CN109665283B - 一种摆动胶带机位置的检测装置及方法 - Google Patents

一种摆动胶带机位置的检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种摆动胶带机位置的检测装置及方法，包括：胶带机的中心支撑轴，以中心支撑轴为圆心的圆弧轨道和支撑在中心支撑轴与圆弧轨道之上的胶带机机架，其特征在于：在胶带机机架前部下端和圆弧轨道之间设置有胶带机位置的检测装置，在平台上设有该检测装置的控制单元；在胶带机机架上还设有轨道清扫装置。其检测方法包括下列步骤：1)确定摆动胶带机实时所在的位置L；2)确定摆动胶带机实时运行速度U(m/s)，还包括自动清扫圆弧轨道的步骤。本发明的优点是：解决了球团矿生产中摆动胶带机生球布料不均匀及边缘效应问题中的难题：即摆动胶带机实时位置检测，同时实现了对圆弧轨道的自动清扫。

Description

一种摆动胶带机位置的检测装置及方法
技术领域
本发明属于钢铁工业球团矿生产技术领域，具体涉及一种摆动胶带机位置的检测装置及方法。
背景技术
球团矿生产在钢铁工业中具有重要地位，两种主流生产工艺分别是采用链箅机-回转窑的工艺和采用带式焙烧机的工艺。这两种工艺都包含有一个生球布料环节，采用的生球布料设备主要是摆动胶带机和梭式布料机。摆动胶带机的布料原理是通过驱动回转圆盘带动胶带机头部在以胶带机后部中心支撑轴为圆心的圆弧轨道上做循环往复运动，使得球团矿生球从摆动胶带机头部抛落而实现生球布料的。但是无论是摆动胶带机还是梭式布料机，都存在布料不均匀的问题，其中布料区域两端存在的边缘效应是造成布料不均匀的重要因素之一。布料不均匀给球团矿生产带来一系列问题，例如生球在后续的鼓干、抽干、预热等过程中都出现不均匀现象，容易产生气隙或者炸裂，严重影响成品球的质量与产量，也影响回转窑和带式焙烧机设备的使用寿命等。
为了解决球团矿生产中摆动胶带机生球布料不均匀及边缘效应的问题，经过现场精心观察、设计和实际调试，得出如下结论：只要在线确定实时的布料状态和实时的摆动胶带机的位置这两个因素，通过实时调整摆动胶带机运行的速度，就能够改善摆动胶带机布料不均匀及边缘效应的问题。解决这一技术难题的方法，对于布料状态的检测，设置多点料位即可实现在线检测，对于摆动胶带机运行速度的调节，变频器调节摆动胶带机运行速度也是很成熟的技术，难点在于如何在线检测摆动胶带机的位置，如果解决了在线检测摆动胶带机位置的问题，通过摆动胶带机位置的改变，就能够确定摆动胶带机在该位置点的速度，从而可以解决这一技术难题。另外，对圆弧轨道进行及时清扫，也能够减轻摆动胶带机的运行颠簸程度，也有利于改善摆动胶带机布料不均匀及边缘效应的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种摆动胶带机的位置检测装置及方法，以解决球团矿生产中摆动胶带机生球布料不均匀及边缘效应的问题，同时实现对圆弧轨道进行自动清扫。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
本发明的一种摆动胶带机位置的检测装置，包括设置在胶带机平台后部的中心支撑轴，设置在胶带机平台前部的以中心支撑轴为圆心的圆弧轨道和支撑在中心支撑轴与圆弧轨道之上的胶带机机架，在所述的胶带机机架前部下端设有两个走轮，该两个走轮与圆弧轨道滚动连接，其特征在于：在所述的胶带机机架前部下端还设置有胶带机位置的检测装置，在胶带机平台上设有用于控制检测装置的控制单元；
所述的检测装置位于两个走轮之间，主要由固定套筒、压紧弹簧、活动立柱、轴承式支撑座、测速摩擦轮、多圈绝对值编码器和固定连接套组成，所述的固定套筒为开口向下的套筒，其上端通过螺栓固定在正对圆弧轨道上方的胶带机机架上，压紧弹簧设置在固定套筒内，活动立柱的上端从固定套筒的下端嵌入到固定套筒套筒内与压紧弹簧靠接，轴承式支撑座的轴套端固接在活动立柱的下端，测速摩擦轮两侧的转动轴设置在轴承式支撑座内，且与圆弧轨道滚动连接，多圈绝对值编码器的旋转轴嵌入测速摩擦轮转动轴一侧的中心键槽内，多圈绝对值编码器外壳通过固定连接套固定在轴承式支撑座侧面，所述的多圈绝对值编码器通过电缆与控制单元电性连接，在胶带机机架上还设有轨道清扫装置。
所述的轨道清扫装置包括气源管线、两个电磁阀和两个清扫器，所述的气源管线设置在胶带机机架的下部，且分为两路通向摆动胶带机左右两端，两个电磁阀安装在左右两端的气源管线上，两个轨道清扫器分别设置在两个走轮的外侧，且置于圆弧轨道上方。
本发明的一种摆动胶带机位置的检测方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)确定摆动胶带机实时所在的位置L
设定测速摩擦轮在圆弧轨道的最左端位置为原点A,测速摩擦轮在圆弧轨道的最右端位置为终点D；圆弧轨道原点A对应的测速摩擦轮转动圈数为Xmin＝0,圆弧轨道原点A对应的多圈绝对值编码器输出信号为Imin＝4mA；圆弧轨道终点D对应的测速摩擦轮转动圈数为Xmax,圆弧轨道终点D对应的多圈绝对值编码器输出信号为Imax＝20mA，圆弧轨道从原点A到终点D的各个位置与测速摩擦轮对应的转动圈数为Xmin～Xmax,圆弧轨道从原点A到终点D的各个位置与多圈绝对值编码器对应的输出信号为4mA～20mA的标准信号；测速摩擦轮转动圈数X与多圈绝对值编码器对应的输出信号I呈线性关系如下式：
多圈绝对值编码器输出信号传送至控制单元后，控制单元按下式计算摆动胶带机实时所在的位置L：
L＝2πRX＝2πRK(I-Imin)
其中：
R为测速摩擦轮的半径，mm；
X为测速摩擦轮从原点A开始计算到当前位置所转动的圈数，亦即多圈绝对值编码器旋转圈数；
I为与X对应的多圈绝对值编码器输出信号，mA；
K为比例系数；
L为测速摩擦轮在圆弧轨道3上从原点A开始计算的行程，亦即摆动胶带机在圆弧轨道上的实时位置，mm；
2)确定摆动胶带机实时运行速度U(mm/s)
设定控制单元每ΔT时间间隔对多圈绝对值编码器输出信号取样一次，对应时间间隔内两端点测速摩擦轮转动的圈数分别为X1和X2，则摆动胶带机运行速度U(mm/s)为：
当在ΔT取样时间间隔内，多圈绝对值编码器连续的输出信号内没有4mA数值，或者没有20mA数值时：
U＝2πR︱X2-X1︱/ΔT
或当在ΔT取样时间间隔内，多圈绝对值编码器连续的输出信号内有4mA的数值时：
U＝2πR(X2+X1)/ΔT
或当在ΔT取样时间间隔内，多圈绝对值编码器连续的输出信号内有20mA的数值时：
U＝2πR(2Xmax-X2-X1)/ΔT
其中：
Xmax为多圈绝对值编码器连续的输出信号为20mA时，对应的测速摩擦轮所转动的最大圈数。
优选地，本发明的一种摆动胶带机位置的检测方法，其特征在于，还包括清扫圆弧轨道：
当在ΔT取样时间间隔内，多圈绝对值编码器连续的输出信号X2-X1＞0时，则摆动胶带机是在从原点A向终点D运行，关闭左侧气源管线上电磁阀，开启右侧气源管线上电磁阀，清扫运行方向的圆弧轨道；
或当X 2-X1＜0时，则摆动胶带机是在从终点D向原点A运行，开启左侧气源管线上电磁阀，关闭右侧气源管线上电磁阀，清扫运行方向的圆弧轨道。
优选地，当在ΔT取样时间间隔内，多圈绝对值编码器连续的输出信号内有4mA的数值时，或者有20mA的数值时，摆动胶带机正处于换向阶段，同时开启左右两侧气源管线上电磁阀，清扫运行方向的圆弧轨道。
所述的ΔT时间间隔为100ms～500ms。
本发明的优点是：
1.能够实时测量摆动胶带机在圆弧轨道上的位置；
2.能够实时测量和输出摆动胶带机在不同位置的瞬时运行速度，从而能够更加方便地调整与控制生球布料的均匀度；
3.摆动胶带机位置检测装置内有防丢转压紧弹簧，不受摆动胶带机颠簸及换向抖动影响，测量精度高；
4.自动判断摆动胶带机运行方向，实现圆弧轨道连续吹扫，减轻摆动胶带机的颠簸程度；
5.采用机械式稳定连接，维护量少，设备寿命长。
附图说明
图1为本发明的安装位置示意图。
图2为图1的A向示意图。
图3为检测装置结构示意图。
图4为摆动胶带机行程轨道示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-图4所示，本发明的一种摆动胶带机位置的检测装置，包括：设置在胶带机平台后部的中心支撑轴4，设置在胶带机平台前部的以中心支撑轴4为圆心的圆弧轨道3和支撑在中心支撑轴4与圆弧轨道3之上的胶带机机架1，在所述的胶带机机架1前部下端设有两个走轮11，该两个走轮11与圆弧轨道3滚动连接，其特征在于：在所述的胶带机机架1前部下端还设置有胶带机位置的检测装置5，在胶带机平台上设有用于控制检测装置5的控制单元6，
所述的检测装置5位于两个走轮11之间，主要由固定套筒5-1、压紧弹簧5-2、活动立柱5-3、轴承式支撑座5-4、测速摩擦轮5-5、多圈绝对值编码器5-6和固定连接套5-7组成，所述的固定套筒5-1为开口向下的套筒，其上端通过螺栓固定在正对圆弧轨道3上方的胶带机机架1上，压紧弹簧5-2设置在固定套筒5-1内，活动立柱5-3的上端从固定套筒5-1的下端嵌入到固定套筒5-1内与压紧弹簧5-2靠接，轴承式支撑座5-4的上端固接在活动立柱5-3的下端，测速摩擦轮5-5两侧的转动轴设置在轴承式支撑座5-4内，且与圆弧轨道3滚动连接，多圈绝对值编码器5-6的旋转轴嵌入测速摩擦轮5-5转动轴一侧的中心键槽内，多圈绝对值编码器5-6外壳通过固定连接套5-7固定在轴承式支撑座5-4侧面，所述的多圈绝对值编码器5-6通过电缆10与控制单元6电性连接。
在胶带机机架1上还设有轨道清扫装置。
所述的轨道清扫装置包括气源管线9、两个电磁阀8和两个清扫器7，所述的气源管线9设置在胶带机机架1的下部，且分为两路通向摆动胶带机机架1左右两端，两个电磁阀8安装在左右两端的气源管线9上，两个轨道清扫器7分别设置在两个走轮11的外侧，且置于圆弧轨道3上方。
本发明的一种摆动胶带机位置的检测方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)确定摆动胶带机实时所在的位置L
设定测速摩擦轮5-5在圆弧轨道3的最左端位置为原点A,测速摩擦轮5-5在圆弧轨道3的最右端位置为终点D,圆弧轨道3原点A对应的测速摩擦轮5-5转动圈数为Xmin＝0,圆弧轨道原点A对应的多圈绝对值编码器5-6输出信号为Imin＝4mA；圆弧轨道3终点D对应的测速摩擦轮5-5转动圈数为Xmax,圆弧轨道3终点D对应的多圈绝对值编码器5-6输出信号为Imax＝20mA，圆弧轨道3从原点A到终点D的各个位置与测速摩擦轮5-5对应的转动圈数为Xmin～Xmax,圆弧轨道3从原点A到终点D的各个位置与多圈绝对值编码器5-6对应的输出信号为4mA～20mA的标准信号；测速摩擦轮5-5转动圈数X与多圈绝对值编码器5-6对应的输出信号I呈线性关系如下式：
多圈绝对值编码器5-6输出信号传送至控制单元6后，控制单元6按下式计算摆动胶带机实时所在的位置L：
L＝2πRX＝2πRK(I-Imin)
其中：
R为测速摩擦轮5-5的半径，mm；
X为测速摩擦轮5-5从原点A开始计算到当前位置所转动的圈数，亦即多圈绝对值编码器5-6旋转圈数；
I为与X对应的多圈绝对值编码器5-6输出信号，mA；
K为比例系数；
L为测速摩擦轮5-5在圆弧轨道3上从原点A开始计算的行程，亦即摆动胶带机在圆弧轨道3上的实时位置，mm；
2)确定摆动胶带机实时运行速度U(mm/s)
设定控制单元6每100ms时间间隔对多圈绝对值编码器5-6输出信号取样一次，对应100ms时间间隔内两端点测速摩擦轮5-5转动的圈数分别为X1和X2，则摆动胶带机运行速度U(mm/s)为：
当在100ms取样时间间隔内，多圈绝对值编码器5-6连续的输出信号内没有4mA数值，或者没有20mA数值时：
U＝20πR︱X2-X1︱；
或当在100ms取样时间间隔内，多圈绝对值编码器5-6连续的输出信号内有4mA数值时：
U＝20πR(X2+X1)；
或当在100ms取样时间间隔内，多圈绝对值编码器5-6连续的输出信号内有20mA的数值时：
U＝20πR(2Xmax-X2-X1)；
其中：
Xmax为多圈绝对值编码器5-6连续的输出信号为20mA时对应的测速摩擦轮5-5所转动的最大圈数。
本发明的一种摆动胶带机位置的检测方法，其特征在于，还包括清扫圆弧轨道3：
当在ΔT取样时间间隔内，多圈绝对值编码器5-6连续的输出信号X2-X1＞0时，则摆动胶带机是在从原点A向终点D运行，关闭左侧气源管线9上电磁阀8，开启右侧气源管线9上电磁阀8，清扫运行方向的圆弧轨道3；
或当X 2-X1＜0时，则摆动胶带机是在从终点D向原点A运行，开启左侧气源管线9上电磁阀8，关闭右侧气源管线9上电磁阀8，清扫运行方向的圆弧轨道3。
当驱动回转圆盘2带动摆动胶带机在以中心支撑轴4为圆心的圆弧轨道3上做往复运动时，摆动胶带机位置的检测装置同步随摆动胶带机也在以中心支撑轴4为圆心的圆弧轨道3上做往复运动，在检测装置的压紧弹簧5-2的反作用力下，推动活动立柱5-3及轴承式支撑座5-4向下挤压，在测速摩擦轮5-5与圆弧轨道3之间产生足够摩擦力，使测速摩擦轮5-5在圆弧轨道3上随摆动胶带机同步滚动，不丢转，同时通过测速摩擦轮5-5轴带动多圈绝对值编码器旋转轴同步旋转，多圈绝对值编码器5-6输出4mA～20mA的标准信号，代表测速摩擦轮5-5从圆弧轨道3原点A开始运行到当前位置所转动的圈数。
180万t/a球团厂应用实例：
如图4所示，中心支撑轴4的中心与圆弧轨道3之间距离为2700mm，经现场调整安装完成后，摆动胶带机由原点A转至终点D所转过的角度：∠AOD为41.6°；由原点A至终点D之间的圆弧轨道3长度为1959.36mm；测速摩擦轮5-5半径R为31.2mm；
依据上述参数，本套装置标定后对应关系表为：
位置点L 原点A 1/4弧长点B 1/2弧长点C 终点D
摩擦轮转动圈数X 0 2.500 5.000 10.000
编码器输出信号 4.000mA 8.000mA 12.000mA 20.000mA
说明：摆动胶带机在圆弧轨道3上的位置与测速摩擦轮5-5转动的圈数与输出信号成线性对应关系。
现摆动胶带机在B1点多圈绝对值编码器5-6输出信号14.307mA，经过100ms后至B2点多圈绝对值编码器5-6输出信号14.628mA，依据本发明的检测方法有：
B1点位置：
B2点位置：
在B1点位置至B2点位置的100ms取样时间内，多圈绝对值编码器5-6连续的输出信号内没有4mA数值，也没有20mA数值，多圈绝对值编码器5-6连续的输出信号表明X2-X1＞0，因此：
B2点胶带机由原点A向终点D运行，速度为：
清扫圆弧轨道3的状态为：左侧气源管线9上电磁阀8关闭，右侧气源管线9上电磁阀8开启。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种摆动胶带机位置的检测方法，采用摆动胶带机位置的检测装置，包括设置在胶带机平台后部的中心支撑轴，设置在胶带机平台前部的以中心支撑轴为圆心的圆弧轨道和支撑在中心支撑轴与圆弧轨道之上的胶带机机架，在所述的胶带机机架前部下端设有两个走轮，该两个走轮与圆弧轨道滚动连接，在所述的胶带机机架前部下端还设置有胶带机位置的检测装置，在胶带机平台上设有用于控制检测装置的控制单元；
所述的检测装置位于两个走轮之间，主要由固定套筒、压紧弹簧、活动立柱、轴承式支撑座、测速摩擦轮、多圈绝对值编码器和固定连接套组成，所述的固定套筒为开口向下的套筒，其上端通过螺栓固定在正对圆弧轨道上方的胶带机机架上，压紧弹簧设置在固定套筒内，活动立柱的上端从固定套筒的下端嵌入到固定套筒内与压紧弹簧靠接，轴承式支撑座的上端固接在活动立柱的下端，测速摩擦轮两侧的转动轴设置在轴承式支撑座内，且与圆弧轨道滚动连接，多圈绝对值编码器的旋转轴嵌入测速摩擦轮转动轴一侧的中心键槽内，多圈绝对值编码器外壳通过固定连接套固定在轴承式支撑座侧面，所述的多圈绝对值编码器通过电缆与控制单元电性连接，在胶带机机架上还设有轨道清扫装置；
其特征在于，摆动胶带机位置的检测方法包括下列步骤：
1)确定摆动胶带机实时所在的位置L
设定测速摩擦轮在圆弧轨道的最左端位置为原点A,测速摩擦轮在圆弧轨道的最右端位置为终点D；圆弧轨道原点A对应的测速摩擦轮转动圈数为Xmin＝0,圆弧轨道原点A对应的多圈绝对值编码器输出信号为Imin＝4mA；圆弧轨道终点D对应的测速摩擦轮转动圈数为Xmax,圆弧轨道终点D对应的多圈绝对值编码器输出信号为Imax＝20mA，圆弧轨道从原点A到终点D的各个位置与测速摩擦轮对应的转动圈数为Xmin～Xmax,圆弧轨道从原点A到终点D的各个位置与多圈绝对值编码器对应的输出信号为4mA～20mA的标准信号；测速摩擦轮转动圈数X与多圈绝对值编码器对应的输出信号I呈线性关系如下式：
多圈绝对值编码器输出信号传送至控制单元后，控制单元按下式计算摆动胶带机实时所在的位置L：
L＝2πRX＝2πRK(I-Imin)
其中：
R为测速摩擦轮的半径，mm；
X为测速摩擦轮从原点A开始计算到当前位置所转动的圈数，亦即多圈绝对值编码器旋转圈数；
I为与X对应的多圈绝对值编码器输出信号，mA；
K为比例系数；
L为测速摩擦轮在圆弧轨道上从原点A开始计算的行程，亦即摆动胶带机在圆弧轨道上的实时位置，mm；
2)确定摆动胶带机实时运行速度U(mm/s)
设定控制单元每ΔT时间间隔对多圈绝对值编码器输出信号取样一次，对应时间间隔内两端点测速摩擦轮转动的圈数分别为X1和X2，则摆动胶带机运行速度U(mm/s)为：
当在ΔT取样时间间隔内，多圈绝对值编码器连续的输出信号内没有4mA数值，或者没有20mA数值时：
U＝2πR︱X2-X1︱/ΔT
或当在ΔT取样时间间隔内，多圈绝对值编码器连续的输出信号内有4mA的数值时：
U＝2πR(X2+X1)/ΔT
或当在ΔT取样时间间隔内，多圈绝对值编码器连续的输出信号内有20mA的数值时：
U＝2πR(2Xmax-X2-X1)/ΔT
其中：
Xmax为多圈绝对值编码器连续的输出信号为20mA时，对应的测速摩擦轮所转动的最大圈数。
2.根据权利要求1所述的一种摆动胶带机位置的检测方法，其特征在于，还包括清扫圆弧轨道的下述步骤：
当在ΔT取样时间间隔内，多圈绝对值编码器连续的输出信号X2-X1＞0时，则摆动胶带机是在从原点A向终点D运行，关闭左侧气源管线上电磁阀，开启右侧气源管线上电磁阀，清扫运行方向的圆弧轨道；
或当X2-X1＜0时，则摆动胶带机是在从终点D向原点A运行，开启左侧气源管线上电磁阀，关闭右侧气源管线上电磁阀，清扫运行方向的圆弧轨道。
3.根据权利要求1所述的一种摆动胶带机位置的检测方法，其特征在于，
当在ΔT取样时间间隔内，多圈绝对值编码器连续的输出信号内有4mA的数值时，或者有20mA的数值时，摆动胶带机正处于换向阶段，同时开启左右两侧气源管线上电磁阀，清扫运行方向的圆弧轨道。
4.根据权利要求1所述的一种摆动胶带机位置的检测方法，其特征在于，所述的ΔT时间间隔为100ms～500ms。
5.根据权利要求1所述的一种摆动胶带机位置的检测方法，其特征在于，所述的轨道清扫装置包括气源管线、两个电磁阀和两个清扫器，所述的气源管线设置在胶带机机架的下部，且分为两路通向摆动胶带机左右两端，两个电磁阀安装在左右两端的气源管线上，两个轨道清扫器分别设置在两个走轮的外侧，且置于圆弧轨道上方。
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