TWI267409B - Pinch roll unit - Google Patents

Description

1267409 ⑴ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上是關於產生棍與桿產品之型式的的熱軋 輥機，特別關於拉輥裝置以及用於推動及/或阻礙此產品 在沿著軋輥機通行路線的各處移動的改進。 【先前技術〕 拉輥裝置傳統上用於桿磨機，以促使直徑較小的產品 通過水箱，及促使直徑較大的產品通過舖設頭。或者，拉 輥裝置可以用於阻礙及制止被引導至冷卻床的棍產品的移 動’及防止桿產品的尾端在離開最後的軋輥機站:以後及到 達舗設頭以前加速。 拉輥封閉件必須精密計時，以達成所欲的功能，且拉 輥施加的夾力與扭矩必須小心控制與協調，以避免產品產 生記號。記號可能源自於多餘的夾力，或由於夾力與驅動 扭矩的不平衡導致軋輥頂住產品表面而打滑。 傳統拉輥裝置使用電馬達以驅動拉輥，且使用氣壓驅 動的線性引動器以開啓及關閉拉輥。後者已證明爲有問題 ’原因在於通常可以用於軋輥機中的壓縮空氣的壓力變動 ’以及大部分可以歸諸於電磁閥停工時間、缸關閉時間與 活塞衝程距離之相當低的反應時間。在高速滾軋環境中， 例如，在產品輸送速率目前慣常超過I 〇 〇公尺/秒的桿磨 機中，此問題特別嚴重。 本發明的主要目的是藉由以更可靠的快速作用電驅動 (2) 1267409 封閉機構取代傳統氣壓驅動線性引動器，消除上述問題或 至少使上述問題減至最小。 【發明內容】

ί衣據本發明的拉輥裝置操作或推動或阻礙沿著軋輥機 的通行線移動的產品。拉輥裝置包括一對棒，其安裝成爲 繞平行的第一軸線轉動。軋輥軸由棒承載。每一乳輥軸被 軸頸支撐，以繞一平行於它的個別棒的第一軸線之第二軸 線轉動。拉輥由軋輥軸承載，且互相隔開，以:界定一間隙 ’用於承接正由軋輥機處理之產品。 一電動第一馬達可以經由中間連桿操作，以使棒繞它 們的第一軸線在相反方向轉動，藉以調整拉輥於開啓位置 (與產品隔開）與關閉位置（接觸及握住其間的產品）之 間。一電動第二馬達可轉動地驅動拉輥。

或者，第一馬達是伺服馬達，其驅動一碟形曲軸，以 繞一平行於第一與第二軸線的第三軸線轉動，而鏈'接構件 機械式連接碟形曲軸至承載軋輥軸的棒。 較佳地，拉輥裝置配合一偵測器操作，偵測器是例如 熱金屬偵測器，其產生一信號，指示產品存在於一沿著拉 輥所界定的間隙前方之通行線的位置。一控制系統響應於 偵測器信號而操作，以精密操作第一馬達及調整拉輥於它 們的開啓位置與關閉位置之間。控制系統也較佳爲可以操 作’以控制拉輥施加於產品上的壓力。有利地，此壓力控 制藉由改變第一馬達施加的扭矩而達成。 冬 (3) 1267409 【實施方式〕 起初參考圖]，圖1顯示一高速桿磨機的示範性輸送 端，其包含一揭示於·例如-美國專利R e · 2 8，] 0 7號之型式 的精製塊1 0。熱乳輕桿自精製塊，沿著桿磨機通行線P L ，以典型上超過1 0 0公尺/秒的速率被推進。桿在被引導 至舖設頭1 8以前，於水箱1 2、1 4與1 6中循序冷卻。舖 設頭使桿形成連續序列的環2 0，其以偏置的圖案沈積在 冷卻輸送器2 2上。冷卻輸送器輸送環至一再形成站（未 顯示），以收集成爲線圈。 依據本發明的拉輥裝置24與2 6沿著桿磨機通行線 P L安置。拉輥裝置24主要用於以驅動模式推動產品向前 ，及確保它通過最後的水箱1 6。拉輥裝置2 6以制動模式 操作，使直徑較小的產品的尾端-其在離開精製塊1〇以後 展現加速的趨勢··變慢，或以驅動模式操作，推動直徑較 大的緩慢移動的產品通過舖設頭1 8。 額外參考固2與3，可以看到依據本發明的拉輕裝置 2 4、2 6各包括一外殼28，其中安裝一對棒30a、30b，以 繞平行的第一軸線A ]轉動。軋輕軸3 2 a、3 2 b由棒3 0 a、 3 0 b承載，而各軋輥軸被軸II支撐，以繞平行於個別棒的 第一軸線A!的第二軸線A2轉動。拉輥34由軋輥軸承載 ，且互相隔開，以在其間界定一間隙，用於承接沿著桿磨 機通行線P L移動的產品。 一電動桌一馬達3 6經由一行星齒輪單元3 8操作，使 碟形曲軸4 〇繞一平行於第〜與第二軸線A !與A 2的第三 - (4) 1267409 軸線A 3轉動。相同的構件4 2個別在諸如4 4的對立端樞 接至碟形曲軸4 0，及在諸如4 6的對立端樞接至自棒3 0 a 、3 0 b突起的耳部。 碟形曲軸4 0與鏈接構件4 2當作連桿，用於機械式耦 合馬達36與它的齒輪單元38至棒30a、30b，而馬達可 經由該連桿操作，使棒繞它們的個別第一軸線A】轉動， 藉以調整拉輥3 4於開啓位置（與一沿著桿磨機通行線移 動的產品隔開）與關閉位置（接觸及握住產品）之間。 軋輥軸32a、32b具備有齒的區段48，其嚙合於承載 在驅動軸52a、52b上之互相嚙合的驅動齒輪5〇a、50b。 驅動軸52a在54耦合至一電動第二馬達56。馬達56當 作驅動拉輕34的裝置。, 額外參考圖 4，可以看到拉輥裝置 24、26的第一與 第二馬達36、56由可程式邏韻控制器（tLC )控制，可 程式邏輯控制器的操作係響應於由桿磨機控制系統產生的 速率信號5 8及由在精製塊1 0出口端之熱金屬偵測器（ HMD-1 )與由緊鄰於拉輥裝置24、26前方的熱金屬偵測 器（HMD-2 )個別產生的控制信號60、62、64。代表產 品速率的信號5 8使可程式邏輯控制器能夠決定:產品沿著 通行線自一位置行進至次一位置-例如，在一熱金屬偵測 器與它的相關拉輥裝置之間-的時間。 產品速率的改變也指示滾軋產品的尺寸的改變。 熱金屬偵測器產生的信號指示前與尾端通過它們的沿 著通行線的個別位置。 - 8- (5) 1267409 圖5繪示控制拉輥裝置之一的前端夾緊序列的過程。 過程開始於決定馬達5 6是否操作以驅動拉輥3 4 (步驟6 6 )。如果拉輥並非正在被驅動，則過程被放棄（步驟68 )。如果拉輥正在被驅動，則系統決定伺服馬達3 6是否 已生效（步驟7〇)。如果伺服馬達尙未生效，則過程被 放棄。如果伺服馬達生效，則系統等待由可程式邏輯控制 器響應於自熱金屬偵測器HMD- 1收到的前端存在信號60 而供應的夾緊命令（步驟72 ),。根據產品速率信號58的 分析，系統接著決定產品尺寸是否已經改變（步驟74 ) 。如果產品尺寸已經改變5則系統等待前端到達HMD-2 (步驟7 6 )。在前端到達該位置時，系統設定伺服馬達 3 6的電流極限（步驟7 8 )，其決定待，由拉輥3 4施加至產 品的最大夾緊壓力。然後，伺服馬達操作，以緩慢移動拉 輥3 4成爲接觸產品及使電流增加至預設極限（步驟8 0 ) 。在規定的延遲以後’例如，5秒（步驟8 2 ) ·，系統決定 拉輥的預先接觸位置（步驟8 4 )，其與接觸產品表面相 距短距離，例如，與接觸相距2公厘。然後，在通知感測 伺服馬達移動拉輕至它們的完全開啓位置（步騾8 8 ) 以前，系統等待來自軋輕機控制系統的開啓命令（步騾 86) 〇 如果產品尺寸尙未改變（步驟Μ )，則系統移動拉 輥至預先決定的預先接觸位置（步驟9〇)。然後，系統 等待前端到達HMD-2 (步驟92 )，其後，設定伺服馬達 3 6的電流極限（步驟94 )，且伺服馬達激勵，將拉輥 (6) 1267409 34自它們的預先接觸位置迅速移動成爲接觸產品，接著 電流增加至預設的極限（步，驟96 )。然後，系統循環通 過步驟8 4至8 8的剩餘部分。 專精於此技術的人可以了解，提供類似的程序，以夾 緊產品的尾端，或當狀況需要時，用於夾緊產品的全部長 度。

.本發明提供很多優於目前使用的氣壓引動拉輕裝置與 控制系統的優點。例如，伺服馬達3 6的快速反應時.間使 得可以將HMDd偵測器定位在靠近拉輥裝置之處，及在 通過拉輕裝置的頭端的一公尺內夾緊產品。做一對比，當 使用較慢反應的氣壓引動系統時，熱金屬偵測器必須安置 在拉輥裝置的甚前方，通常在精製塊1/〇、之前。伺服烏達 3 6的扭矩限制能力與驅動馬達5 6的速率控制可以電親.合 ，以在產品加速與減速的期間正確平衡拉輥扭矩與夾力， 於.是避免產品的表面標記。拉輥的預先接觸位置可以記憶 ’且重複使用於相同的產品尺寸。用於引動夾緊序列的電 動系統比傳統氣壓控制系統更剛性，傳統氣壓控制系統由 於空氣的壓縮.而苦於當產品尺寸改變時夾力的不可控制的 變化。 【圖式簡單說明】 現在將參考附圖，更詳細說明本發明的這些與其他特 性及優點，其中： 圖1是裝有依據本發明的拉輥裝置之桿磨機的輸送端 -10 - (7) 1267409 示意圖； 圖2是通過圖1顯示的拉輥裝置之一所作的水平剖視 圖； 圖3是沿著圖2的線3 - 3所作的垂直剖視圖； 圖4是用於控制每一拉輥裝置的夾緊序列之系統的示 意圖；及 圖5是流程圖，說明一典型的夾緊序列。 圖式代表符號說明 10 精製塊 12 水箱 14 水箱， 16 水箱 18 舖設頭 2 0 qrsa 垣. 22 冷卻輸送器 24 拉輥裝置 26 拉輥裝置 28 外殼 30a 棒 30b 棒 32a 軋輥軸 32b 軋輥軸 3 4 拉輥 -11 - (8) 1267409 36 電動第一馬達 3 8 行星齒輪單元 40 碟形曲軸 4 2 鏈接構件 44 ilUL —L- 士山 46 對立端 48 有齒的區段 50a 驅動齒輪 50b 驅動齒輪 52a 驅動軸 52b 驅動軸 56 電動第二馬達 5 8 產品速率信號 60 控制信號 62 控制信號 64 控制信號

HMD-1 熱金屬偵測器 HMD-2 熱金屬偵測器 PLC 可程式邏輯控制器 A ] 第一軸線 A2 第二軸線 A 3 第三軸線 PL 桿磨機通行線 -12 _

Claims (1)

1267409 (1) 拾、申請專利範圍 1. 一種拉輥裝置，用於推動或阻礙沿著軋輥機的通行 線移動的產品，該拉輥裝置包含： 一對棒，其安裝成爲繞平行的第一軸線轉動； 軋輥軸，由該棒承載，每一軋輥軸被軸頸支撐，以繞 一平行於它的個別棒的第一軸線之第二軸線轉動； 拉輥，由該軋輥軸承載，該拉輥在其間界定一用於承 接該產品的間隙； 一電動第一馬達.； 連桿裝置，用於機械式耦合該第一馬達至該棒，該第 --馬達可經由該連桿裝置操作，使該棒繞該第一軸線轉動 ，及使該拉輥移動於開啓位置（與該產品隔開）與關閉位 置（接觸及握住其間的該產品）之間； ; 一電動第二馬達，用於可轉動地驅動該拉輥。 2 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該連桿裝置包 含： 一碟形曲軸，由該第一馬達驅動，以繞一平行於該第 —與第二軸線的第三軸線轉動；及 一對鏈接構件，每一鏈接構件在對立端樞接至該碟形 曲軸及一個別的該棒。 . 3 ·如申請專利範圍第1或2項之裝置，其中又包含：、 偵測器裝置，用於產生一信號，指示該產品存在於一 沿著該拉輥之間所界定的間隙前方之通行線的位置，.及 控制裝置，響應於該信號，以操作該第一馬達，藉由 - 13- 1267409 (2) 使該棒繞該第一軸線轉動，以移動該拉輥於該開啓與關閉 位置之間。 4 .如申請專利範圍第3項之裝置，其中該控制裝置額 外可以操作，以控制該拉輥施加於產品上的壓力。 5 _如申請專利範圍第4項之裝置，其中拉輥施加於產 品上的壓力是藉由改變該第一馬達施加的扭矩而控制。 6.如申請專利範圍第.4項之裝置，其中該控制裝置額 外可以操作，以控制該拉輥由該第二馬達驅動的速率。 7 ·如申請專利範圍第〗項之裝置，其中該第一馬達是 伺服馬達。 8 ·如申請專利範圍第3項之裝置，其中該控制裝置額 外可以操作，以針對一既定的產品尺寸，決定在該開啓與 關閉位置之間的該拉輥的預先接觸位置，及記憶該預先接 觸位置，以便後續再使用於相同尺寸的產品。 9 .如申請專利範圍第8項之裝置，其中該控制裝置額 外可以操作，以響應於該產品尺寸的改變而改變該預先接 觸位置。 1 0·—種控制拉輥操作之方法。在拉輥裝置中，熱滾 軋產品被引導沿著拉輥之間的通行線，且拉輕由一電動伺 服馬達開啓及關閉，該方法包含： (1 )偵測一產品在沿著該拉輥前方的通行線之位置 的到達與速率； (2 )根據步驟（])的結果，決定產品尺寸是否已自 原始尺寸改變至新尺寸； -14 - 1267409 (3) (3 )根據步驟（2 )的結果： (a )如果產品尺寸已改變： (i )設定施加至伺服馬達的電流極限，以 在產品上達成預定的拉輥； (i i )激勵伺服馬達，以緩慢移動拉輥自完 全開啓位置到達接觸產品的關閉位置，造成該預 定拉輥壓力；

iii )決定及儲存拉輥移動之伺服馬達的中 間設定，該完全開啓位置與預先接觸位置相距短 距離；或 (b )如果產品尺寸尙未改變： (丨）依據預先儲存的中間設定，激勵伺服 馬達，以迅速移動拉輥自該完全開啓位置到達所 得的預先接觸位置；

(ii )設定施加至伺服馬達的電流極限，在 產品上達成預定的拉輥壓力； (iii )自預先接觸位置緩慢移動拉輥成爲接 觸產品，在產品上造成該預定拉輥壓力； (W )決定及儲存伺服馬達之更新的中間設 定； (4 )等待拉輥開啓命令；及 (5 )激勵伺服馬達，使拉輥返回它們的完全開啓位 置。 -15-