CN104668293A - 一种轧机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轧机，其包括：通过检测不同轧辊的相对位置以确定辊缝面积大小的位置检测装置；可接收所述检测装置发送的位置信号的控制器，所述控制器具有辊缝控制模块和转速控制模块，所述辊缝控制模块能够根据所述位置信号控制不同所述轧辊的相对位置发生改变，所述转速控制模块能够依据辊缝的大小实时控制所述轧辊的转速。本发明提供的轧机，其变杆的调整过程采用自动化的控制系统完成，以替代传统技术中的人工调整，并且此控制系统在控制辊缝面积改变的同时，还能够实时控制轧辊的转速变化，使得变杆调整更加的及时和精准，显著缩短了变杆调整的时间，降低了产品废品率。

Description

一种轧机

技术领域

本发明涉及铜杆制造技术领域，更具体地说，涉及一种轧机。

背景技术

在现有技术中，浸涂法生产无氧铜杆的工艺方法是将电解铜板熔炼、浸涂、轧制成杆，然后成圈收杆，从而生产出电工无氧铜杆。其中浸涂和轧制的具体生产工艺为：将经过前期工序得到的种子杆（即经过前期工序得到的半成品铜杆）表面的氧化皮剥除，得到芯杆，然后将芯杆垂直高速通过盛有铜液的石墨坩埚，由于芯杆吸热，熔融的铜液放热，而使铜液凝固在芯杆表面，即浸涂成型。浸涂成型后的浸涂杆通过冷却室冷却至轧制温度，并进入轧机。浸涂杆在进入到轧机后，轧机中的轧辊会对浸涂杆进行轧制。其中，轧机中的轧辊具有多组，且每组轧辊均独立传动，每组轧辊包括两个相互配合的轧辊，浸涂杆从两个轧辊之间的缝隙（简称为辊缝）中通过，两个轧辊即对浸涂杆进行挤压，使其截面形状发生改变，并且相邻的两组轧辊之间相互垂直以对浸涂杆进行不同方向的挤压，浸涂杆在通过多组轧辊的辊缝的过程中，其截面形状和外径会不断发生变化，从而最终形成符合工艺规格的铜杆，如图1所示。

在上述过程中，轧辊旋转速度一方面受轧制产品的截面大小和形状影响，另一方面受辊缝面积大小的影响。理论上说：任意一组轧辊的旋转速度V（即浸涂杆通过辊缝的移动速度）乘以任意一组轧辊轧制的浸涂杆的截面积S（此截面积由辊缝的大小决定，即此截面积的大小与辊缝的面积大小相同）得到的值均是相等的，即有:

V₁×S₁=V₂×S₂=……=V_n×S_n

即单位时间内浸涂杆通过任一辊缝的体积流量相同。

目前，轧机的控制系统采用分立元件模拟量控制速度同步，并采用分电机直流驱动控制，其直流调速系统是电枢电压固定，通过调励磁电压的方式实现轧辊旋转速度的调整，同组内的不同轧辊之间的相对位置（即辊缝面积大小）检测采用的是计数器显示位置数值的方式。当需要生产的成品铜杆规格发生变化时（即需要成型的成品铜杆外径发生变化，简称变杆），例如生产直径由Φ12变为Φ8，就需要通过人工参考计数器显示的位置数值Φ12，手动调节辊缝的面积大小，直至位置数值变为Φ8。与此同时，为了满足任意一组轧辊的旋转速度V乘以任意一组轧辊轧制的浸涂杆的截面积S得到的数值不变，还需要人工同时对轧辊的旋转速度进行相应的调节，整个调整过程完全依靠人工经验进行，但是即使经验丰富其调整难度也非常大，而且调整过程时间长。并且在调整的过程中，轧机在不停的工作，此过程中生产出的铜杆尺寸并不符合工艺要求，其为废品，而长时间的调整则造成废品率较高的问题。

此外，如果在调整过程中因轧辊旋转速度匹配不当而产生堵杆，则整个生产过程就需要重新开始，此过程一次最少要损失一小时以上的时间，并且还容易造成坩埚的损坏，从而造成较大的经济损失。

因此，如何缩短轧机的轧辊调整时间，降低铜杆的废品率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种轧机，其具有变杆自动控制系统，能够缩短轧机的轧辊调整时间，并降低铜杆的废品率。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轧机，其包括：

通过检测不同轧辊的相对位置以确定辊缝面积大小的位置检测装置；

可接收所述检测装置发送的位置信号的控制器，所述控制器具有辊缝控制模块和转速控制模块，所述辊缝控制模块能够根据所述位置信号控制不同所述轧辊的相对位置发生改变，所述转速控制模块能够依据辊缝的大小实时控制所述轧辊的转速。

优选的，上述轧机中，所述控制器包括工控机和PLC控制部件。

优选的，上述轧机中，所述位置检测装置为编码器，所述轧辊的位置变化通过丝杆驱动，所述编码器通过检测所述丝杆的位移量实现对辊缝面积大小的检测。

优选的，上述轧机中，所述编码器和所述控制器之间通过脉冲输出或输入的方式实现连接。

优选的，上述轧机中，所述控制器和所述轧机的轧辊驱动装置之间、所述辊缝控制模块和所述转速控制模块之间均通过工业以太网和PROFIBUS连接实现通讯。

优选的，上述轧机中，还包括与所述控制器电连接的探伤检测装置和计米器。

本发明提供的轧机中，其具有位置检测装置和控制器，当需要变杆时，通过控制器选择需要得到的铜杆的数据，控制器控制检测装置对组成辊缝的不同轧辊之间的相对位置进行检测，并将检测得到的位置数据以位置信号的方式发送给辊缝控制模块，辊缝控制模块通过对比输入数据和位置数据以控制轧辊的位置进行相应的调整。在轧辊位置调整的同时，依据单位时间内浸涂杆通过任一辊缝的体积流量相同的原理，转速控制模块会根据辊缝面积的变化实时控制轧辊的转速发生变化，从而起到缩短调整时间的目的。本发明提供的轧机，其变杆的调整过程采用自动化的控制系统完成，以替代传统技术中的人工调整，并且此控制系统在控制辊缝面积改变的同时，还能够实时控制轧辊的转速变化，使得变杆调整更加的及时和精准，显著缩短了变杆调整的时间，降低了产品废品率。

此外，由于变杆调整的整个过程完全由控制器和位置检测装置自动配合完成，其调整精度更高，避免了调整过程中因速度匹配不当而产生堵杆的问题，避免了时间和经济的浪费，提高了铜杆的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的轧机中多组轧辊的设置方式和浸涂杆被不同组轧辊轧制后截面形状的示意图（图中上排的圆形和长方形表示的是垂直设置的多组轧辊，下排表示的是浸涂杆经不同组轧辊轧制后的不同截面形状）；

图2为本发明实施例提供的轧机中控制器、位置检测装置、丝杆和轧辊的配合示意图（图中的虚线箭头表示的是辊缝控制模块与丝杆、转速控制模块与轧辊的控制关系）。

上图2中：

轧辊1、位置检测装置2、控制器3、辊缝控制模块4、转速控制模块5、丝杆6。

具体实施方式

本发明提供了一种轧机，其具有变杆自动控制系统，能够缩短轧机的轧辊调整时间，并降低铜杆的废品率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明实施例提供的轧机，用于轧制铜杆，其包括：

通过检测不同轧辊1的相对位置以确定辊缝面积大小的位置检测装置2；

可接收检测装置发送的位置信号的控制器3，控制器3具有辊缝控制模块4和转速控制模块5，其中，辊缝控制模块4能够根据位置信号控制不同轧辊1的相对位置发生改变，转速控制模块5能够依据辊缝的大小实时控制轧辊1的转速。

本实施例提供的轧机中，其具有位置检测装置2和控制器3，当需要变杆时，通过控制器3选择或者输入需要得到的铜杆的数据，控制器3控制检测装置对组成辊缝的不同轧辊1之间的相对位置进行检测，并将检测得到的位置数据以位置信号的方式发送给辊缝控制模块4，辊缝控制模块4通过对比输入数据和位置数据以控制轧辊1的位置进行相应的增大或减小的调整。在轧辊1位置调整的同时，依据单位时间内浸涂杆通过任一辊缝的体积流量相同的原理，转速控制模块5会根据辊缝面积的变化实时控制轧辊1的转速发生变化，从而起到缩短调整时间的目的。

本实施例提供的轧机，其变杆的调整过程采用自动化的控制系统完成，以替代传统技术中的人工调整，并且此控制系统在控制辊缝面积改变的同时，还能够实时控制轧辊1的转速变化，使得变杆调整更加的及时和精准，显著缩短了变杆调整的时间，降低了产品废品率。

此外，由于变杆调整的整个过程完全由控制器3和位置检测装置2自动配合完成，其调整精度更高，避免了调整过程中因速度匹配不当而产生堵杆的问题，避免了时间和经济的浪费，提高了铜杆的生产效率。

为了进一步优化上述技术方案，本实施例提供的轧机中，控制器3包括工控机和PLC（PLC，英文Programmable Logic Controller的缩写，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入或输出控制各种类型的机械或生产过程）控制部件。本实施例中，以工控机与西门子S7-400的PLC做为主控制部件，其具有较多的功能和较大的可扩展性，能够较好的满足本实施例提供的轧机多方面调整同时进行的工作要求。

优选的，位置检测装置2为编码器，轧辊1的位置变化通过丝杆6驱动，编码器通过检测丝杆6的位移量实现对辊缝面积大小的检测。编码器是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。其能够将直线位移量转换成电信号以发送给控制器3。在本实施例中，是通过对丝杆6的位移量距离进行检测而间接得到不同轧辊1之间位置变化的方式，最终得出辊缝面积的变化数值，编码器对此种特定的驱动方式具有较大的针对性，其较适于本实施例的应用环境。并且，编码器的体积较小，安装方便，无需对传统轧机的结构做出较大改进即可实现检测目的。

具体的，编码器和控制器3之间通过脉冲输出或输入的方式实现连接。通过采用编码器，并使其通过脉冲输出或输入的方式与控制器3实现连接，能够使得辊缝的位置精度控制到0.005mm以下，为辊缝的自动调整提供了可靠的保障。此外，编码器和控制器3之间也可以通过其他的各种通讯方式连接。

进一步的，控制器3和轧机的轧辊1驱动装置之间、辊缝控制模块4和转速控制模块5之间均通过工业以太网和PROFIBUS（英文Process Field Bus的缩写，是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案）连接实现通讯。本实施例中，采用工控机与西门子S7-400的PLC做为主控制部件，轧机的驱动系统采用带有闭环矢量的变频器驱动，通讯采用工业以太网及PROFIBUS连接使该轧机具有了实时的数据通讯与控制的能力，为自动实现自动控制变杆提供了保证。

本实施例中，操作人员只需在控制器3的人机界面上选择当前产品的规格，控制系统将自动调整辊缝的面积大小，轧机在整机运行时，控制器3自动控制各轧辊1的旋转速度，本实施例还包括与控制器3电连接的探伤检测装置和计米器（图中未画出）。当轧制的铜杆通过探伤检测装置的检测单元时，探伤检测装置会自动检出铜杆缺陷，并采用计米器自动标定缺陷位置，再将相关数据保存在工控机内，生成产品质量与产能报表。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种轧机，其特征在于，包括：

通过检测不同轧辊（1）的相对位置以确定辊缝面积大小的位置检测装置（2）；

可接收所述检测装置（2）发送的位置信号的控制器（3），所述控制器（3）具有辊缝控制模块（4）和转速控制模块（5），所述辊缝控制模块（4）能够根据所述位置信号控制不同所述轧辊（1）的相对位置发生改变，所述转速控制模块（5）能够依据辊缝的大小实时控制所述轧辊（1）的转速。

2.根据权利要求1所述的轧机，其特征在于，所述控制器（3）包括工控机和PLC控制部件。

3.根据权利要求1所述的轧机，其特征在于，所述位置检测装置（2）为编码器，所述轧辊（1）的位置变化通过丝杆（6）驱动，所述编码器通过检测所述丝杆（6）的位移量实现对辊缝面积大小的检测。

4.根据权利要求3所述的轧机，其特征在于，所述编码器和所述控制器（3）之间通过脉冲输出或输入的方式实现连接。

5.根据权利要求1所述的轧机，其特征在于，所述控制器（3）和所述轧机的轧辊驱动装置之间、所述辊缝控制模块（4）和所述转速控制模块（5）之间均通过工业以太网和PROFIBUS连接实现通讯。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的轧机，其特征在于，还包括与所述控制器（3）电连接的探伤检测装置和计米器。