CN113600727B - 一种轧环机轴向定心辊的位置控制系统及方法 - Google Patents

一种轧环机轴向定心辊的位置控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种轧环机轴向定心辊的位置控制系统及方法；系统包括：处理单元、信号接收模块；所述信号接收模块用于将接收的数据传输给所述处理单元；所述处理单元用于获取信号接收模块的数据并运行计算机程序。本发明还涉及前述系统的控制方法。本发明在环形锻件轧制过程中，采用轴向锥辊当前位置与轴向锥辊轧制最小起始位置的实时距离和外径检测装置与环形锻件外径实时距离，可以准确的计算出定心辊的实时行程，并通过液压伺服控制系统控制轴向定心辊位置；在环形锻件轧制过程中，限制环形锻件的跳动和摆动现象，减少非对称轧制引起的偏移力并降低环形锻件椭圆度，为环形锻件的实时直径检测和圆度提供依据，为轧制过程平稳进行提供了依据。

Description

一种轧环机轴向定心辊的位置控制系统及方法
技术领域
本发明属于金属轧制领域；尤其涉及一种轧环机轴向定心辊的位置控制系统及方法。
背景技术
在环形锻件轧制过程中，其局部受力，接触区域不对称，容易产生剧烈的跳动和摆动，并引起环形锻件产生偏移力，造成环形锻件轧制时几何尺寸严重变形。
为控制环形锻件轧制过程中的跳动和摆动现象，减少非对称轧制引起的偏移力并对环形锻件进行归圆，增设定心辊系统。定心辊与环形锻件接触，在摩擦力的作用下从动旋转。随着环形锻件直径扩大，定心辊在液压缸的作用下后退运动。同时，恒定液压力产生的定心辊力可以防止环形锻件产生跳动和摆动，降低环形锻件非对称轧制过程中产生的偏移力。而获得轴向定心辊位置对轧制过程中环形锻件的实时直径检测和圆度是十分关键的。
现有技术中，并没有可以方便准确的确定出加工件的轧环机轧制过程轴向定心辊位置控制的方法。
发明内容
本发明的目的是提供了一种轧环机轴向定心辊的位置控制系统及方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种轧环机轴向定心辊的位置控制系统，包括：处理单元、信号接收模块；
所述信号接收模块用于将接收的数据传输给所述处理单元；
所述处理单元用于获取信号接收模块的数据并运行计算机程序。
所述轧环机轴向定心辊的位置控制系统，还包括位移传感器，所述位移传感器用于反馈及测量进给数据。
本发明还涉及前述的轧环机轴向定心辊的位置控制系统的方法，包括如下步骤：
步骤100，获得轴向锥辊轧制起始点后端面到主辊外圆的水平距离初始数据及外径检测装置与轴向锥辊最大外径距离初始数据；
步骤200，获得轴向定心辊起始点中心的初始数据。所述轴向定心辊起始点中心的初始数据为轴向定心辊起始点中心与直线运动至轧制中心线交点的水平距离、轴向定心辊起始点中心与直线运动至轧制中心线交点的垂直距离、轴向定心辊起始点中心到轴向锥辊后端面的水平距离及定心辊外圆的半径；
步骤300，获得轴向锥辊实时位置与轴向锥辊轧制最小起始位置距离的检测数据。所述轴向锥辊实时位置是轧制过程中随轧制环件直径增加，轴向锥辊实时后退的位置。所述轴向锥辊轧制最小起始位置为轴向锥辊移动到径向轧辊处的极限位置；
所述步骤300之后还包括：所述轴向锥辊实时位置与轴向锥辊轧制最小起始位置距离的检测数据，通过安装轴向锥辊装置上的位移检测装置检测轴向锥辊装置实时位置与轴向锥辊轧制最小起始位置相对位置数据。
其中：所述轴向定心辊的位置控制系统内设置有位移传感器，所述位移传感器用于测量其给进量数据。
所述轴向定心辊的位置控制系统设置有驱动油缸，所述位移传感器对所述驱动油缸的输出端的给进量进行测量；
所述距离测量装置的测量方向与所述轴向锥辊装置的移动方向相同。
步骤400，获得外径检测装置与环形锻件外径距离的实时数据；
所述多个距离测量装置具体为第一距离测量装置、第二距离测量装置和第三距离测量装置，所述第一距离测量装置、第二距离测量装置和所述第三距离测量装置沿所述加工件的轴向方向依次对所述外径检测装置与环形锻件外径距离进行测量。
步骤500，通过所述轴向锥辊轧制起始点后端面到主辊外圆的水平距离初始数据、外径检测装置与轴向锥辊最大外径距离、轴向定心辊起始点中心的初始数据、所述轴向锥辊实时位置与轴向锥辊轧制最小起始位置距离数据以及所述外径检测装置与环形锻件外径距离实时数据，获得所述轴向定心辊的实时进给行程的目标数据；
步骤600，获得轴向定心辊实时位置。
所述步骤600之后还包括：
所述获得轴向定心辊实时位置是通过获得的轴向定心辊实时进给目标数据与位移传感器反馈进给数据比较，液压伺服控制系统驱动轴向定心辊油缸控制轴向定心辊的位置控制系统移动到至目标进给位置。
所述液压伺服控制系统由液压泵，伺服阀和液压缸组成。
所述轴向定心辊的位置控制系统设置有位移传感器，所述轴向定心辊位置控制装置通过所述位移传感器反馈其给进量数据。
所述轴向定心辊的位置控制系统设置有驱动油缸，所述位移传感器对所述驱动油缸的输出端的给进量进行测量反馈。
优选地，所述步骤400中，获得外径检测装置与环形锻件外径距离数据具有多组，其中，距离测量装置具有多个，每个所述距离测量装置的测量端正对加工件上的一个测量点。
本发明具有以下优点：
在环形锻件轧制过程中，采用轴向锥辊当前位置与轴向锥辊轧制最小起始位置的实时距离和外径检测装置与环形锻件外径实时距离，可以准确的计算出定心辊的实时行程，并通过液压伺服控制系统控制轴向定心辊位置。最终在环形锻件轧制过程中，限制环形锻件的跳动和摆动现象，减少非对称轧制引起的偏移力并降低环形锻件椭圆度，为环形锻件的实时直径检测和圆度提供依据，为轧制过程平稳进行提供了依据。
附图说明
图1是发明轧环机轧制过程轴向定心辊位置控制所应用的径-轴向轧环机的整体结构示意图；
图2为本发明轧环机轧制过程轴向定心辊位置控制所应用的径-轴向轧环机的俯视图；
图3为本发明轧环机轧制过程轴向定心辊位置控制的结构框图；
图4为本发明轧环机轧制过程轴向定心辊位置控制中，用于计算的各个技术参数标的识图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。应当指出的是，以下的实施实例只是对本发明的进一步说明，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。
本实施例所涉及的轧环机轧制过程轴向定心辊位置控制所应用的径-轴向轧环机，包括：见图1和图2所示：径向轧制主轧辊1，径向轧制芯辊2，轴向轧制锥辊3，轴向轧制定心辊4，轴向轧制定心辊5，轴向轧制定心辊油缸6，外径检测装置7，轴向轧制移动机架8。在环形锻件轧制过程中，由芯辊2给进并接近主轧辊1，以及轴向轧辊3的进给，环形锻件尺寸逐渐变大，轴向轧制移动机架8按照环形锻件变大的趋势在轴向轧制移动机架进给油缸9的作用下由程序控制下逐渐后退，环形锻件不断变大过程中，轴向轧制定心辊4和5的位置由程序控制下在轴向轧制定心辊油缸6的作用下逐渐后退。
本发明轧环机轧制过程轴向定心辊位置控制中，用于计算的各个技术参数标的识图，见图4所示：各个字母含义如下：
B为轴向锥辊轧制起始点后端面到主辊外圆的水平距离；
C为轴向锥辊位置与轴向锥辊轧制最小起始位置的距离；
F为外径检测装置与轴向锥辊最大外径距离；
H为外径检测装置与环形锻件外径距离；
V为轴向定心辊起始点中心与轴向定心辊直线运动至轧制中心线交点的水平距离；
W为轴向定心辊起始点中心与轧制中心线的垂直距离；
Z为定心辊油缸的行程；
J为轴向定心辊起始点中心到轴向锥辊后端面的水平距离；
R6为轴向定心辊外圆的半径；
实施例1
本实施例涉及一种轧环机轧制过程轴向定心辊位置控制方法，见图3所示：该方法用于所述轧环机轧制过程中限制环形锻件的跳动和摆动现象，减少非对称轧制引起的偏移力并降低环形锻件椭圆度，具体步骤包括：
步骤100，获得轴向锥辊轧制起始点后端面到主辊外圆的水平距离初始数据B和外径检测装置与轴向锥辊最大外径距离F；
步骤200，获得轴向定心辊起始点中心的初始数据。所述轴向定心辊起始点中心的初始数据为轴向定心辊起始点中心与直线运动至轧制中心线交点的水平距离V、轴向辊起始点中心与直线运动至轧制中心线交点的垂直距离W及轴向定心辊起始点中心到轴向锥辊后端面的水平距离J；
步骤300，获得轴向锥辊实时位置与轴向锥辊轧制最小起始位置距离的检测数据C，所述轴向锥辊轧制最小起始位置为轴向锥辊移动到径向轧辊处的极限位置；
步骤400，获得外径检测装置与环形锻件外径距离的实时数据H；
步骤500，通过所述轴向轴向锥辊轧制起始点后端面到主辊外圆的水平距离初始数据、外径检测装置与轴向锥辊最大外径距离、轴向定心辊起始点中心的初始数据、所述轴向锥辊实时位置与轴向锥辊轧制最小起始位置距离数据以、所述外径检测装置与环形锻件外径距离实时数据及轴向定心辊外圆的半径R6，获得所述轴向定心辊的实时进给行程数据Z。
步骤600，获得轴向定心辊实时位置。
上述方法所涉及的公式，如下：
Figure BDA0003134883090000061
B为轴向锥辊轧制起始点后端面到主辊外圆的水平距离；
C为轴向锥辊位置与轴向锥辊轧制最小起始位置的距离；
F为外径检测装置与轴向锥辊最大外径距离；
H为外径检测装置与环形锻件外径距离；
V为轴向定心辊起始点中心与轴向定心辊直线运动至轧制中心线交点的水平距离；
W为轴向定心辊起始点中心与轧制中心线的垂直距离；
Z为定心辊油缸的行程；
J为轴向定心辊起始点中心到轴向锥辊后端面的水平距离；
R6为轴向定心辊外圆的半径；
本实施例的轧环机为径-轴向轧环机，其包括径向轧制部分和轴向轧制部分。其中，轴向轧制部分在接近或远离径向轧制部分时，通过轴向锥辊部分内部的距离传感器测量轴向轧制锥辊部分的给进量，该给进量为轴向锥辊位置与轴向锥辊轧制最小起始位置的距离C。
外径检测装置与环形锻件外径距离数据，为距离测量装置测量的其与加工件的距离，该距离为外径检测装置与环形锻件外径距离H。
轴向锥辊轧制起始点后端面到主辊外圆的水平距离初始数据B和外径检测装置与轴向锥辊最大外径距离F为常数。
轴向定心辊起始点中心的初始数据。所述轴向定心辊起始点中心的初始数据为轴向定心辊起始点中心与直线运动至轧制中心线交点的水平距离V、轴向辊起始点中心与直线运动至轧制中心线交点的垂直距离W及轴向定心辊起始点中心到轴向锥辊后端面的水平距离J为常数。
实施例2
本实施例所涉及的轴向定心辊装置内具有位移传感器，所述轴向定心辊装置通过所述位移传感器反馈其进给数据。
上述实施例中，在获取轴向定心辊装置的给进时，通过轴向定心辊装置内的位移传感器对轴向定心辊装置的进给量进行测量，位移传感器最终将所测量的进给量数据反馈给轧环机的轴向定心辊位置控制系统。轧环机的轴向定心辊位置控制系统最终根据进给量反馈数据和目标数据的比较，调整轧环机轴向定心辊的实时进给行程。
实施例3
本实施例所涉及的轴向定心辊位置控制是通过液压伺服控制系统根据位移传感器测量反馈其进给量数据控制定心辊进给位置数据。
上述实施例中，通过所述轴向定心辊位移传感器反馈数据和目标数据的比较，液压伺服控制系统控制轴向定心辊的位移进给量。
实施例4
本实施例所涉及的所述轴向锥辊装置内具有位移传感器，所述轴向锥辊装置通过所述位移传感器测量其给进量数据。
上述实施例中，在获取轴向锥辊装置的给进量时，通过轴向锥辊装置内的位移传感器对轴向锥辊装置的进给量进行测量，位移传感器最终将所测量的进给量数据发送给轧环机的轴向定心辊位置控制系统。轧环机的轴向定心辊位置控制系统最终根据进给量数据以及外径检测装置与加工件外径距离数据对轴向定心辊位置数据进行计算。
实施例5
本实施例所涉及的方法中，所述步骤400中，获得外径检测装置与环形锻件外径距离数据具有多组，所述距离测量装置具有多个，每个所述距离测量装置的测量端正对加工件上的一个测量点。
上述实施例中，实际生产中，在一种情况下，为了保证加工件的质量，可以安装多个距离测量装置，对加工件的不同高度下的直径进行检测，从而保证加工件整体质量。
实施例6
轧环机轧制过程轴向定心辊位置控制系统，包括：
处理单元、信号接收模块；
所述信号接收模块用于将接收的数据传输给所述处理单元；
所述处理单元用于获取信号接收模块的数据并运行计算机程序；
当信号接收模块以芯片的方式实现时，该信号接收模块是该芯片用于从其它芯片或装置接收信号或发送信号的通信接口。
处理单元为处理器或控制器，可以是中央处理器单元，通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路，现场可编程门阵列，PLC或者其它可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行逻辑方框，模块和电路。所述处理器是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，数字信号处理器和微处理器的组合等等。
本发明在环形锻件轧制过程中，采用轴向锥辊当前位置与轴向锥辊轧制最小起始位置的实时距离和外径检测装置与环形锻件外径实时距离，可以准确的计算出定心辊的实时行程，并通过液压伺服控制系统控制轴向定心辊位置。最终在环形锻件轧制过程中，限制环形锻件的跳动和摆动现象，减少非对称轧制引起的偏移力并降低环形锻件椭圆度，为环形锻件的实时直径检测和圆度提供依据，为轧制过程平稳进行提供了依据。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。

Claims (4)

1.一种轧环机轴向定心辊的位置控制系统，其特征在于，包括：处理单元、信号接收模块；
所述信号接收模块用于将接收的数据传输给所述处理单元；
所述处理单元用于获取信号接收模块的数据并运行计算机程序；
还包括位移传感器，所述位移传感器用于反馈及测量进给数据；
所述的轧环机轴向定心辊的位置控制系统的方法，包括如下步骤：
步骤100，获得轴向锥辊轧制起始点后端面到主辊外圆的水平距离初始数据B和外径检测装置与轴向锥辊最大外径距离F；
步骤200，获得轴向定心辊起始点中心的初始数据；所述轴向定心辊起始点中心的初始数据为轴向定心辊起始点中心与直线运动至轧制中心线交点的水平距离V、轴向辊起始点中心与直线运动至轧制中心线交点的垂直距离W及轴向定心辊起始点中心到轴向锥辊后端面的水平距离J；
步骤300，获得轴向锥辊实时位置与轴向锥辊轧制最小起始位置距离的检测数据C，所述轴向锥辊轧制最小起始位置为轴向锥辊移动到径向轧辊处的极限位置；
步骤400，获得外径检测装置与环形锻件外径距离的实时数据H；
步骤500，通过所述轴向锥辊轧制起始点后端面到主辊外圆的水平距离初始数据、外径检测装置与轴向锥辊最大外径距离、轴向定心辊起始点中心的初始数据、所述轴向锥辊实时位置与轴向锥辊轧制最小起始位置距离数据以、所述外径检测装置与环形锻件外径距离实时数据及轴向定心辊外圆的半径R6，获得所述轴向定心辊的实时进给行程数据Z；
步骤600，获得轴向定心辊实时位置；
上述方法所涉及的公式，如下：
Figure FDA0003657558350000021
B为轴向锥辊轧制起始点后端面到主辊外圆的水平距离；
C为轴向锥辊位置与轴向锥辊轧制最小起始位置的距离；
F为外径检测装置与轴向锥辊最大外径距离；
H为外径检测装置与环形锻件外径距离；
V为轴向定心辊起始点中心与轴向定心辊直线运动至轧制中心线交点的水平距离；
W为轴向定心辊起始点中心与轧制中心线的垂直距离；
Z为定心辊油缸的行程；
J为轴向定心辊起始点中心到轴向锥辊后端面的水平距离；
R6为轴向定心辊外圆的半径。
2.如权利要求1所述的轧环机轴向定心辊的位置控制系统，其特征在于，所述方法是通过液压伺服控制系统根据位移传感器测量反馈的进给量数据控制定心辊进给位置数据。
3.如权利要求2所述的轧环机轴向定心辊的位置控制系统，其特征在于，所述液压伺服控制系统由液压泵，伺服阀和液压缸组成。
4.如权利要求1所述的轧环机轴向定心辊的位置控制系统，所述步骤400中，所述获得外径检测装置与环形锻件外径距离的实时数据为多组；其中，距离测量装置具有多个，每个所述距离测量装置的测量端正对加工件上的一个测量点。
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