CN212442651U - 一种铝材生产设备及其上卷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铝材生产设备及其上卷装置，上卷装置包括卷筒和搬运车，还包括第一检测部、第二检测部、第三检测部和控制系统；第一检测部可测量其与卷材顶部的距离以实现卷材沿竖向的定位，第二检测部用以测量卷材的宽度，第三检测部设于搬运车上并能够测量搬运车沿水平方向的移动距离，控制系统能够根据第一检测部检测的数据调整卷材的高度以使卷材与卷筒同轴、并根据第二检测部和第三检测部两者检测的数据控制搬运车的运行以将卷材放置于卷筒的预设位置。上述上卷装置，只需一人操作即可，可以节约劳动力，并且自动上卷过程可以大大提高生产效率；同时，上述上卷过程可以使人员远离危险因素，可以提高生产工作的安全系数。

Description

一种铝材生产设备及其上卷装置

技术领域

本实用新型涉及铝材生产加工技术领域，特别涉及一种上卷装置。本实用新型还涉及一种具有该上卷装置的铝材生产设备。

背景技术

铝材的加工步骤主要为：首先，铝锭轧制成板材并卷成卷，然后，通过某种机械设备进行开卷、矫直、剪切(或再次卷成卷)等工序的处理，最后包装出成品。铝卷01在下一步处理之前一般放置在储料台02上，需要将铝卷01搬运、放置到开卷机的卷筒08上才能进行开卷作业，这个搬运、放置的过程被称为上卷。

现有技术中，上卷装置由储料台02、搬运车05(一种搬运铝卷01的设备，采用电动机控制在水平方向移动，主要由放置铝卷01的液压油缸06、托座07、电动机、轮组组成)、行走地沟基准面03、运行轨道04和液压系统组成。上卷的操作一般采用人工手动操作，这个过程主要分为两步：第一步：如图1所示，生产人员(定为操作员)操作搬运车05行走至储料台02下方，搬运车05的托座07下连接液压油缸06，托座07升起来将铝卷01托住，然后操作搬运车05向开卷机的卷筒08移动；在这个向开卷机移动的过程中，需要另一名生产人员(定为观察员)在铝卷01移动的反方向一侧观察，来确认铝卷01的圆环面中空部分是否对准开卷机的卷筒08，并指挥操作员调整小车托座07的高度，保证铝卷01能正确进入卷筒08中，避免发生撞击损坏设备和铝卷01。第二步：如图2所示，铝卷01进入开卷机卷筒08后，需要放置在卷筒08水平正中心位置，俗称对中。观察员采用卷尺之类的测量仪器测量铝卷01两端与开卷机两端的距离，并指挥操作员移动搬运车05，调整铝卷01水平位移定于卷筒08正中，完成上卷工作。然而，人工手动上卷操作方式需要两人协调配合才能完成，占用了多余的劳动力，与企业降本增效的生产经营目标相冲突，不利于企业的发展。

因此，如何避免由于人工手动上卷而导致增加生产成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种上卷装置，该上卷装置可以解决人工手动上卷操作的弊端，以提高上卷效率和减少生产成本。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述上卷装置的铝材生产设备。

为实现上述目的，本实用新型提供一种上卷装置，包括用以放置卷材的卷筒和用以将卷材搬运至所述卷筒的搬运车，还包括第一检测部、第二检测部、第三检测部和与所述搬运车、所述第一检测部、所述第二检测部和所述第三检测部相连的控制系统；所述第一检测部可测量其与卷材顶部的距离以实现卷材沿竖向的定位，所述第二检测部用以测量卷材的宽度，所述第三检测部设于所述搬运车上并能够测量所述搬运车沿水平方向的移动距离，所述控制系统能够根据所述第一检测部检测的数据调整卷材的高度以使卷材与所述卷筒同轴、并根据所述第二检测部和所述第三检测部两者检测的数据控制所述搬运车的运行以将卷材放置于所述卷筒的预设位置。

可选地，所述第一检测部设有支架和安装于所述支架的激光测距仪，通过所述激光测距仪向下发射激光，以测得所述激光测距仪与卷材顶部的距离。

可选地，所述第二检测部具体为光电开关，所述第三检测部具体为编码器。

可选地，所述控制系统包括：

PLC；

与所述PLC和所述搬运车相连、用以根据所述PLC的控制信号控制所述搬运车的启停和调整所述搬运车的速度的变频器。

可选地，所述控制系统还包括操作台，所述操作台设有显示部和功能按键区，所述显示部用以显示所述第一检测部的检测数据和所述搬运车沿水平方向的移动距离，所述功能按键区用以控制所述控制系统和所述搬运车的启停。

可选地，所述显示部具体为HMI显示屏。

可选地，所述功能按键区包括：

用以控制所述控制系统启动的第一按键；

用以控制所述控制系统和所述搬运车停止运行的第二按键。

本实用新型还提供一种铝材生产设备，包括上述任一项所述的上卷装置。

相对于上述背景技术，本实用新型针对铝材加工的不同要求，设计了一种上卷装置，具体来说，上述上卷装置包括卷筒和搬运车，其中，卷筒用于放置卷材，搬运车用于将卷材搬运至卷筒，进一步的，上卷装置还包括第一检测部、第二检测部、第三检测部和控制系统，控制系统与搬运车、第一检测部、第二检测部和第三检测部相连；第一检测部可测量其与卷材顶部的距离以实现卷材沿竖向的定位，第二检测部用以测量卷材的宽度，第三检测部设于搬运车上并能够测量搬运车沿水平方向的移动距离，控制系统能够根据第一检测部检测的数据调整卷材的高度以使卷材与卷筒同轴，且控制系统能够根据第二检测部和第三检测部两者检测的数据控制搬运车的运行以将卷材放置于卷筒的预设位置。也就是说，控制系统能够根据第一检测部检测的数据实现卷材竖向高度的定位、并根据第二检测部和第三检测部两者检测的数据实现卷材水平方向的定位，从而可以将卷材放置于卷筒的水平方向的正中心位置。这样一来，通过上述上卷装置，只需一人操作即可，可以节约劳动力、优化人事结构和生产工作流程，从而可以减少生产成本，并且自动上卷过程下步紧接上步，环环相扣，不会出现来回反复的情况，上卷工作一气呵成，可以大大提高生产效率；同时，上述上卷过程可以使人员远离危险因素，可以提高生产工作的安全系数。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中手动上卷示意图a；

图2为现有技术中手动上卷示意图b；

图3为本实用新型实施例所提供的上卷装置的结构示意图；

图4为图3中第二检测部的安装示意图；

图5为铝卷竖直高度的定位示意图；

图6为铝卷竖直高度的定位目标示意图；

图7为搬运车水平位移的定位示意图；

图8为搬运车水平位移的定位目标示意图。

其中：

01-铝卷、02-储料台、03-行走地沟基准面、04-运行轨道、05-搬运车、06-液压油缸、07-托座、08-卷筒、1-第一检测部、2-第二检测部、21-发射器、22-反射板、3-第三检测部。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种上卷装置，该上卷装置可以解决人工手动上卷操作的弊端，以提高上卷效率和减少生产成本。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述上卷装置的铝材生产设备。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

请参考图3至图8，图3为本实用新型实施例所提供的上卷装置的结构示意图；图4为图3中第二检测部的安装示意图；图5为铝卷竖直高度的定位示意图；图6为铝卷竖直高度的定位目标示意图；图7为搬运车水平位移的定位示意图；图8为搬运车水平位移的定位目标示意图。

本实用新型实施例所提供的上卷装置，用于卷材(比如铝材)的搬运和上料，包括卷筒08和搬运车05，其中，卷筒08用于放置卷材以实现上料，搬运车05用于将卷材搬运至卷筒08。搬运车05通过电动机控制，以实现沿水平方向的移动，搬运车05包括底盘和用于放置卷材的托座07，底盘设有液压系统、电动机和轮组，其中，液压系统的作用主要是为搬运车05的液压油缸06提供动力，以实现托座07的升起和下降，从而调整托座07上铝卷01的高度，使铝卷01竖直中心点与开卷机卷筒08圆轴中心点在同一水平面上，进而保证铝卷01顺利的进入到开卷机的卷筒08内。

上卷装置还包括第一检测部1、第二检测部2、第三检测部3和控制系统，控制系统与搬运车05、第一检测部1、第二检测部2和第三检测部3相连；第一检测部1可测量其与卷材顶部的距离以实现卷材沿竖向的定位，第二检测部2用以测量卷材的宽度，第三检测部3设于搬运车05上并能够测量搬运车05沿水平方向的移动距离，控制系统能够根据第一检测部1检测的数据调整卷材的高度以使卷材与卷筒08同轴，且控制系统能够根据第二检测部2和第三检测部3两者检测的数据控制搬运车05的运行以将卷材放置于卷筒08的预设位置。

所谓卷筒08的“预设位置”是指卷筒08沿水平方向的正中心位置。

也就是说，控制系统能够根据第一检测部1检测的数据实现卷材竖向高度的定位、并根据第二检测部2和第三检测部3两者检测的数据实现卷材水平方向的定位，从而可以将卷材放置于卷筒08沿水平方向的正中心位置。

这样一来，采用上述上卷装置，只需一人操作即可，可以节约劳动力、优化人事结构和生产工作流程，从而可以减少生产成本，并且自动上卷过程下步紧接上步，环环相扣，不会出现来回反复的情况，上卷工作一气呵成，可以大大提高生产效率；同时，上述上卷过程可以使人员远离危险因素，可以提高生产工作的安全系数。

作为一具体实施例，上述第一检测部1设有支架和安装于支架的激光测距仪，通过激光测距仪向下发射激光，以测得激光测距仪与铝卷01顶部的距离；也就是说，激光测距仪通过一套支架安装于预设高度处，由于铝卷01的直径一般不超过2米，因此，激光测距仪安装的高度可以设置为距离搬运车05行走地沟基准面03大约3米左右。激光测距仪从上往下发射激光，经反射后，其探头接收到光线，通过记录时间和光速计算检测距离。

作为优选的，第二检测部2优选设置为光电开关，第三检测部3优选设置为编码器，其中，光电开关采用镜面反射式开关，其由光束发射器21和反射板22组成，发射器21与反射板22设于同一水平面上并分别安装于搬运车05行走地沟的两侧(如图4所示)，光电开关是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路接通电路，从而检测物体的有无；编码器安装于搬运车05的电动机上，与电动机同轴转动，编码器能把电动机主轴的角位移转换成电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小，这样就可以测量搬运车05移动的距离。

当然，根据实际需要，上述第一检测部1、第二检测部2、第三检测部3还可以设置为其他传感器或者检测工具，只要能够满足上述检测功能即可，本文对此并不做具体限制。

此外，控制系统包括PLC和变频器，PLC具有预设控制程序，其通过电缆线与其他电气设备连接，通过对PLC的编程，可以实现自动上卷的功能；变频器通过电缆线与PLC相连，变频器与搬运车05通过电缆线相连，在控制过程中，PLC可以实时接收到第一检测部1、第二检测部2、第三检测部3三者的检测数据，从而根据检测到的数据向变频器提供控制信号，变频器可根据PLC的控制信号控制搬运车05的启停和调整搬运车05的速度。

需要说明的是，上述第一检测部1、第二检测部2、第三检测部3三者的检测功能、PLC和变频器的控制功能均为本领域技术人员所熟知的内容，并不是本申请的保护重点，本申请的重点是通过第一检测部1、第二检测部2、第三检测部3、PLC、变频器和搬运车05的连接关系来实现自动上卷的功能。

当然，根据实际需要，上述控制系统还包括操作台，操作台设有显示部和功能按键区，显示部用以显示第一检测部1的检测数据和搬运车05沿水平方向的移动距离，功能按键区用以控制控制系统和搬运车05的启停。当然，显示部具体可以为HMI显示屏。

功能按键区包括第一按键和第二按键，其中，第一按键用以控制控制系统启动；第二按键用以控制控制系统和搬运车05停止运行。具体来说，第一按键和第二按键分别为“自动上卷”按键和“上卷停止”按键。当具备上卷条件时，操作员按下“自动上卷”按键，即可实现铝卷01自动上卷，在上卷的过程中，若有紧急情况需要停车时可按下“上卷停止”按键，上卷装置立即停车，包括控制系统工作停止，搬运车05移动停止，托座07升降停止，其安全和可靠性高。

上述上卷装置的上卷流程为：自动上卷开始搬运车的托座下降至最低位搬运车后退至储料台位待后退停止托座上升至最高位搬运车前进至测高位待前进停止托座下降至最低位激光测距仪测高待测高完成后搬运车前进至测宽位光电开关开始测宽且搬运车继续前进待测宽完成后搬运车前进至卷筒中心位搬运车前进停止上卷完成。

需要注意的是，搬运车05向开卷机卷筒08方向移动定为“前进”，向储料台02方向移动定为“后退”。

此外，为了保证搬运车05运行的安全性和稳定性，搬运车05运行轨道04的两端分别安装有限位开关，以实现“前进到位”和“后退到位”的功能，用于搬运车05移动的保护，以避免搬运车05开出轨道；同时，搬运车05上安装两组有限位开关，分别为上升到位开关和下降到位开关，用于检测和控制托座07的上升到最高位和下降到最低位。

激光测距仪测的是激光测距仪到铝卷01顶部的距离，设定为搬运车05托座07下降到最低位时测高运算开始运作；测宽是用光电开关的通断来测出铝卷01水平方向上的宽度，以用于下一步的计算和定位。

在本实施例中，应用上述上卷装置可以解决两个技术难题，一是卷材竖直高度的定位，以确保卷材圆环面中心点与开卷机卷筒08圆轴中心点位于同一水平面上；二是搬运车05或卷材水平位移的定位，以保证搬运车05准确的定位到目标位置，例如定位到储料位、测高位以及最重要的卷筒08水平中心位。

下面以激光测距仪、编码器和光电开关为例具体说明上卷过程中对于卷材竖向高度的定位以及水平位移的定位。

一、竖直高度的定位

通过PLC可以实现数学运算功能，具体地，当承载铝卷01的托座07下降至最低点时，PLC开始测高运算，此时，激光测距仪测到的数据传递至PLC，PLC进一步计算出铝卷01和卷筒08同轴时铝卷01最高点到激光测距仪的距离，PLC根据该距离控制液压油缸06运行以实现托座07的高度调整，直至激光测距仪测得的数据等于PLC计算出的距离时，停止对于托座07的高度调整。

具体来说，如图5所示，搬运车05托座07下降到最低位后，开始进行竖直高度的定位。A点为激光测距仪，B点为卷筒08圆轴中心点，C点为搬运车05托座07下降到最低位时铝卷01顶点，D点为铝卷01圆环面中心点，E点为搬运车05托座07下降到最低位时铝卷01最低点(E点与搬运车05行走地沟基准面03为同一水平面)。设AE之间的距离为H，AB之间的距离为h，AC之间的距离为d，DE之间的距离为铝卷01圆环面半径r。H和h为固定值，d是测距仪测出来的当前值，是已知量，由于铝卷01有大有小，因此半径r是未知量。高度定位的目标就是使D点与B点在同一水平面上。

如图6所示，B点与D1点处于同一水平面，要使铝卷01处于目标高度，圆环面中心点必须位于D1点，此时，铝卷01顶点位于C1。定位的目标值就是此时AC1之间距离Y，由图6可知，Y＝h－r，而由图5可知，r＝(H－d)/2。因此，Y＝h－(H－d)/2。当然，通过PLC编程可以使实现上述运算功能。

二、水平位移的定位

对于储料位、测高位的定位，由于采用了编码器，因此，定位方法可以通过编码器计数，然后通过PLC编程将计数点与实际位置相匹配，达到定位的目的。

由于铝卷01大小不一，宽度就会不同，要使铝卷01准确定位到开卷机卷筒08在水平方向上的中心点，需要借助于光电开关的测量和PLC的数学运算。如图7和图8所示所示，将S点设为搬运车05的零点，搬运车05在这个位置时编码器数据为0，HMI显示屏上的搬运车05距离为0mm。M点为卷筒08的中心点，N点为铝卷01的中心点，目标就是使M点与N点重合。在实际生产中，搬运车05水平线上的中心点不一定与铝卷01的中心点N点相重合，因此，水平定位目标值就是铝卷01N点与M点重合时搬运车05离S点的距离X(图中未示)。设M点到光电开关之间的距离为L，为固定值，铝卷01向M点移动的过程中，当左侧OP面到达光电开关位置，由于铝卷01遮挡了光线，光电开关断开，通过编程，PLC将自动记录此时小车的位置，设为W1(图中未标出)；当右侧QR面离开光电开关位置，光线恢复，光电开关接头，通过编程，PLC将自动记录此时小车的位置，设为W2(可以理解为铝卷01N点未与M点重合时搬运车05离S点的距离)。由此可计算出铝卷01的宽度k＝W2－W1。从图8可以看出，目标值X＝L+W2－k/2＝L+W2－(W2－W1)/2。当然，上述运算过程可通过PLC实现。

本实用新型所提供的一种铝材生产设备，包括上述具体实施例所描述的上卷装置；铝材生产设备的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型所提供的铝材生产设备及其上卷装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种上卷装置，包括用以放置卷材的卷筒(08)和用以将卷材搬运至所述卷筒(08)的搬运车(05)，其特征在于，还包括第一检测部(1)、第二检测部(2)、第三检测部(3)和与所述搬运车(05)、所述第一检测部(1)、所述第二检测部(2)和所述第三检测部(3)相连的控制系统；所述第一检测部(1)可测量其与卷材顶部的距离以实现卷材沿竖向的定位，所述第二检测部(2)用以测量卷材的宽度，所述第三检测部(3)设于所述搬运车(05)上并能够测量所述搬运车(05)沿水平方向的移动距离，所述控制系统能够根据所述第一检测部(1)检测的数据调整卷材的高度以使卷材与所述卷筒(08)同轴、并根据所述第二检测部(2)和所述第三检测部(3)两者检测的数据控制所述搬运车(05)的运行以将卷材放置于所述卷筒(08)的预设位置。

2.根据权利要求1所述的上卷装置，其特征在于，所述第一检测部(1)设有支架和安装于所述支架的激光测距仪，通过所述激光测距仪向下发射激光，以测得所述激光测距仪与卷材顶部的距离。

3.根据权利要求1所述的上卷装置，其特征在于，所述第二检测部(2)具体为光电开关，所述第三检测部(3)具体为编码器。

4.根据权利要求1所述的上卷装置，其特征在于，所述控制系统包括：

PLC；

与所述PLC和所述搬运车(05)相连、用以根据所述PLC的控制信号控制所述搬运车(05)的启停和调整所述搬运车(05)的速度的变频器。

5.根据权利要求1至4任一项所述的上卷装置，其特征在于，所述控制系统还包括操作台，所述操作台设有显示部和功能按键区，所述显示部用以显示所述第一检测部(1)的检测数据和所述搬运车(05)沿水平方向的移动距离，所述功能按键区用以控制所述控制系统和所述搬运车(05)的启停。

6.根据权利要求5所述的上卷装置，其特征在于，所述显示部具体为HMI显示屏。

7.根据权利要求5所述的上卷装置，其特征在于，所述功能按键区包括：

用以控制所述控制系统启动的第一按键；

用以控制所述控制系统和所述搬运车(05)停止运行的第二按键。

8.一种铝材生产设备，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的上卷装置。

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