一种辊环拆装机械手的制作方法

2021-01-29 15:01:28|

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[0001]
本发明涉及在轧辊轴上拆装辊环的辅助装置技术领域，具体涉及一种辊环拆装机械手。

背景技术：

[0002]
轧机是一种通过两个轧辊挤压使金属变形的设备，因此轧辊会受到较大的摩擦力以及压力，为易损件，在生产过程中，需要经常进行更换以保证轧件的质量。特别是线棒材精轧机的轧辊，为降低轧辊的磨损率，轧辊采用硬质合金，并将轧辊做成辊环结构。
[0003]
目前，将辊环通过锥套涨紧连接在轧辊轴上，通过锥套和轧辊之间的摩擦力来传递需要的扭矩。
[0004]
现有技术中更换辊环过程：采用锥套拆卸工具将锥套从辊环内孔中拆卸，再人为将辊环从轧辊轴上卸下，并人为将新的辊环套设在轧辊轴上，最后采用锥套安装工具将锥套压入辊环内孔中，以将新的辊环涨紧连接在轧辊轴上。其操作繁琐，人工拆装费力，劳动强度大，拆装速度慢。
[0005]
因此，如何能够提供一种辊环拆装机械手，使其能够简化操作，节省人力，提高辊环更换速度，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

[0006]
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种辊环拆装机械手，其操作简单，节省人力，能够快速更换辊环。
[0007]
为了实现上述目的，本发明提一种辊环拆装机械手，包括：
[0008]
能够回转和升降的悬吊臂；
[0009]
辊环拆装机构，所述辊环拆装机构通过一翻转机构连接在所述悬吊臂的自由端，所述翻转机构用于驱动所述辊环拆装机构翻转；
[0010]
所述辊环拆装机构包括：
[0011]
缸体，可通过其中心处的内孔套设在轧辊轴外螺纹段上，所述缸体具有与轧辊轴轴肩抵接的内围端面，所述缸体于所述内孔外围还具有沿其轴向延伸的环形液压腔；
[0012]
锁紧件，用于将所述缸体通过所述第一端面压紧在轧辊轴轴肩上；
[0013]
辊环夹具，设置在所述缸体外围端面上，所述辊环夹具能够抱紧或松开辊环；
[0014]
活塞，活塞中空，活塞的一端与所述液压腔滑动密封连接，并将所述液压腔分隔成第一液压腔和第二液压腔，活塞的另一端设置有锥套卡持部；
[0015]
所述锥套卡持部包括：
[0016]
沿所述活塞的轴向，依次设置于所述活塞内周面的与锥套花瓣台形状配合的卡爪以及用于容纳锥套花瓣台的环形槽，其中，所述卡爪的数量与锥套花瓣台的数量对应并沿所述活塞的内周面周向布置。
[0017]
优选的，还包括用于提示所述卡爪与所述锥套花瓣台卡持到位的限位销；
[0018]
所述限位销设于其中一个卡爪沿周向的一端部处，所述限位销与所述活塞内周面固接，并沿所述活塞的轴向延伸；
[0019]
沿所述活塞的轴向，所述限位销的长度大于所述卡爪的厚度。
[0020]
优选的，所述辊环夹具包括：安装座和装夹头；
[0021]
所述安装座一端与所述缸体外围端面固接，另一端沿轧辊轴的轴向延伸；
[0022]
所述装夹头通过调节螺钉固接于所述安装座的内周面，所述装夹头的数量为两个，且关于所述缸体的中心线对称布置。
[0023]
优选的，所述装夹头远离所述缸体一端设置有与所述辊环形状配合的定位凸起，所述定位凸起沿辊环的径向延伸。
[0024]
优选的，所述锁紧件为锁紧螺母，所述锁紧螺母与所述轧辊轴外螺纹段螺纹连接将所述缸体压紧在轧辊轴轴肩上。
[0025]
优选的，所述翻转机构包括:翻转座和翻转座驱动件；
[0026]
所述翻转座具有两个支脚，一个支脚与所述悬吊臂自由端铰接，另一个支脚与翻转座驱动件相连；
[0027]
所述辊环拆装机构与所述翻转座可回转连接。
[0028]
优选的，还包括与所述悬吊臂连接的机械臂，所述机械臂包括：立柱、平衡吊和连接臂；
[0029]
所述平衡吊与所述立柱顶部连接，所述连接臂与所述平衡吊可回转连接，所述悬吊臂与所述连接臂可回转连接。
[0030]
优选的，所述平衡吊包括：平衡吊座、平衡吊臂和平衡吊驱动件；
[0031]
所述平衡吊臂由上吊臂和下吊臂组成，所述上、下吊臂的一端均与所述平衡吊座铰接，另一端均与立柱铰接，所述平衡吊座与所述上吊臂和所述下吊臂构成双摇杆机构；
[0032]
所述平衡吊驱动件与所述上吊臂连接；
[0033]
所述连接臂与所述平衡吊座可回转连接。
[0034]
优选的，所述平衡吊驱动件为气缸，所述气缸固定安装在所述立柱的上部，所述气缸的活塞杆与所述上吊臂远离所述平衡吊座的一端铰接。
[0035]
优选的，所述立柱包括：上立柱和下立柱；所述上立柱与所述下立柱可回转连接。
[0036]
本发明具有如下有益效果：
[0037]
本发明通过辊环拆装机械手实现对辊环的拆卸和安装，实现了辊环拆装一体化，与传统人为拆装辊环方式相比，本发明操作简化，节省人力，减小了劳动强度。
[0038]
另外，本发明通过辊环拆装机械手能够一并完成锥套和辊环的拆卸以及安装，辊环拆装速度更快，提高了拆装效率。
附图说明
[0039]
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0040]
图1为本发明实施例所述的辊环安装在轧辊轴上的结构示意图；
[0041]
图2为本发明实施例所述的锥套的结构示意图；
[0042]
图3为本发明实施例所述的辊环拆装机械手的结构示意图。
[0043]
图4为本发明实施例所述的辊环拆装机构翻转的结构示意图。
[0044]
图5为本发明实施例所述的辊环拆装机构套设在轧辊轴上的结构示意图；
[0045]
图6为本发明实施例所述的辊环拆装机构的活塞的立体结构示意图；
[0046]
图7为图6的剖视图；
[0047]
图8为图6的左视图；
[0048]
图9为本发明实施例所述的辊环拆装机构活塞卡爪与锥套花瓣台卡持的结构示意图；
[0049]
图10为本发明实施例所述的辊环拆装机构拆卸锥套的示意图；
[0050]
图11为本发明实施例所述的辊环拆装机构拆卸锥套完成的示意图；
[0051]
图12为本发明实施例所述的辊环拆装机构拆卸辊环的示意图；
[0052]
图13为本发明实施例所述的辊环拆装机构安装辊环的示意图；
[0053]
图14为本发明实施例所述的辊环拆装机构安装锥套的示意图；
[0054]
图15为本发明实施例所述的辊环拆装机构安装锥套完成的示意图；
[0055]
图16为本发明实施例所述的平衡吊的原理图；
[0056]
附图标号
[0057]
1-辊环；2-锥套；3-轧辊轴；4-悬吊臂；5-翻转机构；6-辊环拆装机构； 7-机械臂；8-第一进油孔；9-第二进油孔；10-负载；11-力传感器；12-控制器；13-执行器；
[0058]
21-花瓣台；22-间隙；
[0059]
31-外螺纹段；32-轴肩；
[0060]
51-翻转座；52-翻转驱动件；
[0061]
61-缸体；62-锁紧件；63-活塞；64-辊环夹具
[0062]
611-内围端面；612-液压腔；613-外围端面；
[0063]
631-锥套卡持部；
[0064]
6311-卡爪；6312-环形槽；6313-限位销
[0065]
641-安装座；642-装夹头；643-调节螺钉；
[0066]
6421-定位凸起。
[0067]
71-立柱；72-平衡吊；73-连接臂；
[0068]
711-上立柱；712-下立柱；
[0069]
721-上吊臂；722-下吊臂；723-平衡吊座；724-平衡吊驱动件。
具体实施方式
[0070]
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0071]
在本实施例中，术语“上”“下”“左”“右”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，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、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0072]
请参考图1、图2，图1为本发明实施例所述的辊环安装在轧辊轴上的结构示意图，
图2为本发明实施例所述的锥套的结构示意图。
[0073]
辊环1通过锥套2涨紧连接在轧辊轴3上，通过锥套2和辊环1之间的摩擦力来传递需要的扭矩，更换辊环1时需要较大的力将锥套2从辊环1的内孔中向外拔出，卸下辊环1并将新的辊环安装在轧辊轴3上，再将锥套2 压入新辊环的内孔中以将新的辊环涨紧连接在轧辊轴3上。
[0074]
请参考图3、图4，图3为本发明实施例所述的辊环拆装机械手的结构示意图；图4为本发明实施例所述的辊环拆装机构翻转的结构示意图。
[0075]
本发明所述的辊环拆装机械手包括：能够回转和升降的悬吊臂4、通过翻转机构5连接在悬吊臂4自由端的辊环拆装机构6。翻转机构5用于驱动辊环拆装机构6翻转，以使辊环拆装机构6与轧辊轴能够共轴线，以便将辊环拆装机构6套设在轧辊轴上，辊环拆装机构6用于拆装辊环。
[0076]
请参考图5，图5为本发明实施例中辊环拆装机构套设在轧辊轴上的结构示意图。
[0077]
辊环拆装机构6包括：缸体61、锁紧件62、活塞63、辊环夹具64。其中，
[0078]
缸体61可通过其中心处的内孔套设在轧辊轴3的外螺纹段上，所述缸体具有与轧辊轴轴肩抵接的内围端面611，所述缸体于所述内孔外围还具有沿其轴向延伸的环形液压腔612。
[0079]
锁紧件62，用于将所述缸体61通过所述缸体的内围端面611压紧在轧辊轴轴肩上。锁紧件62可以为例如锁紧螺母的锁紧装置，例如锁紧螺母通过与轧辊轴3的外螺纹段螺纹连接将缸体61压紧在轧辊轴轴肩32(见图1)上。
[0080]
活塞63中空，活塞的一端与液压腔612滑动密封连接，并将所述液压腔 612分隔成第一液压腔6121和第二液压腔6122，第一液压腔6121与第一进油孔8连通，第二液压腔6122与第二进油孔9连通。第一液压腔6121和第二液压腔6122对活塞63的驱动力方向相反，使得活塞能够在液压腔612内来回移动。活塞63的另一端设置有锥套卡持部631，锥套卡持部631与锥套 2的花瓣台21(见图2)结合用于将锥套2从辊环1中拔出或将锥套2压入辊环1的内孔中。
[0081]
辊环夹具64设置在所述缸体61的外围端面613上，所述辊环夹具能够抱紧或松开辊环1。辊环夹具64包括：安装座641和装夹头642。安装座641 的一端与缸体的外围端面613固接，另一端沿轧辊轴的轴向延伸。装夹头642 通过调节螺钉643固接于安装座641的内周面。本实施例中装夹头642的数量为两个，且关于所述缸体的中心线对称布置，通过调节螺钉643使得装夹头能够夹紧或松开辊环1。装夹头642远离缸体的一端设置有与辊环1形状配合的定位凸起6421，定位凸起6421沿辊环的径向延伸。
[0082]
请参考图5，拆卸辊环：首先缸体61套设在轧辊轴外螺纹段上，使活塞 63的锥套卡持部631与锥套2的花瓣台结合，向第一液压腔6121内供高压液压油，活塞63向右移动，使得锥套卡持部631将锥套2拔出辊环1内孔；然后通过辊环夹具64将辊环1抱紧，通过移动悬吊臂同时将旧辊环1和辊环拆装机构6从轧辊轴3上取下。
[0083]
请参考图5，安装辊环：首先将锥套2置于新的辊环1的内孔中，辊环拆装机构6通过辊环夹具64夹持新的辊环1，并套设在轧辊轴3上，使活塞63 的锥套卡持部631与锥套2的花瓣台结合；然后松开辊环夹具64，向第二液压腔6122供高压液压油，活塞63向左移动，将锥套2压入新的辊环1的内孔中，使得新的辊环1涨紧连接在轧辊轴3上。
[0084]
请同时参考图5至图9，图6为本发明实施例所述的辊环拆装机构的活塞的立体结构示意图；图7为图6的剖视图；图8为图6的左视图；图9为本发明实施例所述的辊环拆装机构活塞卡爪与锥套花瓣台卡持的结构示意图。
[0085]
锥套卡持部631设置在活塞63远离液压腔612的一端。锥套卡持部631 包括：沿活塞63的轴向，依次设置于活塞63内周面的与锥套花瓣台形状配合的卡爪6311以及用于容纳锥套花瓣台的环形槽6312。其中，卡爪6311的数量与锥套花瓣台的数量对应并沿所述活塞的内周面周向布置。本实施例中卡爪6311与锥套花瓣台21的数量均为四个。
[0086]
请同时结合图10、图11，图10为本发明实施例所述的辊环拆装机构拆卸锥套的示意图；图11为本发明实施例所述的辊环拆装机构拆卸锥套完成的示意图。
[0087]
拆卸锥套:
[0088]
步骤一、使活塞63处于伸出状态(活塞伸出状态指活塞63与第一液压腔3121间隙趋近于零)，旋转缸体调整活塞63的周向方位，使活塞63端部的卡爪6311与待拆卸的锥套的花瓣台21在周向上错位，即沿活塞63的轴向，活塞63的卡爪6311能够从锥套相邻花瓣台之间的间隙22(图2)穿过；
[0089]
步骤二、将辊环拆装机构6套设在轧辊轴3上(见图5)，使缸体61的的内围端面611与轧辊轴轴肩相抵，此时，卡爪6311在轴向上位于锥套的花瓣台21的前方；
[0090]
步骤三、旋转缸体61，使卡爪6311与锥套的花瓣台21在缸体的轴向方向上正对，此时花瓣台21位于缸体的环形槽6312内，锥套的花瓣台21对卡爪6311形成轴向限位，卡爪6311与锥套花瓣台21形成轴向卡持(见图10)；
[0091]
步骤四、通过第一进油孔8向第一液压腔6121内供高压液压油，卡爪6311 与锥套花瓣台21形状配合带动锥套2向右移动(见图11)，将锥套2从辊环的内孔中拔出，完成对锥套的拆卸。
[0092]
请参考图5、图10、图11，不难理解的是，通过第一进油孔8向第一液压腔6121内供高压液压油推动活塞63向右运动，第一液压腔6121内的液压油对缸体61具有向左的反作用力，该反作用力能够将缸体61自动压紧在轧辊轴轴肩上，进而能够省略锁紧件62(见图5)，进一步提高了锥套拆卸速度。
[0093]
请参考图6、图7，为了进一步优化技术方案，锥套卡持部631还包括用于提示卡爪6311与锥套花瓣台21轴向卡持到位的限位销6313。限位销6313 设于其中一个卡爪6311沿周向的一端部处，限位销6313与活塞63内周面固接，并沿所述活塞63的轴向延伸。沿活塞63的轴向，限位销6313的长度大于卡爪6311的厚度。
[0094]
请参考图5、图8、图9，限位销6313用于提示上述步骤三中卡爪6311 与锥套花瓣台21卡持到位。上述步骤三中旋转缸体61，当限位销6313旋转至被锥套花瓣台21挡住时，花瓣台21对限位销6313形成周向限位，此时活塞63端部的卡爪6311与锥套花瓣台21刚好形状配合，卡爪6311与锥套花瓣台21形成轴向卡持。
[0095]
请同时结合图14、图15，图14为本发明实施例所述的辊环拆装机构安装锥套的示意图；图15为本发明实施例所述的辊环拆装机构安装锥套完成的示意图。
[0096]
锥套安装：
[0097]
步骤一、使活塞63处于缩回状态(活塞缩回状态指活塞63与第二液压腔6122间隙趋近于零)，旋转缸体调整活塞63的周向方位，使活塞63端部的卡爪6311与待拆卸的锥套的
花瓣台21在周向上错位，即沿活塞63的轴向，活塞63的卡爪6311能够从锥套相邻花瓣台之间的间隙22(图2)穿过；
[0098]
步骤二、将辊环拆装机构6套设在轧辊轴3上(见图5)，使缸体61的的内围端面611与轧辊轴轴肩相抵，并通过锁紧件62压紧缸体61；
[0099]
步骤三、通过第二进油孔9向第二液压腔6122内供高压液压油，活塞63 向左运动，环形槽6312远离卡爪6311的槽壁面与锥套花瓣台21形状配合将锥套2压入辊环内孔，完成对锥套的安装，使得辊环涨紧连接在轧辊轴上。
[0100]
请参考图3、图4，为了提高效率和节省人力，上述辊环拆装机构6的动作通过悬吊臂4完成。本发明所述的辊环拆卸机械手还包括机械臂7，悬吊臂 4与机械臂7可回转连接。
[0101]
机械臂7包括立柱71、平衡吊72和连接臂73。平衡吊72与立柱71顶部连接，连接臂73与平衡吊72可回转连接，悬吊臂4与连接臂73可回转连接。
[0102]
平衡吊72包括平衡吊座723、平衡吊臂和平衡吊驱动件724。平衡吊臂由上吊臂721和下吊臂722组成。上、下吊臂的一端均与平衡吊座723铰接，另一端均与立柱71铰接，平衡吊座723与所述上吊臂721和所述下吊臂722 构成双摇杆机构。平衡吊驱动件724与上吊臂721远离所述平衡吊座723的一端相连。
[0103]
平衡吊驱动件724为例如气缸或伺服电推杆的驱动装置，例如气缸或伺服电推杆固定安装在立柱上部，气缸或伺服电推杆的活塞杆与上吊臂远离所述平衡吊座的一端铰接，用于驱动平衡吊72升降。
[0104]
请参考图4、图16，平衡吊原理如图16所示，力传感器11用于检测驱动力f以及负载10的重力mg，然后将信号反馈至控制器12进行计算比较。当f-mg＝0时，负载在空中处于平衡状态；当f-mg>0时，控制器给执行器13 发送控制信号，驱动负载向上运动；当f-mg<0时，控制器给执行器13发送控制信号，驱动负载向下运动。
[0105]
本实施例中负载10即辊环拆装机构6，执行器13即平衡吊驱动件724，驱动力f即人为对辊环拆装机构的手动驱动力。平衡吊72使得辊环拆装机构 6在三维空间内处于无重力悬浮状态，辊环拆装机构6的移动可通过手动完成，当手动驱动力f向上时，控制器给平衡吊驱动件724发送控制信号，驱动负载向上运动；当手动驱动力f向下时，控制器给平衡吊驱动件724发送控制信号，驱动负载向下运动。平衡吊72起助力作用，使得辊环拆装机构6的移动可任意手动完成，以减小劳动强度。
[0106]
为了便于辊环拆装机构6的转运，连接臂73与平衡吊座723可回转连接，立柱71由上立柱与下立柱可回转连接组成。
[0107]
请参考图4，翻转机构5包括翻转座51和翻转座驱动件52。翻转座51 具有两个支脚，一个支脚与悬吊臂4自由端铰接，另一个支脚与翻转座驱动件52相连。所述辊环拆装机构6与翻转座51可回转连接。
[0108]
轧机上的轧辊轴通常倾斜布置，翻转机构5用于驱动辊环拆装机构6翻转，使得辊环拆装机构6能够被翻转至与轧辊轴共轴线，进而便于将辊环拆装机构6套设在轧辊轴上。
[0109]
请参考图4以及图10至图12，其中图10至图12演示了辊环拆卸步骤。本发明所述的辊环拆装机械手拆卸辊环工作原理：
[0110]
步骤一、启动翻转机构5使辊环拆装机构6翻转，使得辊环拆装机构6 与轧辊轴共轴线；
[0111]
步骤二、使活塞63处于伸出状态，旋转辊环拆装机构6使缸体套设在轧辊轴外螺纹段上，并使活塞63的卡爪部与锥套2的花瓣台结合；
[0112]
步骤三、向第一液压腔6121(见图5)内供高压液压油，使活塞63向右运动，将锥套2从辊环1的内孔中拔出；
[0113]
步骤四、通过辊环夹具64(见图5)抱紧辊环1，手动将夹持有辊环1的辊环拆装机构6向右移动(见图11、图12)，使得辊环和拆装机构整体从轧辊轴3上取下，完成辊环的拆卸。
[0114]
请参考图4以及图13至图15，其中图13至图15演示了辊环拆卸步骤。本发明所述的辊环拆装机械手安装辊环工作原理：
[0115]
安装辊环：
[0116]
步骤一、使活塞63处于缩回状态，辊环拆装机构6通过辊环夹具64夹紧新的辊环1，锥套2置于新辊环内孔中，并使活塞63的卡爪部与锥套2的花瓣台结合(见图13)；
[0117]
步骤二、启动翻转机构5使辊环拆装机构6翻转，使得辊环拆装机构6 与轧辊轴共轴线；
[0118]
步骤三、将辊环拆装机构6套设在轧辊轴上，并通过锁紧件压紧(见图 14)；
[0119]
步骤四、松开辊环夹具，向第二液压腔6122(见图5)内供高压液压油，使活塞63向左移动，环形槽6312(见图5)远离卡爪6311的槽壁面对锥套2 施加向左的压力，将锥套2压装入辊环1的内孔，使新的辊环涨紧连接在轧辊轴上；
[0120]
步骤五、拧松锁紧件，手动向右移动辊环拆装机构6，将辊环拆装机构6 从轧辊轴3上取下(见图15)。
[0121]
通过上述实施例可以看出，本发明所述的辊环拆装机械手实现了对辊环的拆卸和安装，操作简化，节省人力，更换辊环速度快。
[0122]
显然，本领域的技术人员可对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

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