专利名称：金属带轧制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于轧制如权利要求1前序部分所述的环形 金属带的设备。
背景技术：
该金属带是一种金属推送带(push belt)的组成部分。这种推 送带众所周知，例如，其用于无级变速传动，并公开在EP-A0 950 830中。该种传动方式为人们所熟知，尤其是应用在小型客车上。 金属带是该种推送带牵引元件的一部分，该牵引元件包括多根同 心嵌套的此种金属带。通过将板材巻成管、焊接所述管的接头使 其封闭、随后将管分割或切割成环成型所述金属带。最后，将环 轧制成较小的厚度，以便当所述带在直径较小的轴承上旋转时其 具有弹性和较低的材料内应力。由于该特性对推送带的质量来说 极为重要，所以特别地，牵引元件的每根带的形状都用一种非常 精确的方式获得。轧制完成后，在该金属带可以用在推送带上之 前还需进行一些加工或处理。自1970年发明推送带以来，申请人轧制金属带的方法始终没 有改变，该方法的原理最近发表在日本专利公报JP-11-290908中。 随着对推送带和其包含的金属带特性的深入探讨，以及无级变速 传动越来越受欢迎，对轧制方法和轧制设备原理的改进势在必行。不仅仅是根据现有技术研究带的质量要求，而且是为了得到体现 申请人:多年经验、现代化推送带要求及该技术领域发展前景的完 全现代化的轧制方法及相应的设备。还有，推送带技术的发展要 求单位质量的推送带所传递的动力增大，以便推送带生产过程的 各个环节技术都非常先进。发明内容因此，本发明的一个目的是提供一种高级设备，用于生产质 量较高或均匀性较好的轧制带。为实现该目的，本发明的轧制设备增加了权利要求1特征部 分的措施。下面参考实施例对本发明做出更为详尽的解释。
图1概述了本发明的轧制方法，并图示了相应的轧制设备； 图2、 3、 4为部分轧制过程；图5为不同转速和轧制力下的相图，这些相图在本发明的轧 制方法中被使用，从而以最佳方式縮短轧制方法周期；图6为充分利用本发明的方法及设备所成型的带的侧视图和 剖视图。这些图中，相对应的结构部件使用相同的附图标记。
具体实施方式
图1显示了一种轧制设备，从中也同样可以看出其所采用的 轧制方法。该设备包括三个轧制设备零部件或称作模块。该图从 右向左依次示出了第一测量模块1、辊子模块2和第二测量模块3。 轧制设备及轧制方法由电子控制单元控制，该单元未在图中示出。带10在初始状态时，或说是在轧制前，由于其为圆形且有一定的刚度，有时也称为环。轧制后，由于其具有弹性有时也称为 带。测量模块1和3包括测量辊子4和5，可环绕其放置轧制后的或未经轧制的带10，该种布置方式便于测量带10的厚度D。优选 至少一个辊子4或5可被驱动，以便可环绕带10的圆周测量多处 厚度并求其平均值。优选上述一个驱动辊子4或5能够移离另一 个辊子5或4以便带10产生张应力，由此提高厚度测量的精确性 尤其是再现性。运动传感器DS用来测量厚度，其位于测量辊子4 和5之间。本发明中，厚度或平均厚度对于欲轧制的带的材料用 量测量来说是决定性的，因此其对轧制方法中的工艺设置也是如 此。如果同样能确定欲轧制的带的长度或许再加上宽度，上述材 料用量的测量结果便能更准确。在生产带的过程中，由于假定带 IO的长度和宽度为常数 一 结合已知的生产欲轧制的带的方法这 一点是非常可能的，故本发明可只测量厚度。该已知的生产方法 中，带的生产方法如下将板材巻成圆柱，将相互搭接的板材边 焊接在一起，并将所形成的管切割成环。辊子模块2包括两个可旋转的承载辊子6、 7。第一辊子7位 于辊子模块2的中心位置，位于辊子模块2内的辊子6受拉力Fm、 Fl后可移动，环绕其可布置欲轧制的带10。辊子模块2包括用于 施加拉力Fm、 Fl的第一激励装置21，本实施例中该装置包括电 机M和螺纹轴S，可使辊子支架8和可旋转地安装在其上的辊子 6相对第一承载辊子7运动。运动传感器LS如图所示。该传感器利用辊子支架8上的基准 件9可确定辊子支架8的运动情况，同时还可确定轧制后的带10 的长度L。图中还表示测力传感器LC可测量实际施加的拉力。轧 制完成后，在轧制辊子11和第一承载辊子7之间不施加轧制力Fu或推力Fu的情况下，通过使运动传感器LS绕承载辊子6和7旋 转，可根据所测量的承载辊子6和7之间的距离及它们各自的直 径准确地获得带长L。本发明利用反馈机制可利用所测量的带长L 优化轧制工艺设置，而且还可在轧制后的带10的后续过程步骤中 将其用作控制参数。辊子模块2还包括一对作用于第一承载辊子7的支撑辊子12、 轧制辊子11以及作用于支撑辊子12的压力辊子13。每个支撑辊 子12沿各自的圆周均设有开口，以使其仅在靠近带10的一侧作 用于第一承载辊子7。辊子模块2内的压力辊子13由第二激励装 置22驱动移动，本实施例中，该装置包括电机M和螺纹轴S，可 对支撑辊子12施加推力或轧制力Fu，该推力Fu可由通常所说的 测力传感器LC测得。由于通过支撑辊子12实现的第一承载辊子 7的双重支撑，压力辊子13在轧制过程中所施加的推力通过支撑 辊子12平衡且稳定地传送到第一承载辊子7。随后，所述承载辊 子7再由轧制辊子11上的带10的一部分支撑，轧制辊子11通过 反作用力Fr由轧制方法中的推力Fu支撑。这里所说的带在轧制 方法中可在第一承载辊子7和轧制辊子11之间旋转。通过驱动一 个或多个上述辊子6、 7、 11、 12和13可使带IO作旋转运动，如 图中各个辊子内的箭头所示。由于带IO旋转并承受推力Fu，材料 在整个圆周上从带10的厚度方向流向长度和宽度方向。带10的 运动或旋转方向对轧制方法的质量来说很重要。在该过程中，持 续给带10和辊子11和7接触处供应润滑剂和冷却剂，以使承载 辊子7将带IO送离轧制辊子ll，在所述带的拉伸部位产生实际变 形。控制单元根据轧制前测量的每根带10的厚度D确定其预期的 拉力Fl和推力Fu，这两个力将在轧制过程中由激励装置21或22施加。图2、 3和4图示了辊子6、 7、 11、 12和13分别相互靠近， 或相反地，相互远离以将带IO送进或移离轧制设备。为此，轧制 设备设有电控运动单元(未在图中进一步示出)，如本发明中图1 所示的电动液压单元或电子激励气缸AC。本实施例中其中一个单 元通过轴承臂作用在第一承载辊子7上，以使后者能够移向支撑 辊子12，如图2所示。该设备的另一个实施例中，其还能使压力 辊子13和支撑辊子12移向第一承载辊子7。该相互靠近的运动过 程发生在欲轧制的带10已环绕在第一和第二承载辊子6和7上并 已对带IO施加了较小的夹紧力或拉力Fm之后。当第一承载辊子7与支撑辊子12相接触时，轧制辊子11的 轴将受力Fp，如图3所示。这也将使轧制辊子11与带10相接触， 如图4所示。若驱动轧制辊子ll旋转，上述力Fp保证带lO、支 撑辊子12和压力辊子13也跟着旋转。夹紧力Fm保证第二承载辊 子6跟着带IO旋转，带10准确地或居中地移过承载辊子6和7。实际轧制过程中，在带10完全进入到轧制设备内并且辊子6、 7、 11、 12和13已达到所需转速后，拉力F1经由第二承载辊子6、 推力Fu经由压力辊子13作用在带10上。该情况下，拉力Fl由 第一承载辊子7承受，推力Fu最终由轧制辊子11施加的反作用 力Fr承受。本发明的轧制方法本身主要是为了获得预期均匀的带厚D。 可以认为本发明的轧制方法是位移过程，其中材料从环IO的厚度 D的流动被导向所述环的长度L和宽度B方法。为此，电子控制单元基于合适的算法并根据带的用量测量结果来决定设备施加在 带IO上的推力Fu和拉力Fl。除了获得准确的带厚D，本发明的轧制方法还为了获得具有高精确度的带IO的长度L。因此，轧制后获得的带宽B稳定性在 很大程度上取决于将要被轧制的带IO的材料用量的稳定性。由于将要被轧制的带10的材料用量的稳定性有限，轧制后带宽B将是 分散分布的(spread),在实践中这是一种缺陷，因此不希望其发 生，为减轻该分散带来的后果，本发明的一个特别实施例中，采 取措施将欲轧制的带IO至少分成两个轧制组，根据其轧制后欲获 得的带长L来区分，并且每个轧制组的轧制方法设置不同。在实践中，这意味着厚度D较大的带IO设置在第一轧制组以 轧制成较大的长度L，而厚度D较小的带10设置在第二轧制组以 轧制成较小的长度L。更具体地，轧制方法设置的特征在于，选 择第一轧制组的拉力Fl和推力Fu的比值相对高于第二轧制组。 由于允许甚至力求轧制带10在长度L上分散分布，因此各个带 10的轧制后获得的带宽B实际上具有较小的分散性。在本发明的该特别实施例中，推送带的牵引元件有利地使用 了该种经轧制的带，多根带10相互同心嵌套，为此，所述带的长 度必须不同。显然，第二轧制组的带IO适合嵌套在第一轧制组的 带10内。因此，牵引元件中轧制后的带的长度L不同有利于所述 带相互嵌套，并且在本发明中其还有利于牵引元件中带10的宽度 B的变化减少。此处，不同轧制组的数量当然取决于预计的所述 带10的带宽B的最大变化值以及每个牵引元件所含有的带10的 数量。轧制方法中欲施加的推力Fu和拉力Fl由控制单元根据已由 测力传感器测得的实际施加力的反馈来调整。另外，本发明中轧 制方法的质量主要取决于这样一个事实其是基于上述力Fl和 Fu而控制的。这与可能基于承载辊子6和7以及轧制辊子11和中 心辊子7的相对位置而进行的方法控制不同。如图1所示，第二测量模块3可测得轧制后的带厚D。为充 分利用该设备，优选在辊子模块2外部测量厚度。利用该测量可 检査所选择的轧制方法控制是否实际导致预期的轧制结果，以及检测磨损情况，如第一承载辊子7的磨损。本发明通过选择第一承载辊子7的转速并因此选择带10的转 速使其在轧制方法的主相HF中处于较高的水平，还可能大大加快 轧制方法，或縮短轧制一根带10的周期。在这里，本发明需在上 述轧制方法的主相HF后增加减速相UF，减速相UF的轧制力Fu 和F1，优选还有上述转速都大大小于主相HF。该轧制方法如图5 中的图表所示，其举例说明带10的转速rpm以及两个轧制力中的 其中一个，此处为Fu，随周期t的变化而变化。图5中的虛线表 示其目的是比较轧制过程和单个轧制相WF。本发明中，上述縮减量至少为10%，但应优选在25%和50% 之间。这种轧制方法的优点在于，虽然该方法在一定程度上以最 终结果的准确性和稳定性为代价，然而在主相中最初可较快地大 大縮减带10的厚度；而在减速相UF，带10可准确获得预期的厚 度D，并且很稳定，在整个带长L上也很均匀。除了采取上述措施，基于实践经验还发现，轧制辊子ll和第 一承载辊子7的一个特定直径比可改善轧制方法的特色，包括上 面讨论的轧制结果的再现性和周期t的縮短；轧制辊子11和第一 承载辊子7之间用于轧制带10，其中一个辊子应远远大于另一个， 如图1所示。特别地，轧制辊子11的直径至少应是第一承载辊子 7直径大小的3倍，但优选大约为4倍。该直径比带来的优点还有 轧制辊子11大大减慢了磨损，从而在运作过程中大多数情况下只 需更换受损承载辊子7，拆卸与检修该辊子相对容易。因此，也给 轧制设备的生产能力和维修成本带来有利效果。图6图示了经轧制的带10的侧视图和剖视图。该图再次表示了带10的上述参数，如长度L，宽度B和厚度D，还说明了从剖 面图看轧制带IO可为半径为R的弧形。该图还表明，轧制后的带 IO从剖面图看可为桶形，也就是说，在带IO的中心位置测量的厚 度D大于靠近其边缘测量的厚度A。本轧制设备的结构，尤其是轧制辊子11和第一承载辊子7的 特定直径比，明显适于获得预期的带形。本发明还可根据至少一 个辊子7或11的形状获得预期的带10的剖面形状。例如，为获 得上述桶形，本发明中可有利地使辊子7或11分别为非圆柱形， 如可使所述辊子从边缘向辊子上的中心点稍微变窄，也就是说， 其为凹入、沙漏形。除了上述描述，本发明还涉及图中的所有细节。无论如何， 本领域技术人员可快速准确的推理出这些细节，本发明还涉及下 面一组权利要求中所描述的所有内容。
权利要求
1、轧制设备，用于轧制金属推送带的独立式环形带(10)，该设备设有第一和第二可旋转承载辊子(6、7)，带(10)待围绕可旋转承载辊子放置并以延长的形式保持，第二承载辊子(6)以活动方式容纳在该设备，该设备还设有与带(10)接触的轧制辊子(11)、与轧制辊子(11)相对并与带(10)接触的中央辊子(7)、以及通过支撑辊子(12)与中央辊子(7)接触的压力辊子(13)，在该设备中，在轧制辊子(11)和中央辊子(7)之间产生推力(Fu)，带(10)承受该推力(Fu)，并且中央辊子(7)还形成为第一承载辊子(7)，其特征在于，压力辊子(13)通过两个支撑辊子(12)与第一承载辊子(7)接触，支撑辊子(12)在该设备中相对于彼此位于一假想轴线的任一侧，该假想轴线穿过轧制辊子(11)的中心轴和第一承载辊子(7)的中心轴。
2、 根据权利要求1所述的轧制设备，其特征在于，轧制辊 子(11)的直径远大于中央辊子(7)的直径。
3、 根据权利要求2所述的轧制设备，其特征在于，轧制辊 子(11)的直径至少是中央辊子(7)的直径的3倍，优选是大约 4倍。
4、 根据权利要求2或3所述的轧制设备，其特征在于，轧 制辊子(11)的直径在120-200mm的范围内，中央辊子(7)的直 径在30-50mm的范围内。
5、 根据前述任一项权利要求所述的轧制设备，其特征在于，压力辊子(13)的直径大致对应于轧制辊子(11)的直径。
6、 根据前述任一项权利要求所述的轧制设备，其特征在于，支撑辊子(12)的直径大于中央辊子(7)的直径，但小于压力辊 子(13)的直径。
7、 根据前述任一项权利要求所述的轧制设备，其特征在于， 穿过轧制辊子(11)的中心轴和其中一个支撑辊子(12)的中心 轴的假想轴线靠近第一承载辊子(7)。
8、 根据前述任一项权利要求所述的轧制设备，其特征在于， 设有用于移动第二承载辊子(6)的第一激励装置(21)，该激励 装置包括运动传感器(LS)和测力传感器(LC)，运动传感器(LS) 用于确定施加在第二承载辊子(6)上的运动情况，测力传感器(LC) 用于确定施加在第二承载辊子(6)上的拉力(Fl)。
9、 根据前述任一项权利要求所述的轧制设备，其特征在于， 设有用于至少局部地产生推力(Fu)的第二激励装置(22)，该激 励装置例如通过轴作用于压力辊子(13)上，压力辊子(13)通 过该轴容纳在轧制设备内。
10、 根据前述任一项权利要求所述的轧制设备，其特征在于， 至少其中一个辊子(6， 7， 11， 12， 13)容纳在该设备内，以沿 第一承载辊子(7)使带(10)离开轧制辊子(11)的旋转方向可 驱动，即，在轧制辊子(11)和第一承载辊子(7)之间产生的推 力(Fu)施加于带(10)的拉伸部位。11、根据前述任一项权利要求所述的轧制设备，其特征在于，供应润滑剂和冷却剂，该供应部位位于带(10)和/或轧制辊子(11)的移向它们之间的接触部位的部分处。
全文摘要
轧制设备，用于轧制金属推送带的独立式环形带，该设备设有第一和第二可旋转承载辊子，带待围绕可旋转承载辊子放置并以延长的形式保持，第二承载辊子以活动方式容纳在该设备，还设有与带接触的轧制辊子、与轧制辊子相对并与带接触的中央辊子、以及通过支撑辊子与中央辊子接触的压力辊子，该设备中，在轧制辊子和中央辊子之间产生推力，带承受该推力，并且中央辊子还形成第一承载辊子，压力辊子通过两个支撑辊子与第一承载辊子接触，支撑辊子在该设备中相对于彼此位于一假想轴线的任一侧，该假想轴线穿过轧制辊子的中心轴和第一承载辊子的中心轴。该设备用于生产质量较高或均匀性较好的轧制带。
文档编号B21B38/04GK101219435SQ20071018179
公开日2008年7月16日 申请日期2003年10月29日 优先权日2002年12月2日
发明者科内利斯·亨德里克斯·玛丽亚·范奥伊斯霍特, 赫拉尔杜斯·雅各布斯·玛丽亚·布拉斯彭宁 申请人:范多尔内斯变速器公司