CN102463263B - 精轧机换辊的主轴自动定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精轧机主传动轴自动定位方法，该方法通过主电机的编码器的零位脉冲作为定位脉冲，并通过编码器转动的实际位置与目标位置的差值计算出主电机的控制速度，从而对主电机进行减速控制，从而实现主轴的自动定位，从而实现自动精确的定位，有利于提高精轧机的换辊作业效率。

Description

精轧机换辊的主轴自动定位方法

技术领域

本发明涉及精轧机换辊技术，更具体地说，涉及一种精轧机主传动轴自动定位方法。

背景技术

厚板企业的精轧机工作辊的换辊次数随着产能的逐渐变大，由最初五天左右一次缩短到两天半左右一次，平均每次的换辊时间由最初1个小时缩短到目前25分钟左右。可以说，工作辊换辊水平得到了很大的提高，对提高产能作出了很大的贡献。而精轧机的主传动轴（以下简称主轴）与工作辊连接方式为扁头与扁头套相互套接的结构。旧辊抽出时，工作辊末端扁头的位置就决定了新辊安装时工作辊末端扁头的位置。在实际工作中，定义扁头处于垂直方向（允许±2°的偏差）为新辊安装时的扁头位置。也就是说，主轴定位结束后，旧辊扁头也必须正好处于垂直方向，否则新工作辊扁头无法顺利套入主轴扁头套内。因此，换辊过程中的主轴定位步骤尤其重要，新辊能否顺利安装就取决于主轴定位步骤是否成功。

请参阅图1所示，现有的精轧机主轴定位方法是，在轧机低速运转（0.5m/s）过程中，通过接近开关1检测安装于主轴上的定位挡块2，该挡块2的安装位置需要与扁头3垂直位置两端的任一一端相对应。将检测到的信号作为定位起始指令，再旋转一定时间后轧机停车，这个时间是轧机旋转一周需要的时间，可通过辊径计算出周长，再除以旋转速度，从而得出时间。此时扁头3正好处于垂直位置，实现轧机主轴4的定位（图1中的7为主轴的主电机，8为主电机自带的编码器）。

由于，接近开关1的安装位置靠近轧辊主轴4的支架5上，其有效检测距离最大为10mm，也就是说接近开关1与主轴定位挡块2的间隙必须保持10mm之内，方能有效检测到挡块2。但是，在正常轧制过程中，轧机主轴4震动大，经常使接近开关1的位置发生位移，导致接近开关1检测不到挡块2，或主轴4在旋转过程中，挡块2将接近开关1打坏。而轧机更换工作辊6前，必须通过自动定位使轧机上、下主轴4的扁头套6处于垂直位置，才能进行自动换辊。一旦接近开关1发生位移或损坏的情况，将导致信号无法采集，那么主轴将无法停车并定位。此时，要么处理接近开关1，以更换或调整位置，要么采取手动换辊的方式，无论如何，换辊时间都将被迫延长20~30分钟，如果手动换辊，甚至将超出一个小时以上，将会对企业产能产生很大影响，不利于产线的连续化生产。

发明内容

针对现有技术中存在的上述的平均冷却速度低、容易导致钢板板形不良以及冷却不充分的缺点，本发明的目的是提供一种精轧机主传动轴自动定位方法，该方法操作简单方便，冷却速度快且充分。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该精轧机主传动轴自动定位方法，的具体步骤如下：

A．控制主轴的主电机以0.5m/s的匀速带动主轴转动；

B．将主电机的编码器发出零位脉冲作为定位脉冲，并在定位控制系统收到定位脉冲时，将编码器的位置置零；

C．采用定位控制系统实时接收编码器的实际位置并计算出主电机相应的设定速度；

D．根据步骤C中不断减小的设定速度来实时控制主电机进行减速，直至主电机停转，结束定位。

在步骤C中：

C1．在定位控制系统的位置控制模块内设定一个编码器的目标位置；

C2．采用位置控制模块接收编码器的实际位置并与目标位置进行比较，计算出两者的差值；

C3．根据差值计算出主电机的设定速度，用以主电机的速度控制；

C4．重复步骤C2、C3，通过不断缩小的差值来计算出不断减小的设定速度，用以主电机的减速控制。

在步骤C中，当差值小于2°时，结束定位。

该方法还包括步骤E：当主电机停转后，若主轴与垂直方向有偏离，则根据偏离角度对目标位置进行修正，并重复步骤A至D进行重新定位，直至主轴定位准确。

在步骤B中，当定位控制系统未接收到定位脉冲，经过90S的超时保护后，判断定位失败，进行重新定位。

在上述技术方案中，本发明的精轧机主传动轴自动定位方法通过主电机的编码器的零位脉冲作为定位脉冲，并通过编码器转动的实际位置与目标位置的差值计算出主电机的控制速度，从而对主电机进行减速控制，从而实现主轴的自动定位，从而实现自动精确的定位，有利于提高精轧机的换辊作业效率。

附图说明

图1是现有技术的精轧机的主轴俯视示意图；

图2是本发明的定位控制系统的工作原理框图；

图3是本发明的精轧机主传动轴自动定位方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图2、图3所示，本发明的精轧机主传动轴自动定位方法具体包括以下步骤：

A．当轧机进入换辊程序，并进行到主轴定位步骤时，由操作工操作现场的轧机换辊控制系统的面板，发出定位指令，并控制主轴的主电机以0.5m/s的匀速带动主轴转动。

B．利用轧机主电机7自带的编码器8（见图1、图2），将编码器发出的零位脉冲作为定位脉冲，并在定位控制系统的位置控制模块收到定位脉冲时，将编码器的位置置零。所谓零位脉冲，就是当编码器在一段时间内相同方向上产生的脉冲数等于一周圈的额定脉冲数时，会输出一个零位脉冲，即主光栅每旋转一周，输出一个零位脉冲。另外，当定位控制系统未接收到定位脉冲，经过90S的超时保护后，判断定位失败，应进行重新定位。

C．采用定位控制系统实时接收编码器的实际位置并计算出主电机相应的设定速度。具体计算如下：C1．先在定位控制系统的位置控制模块内设定一个编码器的目标位置，该目标位置为可设定的经验参数；C2．然后采用位置控制模块接收编码器反馈的实际位置并与目标位置进行比较，计算出两者的差值，由于置零后的编码器会继续随主电机进行转动，位置由零慢慢上升；C3．根据该差值计算出主电机的设定速度，输入主电机速度控制模块，并依次通过主电机电流环控制模块的电流控制以及主轴功率元器件对主电机的速度进行设定控制；重复步骤C2、C3，由于编码器的转动，使得其实际位置与目标位置越来越接近，即使两者之间的差值不断缩小，从而计算出的设定速度也不断递减。

D．根据步骤C中不断减小的设定速度并根据编码器反馈的实际速度信号来实时控制主电机进行减速，使得在整个定位过程中的主电机转速由匀速转为爬坡，逐渐减小至零，主电机停转，并使最终停止时的主轴位置满足预定目标，完成定位过程。

在上述过程中，定位的关键是在于每一次定位的时候，定位脉冲需要在转动方向上的固定位置触发，编码器的零位脉冲正好可以满足这个条件。然后在控制程序中调试出一个目标位置的参数值，也就是从定位脉冲上升沿开始到传动停止期间主轴转过的角度，换算成编码器需要继续走的路程，作为位置控制模块的控制目标，这样就能够顺利地完成定位过程了。

另外，还包括目标位置调试步骤D：即如遇到更换过主轴，需要重新调试目标位置参数时，

首先按常规做一次主轴定位，观察定位结束后，扁头位置上示意标志（一般扁头径向端面上标有红色箭头）与垂直方向的夹角α（估值，取小的那个锐角），如主轴需要再沿转动方向转动α才到达垂直位置，则将“原目标位置+α”作为新的目标位置；如主轴需要再沿转动方向的反方向转动α才到达垂直位置，则将“原目标位置-α”作为新的目标位置。目标位置修正后，再做一次上述的主轴定位操作，直至定位结束后，此时的扁头位置应该已经非常接近垂直方向了（取决于夹角α是否估计准确），如果还有稍许偏差，可以重复上述的修正步骤，对定位位置进行精调，直到满足备辊要求。

最后需要说明的是，在实际操作时，由于精轧机的上、下主轴的目标位置并不相同，下轴走过的位置要比上轴多一些。那是因为上、下轴主电机各有一个编码器，而它们输出零位脉冲的位置是不一样的，通过几次调试便可以将位置控制模块的目标位置精确确定下来。该目标位置一旦确定，除非更换主轴，否则不需要调整。即使需要调整，也仅需10分钟左右的时间调试出新的目标位置即可。

另外，上轴定位时，在接收到定位脉冲后即开始减速，而下轴在接收到定位脉冲后，需过2秒钟才开始减速。这是因为位置控制模块是根据实际位置与目标位置的差值来进行调速的，该差值不进入一定范围不减速。

综上所述，本发明的定位方法能够快速、准确的进行主轴定位，有利于换辊作业。具体表现为：若以每两天换辊一次，每月约换15次来算，原来平均每10次换辊中就有1次自动定位失败，每次平均调整时间约为20分钟（如遇中夜班，调整时间更长），自动对中失败率约为10％。而采用本发明的定位方法后，能够完全避免恶劣环境对检测信号的影响，只要编码器不发生故障，就能够保证自动定位，具有100%的成功率，并且编码器本身的故障率是非常低的，因此达到了定位结果精确、信号稳定可靠、维护简便、安全等目的，效果十分显著。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (4)

1.一种精轧机主传动轴自动定位方法，其特征在于，

该方法的具体步骤如下：

A.控制主轴的主电机以0.5m/s的匀速带动主轴转动；

B.将主电机的编码器发出零位脉冲作为定位脉冲，并在定位控制系统收到定位脉冲时，将编码器的位置置零，在该步骤中，当定位控制系统未接收到定位脉冲，经过90S的超时保护后，判断定位失败，进行重新定位；

C.采用定位控制系统实时接收编码器的实际位置并计算出主电机相应的设定速度；

D.根据步骤C中不断减小的设定速度来实时控制主电机进行减速，直至主电机停转，结束定位。

2.如权利要求1所述的精轧机主传动轴自动定位方法，其特征在于，

在步骤C中：

C1.在定位控制系统的位置控制模块内设定一个编码器的目标位置；

C2.采用位置控制模块接收编码器的实际位置并与目标位置进行比较，计算出两者的差值；

C3.根据差值计算出主电机的设定速度，用以主电机的速度控制；

C4.重复步骤C2、C3，通过不断缩小的差值来计算出不断减小的设定速度，用以主电机的减速控制。

3.如权利要求2所述的精轧机主传动轴自动定位方法，其特征在于，在步骤C中，当差值小于2°时，结束定位。

4.如权利要求1所述的精轧机主传动轴自动定位方法，其特征在于，

该方法还包括步骤E：当主电机停转后，若主轴与垂直方向有偏离，则根据偏离角度对目标位置进行修正，并重复步骤A至D进行重新定位，直至主轴定位准确。

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