CN109855425B - 一种步进梁加热炉传动送料装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种步进梁加热炉传动送料装置及方法，一种步进梁加热炉传动送料装置，包括上料台架机构、进料辊道装置、入炉装置及PLC控制单元；上料台架机构包括上料台架主体、上料台架电机、压力传感器、上料台架编码器、挡钩；进料辊道装置包括辊道电机、冷金属检测装置、旋转编码器、固定式称重装置；入炉装置包括进料炉门、炉内悬臂辊、推钢机、炉内定位编码器；PLC控制单元控制上料台架往复运动，进而使坯料向辊道电机处运送；控制辊道电机运转，运送坯料至加热炉炉门口，在满足：轧线要钢信号、炉内有空位、推钢机在后位、步进梁在后下位四个条件后，控制入炉系统完成打开炉门、坯料定位、推钢机动作等过程，完成自动入炉。

Description

一种步进梁加热炉传动送料装置及方法

技术领域

本发明涉及一种步进梁加热炉送料装置及方法，用于加热炉坯料传动系统中，属于机械加工技术领域。

背景技术

送料是加热炉生产过程中一个非常重要的环节。近几年来，自动送料传动装置的发展极大促进了加热炉行业的发展，相较于手动送料的方式，其具有准确率高、生产节奏快、自动化程度高等优点。目前，加热炉行业中自动送料传动装置的形式较多，但其基本原理大同小异，基本过程如下：首先坯料由行车运送到上料台架上，上料台架电机自动运行，坯料循环向辊道移动，坯料被运送到辊道上，辊道自动运行，经过称重、测长以及光电传感器的定位，坯料运送到炉门前上料辊道，打开炉门，坯料自动定位，推钢机动作，入炉完成。实际生产过程中，往往会出现坯料之间位置过近的情况，可能会造成两支坯料同时入炉的情况，影响生产节奏。

公告号为CN 106500511 B的发明专利公开了一种推进式加热炉送料机构，采用该发明机构来输送铸锭，能保证将铸锭宽度的中心线与炉子中心线对齐并且能保证每块铸锭在经过辊道运输进入炉内后都能位于同一中心线上，但对于连铸方坯或连铸圆坯，坯料运送节奏会降低，影响生产效率。

公告号为CN 205940119 U的实用新型专利公开了一种中频感应加热炉传动送料装置，通过设置的V型输送通道，稳定性好、接触点小，即解决了棒料传动过程中的晃动问题，又解决了棒料在传动过程中的摩擦力大的问题。但该装置增加了设备维护成本，提高了维护工作量。

因此针对以上问题，设计一种适应多种坯料、工作效率高、性能稳定的步进式加热炉自动化送料装置，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种步进梁加热炉传动送料装置，包括上料台架机构、进料辊道装置、入炉装置及PLC控制单元；

所述上料台架机构，包括上料台架主体部分、上料台架电机、压力传感器、上料台架编码器、挡钩；所述上料台架主体部分包括活动机械臂以及固定钢结构，活动机械臂由上料台架电机驱动，做往复运动，固定钢结构支撑坯料；压力传感器位于上料台架主体部分末端，检测坯料位置；上料台架编码器安装于上料台架电机轴承末端，其数据通过PLC处理用以控制上料台架运动过程；挡钩部分位于上料台架主体部分尾部，防止坯料脱离上料台架，由气动阀控制挡钩上升、下降；

进一步地，上料台架电机装有编码器，可通过PLC程序控制台架前进步数，上料台架有两种自动前进方式：1、上料台架连续前进，2、上料台架前进一步。上料台架头部有钢信号检测装置由两个压力传感器组成，当两个压力传感器同时接受到压力信号时，向PLC发送一个上料台架头部有钢信号。此信号控制上料台架的前进方式，上料台架正常运行过程中，上料台架头部没有坯料，上料台架连续前进；上料台架头部有坯料，并且第一组辊道没有坯料，上料台架前进一步。

所述进料辊道装置包括辊道电机、冷金属检测装置、旋转编码器、固定式称重装置；所述辊道电机位于上料台架与进料炉门之间，由变频器控制其运转，冷金属检测装置包括冷金属检测发射端和冷金属检测接收端，分布于辊道电机两侧，成对射状态；旋转编码器位于辊道电机轴承末端，固定式称重装置位于辊道电机底部，用以支撑辊道电机，并在坯料经过时测量重量；

进一步地，所述进料辊道本体中的炉前进料辊道分三组，每组有10个辊道，共计30个辊道。辊道上有5套冷金属检测装置，其位置如示意图1所示。第二组辊道上装有称重模块和测长编码器，坯料经过第二组辊道时，完成对坯料长度和重量的测量。

所述入炉装置包括进料炉门、炉内悬臂辊、推钢机、炉内定位编码器；所述进料炉门位于加热炉进料端，正对辊道电机方向，由气动阀控制其升降；炉内悬臂辊固定于进料端炉墙，由变频器控制其运转；推钢机位于炉内悬臂辊一侧炉墙外，炉内定位编码器安装于炉内悬臂辊轴承末端；

进一步地，加热炉内有9个炉内悬臂辊、推钢机及进料炉门等装置。钢坯入炉前需要满足以下几个条件：1、轧线向加热炉发出要钢信号，2、炉内有空位(炉内悬臂辊上没有钢坯)，3、推钢机在后位；4、步进梁在后下位；满足以上条件后，钢坯自动入炉，完成钢坯定位、推钢机动作、炉门关闭一系列动作。

所述PLC控制单元控制上料台架往复运动，进而使坯料向辊道电机处运送；控制辊道电机运转，运送坯料至加热炉炉门口；控制入炉系统完成打开炉门、坯料定位、推钢机动作等过程。

根据上述装置，本发明还提出一种步进梁加热炉坯料传动控制方法，包括以下步骤：

步骤一：选择一批待加热坯料，将其由天车调运至上料台架上，然后执行下一步；

步骤二：上料台架切自动模式，上料台架连续运转，挡钩运行至上位，判断上料台架头部是否有坯料，具体通过上料台架压力传感器判别；判断辊道装置是否有坯料，通过冷金属检测装置信号来判断；若压力传感器感受到压力变化，且冷金属检测没有检测到有钢信号，则执行下一步，否则继续执行本步骤；

步骤三：上料台架停止运转，挡钩动作运动至下位，上料台架运行一步，坯料由上料台架运送至辊道上，执行下一步；

步骤四：冷金属检测装置1检测有钢信号，变频器控制第一组上料辊道正转，执行下一步；

步骤五：冷金属检测装置2检测有钢信号，变频器控制第二组上料辊道正转，测长编码器开始计数，执行下一步；

步骤六：冷金属检测装置2检测到有钢信号下降沿，测长编码器结束计数，计算出坯料长度，称重装置测量坯料重量，将坯料长度、重量数据传送至PLC，执行下一步；

步骤七：冷金属检测装置3检测到有钢信号，变频器控制第三组上料辊道正转，执行下一步；

步骤八：冷金属检测装置4检测到有钢信号，变频器控制第二、三组辊道停止，准备入炉定位，执行下一步；

步骤九：入炉前检测以下信号：1、轧线向加热炉发出要钢信号，2、炉内有空位(炉内悬臂辊上没有钢坯)，3、推钢机在后位，4、步进梁在后下位，信号正常，执行下一步；

步骤十：坯料自动入炉，首先进料炉门自动打开，第三组进料辊道和炉内悬臂辊自动正转，钢坯尾部脱离冷金属检测装置5，定位编码器开始计数，根据测长编码器的数据，实现不同定位方式，定位完成后，执行下一步：

步骤十一：推钢机动作，调整坯料位置，进料炉门关闭，入炉完成。

本发明的有益效果：

1，利用压力传感器检测上料台架坯料有钢信号，制作成本低，可靠性强，利于维护，适合工业生产环境。

2，采用PLC程序控制实现自动送料，后期维护方便，可添加其他需要的检测装置，如光电检测器、接近开关等。

3，光电检测装置的位置、数量可根据实际使用情况调整，可适用于各种坯料的生产。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是本发明的电气框图。

图3是本发明装置的控制逻辑流程图。

其中，1-上料台架主体部分、2-上料台架电机、3-压力传感器、4-上料台架编码器、5-挡钩、6-进料辊道I、7-进料辊道II、8-进料辊道III、9-辊道电机、10-冷金属检测装置I、11-冷金属检测装置II、12-冷金属检测装置III、13-冷金属检测装置IV、14-冷金属检测装置V、15-测长编码器、16-称重装置、17-进料炉门、18-炉内悬臂辊、19-推钢机、 20-定位编码器。

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所示，本发明提出的一种步进梁加热炉传动送料装置，包括上料台架机构、上料辊道装置、入炉装置及PLC控制单元；

所述上料台架机构，包括上料台架主体部分1、上料台架电机2、压力传感器3、上料台架编码器4、挡钩5；所述上料台架主体部分1包括活动机械臂以及固定钢结构，活动机械臂由上料台架电机2驱动，做往复运动，固定钢结构支撑坯料；压力传感器3 位于上料台架主体部分1末端，检测坯料位置；上料台架编码器4安装于上料台架电机轴承末端，其数据通过PLC处理用以控制上料台架运动过程；挡钩部分5位于上料台架主体部分尾部，防止坯料脱离上料台架，由气动阀控制挡钩上升、下降；

所述进料辊道装置共有三组，包括进料辊道I6、进料辊道II7、进料辊道III8，每组进料辊道包括10个同一型号辊道电机9；

检测装置包括5套冷金属检测装置，分别是冷金属检测装置I10、冷金属检测装置II11、冷金属检测装置III12、冷金属检测装置IV13、冷金属检测装置V14，测长编码器 15、固定式称重装置16；所述辊道电机9位于上料台架主体部分1与进料炉门17之间，由变频器控制其运转，冷金属检测装置包括冷金属检测发射端和冷金属检测接收端，分布于辊道电机9两侧，成对射状态，其分布如图1所示；测长编码器15位于辊道电机 9轴承末端，固定式称重装置16位于进料辊道II7底部，用以支撑辊道电机，并在坯料经过时测量重量；

所述入炉装置包括进料炉门17、炉内悬臂辊18、推钢机19、炉内定位编码器20；所述进料炉门17位于加热炉进料端，正对辊道电机9方向，由气动阀控制其升降；炉内悬臂辊18固定于进料端炉墙，由变频器控制其运转；推钢机19位于炉内悬臂辊一侧炉墙外，炉内定位编码器20安装于炉内悬臂辊轴承末端；

坯料自动入炉，首先进料炉门17自动打开，进料辊道I6和炉内悬臂辊18自动正转，钢坯尾部脱离冷金属检测装置V14，定位编码器20开始计数，根据测长编码器15的数据，实现不同定位方式：左侧定位、中间定位、右侧定位，其中定位方式由表1提供数据确定。定位完成后，推钢机动作，调整坯料位置，进料炉门17关闭，入炉完成。

表1

坯料长度L/m	定位方式
		9.3＜L＜9.8或11＜L＜12	中间定位
9＜L＜9.3	左侧定位
		9.8＜L＜11	右侧定位

图2为本发明电气控制原理框图，本发明的控制电路部分由CPU控制单元、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块以及模拟量输出模块组成，其中压力传感器3、冷金属检测装置I 10、冷金属检测装置II 11、冷金属检测装置III 12、冷金属检测装置IV13、冷金属检测装置V 14属于数字量输入信号；推钢机19、进料炉门17 属于数字量输出信号；台架编码器4、测长编码器15、定位编码器20及称重模块16 属于模拟量输入信号。

如图3所示，本发明还提出一种步进梁加热炉坯料传动控制方法，包括以下步骤：

步骤一：选择一批待加热坯料，将其由天车调运至上料台架上，然后执行下一步；

步骤二：上料台架切自动模式，上料台架连续运转，挡钩运行至上位，判断上料台架头部是否有坯料，具体通过上料台架压力传感器判别；判断辊道装置是否有坯料，通过冷金属检测装置信号来判断；若压力传感器感受到压力变化，且冷金属检测没有检测到有钢信号，则执行下一步，否则继续执行本步骤；

步骤三：上料台架停止运转，挡钩动作运动至下位，上料台架运行一步，坯料由上料台架运送至辊道上，执行下一步；

步骤四：冷金属检测装置I 10检测有钢信号，变频器控制第一组上料辊道正转，执行下一步；

步骤五：冷金属检测装置II 11检测有钢信号，变频器控制第二组上料辊道正转，测长编码器开始计数，执行下一步；

步骤六：冷金属检测装置II 11检测到有钢信号下降沿，测长编码器结束计数，计算出坯料长度，称重装置测量坯料重量，将坯料长度、重量数据传送至PLC，执行下一步；

步骤七：冷金属检测装置III 12检测到有钢信号，变频器控制第三组上料辊道正转，执行下一步；

步骤八：冷金属检测装置IV 13检测到有钢信号，变频器控制第二、三组辊道停止，准备入炉定位，执行下一步；

步骤九：入炉前检测以下信号：1、轧线要钢信号，2、炉内有空位(炉内悬臂辊上没有钢坯)，3、推钢机在后位，4、步进梁在后下位，信号正常，执行下一步；

步骤十：坯料自动入炉，首先进料炉门自动打开，第三组进料辊道和炉内悬臂辊自动正转，钢坯尾部脱离冷金属检测装置V 14，定位编码器开始计数，根据测长编码器的数据，实现不同定位方式，定位完成后，执行下一步：

步骤十一：推钢机动作，调整坯料位置，进料炉门关闭，自动入炉完成。

正常生产过程中，每一组辊道均可以放置一根坯料，第三组辊道和入炉悬臂辊组成自动入炉系统，缩短了入炉所需时间，提高了生产效率。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种步进梁加热炉传动送料装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：选择一批待加热坯料，将其由天车调运至上料台架上，然后执行下一步；

步骤二：上料台架切自动模式，上料台架连续运转，挡钩运行至上位，判断上料台架头部是否有坯料，具体通过上料台架压力传感器判别；判断辊道装置是否有坯料，通过冷金属检测装置信号来判断；若压力传感器感受到压力变化，且冷金属检测装置没有检测到有钢信号，则执行下一步，否则继续执行本步骤；

步骤三：上料台架停止运转，挡钩运动至下位，上料台架运行一步，坯料由上料台架运送至进料辊道上，执行下一步；

步骤四：冷金属检测装置Ⅰ检测有钢信号，变频器控制第一组进料辊道正转，执行下一步；

步骤五：冷金属检测装置Ⅱ检测有钢信号，变频器控制第二组进料辊道正转，测长编码器开始计数，执行下一步；

步骤六：冷金属检测装置Ⅱ检测到有钢信号，测长编码器结束计数，计算出坯料长度，称重装置测量坯料重量，将坯料长度、重量数据传送至PLC，执行下一步；

步骤七：冷金属检测装置Ⅲ检测到有钢信号，变频器控制第三组进料辊道正转，执行下一步；

步骤八：冷金属检测装置Ⅳ检测到有钢信号，变频器控制第二、三组辊道停止，准备入炉定位，执行下一步；

步骤九：入炉前检测以下信号：1)、轧线向加热炉发出要钢信号，2)、炉内有空位，3)、推钢机在后位，4)、步进梁在后下位，信号正常，执行下一步；

步骤十：坯料自动入炉，首先进料炉门自动打开，第三组进料辊道和炉内悬臂辊自动正转，钢坯尾部脱离冷金属检测装置Ⅴ，定位编码器开始计数，根据测长编码器的数据，实现不同定位方式，定位完成后，执行下一步：

步骤十一：推钢机动作，调整坯料位置，进料炉门关闭，入炉完成；

上述方法应用的步进梁加热炉传动送料装置构造如下：

沿送料方向依次包括：上料台架机构、进料辊道装置、入炉装置；所述上料台架机构、进料辊道装置、入炉装置受控制单元控制能够自动完成送料；

所述上料台架机构，包括上料台架主体部分(1)、上料台架电机(2)、压力传感器(3)、上料台架编码器(4)；所述上料台架主体部分(1)包括活动机械臂以及固定钢结构，活动机械臂由上料台架电机(2)驱动，做往复运动，固定钢结构支撑坯料；压力传感器(3 )检测坯料位置；所述上料台架编码器(4)的数据通过控制单元处理后用以控制上料台架运动过程；

所述上料台架机构还包括挡钩(5)，挡钩(5)位于上料台架主体部分(1)尾部，防止坯料脱离上料台架，由气动阀控制挡钩上升、下降；

所述上料台架编码器(4)的数据通过控制单元处理后控制上料台架前进步数，上料台架有两种自动前进方式：上料台架连续前进和上料台架前进一步；上料台架头部设有钢信号检测装置，包含两个压力传感器，当两个压力传感器同时接受到压力信号时，向控制单元发送一个上料台架头部有钢信号，此信号控制上料台架的前进方式，在上料台架头部没有坯料时，上料台架连续前进，在上料台架头部有坯料时，并且进料辊道装置的第一组辊道没有坯料，上料台架前进一步；

所述进料辊道装置包括辊道电机(9)、冷金属检测装置、旋转编码器、固定式称重装置(16)；所述辊道电机(9)位于上料台架与进料炉门(17)之间，由变频器控制其运转；所述冷金属检测装置包括冷金属检测发射端和冷金属检测接收端，分布于辊道电机(9)两侧，成对射状态；所述旋转编码器位于辊道电机(9)轴承末端；所述固定式称重装置(16)位于辊道电机(9)底部，用以支撑辊道电机(9)，并在坯料经过时测量重量。

Images