CN112518017A - 一种剪前夹送辊智能调节系统及调节方法 - Google Patents

一种剪前夹送辊智能调节系统及调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种剪前夹送辊智能调节系统以及调节方法，属于机械领域，通过在夹送辊轴的支撑装置上设置压力传感器，并将该压力传感器的检测值进行比较，进而得出夹送辊所需要调整的垂直距离，最后通过控制器控制伺服电机进行执行。本发明所述的剪前夹送辊智能调节系统以及调节方法，可以有效解决上述现有夹送辊调节时依赖于主观经验，或者调整后需要专门的仪器测量，不仅调整工作繁琐，而且没有准确的调整参数可供遵循，致使夹送辊的夹紧力过大或过小，影响生产效率和产品质量的技术问题，应用效果好，实用性强。

Description

一种剪前夹送辊智能调节系统及调节方法
技术领域
本发明属于机械领域，涉及一种剪前夹送辊智能调节系统及调节方法。
背景技术
剪前夹送辊是高速上钢生产线的关键设备之一，夹送辊安装于倍尺飞剪前，夹持轧件送入倍尺飞剪。夹送辊保持轧件速度恒定以保证倍尺剪切的精度。然而夹送辊夹持轧件的夹紧力要大小适中，若夹紧力过小，则容易造成传动打滑，影响传动效率，甚至酿成生产事故，若夹紧力过大，则容易导致轧件过度变形，影响产品质量，甚至夹钢，因而有效监测和控制夹送辊的夹紧力在高速上钢生产线中具有重要意义。
现有的夹送辊调节机构简图如图1所示，构件OABC、构件ODE分别是一个整体，且它们在O点以滑块连接且在此点可以相互运动，A、D点为铰接点且固结于机架，构件OABC、构件ODE可分别绕A、D点转动，B、E点为圆孔，上下夹送辊的支撑轴分别从B、E点处圆孔穿过，B、E点同时也是上下夹送辊的圆心。点C为构件OABC与伺服电机驱动电机轴的铰接点，其工作原理为，伺服电机的驱动轴驱动构件OABC的C点，致使构件OABC绕固定点A转动，同时在O点通过滑块驱动构件ODE绕D点转动，致使点B、E处的上、下两个夹送辊同时靠近和远离，且B、E两点同时靠近和远离的距离相等，进而达到夹紧和松开轧件的目的。
然而，现有技术对剪前夹送辊的调节主要依赖于主观经验，或者调整后需要专门的仪器测量，不仅调整工作繁琐，而且没有准确的调整参数可供遵循，致使夹送辊的夹紧力过大或过小，影响生产效率和产品质量。
发明内容
为了解决上述背景技术中现有夹送辊调节时依赖于主观经验，或者调整后需要专门的仪器测量，致使夹送辊的夹紧力过大或过小的技术问题，本发明提供了一种剪前夹送辊智能调节系统及调节方法。
本发明解决技术问题的技术方案如下：
本发明一种剪前夹送辊智能调节系统，包括机架、夹送辊调节机构和上下对应设置在该夹送辊调节机构上的两个夹送辊，所述夹送辊调节机构包括构件OABC和构件ODE，该两构件的AB段与DE段长度相等；所述构件OABC的A点和构件ODE的D点分别铰接并固结于机架上，两个构件在外力作用下可分别绕A点和D点转动，且两者在O点通过滑块连接并可在此点在外力作用下相互运动；所述构件OABC的B点和构件ODE的E点分别为圆孔，并分别与两个夹送辊圆心处的支撑轴连接，所述剪前夹送辊智能调节系统还包括智能调节装置；所述智能调节装置包括压力传感器、控制器、上位机和伺服电机；所述压力传感器设置在夹送辊支撑轴的支撑装置上，其通过线路与控制器相连接；所述控制器通过线路与上位机和伺服电机相连接；所述伺服电机的驱动轴与构件OABC的C点相铰接，当伺服电机的驱动轴驱动C点使得构件OABC绕A点顺时针或逆时针转动时，构件OABC在O点通过滑块驱动构件ODE绕D点作逆时针或顺时针转动，且构件OABC的B点与构件ODE的E点移动的垂直距离相等。
进一步地，所述压力传感器与控制器的连接的线路上还设置有编码器。
上述技术方案所述的一种剪前夹送辊智能调节系统的调节方法，设构件OABC和构件ODE中的AB段和DE段的长度均为L1，BC段的长度为L2，A点到D点的长度为L，所述的调节方法为：
S1、确定夹送辊调节机构的运动参数关系，以固定点D为调节的参考点，设构件OABC的C点和B点到构件ODE的D点的距离分别为HC和HB，同时确定HC和HB的关系为
Figure BDA0002781694490000031
S2、在上位机内设定压力传感器的正常压力值范围；
S3、运行时，将压力传感器检测到夹紧力数值信号传送至控制器，控制器再将该数值信号传送至上位机，并与上位机内设定的压力传感器的正常压力值进行比较；
S4、若压力传感器检测的数值在设定的正常压力值范围内，则上位机控制控制器不发出驱动信号；若压力传感器检测到压力值过大或过小，上位机根据所检测的压力值与正常压力值的差值，计算夹送辊圆心B点在垂直方向上应松开或夹紧的调整距离ΔHB，然后根据ΔHB计算并确定B点位置以及得出HB的值，进而根据公式
Figure BDA0002781694490000032
得到HC的值，然后根据该HC进一步计算转化为C点在垂直方向上的需要调整的距离ΔHC，也即伺服电机的驱动轴应该伸缩的距离ΔHC，然后上位机将计算结果转换成控制信号通过控制器传送给伺服电机，进而控制伺服电机的驱动轴的伸缩，使得C点调整ΔHC距离，以此来控制两个夹送辊的距离，达到调整夹紧力的目的。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1)、本发明采用智能调节装置对夹紧力进行监测，省去了专门的人工检测环节，节省了人力成本，减小了对人工主观判断的依赖，提高了劳动生产效率。
2)、本发明可以准确地计算夹送辊的位置和伺服电机调节量的参数关系，提高了调节的精度，避免了人工主观判断带来的误差，最大程度减少了夹紧力不足或过大的可能性。
3)、本发明所述的调节系统及方法将夹送辊合理的夹紧力设置为一个区间，而不是一个确定值，因而具有较好的容错机制。
附图说明
图1是本发明所述的夹送辊调节机构的结构示意图；
图2是本发明所述的剪前夹送辊智能调节系统的结构示意图；
图中：1、夹送辊调节机构；2、夹送辊；3、压力传感器；4、编码器；5、控制器；6、上位机；7、伺服电机。
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。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
如图1和图2所示，本发明一种剪前夹送辊智能调节系统，包括机架、夹送辊调节机构1和上下对应设置在该夹送辊调节机构1上的两个夹送辊2，所述夹送辊调节机构1包括构件OABC和构件ODE，该构件OABC和构件ODE均为一个整体构件，该两构件的AB段与DE段长度相等；所述构件OABC的A点和构件ODE的D点分别铰接并固结于机架上，两个构件在外力作用下可分别绕A点和D点转动，且两者在O点通过滑块连接并可在此点在外力作用下相互运动；所述构件OABC的B点和构件ODE的E点相互对应，均为圆孔，该两个圆孔分别与两个夹送辊2圆心处的支撑轴连接；所述构件OABC的C点用于与驱动装置(如伺服电机驱动轴等)连接。所述夹送辊调节机构1的工作原理为,驱动装置驱动构件OABC的C点，致使构件OABC绕固定点A转动，同时在O点通过滑块驱动构件ODE绕D点转动，致使点B、E处的上、下两个夹送辊同时靠近和远离，且B、E两点同时靠近和远离的距离相等，进而达到夹紧和松开轧件的目的。
本发明所述的剪前夹送辊智能调节系统还包括智能调节装置；所述智能调节装置包括压力传感器3、控制器5、上位机6和伺服电机7；所述压力传感器3设置在夹送辊2支撑轴的支撑装置上，其通过线路与控制器5相连接，用于检测夹送辊2的夹紧力，并将夹紧力数值传递给控制器5；所述控制器5通过线路与上位机6和伺服电机7相连接，其用于接收压力传感器3传递来的夹紧力数值并将该数值反馈至上位机6内，同时接收上位机6的控制信号，并将控制信号传送至伺服电机7进行执行，上位机6内事先安装有计算处理数据及发送各类控制指令的上位软件；所述伺服电机7的驱动轴与构件OABC的C点相铰接，当伺服电机7的驱动轴驱动C点使得构件OABC绕A点顺时针或逆时针转动时，构件OABC在O点通过滑块驱动构件ODE绕D点作逆时针或顺时针转动，且构件OABC的B点与构件ODE的E点移动的垂直距离相等。
进一步的，所述压力传感器3与控制器5的连接的线路上还设置有编码器4，用于将压力传感器3的检测数值传换为电信号。
如图1和图2所示，一种上述剪前夹送辊智能调节系统的调节方法，设构件OABC和构件ODE中的AB段和DE段的长度均为L1，BC段的长度为L2，A点到D点的长度为L，所述的调节方法为：
S1、确定夹送辊调节机构1的运动参数关系，并以此作为上位机6内上位软件算法的核心，如图1所示，以固定点D为调节的参考点，设构件OABC的C点和B点到构件ODE的D点的距离分别为HC和HB，同时确定HC和HB的关系为
Figure BDA0002781694490000051
Figure BDA0002781694490000052
S2、在上位机6的上位软件内设定压力传感器3的正常压力值范围；
S3、运行时，将压力传感器3检测到夹紧力数值信号通过编码器4转换成电信号传送至控制器5，控制器5再将该数值信号传送至上位机6，并与上位机6内设定的压力传感器3的正常压力值进行比较；
S4、若压力传感器3检测的数值在设定的正常压力值范围内，则上位机6控制控制器5不发出驱动信号，两个夹送辊2正常夹持轧件；若压力传感器3检测到压力值过大或过小，上位机6根据所检测的压力值与正常压力值的差值，计算若要使得夹送辊2达到正常的压力值该夹送辊2圆心B点在垂直方向上应松开或夹紧的调整距离ΔHB，然后根据ΔHB计算并确定B点位置以及得出HB的值，进而根据公式
Figure BDA0002781694490000061
得到HC的值，然后根据该HC进一步计算转化为C点在垂直方向上的需要调整的距离ΔHC，也即伺服电机7的驱动轴应该伸缩的距离ΔHC，然后上位机6将计算结果转换成控制信号通过控制器5传送给伺服电机7，进而控制伺服电机7的驱动轴的伸缩，使得C点调整ΔHC距离，以此来控制两个夹送辊2的距离，达到调整夹紧力的目的。
在本实施例中，上位机6根据所检测的压力值与正常压力值的差值，计算若要使得夹送辊2达到正常的压力值该夹送辊2圆心B点在垂直方向上应松开或夹紧的调整距离ΔHB时，压力传感器内部设置有应力应变片，当ΔHB产生时，压力传感器的应力应变片发生变化，其检测量也发生变化，其测量值是根据应变片的应变大小确定的，因而压力传感器的测量值是与ΔHB有内部换算关系，即根据压力传感器测量结果的变化能得到ΔHB，也即当压力传感器3检测到压力值过大或过小时，调整相应的ΔHB即可使夹送辊的夹紧力达到正常的范围。

Claims (3)

1.一种剪前夹送辊智能调节系统，包括机架、夹送辊调节机构(1)和上下对应设置在该夹送辊调节机构(1)上的两个夹送辊(2)，所述夹送辊调节机构(1)包括构件OABC和构件ODE，该两构件的AB段与DE段长度相等；所述构件OABC的A点和构件ODE的D点分别铰接并固结于机架上，两个构件在外力作用下可分别绕A点和D点转动，且两者在O点通过滑块连接并可在此点在外力作用下相互运动；所述构件OABC的B点和构件ODE的E点分别为圆孔，并分别与两个夹送辊(2)圆心处的支撑轴连接，其特征在于，还包括智能调节装置；所述智能调节装置包括压力传感器(3)、控制器(5)、上位机(6)和伺服电机(7)；所述压力传感器(3)设置在夹送辊(2)支撑轴的支撑装置上，其通过线路与控制器(5)相连接；所述控制器(5)通过线路与上位机(6)和伺服电机(7)相连接；所述伺服电机(7)的驱动轴与构件OABC的C点相铰接，当伺服电机(7)的驱动轴驱动C点使得构件OABC绕A点顺时针或逆时针转动时，构件OABC在O点通过滑块驱动构件ODE绕D点作逆时针或顺时针转动，且构件OABC的B点与构件ODE的E点移动的垂直距离相等。
2.根据权利要求1所述的一种剪前夹送辊智能调节系统，其特征在于，所述压力传感器(3)与控制器(5)的连接的线路上还设置有编码器(4)。
3.一种权利要求1或2所述的剪前夹送辊智能调节系统的调节方法，其特征在于，设构件OABC和构件ODE中的AB段和DE段的长度均为L1，BC段的长度为L2，A点到D点的长度为L，所述的调节方法为：
S1、确定夹送辊调节机构(1)的运动参数关系，以固定点D为调节的参考点，设构件OABC的C点和B点到构件ODE的D点的距离分别为HC和HB，同时确定HC和HB的关系为
Figure FDA0002781694480000011
S2、在上位机(6)内设定压力传感器(3)的正常压力值范围；
S3、运行时，将压力传感器(3)检测到夹紧力数值信号传送至控制器(5)，控制器(5)再将该数值信号传送至上位机(6)，并与上位机(6)内设定的压力传感器(3)的正常压力值进行比较；
S4、若压力传感器(3)检测的数值在设定的正常压力值范围内，则上位机(6)控制控制器(5)不发出驱动信号；若压力传感器(3)检测到压力值过大或过小，上位机(6)根据所检测的压力值与正常压力值的差值，计算夹送辊(2)圆心B点在垂直方向上应松开或夹紧的调整距离ΔHB，然后根据ΔHB计算并确定B点位置以及得出HB的值，进而根据公式
Figure FDA0002781694480000021
Figure FDA0002781694480000022
得到HC的值，然后根据该HC进一步计算转化为C点在垂直方向上的需要调整的距离ΔHC，也即伺服电机(7)的驱动轴应该伸缩的距离ΔHC，然后上位机(6)将计算结果转换成控制信号通过控制器(5)传送给伺服电机(7)，进而控制伺服电机(7)的驱动轴的伸缩，使得C点调整ΔHC距离，以此来控制两个夹送辊(2)的距离，达到调整夹紧力的目的。
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