CN111942702A - 一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置及方法，包括机械臂、复位工具，机械臂安装在地基上，机械臂驱动复位工具实现钢卷空间位置检测、钢卷内孔实际形状检测、内孔松散钢带复位和贴标作业；复位工具包括方管、激光测距机构、气动复位机构、滚轮复位机构、贴标机构；方管与法兰固定连接，方管内的上部设有气腔，气腔顶部沿同一直线均布固定有喷嘴，方管一侧连接有与气腔相连通的气源快插接头，另一侧连接有贴标机构。优点是：实现自动作业，处理冷轧钢卷内孔松卷问题的效率较高，且不会对钢卷造成损伤。采用喷嘴喷出的高压气体、滚轮直接接触钢带实现钢卷内孔松散钢带复位，避免损伤钢带表面，保证钢带的表面质量。

Description

一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置及方法
技术领域
本发明属于带钢生产领域，尤其涉及一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置及方法。
背景技术
在冷轧带钢生产过程中，在中间工序，钢卷从卷取机卸下后，通常只在外圆周打一条捆扎带，内孔没有捆扎带或芯轴固定，对于薄钢板(≤1mm)经常会出现内孔松卷的现象，给下一道工序上卷带来一定的困难。目前常用的做法是，手工处理内孔松散的部分，然后采用焊接的方法固定带尾，之后才能重新装到卷取机进入下一道工序，手工处理松卷影响生产效率，而且焊接工艺会对薄钢板造成损伤，同时该过程具有一定的安全隐患，因此需要一种有效的处理方法。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置及方法，实现高效、安全的将钢卷内孔螺旋状松散的钢带复位，并通过带有钢卷信息的不干胶标签将复位后的带钢端部固定。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置，包括机械臂、复位工具，机械臂安装在地基上，机械臂驱动复位工具实现钢卷空间位置检测、钢卷内孔实际形状检测、内孔松散钢带复位和贴标作业；
复位工具包括方管、激光测距机构、气动复位机构、滚轮复位机构、贴标机构；方管与法兰固定连接，方管内的上部设有气腔，气腔顶部沿同一直线均布固定有喷嘴，方管一侧连接有与气腔相连通的气源快插接头，另一侧连接有贴标机构；方管两端固定有导向块，滚轮复位机构能够沿导向块上下运动；方管一端端面通过法兰与机械臂末端固定连接，另一端端面安装有激光测距机构；激光测距机构用于钢卷外轮廓位置检测、钢卷内孔实际形状检测；气动复位机构、滚轮复位机构用于对钢卷内孔松散钢带复位作业；贴标机构用于对复位后的钢带端部进行贴标作业。
所述的激光测距机构包括伺服电机、固定盖、L型安装板、激光测距传感器，伺服电机通过固定盖与方管固定连接，L型安装板与伺服电机输出轴固定连接，L型安装板与激光测距传感器固定连接。
所述的滚轮复位机构包括支架、轮轴、滚轮、弹簧、导柱，滚轮通过轮轴连接在支架顶部，2个导柱平行固连在支架下端面上，导柱穿过方管与螺母螺纹连接，弹簧套接在导柱上，弹簧一端抵靠在支架上，另一端抵靠在方管上。
所述的贴标机构包括梯形架、导向气缸、标签吸盘、海绵，导向气缸缸体通过梯形架与方管固定连接，导向气缸的活塞杆与标签吸盘固定连接，标签吸盘上连接有快插接头，标签吸盘上表面连接有海绵，海绵上表面为带有与冷轧钢卷内孔相同弧度的弧面。
所述的导向气缸缸体与方管夹角为15°～70°。
所述的方管侧面两端通过梯形架与两组相互平行设置的贴标机构连接。
所述的法兰固定有方形凸台，方形凸台与方管通过螺栓连接。
一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的方法，包括以下步骤：
1)钢卷到达工位后，通过机械臂带动激光测距机构，沿着检测路径测量实际钢卷外表面部分圆弧，取三个以上测量点的坐标，计算得到实际钢卷外轮廓位置坐标，然后计算出实际钢卷内孔未松卷时的中心B点位置坐标；之后在钢卷端面任意位置测量一点，用于确定钢卷轴线方向的位置；测量时激光光束方向垂直于测量面；
2)检测松卷后钢卷内孔实际形状
依据前面得到的B点位置坐标，机械臂带动复位工具插入钢卷内孔中心处，使激光测距传感器旋转中心与内孔中心重合，然后伺服电机开始工作，带动激光测距传感器旋转360度，通过测量的距离变化，得到松卷后的钢卷内孔形状，并确定松卷的起始点；
3)取标签与钢卷内孔松卷部分复位
机械臂带动复位工具上的贴标机构运动至标签机上的打印位置，将标签吸附到海绵上；机械臂带动复位工具两侧滚轮压紧在松卷起始位置，打开气源，通过喷嘴对松散的带钢喷射高压气体，机械臂带动复位工具沿复位路径运动，运动过程中喷嘴轴线方向始终沿着钢卷内孔半径方向，通过滚轮、高压气体的碾动，实现松卷逐步复位；激光测距传感器的测量点始终在滚轮碾压点的前进方向的前方，期间不断采集距离数据；
4)在钢卷内孔的带尾处贴标签
机械臂带动复位工具运动至激光测距传感器检测的钢卷内孔带尾位置时，机械臂停止运动，贴标机构的导向气缸推出，将放置在海绵上的不干胶标签贴至复位后的带尾处，并通过机械臂带动复位工具反复小角度旋转使海绵压紧标签，以达到固定已复位的带尾的作用。
步骤1)所述的检测路径为钢卷在理论位置的外轮廓以外激光测距传感器的一半量程处的120°外圆弧线。
步骤3)所述的复位路径为计算得出的未松卷时内孔轮廓等距圆弧线。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用电机、气缸作为动力源，实现自动作业，处理冷轧钢卷内孔松卷问题的效率较高，且不会对钢卷造成损伤。本发明集成了钢卷贴标功能，方便钢卷信息追踪，生产成本大幅度减少。本发明采用喷嘴喷出的高压气体、滚轮直接接触钢带实现钢卷内孔松散钢带复位，避免损伤钢带表面，保证了钢带的表面质量。
附图说明
图1为用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置整体结构示意图。
图2为复位工具的结构示意图。
图3为方管的结构示意图。
图4为滚轮复位机构的结构示意图。
图5为贴标机构的结构示意图。
图6为激光测距机构的结构示意图。
图7为复位工作示意图。
图8为检测路径示意图。
图中：1-机械臂，2-复位工具，3-法兰，4-方管，5-喷嘴，6-气源快插接头，7-轮轴，8-滚轮，9-支架，10-滚轮复位机构，11-激光测距机构，12-贴标机构，13-梯形架，14-导向气缸，15-标签吸盘，16-海绵，17-导向块，18-气腔，19-安装腔，20-弹簧，21-快插接头，22-伺服电机，23-固定盖，24-L型安装板，25-激光测距传感器，26-起始点，27-复位路径，28-检测路径，29-实际检测圆弧，30-钢卷理论位置，31-钢卷实际位置，32-钢卷实际中心B点，33-钢卷理论中心A点。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
见图1-图6，一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置，包括机械臂1、复位工具2，机械臂1安装在地基上，机械臂1驱动复位工具2实现钢卷空间位置检测、钢卷内孔实际形状检测、内孔松散钢带复位和贴标作业。
见图1-图6，复位工具2包括方管4、激光测距机构11、气动复位机构、滚轮复位机构10、贴标机构12；方管4为焊接结构，方管4与法兰3固定连接，方管4内的上部设有气腔18，下部设有安装腔19，安装腔19用于安装伺服电机22，气腔18顶部沿同一直线均布固定有喷嘴5，如图2所示，喷嘴5为18个，方管4一侧连接有与气腔18相连通的气源快插接头6，另一侧连接有贴标机构12；方管4两端固定有导向块17，滚轮复位机构10能够沿导向块17上下运动；导向块17设置在滚轮复位机构10的两侧，且固定在方管4内壁上，用于滚轮复位机构10的上下导向，使滚轮复位机构10能够顺畅的往复运动。方管4一端端面通过法兰3与机械臂1末端固定连接，另一端端面安装有激光测距机构11；激光测距机构11用于钢卷空间位置检测、钢卷内孔实际形状检测；气动复位机构、滚轮复位机构10用于对钢卷内孔松散钢带进行复位作业；贴标机构12用于对复位后的钢带端部进行贴标作业。方管4侧面两端通过梯形架13与两组相互平行设置的贴标机构12连接，梯形架13可为带有安装孔的梯形钢板；法兰3固定有方形凸台，方形凸台与方管4通过螺栓连接。
见图6，激光测距机构11包括伺服电机22、固定盖23、L型安装板24、激光测距传感器25，伺服电机22通过固定盖23与方管4固定连接，L型安装板24与伺服电机22输出轴固定连接，L型安装板24与激光测距传感器25固定连接。具体的，固定盖23端面对角布置2个螺纹孔，用于安装伺服电机22，4个侧面布置4个螺纹孔，用于与方管4连接；激光测距传感器25与伺服电机22连接后，与机械臂1配合使用，实现冷轧钢卷的空间位置检测和内孔实际形状检测。
见图4，滚轮复位机构10包括支架9、轮轴7、滚轮8、弹簧20、导柱，滚轮8通过轮轴7连接在支架9顶部，2个导柱相互平行的固定连接在支架9下端面上，导柱穿过方管4与螺母螺纹连接，弹簧20套接在导柱上，弹簧20一端抵靠在支架9上，另一端抵靠在方管4上，以实现滚轮8的复位和缓冲。
见图5，贴标机构12包括梯形架13、导向气缸14、标签吸盘15、海绵16，导向气缸14缸体通过梯形架13与方管4固定连接，导向气缸14的活塞杆与标签吸盘15固定连接，标签吸盘15上连接有快插接头21，标签吸盘15上表面连接有海绵16，海绵16上表面为带有与冷轧钢卷内孔相同弧度的弧面，实现可靠的粘贴标签。导向气缸14缸体与方管4夹角为15°～70°，使海绵16的弧面与钢卷内孔同轴设置。
见图7、图8，一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的方法，包括以下步骤：
1)钢卷到达工位后，通过机械臂1带动激光测距机构11，沿着检测路径28测量实际钢卷外表面部分圆弧，取三个以上测量点的坐标(例如：P1、P2、P3、P4的坐标)，计算得到实际钢卷外轮廓位置坐标，然后计算出实际钢卷内孔未松卷时的中心B点位置坐标；之后在钢卷端面任意位置测量一点，用于确定钢卷轴线方向的位置；测量时激光光束方向垂直于测量面；检测路径28为钢卷在理论位置的外轮廓以外激光测距传感器25的一半量程处的120°外圆弧线。若激光测距传感器25的量程为120mm，则检测路径28为钢卷在理论位置的外轮廓以外60mm处的120°圆弧线。
2)检测松卷后钢卷内孔实际形状
依据前面得到的B点位置坐标，机械臂1带动复位工具2插入钢卷内孔中心处，使激光测距传感器25旋转中心与内孔中心B点重合，然后伺服电机22开始工作，带动激光测距传感器25旋转360度，通过测量的距离变化，得到松卷后的钢卷内孔形状，并确定松卷的起始点26；
3)取标签与钢卷内孔松卷部分复位
机械臂1带动复位工具2上的贴标机构12运动至标签机上的打印位置，利用负压原理将不干胶标签吸附到海绵16上。
机械臂1带动复位工具2两侧滚轮8压紧在松卷起始位置(起始点26)，打开气源，通过喷嘴5(18个)对松散的钢带喷射高压气体，机械臂1带动复位工具2沿复位路径27运动，复位路径27为计算得出的内孔轮廓(未松卷)等距圆弧线。运动过程中喷嘴5轴线方向始终沿着钢卷内孔半径方向，通过滚轮8、高压气体的碾动，实现松卷逐步复位；激光测距传感器25的测量点始终在滚轮8碾压点的前进方向的前方，期间不断采集距离数据；
4)在钢卷内孔的带尾处贴标签
机械臂1带动复位工具2运动至激光测距传感器25检测的钢卷内孔带尾位置时，机械臂1停止运动，贴标机构12的导向气缸14推出，将放置在海绵16上的不干胶标签贴至复位后的带尾处，并通过机械臂1带动复位工具2反复小角度旋转使海绵16压紧标签，以达到固定已复位的带尾的作用。整个过程完成后，装置复位，准备下一次作业。

Claims (10)

1.一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置，其特征在于，包括机械臂、复位工具，机械臂安装在地基上，机械臂驱动复位工具实现钢卷空间位置检测、钢卷内孔实际形状检测、内孔松散钢带复位和贴标作业；
复位工具包括方管、激光测距机构、气动复位机构、滚轮复位机构、贴标机构；方管与法兰固定连接，方管内的上部设有气腔，气腔顶部沿同一直线均布固定有喷嘴，方管一侧连接有与气腔相连通的气源快插接头，另一侧连接有贴标机构；方管两端固定有导向块，滚轮复位机构能够沿导向块上下运动；方管一端端面通过法兰与机械臂末端固定连接，另一端端面安装有激光测距机构；激光测距机构用于钢卷外轮廓位置检测、钢卷内孔实际形状检测；气动复位机构、滚轮复位机构用于对钢卷内孔松散钢带复位作业；贴标机构用于对复位后的钢带端部进行贴标作业。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置，其特征在于，所述的激光测距机构包括伺服电机、固定盖、L型安装板、激光测距传感器，伺服电机通过固定盖与方管固定连接，L型安装板与伺服电机输出轴固定连接，L型安装板与激光测距传感器固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置，其特征在于，所述的滚轮复位机构包括支架、轮轴、滚轮、弹簧、导柱，滚轮通过轮轴连接在支架顶部，2个导柱平行固连在支架下端面上，导柱穿过方管与螺母螺纹连接，弹簧套接在导柱上，弹簧一端抵靠在支架上，另一端抵靠在方管上。
4.根据权利要求1所述的一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置，其特征在于，所述的贴标机构包括梯形架、导向气缸、标签吸盘、海绵，导向气缸缸体通过梯形架与方管固定连接，导向气缸的活塞杆与标签吸盘固定连接，标签吸盘上连接有快插接头，标签吸盘上表面连接有海绵，海绵上表面为带有与冷轧钢卷内孔相同弧度的弧面。
5.根据权利要求4所述的一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置，其特征在于，所述的导向气缸缸体与方管夹角为15°～70°。
6.根据权利要求4所述的一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置，其特征在于，所述的方管侧面两端通过梯形架与两组相互平行设置的贴标机构连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的装置，其特征在于，所述的法兰固定有方形凸台，方形凸台与方管通过螺栓连接。
8.一种根据权利要求1-7任意一项所述的装置实现的用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)钢卷到达工位后，通过机械臂带动激光测距机构，沿着检测路径测量实际钢卷外表面部分圆弧，取三个以上测量点的坐标，计算得到实际钢卷外轮廓位置坐标，然后计算出实际钢卷内孔未松卷时的中心B点位置坐标；之后在钢卷端面任意位置测量一点，用于确定钢卷轴线方向的位置；测量时激光光束方向垂直于测量面；
2)检测松卷后钢卷内孔实际形状
依据前面得到的B点位置坐标，机械臂带动复位工具插入钢卷内孔中心处，使激光测距传感器旋转中心与内孔中心重合，然后伺服电机开始工作，带动激光测距传感器旋转360度，通过测量的距离变化，得到松卷后的钢卷内孔形状，并确定松卷的起始点；
3)取标签与钢卷内孔松卷部分复位
机械臂带动复位工具上的贴标机构运动至标签机上的打印位置，将标签吸附到海绵上；机械臂带动复位工具两侧滚轮压紧在松卷起始位置，打开气源，通过喷嘴对松散的带钢喷射高压气体，机械臂带动复位工具沿复位路径运动，运动过程中喷嘴轴线方向始终沿着钢卷内孔半径方向，通过滚轮、高压气体的碾动，实现松卷逐步复位；激光测距传感器的测量点始终在滚轮碾压点的前进方向的前方，期间不断采集距离数据；
4)在钢卷内孔的带尾处贴标签
机械臂带动复位工具运动至激光测距传感器检测的钢卷内孔带尾位置时，机械臂停止运动，贴标机构的导向气缸推出，将放置在海绵上的不干胶标签贴至复位后的带尾处，并通过机械臂带动复位工具反复小角度旋转使海绵压紧标签，以达到固定已复位的带尾的作用。
9.根据权利要求8所述的一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的方法，其特征在于，步骤1)所述的检测路径为钢卷在理论位置的外轮廓以外激光测距传感器的一半量程处的120°外圆弧线。
10.根据权利要求8所述的一种用于处理冷轧钢卷内孔松卷问题的方法，其特征在于，步骤3)所述的复位路径为计算得出的未松卷时内孔轮廓等距圆弧线。
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