热轧带钢无头轧制中间坯连接装置同步机构的制作方法

本发明属于带钢剪切压接技术领域，具体涉及一种热轧带钢无头轧制中间坯连接装置同步机构。

背景技术：

传统的板带热连轧精轧机组生产均以单块中间坯进行轧制，进精轧机组时的穿带、加速轧制、减速轧制、抛钢、甩尾等过程不可避免。因此，难以保证带钢头尾厚差和穿带质量均匀性，轧制作业率、成材率也受到一定限制。

随着汽车、家电等行业对薄板质量提出更高要求，尺寸、形状精度、表面和内在质量已成为同等重要的质量关键。热轧带钢无头轧制技术在超薄热带轧制、板厚精度控制、板带整长性能稳定性控制以及提高生产率等方面显示出传统热带轧制无可比拟的优越性。

中间坯连接技术是无头轧制的关键技术，目前包括有：叠轧压接法、剪切压接法、焊接法、机械连接法、还原火焰处理连接法、直接通电连接法、感应加热连接法和激光焊接法等。剪切压接法由于其节奏快、占地少、连接效果优等优点备受青睐。

采用剪切压接方法进行中间坯连接面临的一个问题就是在剪切压接的过程中需要保证上下剪刃保持一个固定的角度以对中间坯进行剪切、挤压，目前常用方式是采用双输入七连杆机构，该机构结构复杂，同时也难以确保剪切角度，会影响中间坯的连接效果。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种热轧带钢无头轧制中间坯连接装置同步机构，以满足剪切压接装置在对中间坯进行剪切压接的过程中，始终保证上下剪刃与中间坯之间处于相同的剪切角。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种热轧带钢无头轧制中间坯连接装置同步机构，包括中部具有双偏心的偏心曲轴、安装在偏心曲轴两端的固定框架、相对且高低布置的上剪切压接装置与下剪切压接装置，上剪切压接装置的顶部与偏心曲轴的一个偏心段相连并由偏心曲轴驱动，下剪切压接装置通过设置在其两侧的摆动框架与偏心曲轴的另一个偏心段相连；

上剪切压接装置包括上轴承座ⅰ、下轴承座ⅰ、连接座以及上刀座；位于上方的上轴承座ⅰ与位于下方的下轴承座ⅰ间可拆卸连接成整体，上轴承座ⅰ与下轴承座ⅰ扣合形成与偏心曲轴相配合的上轴孔ⅰ，下轴承座ⅰ的下部两侧设有连杆，连杆通过滑动轴承ⅰ与连接座上部的连接轴相连；连接座的中部为中空结构，上刀座通过燕尾滑块设置在连接座的中空结构内，燕尾滑块上具有沿带钢输送方向倾斜的斜楔面，上刀座上对应设有与斜楔面相匹配的斜面，上刀座的端头通过线性伸缩驱动机构与燕尾滑块端头相连以使上刀座可沿斜楔面前后移动。

进一步，摆动框架包括对称设置在上剪切压接装置与下剪切压接装置左右两侧的两个摆动架，两摆动架的上部均设有分体式轴承座，侧面均设有平衡机构，摆动架的中部设有中空卡槽；

分体式轴承座主要由上轴承座ⅱ与下轴承座ⅱ组成，上轴承座ⅱ与下轴承座ⅱ扣合形成与偏心曲轴相配合的上轴孔ⅱ；下轴承座ⅱ的底部与摆动架的顶部相连，两下轴承座ⅱ通过大轴相连成整体；

平衡机构包括设置在摆动架侧面的上支座，上支座与液压缸ⅱ的尾端相铰接，液压缸ⅱ的伸缩端与下支座相铰接，两个下支座对称安装在上剪切压接装置中连接座的左右侧面处；连接座的前后侧面与摆动架的中空卡槽滑动配合；两摆动架的下部与下剪切压接装置中下刀座的左右侧面相连。

进一步，连接座的左右两侧对称设有翼板，各翼板的前后两侧面上设有与摆动框架上中空卡槽相配合的滑板ⅰ，两个下支座对应设置在两翼板的左、右侧面上。

进一步，还包括两组对称设置在固定框架内侧的摆动驱动装置；摆动驱动装置主要由驱动架、液压缸ⅲ以及液压缸支架组成，驱动架设置在摆动架上朝向固定框架的侧面处，液压缸ⅲ通过液压缸支架安装在固定框架上朝向摆动架的侧面处，液压缸ⅲ的伸缩端铰接在驱动架上；液压缸ⅲ尾端设有直线位移传感器ⅲ。

进一步，偏心曲轴上具有三个偏心段，位于中部的偏心段ⅰ与位于其两侧的偏心段ⅱ、偏心段ⅲ偏心量相同且偏心方向相反；上轴承座ⅰ与下轴承座ⅰ扣合形成的上轴孔ⅰ通过剖分式滑动轴承抱在偏心段ⅰ上，两个摆动架上方的分体式轴承座对应抱在偏心段ⅱ与偏心段ⅲ上。

进一步，偏心段ⅰ分隔设置成两段，下轴承座ⅰ为整体式结构，与下轴承座ⅰ相配合的上轴承座ⅰ有两个。

进一步，线性伸缩驱动机构为液压缸ⅰ，其上设有直线位移传感器ⅰ，液压缸ⅰ通过支架固设在上刀座上，液压缸ⅰ的伸缩端铰接在燕尾滑块上。

进一步，上刀座的左右侧壁与连接座的中空结构内壁面间设有滑板ⅱ。

进一步，偏心曲轴尾部设有绝对值编码器。

本发明的有益效果在于：

该机构通过采用具有双偏心的曲轴驱动上、下剪切压接装置反向的上、下运动，实现对中间坯的剪切压接功能；采用带有直线位移传感器ⅲ的液压缸ⅲ精确驱动摆动框架前、后运动，并与偏心曲轴尾部的绝对值编码器进行同步控制，保证摆动框架按照固定角度摆动，从而实现在对中间坯进行剪切压接的过程中，始终保证上下剪刃与中间坯之间处于相同的剪切角，同时也极大简化同步摆动机构的结构。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为热轧带钢无头轧制中间坯连接装置同步机构的结构示意图；

图2为固定框架与摆动框架的配合示意图；

图3为偏心曲轴的结构示意图；

图4为上剪切压接装置的结构示意图；

图5为上剪切压接装置的侧面结构示意图；

图6为摆动框架的结构示意图；

图7为摆动框架的侧面结构示意图；

图8为摆动驱动装置的结构示意图。

附图标记：

偏心曲轴1、固定框架2、摆动框架3、上剪切压接装置4、下剪切压接装置5、摆动驱动装置6、绝对值编码器7；

偏心曲轴中：偏心段ⅰ101、偏心段ⅱ102、偏心段ⅲ103；

上剪切压接装置中：上轴承座ⅰ501、下轴承座ⅰ502、连接座503、上刀座504、上轴孔ⅰ505、连杆506、滑动轴承ⅰ507、连接轴508、燕尾滑块509、剖分式滑动轴承510、液压缸ⅰ511、支架512、滑板ⅱ513、上剪刃514、滑板ⅰ515；

摆动框架中：摆动架301、分体式轴承座302、平衡机构303、中空卡槽304、大轴305；上轴承座ⅱ3021、下轴承座ⅱ3022；上支座3031、液压缸ⅱ3032、下支座3033；

摆动驱动装置中：驱动架601、液压缸ⅲ602、液压缸支架603、直线位移传感器ⅲ604。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图8，为一种热轧带钢无头轧制中间坯连接装置同步机构，该机构包括偏心曲轴1、固定框架2、摆动框架3、上剪切压接装置4、下剪切压接装置5以及摆动驱动装置6几大部分。其中，偏心曲轴1的中部具有双偏心，其两端头安装在固定框架上，上剪切压接装置与下剪切压接装置相对且高低布置在固定框架内侧，摆动框架对称布置在上、下剪切压接装置的左右两侧且同样位于固定框架内侧；上剪切压接装置的顶部直接与偏心曲轴的一个偏心段相连并由偏心曲轴驱动，下剪切压接装置通过设置在其两侧的摆动框架与偏心曲轴的另一个偏心段相连；摆动驱动装置6安装在固定框架上并与摆动框架相连。该机构中，固定框架2作为支撑框架，为偏心曲轴1、摆动驱动装置6提供支撑；摆动框架3作为传动机构，通过其实现偏心曲轴1对下剪切压接装置5的摆动升降控制，上剪切压接装置4则直接与偏心曲轴1相连并由偏心曲轴直接驱动；摆动驱动装置6同偏心曲轴一起驱动摆动框架3摆动。偏心曲轴1具有偏心方向相反的双偏心，这样，旋转的偏心曲轴可同步驱动上剪切压接装置与下剪切压接装置反向(上、下向)运动，以此来实现对中间坯的剪切压接功能。

该同步机构中，偏心曲轴1上间隔设置了三个偏心段，位于中部的偏心段ⅰ101与位于其两侧的偏心段ⅱ102、偏心段ⅲ103偏心量相同且偏心方向相反；即偏心段ⅰ101的偏心轴线与偏心段ⅱ102、偏心段ⅲ103的偏心轴线呈180°对称设置在偏心曲轴上圆轴段的中心轴线的两侧。偏心曲轴1的两端头为非偏心段，其通过轴承座可转动安装在固定框架2上。

上剪切压接装置中，主要包括上轴承座ⅰ501、下轴承座ⅰ502、连接座503以及上刀座504；其中位于上方的上轴承座ⅰ501与位于下方的下轴承座ⅰ502间通过连接螺杆可拆卸连接成整体，上轴承座ⅰ501与下轴承座ⅰ502扣合形成与偏心曲轴上偏心段ⅰ101相配合的上轴孔ⅰ505，下轴承座ⅰ502的下部两侧对称设有两个连杆506，两个连杆506上对应设有下轴孔，连杆上的下轴孔通过滑动轴承ⅰ507与连接座503上部的连接轴508相连；连接座503的中部为中空结构，上刀座504通过燕尾滑块509设置在连接座的中空结构内，燕尾滑块509上具有沿带钢输送方向倾斜的斜楔面，上刀座504上对应设有与斜楔面相匹配的斜面，上刀座504的端头通过线性伸缩驱动机构与燕尾滑块509端头相连以使上刀座504可沿斜楔面前后移动。

此处的线性伸缩驱动机构为液压缸ⅰ511，其上设有直线位移传感器ⅰ，液压缸ⅰ511通过支架512固设在上刀座501上，液压缸ⅰ511的伸缩端铰接在燕尾滑块509上。燕尾滑块509上部与连接座上的矩形槽配合安装，下部为截面呈燕尾状的楔形结构，在带钢输送方向(也可看做是连接座的前后方向)上，燕尾滑块的楔形结构底面(a面)倾斜设置，与之对应的，设置在上刀座上的用于安装燕尾滑块的燕尾槽也是倾斜设置，这样，液压缸ⅰ511在直线位移传感器ⅰ的精确控制下驱动前后移动，带动上刀座沿燕尾滑块509前后移动，以此来实现上刀座的上下移动，进而实现上刀座压下量的精确调节。

作为上述方案的进一步优化，上刀座504的左右侧壁与连接座503中空结构的内壁面间设有滑板ⅱ513，以降低两结构配合面间的摩擦力，便于液压缸ⅰ511对上刀座压下量的精确调节。

具体的，上轴承座ⅰ501与下轴承座ⅰ502扣合形成的上轴孔ⅰ505通过剖分式滑动轴承510抱在偏心段ⅰ101上，下轴承座ⅰ502又通过连杆506以及连接轴508与连接座503相连，上刀座安装在连接座上，上剪刃514安装在上刀座上，通过偏心曲轴的旋转，带动上刀座上下运动。为保证偏心曲轴对上剪切压接装置驱动的平稳性，本实施例中偏心段ⅰ分隔设置成了两段，对应的，上轴承座ⅰ也有两个，而下轴承座ⅰ为一个整体式的结构，这样既便于安装，又能使下刀座受力更均匀。

摆动框架3中，主要包括对称设置在上剪切压接装置4与下剪切压接装置5左右两侧的两个摆动架301，两摆动架301的上部均设有分体式轴承座302，侧面均设有平衡机构303，各摆动架的中部均设有中空卡槽304。摆动架301顶部通过分体式轴承座302与偏心曲轴连接，底部与下剪切压接装置相连，通过偏心曲轴和摆动驱动装置的共同运动，实现剪切压接装置与摆动框架同步运动，并使摆动框架保持固定角度摆动。

具体的，分体式轴承座302主要由上轴承座ⅱ3021与下轴承座ⅱ3022通过连接螺杆可拆卸连接而成，上轴承座ⅱ3021与下轴承座ⅱ3022扣合形成与偏心曲轴相配合的上轴孔ⅱ3023；下轴承座ⅱ的底部与摆动架301的顶部相连成整体，两下轴承座ⅱ3022通过大轴305相连成整体。

两个摆动架301对称设置在上剪切压接装置4与下剪切压接装置5左右两侧，设置在各摆动架301上的分体式轴承座302也关于上、下剪切压接装置对称设置，两分体式轴承座302上的上轴孔ⅱ3023通过轴承对应抱在偏心曲轴的偏心段ⅱ102与偏心段ⅲ103上，大轴305用于连接两个摆动架，既能实现对两摆动架之间距离的控制，又能得两个摆动架之间保持动作同步。

两个平衡机构303对称设置在两摆动架301上朝向固定框架的一侧处，各平衡机构303均包括设置在摆动架侧面的上支座3031，以及尾端与上支座3031相铰接的液压缸ⅱ3032，液压缸ⅱ3032的伸缩端与下支座3033相铰接，两个下支座3033对称安装在上剪切压接装置中连接座503的左右侧面处；而连接座503的前后侧面与摆动架的中空卡槽304滑动配合；两摆动架301的下部直接与下剪切压接装置5中下刀座的左右侧面相连成整体。该平衡机构303用于保持上剪切压接装置的稳定性，避免剪切压接过程中受力不均衡，影响剪切压接效果。

两个摆动架上部通过分体式轴承座302与偏心曲轴相连，中部通过中空卡槽与上剪切压接装置相配合，以实现进行导向，下部直接与下剪切压接装置5相连，以带动下剪切压接装置5摆动；对称设置在其两侧的平衡机构可在剪切压接过程中对剪刃的剪切状态以及摆动框架的受力状态进行调整。

摆动驱动装置6有两组，对称设置在固定框架2内侧；各摆动驱动装置主要由驱动架601、液压缸ⅲ602以及液压缸支架603组成，驱动架601设置在摆动架301上朝向固定框架2的侧面处，液压缸ⅲ602通过液压缸支架603安装在固定框架上朝向摆动架的侧面处，液压缸ⅲ的伸缩端铰接在驱动架上；液压缸ⅲ尾端设有直线位移传感器ⅲ604。

具体的，液压缸ⅲ602通过液压缸支架603对称安装在固定框架内侧，用于驱动摆动框架的左右摆动，液压缸ⅲ602上设有直线位移传感器ⅲ604，用于精确控制摆动框架的摆动速度。偏心曲轴尾部设有绝对值编码器7，其与液压缸ⅲ602同步对摆动框架进行控制，保证摆动框架按照固定角度摆动。

作为上述方案的进一步优化，上剪切压接装置中连接座503的左右两侧对称设有翼板，各翼板的前后两侧面上设有与摆动框架上中空卡槽304相配合的滑板ⅰ515，两个下支座3033对应设置在两翼板的左、右侧面上；滑板ⅰ515可选用耐磨且能自润滑的材料制成。翼板前后侧面的滑板ⅰ515与摆动架上的中空卡槽304滑动配合，而翼板左右侧面则与平衡机构中的下支座相连，此时，摆动框架可为上剪切压接装置上下运动提供导向并承受一定的剪切分力，以保持上剪切压接装置的稳定性，避免剪切压接过程中受力不均衡而影响剪切压接效果。

该同步机构的工作原理：

通过采用具有双偏心的曲轴驱动上、下剪切压接装置反向的上、下运动，实现对中间坯的剪切压接功能；采用带有直线位移传感器ⅲ的液压缸ⅲ精确驱动摆动框架前、后运动，并与偏心曲轴尾部的绝对值编码器进行同步控制，保证摆动框架按照固定角度摆动，从而实现在对中间坯进行剪切压接的过程中，始终保证上下剪刃与中间坯之间处于相同的剪切角，同时也极大简化同步摆动机构的结构。

该同步机构的工作过程：

当中间坯厚度放生改变的时候，带直线位移传感器ⅰ的液压缸ⅰ511驱动带斜锲面的燕尾滑块509精确移动一定距离，从而带动上刀座504降，实现上剪切压接装置4压下量与中间坯厚度匹配。当前后中间坯运行到预定位置后，在偏心曲轴尾部绝对值编码器7的控制下，偏心曲轴1精确旋转一定角度；同时，直线位移传感器ⅲ604精确控制液压缸ⅲ602精确移动一定位移，从而与偏心曲轴1保持同步；摆动框架3在偏心曲轴1和摆动驱动装置6的共同作用下，实现按固定角度进行摆动。同时，偏心曲轴1分别带动上、下剪切压接装置按照相反的方向运动，实现对热轧带钢中间坯的剪切压接。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。