一种开卷机多档换档机构及方法与流程

1.本发明属于开卷机技术领域，具体涉及一种开卷机多档换档机构及方法，特别适用于不同规格来料带卷，开卷机需要多档位的（三个或三个档位以上）频繁更换。


背景技术：

2.板带材生产过程中，来料带卷的品种、规格型号、厚度、宽度等参数经常发生变化，带材生产速度、张力也不仅相同。因此，需要开卷机设置换档机构。
3.目前，针对不同品种、规格和厚度的带材生产，一般都是调节电机的速度来控制带材的生产速度。由于电机的额定输出扭矩为定值，如果开卷机减速箱没有换档机构，那么输出到卷筒上的扭矩也是恒定值，即带材的张力为恒定值，这就不能满足不同品种、规格和厚度带材需要不同张力大小要求；同样，如果开卷机没有换档机构，卷筒的最大转速也不能进行调节，不能满足不同品种、规格和厚度带材需要不同速度大小要求。
4.因此，亟需一种多档位换档机构（三个或三个档位以上），实现多品种、多规格带材生产，以满足不同带材生产时不同的速度和张力要求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种开卷机多档换档机构，克服现有技术中存在的上述技术问题。
6.本发明的另一个目的在于提供一种开卷机多档换档方法，极大地提高生产效率。
7.为此，本发明提供的技术方案如下：一种开卷机多档换档机构，包括中间轴、高速轴和齿轮组，所述中间轴和高速轴并排设置，所述齿轮组至少为三组，每组齿轮组的传速比均不同，所述齿轮组安装在中间轴和高速轴上，所述中间轴和高速轴之间通过齿轮组啮合，相邻两组齿轮组之间均装有拨杆机构，所述拨杆机构与齿轮组连接；所述中间轴、高速轴和拨杆机构均安装在开卷机的箱体上。
8.所述齿轮组包括齿轮a、齿轮a、齿轮b和齿轮c，所述齿轮a通过轴承安装在中间轴上，所述齿轮a安装在高速轴上，所述齿轮b安装在中间轴上，所述齿轮c啮合安装在齿轮b上，所述齿轮a与齿轮a啮合，所述拨杆机构与齿轮c连接，所述拨杆机构用于调整齿轮c的位置，使齿轮c啮合上齿轮a或齿轮c与齿轮a的啮合断开。
9.所述拨杆机构包括拨叉、气缸、摆臂、连杆和转轴，所述拨叉卡嵌在齿轮c的外环槽内，所述拨叉为两个，沿中间轴轴线对称设置，两个所述拨叉分别设于连杆的两端，所述连杆固设在转轴上，所述转轴和气缸均安装在箱体上，所述摆臂一端与气缸连接，所述摆臂另一端与转轴连接，所述气缸用于通过摆臂驱动转轴旋转运动。
10.所述齿轮a沿轴向方向有两排齿，分别为大齿和小齿，所述大齿和齿轮a啮合，在换档时，所述小齿与齿轮c啮合。
11.所述齿轮c的内环设有内齿，外环上开设外环槽，所述拨杆机构的拨叉卡嵌在外环
槽内。
12.所述中间轴和高速轴均通过轴承安装在箱体上，齿轮a通过键连接安装在高速轴上，所述齿轮b通过键连接安装在中间轴上。
13.一种开卷机多档换档方法，采用开卷机多档换档机构，包括以下步骤：步骤1）根据不同带材生产时不同的转速要求，选择对应传速比的齿轮组进行换档；步骤2）换档时，与所选齿轮组对应的拨杆机构带动齿轮c沿中间轴向齿轮a运动，使齿轮c同时与齿轮a和齿轮b啮合；步骤3）高速轴转动，带动齿轮a转动，齿轮a与齿轮a的啮合使齿轮a转动，齿轮a带动齿轮c转动，齿轮c带动齿轮b转动，齿轮b带动中间轴转动，中间轴通过开卷机的卷轴与中间轴上的齿轮啮合，使卷轴转动，实现按照带材的生产速度进行生产；步骤4）当需要再次换档时，步骤2）中的拨杆机构带动齿轮c沿中间轴向远离齿轮a的方向运动，使齿轮c只与齿轮b啮合；步骤5）重复步骤1）-4）进行多档换档。
14.可实现换档档数为 2n个，其中，n表示拨杆机构的数量。
15.本发明的有益效果是：本发明提供的这种开卷机多档换档机构，采用拨杆机构带动齿轮c沿中间轴向靠近齿轮a运动，使齿轮c同时与齿轮a和齿轮b啮合，从而将高速轴的动力先通过齿轮a与齿轮a的啮合传递给中间轴，再通过齿轮a与传给齿轮c，齿轮c啮合齿轮b，使中间轴转动，最后中间轴上的齿轮与卷轴上齿轮啮合，带动卷轴转动，实现换档生产。本发明通过设置至少三组不同传速比的齿轮组，实现多档位（三档或三档以上）的切换，满足不同带材生产时不同的速度和张力要求，极大地提高生产效率。
16.下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
17.图1是本发明的一种实施方式结构主视图；图2是图1的a向视图；图3为图2的c-c剖视图；图4为实施例中第一齿轮c和第二齿轮c均位于空档位置时传动结构简图；图5为第一齿轮c和第一齿轮a相啮合位置时的传动结构简图；图6为第二齿轮c和第二齿轮a相啮合位置时的传动结构简图；图7为第二齿轮c和第三齿轮a相啮合位置时的传动结构简图。
18.图中：1、卷轴；2、中间轴；3、第一齿轮a ；4、高速轴；5、第一齿轮b；6、第一拨杆机构；7、第一齿轮c ；8、第二齿轮a；9、第二齿轮b；10、第二拨杆机构；11、第二齿轮c；12、第三齿轮a；13、箱体；14、气缸一；15、气缸二；16、第一齿轮a；17、第二齿轮a；18、第三齿轮a；19、拨叉二；20、连杆二；21、转轴二；22、摆臂二。
具体实施方式
19.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书
所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
20.现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
21.除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
22.实施例1：本实施例提供了一种开卷机多档换档机构，包括中间轴2、高速轴4和齿轮组，所述中间轴2和高速轴4并排设置，所述齿轮组至少为三组，每组齿轮组的传速比均不同，所述齿轮组安装在中间轴2和高速轴4上，所述中间轴2和高速轴4之间通过齿轮组啮合，相邻两组齿轮组之间均装有拨杆机构，所述拨杆机构与齿轮组连接；所述中间轴2、高速轴4和拨杆机构均安装在开卷机的箱体13上。
23.如图1所示，中间轴2、高速轴4与开卷机的卷轴1平行并排安装在开卷机的箱体13上，中间轴2位于高速轴4和卷轴1之间，根据带材生产速度要求，通过对应的拨杆机构调整齿轮组中的各齿轮啮合状态，之后高速轴4通过该齿轮组将动力传递给中间轴2，再通过中间轴2与卷轴1齿轮啮合带动卷轴1转动，实现换档生产。
24.实施例2：在实施例1的基础上，本实施例提供了一种开卷机多档换档机构，所述齿轮组包括齿轮a、齿轮a、齿轮b和齿轮c，所述齿轮a通过轴承安装在中间轴2上，所述齿轮a安装在高速轴4上，所述齿轮b安装在中间轴2上，所述齿轮c啮合安装在齿轮b上，所述齿轮a与齿轮a啮合，所述拨杆机构与齿轮c连接，所述拨杆机构用于调整齿轮c的位置，使齿轮c啮合上齿轮a或齿轮c与齿轮a的啮合断开。
25.由于齿轮a通过轴承安装在中间轴2上，轴承隔断，高速轴4上的动力不能通过齿轮a与齿轮a的啮合传递给中间轴2，因此中间轴2不转动。通过拨杆机构带动齿轮c沿中间轴2向靠近齿轮a运动，使齿轮c同时与齿轮a和齿轮b啮合，从而将高速轴4的动力通过齿轮a传递给齿轮a，再通过齿轮a传给齿轮c，齿轮c传给齿轮b，齿轮b带动中间轴2转动，最后中间轴2上的齿轮与卷轴1上齿轮啮合，带动卷轴1转动，实现换档生产。
26.如图1所示，在本实施例中，齿轮组有三组，分别为齿轮组一、齿轮组二和齿轮组三。齿轮组一包括3（第一齿轮a）、5（第一齿轮b）、7（第一齿轮c）和16（第一齿轮a），齿轮组二包括8（第二齿轮a）、9（第二齿轮b）、11（第二齿轮c）和17（第二齿轮a），齿轮组三包括12（第三齿轮a）、9（第二齿轮b）、11（第二齿轮c）和18（第三齿轮a）。本实施例提供的这种开卷机多档换档机构可以实现3档换档。
27.如图1和图4所示，当拨杆机构的气缸（图中为气缸一14和气缸二15）不驱动齿轮c，即气缸一14不驱动齿轮7（第一齿轮c）且气缸二15不驱动齿轮11（第二齿轮c）运动时，齿轮7（第一齿轮c）仅和齿轮5（第一齿轮b ）啮合，齿轮11（第二齿轮c）仅和齿轮9（第二齿轮b）啮合；当高速轴4有动力输入时，高速轴4上的齿轮16（第一齿轮a）、齿轮17（第二齿轮a ）、齿轮
18（第三齿轮a）带动各自的配对啮合齿轮3（第一齿轮a ）、齿轮8（第二齿轮a）和齿轮12（第三齿轮a）转动；由于齿轮3（第一齿轮a）、齿轮8（第二齿轮a）和齿轮12（第三齿轮a）通过轴承安装在中间轴2上，此时高速轴4上的动力输出被齿轮3（第一齿轮a ）、齿轮8（第二齿轮a ）和齿轮12（第三齿轮a）上的轴承隔断，此时中间轴2并不转动，因此也不会带动卷轴1转动。
28.齿轮3（第一齿轮a）和齿轮16（第一齿轮a）、齿轮8（第二齿轮a ）和齿轮17（第二齿轮a）、齿轮12（第三齿轮a）和齿轮18（第三齿轮a）的传递速比各不相同，依次增大。通过控制各拨杆机构一，使得不同速比的齿轮组进入传动啮合状态，从而可以选择不同的传动速比。需要换档时，第一档换档过程如下：如图5所示，气缸一14驱动齿轮7（第一齿轮c）向齿轮3（第一齿轮a）运动，使齿轮7（第一齿轮c）同时与齿轮3（第一齿轮a ）和齿轮5（第一齿轮b）相啮合，此时齿轮11（第二齿轮c）仅和齿轮9（第二齿轮b）；由于齿轮5（第一齿轮b）是通过键安装在中间轴2上，齿轮5（第一齿轮b）与齿轮7（第一齿轮c）啮合，齿轮7（第一齿轮c）和齿轮16（第一齿轮a）啮合，因此高速轴4的动力通过齿轮16（第一齿轮a）传递给齿轮3（第一齿轮a），再由齿轮3（第一齿轮a）传递给齿轮7（第一齿轮c），然后齿轮7（第一齿轮c）传递给配对啮合的齿轮5（第一齿轮b），再传递给中间轴2，最终传递给卷轴1，从而带动卷轴1转动。
29.第二档换档过程如下：如图6所示，当气缸二15驱动齿轮11（第二齿轮c）向齿轮8（第二齿轮a）运动，使齿轮11（第二齿轮c）同时与齿轮9（第二齿轮b）和齿轮8（第二齿轮a）相啮合，此时齿轮7（第一齿轮c）仅和齿轮5（第一齿轮b）啮合）；由于齿轮9（第二齿轮b）是通过键安装在中间轴2上，齿轮9（第二齿轮b）与齿轮11（第二齿轮c）啮合，齿轮11（第二齿轮c）和齿轮17（第二齿轮a） 以及齿轮8啮合，因此高速轴4的动力通过啮合的齿轮17（第二齿轮a）传递给齿轮8（第二齿轮a），齿轮8（第二齿轮a）传递给齿轮11（第二齿轮c），然后传递给与齿轮11（第二齿轮c）啮合的齿轮9（第二齿轮b），再传递给中间轴2，最终传递给卷轴1，从而带动卷轴1转动。
30.第三档换档过程如下：如图7所示，当气缸二15驱动齿轮11（第二齿轮c）向齿轮12（第三齿轮a）运动，使齿轮11（第二齿轮c）同时与齿轮9（第二齿轮b）和齿轮12（第三齿轮a）相啮合，此时齿轮7（第一齿轮c）仅和齿轮5（第一齿轮b）啮合）；由于齿轮9（第二齿轮b）是通过键安装在中间轴2上，齿轮9（第二齿轮b）与齿轮11（第二齿轮c）啮合，齿轮11（第二齿轮c）和齿轮12（第三齿轮a）啮合，因此高速轴4的动力通过啮合的齿轮18（第三齿轮a）传递给齿轮12（第三齿轮a），齿轮12（第三齿轮a）传递给齿轮11（第二齿轮c），然后传递给与齿轮11（第二齿轮c）啮合的齿轮9（第二齿轮b），再传递给中间轴2，最终传递给卷轴1，从而带动卷轴1转动。
31.在板带生产过程中，可以通过远程操作驱动执行元件（气缸一14和气缸二15），可以实现多档位（三档或三档以上）的切换，实现多品种、多规格带材生产，满足不同带材生产时不同的速度和张力要求，极大地提高了生产效率。
32.实施例3：在实施例2的基础上，本实施例提供了一种开卷机多档换档机构，所述拨杆机构包括拨叉、气缸、摆臂、连杆和转轴，所述拨叉与齿轮组连接，所述拨叉为两个，沿中间轴2轴线对称设置，两个所述拨叉分别设于连杆的两端，所述连杆固设在转轴上，所述转轴和气缸均安装在箱体13上，所述摆臂一端与气缸连接，所述摆臂另一端与转轴连接，所述气缸用于通
过摆臂驱动转轴旋转运动。
33.如图1和图2所示，在本实施例中，拨杆机构有两个，分别为拨杆机构一和拨杆机构二。拨杆机构一和拨杆机构二结构相同，本实施例以拨杆机构二为例对拨杆机构的结构进行描述。
34.如图3所示，拨杆机构二包括拨叉二19、气缸二15、摆臂二22、连杆二20和转轴二21，气缸二15安装在箱体13一侧，转轴安装在箱体13另一侧，两者所在侧面相邻垂直。拨叉二19通过轴孔安装在连杆二20上；连杆二20通过键安装在转轴二21上；转轴二21安装在箱体13上；摆臂二22通过键安装在转轴二21上。转轴二21与中间轴2轴向垂直，摆臂二22与转轴二21同轴。
35.工作过程：气缸二15的活塞杆伸缩带动摆臂二22摆动，从而带动转轴二21旋转，转轴二21转动通过连杆二20和拨杆二带动齿轮11（第二齿轮c）沿中间轴2轴向运动，从而靠近或远离齿轮8（第二齿轮a），使齿轮11（第二齿轮c）同时与齿轮8（第二齿轮a）、齿轮9（第二齿轮b），或使齿轮11（第二齿轮c）只与齿轮9（第二齿轮b）。
36.实施例4：在实施例2的基础上，本实施例提供了一种开卷机多档换档机构，所述齿轮a沿轴向方向有两排齿，分别为大齿和小齿，所述大齿和齿轮a啮合，在换档时，所述小齿与齿轮c啮合。
37.齿轮a通过沿轴向方向设置两排齿，可以实现通过齿轮a与齿轮a的啮合将高速轴4的动力传递给齿轮a后，再啮合齿轮c，通过齿轮c传递给齿轮b，通过齿轮b带动中间轴2转动。
38.实施例5：在实施例2的基础上，本实施例提供了一种开卷机多档换档机构，所述齿轮c的内环设有内齿，外环上开设外环槽，所述拨杆机构的拨叉卡嵌在外环槽内。
39.齿轮c为内齿结构，外环上开设外环槽，如图3所示，拨杆机构的拨叉卡嵌在外环槽内，齿轮c的位置通过拨杆机构的气缸驱动决定，当气缸驱动拨杆机构运动时，拨叉在内齿轮的外外环槽内滑动，带动齿轮c沿中间轴2轴向运动。
40.实施例6：在实施例2的基础上，本实施例提供了一种开卷机多档换档机构，所述中间轴2和高速轴4均通过轴承安装在箱体13上，齿轮a通过键连接安装在高速轴4上，所述齿轮b通过键连接安装在中间轴2上。
41.齿轮a与高速轴4键连接，高速轴4的动力可实现传递，同理，齿轮b转动可带动中间轴2转动。
42.实施例7：本实施例提供了一种开卷机多档换档方法，采用开卷机多档换档机构，包括以下步骤：步骤1）根据不同带材生产时不同的转速要求，选择对应传速比的齿轮组进行换档；步骤2）换档时，与所选齿轮组对应的拨杆机构带动齿轮c沿中间轴2向齿轮a运动，
使齿轮c同时与齿轮a和齿轮b啮合；步骤3）高速轴4转动，带动齿轮a转动，齿轮a与齿轮a的啮合使齿轮a转动，齿轮a带动齿轮c转动，齿轮c带动齿轮b转动，齿轮b带动中间轴2转动，中间轴2通过开卷机的卷轴1与中间轴2上的齿轮啮合，使卷轴1转动，实现按照带材的生产速度进行开卷；步骤4）当需要再次换档时，步骤2）中的拨杆机构带动齿轮c沿中间轴2向远离齿轮a的方向运动，使齿轮c只与齿轮b啮合；步骤5）重复步骤1）-4）进行多档换档。
43.本发明通过设置至少三组不同传速比的齿轮组，实现多档位（三档或三档以上）的切换，满足不同带材生产时不同的速度和张力要求，极大地提高生产效率。
44.本发明可实现换档档数为2n个，其中，n表示拨杆机构的数量，即一个拨杆机构可以实现两个档位。以上实施例图1中只有三个齿轮组，因此是三档换速机构，在四个齿轮组的情况下，用两个拨杆机构可以实现四档。因此，本发明适用于四档以及更多档位的换档机构，只需增加相应的齿轮组和拨杆机构即可。
45.以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。