专利名称：具有叠置辊的平整机及这种平整机的使用方法
技术领域：
本发明涉及一种平整连续带状产品、更确切地说是金属带材的机器，本发明还涉及这种机器的使用方法。
为了平整板材，特别是金属带材，如轧制的带钢，常用称为多辊平整机的机器，它有两列轴线相互平行的辊子，构成两个平整装置，要平整的带钢从它们之间沿与辊子垂直的纵向方向通过。这些辊子在纵向和铅垂方向相互错开，成为相互叠置的状态，使带钢沿波浪形轨迹通过，承受着方向交替变化的拉-弯作用，这个拉-弯构作用产生于基本上水平的运动轨迹中平面的两侧。
整个组件放在一个机座中，这个机座有两个分开的立柱。这个组件上还有调整装置，用来改变辊子相互叠置的程度，以便根据带材的特性，特别是带材的尺寸和金属的性质，调整平整的效果。
带材在辊子之间沿波浪形轨迹通过时，有使两个装置相互分开的趋势，而辊子相互叠置的程度必须保持不变。因而，装置必须一直靠在机架上。
因此，位于带材通过平面两侧的每个平整装置，总体地靠在一个支持横梁上，这个横梁在整个平整装置上延伸并构成支承梁。
在文献DE-A-1.552.086中描述了这种装置。
通常，下平整装置及对应支承梁的位置是固定的。反之，上平整装置必需能够沿铅垂方向移动以调整两个装置之间的距离。为此，构成上支承梁的横梁可铅垂滑动地安装在机架的立柱中。其位置可以在机械或液压致动器作用下调整，调整装置装在机架上，可以调整上支承梁和可调整平整装置相对于固定的下平整装置位置。在需要的时侯，致动器可以调整的不一样，使得一个装置相对另一个装置向前或向后倾斜、或侧向倾斜，例如为了在带材前进方向逐步减少辊子叠置的程度。
在改进平整机方面所作的工作是很多的，特别是在冷平整时，总希望使平整机具有尽可能高的刚度，以便可以更好地控制平整的效果。直到目前，这种平整机仍为一种很笨重的机器，结构相对简单，不能进行精确的调整。
但是，在平整力的作用下，不可能避免各个支持部件的变形，平整力可能导致工作辊的轻微弯曲，使得应力在带材的整个宽度上产生不规则的分布。
在文献DE-A-2.747.331所描述的具体装置中，每个工作辊通过其支持辊支持在一个独立的横梁上，横梁靠在机架的立柱上。在这个机器中，横梁的弯曲用垫在横梁和支持辊之间的可调厚度垫片补偿。这个垫片由两片具有斜面的楔形板构成，可以用一个偏心机构使它中间部分的厚度增加，以使对应工作辊保持直线。
然而，由于产品不断发展和顾客提出的要求，所需的平整力越来越大，这样一种机器不能适应这种情况。另外，调整必需事先进行，也就是在机器空的时侯，在平整工作过程中很难校正楔子的相对位置。
文献EP-A-0.577.170描述了一个更好一些的装置，每根工作辊通过一个厚度可调的楔形机构支持在支座上，支座本身又通过固定楔块支持在支承梁的角上，固定楔块放置在调整支承梁高度的四个作动筒的轴线上。
在这些固定楔块之间，排列着两排扁平作动筒，它们放置在支承梁和每个平整装置支座之间，平整装置分别为进口端平整装置和出口端平整装置。各作动筒之间的压力分布将补偿支承梁在平整力作用下的变形。以便保持支座是平的，这样支持在上面的工作辊也保持为直线。
这种调整可以在满载情况下进行，因此可以保证支座的平整度，因此在工作过程中，即使平整力发生变化，也可以保证辊子叠置的程度不变。
但是，如果希望精确地控制作用在带材上的拉-弯作用，必须考虑其它因素。
具体地说，发明者有一个想法，不但希望能够考虑机器可以预见的变形，还能控制平整力的分布，以便能够校正带材上不平的缺陷。但是，在目前所用的机器中，只考虑补偿(结构的)变形，以便保持辊子的平行和预先确定的相互叠置的程度。
为了满足不断严格的质量要求，本发明的目的是通过简单、牢固的装置，解决上述所有问题。这个装置将能够承受巨大的平整力，例如冷平整金属带材所需的平整力。这个装置不但能够补偿全部的变形，还能够精确地调整工作辊作用在带材上的平整力的分布。这种分布甚至可以在带材前进中加以修正。
一般来说，本发明为一个平整机，在平整机的固定机架里面有两个具有相互平行并分开的辊子的平整装置，两个装置位于带材的两侧，辊子相互错开构成一个位于带材运动中平面两侧的波浪形通道，每个平整装置有多个轴线平行的可旋转平整辊，每根平整辊均连有至少一行支持辊，它们分布在平整辊的整个长度上，所有这些都安装在支座上，并在与带材相对的一侧支持在支承梁上，支承梁又支持在固定机架上。
根据本发明，至少一个平整装置的支座有一个框架形的零件，在这个零件里面并排排列着数量与平整辊一样的横杆，杆可以在框架内沿通过各自平整辊轴线的压力作用平面相互独立地滑动，每根工作辊在整个长度上通过支持辊靠在上述杆上，每根杆可以通过至少两个液压作动筒独立地支持在支承梁上，液压作动筒位于支承梁和杆之间，排列在杆的整个长度上。
最好，每根平整辊在其端部以可转动的方式安装在轴承上，轴承连接在对应杆的端部，使辊子的轴承在液压作动筒的作用下可以相对于杆作有限的移动。
作为特殊的优点，平整机有针对每一个位于支承梁和横杆之间的作动筒的位置调整系统，以便独立地调整至少一部分平整工作辊相对与带材运动中平面的高低和姿态。但是，作动筒也可以同步调整，或者独立调整每个工作辊的位置，或者同时调整所有辊子的叠置程度。
根据一个基本的特点，平整机有针对每一个位于支承梁和横杆之间的作动筒的压力调整系统，以便独立地调整作用在至少一部分平整辊上的平整力。
作为一个优点，每根横杆的宽度最多等于平整辊轴线的间距，将每根杆支持在支承梁上的作动筒具有长形的截面，每个作动筒的活塞沿杆宽度方向的宽度基本上不超过杆的宽度，其长度根据作动筒压力腔的有效截面积确定，这个有效截面积与作用力及杆上的作动筒数量相匹配。
最好，每根横杆通过三个作动筒靠在支承梁上，这三个作动筒分别为一个中间作动筒和两个侧作动筒。作动筒与位置调整装置连接，以调整对应辊子的叠置程度，侧作动筒与相对位置校正装置连接，以控制辊子的形状及其在平整力作用下的变形。
根据另一种结构，支持作动筒布置在至少一个中间支持零件中，这个零件位于支承梁和横杆组件之间。作动筒缸体位于这个零件中，作动筒沿与横杆平行的方向排列成许多行。
在一个特殊的实例中，位于各横杆同一位置的作动筒缸体被组装在一个零件中，它延伸在所有横杆上，零件中有孔，每个孔构成一个作动筒的缸体，压在横杆上的活塞可滑动地安装在孔中。
根据另一个基本的特点，支座中有一个矩形框架，它围着整个辊子系统，框架上有多个导向隔板，它们相互分开，隔出矩形槽，槽内放置横杆，每根杆的端部上的装置可滑动地支持在框架。另外，整个支座在与辊子相对的一侧被板封闭，它盖住了所有的横杆并构成一个盒子，这个板上对着每根杆的地方有多个孔，用于通过作动筒的活塞，作动筒位于杆和支承梁之间。所有这些组件构成一个盒子，它可以沿平行于辊轴线的方向从平整机中抽出。
另外，本发明同样还覆盖上述辊式平整机调整带材平整力的使用方法。
根据本发明，调整一个支承梁相对于另一个支承梁的相对位置，以便确定一个平整装置和另一个平整装置的相对基准，每个平整辊通过其支持辊连接在横杆上，横杆在至少两个液压作动筒作用下可沿与带材通过平面垂直的方向滑动，这样，可以精确地确定至少一组平整辊相对于基准的位置，通过独立地调整对应每个辊子的作动筒可以调整这组辊子中每根辊子的叠置程度，各个作动筒的压力被限制在一个安全值之下，这个安全值对应于每个平整辊的最大平整作用力。
另外，在一个实例中，每根支持平整辊的杆上有至少三个作动筒，相应地为一个中间作动筒和两个侧作动筒。
在这个例子中，通过对相应杆的中间作动筒进行位置调整，将每个平整辊调整到确定的叠置程度，这种调整是根据机架不同部分的变形以及考虑了作用力而进行的，测量杆的两个侧作动筒的位置差别，并修正这种差别，使其达到使辊子与基准平行所需要的差值。
另一方面，根据三个作动筒的相对位置，将在三个作动筒上测得压力之和分配在调整杆的三个作动筒上，使得对应的辊的工作母线与带材接触并保持直线。
根据本方法的一个特别的特征，平整机有单数n根平整辊，其中(1，3，5…n)在一个平整装置上，并与在另一个装置上的辊(2，4，6…n-1)相互叠置。对至少两根辊上的作动筒作位置调整，这两根辊分别为(p)和(q)，它们位于两个装置上，分别在带材的上面和下面，对两对辊上的作动筒进行压力调整，这两对辊分别为(p-1，p+1)和(q-1，q+1)，分别位于作位置调整的辊子(p和q)两侧，以便在辊子(p)和(q)处确定出至少两个朝向相反的弯曲部分，两个装置上的这两个辊子的位置、它们相对基准的位置、以及作用在它们两侧辊子上的作用力将根据将要平整的带材的特性确定，以便获得所希望的平整效果。
在下面对做为特殊实例的描述中将介绍其它的优点和特征，有关的附图为
图1为本发明平整机沿与带材运动方向垂直的平面的局部剖视图；图2为平整机的放大比例的纵向剖视图，剖面为与带材运动方向平行的中间面；图3为局部剖开之后的细部立体图；图4为作动筒控制回路的原理图；图5显示平整辊的一种特定的布置。
在图1和图2中显示了一台平整机的全貌，它有一个固定的机架1，机架1有两个相互分开并用一个机盖12连接起来的立柱11、11′。机架1的底座13固定在地基14上。
在两个立柱之间有两个横梁，分别为上横梁3和下横梁3′，它们的端部分别插在立柱11、11′的窗口中。
下横梁3′是固定的，它直接放在机架1的底座13上。
相反，上横梁3在高度上是可调的，它可以在四个液压或机械式作动筒15的作用下沿铅直方向滑动，作动筒15位于立柱11、11 ′的顶部。
每个横梁3、3′的刚度很大，构成支承梁，横梁上有基本上是平的支承面32、32′。
在两个支承梁3、3′间放有两个平整装置，分别为位于要平整的带材A的平面P两侧的上平整装置2和下平整装置2′。它们面对面地支持在上支承梁3和下支承梁3′的支承面32、32′上。
所有这些结构是已知的，不必详细解释。
每个平整装置2、2′上均有多个相互分开的工作辊21，它们的轴线与要平整带材的运动方向X-X′垂直。每个工作辊21的两端均以可转动的方式安装在两个轴承23上，这两个轴承23确定了辊子的转动轴线。辊子21靠在支持辊或支持轮22上，所有这些全部装在一个支持支座上，而支座又靠在支承梁3上。
在图中的实例中，上平整装置2有四个工作辊21，每个辊上有两排支持轮22，支持轮的两个轴线分别对称地位于经过工作辊21轴线的铅直对称平面P1的两侧。
下平整装置2′有五个工作辊21′，每个辊上有两排支持轮22′，它们的轴线位于铅直对称平面P′1的两侧。这个对称平面与上辊21的对称平面P1相距半个间隔。这样，如同已知的，带材在纵向X-X′沿一个波浪形的轨迹穿行于运动轨迹中平面P的两侧。中平面P位于两排辊21，21′之间，波形的高度取决于辊子21、21′相互叠置的程度。
如图1到图3所示，每个平整装置的支座4上有一个中空的框架形零件40，里面放有数个横杆5，它们并列地放置在框架40中，各自支持一个工作辊21及其支持轮22。中空零件40构成矩形框架，包住横杆5及其工作辊和支持轮。横杆5可以各自独立地在框架40内滑动。
支座4围成一个矩形盒子，其两长边42与对称平面P1平行，两短边43垂直于这个平面P1，中间隔板41从一个短侧边延伸到另一个短侧边，在框架40中构成数个长槽45，用于放置横杆5，每根杆5的中心位于经过对应工作辊21轴线的铅直对称面P1上。在杆的两端有突出部分53、53′，里边分别装着工作辊21的两个轴承23、23′。
另外，每个横杆5的两个端部通过作动筒52支持在框架4的侧边43上。
如图3中示出的那样，每根工作辊21靠在两排支持轮22a、22b上。这些支持轮可转动地装在中间支架54上，支架54固定在杆5的下侧。支持轮的轴线依次交替地位于杆5的铅直对称平面P1的两侧。
值得指出，将工作辊21的轴承23装到对应杆5两端的安装装置，只是用于支持工作辊21，而工作辊可以相对于杆作微小移动。辊21仅仅通过支持轮22靠在横向杆5上。
一般来说，每根杆5均为矩形，其宽度与对应辊21的直径近似，最多等于辊子的轴间距。其高度至少等于宽度，最好大大地超过宽度。
这样，每根杆5和对应工作辊21及支持轮22a、22b构成相对刚性的组件，用作动筒52、52′吊在框架4下，它可以在其槽45内沿对称平面P1在铅直方向上滑动。这样，工作辊21固定在平面P1上。
另一方面，每个工作辊21的支持轮22a、22b交替地位于对称平面P1的两边，以使相邻辊的支持轮错开。这样，每根杆5和它的工作辊及支持轮可以独立地在其槽中滑动，而不与相邻杆的运动发生干涉。
这样，每根杆5通过一排作动筒6与相邻杆独立地支持在支承梁3上。作动筒位于每根杆5和支承梁3的支持平面32之间，排列在杆5的整个长度上。
作动筒6放在一个焊接结构的零件33中，它覆盖支承梁3的整个作用面32。在这个零件中有排成数行的作动筒6，分别对应于每根横杆5，每个作动筒6由一个位于中间零件33中的缸体61和活塞63构成。
必须指出，为了能够独立地作用在杆5上，每个作动筒的活塞宽度不应超过杆的宽度。圆截面的作动筒的作用力比较弱，因此必须沿杆的整个长度设置很多个作动筒，以便在对应的工作辊上施加足够的作用力。
这种结构使液压系统及系统的调节变的复杂。
因此，根据本发明一个具有特别优点的实例，使用长形截面的作动筒。每个作动筒6的活塞62宽度略小于杆5的宽度，但在杆5纵向方向的长度要大的多。
为了保证每个作动筒均处于很好的密封状态。活塞和对应的压力室是长的，其端部最好为圆弧状，使其形状为长圆形。就像图3中示意性显示的那样。
这样，可以大大增加每个作动筒的有效截面，每根杆上仅用较少的作动筒，就可以获得足够大的作用力。每个作动筒的长度由与所需作用力相匹配的有效截面决定，作用力的大小与每根杆上所用的作动筒的个数有关。例如，作为一个优选的例子，每根杆5上可以仅用三个作动筒，它们是位于平整机中平面上的中间作动筒6a以及两侧的作动筒6b和6c。
另外，随着作动筒数目的减少，可以简化中间零件33。
实际上，如图中所示，可以将作用在各平行杆5同一位置上的所有作动筒6的缸体61组装在一个单一的零件61′中，这个零件伸展在支承梁3的整个宽度上，位于槽状缺口34中。在这个零件61′中，有多个中心位于各杆5中平面P1上的镗孔，每个孔构成作动筒的缸体64，活塞62支在杆5的上表面55上。当然，图中未显示的供油和回油的液压回路也设置在零件61′上。
另外，每个作动筒6上有一个装在零件61′上的位置传感器63。
这种结构不仅能够精确地调整每个作动筒活塞的位置，也可以精确地调整作用在杆相应位置上的压力或杆的相应位置承受的压力。
如后面将要看到的，在保证每个平整辊通过杆和一系列作动筒独立地支持在支座上的同时，一方面可以控制辊子相互叠置的程度和由每个工作辊产生的拉-弯效应，另一方面能够控制沿每个辊子长度分布的平整力。
必须指出，工作辊21的支持杆5的高度可以明显超过其宽度。这使其具有较高的刚度，使得作动筒的作用力可以分配在工作辊21的整个长度上，而不影响整个组件的滑动。实际上，每根杆5在侧向完全支持在框架4的对应槽45中，弹性地抵抗作动筒6的作用力，且没有弯曲的危险。这样，杆5作用在工作辊21的作用力是十分精确的。
下平整装置2′放在下支座3′上，其构造与上平整装置2类似，但它在高度方向的位置是固定的，而上支座3和上平整装置2的高度位置可以在作动筒15的作用下调整。
框架4在其顶部最好是用板43封闭，它盖住了所有放在其中的杆5以及位于杆5右侧的安装活塞62的一列孔44。
这样，框架4形成包含由杆5和辊子21及其支持轮22构成的组件的封闭箱体，这个箱体最好是可拆卸的。它用卡爪35以可拆卸的方式支持和固定在支承梁3上，卡爪由位于支承梁3上的作动筒36操纵。上平板43通过构成作动筒6缸体的中间零件61′靠在支承梁3的支持平面32上。
如前所述，每根杆5的两端通过作动筒52、52′支持在框架侧边43上。作动筒被调整的可以支持杆5和对应工作辊21及其支持轮22的重量，使得杆5压在对应作动筒6上，而不影响杆在作动筒6的作用下滑动。
由框架4构成的盒子以及由杆5、辊子21和支持轮22构成的组件可以沿与辊子和杆轴线平行的方向从机器中拉出。
因此，下盒子4′上有轮子45，轮子可以在高度可调的轨道16上滚动(图2)。另外，两个平整装置可以同时拉出，上装置2通过一个未示出的垫块放在下装置2′上。
为此，先通过作动筒36将上盒子4向下移动，放在下盒子4′上。然后将卡爪35放松，并在作动筒15的作用下使支承梁3重新上升，一直达到图1中虚线所示的上限位置，与盒子2分离。
通过一些未示出的机构，使轨道16带着叠在一起的两个盒子2、2′上升到固定轨道17的高度。固定轨道17设置在一个平台上，位于机器的一侧，构成轨道16的延长部分。
这样，就可以把叠在一起的两个装置2、2′一齐推到图1右面的位置A处。
在检查、保养及更换各个部件之后，用和前面过程相同但相反的步骤将两个装置2、2′推回到机器里。
由于有了前面所介绍的结构，本发明能够设置两个机构，用来调整平整装置的距离及辊子的叠置程度。
一方面，四个作动筒15确定上支承梁3和上平整装置2相对于下平整装置2′的参考位置。下平整装置2′的位置是由下支承梁3′确定的。
另一方面，根据本发明的一个基本特点，还设置了分别调整两个装置2、2′的各个工作辊21的机构，这就是由对应作动筒6构成的机构，作动筒的位置可以同步或独立地调整，使得一方面可以调整上工作辊21相对于参考高度的位置，这个参考高度是由作动筒15所确定的，另一方面，可以调整下工作辊21′相对于基础高度的位置，基础高度由下支承梁3′确定。
同样可以单独地调整每个工作辊的叠置程度，并通过调整载荷改变平整力在各辊子之间的分配。这项工作甚至可以在带材行进过程中进行。
例如，可以像通常那样，沿带材移动方向逐渐减小辊子的叠置量，或者根据需要使一个平整装置相对于另一个斜一点，而仍然保持各个装置的固定连接。
由于本发明所具有的多种调节的可能性，不仅可以独立地调整每个辊的位置，还能调整它们的形状，这样与原来的机器相比，可以更灵活、更精确地控制平整过程。
如同已经指出的，实际上，每个作动筒6上均有一个位置传感器63，首先，可以用同样的方式，同步调整一个支持杆5上的所有作动筒，以便控制对应工作辊21的高度，例如使辊子叠置的程度和波浪形轨迹的高度从平整机的进口到出口逐步改变。
另外，当每根工作辊21的叠置程度确定之后，可以独立地调整对应的作动筒6，一方面校正辊子的弯曲，辊子的弯曲是由于机架各部分变形不同而产生的，另一方面，可以改变带材沿横向的应力分布，使得钢板中部和边上的平整度有所不同。
实际上，即使使用刚度很大的零件，也不可能完全避免机架的各个部分在承受极大的平整力时发生变形，这时，支承梁3上作为作动筒6的参考位置的表面32不再是完全平的。
但是，可以根据作用力计算各个零件的预期变形建立一个数学模型，它不仅可以计算机架的整体变形，还可以计算作用在平整机各个工作辊21上的力使对应辊子产生的变形。
由于每个作动筒6上都有一个位置传感器63，这样就可以根据数学模型提供的数据调整对应作动筒位置，以便改正对应辊子21的弯曲。
特别地，在图中介绍的实例中，每根杆5有三个作动筒6，对边上的作动筒6b、6c进行位置调整可以确定工作辊的平均位置，数学模型可以根据作用力及装置的所有参数预测支承梁3对应部分的变形，最后用中间作动筒6a的位置，以保证对应的辊子21处于直的状态。
从这个位置出发，还可以略微改变活塞的相对位置，使得辊子处于一种确定的形状。例如，使其成为向上或向下的弓形，以便矫正某些平面缺陷。
在图4中显示了一种可以进行这类调整的平整机的控制原理图。
在图1和图2中作为简单的例子显示的九辊式机器中，上平整装置有四根辊21，分别位于下平整装置的五根辊的间隔中。每根平整辊与三个长圆形的作动筒6连接。因此，一共有二十七个作动筒。它们都与液压系统7连接。和传统的系统一样，这个液压系统中有泵70、油箱71、二十七个伺服阀72，每个伺服阀与一个作动筒6连接。
另外，支持上支承梁3的四个作动筒15也各通过一个伺服阀73用液压油驱动。
为了简化示图，图4中只画出了两个平整辊，分别为上平整辊21和下平整辊21′。每根辊与一个支持杆5、5′连接，支持杆分别通过三个一组的作动筒6、6′支持在对应的支承梁3、3′上。图中只画出了与这6个作动筒对应的伺服阀72、72′和对应的回路。
同样，只画出了一个伺服阀73，以便表示给支持在上支承梁3上的四个作动筒15供油。
当然，非常示意性地显示的液压系统具有为完成正常的功能所应有的所有部件。例如，装在每列作动筒回路上的限压器。因此，作用在每根辊上的平整力被限制在一个安全值之内，这个平整力等于作用在对应作动筒的压力之和。这样就避免了机器被破坏的危险，这种危险可能是由于平整力在各个辊子之间分配的太不均匀。
根据本发明，二十七个作动筒6、6′的位置和压力由一个自动调节系统8控制，如通常的系统那样，它通过一个传递网9与各种指令和控制装置连接，例如控制平整机顺序动作的顺序控制器91、辅助设备的控制器92和各种接口单元93、94，它们使操作者确定或修改机器的调整参数，监视机器和调节系统的运行，以便在需要的时侯进行操作。
这类系统通常用于控制工业装置，因此不必详细描述。
如同所看到的，一根杆5的每个作动筒6上连接着一个位置传感器63和一个压力传感器65，它们输出代表活塞62的位置和作动筒6的缸体64内的压力的信号。这些信号作用在调节系统8的对应输入端。这个系统同时也接受对应支承梁作动筒15的位置和压力信号，这些信号是装在作动筒15上的位置传感器18和压力传感器18′提供的。
在对这些信号进行了处理之后，调节系统8向伺服阀72、72′和73的控制线圈输出修正信号。为此，调节系统8中有一些控制和调节单元。特别地，有一个变形补偿器81，它分成两个部分81a和81b，分别作用在上支承梁3和下支承梁3′，此外，还有一个位置伺服装置82，一个直线形状伺服装置83，一个水平状态控制装置84，它们与每根支持杆5，5′连接。
为了使图简化，图4只显示了连接在一根支持上辊21的支持杆5上的调节回路，但是，连接其它辊子上的作动筒的回路是一样的。
一般来说，调节系统的目的是使每根辊子中间位置保持在给定位置处，控制其水平状态以及辊子与要平整带材接触的母线的直线性。对于保持水平状态，必需考虑下支承梁3′确定的支持基准。由于缓冲和由于各种不同的压力产生的变形影响，这个基准不一定是严格水平的。
因此，在空载时，这个基准对应于由下平整装置2′的辊子21′定义的带材运动平面P。由作动筒15调节的上支承梁3的位置，构成上平整装置2的参考平面，它严格地平行于下平整装置2′的基准，上工作辊的叠置参照这个基准进行，通过保持上下两个平整装置工作辊的母线是直的并相互平行，以获得截面完全为矩形的带材。
通过传感器63可以知道每个时刻活塞62与缸体61的相对位置。但是，由于机械零件在作用力下的弹性变形，测得的位置并不直接代表对应平整辊21母线的位置，必需通过变形补偿装置81来修正，同时要在弹性矩阵810中计入产品的宽度L。自动补偿装置81将测得的平整力向量与整个机械结构的弹性矩阵810相乘，以便修正所希望的位置Xo。测得的平整力对应于传感器64测得的三个作动筒压力之和。与作用在相应辊子上的平整力所对应的位置Xo由调节系统8的数学模型计算。装置81a形成一个对应相应辊子母线的有效位置X的信号，它输入调节器82。后者确定要达到的有效位置与相应传感器63测得的位置之间的差值，并输出中间作动筒6a的位置修正指令，这个指令作用在对应的伺服阀72a上，以便使辊子中间部分获得位置修正。
水平控制装置84有一个比较器86，在其两个输入端84b、84c输入位置传感器63b、63c输出的信号，这两个信号对应于作动筒6b和6c相对于上支承梁3基准的位置。
这两个信号的差值经过P.I.D调节器86′的调整被一正一负地送到两介侧面作动筒6b、6c上的伺服阀72b、72c控制器上，使得这个差值总是保持在零。修正值可能是正的，也可以是负的。
用对应的压力传感器65测得的三个作动筒6a、6b、6c的压力信号被送到直线伺服装置83的输入端，这个装置包括P.I.D.式调节器87，与之连接的比较器88在金属板的反作用力在整个宽度上是一致的假设下，可以保证三个作动筒之间的压力分布，辊子21的母线保持平直。
中间作动筒的压力和两侧作动筒压力之间的比值为要平整带材的宽度的函数。两侧力之和与对应指令之间的差值由P.I.D.调节器87处理，它输出一个修正信号，同时作用在两侧伺服阀72b、72c，而在中间伺服阀72上输入一个相反的信号，以便消除这个差值。
可以看到，前面所描述的调节系统由于具有多种调节可能，能够同时或分别控制每个辊子的母线与由支承梁确定的基准之间的位置、直线性和平行性，因而便控制了辊子叠置的程度和平整力在各个辊子之间的分布，并在辊子之间构成严格为矩形的间隙。
另外，通过调整中间作动筒和两侧作动筒之间的压力分布，可以修改辊子长度方向的应力分布，例如，在考虑带材在宽度方向上的缺陷时。
另外，控制每根辊子上的压力和位置可以得到优化的波浪形，构成很好的平整操作所必需的曲率。
实际上，在多辊平整机中，带材被多次弯曲，以便取消纤维长度的差别，每次弯曲由一组三根辊子完成，其相互叠置的程度由带材的特性和相应辊子所要达到的平整效果所决定。
因而，在图2所示的九辊平整机中，所有辊子的作动筒均可作位置调整，使得将相继的辊子构成的曲率从机器进口向出口逐渐减小，而作动筒中的压力调整是使每个辊子承受的平整力受到限制。
但是，就象看到的那样，本发明的结构布置可以单独调整每个辊的位置和压力，以确定一个任意的波浪状通道，这个通道的形状是用根据带材特性建立的数学模型确定的。
另外，任意的组合都是可能的，例如，某些辊子通过其上的作动筒的位置调整，具有固定的位置，而另外一些辊子的作动筒是压力调整，辊子的位置是随动的，它们跟随由固定辊定义的波浪形状，以便在带材上产生确定的作用力。
作为例子，图5示意性地显示了一个九辊平整机。在这台机器中，只有辊子R1、R2、R5、R8和R9的作动筒是位置调整。其它辊子R3、R4、R6、R7的作动筒仅为压力调整，它们作用在带材上的压力是确定的，但辊子的位置是不固定的。
这样，每个位置固定的辊子R2、R5、R8两侧都有两个位于带材另一边的压力调整辊，以便在固定辊的两侧施加确定的作用力，以便建立一个由带材性质和作用压力所确定的曲率。
每三个辊子为一组，确定了一个向上或向下的对着相应固定辊的曲率，这样构成了由三个交替弯曲部分形成的波浪，其形状取决于带材的刚度，固定辊R2、R5、R8的位置以及其它辊子的作用力。
在这种情况下，从一个弯曲部分到下一个弯曲部分的过渡取决于带材的特性。值得指出，曲率中心不一定在固定辊上。
但是，也可以将所有辊子均设置成位置调整的，以便构成如图5所示的波浪形通道。
实际上，由各种参数特别是由金属特性参数和带材尺寸确定的数学模型可以给出一个优化的波浪形通道，这个通道并不一定与辊子数和辊子间距有关，这时调节系统根据各根辊子排列顺序确定它们的位置以及作用在辊子上的压力，以便获得所希望的形状。
因此，本发明的一个主要优点为波浪形的形状可以通过调整所有辊子的位置和作用在辊子上的压力而任意改变。
这样，可以改变相互交替的弯曲部分的数量和大小，进而根据带材的特性改变平整力，而不必改变辊子的间距。所有的辊子均与带材保持接触，并被驱动旋转，带动带材前进，驱动所需的力矩分布在所有的辊子上。
当然，本发明不局限于上述实例的细节，可以用其它类似装置来完成同样的功能，获得同样的结果，而不超出权利要求所保护的范围。
特别地，每根杆可以仅仅连接两个作动筒，用于调整相应辊子的高度和倾斜度。相反，也可以使用更多的作动筒，特别是在用圆截面作动筒时更是这样。
无论如何，使用长圆截面的作动筒的主要优点是有更大的有效作用面积，因此，利用最少数量的作动筒可以得到最大的作用力，这些作动筒分布在杆子向着支承梁的表面上。
因此，根据本发明，可以更自由地调整辊子的相对位置和相互叠置的程度，而不必人为地增加调节系统的复杂程度。
由于本发明可以用于任何种类的多辊平整机，平整装置可以装有或多或少的辊子。另外，这些辊子不一定都与一根支持杆和调节作动筒连接，有些辊子可以是固定的。
其它的组合也是可能的，这个机器可以适应带材的各种规格和特性，可以进行所有需要的矫正操作。
另外，可以对进口和/或出口辊进行铅直方向的自动调整，以便自动地根据不同的产品控制带材的进入和脱出阶段。
权利要求
1.具有叠置辊的带材平整机，带材沿其纵向X′X移动，平整机机架(1)的里面有两个具有相互平行并分开的辊子的平整装置(2，2′)，两个装置位于带材的两侧，辊子相互错开构成一个位于带材运动中平面两侧的波浪形通道，每个平整装置(2)有多个轴线平行的旋转平整辊(21)，每根平整辊均连有支持辊(22)，它们排成至少一行，分布在平整辊的整个长度上，所有这些都安装在支座(4)上，其与带材相对的一侧支持在支承梁(3)上，支承梁(3)又支持在机架(1)上；其特征为至少一个平整装置(2)的支座(4)有一个框架形的零件(40)，在这个零件里面并排排列着数量与平整辊(21)一样多的横杆(5)，杆可以在框架(40)内沿通过各自平整辊(21)轴线的压力平面(P1)相互独立地滑动，每根工作辊(21)在整个长度上通过支持辊(22)靠在上述杆上，每根杆(5)可以通过至少两个液压作动筒(6)独立地支持在支承梁(3)上，液压作动筒(6)位于支承梁(3)和杆(5)之间，分布在杆(5)的整个长度上。
2.根据权利要求1所述的辊式平整机，其特征为每根平整辊(21)在其端部以可以转动的方式安装在轴承(23)上，轴承连接在对应杆(5)的端部，使辊子(21)的轴承(23)在液压作动筒(6)的作用下可以相对于杆(5)作有限的移动。
3.根据权利要求1或2所述的辊式平整机，其特征为它有针对每一个位于支承梁(3)和横杆(5)之间的作动筒(6)的位置调整系统，以便独立地调整至少一部分平整辊(21)相对与带材运动中平面的位置和形态。
4.根据权利要求1、2和3中任意一条所述的辊式平整机，其特征为它有针对每一个位于支承梁(3)和横杆(5)之间的作动筒(6)的压力调整系统，以便独立地调整作用在至少一部分平整辊(21)上的平整力。
5.根据前述权利要求中任意一条所述的辊式平整机，其特征为每根横杆(5)的宽度最多等于平整辊(21)轴线的间距，将每根杆(5)支持在支承梁(3)上的作动筒(6)具有长形的截面，每个作动筒(6)的活塞沿杆(5)宽度方向的宽度基本上不超过杆的宽度，其长度根据作动筒(6)压力腔(64)的有效截面积确定，这个有效截面积与作用力及杆(5)上的作动筒数量相匹配。
6.根据权利要求5所述的辊式平整机，其特征为作动筒(6)的截面为长圆形，其端部为圆弧形。
7.根据权利要求5或6所述的辊式平整机，其特征为每根横杆(5)通过至少三个长圆截面作动筒(6)支持在支承梁(3)上，沿着杆的长度，这三个作动筒分别为一个中间作动筒和两个侧作动筒。
8.根据前述权利要求中任意一条所述的辊式平整机，其特征为作动筒(6)都装在至少一个中间零件(33)中，这个中间零件位于横杆(5)和支承梁(3)之间。
9.根据权利要求8所述的辊式平整机，其特征为装作动筒(6)的中间零件(33)在平整装置(2)的整个表面上延伸，上面有多行孔(34)，每一行对应于一根横杆(5)，每个孔构成一个作动筒(6)的缸体(61)，压在横杆(5)上的活塞(62)可滑动地安装在孔中。
10.根据权利要求9所述的辊式平整机，其特征为位于各横杆(5)同一位置的作动筒(6)缸体(61)被组装在一个零件(61′)中，它延伸在所有横杆(5)上，零件(61′)中有一列孔(34)，其中心对着相应杆(5)，每个孔构成一个作动筒(6)的缸体(61)，作动筒(6)的的活塞(62)压在横杆(5)上。
11.根据前述权利要求中任意一条所述的辊式平整机，其特征为支座(4)中有一个矩形框架(40)，它围着整个辊子系统(21，22)，框架上有多个横向平行于辊子(21)轴线的导向隔板(41)，它们相互分开，构成长槽(45)，其数量等于辊子数，槽内放置横杆(5)，每根杆端部上的装置(52，52′)可滑动地支持在框架上。
12.根据权利要求11所述的辊式平整机，其特征为横杆(5)的截面为矩形，其高度至少等于宽度，使其具有足够惯性矩，杆(5)与对应的工作辊(21)和支持辊共同构成半刚性组件，可以随分布在工作辊(21)长度上的作用力变形，并能在相应槽(45)内部滑动。
13.根据前述权利要求中任意一条所述的辊式平整机，其特征为支座(4)在与辊子相反的一面被板(43)封闭，它盖住了所有的横杆(5)并将框架(40)的边连接起来构成盒子，这个板(34)上对着每根杆(5)的地方有多个孔(44)，用于通过作动筒(6)的活塞(62)，作动筒(6)位于杆(5)和支承梁(3)之间。
14.根据前述权利要求中任意一条所述的辊式平整机，其特征为由框架式的中空零件(40)、横杆(5)和相应的工作辊(21)和支持辊(22)构成的组件构成一个盒子，它可以沿平行于辊(21)轴线的方向从平整机中抽出。
15.根据权利要求14所述的辊式平整机，其特征为在工作状态，每个盒子用支持在支承梁(3)上的可拆卸的卡爪(36)式机构卡在对应的支承梁(3)上。
16.调整带材的平整效果的方法，所述带材沿纵向X′X在上述任一权利要求所述的具有叠置辊的平整机中移动，其特征为调整一个支承梁(3)相对于另一个支承梁(3′)的相对位置，以便确定一个平整装置(2)和另一个平整装置(2′)的相对基准，每个平整辊(21)通过其支持辊(22)连接在横杆(5)上，横杆(5)在至少两个液压作动筒(6a，6b)作用下可沿与带材通过的平面垂直的方向滑动，这样，可以精确地确定至少一组平整辊相对于基准的位置，通过独立地调整这组辊子(R1，R2…)的各排作动筒(6)，可以调整每根辊(R1，R2…)叠置的程度，以获得分布在带材上的平整力，各个作动筒(6)的压力被限制在一个安全值之下，这个安全值对应于每个平整辊(21)的最大平整作用力。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征为根据带材的尺寸和物理特性确定一个由一组相继的弯曲部分构成的波浪形通道，以实现需要的平整效果，通过调整对应的作动筒(6)位置，独立地调整两组装置中至少一部分平整辊(R1，R2，R5…)，使得位于带材通道上的这些辊(R1，R2，R5…)的母线限定出预先确定的波浪形状。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征为每个杆(5)上有至少三个作动筒(6)，相应地为一个中间作动筒(6a)和两个侧作动筒(6b，6c)，通过对相应杆(5)的中间作动筒(6a)进行位置调整，将每个平整辊(21)调整到确定的叠置程度，这种调整是根据机架不同部分的变形以及考虑了作用力而进行的，测量杆(5)的两个侧作动筒(6b，6c)测得位置的差别，并修正这种差别，使其达到使辊子(21)与基准平行所需要的差值。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征为根据三个作动筒的相对位置，调整杆(5)上三个作动筒(6a，6b，6c)的压力分布，使得对应的工作辊(21)的母线与带材接触并保持直线。
20.根据权利要求16到19中的一条所述的方法，其特征为平整机有单数(n)根平整辊，在一个平整装置(2′)上的辊(1，3，5…n)与在另一个装置(2)上的辊(2，4，6…n-1)相互叠置，对至少两根辊上的作动筒作位置调整，这两根辊分别为(p)和(q)，它们位于两个装置上，分别在带材的上面和下面，至少对两对辊上的作动筒进行压力调整，这两对辊分别为(p-1，p+1)和(q-1，q+1)分别位于作位置调整的辊子(p和q)两侧，以便在辊子(p)和(q)处确定出至少两个朝向相反的弯曲部分，两个装置(2，2′)上的这两个辊子的位置、它们相对基准的位置以及作用在它们两侧辊子上的作用力，将根据要平整的带材的特性而确定，以便获得所希望的平整效果。
全文摘要
本发明为一个辊式平整机，它的固定机架(1)中有两个平整装置(2，2′)，平整装置中有多个轴线相互平行的平整工作辊(21)，它们可转动地安装在支座(4)中，每根辊子上有一排支持轮(22)，整个组件与要平整带材相对的一侧靠在支承梁(3)上。根据本发明，至少一个平整装置(2)的支座(4)有一个框架形的零件(40)，里面并排排列着多个横杆(5)，杆可以在框架(40)内沿铅直方向相互独立地滑动，工作辊(21)在整个长度上通过支持辊(22)支持在上述杆上，杆(5)可通过至少两个液压作动筒(6)独立支持在支承梁(3)上，液压作动筒(6)位于支承梁(3)和杆(5)之间，分布在杆(5)的整个长度上。本发明特别可以独立地调整叠置的程度和每个工作辊上的作用力，以便在带材行进的过程中调整平整作用。本发明特别应用于金属带材的冷平整。
文档编号B21D1/00GK1155855SQ9619058
公开日1997年7月30日 申请日期1996年4月15日 优先权日1995年4月14日
发明者米歇尔·切维特 申请人:克莱西姆公司