軋鋼機和軋鋼機組的製作方法
2023-05-15 20:49:56 1
專利名稱：軋鋼機和軋鋼機組的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及一種軋鋼機和一種軋鋼機組，更具體地講，本發明涉及用於將工件軋製成例如鋼條、鋼絲和鋼管等產品的一種軋鋼機和一種軋鋼機組。本說明書中的「產品」一詞是指一個包括鋼條、鋼絲和鋼管在內的總稱概念。
一種多級四輥或三輥的軋鋼機組沿四個或三個方向對一個工件進行反覆軋制，逐漸減小該工件的橫截面面積，從而將該工件加工成具有理想尺寸的理想形狀。
圖9和10表示了用在上述軋制過程中的典型的四輥軋鋼機。在圖9中，一個輸入軸101驅動四個軋輥102、103、104和105。該輸入軸101與一個軋輥102相聯接。四個軋輥102、103、104和105中每一個的兩側都帶有錐形齒輪(102b、103b、104b或105b，視情況而定)。當輸入軸101帶動軋輥102旋轉時，輸入軸101的驅動力通過錐形齒輪102b、103b、104b和105b傳遞給其它的軋輥103、104和105。
圖10表示了一個與圖9所示的軋鋼機相類似的四輥軋鋼機，但是圖10所示的軋鋼機的軋輥相對水平位置和垂直位置傾斜了45°。其輸入軸向斜上方伸出。因此與該輸入軸相聯接的減速器必須又高又大，從而佔據了大量的空間，同時還增加了該設備的成本。
為了提高產品的尺寸精度，有效的方案是採用一個多階段的軋鋼機組對工件進行軋制，該軋鋼機組包括數個以串聯形式布置的軋鋼機，這些軋鋼機中的軋輥單元彼此之間的相角相差十分精確。
特別對於對鋼管進行張力減徑的情況而言，鋼管的內表面往往傾向於變方或變成多邊形。通過精密地調節軋輥的相角就可以顯著地減小這種傾向，從而生產出具有圓形內表面的鋼管。
對於根據現有技術的軋鋼機而言，如果改變一個軋鋼機的相角，那麼其減速器將變得很龐大。如果為一個軋鋼機加裝一個殼體，並且通過改變該殼體的布置來調節軋輥的相角，那麼其減速器將變得很複雜。
鑑於上述情況，本發明的目的是提供一種緊湊的軋鋼機和軋鋼機組。與之相聯接的減速器也可以很緊湊。經該軋鋼機和軋鋼機組軋制出的鋼管的內表面可以被防止變方。
根據本發明的第一方面，提供了一種軋鋼機，該軋鋼機包括(ⅰ)一個軋輥單元，該軋輥單元包括數個對稱布置在軋鋼機的型孔周圍的軋輥，和(ⅱ)一個用於驅動和轉動各個軋輥的驅動單元。該驅動單元包括一個大直徑的環狀驅動錐形齒輪、一個用於轉動和驅動錐形齒輪的輸入軸機構、數個按規則的間距布置的用於將驅動錐形齒輪的旋轉運動傳遞給軋輥的傳動機構、和一個用於容納這些組件的殼體。輸入軸機構具有一個從殼體的外側插入該殼體的輸入軸和一個安裝在該輸入軸上並與驅動錐形齒輪相嚙合的小直徑的輸入錐形齒輪。該輸入軸機構位於兩個相鄰的傳動機構之間。
根據本發明的第二方面，提供了一種基於第一方面的一種軋鋼機，其中每一個傳動機構包括(ⅰ)一個第一傳動軸，該第一傳動軸上安裝有一個與驅動錐形齒輪相嚙合的小直徑的傳動錐形齒輪、(ⅱ)一個安裝在第一傳動軸上的第一圓柱齒輪、(ⅲ)一個與一個軸或一個軋輥相聯接的第二傳動軸、和(ⅳ)一個安裝在第二傳動軸上並與第一圓柱齒輪相嚙合的第二圓柱齒輪。
根據本發明的第三方面，提供了一種基於第二方面的一種軋鋼機，其中(ⅰ)輸入軸機構中的輸入軸代替了其中一個傳動機構中的第一傳動軸，並與第二傳動軸相平行，和(ⅱ)第一圓柱齒輪被安裝在輸入軸上並且與第二傳動軸上的第二傳動齒輪相嚙合。
根據本發明的第四方面，提供了一種基於第三方面的一種軋鋼機，其中一個第一錐形齒輪代替了輸入軸上的第一圓柱齒輪，同時一個第二錐形齒輪代替了第二傳動軸上的第二圓柱齒輪。
根據本發明的第五方面，提供了一種包括數個基於第一方面的軋鋼機的軋鋼機組。這些軋鋼機的輸入軸被水平布置，並且它們的軋輥單元的相角彼此不同。
根據本發明的第六方面，提供了一種包括數個基於第四方面的軋鋼機的軋鋼機組。這些軋鋼機的輸入軸被水平布置，並且它們的軋輥單元的相角彼此不同。
根據本發明的第七方面，提供了一種包括基於第三方面的軋鋼機的軋鋼機組，該軋鋼機的輸入軸被水平布置，基於第五方面的軋鋼機組和基於第六方面的軋鋼機組都以串聯形式布置。
本發明的第一方面顯示出的優點如下。當一個外部驅動力源的扭矩被傳遞給驅動錐形齒輪時，該驅動錐形齒輪發生旋轉。這種旋轉運動通過數個傳動機構被傳遞給各個軋輥。這樣，軋輥發生旋轉，從而對工件進行軋制。因為輸入軸機構位於兩個相鄰的傳動機構之間，所以輸入軸機構和兩個傳動機構之間的相角可以任意確定，只要它們互不幹擾即可。換句話說，軋輥單元的相角可以被任意改變，而輸入軸依舊保持水平。因此，通過將數個根據本方面的軋鋼機串聯布置在一起，就可以構成一個彼此之間的軋輥相角相差十分精確的軋鋼機組。
本發明的第二方面顯示出的優點如下。驅動錐形齒輪的轉矩通過每個傳動機構中的相互嚙合的第一傳動軸上的第一圓柱齒輪和第二傳動軸上的第二圓柱齒輪被傳遞給軋輥；因此，驅動力可以被有效利用，傳動損失很小。另外，因為傳動機構十分緊湊，所以它們不容易與輸入軸機構相干涉；因此傳動機構的相角以及相應的軋輥單元的相角可以被大幅度地調整。
本發明的第三方面顯示出的優點如下。輸入軸代替了其中一個傳動機構中的第一傳動軸，並且扭矩通過相互嚙合的第一和第二圓柱齒輪被從輸入軸傳遞給第二傳動軸。因此軋輥可以水平和垂直布置，同時輸入軸水平布置並與第二傳動軸相平行。
本發明的第四方面顯示出的優點如下。輸入軸的轉矩通過第一和第二錐形齒輪被傳遞給第二傳動軸。通過改變第一和第二錐形齒輪的直徑，就可以任意調整輸入軸和第二傳動軸之間的角度。相應地，在輸入軸保持水平的條件下，軋輥單元的相角可被任意改變。因此通過將數個根據本方面的軋鋼機串聯布置在一起，就可以構成一個彼此之間的軋輥相角相差十分精確的軋鋼機組。
本發明的第五方面顯示出的優點如下。因為該軋鋼機組由彼此之間的軋輥相角相差十分精確的軋鋼機構成，所以工件可以被沿許多不同的方向進行軋制；因此可以獲得很高的軋制精度，並且可以避免鋼管的內表面變方。因為所有軋鋼機的輸入軸都水平布置，所以帶有減速器的聯接件部分不會具有龐大的體積。另外，由於減速器中無需使用傳動錐形齒輪，所以這些減速器不會變得體積龐大。
本發明的第六方面顯示出的優點如下。因為該軋鋼機組由彼此之間的軋輥相角相差十分精確的軋鋼機構成，所以工件可以被沿許多不同的方向進行軋制；因此可以獲得很高的軋制精度，並且可以避免鋼管的內表面變方。因為機組中的軋鋼機的輸入軸水平布置，而它們的軋輥傾斜布置，所以它們與減速器之間的聯接件不會體積龐大。
本發明的第七方面顯示出的優點如下。因為一個帶有水平和垂直軋輥的軋鋼機和數個彼此之間的軋輥相角相差十分精確的軋鋼機以串聯形式布置，所以可以獲得很高的軋制精度，並且可以避免鋼管的內表面變方。另外，因為所有的輸入軸都水平布置，所以它們與減速器之間的聯接件不會體積龐大。
下面將結合附圖對本發明的特徵和優點進行說明，從而本發明將會被更清楚地得以理解，附圖包括圖1是根據本發明的第一和第二方面的軋鋼機「A」的一個實施例的主視圖，其中其前面部分已被拆下；圖2是圖1所示的軋鋼機「A」的部分放大視圖；圖3是圖1所示的軋鋼機「A」的橫剖視圖；圖4是根據本發明的第三方面的軋鋼機「B」的一個實施例的主視圖，其中其前面部分已被拆下；圖5是根據本發明的第四方面的軋鋼機「C」的一個實施例的主視圖，其中其前面部分已被拆下；圖6是圖5所示的軋鋼機「C」的橫剖視圖；圖7表示了具有不同軋輥相角的軋鋼機「A」和「B」；圖8表示了具有不同軋輥相角的軋鋼機「B」和「C」；圖9是根據現有技術的帶有垂直和水平軋輥的四輥軋鋼機的主視圖；和圖10是根據現有技術的帶有傾斜軋輥的四輥軋鋼機的主視下面將結合附圖對根據本發明的推薦實施例進行說明。
參看圖1和2，首先說明一下軋鋼機「A」的基本結構。
軋鋼機「A」是四輥結構，它具有一對相互對置的傾斜軋輥1和1和另外一對相互對置的傾斜軋輥1和1，後一對的位置與前一對相互垂直。四個軋輥1以90°的間距分布在軋鋼機「A」的型孔的周圍，工件便在它們之間的型孔內被軋製成型。每一個軋輥1的中心都固定有一個軸2。參考數字3標示了一個環形的外殼，該外殼內容納有一個驅動錐形齒輪4、傳動機構8等，這將在下文詳細說明。外殼3被分為了一個前部分3a(在圖1中已被拆下)和一個後部分3b。下文還將結合圖3對外殼3進行詳細說明。
四個軋輥1被安裝在一個內殼上，而該內殼又被容納在外殼3中。
外殼3大體呈環形。大直徑的驅動錐形齒輪4被置於外殼3內。驅動錐形齒輪4的外徑稍小於外殼3的外壁的內徑，並且外殼以型孔為圓心。因此，外殼3的尺寸相當大。驅動錐形齒輪4的內徑大於四個軋輥1中最外端的兩點間的距離。
參考數字5標示了一個輸入軸機構，該機構包括一個輸入軸6和一個固定在輸入軸6上的輸入錐形齒輪7。當輸入軸6在一個電機和一個減速器(皆未示出)的驅動下旋轉時，驅動錐形齒輪4就會繞軋鋼機「A」的型孔進行旋轉。
參考數字8表示傳動機構。每一個傳動機構8包括一個與驅動錐形齒輪4相嚙合的傳動錐形齒輪10、一個第一傳動軸11、一個第二傳動軸12等。每一個軋輥1都配備有一個傳動機構8；因此總共有四個傳動機構8。當驅動錐形齒輪4在輸入軸機構5的驅動下旋轉時，驅動錐形齒輪4的扭矩就被傳遞給傳動機構8，從而使軋輥1發生旋轉。
下面將對軋鋼機「A」進行詳細說明。
如圖2和3所示，外殼3被分為了前部分3a和後部分3b。一個前驅動錐形齒輪4a和一個後驅動錐形齒輪4b分別被支承在前部分3a和後部分3b中的軸承31上。儘管圖3中採用了兩個驅動錐形齒輪4a和4b，但也可以單獨採用前或後驅動錐形齒輪，只要該齒輪具有足夠的傳遞扭矩的能力即可。圖6表示了一個只採用了一個驅動錐形齒輪4的實施例。
輸入軸6的中部和前端分別受到軸承32和軸承33的支承，從而使該輸入軸6能夠相對外殼3自由旋轉。固定在輸入軸6上的輸入錐形齒輪7與單獨的一個驅動錐形齒輪4或兩個驅動錐形齒輪4a和4b相嚙合，並對之進行驅動。
參看圖2，下面將對傳動機構8進行詳細說明。第一傳動軸11被支承在軸承34和35上。小直徑的傳動錐形齒輪10和一個第一圓柱齒輪21被安裝在第一傳動軸11上。因為傳動錐形齒輪10由驅動錐形齒輪4進行驅動，所以當驅動錐形齒輪4旋轉時，第一傳動軸11就會發生旋轉。
另一方面，第二傳動軸12與第一傳動軸11相平行，並且被支承在軸承36和37上。
一個第二圓柱齒輪22被安裝在第二傳動軸12上，並且與第一圓柱齒輪21相嚙合。第二傳動軸12通過一個聯接件40與一個軋輥軸2相聯接。
第一和第二圓柱齒輪21和22可以是正齒輪或斜齒輪。軸承34至37被安裝在外殼3上。
在具有上述結構的本實施例中，當一個電機(未示出)的旋轉扭矩通過一個減速器被傳遞給輸入軸6時，驅動錐形齒輪4就會發生旋轉。然後驅動錐形齒輪4的旋轉通過四個傳動機構8被傳遞給四個軋輥1，這樣，四個軋輥1就會同時發生旋轉。
在該實施例中，輸入軸機構5可以被安裝在外殼3上的任意兩個相鄰的傳動機構8之間，同時輸入軸6可以與傳動機構8的第一和第二傳動軸11和12成任意的角度。輸入軸機構5相對於一個相鄰的傳動機構8的安裝角度大約為20°至70°，這是為了避免該輸入軸機構5與兩個與之相鄰的傳動機構8之間發生幹涉。
輸入軸6與一個相鄰的軋輥1之間的角度在圖7(2)、7(3)和8(5)中分別被設置為45°、67.5°和56.25°。圖7(3)中的軋鋼機「A」在圖7(4)中進行了旋轉倒置，從而所述角度變為22.5°。圖8(5)中的軋鋼機「A」在圖8(6)中進行了旋轉倒置，從而所述角度變為33.75°。
根據本實施例，軋輥單元的相角可以如上所述被精密地調節；因此就可以保證高的軋制精度。另外，當軋制管件時，可以有效地防止內表面變方。此外，因為輸入軸6可以如上述例子所示被水平布置，所以軋鋼機「A」與其減速器之間的聯接件部分的體積和高度就可以保持較小；因此整個軋制設備就可以既矮小又緊湊。
下面將對根據本發明的第三方面的軋鋼機「B」的一個實施例進行說明。圖4是軋鋼機「B」的主視圖，其前面部分已被拆下。
軋鋼機「B」具有四個水平和垂直布置的軋輥1。其結果是，儘管其中三個軋輥1的傳動機構8可以與軋鋼機「A」中的傳動機構具有相同的結構，但其中一個水平布置的傳動機構8a只可以裝備有一個第二傳動軸12而不可以再裝備有一個第一傳動軸，這是因為該第一傳動軸會與該軋鋼機「B」的輸入軸6相干涉。因此傳動機構8a中沒有裝備第一傳動軸。在傳動機構8a中，一個輸入錐形齒輪7和一個第一圓柱齒輪21被安裝在輸入軸6上，並且驅動扭矩被從第一圓柱齒輪21傳遞給第二傳動軸12。
對上述結構而言，當驅動錐形齒輪4旋轉時，四個軋輥1也發生旋轉。
當軋鋼機「B」的輸入軸6被水平布置時，四個軋輥1如圖7(1)所示被水平和垂直布置。將幾個軋鋼機「A」和一個軋鋼機「B」組合起來，就可以構成一個具有水平輸入軸的六相角的軋鋼機組。
下面將對根據本發明的第四方面的軋鋼機「C」的一個實施例進行說明。圖5是軋鋼機「C」的主視圖，其前面部分已被拆下。圖6是圖5所示的軋鋼機「C」的橫剖視圖。
本實施例中的四個軋輥1、一個驅動錐形齒輪4和其中三個軋輥1的傳動機構8都與圖4所示的軋鋼機「B」相同。如圖6所示，軋鋼機「C」只有一個驅動錐形齒輪4。
在軋鋼機「C」中，一個水平軋輥1的傳動機構8b具有一個安裝有一個輸入錐形齒輪7和一個第一傳動錐形齒輪50的輸入軸6。傳動機構8b還具有一個安裝有一個第二錐形齒輪51的第二傳動軸12。扭矩通過第一和第二錐形齒輪50和51進行傳遞。軋鋼機「C」的輸入軸6與軋鋼機「A」和軋鋼機「B」中的輸入軸的相同之處在於輸入軸6的前端受到軸承33的支承，而第一錐形齒輪50之後的部分受到軸承32的支承。然而，前述輸入軸6與後述輸入軸6的不同之處在於前述輸入軸6上的輸入錐形齒輪7和第一錐形齒輪50之間的部分還受到第三個軸承32A的支承。然而根據具體情況的要求，既可以採用兩點支承也可以採用三點支承。
根據本實施例，通過改變第一錐形齒輪50和第二錐形齒輪51的直徑，就可以改變輸入軸6與第二傳動軸12(以及與之相聯接的軋輥1)之間的角度。這即是說，儘管在圖5中，所述角度為11.25°，但是可以通過增大或減小第一錐形齒輪50和第二錐形齒輪51的直徑相應地增大或減小該角度值。
圖8(7)表示了圖5所示的軋鋼機「C」，其中輸入軸6水平布置，並且一個軋輥相角為78.75°。圖8(8)表示了經過旋轉倒置後的圖8(7)所示的軋鋼機「C」，從而其中一個軋輥相角為11.25°。
相應地，通過將所有軋鋼機「A」、「B」和「C」串聯組合起來，就可以構成一個具有許多不同軋輥相角的並且彼此之間的軋輥相角相差十分精確的軋鋼機組。
儘管上述實施例都是四輥結構的軋鋼機，但是通過使用傳動機構8和輸入軸機構5，也可以構成三輥結構的軋鋼機。也就是說，三個軋輥圍繞型孔以120°的間距布置，三個軋輥配備有三個傳動機構8，並且它們由一個驅動錐形齒輪4進行驅動。三輥軋鋼機的輸入軸機構中的輸入軸可以被水平布置；因此該輸入軸與其減速器之間的聯接件體積很小。
本發明還可以通過其它的具體形式進行實施，但這都不脫離本發明的思想和主要特徵。因此上述實施例在所有方面都只是示意性的，而不對本發明構成限制，本技術領域的普通技術人員可以在本發明的思想和保護範圍以內對本發明加以改進。
權利要求
1．一種軋鋼機，包括一個軋輥單元，該軋輥單元包括數個對稱布置在軋鋼機的型孔周圍的軋輥，和一個用於驅動和轉動各個軋輥的驅動單元。所述驅動單元包括一個大直徑的環狀驅動錐形齒輪、一個用於轉動和驅動錐形齒輪的輸入軸機構、數個按規則的間距布置的用於將驅動錐形齒輪的旋轉傳遞給軋輥的傳動機構、和一個用於容納這些組件的殼體，所述輸入軸機構(ⅰ)具有一個從殼體的外側插入該殼體的輸入軸和一個安裝在該輸入軸上並與驅動錐形齒輪相嚙合的小直徑的輸入錐形齒輪，並且(ⅱ)所述輸入軸機構位於兩個相鄰的傳動機構之間。
2．如權利要求1所述的軋鋼機，其特徵在於，其中每一個傳動機構包括一個第一傳動軸，該第一傳動軸上安裝有一個與驅動錐形齒輪相嚙合的小直徑的傳動錐形齒輪；一個安裝在第一傳動軸上的第一圓柱齒輪；一個與軋輥的一個軸相聯接的第二傳動軸；和一個安裝在第二傳動軸上並與第一圓柱齒輪相嚙合的第二圓柱齒輪。
3．如權利要求2所述的軋鋼機，其特徵在於，其中輸入軸機構中的輸入軸代替了其中一個傳動機構中的第一傳動軸，並與第二傳動軸相平行；和第一圓柱齒輪被安裝在輸入軸上並且與第二傳動軸上的第二傳動齒輪相嚙合。
4．如權利要求3所述的軋鋼機，其特徵在於，其中一個第一錐形齒輪代替了輸入軸上的第一圓柱齒輪；和一個第二錐形齒輪代替了第二傳動軸上的第二圓柱齒輪。
5．一種包括數個如權利要求1所述的軋鋼機的軋鋼機組，其中這些軋鋼機的輸入軸被水平布置，並且它們的軋輥單元的相角彼此不同。
6．一種包括數個如權利要求4所述的軋鋼機的軋鋼機組，其中這些軋鋼機的輸入軸被水平布置，並且它們的軋輥單元的相角彼此不同。
7．一種包括如權利要求3所述的軋鋼機的軋鋼機組，其中該軋鋼機的輸入軸被水平布置，權利要求5所述的軋鋼機組和權利要求6所述的軋鋼機組都以串聯形式布置。
全文摘要
本發明提供了一種緊湊的軋鋼機和軋鋼機組。與之相聯接的減速器也可以很緊湊。經該軋鋼機和軋鋼機組軋制出的鋼管的內表面可以被防止變方。該軋鋼機包括數個對稱布置在軋鋼機的型孔周圍的軋輥、一個大直徑的環狀驅動錐形齒輪、一個用於轉動和驅動錐形齒輪的輸入軸機構、數個沿驅動錐形齒輪按規則的間距布置的傳動機構、和一個用於容納這些組件的殼體。輸入軸機構(ⅰ)具有一個從殼體的外側插入該殼體的輸入軸和一個安裝在該輸入軸上並與驅動錐形齒輪相嚙合的小直徑的輸入錐形齒輪,並且(ⅱ)該輸入軸機構位於兩個相鄰的傳動機構之間。輸入軸水平布置,並且軋輥單元的相角可以被精密地調節。
文檔編號B21B35/14GK1312138SQ0110940
公開日2001年9月12日 申請日期2001年3月6日 優先權日2000年3月7日
發明者越智重治, 藤原洋, 乾章, 豐岡高明, 板谷元晶, 依藤章, 大西壽雄, 菅野康二, 西田保夫, 田中伸樹 申請人:住友重機械工業株式會社, 川崎制鐵株式會社