CN115781530A - 一种金属板材吹扫系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属板材吹扫系统及方法，包括辊道架，辊道架上设置有用于运输金属板材的辊道，所述辊道架的上表面设置有支撑架，所述支撑架的顶端固定有安装板，安装板的下表面分别设置有若干组扫描机构和吹扫装置，安装板上还设置有用于调节扫描机构角度的驱动机构，通过安装板下的扫描机构对金属板材表面进行扫描，发现有残留的缺陷碎屑后即通过吹扫装置进行针对性的多次吹扫，能够清除金属板材表面残留的缺陷碎屑，避免其轧入或粘附在板材表面，提高了金属板材的生产质量。

Description

一种金属板材吹扫系统及方法
技术领域
本发明涉及金属板材生产制造技术领域，具体为一种金属板材吹扫系统及方法。
背景技术
铜、钛、不锈钢、钨、钼、镁等金属及其合金等属于热加工温度范围窄、高温易氧化、轧制易开裂或较难变形的金属，其金属板材在热轧前一般需要设置除氧化缺陷层（除鳞）装置对其表面氧化皮进行去除，通常是采用高压水冲的方式进行去除，在经过除氧化缺陷层的工序后，金属板材表面会残留有水分和少量的缺陷层碎屑等，水分会被金属板材的余温所蒸发，而残留的缺陷层碎屑如果不清理，在后续加工中可能会轧入或粘附在金属板材表面而难以清除，影响产品质量。因此，我们提出一种金属板材吹扫系统及方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种金属板材吹扫系统及方法，通过安装板下的扫描机构对金属板材表面进行扫描，发现有残留的缺陷碎屑后即通过吹扫装置进行针对性的多次吹扫，能够清除金属板材表面残留的缺陷碎屑，避免其轧入或粘附在板材表面，提高了金属板材的生产质量，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属板材吹扫系统，包括辊道架，辊道架上设置有用于运输金属板材的辊道，所述辊道架的上表面设置有支撑架，所述支撑架的顶端固定有安装板，安装板的下表面分别设置有若干组扫描机构和吹扫装置，安装板上还设置有用于调节扫描机构角度的驱动机构。
作为本发明的一种优选技术方案，所述扫描机构包括设置在安装板下表面的转动架，转动架与驱动机构连接，且转动架的下表面开设有T形的滑槽，滑槽内滑动设置有滑块，滑块的下表面均匀设置有若干个测距传感器，所述转动架的侧表面安装有驱动电机Ⅱ，驱动电机Ⅱ的输出轴穿入滑槽内并通过联轴器与驱动螺杆连接，驱动螺杆与滑块侧表面开设的螺孔螺纹连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动机构包括安装在安装板上表面的驱动电机Ⅰ，驱动电机Ⅰ的输出轴穿出安装板的下表面并与主动齿轮连接，安装板的下表面转动设置有转动板，转动板的端部外侧表面设置有与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述转动架固定安装在转动板的下表面。
作为本发明的一种优选技术方案，所述吹扫装置包括设置在安装板下表面的进气管，进气管与外部气泵连通，且所述进气管的下表面均匀设置有吹扫喷嘴。
本发明还提供一种金属板材吹扫方法，采用了上述的金属板材吹扫系统，包括以下步骤：
S1、调节扫描机构角度：根据金属板材在辊道上的实际运行速度v1和金属板材的宽度d，通过驱动机构带动扫描机构转动角度α并设定扫描机构中滑块的移动范围l及其移动速度v2，其中扫描机构的转动角度α即转动板与安装板长边垂线的夹角，滑块的移动范围l为滑槽一端到转动板与安装板长边接触点的距离，滑块的移动范围l满足勾股公式l2=(v1t)2+d2,其中t为时间，滑块的移动速度v2满足速度公式v2=l/t，扫描机构的转动角度α满足余弦公式cosα= [l2+d2- (v1t)2]/2ld。
S2、扫描金属板材表面残留缺陷碎屑：调节好各组扫描机构的角度后，辊道开机运输金属板材，金属板材在辊道上以v1的速度向前移动，同时驱动电机Ⅱ通过驱动螺杆带动滑块和测距传感器以v2的速度移动，在开始移动前，测距传感器检测金属板材上d1段与测距传感器之间的距离，单位时间t1内，金属板材移动v1t1的距离，与d1段在同一条直线上的d2-dn段均前向移动了v1t1的距离，而测距传感器也移动了v2t1的距离，到达d2段的位置并测量d2段与测距传感器之间的距离，测距传感器移动长度l后，即检测完同一直线上d1- dn段中各段与测距传感器之间的距离。
S3、吹扫金属板材表面残留的缺陷碎屑：测距传感器将检测到的同一直线上d1- dn段中各段与测距传感器之间的距离传送到外部控制箱中的PLC控制器，与PLC控制器中预设的正常距离范围对比分析，当其中某段上出现有残留的缺陷碎屑时，其所在段与测距传感器的距离即超出PLC控制器中预设的正常距离范围，PLC控制器打开相应吹扫喷嘴，对其进行针对性的吹扫。
S4、二次扫描金属板材表面残留缺陷碎屑：金属板材继续移动，经过第一次扫描和吹扫的d1- dn段移动到第二组扫描机构处，第二组扫描机构执行与S2相同的操作对其进行二次扫描，并将检测到的同一直线上d1- dn段中各段与测距传感器之间的距离传送到外部控制箱中的PLC控制器，与预设的正常距离范围对比分析，如果经过第一次吹扫后的d1- dn段各段与测距传感器之间的距离在预设的正常距离范围内，则表明第一次吹扫过程中已经将相应的残留缺陷碎屑等清除，如果其中在第一次扫描中超出PLC控制器中预设的正常距离范围的某段在第二次扫描中仍然超出预设的正常距离范围，则表面第一次吹扫没有成功清除相应的残留缺陷碎屑，PLC控制器则控制第二组吹扫装置进行二次吹扫。
S5、二次吹扫金属板材表面残留的缺陷碎屑：PLC控制器打开第二组吹扫装置中相应的吹扫喷嘴，并控制外部气泵气压为第一次吹扫中气泵气压的1.5-2倍，吹出高压气体清除顽固的残留缺陷碎屑。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在对金属板材的表面氧化皮去除后，通过安装板4下的扫描机构对金属板材表面进行扫描，发现有残留的缺陷碎屑后即通过吹扫装置进行针对性的多次吹扫，能够清除金属板材表面残留的缺陷碎屑，避免其轧入或粘附在板材表面，提高了金属板材的生产质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的侧视结构示意图；
图3为本发明的局部结构示意图；
图4为本发明图3的A处结构放大图；
图5为本发明在扫描金属板材时的移动状态示意图。
图中：1辊道架、2辊道、3支撑架、4安装板、5驱动电机Ⅰ、6主动齿轮、7从动齿轮、8转动架、9驱动电机Ⅱ、10驱动螺杆、11滑块、12测距传感器、13进气管、14吹扫喷嘴、15转动板。
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1-5，本发明提供一种技术方案：一种金属板材吹扫系统，包括辊道架1，辊道架1上设置有用于运输金属板材的辊道2，所述辊道架1的上表面设置有支撑架3，所述支撑架3的顶端固定有安装板4，安装板4的下表面分别设置有不少于六组的扫描机构和吹扫装置，每组扫描机构和吹扫装置均沿着金属板材的移动方向依次设置，安装板4上还设置有用于调节扫描机构角度的驱动机构，用于调节扫描机构的角度，使其能够始终检测扫描位于金属板材同一直线（垂直于辊道长边的直线）上的不同段。
优选的，所述扫描机构包括设置在安装板4下表面的转动架8，转动架8与驱动机构连接，且转动架8的下表面开设有T形的滑槽，滑槽内滑动设置有滑块11，滑块11的下表面均匀设置有不少于三个的测距传感器12，测距传感器12优选常用的激光测距传感器或超声波测距传感器，不少于三个的测距传感器12沿着滑槽的长度方向均匀设置，所述转动架8的侧表面安装有驱动电机Ⅱ9，驱动电机Ⅱ9的输出轴穿入滑槽内并通过联轴器与驱动螺杆10连接，驱动螺杆10与滑块11侧表面开设的螺孔螺纹连接，驱动电机Ⅱ9通过驱动螺杆10带动滑块11在滑槽内匀速移动，滑块11带动测距传感器12移动，对金属板材的上表面进行扫描，检测凸出金属板材的残留碎屑。
优选的，所述驱动机构包括安装在安装板4上表面的驱动电机Ⅰ5，驱动电机Ⅰ5的输出轴穿出安装板4的下表面并与主动齿轮6连接，安装板4的下表面转动设置有转动板15，转动板15的端部外侧表面设置有与主动齿轮6啮合的从动齿轮7，所述转动架8固定安装在转动板15的下表面，驱动电机Ⅰ5通过主动齿轮6带动从动齿轮7转动，从而带动转动板15和转动架8转动，调节转动架8的角度，使测距传感器在移动时始终在对位于金属板材同一直线上的不同段进行检测。
进一步的，在滑槽内两个端面上也分别设置有测距传感器，用于检测滑块11的移动距离从而定位其位置，并通过PLC控制器配合驱动电机Ⅱ9智能控制其移动范围。
可选的，在转动板15上设置有角度传感器，用于通过PLC控制器精确控制扫描机构的转动角度。
优选的，所述吹扫装置包括设置在安装板4下表面的进气管13，进气管13与外部气泵连通，且所述进气管13的下表面均匀设置有吹扫喷嘴14，吹扫喷嘴14的出气方向倾斜朝向金属板材移动方向的对向，倾斜角度为15到30度。
进一步的，每组吹扫装置包括两到三个进气管13，每个进气管13上设置的吹扫喷嘴14都相互错开，以便于覆盖到整个金属板材的对应宽度。
更进一步的，每个吹扫喷嘴14上均设置有一个单独的电磁阀控制其开关，在PLC控制器根据测距传感器检测到相应位置的缺陷残留物后即打开对应的电磁阀，使对应的吹扫喷嘴14吹出高压空气对其进行吹扫清除。
本发明中的各电器件均由外部控制箱中的PLC控制器控制，PLC控制器优选型号为西门子S7-300，其控制各电器件的方式均为现有技术中常用的方法。
本发明还提供一种金属板材吹扫方法，采用了上述的金属板材吹扫系统，包括以下步骤：
S1、调节扫描机构角度：根据金属板材在辊道上的实际运行速度v1和金属板材的宽度d，通过驱动机构带动扫描机构转动角度α并设定扫描机构中滑块的移动范围l及其移动速度v2，其中扫描机构的转动角度α即转动板与安装板长边垂线的夹角，滑块的移动范围l为滑槽一端到转动板与安装板长边接触点的距离，滑块的移动范围l满足勾股公式l2=(v1t)2+d2,其中t为时间，滑块的移动速度v2满足速度公式v2=l/t，扫描机构的转动角度α满足余弦公式cosα= [l2+d2- (v1t)2]/2ld。
S2、扫描金属板材表面残留缺陷碎屑：调节好各组扫描机构的角度后，辊道开机运输金属板材，金属板材在辊道上以v1的速度向前移动，同时驱动电机Ⅱ通过驱动螺杆带动滑块和测距传感器以v2的速度移动，在开始移动前，测距传感器检测金属板材上d1段与测距传感器之间的距离，单位时间t1内，金属板材移动v1t1的距离，与d1段在同一条直线上的d2-dn段均前向移动了v1t1的距离，而测距传感器也移动了v2t1的距离，到达d2段的位置并测量d2段与测距传感器之间的距离，测距传感器移动长度l后，即检测完同一直线上d1- dn段中各段与测距传感器之间的距离。
S3、吹扫金属板材表面残留的缺陷碎屑：测距传感器将检测到的同一直线上d1- dn段中各段与测距传感器之间的距离传送到外部控制箱中的PLC控制器，与PLC控制器中预设的正常距离范围对比分析，当其中某段上出现有残留的缺陷碎屑时，其所在段与测距传感器的距离即超出PLC控制器中预设的正常距离范围，PLC控制器打开相应吹扫喷嘴，对其进行针对性的吹扫，本次吹扫时为减少对金属板材表面的损伤，而大部分残留碎屑与金属板材之间粘附不牢，因上出气压力较小，如果不能清除，则通过后续的二次扫描检测后再经二次高压吹扫清除。
S4、二次扫描金属板材表面残留缺陷碎屑：金属板材继续移动，经过第一次扫描和吹扫的d1- dn段移动到第二组扫描机构处，第二组扫描机构执行与S2相同的操作对其进行二次扫描，并将检测到的同一直线上d1- dn段中各段与测距传感器之间的距离传送到外部控制箱中的PLC控制器，与预设的正常距离范围对比分析，如果经过第一次吹扫后的d1- dn段各段与测距传感器之间的距离在预设的正常距离范围内，则表明第一次吹扫过程中已经将相应的残留缺陷碎屑等清除，如果其中在第一次扫描中超出PLC控制器中预设的正常距离范围的某段在第二次扫描中仍然超出预设的正常距离范围，则表面第一次吹扫没有成功清除相应的残留缺陷碎屑，PLC控制器则控制第二组吹扫装置进行二次吹扫。
S5、二次吹扫金属板材表面残留的缺陷碎屑：PLC控制器打开第二组吹扫装置中相应的吹扫喷嘴，并控制外部气泵气压为第一次吹扫中气泵气压的1.5-2倍，吹出高压气体清除顽固的残留缺陷碎屑。
后续还可以设置三次扫描和吹扫，吹出气压更高的气体来清除顽固的残留。如果三次吹扫后，经第四次扫描发现仍未清除相应残留物，则通过PLC控制器打开相应的提示设备如蜂鸣器等提示工作人员查看并进行相应处理。
本发明中未公开部分均为现有技术，其具体结构、材料及工作原理不再详述。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 (5)

1.一种金属板材吹扫系统，包括辊道架，辊道架上设置有用于运输金属板材的辊道，其特征在于：所述辊道架的上表面设置有支撑架，所述支撑架的顶端固定有安装板，安装板的下表面分别设置有若干组扫描机构和吹扫装置，安装板上还设置有用于调节扫描机构角度的驱动机构。
2.根据权利要求1所述的一种金属板材吹扫系统，其特征在于：所述扫描机构包括设置在安装板下表面的转动架，转动架与驱动机构连接，且转动架的下表面开设有T形的滑槽，滑槽内滑动设置有滑块，滑块的下表面均匀设置有若干个测距传感器，所述转动架的侧表面安装有驱动电机Ⅱ，驱动电机Ⅱ的输出轴穿入滑槽内并通过联轴器与驱动螺杆连接，驱动螺杆与滑块侧表面开设的螺孔螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的一种金属板材吹扫系统，其特征在于：所述驱动机构包括安装在安装板上表面的驱动电机Ⅰ，驱动电机Ⅰ的输出轴穿出安装板的下表面并与主动齿轮连接，安装板的下表面转动设置有转动板，转动板的端部外侧表面设置有与主动齿轮啮合的从动齿轮，所述转动架固定安装在转动板的下表面。
4.根据权利要求1所述的一种金属板材吹扫系统，其特征在于：所述吹扫装置包括设置在安装板下表面的进气管，进气管与外部气泵连通，且所述进气管的下表面均匀设置有吹扫喷嘴。
5.一种金属板材吹扫方法，采用了权利要求1中所述的金属板材吹扫系统，其特征在于，包括以下步骤：
S1、调节扫描机构角度：根据金属板材在辊道上的实际运行速度v1和金属板材的宽度d，通过驱动机构带动扫描机构转动角度α并设定扫描机构中滑块的移动范围l及其移动速度v2，其中扫描机构的转动角度α即转动板与安装板长边垂线的夹角，滑块的移动范围l为滑槽一端到转动板与安装板长边接触点的距离，滑块的移动范围l满足勾股公式l2= (v1t)2+d2,其中t为时间，滑块的移动速度v2满足速度公式v2=l/t，扫描机构的转动角度α满足余弦公式cosα= [l2+d2- (v1t)2]/2ld。
S2、扫描金属板材表面残留缺陷碎屑：调节好各组扫描机构的角度后，辊道开机运输金属板材，金属板材在辊道上以v1的速度向前移动，同时驱动电机Ⅱ通过驱动螺杆带动滑块和测距传感器以v2的速度移动，在开始移动前，测距传感器检测金属板材上d1段与测距传感器之间的距离，单位时间t1内，金属板材移动v1t1的距离，与d1段在同一条直线上的d2- dn段均前向移动了v1t1的距离，而测距传感器也移动了v2t1的距离，到达d2段的位置并测量d2段与测距传感器之间的距离，测距传感器移动长度l后，即检测完同一直线上d1- dn段中各段与测距传感器之间的距离。
S3、吹扫金属板材表面残留的缺陷碎屑：测距传感器将检测到的同一直线上d1- dn段中各段与测距传感器之间的距离传送到外部控制箱中的PLC控制器，与PLC控制器中预设的正常距离范围对比分析，当其中某段上出现有残留的缺陷碎屑时，其所在段与测距传感器的距离即超出PLC控制器中预设的正常距离范围，PLC控制器打开相应吹扫喷嘴，对其进行针对性的吹扫。
S4、二次扫描金属板材表面残留缺陷碎屑：金属板材继续移动，经过第一次扫描和吹扫的d1- dn段移动到第二组扫描机构处，第二组扫描机构执行与S2相同的操作对其进行二次扫描，并将检测到的同一直线上d1- dn段中各段与测距传感器之间的距离传送到外部控制箱中的PLC控制器，与预设的正常距离范围对比分析，如果经过第一次吹扫后的d1- dn段各段与测距传感器之间的距离在预设的正常距离范围内，则表明第一次吹扫过程中已经将相应的残留缺陷碎屑等清除，如果其中在第一次扫描中超出PLC控制器中预设的正常距离范围的某段在第二次扫描中仍然超出预设的正常距离范围，则表面第一次吹扫没有成功清除相应的残留缺陷碎屑，PLC控制器则控制第二组吹扫装置进行二次吹扫。
S5、二次吹扫金属板材表面残留的缺陷碎屑：PLC控制器打开第二组吹扫装置中相应的吹扫喷嘴，并控制外部气泵气压为第一次吹扫中气泵气压的1.5-2倍，吹出高压气体清除顽固的残留缺陷碎屑。
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