CN104475463B - 钢卷高度对中装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢卷高度对中装置及其方法。该装置用于钢卷上卷时与开卷机芯轴之间的高度对中，包括上卷小车，其上设置有用于安放钢卷的鞍座、用于调节钢卷高度的升降装置、用于记录提升装置对钢卷提升高度的提升编码器和用于限定机械零点的限位器，上卷小车的移动轨道两侧分别设置有一个立柱，其中一侧立柱上设置有用于发出集中光束的定位光源，另一侧立柱上设置有用于接收定位光源发射光的光接收装置，所述定位光源与所述光接收装置位于同一高度且其连线与所述移动轨道垂直。采用上述装置的钢卷高度对中方法从钢卷轴向方向进行对中，可直接测量内径上边沿与内径下边高度差，以确定钢卷中心。本发明对中精确度高，稳定可靠，操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及冶金带钢连续生产线领域，特别是涉及一种钢卷高度对中装置及其方法。
背景技术
钢卷上卷是连续化自动生产线的关键一步，如果发生故障，则可能使整个生产线发生停机故障，为此钢卷的上卷和开卷就显得尤其重要。如果上卷对中计算出现问题，可能造成翻卷及设备损坏，甚至危害到人生安全。在冷轧连续处理线上，上卷小车首先从鞍座位上取钢卷，然后钢卷运行到开卷机附件进行高度对中，使钢卷的高度中心位与开卷机芯轴的中心位一致，以确保钢卷插入开卷机。目前部分生产线使用超声波对钢卷进行对中，但超声波信号易受干扰，高度对中难以保障。目前也有用光栅进行高度对中的，但控制复杂，一般装置上需采用多组光栅，方法上需要对钢卷的内径、外径、厚度及鞍座的角度等进行测量并进行较为复杂的运算。
综上所述，现有技术存在以下缺点：传统钢卷高度对中方式误差大，精度低；超声波对钢卷进行对中易受干扰，高度对中可靠性难以保障；而现有采用光栅进行高度对中的方式控制复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精确度高、稳定可靠、简单方便的钢卷高度对中装置及其方法。
为实现上述目的，本发明所提供的钢卷高度对中装置包括上卷小车，上卷小车上设置有用于安放钢卷的鞍座和用于调节钢卷高度的升降装置。上卷小车上还设置有用于记录提升装置对钢卷的提升高度的提升编码器和用于限定提升装置机械零点的限位器。上卷小车的移动轨道两侧分别设置有一个立柱，一侧立柱上设置有用于发出集中光束的定位光源，另一侧立柱上设置有用于接收定位光源发射光的光接收装置，定位光源与光接收装置位于同一高度且其连线与移动轨道垂直。定位光源与光接收装置的高度应在钢卷内径上沿的所能达到的最低位置与钢卷内径下沿所能达到的最高位置之间。
进一步地，定位光源可选择激光或光栅。
进一步地，为便于灵活调整定位光源和光接收装置的高度，立柱上可设置用于调节定位光源或光接收装置高度的高度调节装置。
进一步地，高度调节装置的一种结构如下：包括三角形支架、滑动轨道、光源底座和调节螺栓，三角形支架与滑动轨道固定于立柱上，光源底座底面上设置有与滑动轨道滑动配合的导轨，三角形支架的水平边上设置有与调节螺栓相匹配的螺孔，调节螺栓穿过三角形支架的水平边并与光源底座接触。高度调节装置是一种常规装置，可选用实现此功能的各种常用结构，而不限于上述结构。
进一步地，为便于快速测量，本装置可设置用于测量或校准现场开卷机上的开卷机芯轴高度的第一激光测距仪，以及用于测量或校准定位光源位置的第二激光测距仪。
本发明同时提供了采用如上述钢卷高度对中装置的钢卷高度对中方法，包括如下步骤：
1)、将载有钢卷的上卷小车移动至测量工位，调整钢卷位置使钢卷内圆柱轴与定位光源发出的光束平行且二者所在平面与移动轨道所在的平面垂直，钢卷在升降装置的作用下缓慢下降，当下降到限位器所限制的最低位置时，即达到机械零点，此时对提升编码器进行校零，测量定位光源高度为h0，测量开卷机芯轴的中心高度为ht，h0、ht为相对于同一水平面的高度；
2)、通过升降装置提升钢卷，使钢卷上部挡住定位光源发出的光束，继续提升钢卷，当光束刚好被光接收装置接收到即钢卷内径上沿与光束对齐时，记录此时提升编码器的读数y1；
3)、继续提升钢卷，当光束刚好又被挡住即钢卷内径下沿与光束对齐时，记录此时提升编码器的读数y2，根据几何关系，可以计算出此时钢卷中心位置为h0+(y2-y1)/2；
4)、设Δh＝ht-h0+(y1-y2)/2，根据上述步骤中测得的h0、ht、y1、y2计算出Δh，当Δh＝0时，此时钢卷高度已完成对中；当Δh>0时，向上提升钢卷高度Δh以完成对中；当Δh＜h0时，向下降低钢卷高度|Δh|以完成对中。
进一步地，在步骤1)中，预先调整定位光源和光接收装置的高度，使其高度与开卷机芯轴中心高度相等即ht＝h0，则步骤4)中Δh＝(y1-y2)/2，此时需向下降低钢卷高度(y2-y1)/2以完成对中，进一步简化了计算。
进一步地，为便于快速测量，步骤1)中，在开卷机芯轴正下方地面上设置第一激光测距仪，用以测量或校准开卷机芯轴的高度ht；在定位光源正下方地面上设置第二激光测距仪，用以测量或校准定位光源的高度h0，光接收装置的高度根据定位光源发出的光束进行调整。
本发明钢卷高度对中装置及其方法的有益效果是：(1)采用激光或光栅等定位光源及光接收装置辅助定位，不易受干扰，稳定可靠；(2)采用专用的对中测量工位，而不在现场开卷机上进行对中，操作空间宽裕，装置安装和维护更为方便；(3)定位光源沿钢卷轴向而非径向方向进行对中，可直接测量内径上边沿与内径下边高度差，以确定钢卷中心并进行对中，比需要计算内外径及厚度的间接对中方法更加准确，对于不是正圆的钢卷更加适用，防止对中不准确导致的翻卷现象的发生，同时也简化了计算和控制步骤；此外，本发明钢卷高度对中装置及其方法可采用PLC系统进行自动控制。
附图说明
图1为本发明钢卷高度对中装置的结构示意图。
图2为图1中A处放大图。
图3为本发明钢卷高度对中方法的钢卷运动几何关系示意图。
图4为本发明完成钢卷高度对中后与开卷机芯轴对中关系的示意图。
其中：上卷小车1、鞍座11、升降装置12、提升编码器13、限位器14、移动轨道15、钢卷2、钢卷内径上沿21、钢卷内径下沿22、立柱3、定位光源31、光接收装置32、高度调节装置4、三角形支架41、滑动轨道42、光源底座43、调节螺栓44、第二激光测距仪45、开卷机5、开卷机芯轴51、第一激光测距仪52
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明所提供的钢卷高度对中装置包括上卷小车1，上卷小车1上设置有用于安放钢卷2的鞍座11和用于调节钢卷2高度的升降装置12。上卷小车1上还设置有用于记录提升装置对钢卷2的提升高度的提升编码器13和用于限定提升装置机械零点的限位器14。上卷小车1的移动轨道15两侧分别设置有一个立柱3，一侧立柱上设置有用于发出集中光束的定位光源31，光源类型为光栅；另一侧立柱上设置有用于接收定位光源31发射光的光接收装置32，定位光源31与光接收装置32位于同一高度且其连线与移动轨道15垂直。定位光源31与光接收装置32的高度应在钢卷内径上沿21的最低位置与钢卷内径下沿22的最高位置之间。立柱3上设置有用于调节定位光源31或光接收装置32高度的高度调节装置4。
如图2所示，高度调节装置4包括三角形支架41、滑动轨道42、光源底座43和调节螺栓44，三角形支架41与滑动轨道42固定于立柱3上，光源底座43底面上设置有与滑动轨道42滑动配合的导轨，三角形支架41的水平边上设置有与调节螺栓44相匹配的螺孔，调节螺栓44穿过三角形支架41的水平边并与光源底座43接触。
本装置还配置有用于测量或校准现场开卷机5上的开卷机芯轴51高度的第一激光测距仪52，以及用于测量或校准定位光源31位置的第二激光测距仪45。
本发明钢卷高度对中方法的具体实施步骤如下：
1)将载有钢卷2的上卷小车1移动至测量工位，调整钢卷2位置使钢卷2内圆柱轴与定位光源31发出的光束平行且二者所在平面与移动轨道15所在的平面垂直，钢卷2在升降装置12的作用下缓慢下降，当下降到限位器14所限制的最低位置时，即达到机械零点，此时对提升编码器13进行校零。将第一激光测距仪52设置在开卷机芯轴51正下方地面上，测量开卷机芯轴51的高度ht；将第二激光测距仪45设置在定位光源31正下方地面上，测量定位光源31的高度h0，光接收装置32的高度根据定位光源31发出的光束作相应的调整。h0、ht为相对于地面的高度，需根据激光测距仪自身、定位光源等待测物尺寸进行换算。调整定位光源31和光接收装置32的高度，使其高度与开卷机芯轴51中心高度相等，即使ht＝h0；
2)通过升降装置12提升钢卷2，使钢卷2上部挡住定位光源31发出的光束，继续提升钢卷2，当光束刚好被光接收装置32接收到即钢卷内径上沿21与光束对齐时，记录此时提升编码器13的读数y1；
3)继续提升钢卷2，当光束刚好又被挡住即钢卷内径下沿22与光束对齐时，记录此时提升编码器13的读数y2。如图3所示，根据几何关系，可以计算出此时钢卷2中心位置为h0+(y2-y1)/2；
4)设Δh＝ht-h0+(y1-y2)/2，代入ht＝h0，可得Δh＝(y1-y2)/2，由于y1<y2，Δh<0时，此时需向下降低钢卷2高度|Δh|＝(y2-y1)/2以完成对中。对中完成后将上卷小车1移动至开卷机5附近，此时，钢卷与开卷机芯轴位置关系如图4所示。
Claims (3)
1.一种钢卷高度对中方法，用于钢卷(2)上卷时与开卷机芯轴(51)之间的高度对中，其特征在于：
该对中方法所采用的钢卷高度对中装置包括上卷小车(1)，所述上卷小车(1)上设置有用于安放钢卷(2)的鞍座(11)和用于调节钢卷(2)高度的升降装置(12)，其特征在于：
所述上卷小车(1)上还设置有用于记录提升装置对钢卷(2)的提升高度的提升编码器(13)和用于限定提升装置机械零点的限位器(14)；
所述上卷小车(1)的移动轨道(15)两侧分别设置有一个立柱(3)，其中一侧立柱(3)上设置有用于发出集中光束的定位光源(31)，另一侧立柱(3)上设置有用于接收定位光源(31)发射光的光接收装置(32)，所述定位光源(31)与所述光接收装置(32)位于同一高度且其连线与所述移动轨道(15)垂直；
该对中方法包括如下步骤：
1)、将载有钢卷(2)的上卷小车(1)移动至测量工位，调整钢卷(2)的位置使钢卷(2)内圆柱轴与定位光源(31)发出的光束平行且二者所在平面与移动轨道(15)所在的平面垂直，钢卷(2)在升降装置(12)的作用下缓慢下降，当下降到限位器(14)所限制的最低位置时，即达到机械零点，此时对提升编码器(13)进行校零，测量定位光源(31)高度为h0，测量开卷机芯轴(51)的中心高度为ht，所述h0、ht为相对于同一水平面的高度；
2)、通过升降装置(12)提升钢卷(2)，使钢卷(2)上部挡住定位光源(31)发出的光束，继续提升钢卷(2)，当光束刚好被光接收装置(32)接收到即钢卷内径上沿(21)与光束对齐时，记录此时提升编码器(13)的读数y1；
3)、继续提升钢卷(2)，当光束刚好又被挡住即钢卷内径下沿(22)与光束对齐时，记录此时提升编码器(13)的读数y2，根据几何关系，可以计算出此时钢卷(2)中心位置为h0+(y2-y1)/2；
4)、设Δh＝ht-h0+(y1-y2)/2，根据上述步骤中测得的h0、ht、y1、y2计算出Δh，当Δh＝0时，此时钢卷(2)高度已完成对中；当Δh>0时，向上提升钢卷(2)高度Δh以完成对中；当Δh＜0时，向下降低钢卷(2)高度|Δh|以完成对中。
2.根据权利要求1所述的钢卷高度对中方法，其特征在于：所述步骤1)中，预先调整定位光源(31)和光接收装置(32)的高度，使其高度与开卷机芯轴(51)中心高度相等即ht＝h0，则所述步骤4)中Δh＝(y1-y2)/2，此时需向下降低钢卷(2)高度(y2-y1)/2以完成对中。
3.根据权利要求1或2所述的钢卷高度对中方法，其特征在于：所述步骤1)中，在所述开卷机芯轴(51)正下方地面上设置第一激光测距仪(52)，用以测量或校准所述开卷机芯轴(51)的高度ht；在定位光源(31)正下方地面上设置第二激光测距仪(45)，用以测量或校准所述定位光源(31)的高度h0，所述光接收装置(32)的高度根据定位光源(31)发出的光束进行调整。
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