一種采用分布式控制系統(tǒng)的多級萬能軋機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用分布式控制系統(tǒng)的多級萬能軋機，該裝置采用壓扁、粗軋、中軋和精軋多級軋制；原料進入本軋機系統(tǒng)，依次經過壓扁裝置、一級檢測、冷卻潤滑裝置、粗軋機頭、二級檢測、冷卻潤滑裝置、中軋機頭、三級檢測、冷卻潤滑裝置、精軋機頭、成品檢測，矯直收卷；其中每一級執(zhí)行器后的檢測裝置將數(shù)據實時反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用模糊控制的思想對檢測的數(shù)據進行分析綜合，進而控制相應的軋輥伺服電機進行聯(lián)動；該裝置的冷卻潤滑均采用油，避免采用油潤滑、水冷卻所帶來的“油水分離”問題；本發(fā)明的最大優(yōu)勢在于采用壓扁、粗軋、中軋和精軋多級軋制，實現(xiàn)線材軋機生產線的精確閉環(huán)控制，提高線材軋制的精度和效率。
【專利說明】
一種采用分布式控制系統(tǒng)的多級萬能軋機
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及機械設備技術領域，具體涉及一種俗稱乳機的金屬壓延機械，尤其是一種多級、分布式的萬能乳機系統(tǒng)。
技術背景
[0002]萬能乳機是由一對水平輥和一對立輥組成主機架，其四個輥的軸線在一個平面內，可對乳件進行四面加工，通過調節(jié)乳輥之間的距離和位置，可以加工不同規(guī)格及H型鋼、鋼軌、工字鋼、槽鋼、鋼板粧、U型鋼、L型鋼、不等邊角鋼等多種類型的型鋼。
[0003]世界上第一套萬能乳機建于1902年聲森堡的Arbed(阿爾貝德)廠，但當時乳出的較寬翼緣的工字鋼內惻仍有斜度。1908年按照格林乳制法(必須有一架乳邊機和一架萬能乳機配合使用)在美國伯利恒公司建成了第一個寬翼緣H型鋼廠，1914年德國培因公司也采用同樣的方法建成了培因H型鋼廠，1955年歐洲煤鋼聯(lián)營開發(fā)了 IPE鋼粱系列，1957年德國的培因H型鋼廠生產了第一批IPE鋼梁，但直到1970年工字鋼的生產仍占較大比例。
[0004]20世紀60年代以后，隨著世界鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，萬能乳機得以迅速發(fā)展，大多數(shù)國家的鋼鐵界都積極籌建新型的萬能乳機。各國充分利用原有的大型乳機和軌梁乳機進行技術改造，這種做法在日本得到普遍采用，從1961年到1972年的大約10年期間，日本先后改造了三個大型廠和一個軌梁廠，目的主要是引進萬能乳機。1965年日本已經有能力批量生產H型鋼，至20世紀60年代末，世界上共有大型乳機74套，軌梁乳機24套，寬邊鋼梁乳機12套。
[0005]國內近年來投產了數(shù)條萬能生產線，均是引進美國、德國等國外公司的設備和技術。國外設備不僅一次性投入較大，而且后期的維護費用也甚可觀，這促使一大批企業(yè)家與高校合作或者獨立研發(fā)具有完全自主知識產權的萬能乳機裝備。

【發(fā)明內容】

[0006]發(fā)明目的:
[0007]針對上述引進國外萬能乳機設備和技術所導致的一次性投入大、后期維護費用高等問題，研發(fā)具有完全自主知識產權的萬能乳機裝備，降低前期投入及后期維護成本，實現(xiàn)線材乳機生產線的精確閉環(huán)控制，提高線材乳制的精度和效率。
[0008]技術方案:
[0009]本乳機系統(tǒng)采用壓扁、粗乳、中乳、精乳多級乳制。原料由放線機送入本系統(tǒng)，依次經過壓扁裝置、檢測裝置、冷卻潤滑裝置、粗乳機頭、檢測裝置、冷卻潤滑裝置、中乳機頭、檢測裝置、冷卻潤滑裝置、精乳機頭、成品檢測裝置，最終矯直收卷。為便于運輸，機架可拆分為前后兩部分，通過螺栓連接。上述所有裝置固定于機架上，其輥子貼合中心點在同一直線上。
[0010]壓扁裝置的作用是將原材料壓扁，是乳制的第一步，在這個過程中，材料形變最大。壓扁裝置主要由兩個壓扁輥子組成，其中下輥子固定，上棍子的位置由伺服電機控制，通過控制伺服電機，可以調節(jié)兩個輥子之間的距離，從而控制材料壓扁的厚度。
[0011]檢測裝置的作用是在線測寬測厚并進行實時顯示，進一步地將檢測的數(shù)據反饋到輸入端，通過控制器控制相應的乳輥伺服電機進行聯(lián)動，進而控制型材的寬度和厚度參數(shù)并使之滿足要求。檢測裝置由底座、限位機構、測厚機構、測寬機構組成。由于檢測裝置在檢測時對線材的平穩(wěn)度要求較高，故檢測裝置的前中后分別設有限位機構，以穩(wěn)定線材。整個檢測裝置按照限位機構、厚度測量機構、限位機構、寬度測量機構、限位機構的順序安裝，而且相互之間留有一定的縫隙，以便機構自身獨立自由的擺動或者輥輪自由地轉動。裝置中五對輥輪之間均通過復位彈簧彈性的貼合在一起，既能使線材方便通過，還能使輥輪彈性貼合。厚度測量機構和寬度測量機構均是采用雙杠桿結構，兩者輥輪安裝的角度相互垂直。雙杠桿形成一種“懸浮”結構，能使線材處于自然拉伸狀態(tài)，且利用線材引起輥輪之間的位移變化量，再通過接觸式位移傳感器產生的形變測得型材的厚度或寬度。本系統(tǒng)包含三個檢測裝置，其作用和結構完全相同。
[0012]冷卻潤滑裝置，顧名思義，其主要作用是起到冷卻和潤滑作用，此外還可以調節(jié)線材的張緊程度，控制線速度。其主要部件包括冷卻油池、導向輪、氣缸、壓緊輪、拉線式位移傳感器。冷卻油池的上方裝有氣缸，氣缸伸縮帶動壓緊輪上下運動，從而控制線材的張緊程度，氣缸的位置通過拉線式位移傳感器測量。冷卻潤滑裝置同時起到冷卻和潤滑作用，避免采用油潤滑、水冷卻所帶來的“油水分離”問題。本系統(tǒng)包含三個冷卻潤滑裝置，其作用和結構完全相同。
[0013]乳機頭用于對線材的乳制，本裝置的乳機頭為萬能乳機頭，乳機頭的四個乳輥分別由三組直線導軌構成的滑動機構實現(xiàn)進給運動，并分別由四個伺服電機驅動，可以對材料進行多種截面形狀的乳制，乳輥乳制進口處設有冷卻油和潤滑脂噴頭，乳輥內部設有油路冷卻系統(tǒng)。本系統(tǒng)所包含粗乳、中乳、精乳三個乳機，其結構完全相同，區(qū)別在于每次乳制的精度不同。
[0014]成品檢測裝置是本系統(tǒng)的最后一道檢測環(huán)節(jié)，其作用是將檢測結果反饋給控制器，控制器根據檢測的數(shù)據按照一定的算法對前面的一級或多級執(zhí)行器進行控制，盡可能的減小誤差。成品檢測裝置包括水平限位機構、豎直限位機構、寬度測量機構、厚度測量機構和浮動機構。寬度測量機構和厚度測量機構安裝于浮動機構上，相比于前級檢測裝置，進一步消除了線材的抖動，使檢測時線材更加平穩(wěn)，提高了檢測的精度。
[0015]本系統(tǒng)在壓扁裝置、粗乳機頭、中乳機頭、精乳機頭后均設有獨立的檢測裝置。檢測的數(shù)據實時反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)基于模糊控制的思想，根據反饋值與設定值的誤差大小，控制相應的乳機頭改變位置或者角度，進而實現(xiàn)線材乳機生產線的精確閉環(huán)控制，提高線材乳制的精度和效率。
[0016]有益效果:
[0017]研發(fā)具有完全自主知識產權的萬能乳機裝備，降低前期投入及后期維護成本，實現(xiàn)線材乳機生產線的精確閉環(huán)控制，提高線材乳制的精度和效率。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例技術中的技術方案，下面將對實施例技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹:
[0019]圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖，包括機架1、壓扁裝置2、檢測裝置3、冷卻潤滑裝置4、粗乳機頭5、檢測裝置6、冷卻潤滑裝置7、中乳機頭8、檢測裝置9、冷卻潤滑裝置10、精乳機頭11和成品檢測裝置12。
[0020]圖2為壓扁裝置結構示意圖，包括伺服電機13、絲杠14、上輥15、下輥16。
[0021]圖3為檢測裝置結構示意圖，包括基座17、限位機構18、厚度測量機構19、限位機構20、寬度測量機構21和限位機構22。
[0022]圖4為冷卻潤滑裝置結構示意圖，包括導向輪23、冷卻油池24、拉線式位移傳感器25、氣缸26和壓緊輪27。
[0023]圖5為乳機頭結構示意圖，包括伺服電機28、內部固定框架29、直線導軌30、栗形安裝塊31、傳動絲桿32、直線導軌34、乳輥固定架35、滑塊固定裝置36、乳輥37、直線導軌
40 ο
[0024]圖6為成品檢測裝置結構示意圖，包括水平限位機構41、豎直限位機構42、寬度測量機構43、厚度測量機構44和浮動機構45。
[0025]圖7為本發(fā)明的控制系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖，對本發(fā)明做進一步說明。
[0027]圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖。原料由放線機送入本系統(tǒng)，依次經過壓扁裝置
2、檢測裝置3、冷卻潤滑裝置4、粗乳機頭5、檢測裝置6、冷卻潤滑裝置7、中乳機頭8、檢測裝置9、冷卻潤滑裝置10、精乳機頭11、最終檢測裝置12，最終矯直收卷。所述裝置2-12固定在機架I上，為便于運輸，機架I可拆分為前后兩部分，通過螺栓連接。上述裝置的輥子貼合中心點均在同一直線上。
[0028]圖2是壓扁裝置的結構示意圖。壓扁裝置主要由兩個壓扁輥子組成，其中下輥16固定，上輥15的位置由伺服電機13控制，伺服電機13旋轉帶動絲杠14轉動，上輥15隨之上下運動。通過控制伺服電機，可以調節(jié)兩個輥子之間的距離，進而控制材料壓扁的厚度。
[0029]圖3是檢測裝置結構示意圖。檢測裝置包括基座17、限位機構18、厚度測量機構
19、限位機構20、寬度測量機構21和限位機構22。檢測裝置按照限位機構18、厚度測量機構19、限位機構20、寬度測量機構21、限位機構22的順序，獨立地通過相應的支架用螺栓固定在基座17上，且相互之間留有一定的縫隙。裝置中五對輥輪之間均通過復位彈簧彈性的貼合在一起，既能使線材方便通過，還能使輥輪彈性貼合。厚度測量機構19和寬度測量機構31均是采用雙杠桿結構，兩者輥輪安裝的角度相互垂直。雙杠桿形成一種“懸浮”結構，能使線材處于自然拉伸狀態(tài)，且利用線材引起輥輪之間的位移變化量，再通過接觸式位移傳感器產生的形變測得型材的厚度或寬度。本系統(tǒng)所包含的三個檢測裝置3、6、9，其作用和結構完全相同。
[0030]圖4是冷卻潤滑裝置結構示意圖。冷卻潤滑裝置主要包括冷卻油池22、導向輪23、氣缸24、壓緊輪25、拉線式位移傳感器26。冷卻油池22的上方裝有氣缸24、壓緊輪25和拉線式位移傳感器26，氣缸24伸縮帶動壓緊輪25上下運動，控制線材的張緊程度，壓緊輪25的位置通過拉線式位移傳感器26測量，將壓緊輪位置信息反饋給控制系統(tǒng)，以便調整各部分速度。本系統(tǒng)所包含的三個冷卻潤滑裝置4、7、10，其作用和結構完全相同。
[0031]圖5為乳機頭結構示意圖。乳機頭用于對線材的乳制，每個乳輥37在三組直線導軌30、35、40構成的移動方向上運動，并分別由伺服電機28驅動，伺服電機28驅動傳動絲桿32實現(xiàn)乳輥37位置靈活可調，可以方便組合不同形狀的乳制孔，實現(xiàn)不同形狀乳制材料。本系統(tǒng)所包含粗乳、中乳、精乳三個乳機，其結構完全相同，區(qū)別在于每次乳制的精度不同。
[0032]圖6為成品檢測裝置結構示意圖。成品檢測裝置包括水平限位機構41、豎直限位機構42、寬度測量機構43、厚度測量機構44和浮動機構45。線材依次通過水平限位機構41、豎直限位機構42、寬度測量機構43、厚度測量機構44、豎直限位機構42、水平限位機構41。其中寬度測量機構42和厚度測量機構43安裝于浮動機構44上，相比于前級檢測裝置，進一步消除了線材的抖動，使檢測時線材更加平穩(wěn)，提高了檢測的精度。
[0033]圖7為本發(fā)明的控制系統(tǒng)示意圖。壓扁裝置、粗乳機頭、中乳機頭、精乳機頭后均設有獨立的檢測裝置。檢測的數(shù)據實時反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)基于模糊控制的思想，根據反饋值與設定值的誤差大小，控制相應的乳機頭改變位置或者角度，進而實現(xiàn)線材乳機生廣線的精確閉環(huán)控制，提尚線材乳制的精度和效率。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不以上述實施方式為限，但凡本領域普通技術人員根據本發(fā)明所揭示內容所作的等效修飾或變化，皆應納入權利要求書中記載的保護范圍內。
【主權項】
1.本發(fā)明提供的一種采用分布式控制系統(tǒng)的多級萬能乳機，其特征在于采用壓扁、粗車U中乳和精乳多級乳制；其中該系統(tǒng)包括機架1、壓扁裝置2、檢測裝置3、冷卻潤滑裝置4、粗乳機頭5、檢測裝置6、冷卻潤滑裝置7、中乳機頭8、檢測裝置9、冷卻潤滑裝置10、精乳機頭11和成品檢測裝置12。所述裝置2-12固定在機架I上，為便于運輸，機架I可拆分為前后兩部分，通過螺栓連接。上述裝置的輥子貼合中心點均在同一直線上。2.根據權利要求1所述的壓扁裝置，其特征在于該裝置包括伺服電機13、絲杠14、上輥15和下輥16 ;其中下輥16固定，上輥15的位置由伺服電機13控制，伺服電機13旋轉帶動絲杠14轉動，上輥15隨之上下運動。通過控制伺服電機，可以調節(jié)兩個輥子之間的距離，進而控制材料壓扁的厚度。3.根據權利要求1所述的檢測裝置，其特征在于該裝置包括基座17、限位機構18、厚度測量機構19、限位機構20、寬度測量機構21和限位機構22 ;其中檢測裝置按照限位機構18、厚度測量機構19、限位機構20、寬度測量機構21、限位機構22的順序，獨立地通過相應的支架用螺栓固定在基座17上，且相互之間留有一定的縫隙。4.根據權利要求1所述的冷卻潤滑裝置，其特征在于該裝置包括冷卻油池22、導向輪23、氣缸24、壓緊輪25、拉線式位移傳感器26 ;其中冷卻油池22的上方裝有氣缸24、壓緊輪25和拉線式位移傳感器26 ;氣缸24伸縮帶動壓緊輪25上下運動，控制線材的張緊程度，壓緊輪25的位置通過拉線式位移傳感器26測量，將壓緊輪位置信息反饋給控制系統(tǒng)，以便調整各部分速度；冷卻潤滑裝置同時起到冷卻和潤滑作用，避免采用油潤滑、水冷卻所帶來的“油水分離”問題。5.根據權利要求1所述的乳機頭，其特征在于該裝置可以對乳制材料進行四個方向上的異形乳制，每個乳制方向由三組直線導軌組成的側向滑動機構實現(xiàn)進給運動，可方便實現(xiàn)乳輥的精確定位調節(jié)；乳機頭的乳輥內部設置有循環(huán)油路冷卻系統(tǒng)。6.根據權利要求1所述的成品檢測裝置，其特征在于該裝置包括水平限位機構41、豎直限位機構42、寬度測量機構43、厚度測量機構44和浮動機構45 ;線材依次通過水平限位機構41、豎直限位機構42、寬度測量機構43、厚度測量機構44、豎直限位機構42、水平限位機構41 ;其中寬度測量機構42和厚度測量機構43安裝于浮動機構44上，相比于前級檢測裝置，進一步消除了線材的抖動，使檢測時線材更加平穩(wěn)，提高了檢測的精度。7.根據權利要求1所述的一種多級、分布式萬能乳機系統(tǒng)特征在于每一級執(zhí)行器后均裝有檢測裝置，其檢測的數(shù)據實時反饋給控制系統(tǒng)，然后控制系統(tǒng)根據每一級反饋的結果，采用分布式的PID模糊控制，控制相應的乳輥伺服電機進行聯(lián)動，進而實現(xiàn)線材乳機生產線的精確閉環(huán)控制，以提高線材乳制的精度和效率。
【文檔編號】G05B19/418GK105988437SQ201510073352
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月10日
【發(fā)明人】穆開洪, 帥立國, 滕子健, 萬嶸, 馬云波, 陳慧玲, 刁梁
【申請人】張家港市宏鑫源科技有限公司