钢卷内圈涨紧装置和涨紧钢卷内圈的方法

摘要

本发明公开了一种钢卷内圈涨紧装置，所述钢卷内圈涨紧装置包括支座、主轴和多个活塞缸，所述主轴设在所述支座上且相对于所述支座可绕所述主轴的长度方向旋转，多个活塞缸，多个所述活塞缸沿所述主轴的周向间隔布置，所述活塞缸包括缸体、活塞和活塞杆，所述缸体与所述主轴相连，所述活塞设在所述缸体内且沿所述缸体的长度方向可移动，所述活塞杆的第一端与所述活塞相连，所述活塞杆的第二端适于与钢卷内圈的内周壁接触以涨紧所述钢卷内圈。根据本发明实施例的钢卷内圈涨紧装置，可以快速实现钢卷内圈的涨紧，不仅可以降低人工劳动强度，并且可以满足机器人焊接的条件，有助于工业自动化的发展。

说明书

技术领域

本发明涉及轧钢生产技术领域，尤其是涉及一种钢卷内圈涨紧装置和涨紧钢卷内圈的方法。

背景技术

轧钢生产过程中，需要对钢卷内圈的带头进行焊接，防止在运输过程中钢卷内圈发生松动。由于钢卷较松，相连的钢卷层之间的间隙较大，通常采用人工电弧焊的方式进行焊接，人工焊接的方式不仅焊接质量、焊接效率较低，并且工人的劳动强度大，已经成为制约生产运行的瓶颈问题。因此出现了使用机器人对钢卷内圈带头焊接的方式，但是，机器人焊接的条件较苛刻，钢卷内圈需要完全涨紧后机器人才可以作业，相关技术中，缺少专用的装置对钢卷内圈进行涨紧。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面的实施例提出一种钢卷内圈涨紧装置，可快速实现钢卷内圈涨紧。

本发明的第二方面的实施例提出一种涨紧钢卷内圈的方法。

根据本发明的第一方面实施例的钢卷内圈涨紧装置包括支座、主轴和多个活塞缸，所述主轴设在所述支座上且相对于所述支座可绕所述主轴的长度方向旋转，多个活塞缸，多个所述活塞缸沿所述主轴的周向间隔布置，所述活塞缸包括缸体、活塞和活塞杆，所述缸体与所述主轴相连，所述活塞设在所述缸体内且沿所述缸体的长度方向可移动，所述活塞杆的第一端与所述活塞相连，所述活塞杆的第二端适于与钢卷内圈的内周壁接触以涨紧所述钢卷内圈。

根据本发明实施例的钢卷内圈涨紧装置，通过多个活塞缸带动钢卷内圈转动，从而快速将其涨紧，涨紧后的钢卷带头焊接较简单，不仅可以降低人工劳动强度，并且可以满足机器人焊接的使用条件，有助于工业自动化的发展。

在一些实施例中，多个所述活塞缸布置成沿所述主轴的长度方向间隔布置的多排，每一排所述活塞缸包括至少两个所述活塞缸，每一排所述活塞缸中的至少两个所述活塞缸沿所述主轴的周向间隔布置。

在一些实施例中，钢卷内圈涨紧装置还包括引导头，所述引导头与所述主轴的一端相连，所述引导头的横截面积沿远离所述主轴的方向逐渐减小。

在一些实施例中，所述引导头大体为圆锥形。

在一些实施例中，钢卷内圈涨紧装置还包括摩擦头，所述摩擦头与所述活塞杆的第二端相连，所述摩擦头远离所述活塞杆的一个侧面为弧形面，所述摩擦头的该弧形面适于与所述钢卷内圈相接触。

在一些实施例中，所述摩擦头大体为半球体。

在一些实施例中，所述主轴设有从其外周面向外凸出的环形凸台，所述环形凸台设有从其外周面向内延伸的凹槽，所述缸体设在所述凹槽内。

在一些实施例中，所述活塞缸为气缸，所述钢卷内圈涨紧装置还包括供气组件，所述主轴具有内腔，所述供气组件通过所述内腔与所述气缸连通。

在一些实施例中，所述供气组件包括供气管路、比例减压阀、快速放气阀和换向阀，所述供气管路与所述内腔相连，所述比例减压阀、所述快速放气阀和所述换向阀设在所述供气管路上。

在一些实施例中，所述气缸为单作用弹簧复位气缸。

根据本发明的第二方面的实施例的涨紧钢卷内圈的方法，包括如下步骤：

将主轴沿所述钢卷内圈的轴向朝向所述钢卷内圈的内部移动以使所述主轴上的活塞缸位于所述钢卷内圈的内部；向所述活塞缸内通入气体或液体以推动所述活塞缸的活塞带动活塞杆向外移动，以使所述活塞杆的外端与钢卷内圈的内周壁相接触；驱动所述主轴绕其周向转动以通过所述活塞杆的外端涨紧所述钢卷内圈。

在一些实施例中，所述主轴的一端设有引导头，在将主轴朝向所述钢卷内圈移动之前，将所述引导头对准所述钢卷内圈。

在一些实施例中，向所述活塞缸内通入气体或液体时，逐渐增加气体压力或液体压力，直至所述气体压力或液体压力达到最大值。

附图说明

图1是根据本发明实施例的钢卷内圈涨紧装置的示意图；

图2是根据本发明实施例的钢卷内圈涨紧装置的A-A截面图。

附图标记：

支座1，

主轴2，环形凸台21，

活塞缸3，缸体31，活塞32，活塞杆33，

引导头4，

摩擦头5，

供气管路6，

比例减压阀7，

快速放气阀8，

换向阀9，

钢卷内圈的内周壁10。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明实施例的钢卷内圈涨紧装置，包括支座1、主轴2和多个活塞缸3。其中支座1起到支撑作用，主轴2安装在支座1上，且主轴2相对于支座1可绕主轴2的长度方向旋转，换言之，主轴2可转动地安装在在支座1上。

多个活塞缸3沿主轴2的周向间隔布置，活塞缸3包括缸体31、活塞32和活塞杆33，缸体31与主轴2相连，活塞32设在缸体31内且沿缸体31的长度方向可移动，活塞杆33 的第一端与活塞32相连，活塞杆33的第二端适于与钢卷内圈的内周壁10接触以涨紧钢卷内圈。

可以理解的是，活塞缸3设在主轴2上，通过缸体31以后主轴2相连，多个活塞缸3分布在主轴2周向的不同位置处，活塞缸3的排布方式可以为多种，如多个活塞缸3在一个或多个圆周面上排布，或者每个活塞缸3均位于不同的圆周面上，形成螺旋结构，再或者活塞缸3无规律地分布在主轴2上，只需满足沿主轴2的周向间隔分布即可。

活塞缸3通入气体或液体后带动活塞32沿缸体31的长度方向向外移动，活塞杆33与活塞32一起向外移动，活塞杆33的第二端与钢卷内圈的内周壁10接触，由于多个活塞缸3沿主轴2的周向分布，当活塞杆33移动到一定位置时，可以将钢卷内圈向外撑开，与此同时，主轴2沿与钢卷收紧的方向相反的方向转动，并带动活塞缸3一起转动，活塞杆33 带动钢卷内圈转动，转动过一定角度后，即可将钢卷内圈涨紧。

需要说明的是，钢卷收紧的方向指的是，由钢卷的外圈向内圈过渡的转动方向，钢卷内圈沿此方向转动，钢卷收紧，内圈的直径会逐渐减小。钢卷出厂后，外圈经过捆扎，其直径不会增加，当内圈沿与钢卷收紧的方向相反的方向转动时，钢卷内圈的直径变大，钢卷内圈被涨紧，钢卷各层之间的间隙减小。

根据本发明实施例的钢卷内圈涨紧装置，通过多个活塞缸3带动钢卷内圈转动，从而快速将其涨紧，涨紧后的钢卷带头焊接较简单，不仅可以降低人工劳动强度，并且可以满足机器人焊接的使用条件，有助于工业自动化的发展。

在一些实施例中，多个活塞缸3布置成沿主轴2的长度方向间隔布置的多排，每一排活塞缸3包括至少两个活塞缸3，每一排的活塞缸3的中轴线位于同一个圆周面上，多排活塞缸3可以保证钢卷内圈的轴向多个位置均可以被撑起，保证钢卷内圈的各个位置可同时转动涨紧，如此设置，即使钢卷的轴向宽度较大，多排活塞缸3也可以起到很好涨紧作用。

进一步地，每一排活塞缸3中的至少两个活塞缸3沿主轴2的周向间隔布置。可以理解的是，当每一排的活塞缸3的数量为两个时，两个活塞缸3应相对布置，以达到撑起钢卷内圈的目的，且为了保证钢卷内圈的各个部位受力均匀，避免钢卷内圈发生变形，每一排内的多个活塞缸3应均匀布置。

在一些具体实施例中，活塞缸3沿主轴2的长度方向布置为两排，两排活塞缸3在主轴2长度方向上的间隔距离为300mm，每一排包括六个活塞缸3，六个活塞缸3沿主轴2 的周向均匀分布，相邻两个活塞缸3中轴线之间的夹角为60度。

在一些实施例中，钢卷内圈涨紧装置还包括引导头4，引导头4与主轴2的一端相连，引导头4的横截面积沿远离所述主轴2的方向逐渐减小。引导头4起到引导主轴2和活塞缸3进入到钢卷内圈内部的作用，由于多个活塞缸3的横截面积的外周轮廓较大，直接进入到钢卷内圈内部比较困难，因此在主轴2的一端加设引导头4，引导头4远离主轴2的一端先对准钢卷内圈，这一端的横截面积较小，更容易进入到钢卷内圈，之后主轴2沿长度方向逐渐进入到钢卷内圈内部。

具体地，引导头4大体为圆锥形，且引导头4的材料为树脂，圆锥形结构的尖端部分更容易进入到钢卷内圈的内部，此外，需要说明的是，引导头4的端面，即圆锥形靠近主轴2一侧的端面的直径大于等于活塞缸3所在的横截面的外周轮廓的直径，如此设置，只要引导头4进入到钢卷内圈内部，活塞缸3也可以随之进入，无需特意进行定位。另外，活塞缸3与引导头4在主轴2长度方向上的距离不宜过大，以免引导头4失去作用。

在一些实施例中，钢卷内圈涨紧装置还包括摩擦头5，摩擦头5采用耐磨材料制成，摩擦头5与活塞杆33的第二端相连，摩擦头5远离活塞杆33的一个侧面为弧形面，摩擦头 5的该弧形面适于与钢卷内圈相接触。

由于钢卷内圈的内周壁10为曲面，摩擦头5的弧形面与钢卷内圈更匹配，另外弧形面可以增加与钢卷内圈的接触面积，起到增加摩擦力和减小压强的作用，增大摩擦力可以使得活塞杆33可以更好地带动钢圈内圈与其同步转动，涨紧效率更高，减小钢卷内圈受到的局部压强，可以防止钢卷内圈受力过大发生变形，影响钢卷质量。

具体地，摩擦头5大体为半球体。半球体结构可以起到很好的增加摩擦力和减小压强的作用，并且加工方便，可降低生产成本。

在一些实施例中，主轴2设有从其外周面向外凸出的环形凸台21，环形凸台21设有从其外周面向内延伸的凹槽，活塞缸3的缸体31设在凹槽内，可以理解的是，主轴2的外侧设有环绕一周设置的凸台，凸台上具有凹槽，活塞缸3的缸体31固定设置在凹槽内。

由于活塞缸3自身的重量较大，环形凸台21起到支撑和固定活塞缸3的作用，可以有效提高装置的强度，增加装置的稳定性，防止活塞缸3与主轴2分离。需要说明的，在一些实施例中，主轴2与活塞缸3为一体式结构，即缸体31与主轴2一体形成，以此增加活塞缸3与主轴2的连接强度，进一步增加结构稳定性。

在一些实施例中，活塞缸3为气缸，钢卷内圈涨紧装置还包括供气组件，主轴2具有内腔，供气组件通过内腔与气缸连通，压力气体经过供气组件进入气缸，并带动活塞32移动，活塞32带动活塞杆33移动，达到撑开钢卷内圈的目的。当然，活塞缸3也可以为液压缸，相对于液压缸，气缸的结构更简单，成本也更低，更适用于本装置。

具体地，上述供气组件包括供气管路6、比例减压阀7、快速放气阀8和换向阀9，供气管路6与主轴2的内腔相连，比例减压阀7、快速放气阀8和换向阀9设在供气管路6 上，比例减压阀7可以实现无极调压，调节通入气缸内气体的压力，从而调节活塞杆33伸缩的速度，换向阀9用于调节气体的流向，快速放气阀8可以实现快速泄压，有利于活塞杆33的快速复位。

在钢卷内圈装置工作时，气体压力经过比例减压阀7进入到气缸内，压力逐渐增加，直至达到最大，以避免气缸太快到达最大压力，导致内圈钢板变形，无法涨紧。待钢卷内圈涨紧后，换向阀9断电换向，气缸内的压力气体通过快速放气阀8快速泄压。

在一些实施例中，气缸为单作用弹簧复位气缸，单作用弹簧复位气缸是最常见的气缸之一，主要由缸体31、活塞32、活塞杆33和复位弹簧组成，气缸泄压后活塞杆33通过复位弹簧复位，此种气缸结构简单，且成本较低。

下面参考附图描述根据本发明的一些具体示例的钢卷内圈涨紧装置。

根据本发明实施例的钢卷内圈涨紧装置，包括支座1、主轴2和多个活塞缸3。

主轴2可转动地安装在支座1上，活塞缸3沿主轴2的周向间隔布置，以此形成一横截面的外周轮廓为圆形的结构，活塞缸3包括缸体31、活塞32和活塞杆33，活塞杆33沿缸体31的长度方向可伸缩地的移动，活塞杆33的第一端与活塞32相连，活塞杆33的第二端适于与钢卷内圈的内周壁10接触以涨紧钢卷内圈。

活塞缸3沿主轴2的长度方向布置为两排，两排活塞缸3在主轴2长度方向上的间隔距离为300mm，每一排包括六个活塞缸3，六个活塞缸3沿主轴2的周向均匀分布，相邻两个活塞缸3中轴线之间的夹角为60度。

缸体31与主轴2一体形成，在主轴2外周面上还设由环形凸起，环形凸台21上设有凹槽，活塞缸3的缸体31设在凹槽内，以此提高活塞缸3与主轴2的连接强度。

钢卷内圈涨紧装置还包括圆锥形的引导头4，引导头4的尖端朝向外侧，引导头4的端面与主轴2相连，且引导头4端面的直径大于等于活塞缸3所在的横截面的外周轮廓的直径，只要将引导头4对准钢卷内圈，即可引导主轴2和活塞缸3进入到钢卷内圈内部，无需进行其他定位，使用方便。

在活塞杆33的第二端设有呈半球体的摩擦头5，且摩擦头5的球面朝向外侧，用于与钢卷内圈接触，以此增加活塞杆33与钢卷内圈之间的摩擦力，减小钢卷内圈受到的压强，防止钢板变形，摩擦头5的材料为耐磨材料。

所述活塞缸3为单作用弹簧复位气缸，主轴2具有内腔，气缸的供气管路6通过内腔与气缸连通，供气管路6上设有比例减压阀7、快速放气阀8和换向阀9，在气缸工作过程中，比例减压阀7调节通入气缸内气体的压力，从而调节活塞杆33伸缩的速度，待涨紧工作完成后，换向阀9调节气体的流向，气缸放气，快速放气阀8快速泄压，并配合气缸内的复位弹簧，实现活塞杆33的快速复位。

根据本发明实施例的涨紧钢卷内圈的方法包括如下步骤：

将主轴2沿钢卷内圈的轴向朝向钢卷内圈的内部移动以使主轴2上的活塞缸3位于钢卷内圈的内部；

向活塞缸3内通入气体或液体以推动活塞缸3的活塞32带动活塞杆33向外移动，以使活塞杆33的外端与钢卷内圈的内周壁10相接触；

驱动主轴2绕其周向转动以通过活塞杆33的外端涨紧钢卷内圈。

根据本发明实施例的涨紧钢卷内圈的方法，首先需要将主轴2及活塞缸3移动到钢卷内圈内部，此步骤中，需要保证所有的活塞缸3均位于钢卷内圈的内部空间，若采用的活塞缸3为气缸，则向气缸内通入压力气体，若采用的活塞缸3为液压缸，则向液压缸内通入液压油，以此推动活塞32带动活塞杆33向外移动，以使活塞杆33的外端与钢卷内圈的内周壁10相接触，从而将钢圈内圈向外撑起，与此同时，驱动主轴2沿与钢卷收紧方向相反的方向转动，从而通过活塞缸3带动钢卷内圈同步转动，达到涨紧钢卷内圈的目的。

在向活塞缸3内通入气体或液体过程中，气体压力或液体压力为逐渐增加，直至气体压力或液体压力达到最大值，如此设置，可以避免气缸太快到达最大压力，导致内圈钢板变形，无法涨紧。

在一些实施例中，主轴2的一端设有引导头4，在将主轴2朝向钢卷内圈移动之前，将引导头4对准所述钢卷内圈，由此，可以通过引导头4引导活塞缸3和主轴2进入到钢卷内圈内，大大降低了施工难度，节约人力物力。

需要说明的是，驱动主轴2转动的方式采用电机驱动，当然也可以采用其他方式，只要可以产生足够的扭矩带动钢卷内圈转动即可。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。