动态凸度控制支承轧辊组件 本发明涉及轧机，特别是涉及凸度控制的方法和装置。
在凸度控制上，现有技术花费了很大力量在扳转工作辊或支承辊以对工作面的中心施加压力。在高速运转中扳转大轧辊很困难，而且需要粗大机件。辊轴和可以扳转的轧辊上可能要装备Ginzburg格的美国专利4,813,258号、5,093,974号及5,347,837号中所披露的辊套。Fawell的美国专利1,864,299号说明过一种心轴上的早期筒套。弗兰克在1,919,158号美国专利中也展示过一种早期的有一个“重壳”和在梁的周围与该壳之间有若干轴承的“固定梁”；在Wood的2,010,211号美国专利中也可以见到。为了使辊套弯曲，使用过各种液力系统，直接或间接固定于辊轴或其他类型的支承装置上——见Bretschneider的美国专利3,604,086号，莱曼的美国专利3,879,827号，Takigawa等人的，美国专利4,242,781号，Eibe的美国专利4,062,096号，Biondetti的3,949,455号美国专利和Christ的美国专利4,059,976号(特别见图3)。
其他人则开发出了加强工作辊中心的更直接的机械方法。见Gronbeck的可以用盘支承地空心支承辊(美国专利4,407,151号)，Yoshii等人的美国专利4,596,130号中的可变形的支承辊，Matricon等人的4,912,956号美国专利和Dominique的美国专利4,882,922号中的可控推力负荷操作装置，以及Guettinger在美国专利4,414,889号中所说的固定支座。Schnyder的液静支承元件在“变得略呈椭圆形”的内活动环表面上有支承面—第4栏第67行。在美国专利4,676,085号中，挨利斯控制了在中间辊24上工作的液压活塞缸装置的位置。
Nishida在美国专利4,875,261号中探讨了先前的工艺，其中支承辊在辊轴和外壳之间装备了滚柱。他还在滚柱和外壳之间增加了圆锥滚柱轴承，以接受来自滚柱的推力负荷。
Verbickas根据在图2中显示了偏心多辊轧机的美国专利创4,156,359号造了正负凸面。为了改变工作辊表面的力可以转动偏心多辊轧机。Masui等人在美国专利4,860,416号中透露了一种在辊轴和辊套之间使用圆锥形轴承的“凸度可变”结构。虽然“各轴承在其内座圈的端部，内座圈的内圆表面的径向中心与该内座圈的外圆表面的径向中心相对说来是偏心的”(416’的第5栏第21-25行)，但是整个轴承周围的状态(见416’的图16)却是对称的，即辊轴轴线与各轴承外侧之间的距离没有变化，或者没有偏心。Tomizawa等人的美国专利5,007,152号是以Masui的发明为基础的，使用弯曲的辊轴改变凸面的面型。
此种工艺仍在寻求可以使用单一支承辊操作的简单的凸度控制系统。
本发明人发明了一种运用最低限度的外力而提供最大范围的动态正或负凸度控制的支承辊。实际上在支承辊内无须液力作用。本发明的这种支承辊包含诸如冶金工厂用的滚柱轴承和偏心装置之类的冶金工厂用的部件。
本发明的这种支承辊是以装有多个偏心环的辊轴为基础的。此辊轴应所要生产的凸面的变化或者所需凸面给定值或其他的系列条件而输入的信号不断改变方向以改变凸面面型。辊轴的运动，即不断转动改变方向，可以通过可以改变辊轴角度位置的液力、电力或已知的其他手段实现。
在此提出本发明的三种变化。在每一种变化里辊轴都装有一系列偏心环。每个偏心环又都在其外围装有一个轴承。在其中的两个变化中都有一个辊套包围整个部件，该辊套通过与工作辊接触而能在轴承上转动。
本发明的第一种变化使用各轴承和辊套之间的间隙。第二种变化使用辊轴和各环之间的间隙。在第三种变化里，不使用辊套，而是使用一系列辊环，为避免在带上产生划痕的可能还使用了中间辊。
下面通过附图及实施例详细说明本发明，附图中：
图1a至图1e示出本发明的优选实施例。图1a显示的是围绕辊轴的轴承和环这两部分，而轴承和环又都为辊套所围绕。图1b至图1e示出通过整套的环和轴承各部分。
图1a至图1e共同显示了轴承外侧有间隙(为了显示清楚放大了)这种结构。
图2a至图2e显示的是本发明的间隙位于环内的结构，图2b至图2e的各部分类似于图1b至图1e是通过辊套和整套的环和轴承显示的。
在图3a至图3d里显示的是一种变化，其中辊套是分开的，成为分隔开的成套环和轴承的辊环。
图4显示的是图3a至图3d中的这一变化的轧机架。此图显示支承辊和各工作辊的中间辊。此图还显示可运用于本发明各变化的辊轴旋转机件的位置。
图5a至图5c是7个偏心环的一系列方向，显示在各选定位置上取得的效果。
现在参看图1a至图1e，可以看到偏心环2、3、4和5安装在辊轴1上。在此图中，只有中间的环标记为5，而标记为2、3和4的则各有两个环。如在图1a中所看到的那样，各对环2、3、4都安装成能提供最大凸度的位置，从中央环5向左右两侧作后退排列，而中央环5则限定凸面的最高点21。为了显示清楚起见，在本图中偏心环2、3、4和5的尺寸都加大了，从而辊套8和工作辊43的曲率都加大了。
所谓偏心环，指的是具有圆孔和圆柱形外表面的环，其特点是所述圆孔和圆柱形外表面具有不同的但互相平行的轴线。偏心程度决定环在辊轴上的位置所要求的“最大凸出”型面。正如下面将会看到的那样，所述环2、3、4和5位于辊轴上的不同径向方向上并为键9所固定。
确定各环偏心程度的优选方式将参照图5予以说明，但是在这里可以说中央环具有与两端的环同样的偏心程度是可能的，可以是图1和图2的七环结构这样的情况。
在环2、3、4、5的周围各有一个轴承7，而在所有轴承7的周围则是辊套8。从图1b、图1c、图1d和图1e中可以看到，虽然环2、3、4、5有圆孔，外形是圆柱形的，但是其圆孔和外表面却基于不同的平行轴线，因而其径向厚度是不同的。例如，在图1b中可以看到其顶部有一厚部，相应在其底部有一薄壁；而图1e所示的环5则方向相反，在其顶部有一薄部，在所示最大凸度位置的底部有一厚壁。环2、3、4、5之间的相对位置由置于各环和辊轴1上的槽22内的键9所固定。
留隙空间6在图1b、图1c、图1d和图1e中显示时放大了。例如，在公称内径为50英寸的辊套8中，如果最大凸度调整为1000微米，留隙空间6可能不超过0.02英寸，但是随着凸度调整，可能变化相当大(正负50％)。所述辊套最好有一磨制而成的套内凸面(未显示)以便为由顶点和两个端点确定(在辊套不为各环改变形状时)呈圆弧的上述三点之间的型面提供一个例如其厚度比辊套两端厚度大500微米的中心。因此具有500微米差值的环的“最大凹进”位置会使辊套的外工作面产生一个平的型面。其“最大凸出”位置则会得到辊套加厚部分的帮助。
辊轴1和固定于其上的各环的方向——以及由此而产生的凸面型面调整——响应一个控制信号而不断改变，这种信号有时称为形状测定器信号，是当时产品的凸度的函数，将参照图4作更为详细的说明。
图2a是一幅类似于图1a的图，但是没有像图1a至图1e里那样加大画出轴承7上边的留隙空间6，可是在辊轴1上边，辊轴1和环11、12、13、14之间的留隙空间10却加大画出了。
在图1和图2里留隙空间6和10分别显示于轴承7和辊轴1的高侧，因为在使用中所述组件的下部的留隙空间被压缩了。实际上，所述留隙空间可使组件相对宽松。在图1a-图1e这种结构里，留隙空间6可使辊套8迅速套于各轴承7上；在图2a-图2e这种结构里，留隙空间10可使环1、12、13、14迅速套于辊轴1上。在这两种情况下所述各环都通过槽22内的键9固定于所要的位置。
图3a使用紧密固定于辊轴1的环30、31、32显示了本发明。各轴承33为隔离片34互相隔开并为定位器38所固定。每个轴承33都有自己的套，实际上，这种套的形式是套环35。图1a-1e和图2a-2e的变化的情况也是这样，环30、31、32为槽37内的键36固定于所要的位置上。从图3d可以看出，如果带环、轴承和套环的辊轴倒过来，即转过180度，凸度就会成为负的；如果转过90度，凸度就会为零。因此，从零的位置开始，通过把辊轴向任一方向转过90度范围内，就可以得到从最小到最大的各种正凸度的型面。
工作辊42、43以放大的曲度显示，以说明由环30、31、32、的位置造成的凸度效果。
图4显示的是图3a的一种变化，安装于包括一个下支承辊40、两个工作辊42、43和辊轴1、中间轧辊51的轧机架内。辊轴1，如图3a内所显示的那样，有环绕自己的环30、31、32，轴承33和套环35。本专业技术人员会明白，下支承辊40可以替换为本发明的支承辊组件，即：套有偏心环30、31、32，轴承33和辊套35的另一辊轴1；位于新的下支承辊40和工作辊42之间的第二中间轧辊51。图4还显示了一种有用的结构，它能应诸如形状测定器或本专业技术人员熟知的其他装置根据当时生产的产品凸度变化而发出的控制信号转动所述辊轴。所述辊轴的颈部46装有钢衬套47和外密封止推环45。轧辊轴承50内的青铜或巴氏合金内衬48提供了使辊轴1能不断旋转调整的支承面。因为所述环用键固定在辊轴上，所以环与辊轴一起转动。用键把液力转动致动器49固定于所述辊轴上，通过旋转使所述辊轴有恒定的响应以实现凸度调整。图1和图2的各种变化可以用类似的方法实现凸度调整。诸如电力或液力马达提供动力的齿轮传动之类的任何装置都可以取代液力旋转致动器，使所述辊轴旋转。
在图5a、图5b和图5c中，偏心环11、12、13和14(参见图2)的方向得到了比较详细的显示。在图5a中，环11、12、13和14朝向的方向是为了取得最大的凸出效果，以放大的弧52表示。此弧是由距直线60有距离d的选定点54、55和56决定的；圆弧52是上述三点决定的圆的一部分。
同样，当键槽22转过180度，如图5b所示到达各环的左侧时，点57、58和59决定圆弧53，此弧表示的是“最大凹进”位置的型面(为了明显，放大了)。为了得到所要的凸度，在本优选构形中偏心环12的厚度从0.09976(任意测量单位)变到1.0024而偏心环13的厚度则从0.9844变到1.0156；偏心环11和14的厚度从1.02变到0.98。这样，在此特定优选例中，各环的偏心度是由各环内外圆柱形表面的轴线之间的距离决定的，其距离如下：环12为0.0024；环13为0.0156；环11和14为0.02。
从图5c中环11、12、13和14的定向，可以看到槽22处于最高点，这就意味着所有环在其低点的厚度都是1，因而凸面型面是直的。
本专业技术人员可以明白，单数环是有利的，中心环可作为凸面的中心，其余环排成一线，在辊轴转动180度的范围内提供从最大凸出到最大凹进一系列的型面。
因为各环的表面一般与辊轴表面平行，还因为这种状况趋向于对各环的角或工作边缘施加较大的力，对其稍微倒角以减轻对辊套内表面的压力可能是理想的。
正如上面联系图4所提到的那样，本发明的支承辊组件，在图1、图2的结构以及图4的分节辊套中，既可以用于轧机架的上部也可以用于其下部，尽管在图1和图2辊套不分节的情况下中间辊不是必要的(但可以使用)。