CN103071686B - 步进式冷床及其步进控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种步进式冷床控制方法，包括高位、中位和低位三个工位；冷床控制周期的起始工位为中位，其控制周期如下：中位至高位：启动升降装置，将活动梁垂直提升并托举工件至高位；向前步进：启动横移装置驱动活动梁向前移动一个步距；高位至低位：升降装置驱动活动梁从高位垂直下降至低位，且当活动梁的顶面与固定梁的顶面等高时，工件被放置在固定梁上；向后步进：启动横移装置驱动活动梁向后移动一个步距；低位至中位：启动升降装置，将活动梁从低位垂直提升至中位，与固定梁共同支承工件，直至下一个控制周期。本发明还提出了一种步进式冷床。能够改善钢板的冷却均匀性，减小翘曲变形，消除提升滞后现象。

Description

步进式冷床及其步进控制方法

技术领域

本发明属于冷却床技术领域，具体为一种步进式冷床控制方法和适用于该方法的步进式冷床。

背景技术

中厚板步进式冷床由活动梁、固定梁、横移装置和升降装置组成，活动梁分别在升降装置和横移装置交替驱动下进行升降和横移，钢板交替在活动梁和固定梁的顶面上停留。现有步进式冷床的活动梁有两个升降控制工作位——高位和低位（相对固定梁），冷床接料等待时，活动梁在低位（台面低于固定梁，钢板由固定梁支承），其步进控制方式为：升降装置启动，活动梁从低位开始提升，运行一段时间后从固定梁上托起钢板继续提升至高位；然后横移装置启动，活动梁在高位托起钢板向前平移一个步距；再启动升降装置，活动梁托起钢板从高位下降，将钢板放置于固定梁上，并继续下降至低位；再启动横移装置，活动梁在低位（未托钢板）向后平移一个步距，回到初始位置，即完成一个步进周期。

现有的步进式冷床在投产和使用过程中经常发现：热钢板经过冷床冷却、运出或接近冷床出口变成冷钢板时，钢板有时会发生翘曲变形，尤其是薄钢板时的变形情况较突出。现有的步进式冷床及步进控制方法具有以下三点不足：

1）钢板通过冷床的总时间由若干个步进周期和接料等待时间组成，接料等待时间在总时间中占较大比例；当冷床处于接料等待工况时，钢板仅与固定梁接触，而在步进周期中，钢板分别与固定梁和活动梁的接触时间是相等的，因此，在整个冷却过程中，钢板与固定梁接触的总时间更长，在钢板上造成接触固定梁的区域冷却快，而接触活动梁的区域冷却慢，使得钢板在长度方向的冷却不均匀性增加，从而导致内应力增加和变形增大；

2）固定梁和活动梁的间距为L，固定梁和活动梁采用间隔等距布置，冷床处于接料等待工况时（即低位时），钢板的负荷由间距为２L的固定梁支撑，其支撑跨距较大，容易造成钢板自重引起的下坠变形，特别是在接料等待时间较长和钢板厚度较薄的情况下，更易造成钢板翘曲变形；

3）活动梁的起始位在低位，此时活动梁位于固定梁下，当活动梁从低位提升到与固定梁齐平并托起钢板前的这段运行时间内，钢板是没有被托起运动的，导致现有的步进式冷床以及其步进控制方式中会存在活动梁提升滞后现象。

有鉴于此，本发明旨在探索一种步进式冷床及其步进控制方法，该步进式冷床控制方法能够改善钢板的冷却均匀性，减小钢板的翘曲变形，并能够消除活动梁提升滞后现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种步进式冷床控制方法和适用于该控制方法的步进式冷床，该步进式冷床控制方法能够改善钢板的冷却均匀性，减小钢板的翘曲变形，并能够消除活动梁提升滞后现象。

要实现上述技术目的，本发明首先提出了一种步进式冷床控制方法，包括高位、中位和低位三个工位，且冷床控制周期的起始工位为中位，其中：

中位：活动梁的顶面与固定梁的顶面齐平；

高位：活动梁的顶面高于固定梁的顶面；

低位：活动梁的顶面低于固定梁的顶面；

冷床的控制周期如下：

中位至高位：启动升降装置，将活动梁垂直提升并托举工件至高位；

向前步进：当活动梁位于高位后，启动横移装置驱动活动梁向前移动一个步距；

高位至低位：升降装置驱动活动梁从高位垂直下降至低位，且当活动梁的顶面与固定梁的顶面等高时，工件被放置在固定梁上；

向后步进：当活动梁位于低位后，启动横移装置驱动活动梁向后移动一个步距；

低位至中位：启动升降装置，将活动梁从低位垂直提升至中位，与固定梁共同支承工件，直至下一个控制周期。

本发明还提出了一种适用于如上所述步进式冷床控制方法的步进式冷床，包括固定梁、活动梁、横移装置和升降装置，所述升降装置包括升降导向机构，所述升降导向机构包括用于支承所述活动梁的升降座和固定设置在所述活动梁上并与升降座配合的楔形升降导程曲面，所述楔形升降导程曲面包括位于两端且倾斜方向相同的升降斜面和位于两升降斜面之间的中位水平面，所述活动梁的顶面与所述中位水平面之间的距离等于所述固定梁的顶面到所述升降座与所述中位水平面之间的配合点/面的距离。

进一步，所述活动梁的底面上间隔地设有楔形块，所述楔形升降导程曲面设置在楔形块上。

进一步，所述升降座上设有升降轮，所述升降轮与所述楔形升降导程曲面滚动配合。

进一步，所述中位水平面与所述升降斜面之间平滑过渡。

本发明的有益效果为：

本发明的步进式冷床的步进控制方法，通过将冷床的步进控制周期设置为起始位、高位和低位三个工位，并将步进控制周期的起始工位设置在中位，能够使冷床的活动梁和固定梁在大部分时间内均共同支承工件，能够有效防止工件在自身重力作用下的翘曲变形，并能够改善工件的冷却均匀性，消除活动梁提升滞后现象；

通过将冷床步进控制周期的起始位设置在中位，在接料等待时间以及步进周期的部分时间段中，活动梁和固定梁均共同支承工件，能够减小工件在自身重力作用下的翘曲变形，并改善其冷却均匀性，还能够有效消除活动梁提升滞后现象。

本发明的步进式冷床，通过在升降梁上设置与升降座配合的楔形升降导程曲面，并将楔形升降导程曲面设置为位于两端的两个升降斜面和位于两升降斜面之间的中位水平面，使得活动梁具有三个工位，即升降座与中位水平面配合时的中位，以及升降座分别与两端升降斜面配合时的高位和低位；通过将活动梁的顶面与中位水平面之间的距离设置为与固定梁的顶面到升降座与中位水平面之间的配合点/面的距离相等，当升降座与中位水平面配合时，活动梁的顶面和固定梁的顶面平齐，即冷床处于中位工位，活动梁和固定梁共同支承工件，工件的各个支承点之间的距离减小，能够有效防止工件翘曲变形；

通过设置中位水平面，当活动梁在升降装置的作用下托举工件时，不会造成活动梁与工件之间的冲击力，当活动梁从高位下降至低位的过程中，并将工件放置到固定梁上时，由于中位水平面的缓冲导向作用，工件与固定梁之间也不会造成冲击，冲击力的减小能够有效减小工件的翘曲变形，并减小冷床的运行噪音和增加冷床的使用寿命；

通过设置中位水平面，即使在活动梁回到起始位时有停位误差，也可避免活动梁由于误差而托起工件。

附图说明

图1为本发明步进式冷床实施例的结构示意图；

图2为升降楔形块的结构示意图；

图3为现有步进式冷床在接料等待时的活动梁和固定梁的位置关系示意图；

图4为本实施例步进式冷床在接料等待时的活动梁与固定梁的位置关系示意图；

图5为现有步进式冷床的步进控制周期的过程示意图；

图6为本发明步进式冷床的步进控制方法的控制过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

如图1所示，为本发明步进式冷床实施例的结构示意图。本实施例的步进式冷床，包括固定梁、活动梁、横移装置和升降装置，升降装置包括升降导向机构，升降导向机构包括用于支承活动梁的升降座2和固定设置在活动梁上并与升降座2配合的楔形升降导程曲面，楔形升降导程曲面包括位于升降楔形块3两端且倾斜方向相同的升降斜面3a、升降斜面3b和位于两升降斜面3a、3b之间的中位水平面3c，活动梁的顶面与中位水平面3c之间的距离等于固定梁的顶面到升降座2与所述中位水平面3c之间的配合点/面的距离。优选的，升降座2上设有升降轮4，升降轮4与楔形升降导程曲面滚动配合，通过在升降座2上设置升降轮4，能够减小升降座2与楔形升降导程曲面之间的摩擦力和摩擦噪音。优选的，中位水平面3c与升降斜面3a、3b之间平滑过渡，运行切换平稳，能够进一步减少托板冲击。

本实施例的步进式冷床，通过在升降梁1上设置与升降座2配合的楔形升降导程曲面，并将楔形升降导程曲面设置为位于两端的两个升降斜面3a、3b和位于两升降斜面之间的中位水平面3c，使得活动梁具有的步进控制周期具有三个工位，即升降座2与中位水平面3c配合时的中位，以及升降座2分别与两端升降斜面3a、3b配合时的高位和低位；通过将活动梁的顶面与中位水平面之间的距离设置为与固定梁的顶面到升降座2与中位水平面3c之间的配合点/面的距离相等，即固定梁的顶面到升降轮4的顶点的距离等于活动梁的顶面到中位水平面的距离，当升降座2与中位水平面3c配合时，活动梁的顶面和固定梁的顶面平齐，即冷床处于中位工位，活动梁和固定梁共同支承工件5，工件5的各个支承点之间的距离减小，能够有效防止工件翘曲变形。

通过设置中位水平面3c，当活动梁在升降装置的作用下托举工件5时，不会造成活动梁与工件5之间的冲击力，当活动梁从高位下降至低位的过程中，并将工件5放置到固定梁上时，由于中位水平面的缓冲导向作用，工件与固定梁之间也不会造成冲击，冲击力的减小能够有效减小工件5的翘曲变形，并减小冷床的运行噪音和增加冷床的使用寿命。

通过设置中位水平面3c，即使在活动梁回到起始位时有停位误差，也可避免活动梁由于误差而托起工件5，保证冷床的运行平稳性和可靠性。

通过将冷床的步进控制的周期起点设置在活动梁的起始位，如图4所示，在接料等待时间以及步进周期的部分时间段中，活动梁和固定梁均共同支承工件，能够减小工件5在自身重力作用下的翘曲变形，并改善其冷却均匀性，还能够有效消除活动梁提升滞后现象。

作为本实施例技术方案的进一步优化，活动梁的底面上间隔地设有楔形块3，楔形升降导程曲面设置在楔形块3上。能够满足支承活动梁的要求，且通过设置楔形块3，能够通过改变设置在楔形块3 的楔形升降导程曲面而改变冷床的动作方式。

作为本实施例技术方案的进一步优化，固定梁包括用于放置工件的固定格栅6、位于固定格栅6下方的固定梁主梁7、用于固定连接固定梁主梁7与固定格栅6的固定梁主柱8和位于固定梁主梁7下方的固定梁支座9，固定梁支座9与固定梁主梁7固定连接，固定梁支座9固定安装在基础上，能够稳固支撑固定梁，保证固定梁不会移动。

作为本实施例技术方案的进一步优化，活动梁包括用于托举工件5的活动格栅10、位于活动格栅10下方的步进梁11、用于固定连接步进梁11与活动格栅10的活动梁支柱12和位于步进梁11下方的升降梁1，升降梁1与步进梁11之间设有用于步进梁11相对于升降梁1横向移动的横移滚轮13，升降梁1和步进梁11之间设有用于安装横移滚轮13的导轨，横移滚轮13安装在导轨内，使得步进梁11可在升降梁1上滑动。

作为本实施例技术方案的进一步优化，升降装置包括升降驱动机构，升降驱动机构包括曲柄座14、铰接安装在曲柄座14上的升降曲柄15和用于驱动升降梁1移动的连杆机构，曲柄座14上设有用于驱动曲柄15旋转的曲柄驱动装置，本实施例的曲柄驱动装置包括升降电机和减速器。

优选的，连杆机构包括升降拉杆16、双铰连杆17、升降摆杆18和固定安装在曲柄座14或基础上的升降轴轴承座19，升降摆杆18的两端分别与升降拉杆16和双铰连杆17铰接连接，升降拉杆16的另一端铰接安装在升降梁1上，双铰连杆17的另一端与曲柄15铰接连接，升降摆杆18的中部与升降轴轴承座19铰接连接，即升降摆杆18与升降轴轴承座19之间的铰接位置位于升降摆杆18分别与升降拉杆16、双铰连杆17之间的铰接位置之间，本实施例的升降轴轴承座19固定设置在曲柄座14上。

在曲柄驱动装置的作用下，驱动曲柄15旋转，进而带动双铰连杆17、升降摆杆18和升降拉杆16移动，升降拉杆16拉动升降梁1移动，使得升降座2与设置在升降楔形块3上的楔形升降导程曲面的不同位置配合，并驱动升降梁1上下运动。且当活动梁位于高位和低位时，曲柄15与双铰连杆17之间正好位于机械死点位置，即双铰连杆17的轴线延长线与曲柄15转轴轴线相交。

作为本实施例技术方案的进一步优化，横移装置包括横移驱动机构和横移连杆机构。

横移驱动机构包括齿轮座20、旋转配合安装在齿轮座20上的齿轮21、与齿轮21啮合的齿条22和用于限定齿条22运动方向的导向机构，齿轮座20上设有用于驱动齿轮21旋转的齿轮驱动装置，本实施例的齿轮驱动装置为设置在齿轮座20上的横移电机。

横移连杆机构包括横移摆杆23、横移连杆24、横移轴承座25和与齿条22铰接连接的齿条推杆26，横移摆杆23的两端分别与横移连杆24和横移轴承座25铰接连接，横移连杆24的另一端与步进梁11铰接连接，齿条推杆26的另一端与横移摆杆23的中部铰接连接，即横移摆杆23与齿条摆杆26的铰接位置位于横移摆杆23分别与横移连杆24、横移轴承座25的铰接位置之间。

在齿轮驱动装置的作用下，通过齿轮21和齿条22之间的啮合，驱动齿条22移动，并带动齿条推杆26移动，进一步带动横移摆杆23旋转和横移连杆24移动，横移连杆24拉动步进梁11在升降梁1上前后移动，且在横移连杆24的拉力或推力作用下，当升降梁1在升降装置的作用下运动的过程中，步进梁11不会随着升降梁1前后移动。

优选的，导向机构包括导向座27、旋转配合安装在导向座27上的两个导向轮28和长度长于齿条22的齿条杆29，齿条22固定安装在齿条杆29上或与齿条杆29设置为一体，本实施例的齿条22与齿条杆29设置为一体，两个导向轮28分别与齿条杆29的光滑段的上下表面滚动配合，本实施例的齿条推杆26铰接安装在齿条杆29上，通过采用该导向机构，不仅能够限定齿条22的运动方向，而且能够减小摩擦阻力和摩擦噪音。

下面结合上述步进式冷床对本发明的冷床步进控制方法的具体实施方式作详细说明。

如图6所示，为本发明步进式冷床的步进控制方法的控制过程示意图。本实施例的冷床步进控制方法，包括高位、中位和低位三个工位，且冷床控制周期的起始工位为中位，其中：

中位：活动梁的顶面与固定梁的顶面齐平；

高位：活动梁的顶面高于固定梁的顶面；

低位：活动梁的顶面低于固定梁的顶面；

且冷床控制周期的起始工位为中位，冷床的控制周期如下：

中位至高位：启动升降装置，将活动梁垂直提升并托举工件5至高位；

向前步进：当活动梁位于高位后，启动横移装置驱动活动梁向前移动一个步距；

高位至低位：升降装置驱动活动梁从高位垂直下降至低位，且当活动梁的顶面与固定梁的顶面等高时，工件5被放置在固定梁上；

向后步进：当活动梁位于低位后，启动横移装置驱动活动梁向后移动一个步距；

低位至中位：启动升降装置，将活动梁从低位垂直提升至中位，与固定梁共同支承工件，直至下一个控制周期。

本实施例中，当冷床处于起始位时，升降座2与中位水平面3c配合；

当冷床处理高位时，升降座2与升降斜面3a的最低点配合；

当冷床处理低位时，升降座2与升降斜面3b的最高点配合。

本实施例的步进式冷床的步进控制方法，通过将冷床的步进控制周期设置为起始位、高位和低位三个工位，并将步进控制周期的起点设置在起始位，能够使冷床的活动梁和固定梁在大部分时间内均共同支承工件5，能够有效防止工件5在自身重力作用下的翘曲变形，并能够改善工件的冷却均匀性，消除活动梁提升滞后现象。

通过将冷床步进控制周期的起始位设置在中位，在接料等待时间以及步进周期的部分时间段中，活动梁和固定梁均共同支承工件5，能够减小工件5在自身重力作用下的翘曲变形，并改善其冷却均匀性，还能够有效消除活动梁提升滞后现象。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种步进式冷床控制方法，其特征在于：包括高位、中位和低位三个工位，冷床控制周期的起始工位为中位，其中：

中位：活动梁的顶面与固定梁的顶面齐平；

高位：活动梁的顶面高于固定梁的顶面；

低位：活动梁的顶面低于固定梁的顶面；

冷床的控制周期如下：

中位至高位：启动升降装置，将活动梁垂直提升并托举工件至高位；

向前步进：当活动梁位于高位后，启动横移装置驱动活动梁向前移动一个步距；

高位至低位：升降装置驱动活动梁从高位垂直下降至低位，且当活动梁的顶面与固定梁的顶面等高时，工件被放置在固定梁上；

向后步进：当活动梁位于低位后，启动横移装置驱动活动梁向后移动一个步距；

低位至中位：启动升降装置，将活动梁从低位垂直提升至中位，与固定梁共同支承工件，直至下一个控制周期。

2.一种适用于如权利要求1所述步进式冷床控制方法的步进式冷床，包括固定梁、活动梁、横移装置和升降装置，其特征在于：所述升降装置包括升降导向机构，所述升降导向机构包括用于支承所述活动梁的升降座和固定设置在所述活动梁上并与升降座配合的楔形升降导程曲面，所述楔形升降导程曲面包括位于两端且倾斜方向相同的升降斜面和位于两升降斜面之间的中位水平面，所述活动梁的顶面与所述中位水平面之间的距离等于所述固定梁的顶面到所述升降座与所述中位水平面之间的配合点/面的距离。

3.根据权利要求2所述的步进式冷床，其特征在于：所述活动梁的底面上间隔地设有楔形块，所述楔形升降导程曲面设置在楔形块上。

4.根据权利要求3所述的步进式冷床，其特征在于：所述升降座上设有升降轮，所述升降轮与所述楔形升降导程曲面滚动配合。

5.根据权利要求2-4任一项所述的步进式冷床，其特征在于：所述中位水平面与所述升降斜面之间平滑过渡。