CN111389924A - 一种叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统，包括两个轧辊轴向位移调整机构，用于初步调整轧辊在轴向方向的位移；轧辊位移补偿系统，用于采集指令位移和轧辊的实际位移的差值，将此差值作为新的输入量控制轧辊轴向位移调整机构，补偿轧辊的差值位移；所述轧辊轴向位移调整机构包括与轧辊的端部固定连接的第二斜板、与第二斜板相接触的第一斜板，第一斜板由驱动机构带动在竖直方向进行上下移动，推动第二斜板的水平移动，调整轧辊的轴向位移。本发明将原有的只能手动调节轧辊轴向位移的机构设计成可以自动调节及补偿的系统，可以实现调整轧辊轴向位移的高精度性，提高工作效率，使得上下轧辊快速对中，提高辊轧机加工叶片的速率。

Description

一种叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统

技术领域

本发明属于叶片辊轧机的技术领域，尤其涉及一种叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统。

背景技术

叶片辊轧机是一种将叶片毛坯在常温下，辊轧成成品叶片的机器。现有叶片辊轧机轧辊轴向调整机构需要人工手动进行调整，调整周期长、工作效率低，而且由于人工调整良莠不齐，导致轧辊轴向调整很难达到要求，上下轧辊对中性不好，辊轧出的叶片合格率低。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统，将原有的只能手动调节轧辊轴向位移的机构设计成可以自动调节及补偿的系统，可以实现调整轧辊轴向位移的高精度性，提高工作效率，使得上下轧辊快速对中，提高辊轧机加工叶片的速率。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统，包括位于轧辊的两端并对称设置的两个轧辊轴向位移调整机构，用于初步调整轧辊在轴向方向的位移；轧辊位移补偿系统，与所述轧辊轴向位移调整机构连接，用于采集指令位移和轧辊的实际位移的差值，将此差值作为新的输入量控制所述轧辊轴向位移调整机构，补偿轧辊的差值位移；所述轧辊轴向位移调整机构包括与轧辊的端部固定连接的第二斜板、与所述第二斜板相接触的第一斜板，所述第一斜板由驱动机构带动在竖直方向进行上下移动，通过第一斜板的上下移动，推动第二斜板的水平移动，调整轧辊的轴向位移。

由上，在轧辊两端分别增加电机，通过联轴器连接丝杠，通过丝杠连接斜板，通过两斜板相互推动，推动轧辊轴向移动；通过滚珠丝杠调整轧辊轴向移动精度可能达不到要求，在斜板上安装高精度位移传感器，实时监控轧辊位置，最后通过PID控制进行位移补偿。

可选的，所述驱动机构包括固定在机架上的伺服电机、与所述伺服电机连接的联轴器、与所述联轴器连接的滚珠丝杆，所述滚珠丝杠竖直放置并与所述第一斜板螺纹连接，通过滚珠丝杠与所述第一斜板之间的螺纹连接，带动所述第一斜板上下移动。

进一步的，在调整轧辊向右轴向移动时，位于轧辊的右端的伺服电机启动，通过联轴器带动滚珠丝杠转动，使位于轧辊的右端的第一斜板向上移动，使第一斜板与第二斜板留有间隙，为轧辊轴向右移提供空间；位于轧辊的左端的伺服电机启动，通过联轴器带动滚珠丝杠转动，使位于轧辊的左端的第一斜板向下移动，推动位于轧辊的左端的第二斜板向右移动，推动轧辊向右移动；在调整轧辊向左轴向移动时，位于轧辊的左端的伺服电机启动，通过联轴器带动滚珠丝杠转动，使位于轧辊的左端的第一斜板向上移动，使第一斜板与第二斜板留有间隙，为轧辊轴向左移提供空间；位于轧辊的右端的伺服电机启动，通过联轴器带动滚珠丝杠转动，使位于轧辊的右端的第一斜板向下移动，推动位于轧辊的右端的第二斜板向左移动，推动轧辊向左移动。

可选的，所述轧辊位移补偿系统包括：安装在所述第二斜板上的位移传感器，用于测量轧辊的实际移动的位移；PID控制器，与所述位移传感器和伺服电机连接，用于分析指令位移与轧辊的实际位移的差值，并输出指令控制伺服电机的运行速率，达到差值为零为止。

由上，本发明的叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统在轧辊两端分别增加电机，通过联轴器连接丝杠，通过丝杠连接斜板，通过两斜板相互推动，推动轧辊轴向移动，通过滚珠丝杠调整轧辊轴向移动精度可能达不到要求，在斜板上安装位置检测器，实时监控轧辊位置，通过PID控制器进行位移补偿。本发明将原有的只能手动调节轧辊轴向位移的机构设计成可以自动调节及补偿的系统，可以实现调整轴向位移的高精度性，提高工作效率，使得上下轧辊快速对中，提高辊轧机加工叶片的速率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1为本发明优选实施例的叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统的结构示意图；

图2为本发明的PID控制器的控制过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

参照图1，本发明的叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统包括轧辊轴向位移调整机构和轧辊位移补偿系统，轧辊轴向位移调整机构包括分别固定在轧辊两端的伺服电机、通过联轴器连接的滚珠丝杠，滚珠丝杠与斜板螺纹连接，将滚珠丝杠的转动变为斜板的移动，通过斜板的交错移动，推动轧辊轴向移动。具体的，位于轧辊6左端的轧辊轴向位移调整机构包括固定在机架上的左端伺服电机1、与左端伺服电机1连接的左端联轴器2、与左端联轴器2连接的左端滚珠丝杠3、与左端滚珠丝杠3螺纹连接的左端第一斜板4、与左端第一斜板4接触的左端第二斜板5，左端第二斜板5直接连接轧辊的左端。位于轧辊6右端的轧辊轴向位移调整机构包括固定在机架上的右端伺服电机11、与右端伺服电机11连接的右端联轴器10、与右端联轴器10连接的右端滚珠丝杠9、与右端滚珠丝杠9螺纹连接的右端第一斜板8、与右端第一斜板8接触的右端第二斜板7，右端第二斜板7直接连接轧辊的右端，该发明的轧辊在轴向调整时，不再是人工手动调整，改为电机驱动滚珠丝杠加斜板的调整机构，保证轧辊轴向调整精度，提高上下轧辊的对中性，为加工出高合格率的叶片提供条件。

上述伺服电机1，11、联轴器2，10和滚珠丝杠3，9构成驱动机构，以带动第一斜板4，8上下移动，通过第一斜板4，8和第二斜板5，7之间的倾斜接触，推动第二斜板5，7的水平移动，进而对轧辊的轴向位移进行调整。

本发明的轧辊位移补偿系统通过轧辊末端位置的位移传感器，检测轧辊的实时位置，位移传感器安装在左端第二斜板5和右端第二斜板7上，通过分析指令位移与实际位移的差值，利用PID控制器其自动补偿差值位移，具体动作过程为：系统指令位移量与实际位移量传入计算机中，系统采集指令位移和实际位移的差值，将此差值作为新的输入量，控制伺服电机旋转驱动补偿，缩小此差值的大小，最终达到差值为零的目的。PID控制器过程如图2所示：

r(t)为指令位移，y(t)为实际位移，u(t)为伺服电机的运行速率；

式中：K_p—比例系数；T_I—积分时间常数；T_D—微分时间常数。

参数取值步骤：

①确定比例增益。首先去掉积分项和微分项，即将积分时间常数和微分时间常数都设置为零，使PID调节器成为纯比例调节，对系统进行输入，将比例增益由0开始调节，当系统出现震荡时，再将比例增益值调小，当系统震荡消失时，记录此比例增益的数值，在控制过程中其比例增益数值取此记录值的0.6-0.7倍。

②确定积分时间常数。首先设置一个较大的积分时间常数值，逐渐减小此值，当系统出现震荡再反过来增大此值，直至系统震荡消失。记录此积分时间常数值，在控制过程中其积分时间常数取此记录值的1.5-1.8倍。

③确定微分时间常数。微分时间常数的取值方法与确定比例增益的方法相同，在控制过程中其微分时间常数取其记录值的约0.3倍左右即可。

在计算机中输入指令位移参数来控制伺服电机的启动及位移传动系统对轧辊轴向的调节。在没有PID控制之前，传动系统对轧辊的轴向调整没有形成闭环，所以轧辊的实际位移与指令位移会存在误差。在此利用PID控制对轧辊的轴向调整形成闭环，来提高轧辊轴向的调整精度。具体过程为利用位移传感器将指令位移与实际位移的差值作为新的指令位移，输入到计算机中，再次控制伺服电机启动来对轧辊轴向移动进行细微调整，重复此过程，直至轧辊轴向移动量与指令位移达到所需精度。

本发明的工作过程如下：

当轧辊向右调整时，右端伺服电机11启动，通过右端联轴器10连接滚珠丝杠9，使右端第一斜板8向上移动，此时右端第二斜板7与右端第一斜板8之间存在空隙，使得右端第一斜板8与轧辊的右端也留有间隙，为轧辊轴向右移提供空间。左端伺服电机1启动，通过左端联轴器2连接左端滚珠丝杠3，使左端第一斜板4向下移动，推动左端第二斜板5向右推动轧辊6向右移动，左右的两个第二斜板5，7之间距离不变，此时轧辊完成向右移动。同时安装在左右第二斜板5，7上的位移传感器，测量轧辊实际向右移动的位移，比较实际位移与指令位移之间的差值，通过轧辊位移补偿系统，补偿其差值位移，达到高精度控制轧辊移动的目的。

当轧辊向左调整时，左端伺服电机1启动，通过左端联轴器2连接左端滚珠丝杠3，使左端第一斜板4向上移动，此时左端第二斜板5与左端第一斜板4之间存在空隙，使得左端第一斜板4与轧辊的左端也留有间隙，为轧辊轴向左移提供空间。右端伺服电机11启动，通过右端联轴器10连接右端滚珠丝杠9，使右端第一斜板8向下移动，推动右端第二斜板7向左推动轧辊6向左移动，左右的两个第二斜板5，7之间距离不变，此时轧辊完成向左移动。同时安装在左右第二斜板5，7上的位移传感器，测量轧辊实际向左移动的位移，比较实际位移与指令位移之间的差值，通过轧辊位移补偿系统，补偿其差值位移，达到高精度控制轧辊移动的目的。

通过本发明，轧辊在轴向调整时，不再是人工手动调整，改为伺服电机驱动滚珠丝杠加斜板调整机构，并且通过高精度位移传感器对轧辊轴向位移量进行检测，然后利用PID控制器对出现的误差进行参数调节，最终达到轧辊轴向精确调整的目的，保证轧辊轴向调整精度，提高上下轧辊的对中性，为加工出高合格率的叶片提供条件。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统，其特征在于，包括：

位于轧辊的两端并对称设置的两个轧辊轴向位移调整机构，用于初步调整轧辊在轴向方向的位移；

轧辊位移补偿系统，与所述轧辊轴向位移调整机构连接，用于采集指令位移和轧辊的实际位移的差值，将此差值作为新的输入量控制所述轧辊轴向位移调整机构，补偿轧辊的差值位移；

所述轧辊轴向位移调整机构包括与轧辊的端部固定连接的第二斜板、与所述第二斜板相接触的第一斜板，所述第一斜板由驱动机构带动在竖直方向进行上下移动，通过第一斜板的上下移动，推动第二斜板的水平移动，调整轧辊的轴向位移。

2.如权利要求1所述的叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统，其特征在于，所述驱动机构包括固定在机架上的伺服电机、与所述伺服电机连接的联轴器、与所述联轴器连接的滚珠丝杆，所述滚珠丝杠竖直放置并与所述第一斜板螺纹连接，通过滚珠丝杠与所述第一斜板之间的螺纹连接，带动所述第一斜板上下移动。

3.如权利要求2所述的叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统，其特征在于，在调整轧辊向右轴向移动时，位于轧辊的右端的伺服电机启动，通过联轴器带动滚珠丝杠转动，使位于轧辊的右端的第一斜板向上移动，使第一斜板与第二斜板留有间隙，为轧辊轴向右移提供空间；位于轧辊的左端的伺服电机启动，通过联轴器带动滚珠丝杠转动，使位于轧辊的左端的第一斜板向下移动，推动位于轧辊的左端的第二斜板向右移动，推动轧辊向右移动；

在调整轧辊向左轴向移动时，位于轧辊的左端的伺服电机启动，通过联轴器带动滚珠丝杠转动，使位于轧辊的左端的第一斜板向上移动，使第一斜板与第二斜板留有间隙，为轧辊轴向左移提供空间；位于轧辊的右端的伺服电机启动，通过联轴器带动滚珠丝杠转动，使位于轧辊的右端的第一斜板向下移动，推动位于轧辊的右端的第二斜板向左移动，推动轧辊向左移动。

4.如权利要求2所述的叶片辊轧机轧辊轴向高精度自动调整系统，其特征在于，所述轧辊位移补偿系统包括：

安装在所述第二斜板上的位移传感器，用于测量轧辊的实际移动的位移；

PID控制器，与所述位移传感器和伺服电机连接，用于分析指令位移与轧辊的实际位移的差值，并输出指令控制伺服电机的运行速率，达到差值为零为止。

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