自适应板宽的纠偏装置的设计_李佳奇.pdf

第 3 期0引言板带车间卷板开卷校平剪切生产线在机组连续作业时，由于机组设备的安装精度、传动辊子的磨损、特别是带钢板型等因素的影响，带钢在运行时往往产生跑偏现象。带钢跑偏会影响带卷质量，甚至损伤机组设备。因此，机组的跑偏控制具有较重要的意义。减少带钢跑偏有以下四个主要措施：保证机组设备的安装精度和传动辊子的良好表面形状；改善带钢板型，提高带卷质量；选择合适的机组工艺参数。机组速度和张力对带钢跑偏有较大的影响，增加机组张力能改善带钢跑偏现象，提高机组速度则易产生跑偏现象；机组中装设跑偏控制装置，使带钢跑偏控制在一定范围内。前三种措施都涉及到现场安装和工艺参数，本文讨论的是除控制现场工艺参数设置外，额外专设的跑偏控制装置，即纠偏装置。带钢跑偏控制装置一般为刚性机械导向装置，通常采用垂直导向辊或侧挡板。这种装置用在允许跑偏量较大、带钢较厚和运行速度较低的场合，这种传统的垂直导向辊纠偏装置已经在开卷校平剪切线广泛使用。但随着工厂自动化智能化和无人工厂等理念的提出，配合全自动一键穿带功能的实现，需要开发一款自动调节以适应各种不同板带宽度的纠偏装置。1问题现状现有纠偏装置在纠偏钢材板带跑偏时，只能依靠人工手动调节或者系统预设宽度，难以根据钢材板带宽度自动检测并动态调整纠偏宽度，这使得纠偏轮和钢材板带的贴合度较低，钢材纠偏结果不理想。基于以上问题，针对现有不足，本文设计了一种自动调节适应板宽的精准纠偏机构。2纠偏机构2.1结构本装置是一种自动精准纠偏机构，主要由机架装置、移动装置、纠偏装置和感应装置组成。本装置为一种纠偏装置，更为具体地讲是一种数控板料加工线使用的纠偏装置。其主要结构包括机架装置、移动装置和感应装置。所述机架装置包括纠偏机架、直线导轨、连接法兰、电机座、滚珠丝杆安装座、盖板和过渡板；所述移动装置包括伺服电机、行星减速机、滚珠丝杆副及滑座；所述纠偏装置包括侧纠偏轮和中心纠偏轮；所述感应装置包括微动开关、底座、弹簧座、支撑轴、弹簧、复合轴承及限位盖板。工作时通过板材边缘挤压中央纠偏轮，推动弹簧座向后移动，触发微动开关并反馈给伺服电机，进而伺服电机通过滚珠丝杆推动滑座向后移动，在中央纠偏轮贴合板材边缘时，弹簧座向前复位，微动开关停止反馈信号，滑座停止移动，能够根据钢材板带宽度自动检测并动态调整纠偏宽度，具有较好的纠偏效果。本装置的主要机构包括以下四大部分。2.1.1机架装置机架主要由纠偏机架、直线导轨、连接法兰、电机座、滚珠丝杆安装座、盖板和过渡板组成。机架作为整个纠偏装置的基础，其本身需要有一定的刚性收稿日期：2023-01-12；修订日期：2023-02-18自适应板宽的纠偏装置的设计李佳奇，田骁，任杰，袁小伟，杨建（江苏亚威股份有限公司，江苏 江都 225200）摘要：板带车间开卷校平剪切生产线连续作业需要纠偏装置防止带材跑偏。为实现卷板开卷校平剪切生产线自动化少人化的目标，配合一键自动穿带功能，使开卷生产线自动适应板带宽度，开发出了一种可以自动适应不同板宽的板带纠偏装置。关键词：开卷校平剪切生产线；自适应板宽；纠偏装置；设计中图分类号：TG385.9文献标识码：ADOI：10.16316/j.issn.1672-0121.2023.03.011文章编号：1672-0121（2023）03-0049-03第 58 卷 第 3 期Vol.58 No.3CHINA METALFORMING EQUIPMENT&MANUFACTURING TECHNOLOGY2023 年 6 月Jun.202349-第 58 卷和稳定性。故而采用钢板与方管钢焊接的形式，以满足自身刚性和稳定性的需求。其余部件均采用螺纹连接的形式并辅以防松弹垫加以固定，使连接可靠稳固。2.1.2移动装置移动装置包括伺服电机、行星减速机、滚珠丝杆副、滑座及侧纠偏轮。所述伺服电机与行星减速机采用直连的形式分别安装于机架的两侧，并与滚珠丝杆相连以驱动滚珠丝杆转动。所述滚珠丝杆则与滑座相连驱动滑座运行，而侧纠偏轮则固定于滑座上。2.1.3纠偏装置纠偏装置包括中心纠偏轮和位于中心纠偏轮两侧的侧纠偏轮，所述中心纠偏轮与两所述侧纠偏轮均安装于滑座上，所述滑座安装于直线导轨副上并由滚珠丝杆副驱动。2.1.4感应装置感应装置包括微动开关、底座、弹簧座、支撑轴、弹簧、复合轴承及限位盖板。所述弹簧座通过限位盖板固定于底座上，所述支撑轴的一端通过过盈配合与底座相连，另一端伸入弹簧座内且套有弹簧，所述弹簧两端的支撑轴上均安装有轴承，所述微动开关安装于与弹簧座的一侧。本装置的具体机构如图 1、图 2 所示。3对比测试3.1搭建试验台为了测试新型纠偏装置的运行特性，搭建三个实验台进行测试。第一个纠偏装置为纯手动机械调节纠偏装置，结构如图 3 所示。由手动手轮带动丝杆旋转，带动丝杆上螺母位置移动进而调节了丝杆上的侧导纠偏轮的位置。第二组纠偏结构为电动调节纠偏机构，如图 4 所示,由电机带动丝杆旋转带动纠偏轮移动，由按钮盒按钮人工控制电机启停正反转调节侧导纠偏轮的位置。第三组纠偏机构为本次设计的自动适应板宽的纠偏机构。三组实验装置均连好所需电气控制柜以提供供电和控制功能，使各装置在正常工作时的状况下实验。实验对比使用三组纠偏装置在板宽不同的情况下的具体调节情况。3.2实验测试对比使用第一组纠偏装置时，由最小板宽29140144023013671685ee图 1纠偏装置三视图111210915141314图 2纠偏装置感应板宽局部视图1.机架 2.直线导轨副 3.伺服电机 301.电机座 4.滚珠丝杆401.安装座 402.连接法兰 5.滑座 6.减速机 7.中心纠偏轮8.侧纠偏轮 9.弹簧座 10.盖板 11.底座 12.支撑轴 13.弹簧14.轴承 15.微动开关 16.不锈钢过渡板50-第 3 期图 4电动调节纠偏装置图 3纯手动机械调节纠偏装置李佳奇，等：自适应板宽的纠偏装置的设计400mm 调节到最大板宽 2050mm，每侧的侧导纠偏轮的运行行程为 825mm。调节丝杆的导程已知为8mm，则易知需转动 103.125 圈。实际操作需要计时1157，需要操作人员 1 人。在实际生产中，不同卷板宽会有误差，在调节最后阶段还需人工反复微调，所以显然生产实际中所需的调整时间会更长。使用第二组电机调节纠偏装置时，可以在机器旁的按钮盒上用旋钮开关控制电机运动的方向。本装置所选的滚珠丝杠副的导程为 6mm，驱动电机额定转速 3000 转/min，减速机减速比 12。调节板宽4002050mm 时，所需时间为 33s，明显快于手动调节，操作人员 1 人。同样考虑到在实际生产中，不同卷板宽会有误差，在调节最后阶段还需人工反复微调，且需要配合生产线启停观察纠偏轮和板带的接触情况，所以显然生产实际中所需的调整时间会显著变长，根据经验各产线实际纠偏调节仍需数分钟。使用第三组新型纠偏装置时，由于有微动开关的反馈，调节装置可以一次调整到目标宽度，无需反复多次微调，极大地节省了调整时间。且因微动开关的反馈从而形成闭环控制，该装置得以实现自动化，在整线穿带时统一由中控发送指令调节适应板宽，已经无需单独派人到纠偏装置旁观察调节。实际测试一次调节宽度的时间为 21s，且无需再行调节。4结论新设计的纠偏装置显著缩减了调节时间，提升了调节板宽使用体验，达成了纠偏装置的少人化自动化运行。新型纠偏装置明显优于传统纠偏装置。参考文献：1邹家祥.轧钢机械M.北京：冶金工业出版社，2000.2成大先.机械设计手册M.北京：化学工业出版社，2002.3刘会英.机械原理M.北京：机械工业出版社，2018.4王瑜，敖宏瑞.机械设计基础M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003.Design of a deviation correction device thatautomatically adapts to different plate widthsLI Jiaqi,TIAN Xiao,REN Jie,YUAN Xiaowei,YANG Jian（Jiangsu Yawei Co.,Ltd.,Jiangdu 225200,Jiangsu China）Abstract:The continuous operation of uncoiling,leveling,and shearing lines in the plate and strip workshoprequires a deviation correction device to prevent strip deviation.In order to achieveautomation of the coilshearing production line,in combination with the one-button automatic threading function,so that the coilshearing production line can automatically adapt to the width of the plate and strip,a plate and strip devia-tion correction device that can automatically adapt to different plate widths has been developed.Key words:Deviation correction device;Design;Automatic adaptation51-