

如图1和图3所示，还包括上辊伺服驱动装置8，上辊伺服驱动装置8位于固定立架11外侧，在本发明的此实施方式中，上辊伺服驱动装置8通过联轴器与上辊21连接，即如图3所示，上辊21的辊芯211依次穿过固定立架11及上辊位置调节块2101，与上辊伺服驱动装置8连接，上辊伺服驱动装置8做主传动，驱动上辊21转动。作为优选的，上辊伺服驱动装置8内置第三传感器，以测量和反馈上辊21的旋转位移量，上辊伺服驱动装置8及第三传感器均电连于控制柜9，通过控制柜9控制配合工作。作为进一步优选的，如图3所示，在本发明此实施方式中，上辊位置调节块2101远离固定立架11的一侧设有成圆台状凹槽1011，圆台状凹槽1011的中心与上辊21的轴心重合，设置圆台状凹槽1011可防止在上辊21调节倾斜角度时受上辊位置调节块2101制约。

如图1和图2所示，还包括控制台7，plc控制柜9与控制台7连接，用户通过控制台7操控控制柜9。

本发明上述实施例披露的一种卷板机的操作步骤为：

如图10所示，首先将板材从第一侧辊23侧进料，置于上辊21与下辊22之间，plc程序发出指令，使主升降机构51的下辊伺服驱动装置511运行，驱动下辊传动丝杆512上升，带动侧辊联动机构3上升，从而使下辊22与上辊21共同作用夹持板材进料端的端部；如图11所示，启动侧辊升降机构52，第一侧辊23侧的侧辊伺服驱动装置521带动侧辊升降丝杆522上升，第二侧辊24侧的侧辊伺服驱动装置521带动侧辊升降丝杆522下降，使第一侧辊23位移到上方形成板材要求曲率所需的预定位置；启动上辊伺服驱动装置8，在摩擦力的作用下，使上辊21带动板材与下辊22共同给进，板材在给进的过程中即产生预定曲率的形变，即完成板端预弯；如图12所示，plc指令第一侧辊23侧的侧辊伺服驱动装置521带动侧辊升降丝杆522下降，第一侧辊23也随之下降，第二侧辊24侧的侧辊伺服驱动装置521带动侧辊升降丝杆522上升，第二侧辊24上升到预定位置，上辊21继续旋转，板材继续给进，如图13所示，板材在继续给进的过程中完成剩余板材卷制；如图14所示，在板材完成剩余板材卷制后，plc指令第一侧辊23侧的侧辊伺服驱动装置521带动侧辊升降丝杆522上升，上辊21继续旋转，板材随之继续给进旋转，巩固卷曲度，提高卷曲标准度。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。