CN109365766A - 一种自动化非晶压力制带装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动化非晶压力制带装置及方法，该装置包括：真空熔炼炉、位于所述真空熔炼炉下方的自动化压力保温包、位于所述自动化压力保温包下方的非晶制带机、用于吸取并卷取带材的非晶带材自动卷取机和控制器；所述真空熔炼炉的浇注口与自动化压力保温包的入口对应设置；所述自动化压力保温包包括用于容置合金液的包体、用于使所述包体倾转的倾转机构和用于使所述包体水平移动的平移机构；所述控制器分别与所述倾转机构以及所述平移机构控制连接。本发明通过自动调整压力保温包的位置和姿态，降低人为因素的影响，提高了非晶制带的生产效率和产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及非晶制带技术领域，特别是涉及一种自动化非晶压力制带装置及方法。
背景技术
到目前为止我们国家的非晶制带行业已经有近二十年的历史，从最早的重力制带机到目前的压力制带机，虽然经过十多年的发展进步，成套设备依然没有实现非晶带材生产整个流程的自动化控制，在压力包包内气压以及包内合金液温度的测控、制带机与压力包合金液喷嘴相对位置的测量与调控，制带与带材卷取之间的衔接与协调控制都没有实现自动化。在非晶带材生产过程中人为因素对整个带材生产流程造成诸多不稳定性和不确定性，严重制约了生产过程的高效稳定运行，影响产品质量和生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动化非晶压力制带装置及方法，通过自动调整压力保温包的位置和姿态，降低人为因素的影响，提高了非晶制带的生产效率和产品质量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种自动化非晶压力制带装置，所述装置包括：真空熔炼炉、位于所述真空熔炼炉下方的自动化压力保温包、位于所述自动化压力保温包下方的非晶制带机、用于吸取并卷取带材的非晶带材自动卷取机和控制器；所述真空熔炼炉的浇注口与自动化压力保温包的入口对应设置；所述自动化压力保温包包括用于容置合金液的包体、用于使所述包体倾转的倾转机构和用于使所述包体水平移动的平移机构；所述控制器分别与所述倾转机构以及所述平移机构控制连接。
可选的，所述倾转机构包括设置在所述包体上的第一升降机构、第二升降机构、第三升降机构和第四升降机构；所述第一升降机构、所述第二升降机构、所述第三升降机构和所述第四升降机构以所述包体的底面中心为对称中心对称设置，相邻两个升降机构与所述对称中心连线的夹角为90度；所述第一升降机构、所述第二升降机构、所述第三升降机构和所述第四升降机构均包括滑轨、在所述滑轨上滑动且与所述包体固定连接的滑动部件和用于驱动所述滑动部件滑动的伺服电机。
可选的，所述平移机构包括用于承载所述包体以及所述倾转机构的车体、支架、沿制带机水冷辊轴向设置的第一滑轨和沿制带机水冷辊径向设置的第二滑轨以及第三滑轨，所述支架用于支撑所述第二滑轨和所述第三滑轨，所述车体的一端通过第一滑块在所述第二滑轨上滑动，另一端通过第二滑块在所述第三滑轨上滑动，所述支架通过所述第三滑块在所述第一滑轨上滑动；所述控制器分别与用于驱动滑块滑动的各伺服电机控制连接。
可选的，所述自动化压力保温包还包括供气系统，所述供气系统包括压力传感器，供气管路和电气比例伺服阀；所述电气比例伺服阀设置在所述供气管路上；所述压力传感器和所述电气比例伺服阀分别与所述控制器电连接；所述压力传感器获取所述包体的压力值，将所述压力值传给所述控制器，所述控制器通过所述电气比例伺服阀对所述包体内的压力进行调节。
可选的，所述自动化压力保温包还包括测温系统和加热系统，所述测温系统安装在所述自动化压力保温包的密封盖上；所述测温系统将采集的所述包体内腔中所述合金液温度传给所述控制器，所述控制器根据设定的温度曲线控制所述加热系统对所述包体内腔中所述合金液温度进行调节。
可选的，所述非晶带材自动卷取机包括：为吸取带材提供吸力的负压系统和用于吸取并卷取带材的吸送卷取车，所述吸送卷取车在带材的传送方向移动，所述控制器与所述吸送卷取车控制连接。
可选的，所述非晶带材自动卷取机还包括测厚仪、用于支撑所述测厚仪的支撑辊装置和垂直于带材传送方向设置的第四滑轨，所述支撑辊装置沿所述第四滑轨滑动；所述控制器将接收到的所述测厚仪的测量值与所述带材的标准值进行比较，控制所述包体的所述倾转机构和所述平移机构对所述包体的位置和姿态进行调整，使所述带材厚度达到标准值。
可选的，所述测厚仪在所述带材宽度方向上取三个点测厚，并将厚度测量值传给所述控制器。
可选的，所述真空熔炼炉为母材二次熔化真空熔炼炉。
本发明还提供了一种自动化非晶压力制带方法，所述方法包括：
合金液从真空熔炼炉的浇注口通过自动化压力保温包的入口进入自动化压力保温包；
控制器根据测温系统测量的温度信息，利用加热系统对所述自动化压力保温包的包体内腔的温度进行调控，所述控制器通过供气系统对所述自动化压力保温包的所述包体内腔的压力进行控制，使所述自动化压力保温包保持恒温恒压；
将所述自动化压力保温包移动到非晶制带机的制带机水冷辊上方，使所述自动化压力保温包的喷口对准所述制带机水冷辊；
非晶带材自动卷取机的吸送卷取车沿带材传送方向移动，使非晶带材自动卷取机的负压系统的吸风口与所述吸送卷取车的第一风口对接，控制器设定所述非晶制带机的制带机水冷辊与所述吸送卷取车的卷取辊的线速度同步；
启动所述负压系统，所述负压系统在所述吸送卷取车的第二风口产生吸力使所述吸送卷取车的卷取辊吸取带材；所述卷取辊吸取到所述带材之后，所述吸送卷取车沿带材传送方向移动，支撑辊装置移动到所述带材所在位置，所述支撑辊装置上的测厚仪在所述带材宽度方向上取三个点测厚，并将厚度测量值传给所述控制器；所述控制器将所述厚度测量值与所述带材的标准值进行比较，所述控制器根据比较结果控制所述包体的倾转机构和平移机构对所述包体的位置和姿态进行调整；当所述厚度测量值与所述标准值之差小于设定阈值时，所述吸送卷取车开始卷取所述带材；所述带材卷取结束后，所述吸送卷取车卸载带材。
根据本发明提供的具体发明内容，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的自动化非晶压力制带装置，其中真空熔炼炉的浇注口与自动化压力保温包的入口对应设置，自动化压力保温包包括用于使所述包体倾转的倾转机构和用于使所述包体水平移动的平移机构；通过控制器对倾转机构以及平移机构进行控制调整自动化压力保温包包体的位置和姿态；非晶制带机水冷辊生成的带材通过非晶带材自动卷取机进行吸取和卷取，整个生成过程中减少了人为因素对带材生产流程造成的不稳定性和不确定性，从而提高了非晶制带的产品质量和生产效率。
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为本发明实施例自动化非晶压力制带装置示意图；
图2为本发明实施例自动化非晶压力制带装置中自动化压力保温包示意图；
图3为本发明实施例自动化非晶压力制带装置中非晶带材自动卷取机示意图。
具体实施方式
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。
本发明的目的是提供一种自动化非晶压力制带装置及方法，提高了非晶制带的产品质量和生产效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-3所示，本发明提供的一种自动化非晶压力制带装置包括：真空熔炼炉101、位于真空熔炼炉101下方的自动化压力保温包102、位于自动化压力保温包102下方的非晶制带机103、用于吸取并卷取带材301的非晶带材自动卷取机104和控制器；真空熔炼炉101的浇注口与自动化压力保温包102的入口对应设置；自动化压力保温包102包括用于容置合金液的包体201、用于使包体201倾转的倾转机构204和用于使包体201水平移动的平移机构205；控制器分别与倾转机构204以及平移机构205控制连接。
倾转机构204包括设置在包体201上的第一升降机构、第二升降机构、第三升降机构和第四升降机构；第一升降机构、第二升降机构、第三升降机构和第四升降机构以包体201的底面中心为对称中心对称设置，相邻两个升降机构与对称中心连线的夹角为90度；第一升降机构、第二升降机构、第三升降机构和第四升降机构均包括滑轨、在滑轨上滑动且与包体201固定连接的滑动部件和用于驱动滑动部件滑动的伺服电机。第一升降机构、第二升降机构、第三升降机构和第四升降机构相互独立设置。上述四个升降机构同步动作时实现包体201的升降，分布动作时实现包体201的前后倾转或左右倾转，可以调整包体201喷口与水平面的角度。
第一升降机构、第二升降机构、第三升降机构和第四升降机构的滑动部件为滚珠丝杠螺母，第一升降机构、第二升降机构、第三升降机构和第四升降机构均包括升降托架，升降托架与滚珠丝杠螺母相连，伺服电机驱动升降托架升降。
控制器对倾转机构204的控制包括手动状态和自动状态，制带开始前，选择手动状态，通过人员在控制台操作不同电机对应的按钮进行包体201位置和姿态的初步调整；调整好后选择自动状态，进入连续制带状态。
平移机构包括用于承载包体201以及倾转机构的车体、支架209、沿制带机水冷辊210轴向设置的第一滑轨和沿制带机水冷辊210径向设置的第二滑轨以及第三滑轨，支架209用于支撑第二滑轨和第三滑轨，车体的一端通过第一滑块在第二滑轨上滑动，另一端通过第二滑块在第三滑轨上滑动，支架209通过第三滑块在第一滑轨上滑动；控制器分别与用于驱动滑块滑动的各伺服电机控制连接。用于驱动滑块滑动的各伺服电机相互独立设置，分同步移动和单独移动，包体201沿制带机水冷辊210径向设置的第二滑轨以及第三滑轨单独动作时可调整包体201的喷口与制带机水冷辊210轴向之间的夹角。
包体201沿制带机水冷辊210轴向平移的机械动作由伺服电机和齿轮齿条以及底架轨道、平移车体构成的系统来实现，齿条固定在支架209上，齿轮轴与平移车体相连，由伺服电机驱动。
自动化压力保温包102还包括供气系统203，供气系统203包括压力传感器，供气管路和电气比例伺服阀；电气比例伺服阀设置在供气管路上；压力传感器和电气比例伺服阀分别与控制器电连接；压力传感器获取包体201的压力值，将压力值传给控制器，控制器通过电气比例伺服阀对包体201内的压力进行调节。
自动化压力保温包102还包括测温系统202和加热系统208，测温系统202安装在自动化压力保温包102的密封盖上；测温系统202将采集的包体201内腔中合金液温度传给控制器，控制器根据设定的温度曲线控制加热系统208对包体201内腔中合金液温度进行调节。
测温系统202中包括安装在自动化压力保温包102密封盖上的双金属热偶，双金属热偶实时进行温度采集，通过以太网与控制器实现通讯。
非晶带材自动卷取机104包括：为吸取带材301提供吸力的负压系统302和用于吸取并卷取带材301的吸送卷取车308，吸送卷取车308在带材301的传送方向移动，控制器与吸送卷取车308控制连接。
非晶带材自动卷取104机还包括测厚仪305、用于支撑测厚仪305的支撑辊装置304和垂直于带材301传送方向设置的第四滑轨，支撑辊装置304沿第四滑轨滑动；控制器将接收到的测厚仪305的测量值与带材的标准值进行比较，控制包体201的倾转机构和平移机构对包体201的位置和姿态进行调整，使带材301厚度测量值达到与带材301标准值设定的阈值范围内。
测厚仪201在带材301宽度方向上取三个点测厚，并将厚度测量值传给控制器。
控制器采用西门子可编程控制器执行，在可编程控制器中，建立倾转机构和平移机构中各个伺服电机行程与不同位置带厚测量值与标准值之间的函数关系，通过以太网通讯实现信息采集装置、动力装置和中央控制器之间的信息传输与控制，行成闭环控制，使自动化压力保温包102姿态调整能够自动化运行。
真空熔炼炉101为母材二次熔化真空熔炼炉。
本申请自动化非晶压力制带装置中的控制器通过倾转机构和平移机构对自动化压力保温包102的包体201的位置和姿态进行自动调节，并且对包体201内温度和压力进行自动化控制；另外，非晶制带机103生成的带材301通过非晶带材自动卷取机104进行吸取和卷取，整个生成过程中减少了人为因素对带材生产流程造成的不稳定性和不确定性，从而提高了非晶制带的产品质量和生产效率。
本发明还提供了一种自动化非晶压力制带方法，方法包括：
准备制带时，自动化压力保温包102沿制带机水冷辊210轴向方向平移到真空熔炼炉浇注口下方，打开自动化压力保温包102密封盖，通过溜槽连接浇注口和自动化压力保温包102内腔进行合金液浇注；合金液浇注结束后自动化压力保温包102合盖密封；
自动化压力保温包102平移至制带机水冷辊210正上方，对自动化压力保温包102姿态位置进行初步调整；
通过操作人员手动进行初步调整，使包体201喷嘴下平面保持水平，调整平移机构使制带机水冷辊210的轴线与包体201喷嘴中线保持在一个垂直平面内，调整制带机水冷辊210的轴线与包体201喷嘴中线所在垂直平面两侧的升降机构，并观察包体201两侧光栅尺，使制带机水冷辊210与包体201的喷嘴两侧缝隙一致；
启动测温系统202、加热系统201和供气系统203，可编程控制器根据测温系统202测量的温度信息，利用加热系统201对自动化压力保温包102的包体201内腔的温度进行调控，可编程控制器通过供气系统203对自动化压力保温包102的包体201内腔的压力进行控制，使自动化压力保温包102保持恒温恒压，当自动化压力保温包102内温度和压力分别达到设定的阈值范围内，启动自动制带程序；
非晶带材自动卷取机104的吸送卷取车308沿带材301传送方向移动到吸取位，使非晶带材自动卷取机104的负压系统302的吸风口303与吸送卷取车308的第一风口309对接，可编程控制器设定非晶制带机103的制带机水冷辊210与吸送卷取车308的卷取辊311的线速度同步；
启动负压系统302，在吸送卷取车308的第二风口310产生吸力使吸送卷取车308的卷取辊311吸取带材301；卷取辊311吸取到带材301之后，吸送卷取车308沿带材301传送方向移动至减速位，卷取辊311切换为力矩工作状态(卷取辊311成功抓取带材301后吸送卷取车308沿带材301传送方向运动的工作状态)，支撑辊装置304移动到带材301所在位置，支撑辊装置304上的测厚仪305实时在线在带材301宽度方向上左中右各取一个点测厚，并将厚度测量值通过以太网传给可编程控制器；可编程控制器将厚度测量值与带材301的标准值进行比较，可编程控制器根据比较结果控制包体201的倾转机构和平移机构对包体201的位置和姿态进行调整，通过以太网通讯实现数据从采集信息、动力装置和中央可编程控制器之间的信息传输与控制，行成闭环控制，使自动化压力保温包102姿态调整能够自动化运行；
当厚度测量值与标准值之差小于设定阈值时，吸送卷取车308进入收卷位，吸送卷取车308开始卷取带材301；带材301卷取结束后，吸送卷取车308移动到卸载位卸载带材301，卸载结束后吸送卷取车308回到零位。
其中，在可编程控制器中设置有对制带机水冷辊210线速度、卷取辊311线速度、吸送卷取车308吸取位、减速位、收卷位、卸卷位和零位的参数进行设定的窗口。
可编程控制器中的设置窗口还包括自动化压力保温包102的包体201压力和包体201内合金液温度查看和控制窗口、对每个伺服电机的行程与相应带厚参数有函数关系设定窗口、力矩工作状态与线速度工作状态(制带机水冷辊210线速度和卷取辊311线速度同步时的工作状态)转换窗口、包体201位置调整的手动与自动状态切换窗口。
可编程控制器采用西门子中央可编程控制器。
本发明通过以太网通讯技术和固化信息通道以及西门子中央可编程控制器，在传感器与动作部件和功能部件之间建立闭环，实现自动化控制。通过自动化压力保温包102实现对自动化压力保温包102内合金液温度的自动化恒温控制，通过电气比例伺服阀对包内气体压力实现自动化恒压控制，通过包体201内压力和温度的自动化控制使非晶压力制带过程中包体201喷口处合金液流速和温度得到稳定可靠的控制，避免了因人为操作给生产过程带来的不稳定性和不确定性；通过对带材实时在线测厚，实现了自动化压力保温包102位置姿态实时调整，保证了生产质量和生产过程的连续性，提高了生产效率；通过负压系统302设计以及制带机水冷辊210与卷取辊311的线速度同步控制实现了带材的自动卷取，保证了整个生产流程的连贯性。本发明自动化压力制带成套装置通过机械结构创新设计辅助相关自动化控制设计，实现了非晶压力制带过程全程自动化。与目前非晶制带行业采用的压力制带机相比，本发明自动化压力制带实现全程自动化生产，有效提高了生产效率，避免了材料浪费，保证了产品质量的稳定。
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。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种自动化非晶压力制带装置，其特征在于，包括：真空熔炼炉、位于所述真空熔炼炉下方的自动化压力保温包、位于所述自动化压力保温包下方的非晶制带机、用于吸取并卷取带材的非晶带材自动卷取机和控制器；所述真空熔炼炉的浇注口与自动化压力保温包的入口对应设置；所述自动化压力保温包包括用于容置合金液的包体、用于使所述包体倾转的倾转机构和用于使所述包体水平移动的平移机构；所述控制器分别与所述倾转机构以及所述平移机构控制连接。
2.根据权利要求1所述的自动化非晶压力制带装置，其特征在于，所述倾转机构包括设置在所述包体上的第一升降机构、第二升降机构、第三升降机构和第四升降机构；所述第一升降机构、所述第二升降机构、所述第三升降机构和所述第四升降机构以所述包体的底面中心为对称中心对称设置，相邻两个升降机构与所述对称中心连线的夹角为90度；所述第一升降机构、所述第二升降机构、所述第三升降机构和所述第四升降机构均包括滑轨、在所述滑轨上滑动且与所述包体固定连接的滑动部件和用于驱动所述滑动部件滑动的伺服电机。
3.根据权利要求1或2所述的自动化非晶压力制带装置，其特征在于，所述平移机构包括用于承载所述包体以及所述倾转机构的车体、支架、沿制带机水冷辊轴向设置的第一滑轨和沿制带机水冷辊径向设置的第二滑轨以及第三滑轨，所述支架用于支撑所述第二滑轨和所述第三滑轨，所述车体的一端通过第一滑块在所述第二滑轨上滑动，另一端通过第二滑块在所述第三滑轨上滑动，所述支架通过所述第三滑块在所述第一滑轨上滑动；所述控制器分别与用于驱动滑块滑动的各伺服电机控制连接。
4.根据权利要求1所述的自动化非晶压力制带装置，其特征在于，所述自动化压力保温包还包括供气系统，所述供气系统包括压力传感器，供气管路和电气比例伺服阀；所述电气比例伺服阀设置在所述供气管路上；所述压力传感器和所述电气比例伺服阀分别与所述控制器电连接；所述压力传感器获取所述包体的压力值，将所述压力值传给所述控制器，所述控制器通过所述电气比例伺服阀对所述包体内的压力进行调节。
5.根据权利要求1所述的自动化非晶压力制带装置，其特征在于，所述自动化压力保温包还包括测温系统和加热系统，所述测温系统安装在所述自动化压力保温包的密封盖上；所述测温系统将采集的所述包体内腔中所述合金液温度传给所述控制器，所述控制器根据设定的温度曲线控制所述加热系统对所述包体内腔中所述合金液温度进行调节。
6.根据权利要求1所述的自动化非晶压力制带装置，其特征在于，所述非晶带材自动卷取机包括：为吸取带材提供吸力的负压系统和用于吸取并卷取带材的吸送卷取车，所述吸送卷取车在带材的传送方向移动，所述控制器与所述吸送卷取车控制连接。
7.根据权利要求6所述的自动化非晶压力制带装置，其特征在于，所述非晶带材自动卷取机还包括测厚仪、用于支撑所述测厚仪的支撑辊装置和垂直于带材传送方向设置的第四滑轨，所述支撑辊装置沿所述第四滑轨滑动；所述控制器将接收到的所述测厚仪的测量值与所述带材的标准值进行比较，控制所述包体的所述倾转机构和所述平移机构对所述包体的位置和姿态进行调整，使所述带材厚度达到标准值。
8.根据权利要求7所述的自动化非晶压力制带装置，其特征在于，所述测厚仪在所述带材宽度方向上取三个点测厚，并将厚度测量值传给所述控制器。
9.根据权利要求1所述的自动化非晶压力制带装置，其特征在于，所述真空熔炼炉为母材二次熔化真空熔炼炉。
10.一种自动化非晶压力制带方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-9任一项所述的自动化非晶压力制带装置，所述方法包括：
合金液从真空熔炼炉的浇注口通过自动化压力保温包的入口进入所述自动化压力保温包；
控制器根据测温系统测量的温度信息，利用加热系统对所述自动化压力保温包的包体内腔的温度进行调控，所述控制器通过供气系统对所述自动化压力保温包的所述包体内腔的压力进行控制，使所述自动化压力保温包保持恒温恒压；
将所述自动化压力保温包移动到非晶制带机的制带机水冷辊上方，使所述自动化压力保温包的喷口对准所述制带机水冷辊；
非晶带材自动卷取机的吸送卷取车沿带材传送方向移动，使非晶带材自动卷取机的负压系统的吸风口与所述吸送卷取车的第一风口对接，控制器设定所述非晶制带机的制带机水冷辊与所述吸送卷取车的卷取辊的线速度同步；
启动所述负压系统，所述负压系统在所述吸送卷取车的第二风口产生吸力使所述吸送卷取车的卷取辊吸取带材；所述卷取辊吸取到所述带材后，所述吸送卷取车沿带材传送方向移动，支撑辊装置移动到所述带材所在位置，所述支撑辊装置上的测厚仪在所述带材宽度方向上取三个点测厚，并将厚度测量值传给所述控制器；所述控制器将所述厚度测量值与所述带材的标准值进行比较，控制所述包体的倾转机构和平移机构对所述包体的位置和姿态进行调整；所述带材卷取结束后，所述吸送卷取车卸载带材。
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