CN105197640A - 一种非晶薄带材的收卷*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非晶薄带材的收卷***，包括制带区和收卷区，制带区内安装有由第一伺服电机驱动的冷却辊，收卷区内安装有收卷机，收卷机上设有由第二伺服电机驱动的真空吸附辊；收卷区内还设有贯通整个收卷区的水平导轨；收卷机安装在水平导轨上，能相对水平导轨往复平移；还包括监控终端和用于检测冷却辊和真空吸附辊状态的第一线速度检测装置和第二线速度检测装置；监控终端根据第一线速度检测装置和第二线速度检测装置的信号控制第一伺服电机和第二伺服电机，同步冷却辊和真空吸附辊的线速度。本发明提供的非晶薄带材的收卷***，实现了非晶带材高速生产的在线收卷，较传统的收卷方式而言，节省了大量的人力，同时提高了收卷的效率。

Description

一种非晶薄带材的收卷***

技术领域

本发明涉及非晶薄带材的生产领域，尤其是涉及一种非晶薄带材的收卷***。

背景技术

非晶合金材料又称金属玻璃，是一种无晶体原子结构的合金。该合金是由熔融状态下的合金以每秒百万度的冷却速度急冷后得到的。这种材质厚度一般为0.02mm到0.035mm，而且非常脆、硬。

非晶带材在生产过程中产出速度很快，每秒可达25-40米长度的带材，在这样高速的情况下，如何把生产出来的带材进行收卷是一个非常关键的过程。目前国内大部分生产厂家都是把带材喷射到干净的地面上，再由人工来收卷，这种方式占用了大量的人工和场地，效率低下。

为了提高非晶带材的生产效率，大幅减少生产用场地，以及收卷的人工工作量，需要一种非晶带材在线的自动卷取装置。授权公告号为CN202296478U的专利文件公开了一种非晶带材在线自动卷取装置，包括制带机铜辊、收卷辊，所述制带机铜辊、收卷辊分别转动安装在支架上，所述制带机铜辊、收卷辊之间固定安装输送轨道，所述输送轨道上设有数个铜线圈绕成的电磁铁，所述输送轨道下方安装有压缩空气气道，所述压缩空气气道联通输送轨道表面的多孔轨道面，所述输送轨道采用硅钢制成。这种在线自动卷取装置虽然减少了占地面积以及收卷的人工工作量，但带材在输送轨道上滑行时，压缩空气吹拂带材的下表面，由于带材自身质量轻，压缩空气可能会使带材形成波浪，而在磁场的吸引力下，带材贴合在导轨上时，可能会造成带材表面褶皱或不平整，影响带材的质量。

授权公告号为CN101837901B的专利文件公开了一种平移式收卷机构，包括机架、收卷轴、触压辊，收卷轴支座可前后平移地安装在水平轨道上，并设有可推动收卷轴支座前后平移的油缸；所述触压辊支架可前后移动地安装在机架上，还设有对触压辊支架施加推力的气缸，气缸的活塞杆连接触压辊支架；还设有中央控制处理器、感测气缸活塞杆或触压辊支架位移的直线位移传感器，直线位移传感器连接到中央控制处理器；中央控制处理器连接油缸的驱动电路，中央控制处理器根据直线位移传感器的信号控制油缸动作。当触压辊支架或气缸活塞杆出现向后移动时，中央控制处理器根据直线位移传感器的信号控制油缸动作，推动收卷轴支座相应向前移动，使气缸的活塞杆向前移动，直至气缸的活塞杆和触压辊恢复到初始位置。这种平移式收卷机构能够使成品卷与触压辊之间的压力稳定，卷材进入成品卷的传送路径和切角始终保持不变，但这种平移式收卷机构适用在大直径卷材收卷的场合，并不适用于非晶薄带材的收卷。油缸和气缸仅用于微调，收卷轴支座在水平轨道上的位移基本等于卷材收卷的半径，卷材收卷时仍需要机械或人手令卷材吸附到收卷轴上。

发明内容

为了提供一种节约人工工作量、带材收卷齐整的小直径卷材收卷的在线自动收卷装置，本发明提供如下技术方案：

一种非晶薄带材的收卷***，包括制带区和收卷区，所述制带区内安装有由第一伺服电机驱动的冷却辊，收卷区内安装有收卷机，收卷机上设有由第二伺服电机驱动的真空吸附辊；所述收卷区内还设有贯通整个收卷区的水平导轨；收卷机安装在水平导轨上，能相对水平导轨往复平移；还包括监控终端和用于检测冷却辊和真空吸附辊状态的第一线速度检测装置和第二线速度检测装置；所述监控终端根据第一线速度检测装置和第二线速度检测装置的信号控制第一伺服电机和第二伺服电机，同步冷却辊和真空吸附辊的线速度。

监控终端可以是设有信息比对模块和输出控制模块的服务器或PLC***。

真空泵组与真空吸附辊相连，为真空吸附辊提供吸附带材所需的真空环境。

本发明的工作原理如下：

预设冷却辊和真空吸附辊运行的线速度。驱动收卷机，让收卷机沿水平导轨移动，靠近冷却辊。启动冷却辊和真空吸附辊，当钢液落到冷却辊表面时，钢液在高速旋转的冷却辊上急速冷却形成非晶带材，带材通过压缩空气吹离冷却辊，从真空吸附辊的下方通过真空吸附辊。随后启动真空泵组，非晶带材被吸附到真空吸附辊上。此时，由于两辊的距离很近，真空吸附辊下方的带材会比较平稳。随后收卷机在水平导轨上沿远离冷却辊的方向移动至预定位置，张紧带材，带材在收卷机上完成卷取。在此过程中，线速度监测装置检测冷却辊和真空吸附辊的实时线速度，并将信号上传至监控终端，监控终端通过信息比对模块将冷却辊和真空吸附辊的线速度比对。由于真空吸附辊所卷取带材的体积不断增加，真空吸附辊的转速必然会降低。当信息比对模块发现冷却辊和真空吸附辊两者之间线速度不一致时，监控终端通过输出控制模块发出控制信号，调整第一伺服电机和第二伺服电机的转速，令冷却辊和真空吸附辊的线速度保持一致。

在非晶带材的制备工艺中，处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上，钢水以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下，从而形成非晶带材。因此，钢水冷却的效果对非晶带材的质量有很大的影响。为了保证带材的冷却效果符合制备工艺要求，优选的是，所述收卷区内安装有由第三伺服电机驱动的下压辊和用于驱动下压辊升降的第一驱动装置；所述下压辊设在收卷区靠近冷却辊的一侧，下压辊上设有用于监测下压辊状态的第三线速度检测装置；所述监控终端根据第一线速度检测装置、第二线速度检测装置和第三线速度检测装置的信号控制第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机，同步冷却辊、真空吸附辊和下压辊的线速度。

该第一驱动装置可以是气缸、液压缸或其它常用于提供提供机械能的进行直线往复运动的执行元件或结构。

在卷取过程中，第一线速度监测装置、第二线速度检测装置和第三线速度检测装置检测冷却辊、真空吸附辊和下压辊的实时线速度，并将信号上传至监控终端，监控终端通过信息比对模块将冷却辊、真空吸附辊和下压辊的线速度比对，当比对发现三者之间线速度不一致时，监控终端通过输出控制模块发出控制信号，调整第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机的转速，令冷却辊、真空吸附辊和下压辊的线速度保持一致。第一驱动装置驱动下压辊下行，直至下压辊与带材接触，，张紧带材并让带材包裹在冷却辊上，从而增加带材与冷却辊的接触面积，强化冷却效果。

卷取过程中，随着卷材的直径增大，卷材的表面张力会出现波动，影响收卷质量。为此，优选的是，所述收卷区内安装有由第四伺服电机驱动的提升辊和用于控制提升辊升降、平移的第二驱动装置；所述提升辊设在下压辊的下游位置，提升辊上设有用于检测带材表面张力的张力检测装置和检测提升辊状态的第四线速度检测装置；所述监控终端根据第一线速度检测装置、第二线速度检测装置和第四线速度检测装置的信号控制第一伺服电机、第二伺服电机和第四伺服电机，同步冷却辊、真空吸附辊和提升辊的线速度。

该第二驱动装置可以是气缸、液压缸或其它常用于提供提供机械能的进行直线往复运动的执行元件或结构。

真空吸附辊吸附带材后，收卷机远离冷却辊，移动至预定位置，随后第一驱动装置驱动下压辊下压，第二驱动装置驱动提升辊平移靠近带材，并驱动提升辊上升直至提升辊移动至预设位置与带材接触。根据张力检测装置反馈的信号，监控终端输出控制信号控制冷却辊、真空吸附辊和提升辊的线速度，从而保证卷取时带材的张力在合适的范围内，避免了由于张力过大造成带材断裂或张力过小造成卷材表面张力波动的情况。

非晶带材在生产过程中产出速度很快，每秒可达25-40米长度的带材，在这样高速的情况下控制伺服电机调整冷却辊、下压辊、提升辊和真空吸附辊的线速度，伺服电机的响应速度尤为重要。为了保证伺服电机能及时根据控制信号调整各辊的线速度，优选的是，第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机的响应速度在0.25-10毫秒范围内。进一步的，第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机的响应速度在0.25-0.8毫秒范围内。

本发明提供的非晶薄带材的收卷***，实现了非晶带材高速生产的在线收卷，较传统的收卷方式而言，节省了大量的人力，同时提高了收卷的效率。本收卷***中，收卷机能直接移动至冷却辊前，令非晶带材能直接吸附到真空吸附辊上，无需人工操作，整个收卷过程自动化程度高，保证了带材的收卷质量。

附图说明

图1是本发明实施例中收卷***连接示意图；

图2是本发明实施例中收卷机的示意图；

图3是本发明实施例中下压辊的示意图；

图4是本发明实施例中下压辊移动方向的示意图；

图5是本发明实施例中提升辊的示意图；

图6是本发明实施例中提升辊移动方向的示意图；

图7是本发明实施例中收卷***布局示意图；

图8是本发明实施例中信号传输的示意图。

附图标记说明：1-制带区；2-收卷区；3-冷却辊；4-水平导轨；5-收卷机；6-真空吸附辊；7-下压辊；8-提升棍；9-第一直线导轨；10-第二直线导轨；11-真空泵组；12-张力检测仪；13-第二步进电机；14-第二液压缸；15-第二机架；16-第二连接板

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。

如图1、7所示，一种非晶薄带材的收卷***，包括制带区1和收卷区2。

在制带区1内，第一伺服电机与冷却辊3连接，驱动冷却辊3旋转。熔炼喷包位于冷却辊3的上方。冷却辊3上安装有用于检测冷却辊3状态的第一线速度检测装置。

如图2所示，在收卷区2内安装有水平导轨4。水平导轨4沿带材输送方向平行安装，贯通整个收卷区2。水平导轨4上预设有起始位置和收卷位置。收卷机5安装在水平导轨4上，在起始位置和收卷位置之间，能相对水平导轨4往复平移。收卷机5上的真空吸附辊6与第二伺服电机相连，第二伺服电机驱动真空吸附辊6旋转。在真空吸附辊6上还安装有用于检测真空吸附辊6状态的第二线速度检测装置。收卷机5上还安装有真空泵组11。真空泵组11跟随收卷机5在水平导轨4上滑动。

如图3、4所示，下压辊7安装在冷却辊3和收卷位置之间，靠近冷却辊3的一侧。第三伺服电机与下压辊7相连，驱动下压辊7旋转。下压辊7安装在第一直线导轨9上，通过第一步进电机驱动，从而使下压辊7能在第一直线导轨9上滑行。第一直线导轨9与水平面垂直安装。

第一步进电机和第一直线导轨9共同组成第一驱动装置。在第一驱动装置的驱动下，下压辊7在第一直线导轨9上滑动。下压辊7上安装有用于监测下压辊7状态的第三线速度检测装置。

如图5、6所示，提升辊8安装在下压辊7和收卷位置之间。第四伺服电机与提升辊8相连，驱动提升辊8旋转。提升辊8通过第二连接板16安装在第二机架15上。第二机架15安装在第二直线导轨10上，通过第二步进电机13驱动，提升辊8在第二直线导轨10上滑行。第二直线导轨10垂直于水平导轨4安装。提升辊8还连接有第二液压缸14。在第二液压缸14的驱动下，下压辊7能相对冷却辊3升降。第二液压缸14、第二步进电机13和第二直线导轨10共同组成第二驱动装置。在第二驱动装置的驱动下，提升辊8在竖直平面内运动。提升辊8上安装有用于检测带材表面张力的张力检测仪12和检测提升辊8状态的第四线速度检测装置。

本实施例中，监控终端是装有信息比对模块和输出控制模块的PLC***。

本实施例中，第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机的响应速度在0.25-0.8毫秒范围内。

预设各辊运行的线速度并驱动收卷机5至起始位置。熔炼喷包喷出钢水到高速转速的冷却辊3上，快速冷却后形成非晶带材，与真空吸附辊6连通的真空泵组11启动，非晶带材被吸附到真空吸附辊6上，随后驱动收卷机5往收卷位置滑行。收卷机5行经下压辊7和提升辊8后，第一步进电机驱动下压辊7下行压到带材上，张紧带材，让带材进一步包裹在冷却辊3上。在此同时，驱动第二步进电机和第二液压缸，提升辊8平移至带材底部，随后上行至与带材接触，张紧带材。此时，安装在提升辊8上的张力检测装置实时检测带材的表面张力，并将该信息传输至监控终端。当监控终端内的信息比对模块发现检测所得的带材表面张力低于预设值时，监控终端通过输出控制模块发出控制信号，控制第二伺服电机上调真空吸附辊6的线速度，从而张紧带材。而当监控终端信息比对模块发现检测所得的带材表面张力高于预设值时，监控终端通过输出控制模块发出控制信号，控制第二伺服电机下调真空吸附辊6的线速度，从而松弛带材，避免带材由于表面张力过大而断裂。

如图8所示，在整个收卷过程中，第一线速度传感器、第二线速度传感器、第三线速度传感器和第四线速度传感器分别检测冷却辊3、真空吸附辊6、下压辊7和提升辊8的实时线速度，并将该实时线速度信息传输至监控终端。监控终端经比对发现冷却辊3、真空吸附辊6、下压辊7和提升辊8的速度不一致时，发出控制信号，控制第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机调整冷却辊3、真空吸附辊6、下压辊7和提升辊8的转速，从而调控各辊的线速度，使其保持一致。

本说明书列举的仅为本发明的较佳实施方式，凡在本发明的工作原理和思路下所做的等同技术变换，均视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种非晶薄带材的收卷***，其特征是：包括制带区和收卷区，所述制带区内安装有由第一伺服电机驱动的冷却辊，收卷区内安装有收卷机，收卷机上设有由第二伺服电机驱动的真空吸附辊；所述收卷区内还设有贯通整个收卷区的水平导轨；收卷机安装在水平导轨上，能相对水平导轨往复平移；还包括监控终端和用于检测冷却辊和真空吸附辊状态的第一线速度检测装置和第二线速度检测装置；所述监控终端根据第一线速度检测装置和第二线速度检测装置的信号控制第一伺服电机和第二伺服电机，同步冷却辊和真空吸附辊的线速度。

2.根据权利要求1所述的一种非晶薄带材的收卷***，其特征是：所述收卷区内安装有由第三伺服电机驱动的下压辊和用于驱动下压辊升降的第一驱动装置；所述下压辊设在收卷区靠近冷却辊的一侧，下压辊上设有用于监测下压辊状态的第三线速度检测装置；所述监控终端根据第一线速度检测装置、第二线速度检测装置和第三线速度检测装置的信号控制第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机，同步冷却辊、真空吸附辊和下压辊的线速度。

3.根据权利要求1所述的一种非晶薄带材的收卷***，其特征是：所述收卷区内安装有由第四伺服电机驱动的提升辊和用于控制提升辊升降、平移的第二驱动装置；所述提升辊设在下压辊的下游位置，提升辊上设有用于检测带材表面张力的张力检测装置和检测提升辊状态的第四线速度检测装置；所述监控终端根据第一线速度检测装置、第二线速度检测装置和第四线速度检测装置的信号控制第一伺服电机、第二伺服电机和第四伺服电机，同步冷却辊、真空吸附辊和提升辊的线速度。

4.根据权利要求1所述的一种非晶薄带材的收卷***，其特征是：所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机的响应速度在0.25-0.8毫秒范围内。