CN105951111B - 一种消除推拉式酸洗线上带钢腰折印的装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种消除推拉式酸洗线上带钢腰折印的装置及其控制方法，具有固定机架，固定机架中装有开卷机，用于套装带钢卷，固定机架的外侧装有转向辊；固定机架上装有摆臂、液压油缸及控制器；液压油缸上装有位置传感器，并在其液压油路上装有液压比例伺服阀，通过手动或控制器自动控制液压比例伺服阀，以控制液压油缸压动摆臂，使得摆臂上的压辊与带钢过盈接触；在开卷机的一侧装有激光测距仪；控制器包括有CPU、A/D转换模块和模拟量输出模块，CPU分别通讯连接激光测距仪、A/D转换模块和模拟量输出模块，A/D转换模块通讯连接位置传感器，模拟量输出模块连接液压比例伺服阀；本发明投入成本低、工作可靠，有效消除了热轧带钢产生的腰折印。

Description

一种消除推拉式酸洗线上带钢腰折印的装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及带钢酸洗表面质量控制技术领域，尤其是一种消除推拉式酸洗线上带钢腰折印的装置及其控制方法。

背景技术

“腰折印”是形容在带钢开卷的过程中，带钢表面的局部区域会凹陷或凸起，形成许多不规则的垂直于轧制方向的条状折痕线条。腰折印多见于带钢宽度方向两肋处，轻微时正光轻微可见，无手感，严重时整板面可见，有强烈手感，甚至酸洗之后在腰折处有发黑的嵌入氧化铁皮。腰折印经拉矫后，程度稍微减轻，但会变密变细，并且宽度有所增加。带钢的腰折印这一缺陷会直接影响产品形象和销售工作，对于压缩机用户而言，不允许压缩机的定转子冲片上具有有手感的腰折印，这样会影响压缩机冲压件的涂饰外观和压缩机的正常运行；对于离合器用户而言，不允许离合器磨片上有肉眼可见的腰折印，这样会影响离合器的外观和品相及正常的工作运行。

防治带钢腰折印的一个有效的措施是采用防皱辊去除腰折印。一般而言，防皱辊用于带钢的连续酸洗线上，防皱辊控制方式采用位置和压力闭环控制，其控制复杂且造价高。然而，在推拉式酸洗线上没有设计防皱辊，从而无法生产质量高的带钢，产品质量无法得到提升。但是，如果将连续酸洗线上的防皱辊改造到推拉式酸洗线上，则设备改动较大，需要改动整个开机系统，同时还要重新制作设备基础，时间较长，设备投入费用大，不具备实用价值。为此，在推拉式酸洗线上设计一种结构简单、成本低廉的用于消除带钢腰折印的装置，对于提高带钢的质量显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的就是要解决当前将推拉式酸洗线上防皱辊改造到推拉式酸洗线上，以消除带钢上的腰折印，存在改造成本高、花费的时间长，不具备实用价值的问题，为此一种结构简单、成本低廉，用于消除推拉式酸洗线上带钢腰折印的装置及其控制方法。

本发明的具体方案是：一种消除推拉式酸洗线上带钢腰折印的装置， 具有固定机架，固定机架中装有开卷机，在开卷机的辊轴上套装带钢卷，在固定机架的外侧装有转向辊，用于传输带钢卷上卷取的带钢，其特征是：在固定机架上装有摆臂与液压油缸以及控制器；所述摆臂的一端与固定机架相铰接，另一端装有压辊，压辊位于带钢卷的上侧；所述液压油缸的顶升端与摆臂相铰接，在液压油缸上装有用于采集其活塞位置的位置传感器，并在液压油缸的液压油路上装有液压比例伺服阀，在工作时，通过手动调节液压比例伺服阀或通过控制器自动控制液压比例伺服阀，以控制液压油缸的伸缩端向下压动摆臂，使得压辊的辊面与带钢过盈接触；在开卷机的一侧装有激光测距仪，激光测距仪与带钢卷的中轴线构成垂直对射；所述控制器包括有CPU、A/D转换模块和模拟量输出模块，其中CPU分别通讯连接激光测距仪、A/D转换模块和模拟量输出模块，A/D转换模块通讯连接位置传感器，模拟量输出模块驱动连接液压比例伺服阀；激光测距仪实时将带钢卷当前的卷径信息传输给CPU，CPU根据位置传感器反馈的液压油缸内活塞的当前位置信息，通过模拟量输出模块实时控制液压比例伺服阀的开度及液压油路方向的变换，进而达到对液压油缸伸缩动作的实时控制。

本发明中所述开卷机的辊轴上装有编码器A，转向辊上装有编码器B，编码器A与编码器B分别通讯连接CPU；所述液压油缸呈竖直布置，压辊的中轴线与开卷机的辊轴的中轴线处于同一竖直平面上。

本发明的控制方法包括以下步骤：

(1)测量开卷机的辊轴的半径r₁与转向辊的半径r₂以及带钢卷在开卷前的半径R₁，并在带钢卷开卷前，由激光测距仪检测到的其距离带钢卷的初始距离标记为D₀；接着手动调节液压比例伺服阀，控制液压油缸的伸缩端向下压动摆臂，使得压辊的辊面与带钢过盈接触；

(2)标记转向辊启动运行的时刻为t₀时刻，待转向辊传输带钢至t₁时刻时，采用如下两种方法计算此时带钢卷卷径的变化量ΔD：

第一种方法：在t₁时刻，由激光测距仪检测到的其距离带钢卷的距离标记为D₁，则从t₀时刻到t₁时刻，带钢卷卷径的变化量ΔD₁=2（D₀- D₁）；

第二种方法：在t₁时刻，由编码器A检测到的开卷机的辊轴的角速度标记为ω₁，由编码器B检测到的转向辊的角速度标记为ω₂，则从t₀时刻到t₁时刻，带钢卷卷径的变化量ΔD₂=2（R₁-ω₂·r₂/ω₁）;

(3)当∣ΔD₁-ΔD₂∣＜10mm时，CPU选取步骤(2)中的第二种方法计算得到的带钢卷卷径的变化量ΔD₂作为参考值，并根据位置传感器反馈的液压油缸内活塞的当前位置信息，通过模拟量输出模块实时控制液压比例伺服阀的开度，进而控制液压油缸下压相应的量；

当∣ΔD₁-ΔD₂∣≥10mm时，CPU选取步骤(2)中的第一种方法计算得到的带钢卷卷径的变化量ΔD₁作为参考值，并根据位置传感器反馈的液压油缸内活塞的当前位置信息，通过模拟量输出模块实时控制液压比例伺服阀的开度，进而控制液压油缸下压相应的量；

(4)当ΔD＜2（R₁- r₁）时，则表示此时带钢卷还未开卷完，返回步骤(3)，CPU控制液压油缸继续下压；ΔD=2（R₁- r₁）时，表示此时带钢卷已经开卷完，CPU通过模拟量输出模块输出开关信号，以实时控制改变液压比例伺服阀内液压油路的方向，从而使得液压油缸回缩至初始位置，为下一次作业作准备。

本发明结构简单、控制精度高、工作可靠，投入成本低，有效消除了热轧带钢产生的腰折印，确保了带钢的表面质量，尤其适用于推拉式酸洗线生产场合，市场前景广阔。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是本发明的控制结构框图。

图中：1—固定机架，2—开卷机，3—辊轴，4—带钢卷，5—转向辊，6—摆臂，7—液压油缸，8—控制器，9—压辊，10—位置传感器，11—液压比例伺服阀，12—激光测距仪，13—CPU，14—A/D转换模块，15—模拟量输出模块，16—编码器A，17—编码器B，18—带钢。

具体实施方式

参见图1-2，本发明具有固定机架1，固定机架1中装有开卷机2，在开卷机2的辊轴3上套装带钢卷4，在固定机架1的外侧装有转向辊5，用于传输带钢卷4上卷取的带钢18，特别是：在固定机架1上装有摆臂6与液压油缸7以及控制器8；所述摆臂6的一端与固定机架1相铰接，另一端装有压辊9，压辊9位于带钢卷4的上侧；所述液压油缸7的顶升端与摆臂6相铰接，在液压油缸7上装有用于采集其活塞位置的位置传感器10，并在液压油缸10的液压油路上装有液压比例伺服阀11，在工作时，通过手动调节液压比例伺服阀11或通过控制器8自动控制液压比例伺服阀11，以控制液压油缸7的伸缩端向下压动摆臂6，使得压辊9的辊面与带钢18过盈接触；在开卷机2的一侧装有激光测距仪12，激光测距仪12与带钢卷4的中轴线构成垂直对射；所述控制器8包括有CPU13、A/D转换模块14和模拟量输出模块15，其中CPU13分别通讯连接激光测距仪12、A/D转换模块14和模拟量输出模块15，A/D转换模块14通讯连接位置传感器10，模拟量输出模块15驱动连接液压比例伺服阀11；激光测距仪12实时将带钢卷4当前的卷径信息传输给CPU13，其中带钢卷4当前的卷径等于带钢卷4在开卷前后，激光测距仪12所测量的距离带钢卷4的距离之差，CPU13根据位置传感器10反馈的液压油缸7内活塞的当前位置信息，通过模拟量输出模块15实时控制液压比例伺服阀7的开度及液压油路方向的变换，进而达到对液压油缸7伸缩动作的实时控制。

本实施例中所述开卷机2的辊轴3上装有编码器A16，转向辊5上装有编码器B17，编码器A16与编码器B17分别通讯连接CPU13；所述液压油缸7呈竖直布置，压辊9的中轴线与开卷机2的辊轴3的中轴线处于同一竖直平面上。

本实施例中所述液压比例伺服阀11采用三位四通电磁液压比例伺服阀，液压比例伺服阀11的A、B油口对应连接液压油缸7上的两个油口，P油口表示压力油的进口，T油口表示与油箱联通的回油口，控制器8中的模拟量输出模块15连接液压比例伺服阀11的比例电磁铁，参见图1。

本发明的控制方法包括以下步骤：

(1)测量开卷机2的辊轴3的半径r₁与转向辊5的半径r₂以及带钢卷4在开卷前的半径R₁，并在带钢卷4开卷前，由激光测距仪12检测到的其距离带钢卷4的初始距离标记为D₀；接着手动调节液压比例伺服阀11，控制液压油缸7的伸缩端向下压动摆臂6，使得压辊9的辊面与带钢18过盈接触；

(2)标记转向辊5启动运行的时刻为t₀时刻，待转向辊5传输带钢18至t₁时刻时，采用如下两种方法计算此时带钢卷4卷径的变化量ΔD：

第一种方法：在t₁时刻，由激光测距仪12检测到的其距离带钢卷4的距离标记为D₁，则从t₀时刻到t₁时刻，带钢卷4卷径的变化量ΔD₁=2（D₀- D₁）；

第二种方法：在t₁时刻，由编码器A16检测到的开卷机2的辊轴3的角速度标记为ω₁，由编码器B17检测到的转向辊5的角速度标记为ω₂，则根据在任意时刻带钢卷4上带钢18开卷的线速度与转向辊5上传输带钢18的线速度相等，计算得到，从t₀时刻到t₁时刻，带钢卷4卷径的变化量ΔD₂=2（R₁-ω₂·r₂/ω₁）;

(3)当∣ΔD₁-ΔD₂∣＜10mm时，CPU13中的控制程序选取步骤(2)中的第二种方法计算得到的带钢卷4卷径的变化量ΔD₂作为参考值，并根据位置传感器10反馈的液压油缸7内活塞的当前位置信息，通过模拟量输出模块15实时控制液压比例伺服阀11的开度，进而控制液压油缸7下压相应的量；

当∣ΔD₁-ΔD₂∣≥10mm时，则表明带钢18与转向辊5的辊面可能发生相对滑动，此时CPU13选取步骤(2)中的第一种方法计算得到的带钢卷4卷径的变化量ΔD₁作为参考值，并根据位置传感器10反馈的液压油缸7内活塞的当前位置信息，通过模拟量输出模块15实时控制液压比例伺服阀11的开度，进而控制液压油缸7下压相应的量；

(4)当ΔD＜2（R₁- r₁）时，则表示此时带钢卷4还未开卷完，返回步骤(3)，CPU13控制液压油缸7继续下压；ΔD=2（R₁- r₁）时，表示此时带钢卷4已经开卷完，CPU13通过模拟量输出模块15输出开关信号，以实时控制改变液压比例伺服阀11内液压油路的方向，从而使得液压油缸7回缩至初始位置，为下一次作业作准备。

Claims (2)

1.一种消除推拉式酸洗线上带钢腰折印的装置， 具有固定机架，固定机架中装有开卷机，在开卷机的辊轴上套装带钢卷，在固定机架的外侧装有转向辊，用于传输带钢卷上卷取的带钢，其特征是：在固定机架上装有摆臂与液压油缸以及控制器；所述摆臂的一端与固定机架相铰接，另一端装有压辊，压辊位于带钢卷的上侧；所述液压油缸的顶升端与摆臂相铰接，在液压油缸上装有用于采集其活塞位置的位置传感器，并在液压油缸的液压油路上装有液压比例伺服阀，在工作时，通过手动调节液压比例伺服阀或通过控制器自动控制液压比例伺服阀，以控制液压油缸的伸缩端向下压动摆臂，使得压辊的辊面与带钢过盈接触；在开卷机的一侧装有激光测距仪，激光测距仪与带钢卷的中轴线构成垂直对射；所述控制器包括有CPU、A/D转换模块和模拟量输出模块，其中CPU分别通讯连接激光测距仪、A/D转换模块和模拟量输出模块，A/D转换模块通讯连接位置传感器，模拟量输出模块驱动连接液压比例伺服阀；激光测距仪实时将带钢卷当前的卷径信息传输给CPU，CPU根据位置传感器反馈的液压油缸内活塞的当前位置信息，通过模拟量输出模块实时控制液压比例伺服阀的开度及液压油路方向的变换，进而达到对液压油缸伸缩动作的实时控制；所述开卷机的辊轴上装有编码器A，转向辊上装有编码器B，编码器A与编码器B分别通讯连接CPU；所述液压油缸呈竖直布置，压辊的中轴线与开卷机的辊轴的中轴线处于同一竖直平面上。

2.根据权利要求1所述的一种消除推拉式酸洗线上带钢腰折印的装置的控制方法，其特征是：包括有以下步骤：

(1)测量开卷机的辊轴的半径r₁与转向辊的半径r₂以及带钢卷在开卷前的半径R₁，并在带钢卷开卷前，由激光测距仪检测到的其距离带钢卷的初始距离标记为D₀；接着手动调节液压比例伺服阀，控制液压油缸的伸缩端向下压动摆臂，使得压辊的辊面与带钢过盈接触；

(2)标记转向辊启动运行的时刻为t₀时刻，待转向辊传输带钢至t₁时刻时，采用如下两种方法计算此时带钢卷卷径的变化量ΔD：

第一种方法：在t₁时刻，由激光测距仪检测到的其距离带钢卷的距离标记为D₁，则从t₀时刻到t₁时刻，带钢卷卷径的变化量ΔD₁=2（D₀- D₁）；

第二种方法：在t₁时刻，由编码器A检测到的开卷机的辊轴的角速度标记为ω₁，由编码器B检测到的转向辊的角速度标记为ω₂，则从t₀时刻到t₁时刻，带钢卷卷径的变化量ΔD₂=2（R₁-ω₂·r₂/ω₁）;

(3)当∣ΔD₁-ΔD₂∣＜10mm时，CPU选取步骤(2)中的第二种方法计算得到的带钢卷卷径的变化量ΔD₂作为参考值，并根据位置传感器反馈的液压油缸内活塞的当前位置信息，通过模拟量输出模块实时控制液压比例伺服阀的开度，进而控制液压油缸下压相应的量；

当∣ΔD₁-ΔD₂∣≥10mm时，CPU选取步骤(2)中的第一种方法计算得到的带钢卷卷径的变化量ΔD₁作为参考值，并根据位置传感器反馈的液压油缸内活塞的当前位置信息，通过模拟量输出模块实时控制液压比例伺服阀的开度，进而控制液压油缸下压相应的量；

(4)当ΔD＜2（R₁- r₁）时，则表示此时带钢卷还未开卷完，返回步骤(3)，CPU控制液压油缸继续下压；ΔD=2（R₁- r₁）时，表示此时带钢卷已经开卷完，CPU通过模拟量输出模块输出开关信号，以实时控制改变液压比例伺服阀内液压油路的方向，从而使得液压油缸回缩至初始位置，为下一次作业作准备。