CN115069827A - 一种不锈钢钢板平整装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢板矫平技术领域，且公开了一种不锈钢钢板平整装置，包括机身、控制器、上压装置和下压装置。本发明通过统计单元与大部分弯曲数值差异较大的弯曲数值挑选出并存放在点压缓存区内，而将其他差异较小的弯曲数值存放在均压缓存区内，根据差异较大的弯曲数值调整上点压辊下点压辊之间的压缝高度，根据差异较小的大部分弯曲数值调整上均压辊、下均压辊之间的压缝高度，从而使得钢板局部大弯曲转变成钢板整体的小弯曲后，再将小弯曲调成平直，从而避免钢板上原有的小弯曲经过现有技术中的先转变成大弯曲再转变成小弯曲而造成的无价值弯曲，减少钢板的弯曲次数，减少钢板韧性性能的下降，提高钢板的强度以及使用寿命。

Description

一种不锈钢钢板平整装置

技术领域

本发明涉及钢板矫平技术领域，具体为一种不锈钢钢板平整装置。

背景技术

钢板在轧制、冷却及剪切过程中，由于塑性变形不均、加热和冷却不均、剪切以及运输和堆放等原因，必然承受不同程度的弯曲、瓢曲、浪形、镰弯和歪扭的塑性变形，或内部产生残余应力，这在成为合格产品之前，都必须采用矫平机进行矫直加工，矫平机是平整装置的一种，其原理是被矫平工件在分别驱动的上压辊和下压辊中间交替的弯曲，实现工件矫平。上下排压辊相互交错布置安装，形成了在运行方向张开的楔形断面。

现有技术中平整装置的矫平方式最常用的一种为线性递减方式，这种方式的特点是：从第二辊（第一个上压辊）到最后第二辊（最后一个上压辊）的压弯量按线性递减，最后第二辊的压弯曲率一般为弹性极限曲率，前面第二压辊的压弯曲率则不受严格限制，这种方案所使用到的辊数一般都比较多，因此该种矫平的方式中，最大的弯曲变形发生在入口处，在那里材料变形，直到达到塑性状态。在出口处，工件只是处于弹性状态，以平整的表面离开矫平机。可见，钢板在进入矫平机时，无论钢板表面原有的弯曲是大弯曲还是小弯曲，都先被大幅度折弯，然后再逐渐减小折弯幅度，以达到矫平的目的，对于钢板上原有的小弯曲而言，其先被折弯成大弯曲的这一过程是没有实际价值的，属于无用做功，耗费能源且对钢板进行无用的压弯会降低钢板的韧性，继而降低钢板的强度，导致钢板的使用寿命缩短。

另外，现有技术中，按照上述线性递减方式制作的矫平机，其上、下压辊之间的压缝是固定的，是人为设定的，与钢板的弯曲程度并没有直接关系，因此，可能导致压缝高度大，而钢板的弯曲高度没有压缝初始端的高度大，使得钢板可能走到上下压辊之间压缝的后半程才能实现对钢板的压弯矫平功能，从而导致对钢板的平整效果较低。

发明内容

针对背景技术中提出的现有不锈钢钢板平整装置在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种不锈钢钢板平整装置，具备平整能耗低、不对钢板做无用压弯的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种不锈钢钢板平整装置，包括机身、控制器、上压装置和下压装置，所述机身上设有机架和检测架，所述上压装置包括上点压辊、上均压辊，所述下压装置包括下点压辊、下均压辊，所述上点压辊、下点压辊上下对应且结构相同，所述上均压辊、下均压辊上下对应且结构相同，所述机架上安装有进料器，所述检测架滑动连接在机身上，所述检测架上安装有弯曲检测器和第一位移传感器，所述机架上安装有位于上压装置前侧的第二位移传感器。

优选的，所述下点压辊包括点压箱、点压工作辊、点压支撑辊和点压液压杆，所述点压工作辊和点压支撑辊转动安装在点压箱内，所述机身上设有底板，所述点压液压杆的固定端安装在底板上，所述点压液压杆的移动端连接在点压箱的外壁上，所述点压支撑辊位于点压工作辊的正下方，所述点压箱内点压工作辊的数量为一个。

优选的，所述下均压辊包括均压箱、均压工作辊、均压支撑辊和均压液压杆，所述均压工作辊和均压支撑辊转动连接在均压箱内，所述均压箱内的均压工作辊的数量至少有四个，所述均压支撑辊的外壁与相邻两个均压工作辊的外壁相切，所述均压液压杆的固定端和移动端分别连接在底板和均压箱上。

优选的，所述控制器包括控制中心单元，所述控制中心单元电性连接有数据采集模块、统计单元、计算单元、定位模块和总驱动模块，所述数据采集模块的输入端与弯曲检测器和第一位移传感器相连接，所述控制中心单元获取数据采集模块传输的数据后计算成对应的弯曲数值并将弯曲数值传输给统计单元，所述统计单元的输出端连接有点压缓存区和均压缓存区，所述计算单元与统计单元双向连接。

优选的，所述计算单元包括点压值计算模块和均压范围计算模块，所述点压值计算模块与点压缓存区双向传输，所述均压范围计算模块与均压缓存区双向传输，所述均压范围计算模块的输出端与点压值计算模块的输入端相连接。

优选的，所述总驱动模块包括点压驱动模块和均压驱动模块，所述点压驱动模块与上点压辊、下点压辊的点压液压杆电性连接，所述均压驱动模块与上均压辊、下均压辊的均压液压杆电性连接。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过弯曲检测器、第一位移传感器对钢板上的弯曲进行检测、定位，通过控制中心单元将弯曲检测器的检测数据转化成钢板的弯曲数值，经过统计单元与大部分弯曲数值差异较大的弯曲数值挑选出并存放在点压缓存区内，而将其他差异较小的弯曲数值存放在均压缓存区内，根据差异较大的弯曲数值调整上点压辊下点压辊之间的压缝高度，根据差异较小的大部分弯曲数值调整上均压辊、下均压辊之间的压缝高度，从而使得钢板局部大弯曲转变成钢板整体的小弯曲后，再将小弯曲调成平直，从而避免钢板上原有的小弯曲经过现有技术中的先转变成大弯曲再转变成小弯曲而造成的无价值弯曲，减少钢板的弯曲次数，减少钢板韧性性能的下降，提高钢板的强度以及使用寿命。

2、本发明根据钢板上的局部大弯曲的弯曲数值调整上点压辊、下点压辊之间压缝的高度，配合第二位移传感器对钢板的位置进行精确定位，逐个将钢板上的局部大弯曲转变成与钢板上其他部位弯曲程度范围相同的小弯曲，从而避免了现有技术中的无价值压弯过程以及该过程的无用作用，从而实现对钢板上的局部大弯曲进行精确调整且降低能耗。

3、本发明根据钢板上大部分的小弯曲数值调整上均压辊和下均压辊之间的压缝高度，使得钢板在进入压缝时即开始对钢板上的弯曲进行矫平，钢板的矫平过程历经整个压缝的纵向长度，延长钢板矫平的时长，从而提高对钢板矫平的效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明图1的A处剖视图；

图3为本发明的左视图；

图4为本发明控制器的组成框图。

图中：1、机身；101、机架；102、检测架；2、上点压辊；3、下点压辊；301、点压箱；302、点压工作辊；303、点压支撑辊；304、点压液压杆；4、上均压辊；5、下均压辊；501、均压箱；502、均压工作辊；503、均压支撑辊；504、均压液压杆；6、控制器；601、控制中心单元；602、数据采集模块；603、统计单元；6030、点压缓存区；6031、均压缓存区；604、计算单元；6040、点压值计算模块；6041、均压范围计算模块；605、定位模块；606、总驱动模块；6060、点压驱动模块；6061、均压驱动模块；7、进料器；8、弯曲检测器；9、第一位移传感器；10、第二位移传感器。

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。

请参阅图1，一种不锈钢钢板平整装置，包括机身1，机身1上安装有控制器6，机身1上设有机架101，机架101上安装有上压装置和下压装置，上压装置包括上点压辊2和上均压辊4，下压装置包括下点压辊3和下均压辊5，上点压辊2和下点压辊3结构相同，上均压辊4和下均压辊5结构相同，机身1上设置有检测架102，检测架102滑动连接在机身1上，机架101上安装有进料器7，参阅附图3，进料器7位于检测架102中间的位置，钢板放置在进料器7上，进料器7上设置有输送辊或者输送带，通过输送辊或者输送带的旋转将钢板向上压装置和下压装置中间的位置输送，检测架102上设置有弯曲检测器8和第一位移传感器9，弯曲检测器8横向设置在检测架102上，因此弯曲检测器8可以检测到钢板横向的弯曲程度，弯曲检测器8可以采用超声波检测器、光栅检测器等，根据获取反射波的时长与反射波的传播的速度计算钢板顶面距离弯曲检测器8的距离，以进料器7的平整的表面为基准，计算钢板的弯曲程度。在机架101上设置有位于上压装置和下压装置前侧的第二位移传感器10，本申请中以钢板进入进料器7的一侧为前侧。

参阅附图1，下点压辊3包括点压箱301、点压工作辊302、点压支撑辊303和点压液压杆304，点压工作辊302和点压支撑辊303均转动安装在点压箱301内，点压工作辊302靠近点压箱301的外边缘，点压支撑辊303位于点压箱301的内侧，点压工作辊302位于点压箱301的正下方，点压液压杆304安装在点压箱301的外壁上，点压液压杆304的远离点压箱301的一端连接有底板，底板滑动连接在机身1上，以便于通过移动底板而移动下压装置，便于下压装置更换压辊。

下均压辊5包括均压箱501、均压工作辊502、均压支撑辊503和均压液压杆504，均压液压杆504的固定端安装在底板上，均压液压杆504的驱动端与均压箱501相连接，均压箱501的内部转动安装有均压工作辊502和均压支撑辊503，均压工作辊502靠近均压箱501的外边缘，均压支撑辊503的外壁与相邻两个均压工作辊502的外壁相切。下均压辊5与下点压辊3的不同之处在于，均压箱501中的均压工作辊502的数量有多个且数量不限，数量越多，对钢板的平整效果越好，而一个点压箱301中的点压工作辊302数量有一个，如果在实际应用中不限制下点压辊3数量时，下点压辊3可以设置多个，但是在实际应用中，在生产成本的要求下，下点压辊3的数量一般不会很多，但均压箱501中均压工作辊502的总数量大于所有下点压辊3的点压箱301之和。

参阅附图2，所有下点压辊3包括的点压工作辊302通过支撑辊传送件

驱动旋转，支撑辊传送件一般包括链条、齿轮、电机，齿轮安装在点压工作辊302的两端，链条传动连接在齿轮上，通过电机驱动齿轮旋转而带动所有的点压工作辊302旋转，继而带动点压箱301旋转；当点压箱301旋转时，在摩擦力的作用下，钢板沿着点压工作辊302的表面从上压装置和下压装置中间的压缝中从前侧移动至后侧，利用不同位置压缝的大小，对钢板表面的弯曲进行平整。在链条处设置张力调整器，保证在点压工作辊302纵向移动时，链条始终处于张紧状态，保证点压工作辊302的转动。

参阅附图4，控制器6包括控制中心单元601，控制中心单元601电性连接有数据采集模块602、统计单元603、计算单元604、定位模块605和总驱动模块606，控制中心单元601的输入端与弯曲检测器8和第一位移传感器9电性连接，当钢板放置在进料器7上时，以附图1中所示的前侧-后侧方向表示钢板的纵向，以附图3中所示的进料器7的左侧-右侧方向表示钢板的横向。钢板在进料器7上经过和第一位移传感器9时，利用有限元分析的思想，假设弯曲检测器8上向钢板发射的探测信号在横向上不是连续的，而是有限的M束，第一位移传感器9对钢板的纵向位置检测不是连续的，而是有N个位置，那么在钢板全部经过弯曲检测器8、第一位移传感器9后，弯曲检测器8和第一位移传感器9将可以检测到钢板上M*N个位置点距离弯曲检测器8的竖直距离值，数据采集模块602获取这些数值距离值，并传输给控制中心单元601，控制中心单元601将该距离转化成弯曲数值，因此每个弯曲数值对应于一个N的纵向值，一个M的横向值。

控制中心单元601将弯曲数值传输给统计单元603，在统计单元603中设置点压缓存区6030和均压缓存区6031，统计单元603计算所有位置点的弯曲数值的平均数，再计算每个弯曲数值相对平均数的偏差，并计算弯曲数值的平均差，计算每个弯曲数值对应的偏差与平均差的差值，当差值大于设定范围时，表示当前的弯曲数值与其他位置点的弯曲数值相差较大，将差值超范围的弯曲数值单独存储在点压缓存区6030内，差值范围在设定范围内的弯曲数值单独存储在均压缓存区6031内，对于同一个纵向值N上的M个位置点的弯曲数值，取弯曲数值最大的存储在均压缓存区6031内。总的来说，由于钢板可能只有局部位置弯曲比较大，因此，大部分的弯曲数值之间的差异较小，而弯曲比较大的部位弯曲数值相对于大部分弯曲数值差值较大，通过统计单元603将所有弯曲数值中相对于大多数弯曲数值差距较大的个别弯曲数值挑选出来放在点压缓存区6030内，而大部分的数值差异较小的数据存放在均压缓存区6031内。

计算单元604包括点压值计算模块6040和均压范围计算模块6041，首先，均压范围计算模块6041获取均压缓存区6031中的弯曲数值，根据数值的离散程度，调整上均压辊4、下均压辊5的相对位置。若均压缓存区6031中的数值的离散程度较小，表示钢板的弯曲程度较小，针对钢板弯曲数值的最大值，设定上均压辊4、下均压辊5之间压缝的高度，以使得经过上均压辊4、下均压辊5的平整后，钢板的弯曲程度趋向于零。而点压值计算模块6040获取点压缓存区6030中的数据，根据点压缓存区6030中弯曲数值与均压缓存区6031中弯曲数值的最大值相比，计算上点压辊2、下点压辊3之间压缝的高度，使得经过上点压辊2、下点压辊3平整后的钢板的弯曲数值在均压缓存区6031的离散范围内。点压值计算模块6040和均压范围计算模块6041分别取出点压缓存区6030、均压缓存区6031中的数据，并将计算结果重新存储在点压缓存区6030和均压缓存区6031内，以达到节约存储空间的功能。

总的来说，就是根据钢板整体的小弯曲程度设定上均压辊4、下均压辊5间的压缝高度，小弯曲指弯曲程度较小但分布面积较广的弯曲，是相对于钢板局部分布较窄的大弯曲而言，而小弯曲的弯曲数值也有大小之分，若钢板整体的小弯曲的弯曲数值小，那么上均压辊4、下均压辊5之间的压缝高度相应也较小，若钢板整体的小弯曲的弯曲数值大，那么上均压辊4、下均压辊5之间的压缝高度相应也较大。由于上点压辊2、下点压辊3是用于将钢板局部的大弯曲转变成与钢板其他部位的小弯曲相同范围的小弯曲，因此钢板经过上点压辊2、下点压辊3之间的压缝后，局部大弯曲变成小弯曲，因此，钢板的整体都是小弯曲，那么整体都是小弯曲的钢板经过上均压辊4、下均压辊5之间的压缝后，基本趋于平直，达到对钢板的平整功能。

第二位移传感器10从钢板的前端开始计量钢板的纵向位置点，第二位移传感器10检测到钢板的纵向位置点与点压缓存区6030存储弯曲数值的纵向位置点相同时，总驱动模块606根据点压值计算模块6040计算的上点压辊2、下点压辊3之间的压缝高度启动点压驱动模块6060，点压驱动模块6060控制上点压辊2、下点压辊3的点压液压杆304伸缩，使得压缝的高度符合点压值计算模块6040的计算值；上点压辊2、下点压辊3针对每个局部的大弯曲数值改变上点压辊2、下点压辊3之间的压缝距离，以使得钢板上的每个局部大弯曲都可以转变成小弯曲；

总驱动模块606根据均压范围计算模块6041计算的上均压辊4、下均压辊5之间的压缝高度值，通过均压驱动模块6061控制上均压辊4、下均压辊5的均压液压杆504调整上均压辊4、下均压辊5之间的压缝高度值以与均压范围计算模块6041计算的数值相同。

本申请相对于现有技术的区别在于，本申请中，上均压辊4、下均压辊5之间的压缝高度是根据每个钢板上的大部分的小弯曲计算的，该压缝高度能够使得钢板在经过上均压辊4、下均压辊5后呈平整状态，且尽量减少钢板经过均压工作辊502时被弯曲的程度，减轻钢板经过反复的弯曲后韧性性能降低的情况。而现有技术中，上均压辊4、下均压辊5之间的压缝高度是固定的，与钢板上原有弯曲没有关系，假设钢板上原有的弯曲程度小于上均压辊4、下均压辊5前侧压缝的高度，也会先被压成程度稍大的弯曲，而后再上均压辊4、下均压辊5逐渐减少的压缝高度中趋向与平直。那么现有技术中对钢板上已有的小弯曲的压下过程为：先将已有的小弯曲变成大弯曲，然后再将大弯曲变成小弯曲。那么实际上，对钢板上原有的小弯曲做的“先将已有的小弯曲变成大弯曲”的过程相对于钢板的平整是无价值的，且会导致钢板多次弯曲，降低钢板的韧性，缩短钢板的寿命。

本申请适应于纵向长度较短的不锈钢钢板或者由不锈钢钢板制作成的零件，保证在钢板进入上点压辊2、下点压辊3之间的压缝之前，弯曲检测器8、第一位移传感器9能够将钢板上的所有位置点的都进行检测，这样的好处在于可以对钢板整体的弯曲进行评估，从而区分出局部大弯曲以及大部分的小弯曲。

本发明的使用方法如下：

步骤一：将钢板放置在进料器7上，匀速经过弯曲检测器8、第一位移传感器9，弯曲检测器8、第一位移传感器9向钢板发射信号并获得反射信号，数据采集模块602采集弯曲检测器8、第一位移传感器9的反射信号输送至控制中心单元601，控制中心单元601计算获得钢板上对应位置点的弯曲数值，并将弯曲数值及该弯曲数值对应的位置点传输给统计单元603；

步骤二：统计单元603计算弯曲数值的平均值、偏差、以及平均差，并计算每个弯曲数值对应偏差与平均差的差值，当差值超过设定范围，将该弯曲数值存放在点压缓存区6030中，当差值位于设定范围，将该弯曲数值存放在均压缓存区6031中；

步骤三：均压范围计算模块6041根据均压缓存区6031中最大弯曲数值计算上均压辊4、下均压辊5压缝高度值，继而计算上均压辊4、下均压辊5的均压液压杆504的伸长或缩短的距离；均压范围计算模块6041根据上述计算的上均压辊4、下均压辊5压缝高度以及均压缓存区6031中每个弯曲数值计算上点压辊2、下点压辊3的压缝高度，继而计算上点压辊2、下点压辊3的点压液压杆304的伸长或缩短的距离；

步骤四：控制中心单元601通过总驱动模块606的均压缓存区6031控制上均压辊4、下均压辊5的均压液压杆504伸长或缩短至步骤三中计算的距离；控制中心单元601根据定位模块605获取第二位移传感器10所检测到的钢板的位置点，及时通过总驱动模块606的点压驱动模块6060控制上点压辊2、下点压辊3的点压液压杆304伸长或缩短至步骤三中计算的距离。

由于现有技术中，弯曲检测器8在横向上可以是连续的，而第一位移传感器9也可以在纵向上对钢板进行连续的位置检测，也就是钢板上的位置点趋向于无限个，使得弯曲检测器8、第一位移传感器9对钢板的检测是连续的，钢板上不会有未被检测到的位置，保证上压装置与下压装置能够对钢板上所有的位置进行平整，而获取的弯曲数值应该为弯曲数值连续曲线上具有明显变化的端点值。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种不锈钢钢板平整装置，包括机身（1）、控制器（6）、上压装置和下压装置，其特征在于：所述机身（1）上设有机架（101）和检测架（102），所述上压装置包括上点压辊（2）、上均压辊（4），所述下压装置包括下点压辊（3）、下均压辊（5），所述上点压辊（2）、下点压辊（3）上下对应且结构相同，所述上均压辊（4）、下均压辊（5）上下对应且结构相同，所述机架（101）上安装有进料器（7），所述检测架（102）滑动连接在机身（1）上，所述检测架（102）上安装有弯曲检测器（8）和第一位移传感器（9），所述机架（101）上安装有位于上压装置前侧的第二位移传感器（10）。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢钢板平整装置，其特征在于：所述下点压辊（3）包括点压箱（301）、点压工作辊（302）、点压支撑辊（303）和点压液压杆（304），所述点压工作辊（302）和点压支撑辊（303）转动安装在点压箱（301）内，所述机身（1）上设有底板，所述点压液压杆（304）的固定端安装在底板上，所述点压液压杆（304）的移动端连接在点压箱（301）的外壁上，所述点压支撑辊（303）位于点压工作辊（302）的正下方，所述点压箱（301）内点压工作辊（302）的数量为一个。

3.根据权利要求2所述的一种不锈钢钢板平整装置，其特征在于：所述下均压辊（5）包括均压箱（501）、均压工作辊（502）、均压支撑辊（503）和均压液压杆（504），所述均压工作辊（502）和均压支撑辊（503）转动连接在均压箱（501）内，所述均压箱（501）内的均压工作辊（502）的数量至少有四个，所述均压支撑辊（503）的外壁与相邻两个均压工作辊（502）的外壁相切，所述均压液压杆（504）的固定端和移动端分别连接在底板和均压箱（501）上。

4.根据权利要求1所述的一种不锈钢钢板平整装置，其特征在于：所述控制器（6）包括控制中心单元（601），所述控制中心单元（601）电性连接有数据采集模块（602）、统计单元（603）、计算单元（604）、定位模块（605）和总驱动模块（606），所述数据采集模块（602）的输入端与弯曲检测器（8）和第一位移传感器（9）相连接，所述控制中心单元（601）获取数据采集模块（602）传输的数据后计算成对应的弯曲数值并将弯曲数值传输给统计单元（603），所述统计单元（603）的输出端连接有点压缓存区（6030）和均压缓存区（6031），所述计算单元（604）与统计单元（603）双向连接。

5.根据权利要求4所述的一种不锈钢钢板平整装置，其特征在于：所述计算单元（604）包括点压值计算模块（6040）和均压范围计算模块（6041），所述点压值计算模块（6040）与点压缓存区（6030）双向传输，所述均压范围计算模块（6041）与均压缓存区（6031）双向传输，所述均压范围计算模块（6041）的输出端与点压值计算模块（6040）的输入端相连接。

6.根据权利要求4所述的一种不锈钢钢板平整装置，其特征在于：所述总驱动模块（606）包括点压驱动模块（6060）和均压驱动模块（6061），所述点压驱动模块（6060）与上点压辊（2）、下点压辊（3）的点压液压杆（304）电性连接，所述均压驱动模块（6061）与上均压辊（4）、下均压辊（5）的均压液压杆（504）电性连接。

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