CN114932475B - 一种带钢磨边设备、带钢磨边方法及拉伸弯曲矫直机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于带钢加工技术领域，公开了一种带钢磨边设备、带钢磨边方法及拉伸弯曲矫直机，控制系统、宽度调节装置、带钢边部形态检测装置、磨削位姿调节装置、厚度调节装置和磨削装置均固定在机架上侧。本发明通过设置调宽调厚装置，能够对打磨厚度和宽度进行灵活调整，适应多种带钢规格；使用位移传感器对带钢边形态进行检测，实时获取带钢边部形态和厚度信息；根据带钢边部形态和厚度信息，利用磨削位姿调整装置和厚度调节装置实现实时调整磨削装置磨削位姿和打磨厚度，实现恒压力均匀打磨；磨削作业时磨削厚度仍然可调，遇到焊缝时仍可继续加工，保证加工的高效率与高质量。
Description
技术领域
本发明属于带钢加工技术领域，尤其涉及一种带钢磨边设备、带钢磨边方法及拉伸弯曲矫直机。
背景技术
目前，拉伸弯曲矫直机在改善带材板形、消除带材屈服平台方面起着重要作用，工作辊作为拉伸弯曲矫直机的重要部件，其磨损会导致拉矫机作用效果降低。根据现场实际磨损情况和部分学者的研究，带钢边部存在的尖峰、毛刺及锈蚀会造成工作辊、扎辊等辊系磨损加剧，缩短辊子使用周期，增大生产成本。因此在进行拉伸矫直工艺时，实现对带钢边部的有效处理，将有效提高工作效益，降低经济成本。
现有带钢边部处理方法有两种，一种是被动式碾压的方式，通过设置压辊将带钢边部缺陷压平，但这种方式只是将部分磨损转移到了压辊上，并没有本质上的改变，同时运行过程中还会会增大带钢的运行阻力，边部缺陷在下压过后，在带钢表面还是会存在凸起，对工作辊仍存在损伤；另一种处理方法是主动磨削，即使用磨削的方法对带钢边部进行打磨，这种方法相比于被动式碾压的方式有更高的效率，但还存在以下三个问题：一是带钢边部并不完全平整，而是具有一定浪形，现有的磨削装置并不能根据带钢边部形态进行实时打磨位置的调整，因此会造成磨削压力不足，磨削不均匀等问题，带钢运行速度较快，还会对打磨装置造成冲击，不仅会影响打磨精度，严重的可能会造成装置损伤，产生经济损失；二是现有磨削装置对于各种规格带钢的适应性不高，无法灵活应对带钢的规格变化；三是现有装置一般采用跳过焊缝的方法避免焊缝对打磨装置造成冲击，而焊缝处却又往往存在较多的缺陷，无法实现连续高质量的磨削。
因此本发明提供了一种适用于多种带钢规格并能够根据带钢边部形态自动调节磨削装置位姿且能够实现连续均匀高质量磨削的带钢边部磨削设备及方法。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有的磨削装置并不能根据带钢边部形态进行实时打磨位置的调整，会造成磨削压力不足，磨削不均匀等问题，带钢运行速度较快，还会对打磨装置造成冲击，不仅会影响打磨精度，严重的可能会造成装置损伤，产生经济损失。
(2)现有磨削装置对于各种规格带钢的适应性不高，无法灵活应对带钢的规格变化。
(3)现有装置一般采用跳过焊缝的方法避免焊缝对打磨装置造成冲击，而焊缝处却又往往存在较多的缺陷，无法实现连续高质量的磨削。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种带钢磨边设备、带钢磨边方法及拉伸弯曲矫直机，具体涉及一种适用于多种带钢规格及边部形态的带钢磨边设备及方法。
本发明是这样实现的，一种带钢磨边设备包括：
机架、控制系统、宽度调节装置、带钢边部形态检测装置、磨削位姿调节装置、厚度调节装置和磨削装置；
所述控制系统、宽度调节装置、带钢边部形态检测装置、磨削位姿调节装置、厚度调节装置和磨削装置均固定在机架上侧；
所述控制系统用于对带钢边部形态检测装置和宽度调节装置传来的数据和输入的工艺参数信息进行处理后，输出对各电机的控制指令；
所述宽度调节装置共设置有对称安装于机架上的两组，用于根据控制系统传来的控制指令对宽度进行调节，利用红外测距传感器将两侧磨削装置的距离反馈至控制系统，实现反馈调节；
所述带钢边部形态检测装置利用位移传感器将带钢边部发生变形时产生的上下方向上的位移转化为电信号输出，实现对带钢边部形态的实时检测；
所述磨削位姿调节装置用于调整磨削位姿，实现对带钢恒压力均匀打磨；
所述厚度调节装置根据带钢规格调节打磨厚度，并在作业过程中根据控制系统实时传入运动指令进行厚度调节，配合磨削位姿调节装置实现对带钢连续高质量的打磨；
所述磨削装置用于对带钢边部上下表面进行打磨。
进一步，所述宽度调节装置包括安装于机架上的两个第一滑轨，所述第一滑轨上端滑动安装有第一导轨滑块，两个第一导轨滑块之间连接有与第一丝杆配合的第一连接杆，所述第一丝杆外端与伺服电机连接；
所述第一导轨滑块上端安装有安装底板，所述安装底板上侧一端安装有红外测距传感器。
进一步，所述伺服电机通过电机安装架安装在机架上侧，所述第一丝杆另一端通过丝杆支撑座固定在机架上侧。
进一步，所述带钢边部形态检测装置共设置有两组，每一组带钢边部形态检测装置包括有上下两个带滑轮头的自恢复式直线位移传感器。
进一步，所述自恢复式直线位移传感器通过传感器安装架对称安装于安装底板上，所述自恢复式直线位移传感器与带钢直接接触。
进一步，所述磨削位姿调节装置共设置有对称安装于安装底板上的两组，包括滑台、安装于滑台上的第二丝杆、通过联轴器与第二丝杆连接的伺服电机、安装于滑台上的第二滑轨及第二导轨滑块、与厚度调节装置的第三导轨滑块连接的磨削位姿调节安装座板。
进一步，所述第二滑轨设置有安装于滑台外侧的两个，两个第二导轨滑块滑动安装在两个第二滑轨外侧，两个第二导轨滑块之间连接有与第二丝杆配开合连接的第二连接杆。
进一步，所述厚度调节装置共设置有对称安装于磨削位姿调节安装座板上的两组，包括安装于磨削位姿调节安装座板上的第三丝杆及与第三丝杆配合的第三连接杆、通过联轴器与第三丝杆连接的调厚伺服电机、安装于磨削位姿调节安装座板上的第三导轨及第三导轨滑块、安装于第三导轨滑块外侧的调厚安装座板。
进一步，所述磨削装置共设置有两台电动打磨设备，两台电动打磨设备分别通过带钢上表面磨削电机安装板和带钢下表面磨削电机安装板固定，所述带钢上表面磨削电机安装板安装在厚度调节装置的调厚安装座板外侧，所述带钢下表面磨削电机安装板安装在磨削位姿调节装置的磨削位姿调节安装座板外侧。
本发明的另一目的在于提供一种带钢磨边方法包括：
步骤一，根据输入的工艺参数，控制系统输出对宽度调节装置、厚度调节装置、磨削装置的控制指令；
步骤二，宽度调节装置根据控制指令进行宽度调节，同时红外测距传感器将两侧磨削装置距离反馈至控制系统，进行反馈调节，厚度调节装置根据控制指令调节到指定厚度，磨削装置跟据控制指令调整到指定转速；
步骤三，带钢边部形态检测装置对带钢边部形态进行检测，带滑轮头的自恢复式直线位移传感器与带钢直接接触，当经过的带钢边部发生变形的时候，传感器将产生上下方向的位移，并转化为电信号输出至控制器，实现对带钢边部的形态检测；
步骤四，控制系统接收到带钢边部形态检测装置传回的数据后，对磨削位姿调节装置及厚度调节装置发出控制指令，两者协调运动使上下表面打磨设备分别按带钢上下表面的形态进行运动，实现连续均匀高质量磨削。
本发明的另一目的在于提供一种搭载所述带钢磨边设备的拉伸弯曲矫直机。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
本发明通过设置调宽调厚装置，能够对打磨厚度和宽度进行灵活调整，适应多种带钢规格；使用位移传感器对带钢边形态进行检测，实时获取带钢边部形态和厚度信息；根据带钢边部形态和厚度信息，利用磨削位姿调整装置和厚度调节装置实现实时调整磨削装置磨削位姿和打磨厚度，实现恒压力均匀打磨；磨削作业时磨削厚度仍然可调，遇到焊缝时仍可继续加工，保证加工的高效率与高质量。
附图说明
图1是本发明实施例提供的带钢磨边设备的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的宽度调节装置结构示意图。
图3是本发明实施例提供的磨削位姿调节装置结构示意图。
图4是本发明实施例提供的厚度调节装置结构示意图。
图5是本发明实施例提供的磨削装置结构示意图。
图6是本发明实施例提供的带钢边部形态检测装置结构示意图。
图7是本发明实施例提供的控制系统磨削位姿调控原理示意图。
图中：1、宽度调节装置；2、磨削位姿调节装置；3、厚度调节装置；4、磨削装置；5、带钢边部形态检测装置；6、控制系统；7、机架；1-1、伺服电机；1-2、第一丝杆；1-3、第一连接杆；1-4、第一导轨滑块；1-5、第一导轨；1-6、安装底板；1-7、电机安装架；1-8、红外测距传感器；1-9、丝杆支撑座；2-1、滑台；2-2、伺服电机；2-3、联轴器；2-4、第二导轨；2-5、第二丝杆；2-6、第二导轨滑块；2-7、第二连接杆；2-8、磨削位姿调节安装座板；3-1、伺服电机；3-2、丝杆支撑座；3-3、联轴器；3-4、第三导轨；3-5、第三导轨滑块；3-6、第三连接杆；3-7、第三丝杆；4-1、打磨辊；4-2、磨辊夹具；4-3、磨削电机；4-4、带钢上表面磨削电机安装板；4-5、带钢下表面磨削电机安装板；5-1、自恢复式直线位移传感器；5-2、紧固螺丝；5-3、传感器安装架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供的带钢磨边设备可适用于多种带钢规格及边部形态，带钢磨边设备包括宽度调节装置1、磨削位姿调节装置2、厚度调节装置3、磨削装置4、带钢边部形态检测装置5、控制系统6和机架7。
在实际生产过程中所述宽度调节装置1、磨削位姿调节装置2、厚度调节装置3、磨削装置4、带钢边部形态检测装置5、机架7对称安装于带钢两侧；宽度调节机构1安装于机架上，能够对打磨宽度进行调节，磨削位姿调节装置2安装于宽度调节装置1上，能够与厚度调节装置3协同工作实现对磨削装置4的位姿调整，厚度调节装置3安装于磨削位姿调节装置上2，不仅能调节打磨厚度，还能调整磨削位姿，磨削装置4中一组机组安装于厚度调节装置3上，另一组安装于磨削位姿调节装置2上，实现对带钢边部的上下表面进行打磨，带钢边部形态检测装置5安装于宽度调节装置1上，使其能够适应多种带钢规格；下面将仅对一侧带钢磨边设备的具体细节进行描述。
如图2所示，本发明实施例中的宽度调节装置包括伺服电机1-1、第一丝杆1-2、第一连接杆1-3、两对第一导轨滑块1-4和第一导轨1-5、安装底板1-6、电机安装架1-7、红外测距传感器1-8、丝杆支撑座1-9。丝杆支撑座1-9和电机安装架1-7支撑第一丝杆1-2；伺服电机1-1安装于电机安装架1-7上并与第一丝杆1-2相连；第一连接杆1-3中部与配套的第一丝杆1-2相配合，两端与安装于第一导轨1-5上的导轨滑块1-4相接；第一导轨1-5与丝杆支撑座1-9和电机安装架1-7安装在机架7上，安装底板1-6与导轨滑块1-4固定在一起；红外测距传感器1-8安装于安装底板上-6上；在生产作业中，伺服电机1-1通过驱动第一丝杆1-2带动与第一连接杆1-3连接的导轨滑块1-4沿第一导轨1-5进行运动，同时安装底板1-6也将随导轨滑块1-4的运动而运动，红外测距传感器1-8测量两侧距离并反馈至控制系统，进行反馈调节，从而实现对不同规格带钢的适应。
如图3所示，本发明实施例中的磨削位姿调整装置包括滑台2-1、伺服电机2-2、联轴器2-3、第二导轨2-4、第二丝杆2-5、第二导轨滑块2-6、第二连接杆2-7、磨削位姿调节安装座板2-8；伺服电机2-2安装在滑台2-1上，通过联轴器2-3与第二丝杆2-5相连；第二连接杆2-7中部与第二丝杆2-5相配合，两端与第二导轨滑块2-6相接；第二导轨滑块2-6安装于第二导轨2-4上，第二导轨2-4直接安装于滑台2-1上；磨削位姿调节安装座板2-8安装于第二导轨滑块2-4上，两侧可安装打磨装置和厚度调节装置；当伺服电机2-2接收到控制系统传来的调节指令后，通过联轴器2-3带动第二丝杆2-5转动，从而使第二连接杆2-7带动第二导轨滑块2-6沿第二导轨2-4运动，同时与第二导轨滑块2-6相连的磨削位姿调节安装板2-8也将一起运动，从而达到对安装于磨削位姿调节安装版2-8上所有装置位置的调控。
如图4所示，本发明实施例中的厚度调节装置包括伺服电机3-1、丝杆支撑座3-2、联轴器3-3、第三导轨3-4、第三导轨滑块3-5、第三连接杆3-6、第三丝杆3-7；丝杆支撑座3-2用于支撑第三丝杆3-7，第三丝杆3-7通过联轴器与伺服电机3-1相连；伺服电机3-1与第三导轨3-1安装于磨削位姿调节安装座板2-8上，第三导轨滑块3-5安装于第三导轨3-4上；第三连接杆3-6与第三丝杆3-7相互配合并与第三导轨滑块3-5相连；当伺服电机接收到调厚和磨削位姿调整的指令后，通过联轴器3-3带动第三丝杆3-7转动，从而使与第三丝杆3-7相配合的第三连接杆3-6发生运动，并带动与第三连接杆3-6相连的第三导轨滑块3-5沿第三导轨3-4进行滑动，从而对安装于调厚装置3上的打磨装置进行位置调整，实现打磨厚度调节并配合磨削位姿调节装置2对带钢上下表面打磨装置的位姿控制。
如图5所示，本发明实施例中的磨削装置包括打磨辊4-1、磨辊夹具4-2、磨削电机4-3、带钢上表面磨削电机安装板4-4、带钢下表面磨削电机安装板4-5；打磨辊4-1、磨辊夹具4-2、磨削电机4-3共同组成磨削机组；带钢上表面磨削电机安装板4-4安装于第三导轨滑块3-5上；磨削机组一组安装于上表面磨削电机安装板4-4上，另一组安装于下表面磨削电机安装板4-5上；下表面磨削机组能够跟随磨削位姿调整装置2运动实现位姿调整，上表面磨削机组在跟随磨削位姿调整装置运动的同时，还受调厚装置3的控制，实现磨削位姿的调整和磨削厚度调整。
如图6所示，本发明实施例中的带钢边部检测装置包括上下两个自恢复式直线位移传感器5-1，传感器安装架5-3和紧固螺丝5-2；两个自恢复式直线位移传感器5-1通过紧固螺丝5-2使其固定在传感器安装支架5-3上；传感器安装支架5-3则安装于安装底板1-6上，并令自恢复式直线位移传感器5-1检测区域与磨削装置工作区域在横向方向上的位置保持一致；在生产过程中，由调宽装置带动检测装置横向运动，保证能够适应多种带钢规格。
本发明实施例提供的带钢磨边方法(适用于多种带钢规格及边部形态)的工作流程如下：
步骤一，根据输入的工艺参数(板厚、板宽、带钢速度)，控制系统输出对宽度调节装置、厚度调节装置、磨削装置的控制指令；
步骤二，宽度调节装置根据控制指令进行宽度调节，同时红外测距传感器将两侧磨削装置距离反馈至控制系统，进行反馈调节，厚度调节装置根据控制指令调节到指定厚度，磨削装置跟据控制指令调整到指定转速；
步骤三，带钢边部形态检测装置对带钢边部形态进行检测，带滑轮头的自恢复式直线位移传感器与带钢直接接触，当经过的带钢边部发生变形的时候，传感器将产生上下方向的位移，并转化为电信号输出至控制器，实现对带钢边部的形态检测；
步骤四，控制系统接收到带钢边部形态检测装置传回的数据后，对磨削位姿调节装置及厚度调节装置发出控制指令，两者协调运动使上下表面打磨设备分别按带钢上下表面的形态进行运动，实现连续均匀高质量磨削。现在以一侧磨边设备进行具体说明：
如图7所示，当检测装置检测到P点的时候，此时P点距离带钢下表面打磨装置的水平距离为S1，P点下表面距离基平面的垂直距离为h1，带钢运行速度为V，磨削装置半径为R，下表面磨削装置直接根据带钢的边部形态进行提升或降低，此时，直接控制带钢下表面磨削装置位姿的为磨削位姿调节装置2，由于下表面磨削装置是上端接触带钢下表面，因此，需要在S1/V的时间后，磨削位姿调节装置2需要将带钢下表面磨削装置提升到h1-R的高度。
对于上表面的打磨，打磨装置距下表面打磨装置的距离为S2，因此与下表面打磨装置相比打磨点Q的位置在水平方向上要滞后S2的距离，此时带钢上表面距带钢上表面打磨装置的垂直距离为h2,且上表面磨削装置是下端接触带钢表面，因此，在S1/V的时间后，上表面打磨装置应提升到高度到h2+R，由于磨削位姿调节装置2已经对打磨装置整体提升了到h1-R的高度，因此厚度调节装置3对上表面打磨装置还需提升h2-h1+2R的高度。
由于检测装置检测的是垂直方向上的位移变化，因此不管有无焊缝，都不会影响该设备的工作状态，从而实现恒压均匀无间断的对带钢边部进行磨削。对于另一侧的磨边设备，虽然对上下表面的打磨顺序有所不同，但上述方法同样适用。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种带钢磨边设备，包括：机架，其特征在于，所述机架上侧固定有控制系统、宽度调节装置、带钢边部形态检测装置、磨削位姿调节装置、厚度调节装置和磨削装置；
所述控制系统用于对带钢边部形态检测装置和宽度调节装置传来的数据和输入的工艺参数信息进行处理后，输出对各电机的控制指令；
所述宽度调节装置共设置有对称安装于机架上的两组，用于根据控制系统传来的控制指令对宽度进行调节，利用红外测距传感器将两侧磨削装置的距离反馈至控制系统，进行反馈调节；
所述带钢边部形态检测装置用于将带钢边部发生变形时产生的上下方向上的位移，利用位移传感器转化为电信号输出，对带钢边部形态的进行实时检测；
所述磨削位姿调节装置用于调整磨削位姿，对带钢恒压力进行均匀打磨；
所述厚度调节装置用于根据带钢规格调节打磨厚度，并在作业过程中根据控制系统实时传入运动指令进行厚度调节，配合磨削位姿调节装置对焊缝处进行打磨；
所述磨削装置用于对带钢边部下表面进行打磨；
所述宽度调节装置包括安装于机架上的两个第一滑轨，所述第一滑轨上端滑动安装有第一导轨滑块，两个第一导轨滑块之间连接有与第一丝杆配合的第一连接杆，所述第一丝杆外端与伺服电机连接；
所述第一导轨滑块上端安装有安装底板，所述安装底板上侧一端安装有红外测距传感器；
所述伺服电机通过电机安装架安装在机架上侧，所述第一丝杆另一端通过丝杆支撑座固定在机架上侧；
所述带钢边部形态检测装置共设置有两组，每一组带钢边部形态检测装置包括有上下两个带滑轮头的自恢复式直线位移传感器；
所述自恢复式直线位移传感器通过传感器安装架对称安装于安装底板上，所述自恢复式直线位移传感器与带钢直接接触；
所述磨削位姿调节装置共设置有对称安装于安装底板上的两组，包括滑台、安装于滑台上的第二丝杆、通过联轴器与第二丝杆连接的伺服电机、安装于滑台上的第二滑轨及第二导轨滑块、与厚度调节装置的第三导轨滑块连接的磨削位姿调节安装座板；
所述第二滑轨设置有安装于滑台外侧的两个，两个第二导轨滑块滑动安装在两个第二滑轨外侧，两个第二导轨滑块之间连接有与第二丝杆配开合连接的第二连接杆；
所述厚度调节装置共设置有对称安装于磨削位姿调节安装座板上的两组，包括安装于磨削位姿调节安装座板上的第三丝杆及与第三丝杆配合的第三连接杆、通过联轴器与第三丝杆连接的调厚伺服电机、安装于磨削位姿调节安装座板上的第三导轨及第三导轨滑块、安装于第三导轨滑块外侧的调厚安装座板；
所述磨削装置共设置有两台电动打磨设备，两台电动打磨设备分别通过带钢上表面磨削电机安装板和带钢下表面磨削电机安装板固定，所述带钢上表面磨削电机安装板安装在厚度调节装置的调厚安装座板外侧，所述带钢下表面磨削电机安装板安装在磨削位姿调节装置的磨削位姿调节安装座板外侧。
2.一种用于实施权利要求1所述的带钢磨边设备的带钢磨边方法，其特征在于，所述的带钢磨边方法包括：
步骤一，根据输入的工艺参数，控制系统输出对宽度调节装置、厚度调节装置、磨削装置的控制指令；
步骤二，宽度调节装置根据控制指令进行宽度调节，同时红外测距传感器将两侧磨削装置距离反馈至控制系统，进行反馈调节，厚度调节装置根据控制指令调节到指定厚度，磨削装置跟据控制指令调整到指定转速；
步骤三，带钢边部形态检测装置对带钢边部形态进行检测，带滑轮头的自恢复式直线位移传感器与带钢直接接触，当经过的带钢边部发生变形的时候，传感器将产生上下方向的位移，并转化为电信号输出至控制器，实现对带钢边部的形态检测；
步骤四，控制系统接收到带钢边部形态检测装置传回的数据后，对磨削位姿调节装置及厚度调节装置发出控制指令，两者协调运动使上下表面打磨设备分别按带钢上下表面的形态进行运动，进行连续均匀高质量磨削。
3.一种搭载权利要求1所述带钢磨边设备的拉伸弯曲矫直机。
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