CN103240284B - 金属板材加工对中装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属板材加工对中装置及方法，其装置包括有以一条直线为中心线对称平行相对设置的两块侧导板和在侧导板上设置的压力继电器，每块侧导板均固定安装在一个活动的支架的一端，每个所述活动的支架均与一个带位移传感器的液压缸连接，每个液压缸的位移传感器均与控制器电连接，还设置有用于检测金属板材长度的金属检测仪和激光测速仪等。其方法包括有根据金属板材的厚度和长度分别采用两块侧导板同时工作对金属板材进行推动对中的步骤和采用所述两块侧导板单独工作分别对金属板材进行推动对中的步骤。本发明与现有技术相比，解决了现有的对中装置无法对中变形抗力较小或较薄的金属板材的问题。

Description

金属板材加工对中装置及方法

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，尤其涉及一种金属板材加工对中装置及方法。

背景技术

薄的金属板材在进行轧制、切头尾或切定尺时，经常需要由安装在轧机或剪刀机前后的对中装置对金属板材进行对中，使金属板材的中心线与轧制中心线重合，保证金属板材在后续的加工过程有良好的对称性，以提高金属板材的尺寸控制精度和加工过程的稳定性。目前，在常用的对金属板材进行对中的装置中有一种平行侧导板型式的对中装置，如图1和图2所示：这种对中装置包括有两组分别平行设置在导轨上的上推杆和下推杆，一个上推杆通过铰链与一个液压缸连接，另一个上推杆通过铰链与一个带位移传感器的液压缸连接，每组上推杆和下推杆之间均装有用于同步运动的同步齿轮、齿条机构，两个同步齿轮之间通过连接杆连接，每个下推杆的一端向上弯折延伸至与其上的上推杆相对端平齐的位置，两个下推杆的向上弯折的一端均与一块左侧导板连接，两个上推杆的与下推杆向上弯折端的相对端均与一块右侧导板连接。液压缸通过齿轮、齿条机构保证所述左侧导板和所述右侧导板同时张开或闭合，其开口大小由带位移传感器的液压缸控制，在左导板或右导板上安装有检测夹持压力大小的压力继电器，在左导板和右导板之间设有输送金属板材的辊道。当金属板材位于所述左导板和所述右导板之间的辊道上需要对中时，通过液压缸推动所述上推杆，并通过所述同步齿轮、齿条机构带动所述下推杆，使得与所述上推杆和下推杆分别连接的所述左导板和右导板同时相对运动，产生夹持动作，将所述金属板材的左右中心与所述左导板和右导板中间的轧制中心线对正，当所述压力继电器检测到的夹持压力值达到其动作阈值时，压力继电器将向控制器发送到位信号，表明金属板材经过导板夹持后已与所述轧制中心线对正，所述控制器接收到所述到位信号后，立即停止夹持动作，然后通过所述液压缸使双侧的侧导板同步打开一小段距离，此时，金属板材已经对中好了可进入相应设备进行后序加工。但此装置仅适用于厚度大于一定值的金属板材的对中，对于变形抗力较小或较薄的金属板材，若仍用这种装置对这种金属板材进行对中就会由于夹持压力值太低，没有到达压力传感器的动作阈值，致使所述液压缸一直工作而出现金属板材被严重夹持变形的过夹持现象，对金属板材的成品质量造成不良影响。传统的解决途径是：根据金属板材厚度对所述液压缸的工作压力或所述压力继电器的动作阈值进行调整，金属板材越薄，则液压缸的工作压力或压力继电器的动作阈值越低，以避免金属板材被夹持变形，其缺点在于很难摸索出其精确对应关系，不便于在线调整。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以对不同厚度和材质的金属板材进行自动对中的金属板材加工对中装置及方法。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：这种金属板材加工对中方法，包括有如下步骤：根据加工金属板材的厚度和长度将金属板材分为两类，当金属板材厚度大于等于设定的厚度阈值(H)或金属板材的长度超过所述金属板材加工对中装置的侧导板的长度时，驱动两块侧导板同时移动将金属板材夹持到加工设备的中心位置；当金属板材的厚度小于设定的厚度阈值(H)或金属板材的长度没有超过所述金属板材加工对中装置的侧导板的长度时，让所述两块侧导板轮流推动金属板材，当其中一块所述侧导板推动所述金属板材运动一段距离后，这块侧导板先退后，再轮换另一块侧导板按同样方法推动所述金属板材运动，直到金属板材移动到加工设备的中心位置。

在上述技术方案中更具体的技术方案还可以是：驱动所述两块侧导板轮流推动金属板材到加工设备的中心位置的动作包括有如下步骤：

步骤101：首先利用在线仪表测量待对中的金属板材匀速输送通过检测点的时间和速度参数；

当匀速输送的金属板材的首端到达安装在所述金属板材通道一侧的金属检测仪检测点时，所述金属检测仪检测到有物体靠近就发出来料信号给控制器，所述控制器记录下此时刻的时间值，并将其设为时间起始点t₀，同时向与所述控制器连接的激光测速仪发送开始测速信号，所述激光测速仪马上开始测速，当所述金属板材的末端离开所述金属检测仪检测点时，所述金属检测仪检测不到有物体靠近则发出无料信号给所述控制器，所述控制器记录下此时刻的时间值，并将其设为时间终止点t₁，同时向所述激光测速仪发送停止测速信号，所述激光测速仪立即停止测速并向所述控制器发送测速数据；所述控制器记录下所述激光测速仪检测到的即时速度V值；

步骤102：根据步骤101记录的时间和速度参数通过公式进行计算；

计算公式1为：

a＝V·(t₁-t₀)

其中a为金属板材的长L和宽K在侧面上的投影长度之和，单位均是毫米；时间单位是秒；

计算公式2为：

a＝K·sinγ+L·cosγ

其中偏斜角γ为金属板材的长度方向中心线与两块侧导板之间的中心线相交所成的锐角，单位是度；

将sin²γ+cos²γ＝1与公式2联立并求根可得计算公式3为：

${\mathrm{\γ}}_1=\arccos \left(\frac{a\·L+K\·\sqrt{K^2-a^2+L^2}}{L^2+K^2}\right),{\mathrm{\γ}}_2=\arccos \left(\frac{a\·L-K\·\sqrt{K^2-a^2+L^2}}{L^2+K^2}\right)$

当γ₁<γ₂<20时，选取γ＝γ₂，以避免低估偏斜角γ的数值导致出现金属板材无法导正的情况；当γ₁<20<γ₂时，选取γ＝γ₁；当20<γ₁<γ₂时为极端特殊情况，控制器将报警并自动切换至手动控制对中模式；

计算公式4为：

$y_{\mathrm{cal}}=\frac{1}{2}(W_{\max }-K+\sin \mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;L)$

其中y_cal为首次修正侧导板计算进给量，W_max为所述两块侧导板之间的最大距离，单位均是毫米；

计算公式5为：

$y_{\mathrm{act}}=\min [y_{\mathrm{cal}},\frac{1}{2}(W_{\max }-W_{\min })]$

其中y_act为首次修正侧导板实际进给量，W_min为所述两块侧导板之间的最小距离，单位均是毫米；

计算公式6为：

$x_{\mathrm{cal}}=\frac{1}{2}(W_{\max }-K)$

其中x_cal为二次修正侧导板计算进给量，单位是毫米；

计算公式7为：

$x_{\mathrm{act}}=\min [(x_{\mathrm{cal}}+\mathrm{\&epsiv;}),\frac{1}{2}(W_{\max }-W_{\min })]$

其中x_act为二次修正侧导板实际进给量，ε为允许偏差量，单位均是毫米；

步骤103：控制器控制一个带位移传感器的液压缸推动两块侧导板其中一块侧导板从原位即W_max处向前运动对金属板材进行首次修正，首次修正侧导板实际进给量为y_act，此侧导板首次修正进给到位后转退回原位；

步骤104：所述控制器控制另一个带位移传感器的液压缸推动两块侧导板其中另一块侧导板从原位即W_max处向前运动对金属板材进行二次修正，二次修正侧导板实际进给量为x_act，此侧导板二次修正进给到位后也转退回原位，整个动作过程结束。

由于采用了上述方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、本发明可以对不同厚度和材质的金属板材进行自动对中，有效地提高了设备的适用范围。

2、本发明避免了夹坏薄板情况的发生。

3、本发明结构合理，使用方便。

附图说明

图1为现有的对中装置主视结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为本发明的装置主视结构示意图。

图4为图3的俯视结构示意图。

图5为本发明的方法中的偏斜度计算示意图。

图6为本发明的方法中的首次修正进给量计算示意图。

图7为本发明的方法中的二次修正进给量计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明作进一步详述：

图3和图4所示的一种金属板材加工对中装置，包括有以一条直线为中心线对称平行相对设置的两块侧导板即左侧导板21和右侧导板22，在左侧导板21上设置的用于检测夹持力大小的压力继电器23，每块侧导板均固定安装在一个活动的支架的一端，活动的支架的另一端均与一个带位移传感器的液压缸活动连接，即右侧导板22装在右支架26上，右支架26装在右导轨28上，右液压缸30与右支架26活动连接，左侧导板21装在左支架25上，左支架25装在左导轨27上，左液压缸29与左支架25活动连接，右液压缸30和左液压缸29的位移传感器均与一个控制液压缸运动的控制器电连接，控制器还与设置在本装置一侧的用于检测金属板材长度的金属检测仪32和激光测速仪33的信号控制端连接。

图5、图6和图7所示这种金属板材加工对中方法，包括有如下步骤：

首先：根据厚度和长度将金属板材分为两类，当金属板材的厚度大于等于厚度阈值H设H＝10毫米，或金属板材的长度超过金属板材加工对中装置的侧导板的长度设侧导板的长度为10000毫米时，驱动两块侧导板同时移动将金属板材夹持到加工设备的中心位置；当金属板材的厚度小于厚度阈值H或金属板材的长度没有超过金属板材加工对中装置的导板的长度时，让两块侧导板轮流推动金属板材，当其中一块侧导板推动金属板材运动一段距离后，这块侧导板先退后，再轮换另一块侧导板按同样方法推动金属板材运动，直到金属板材移动到加工设备的中心位置。

其驱动两块侧导板轮流推动金属板材到加工设备的中心位置的动作包括有如下步骤：

步骤101：首先利用在线仪表测量待对中的金属板材匀速输送通过检测点的时间和速度参数；

当匀速输送的金属板材20的首端到达安装在金属板材20通道一侧的金属检测仪检测点时，金属检测仪32检测到有物体靠近就发出来料信号给控制器，控制器记录下此时刻的时间值，并将其设为时间起始点t₀单位为秒，同时向与控制器连接的激光测速仪33发送开始测速信号，激光测速仪33马上开始测速。当金属板材20的末端离开金属检测仪检测点时，金属检测仪32检测不到有物体靠近则发出无料信号给控制器，控制器记录下此时刻的时间值，并将其设为时间终止点t₁单位为秒，同时向激光测速仪33发送停止测速信号，激光测速仪33立即停止测速并向控制器发送测速数据。控制器记录下激光测速仪33检测到的即时速度V值；

步骤102：根据步骤101记录的时间和速度参数通过公式进行计算；

计算公式1为：

a＝V·(t₁-t₀)

其中a为金属板材20的长L和宽K在侧面上的投影长度之和，单位均是毫米，时间单位是秒；

将L＝8000毫米，K＝2000毫米，t₀＝0秒，实测t₁＝6.464秒代入计算公式1，则a＝8080毫米；

计算公式2为：

a＝K·sinγ+L·cosγ

其中偏斜角γ为金属板材20的长度方向中心线与两块侧导板之间的中心线相交所成的锐角，单位是度；

将sin²γ+cos²γ＝1与公式2联立并求根可得计算公式3为：

${\mathrm{\&gamma;}}_1=\arccos \left(\frac{a\&CenterDot;L+K\&CenterDot;\sqrt{K^2-a^2+L^2}}{L^2+K^2}\right),{\mathrm{\&gamma;}}_2=\arccos \left(\frac{a\&CenterDot;L-K\&CenterDot;\sqrt{K^2-a^2+L^2}}{L^2+K^2}\right)$

当γ₁<γ₂<20时，选取γ＝γ₂，以避免低估该值导致出现金属板材20无法导正的情况；当γ₁<20<γ₂时，选取γ＝γ₁；当20<γ₁<γ₂时为极端特殊情况，控制器将报警并自动切换至手动控制对中模式；

将L＝8000毫米，K＝2000毫米，a＝8080毫米代入计算公式3，则γ₁＝2.51度，γ₂＝25.56度；实际生产中，板材的偏斜量大部分在辊道上的运输过程中产生，这决定了正常情况下其值不会超过20度，因此选取γ＝2.51度；

计算公式4为：

$y_{\mathrm{cal}}=\frac{1}{2}(W_{\max }-K+\sin \mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;L)$

其中y_cal为首次修正侧导板计算进给量，单位是毫米，W_max为两块侧导板之间的最大距离，单位是毫米；

将W_max＝3300毫米，K＝2000毫米，γ＝2.51度代入计算公式4，则y_cal＝825.18毫米；

计算公式5为：

$y_{\mathrm{act}}=\min [y_{\mathrm{cal}},\frac{1}{2}(W_{\max }-W_{\min })]$

其中y_act为首次修正侧导板实际进给量，单位是毫米，W_min为两块侧导板之间的最小距离，单位是毫米；

将W_max＝3300毫米，W_min＝1000毫米，y_cal＝825.18毫米代入计算公式5，则y_act＝825.18毫米；

计算公式6为：

$x_{\mathrm{cal}}=\frac{1}{2}(W_{\max }-K)$

其中x_cal为二次修正侧导板计算进给量，单位是毫米；

将W_max＝3300毫米，K＝2000毫米代入计算公式6，则x_cal＝650毫米；

计算公式7为：

$x_{\mathrm{act}}=\min [(x_{\mathrm{cal}}+\mathrm{\&epsiv;}),\frac{1}{2}(W_{\max }-W_{\min })]$

其中x_act为二次修正侧导板实际进给量，单位是毫米，ε为允许偏差量，单位是毫米；

将W_max＝3300毫米，K＝2000毫米，ε＝80毫米，x_cal＝650毫米代入计算公式7，则x_act＝730毫米；

步骤103：控制器控制一个带位移传感器的液压缸如29推动两块侧导板其中一块侧导板21从原位即W_max处向前运动对金属板材20进行首次修正，首次修正侧导板实际进给量为y_act，此侧导板首次修正进给到位后转退回原位；

步骤104：控制器控制另一个带位移传感器的液压缸30推动两块侧导板其中另一块侧导板22从原位即W_max处向前运动对金属板材20进行二次修正，二次修正侧导板实际进给量为x_act，此侧导板二次修正进给到位后也转退回原位，整个动作过程结束。

块侧导板同时移动将金属板材夹持到加工设备的中心位置的动作包括有如下步骤：

步骤201：根据金属板材20的宽度和预留量通过公式对两块侧导板夹持过程中不同阶段的开口距离进行计算：

计算公式A为：

W₁＝K+2α

其中W₁为在等待位置时两块侧导板之间的开口距离，α为金属板材20单侧预留等待距离，单位均为毫米；

将K＝2000毫米，α＝300毫米代入计算公式A，则W₁＝2600毫米；

计算公式B为：

$x_1=\frac{1}{2}(W_{\max }-W_1)$

其中W_max为两块侧导板之间的最大距离，x₁为每块侧导板第一次进给量，单位均为毫米；

将W_max＝3300毫米，W₁＝2600毫米代入计算公式B，则x₁＝350毫米；

计算公式C为：

W₂＝K+2β+100

其中W₂为在准备位置时两块侧导板之间的开口距离，β为金属板材20单侧预留准备距离，单位均为毫米；

将K＝2000毫米，β＝100毫米代入计算公式C，则W₂＝2300毫米；

计算公式D为：

$x_2=\frac{1}{2}(W_1-W_2)=\mathrm{\&alpha;}-\mathrm{\&beta;}-50$

其中x₂为每块侧导板第二次进给量，单位为毫米；

将W₁＝2600毫米，W₂＝2300毫米代入计算公式D，则x₂＝150毫米；

计算公式E为：

W₃＝K+2β

其中W₃为在对中位置时两块侧导板之间的开口距离，单位均为毫米；

$x_3=\frac{1}{2}(W_2-W_3)=50$

其中x₃为每块侧导板第三次进给量，单位为毫米；

步骤202：控制器控制两个带位移传感器的液压缸29和30第一次同时推动两块侧导板21和22从原位即W_max处向前运动到达W₁处，等待金属板材20进入到两块侧导板之内，每块侧导板的进给量为x₁；

步骤203：控制器控制两个带位移传感器的液压缸29和30第二次同时推动两块侧导板21和22向前快速运动到达W₂处，准备对金属板材20进行对中夹持，每块侧导板的进给量为x₂；

步骤204：控制器控制两个带位移传感器的液压缸29和30第三次同时推动两块侧导板21和22向前朝W₃处慢速运动，对金属板材20进行对中夹持，每块侧导板的进给量为x₃；

步骤205：控制器控制两个带位移传感器的液压缸29和30第四次同时推动两块侧导板21和22向后慢速运动，当设置在侧导板上的控制夹持压力的压力继电器受到的压力大于其设定值时，两块侧导板立即同时停止夹持运动，此步骤每块侧导板的进给量不确定；

步骤206：控制器控制两个带位移传感器的液压缸29和30第五次同时推动两块侧导板21和22向后慢速运动至对金属板材20进行导向的位置，保证金属板材20在向下个工序输送的过程中不会出现大的位置偏差，每块侧导板的进给量为—λ；

步骤207：在金属板材20移出两块侧导板21和22的导向范围后，控制器控制两个带位移传感器的液压缸29和30第六次同时推动两块侧导板21和22向后快速运动返回原位，整个动作过程结束。

Claims (2)

1.一种金属板材加工对中方法，其特征在于包括有如下步骤：

根据加工金属板材的厚度和长度将金属板材分为两类，当金属板材厚度大于等于设定的厚度阈值或金属板材的长度超过金属板材加工对中装置的侧导板的长度时，驱动两块侧导板同时移动将金属板材夹持到加工设备的中心位置；当金属板材的厚度小于设定的厚度阈值或金属板材的长度没有超过所述金属板材加工对中装置的侧导板的长度时，让所述两块侧导板轮流推动金属板材，当其中一块所述侧导板推动所述金属板材运动一段距离后，这块侧导板先退后，再轮换另一块侧导板按同样方法推动所述金属板材运动，直到金属板材移动到加工设备的中心位置。

2.根据权利要求1所述的金属板材加工对中方法，其特征在于驱动所述两块侧导板轮流推动金属板材到加工设备的中心位置的动作包括有如下步骤：

步骤101：首先利用在线仪表测量待对中的金属板材匀速输送通过检测点的时间和速度参数；

当匀速输送的金属板材的首端到达安装在所述金属板材通道一侧的金属检测仪检测点时，所述金属检测仪检测到有物体靠近就发出来料信号给控制器，所述控制器记录下此时刻的时间值，并将其设为时间起始点t₀，同时向与所述控制器连接的激光测速仪发送开始测速信号，所述激光测速仪马上开始测速，当所述金属板材的末端离开所述金属检测仪检测点时，所述金属检测仪检测不到有物体靠近则发出无料信号给所述控制器，所述控制器记录下此时刻的时间值，并将其设为时间终止点t₁，同时向所述激光测速仪发送停止测速信号，所述激光测速仪立即停止测速并向所述控制器发送测速数据；所述控制器记录下所述激光测速仪检测到的即时速度V值；

步骤102：根据步骤101记录的时间和速度参数通过公式进行计算；

计算公式1为：

a＝V·(t₁-t₀)

其中a为金属板材的长L和宽K在侧面上的投影长度之和，单位均是毫米；时间单位是秒；

计算公式2为：

a＝K·sinγ+L·cosγ

其中偏斜角γ为金属板材的长度方向中心线与两块侧导板之间的中心线相交所成的锐角，单位是度；

将sin²γ+cos²γ＝1与公式2联立并求根可得计算公式3为：

${\mathrm{\&gamma;}}_1=\arccos \left(\frac{a\&CenterDot;L+K\&CenterDot;\sqrt{K^2-a^2+L^2}}{L^2+K^2}\right),{\mathrm{\&gamma;}}_2=\arccos \left(\frac{a\&CenterDot;L-K\&CenterDot;\sqrt{K^2-a^2+L^2}}{L^2+K^2}\right)$

当γ₁<γ₂<20时，选取γ＝γ₂，以避免低估偏斜角γ的数值导致出现金属板材无法导正的情况；当γ₁<20<γ₂时，选取γ＝γ₁；当20<γ₁<γ₂时为极端特殊情况，控制器将报警并自动切换至手动控制对中模式；

计算公式4为：

$y_{\mathrm{cal}}=\frac{1}{2}(W_{\max }-K+\sin \mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;L)$

其中y_cal为首次修正侧导板计算进给量，W_max为所述两块侧导板之间的最大距离，单位均是毫米；

计算公式5为：

$y_{\mathrm{act}}=\min [y_{\mathrm{cal}},\frac{1}{2}(W_{\max }-W_{\min })]$

其中y_act为首次修正侧导板实际进给量，W_min为所述两块侧导板之间的最小距离，单位均是毫米；

计算公式6为：

$x_{\mathrm{cal}}=\frac{1}{2}(W_{\max }-K)$

其中x_cal为二次修正侧导板计算进给量，单位是毫米；

计算公式7为：

$x_{\mathrm{act}}=\min [(x_{\mathrm{cal}}+\mathrm{\&epsiv;}),\frac{1}{2}(W_{\max }-W_{\min })]$

其中x_act为二次修正侧导板实际进给量，ε为允许偏差量，单位均是毫米；

步骤103：控制器控制一个带位移传感器的液压缸推动两块侧导板其中一块侧导板从原位即W_max处向前运动对金属板材进行首次修正，首次修正侧导板实际进给量为y_act，此侧导板首次修正进给到位后转退回原位；

步骤104：所述控制器控制另一个带位移传感器的液压缸推动两块侧导板其中另一块侧导板从原位即W_max处向前运动对金属板材进行二次修正，二次修正侧导板实际进给量为x_act，此侧导板二次修正进给到位后也转退回原位，整个动作过程结束。