CN111174889A - 铸坯自动称重***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铸坯自动称重***及方法。***包括控制器，液压缸，称重传感器，吊筐，吊筐内底部的缓冲组件，以及与液压缸和控制器连接的位移传感器、速度调节器和压力传感器；称重时，根据位移传感器所测的位置，实时在线自动控制速度调节器来调节液压缸的升降速度；将接收到的称重传感器所测数据和根据压力传感器测得的液压缸的上腔和下腔压力计算得到的提升力与称重传感器的过载值进行比较，根据比较结果实时控制是否继续称重。本发明解决了传感器因过载而受损或失效的问题，提高了铸坯称重效率，提高了称重稳定性、延长了传感器和***的使用寿命。

Description

铸坯自动称重***及方法
技术领域
本发明涉及铸坯称重技术领域，特别涉及一种铸坯自动称重***及方法。
背景技术
现有技术中钢厂大多采取在辊道上增加液压缸来提升铸坯进行称重的方法，即通过油缸提升连接拉式传感器的吊筐，对吊筐内的铸坯进行称重来实现定重供坯，满足下道工序棒材厂提出的要求。
但是，在提升铸坯称重过程中，由于称重传感器长期处于高温、潮湿的环境，且频繁受到升降油缸引起的外部冲击与振动，一旦称重传感器受到的冲击力超过传感器的过载能力，传感器应力水平超过弹性体材料的屈服极限而产生塑性变形，轻者降低传感器精度，重者传感器失效。
另外，除了称重传感器受外部冲击与振动之外，在铸坯提升过程中，被提升的铸坯很可能会被辊道架或与外部卡住，或因严重偏载等原因，而造成升降油缸提供的提升力超过传感器安全的许可值，使传感器受损，严重时传感器断裂会造成事故的发生。
发明人综合考虑上述因素，经过不断的研究和实验，发明了一种铸坯自动称重***及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稳定性好、使用寿命长的铸坯自动称重***，该***解决了传感器因过载而受损或失效的问题，提高了铸坯称重效率。
本发明的另一目的在于提供一种铸坯自动称重方法。
上述目的是通过以下技术方案实现的：
根据本发明的一个方面，本发明提供的一种铸坯自动称重***，包括：控制器、用于升降铸坯的液压缸、连接在液压缸下方的称重传感器、以及吊装在称重传感器下方的吊筐，其中，所述吊筐的内底部安装有缓冲组件，所述液压缸连接有位移传感器、速度调节器和压力传感器，所述位移传感器用于测量吊筐内缓冲组件的位置，所述速度调节器用于调节液压缸的升降速度，所述压力传感器安装在液压缸的上腔和下腔上，用于测量液压缸的上腔压力和下腔压力；所述控制器分别与位移传感器和速度调节器连接，根据位移传感器所测位置，自动控制速度调节器来调节液压缸的升降速度；所述控制器分别与称重传感器和压力传感器连接，用于将接收到的称重传感器所测数据和根据上腔压力和下腔压力计算得到的提升力与称重传感器的过载值进行比较，根据比较结果实时自动控制是否继续称重。
优选地，所述缓冲组件包括弹簧和缓冲板，所述弹簧的下端固定在所述吊筐的内底上，所述弹簧的上端与所述缓冲板连接。
优选地，所述速度调节器为比例阀，通过控制进入液压缸的流量，来调节液压缸的升降速度。
优选地，所述位移传感器与所述液压缸的液压杆连接，通过测量液压杆的伸出长度来测量所述缓冲组件的位置。
根据本发明的另一个方面，本发明提供的一种铸坯自动称重方法，采用上述的铸坯自动称重***进行称重，包括以下步骤：实时获取吊筐内缓冲组件的位置，并根据所获取的位置自动调节液压缸的升降速度；实时获取称重传感器所测数据，并将所测数据与称重传感器的过载值进行比较；实时获取压力传感器所测的液压缸的上腔压力和下腔压力，根据所获取的上腔压力和下腔压力计算液压缸产生的提升力，并将所计算的提升力与称重传感器的过载值进行比较；根据两种比较结果自动控制是否继续称重。
优选地，根据所获取的位置自动调节液压缸的升降速度的步骤，包括：
上升过程中：当缓冲组件未接触到铸坯前，先加速后减速；当缓冲组件接触到铸坯的下表面时，速度减至零；当缓冲组件接触到铸坯的下表面后，先加速再匀速后减速；
下降过程中：当铸坯未落到辊道上前，先加速再匀速后减速；当铸坯落到辊道上时，速度减至零；当铸坯落到辊道上后，先加速再减速。
优选地，根据比较结果自动控制是否继续称重的步骤中，如果所测数据和所计算的提升力均没有达到过载值(即＜过载值)，继续称重；如果所测数据和/或所计算的提升力达到或超过过载值，终止称重。
优选地，如果所测数据和/或所计算的提升力达到或超过过载值(即≥过载值)，将达到或超过称重传感器过载值的时间与预设的过载允许时间进行比较，若超过预设的过载允许时间，则终止称重。更优选地，所述过载允许时间为0～21s。
优选地，所述方法还包括：称重前根据铸坯自动称重***的尺寸，预先确定缓冲组件上升的最高位和下降的最低位。
优选地，根据所获取的上腔压力和下腔压力计算液压缸产生的提升力，公式如下：
F＝(P2-P1)×S
其中，F为液压缸产生的提升力，P2为液压缸上腔压力，P1为液压缸下腔压力，S为液压缸工作面积。
有益效果：本发明铸坯自动称重***及方法采用多种保护措施，实现了对称重传感器的过载保护，解决了现有技术中称重传感器因过载而受损或失效的问题，提高了铸坯称重效率和稳定性，延长了称重传感器的使用寿命，且具有操作方便、安全可靠的优点。
其中，通过在吊筐内设置缓冲组件，根据位移传感器实时获取吊筐内缓冲组件的位置，并根据所获取的位置通过速度调节器自动调节液压缸的升降速度，减轻了称重传感器受液压缸引起的外部冲击与振动，避免了称重传感器出现瞬时过载。通过称重传感器实时获取称重传感器所测数据，实时获取压力传感器所测的液压缸的上下腔压力，计算液压缸产生的提升力，并将所测数据和计算的提升力与称重传感器的过载值进行比较，再根据比较结果控制是否继续称重，从而避免了因称重传感器上方的提升力过大(例如铸坯被卡或严重偏载情况下)而导致称重传感器受损或断裂等问题的发生。
附图说明
图1是本发明铸坯自动称重***的结构及称重状态示意图，其中A为缓冲组件为最高位，B为最低位，C为辊面；
图2是铸坯自动称重***称重过程中的控制流程示意图。
图1中，1－液压缸，2－位移传感器，3－速度调节器，4－第一压力传感器，5－第二压力传感器，6－支撑框架，7－连杆，8－称重传感器，9－吊筐，10－铸坯，11－缓冲组件，12－辊道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
图1示意性地示出了铸坯自动称重***的结构及称重状态；图2示意性地示出了铸坯自动称重***称重过程中的控制流程。如图1所示，本发明提供的一种铸坯自动称重***，包括：控制器(未示出)、用于升降铸坯的液压缸1、位移传感器2、速度调节器3、第一压力传感器4、第二压力传感器5、称重传感器8、吊筐9、铸坯10、缓冲组件11、辊道12。其中，所述液压缸1可以为升降油缸等。整个称重***采用支撑框架6支撑，可以将液压缸1置于支撑框架6上，以提高铸坯称重的稳定性。所述铸坯10位于辊道12的辊面上，需要称重时，辊道12将铸坯10传输至吊筐9内，开始称重。所述控制器采用PLC控制器(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)进行控制，操作灵活方便，可在线监控运行过程，实现实时在线自动控制。
本发明中，所述控制器分别与位移传感器2和速度调节器3连接，根据位移传感器2所测位置，实时的自动控制速度调节器3来调节液压缸1的升降速度。所述控制器分别与称重传感器8和压力传感器(包括第一压力传感器4和第二压力传感器5)连接，用于将接收到的称重传感器8测量数据和根据压力传感器测得的压力计算得到的提升力与称重传感器8的过载值进行比较，根据比较结果实时控制是否继续称重。本发明通过上述多种保护措施，避免了称重传感器8因过载而受损或失效的问题，提高了铸坯称重效率和稳定性，延长了称重传感器8的使用寿命。
其中，所述位移传感器2连接在液压缸1上，用于测量吊筐9内缓冲组件11的位置。具体地，位移传感器2与液压缸1的液压杆连接，通过测量液压杆的伸出或收回的长度来测量吊筐9内缓冲组件11的位置。需要说明的是，本发明中位移传感器2描述为测量缓冲组件11的位置，但其限于此，也可以转化为测量吊筐9的位置，又或者测量液压缸伸缩杆伸出和收回的位置。
所述速度调节器3连接在液压缸1上，用于调节液压缸1的升降速度。优选地，速度调节器3可以通过控制进入液压缸1内的流量来调节液压缸1的升降速度，例如可以为比例阀等。
所述第一压力传感器4与液压缸1的上腔连接，测量液压缸1上腔的压力，所述第二压力传感器5与液压缸1的下腔连接，测量液压缸1下腔的压力。此处，上腔和下腔分别采用第一压力传感器4和第二压力传感器5进行测量，但不限于此，可以采用一个压力传感器分别测量上腔和下腔的压力。
所述称重传感器8通过连杆7连接在液压缸1的下方，用于实时对铸坯10进行称重，并实时将所测数据传送给控制器。具体地，所述称重传感器8为拉式称重传感器，其下方吊装有起吊铸坯10的吊筐9。为了减轻液压缸1和铸坯10对称重传感器8形成的冲击和振动，在吊筐9的内底部安装缓冲组件11。其中，所述缓冲组件11可以包括弹簧和缓冲板，弹簧的下端固定在吊筐9的内底上，上端与缓冲板连接。具体地，缓冲板可以为钢板，通过弹簧来缓冲，缓冲板的尺寸可以比铸坯的横截面小，但不限于此。缓冲组件11优选位于吊筐9底部的中心位置处，方便起吊铸坯10，且可提高起吊的稳定性。采用在吊筐9内设置缓冲组件11的方式避免了称重传感器8的瞬间过载。优选地，铸坯自动称重***还可以包括显示仪，例如显示仪可以分别与称重传感器8和控制器电连接，来显示称重传感器8所测数据等。
采用上述铸坯自动称重***进行称重时，通过实时获取吊筐9内缓冲组件11的位置，并根据所获取的位置实时自动调节液压缸1的升降速度。通过实时获取称重传感器8所测数据，并将所测数据与称重传感器8的过载值进行比较；同时实时获取压力传感器所测的液压缸1的上腔压力和下腔压力，根据所获取的上腔压力和下腔压力计算液压缸1产生的提升力，并将所计算的提升力与称重传感器8的过载值进行比较，然后根据两种比较结果来实时控制是否继续称重，采用上述的多种保护措施实时保护，避免了称重传感器8因过载而受损或失效的问题，提高了铸坯称重效率和稳定性，延长了称重传感器8的使用寿命。
下面结合图1和图2对铸坯自动称重方法的控制流程进行详细描述：
铸坯称重前：
根据铸坯自动称重***尺寸，确定缓冲组件11上升的最高位和下降的最低位。最高位和最低位也就是缓冲组件11上升的起始端和终端。其中，铸坯自动称重***尺寸包括铸坯10尺寸、缓冲组件11高度、以及吊筐9的高度等。最低位一般低于辊面45mm～55mm，优选地为辊面以下50mm处。最高位的确定公式可以为：2×铸坯厚度+缓冲组件高度+50mm。
然后根据所确定的最高位和最低位，计算液压缸1的行程，并设定液压缸1的升降时间。例如以辊面为0计算，最高位为400mm，最低位-50mm，得到液压缸1的行程为450mm，设定液压缸1的上升速度和下降速度的范围为0～60mm/sec，并设定上升和下降的时间范围为7sec～11sec。最初吊筐9位于辊道12下方且缓冲组件11位于最低位(如图1中第n流所示的B处)。
称重过程中：
实时获取吊筐9内缓冲组件11的位置，并根据所获取的位置自动调节液压缸1的升降速度。具体如下：
(1)当铸坯10通过位于最低位的吊筐9后，开始上升，上升时，实时获取吊筐9内缓冲组件11的位置，并根据所获取的缓冲组件11的位置自动调节液压缸1的上升速度。具体地，例如最低位为辊面以下50mm，最高位为辊面以上400mm处，当缓冲组件11未接触到铸坯10前，先加速后减速，例如从零加速到50mm/sec，加速时间为0.5sec，行程为25mm，然后减速0.5sec，此时累计上升50mm；当缓冲组件11接触到铸坯10的下表面时，速度减至零；当缓冲组件11接触到铸坯10的下表面后，先加速再匀速后减速，例如从零加速到50mm/sec，加速0.5sec，运行25mm，继续以50mm/sec的速度匀速上升7sec，运行350mm，开始减速直到速度为零，减速0.5sec，运行25mm，达到最高位(如图1中第1流所示的A处)。
(2)当缓冲组件11到达最高位时停止上升，获取称重数据。其中，上升到最高位时，速度恰好减至零。
(3)获取称重数据后，开始下降，下降时，实时获取吊筐9内缓冲组件11的位置，并根据所获取的缓冲组件11的位置自动调节液压缸1的下降速度。具体地，当铸坯10未落到辊道12上前，先加速再匀速后减速，例如从零先加速到50mm/sec，加速时间为0.5sec，运行25mm，然后匀速下降7sec，运行时间为350mm，开始减速直到速度为零，减速0.5sec，运行25mm；当铸坯10落到辊道12上时，速度减至零；当铸坯10落到辊道12上后，先加速再减速，例如从零加速到50mm/sec，加速0.5sec，运行25mm，然后开始减速直到速度为零，减速时间0.5sec，运行25mm，下降到最低位(B处)。
(4)当缓冲组件11到达最低位时，速度恰好减至零停止下降，称重完成。
本发明在吊筐9内设置缓冲组件11，在铸坯10称重过程中，根据吊筐9上升高度实时对液压缸1的升降速度进行调节，减轻了在高温环境条件下称重装置频繁对称重传感器8产生的冲击(缓冲板与铸坯10的冲击，提升开始产生的冲击，提升快结束时产生的冲击)，改善了工况，提高了称重传感器8稳定性与使用寿命，提高了称重准确率。其中，铸坯10受缓冲组件11柔性冲击，同时因速度调节器3自动调节了液压缸1的上升速度，减轻了吊筐9对铸坯10产生的冲击；由于称重传感器8连接吊筐9，铸坯10对吊筐9的反作用力体现在称重传感器8上，通过缓冲组件11及降低液压缸1的上升速度，可以实现缓冲板对铸坯10上的作用力缓慢增加逐步到最大值，相应称重传感器8的读数也缓慢增加直到稳定。
称重过程中：
实时获取称重传感器8所测数据，并将所测数据与称重传感器8的过载值进行比较；同时实时获取压力传感器所测的液压缸1的上腔压力和下腔压力，根据所获取的上腔压力和下腔压力计算液压缸1产生的提升力，并将所计算的提升力与称重传感器8的过载值(安全过载为150％F.S)进行比较；根据两种比较结果是否存在大于等于过载值的情况来实时控制是否继续称重。如果所测数据和所计算的提升力均没有达到过载值，继续称重；如果所测数据和/或所计算的提升力达到或超过过载值(即只要其一达到或超过)，且过载持续时间超过预设的过载允许时间，则停止称重。
其中，预设的过载允许时间可以为0～21s。根据所获取的上腔压力和下腔压力计算液压缸1产生的提升力的公式为：F＝(P2-P1)×S，其中，F为液压缸1产生的提升力，P2为液压缸1上腔压力，P1为液压缸1下腔压力，S为液压缸1工作面积。进一步地，当因所测数据和/或提升力达到或超过传感器的过载值而停止称重后，***还会自动发出过载报警信号。
本发明实时监测吊筐9上升高度并根据上升高度对液压缸1的升降速度进行调节，同时，实时监控称重传感器8以及压力传感器的读数，并将读数以及计算的提升力与称重传感器8的过载值进行比较来控制铸坯称重是否继续的方式，即多种保护措施同时进行，实现了称重传感器8的过载保护，整个称重过程，称重传感器8受到的冲击可控，不会超过称重传感器8许可载荷值，从而提高了传感器稳定性和使用寿命。现有的传统方法，其称重传感器8的使用寿命只有15～45天，而本发明经检测，其拉式称重传感器8的使用寿命不低于1年。

Claims (10)

1.一种铸坯自动称重***，其特征在于，包括：控制器、用于升降铸坯的液压缸、连接在液压缸下方的称重传感器、以及吊装在称重传感器下方的吊筐，其中，
所述吊筐的内底部安装有缓冲组件，
所述液压缸连接有位移传感器、速度调节器和压力传感器，所述位移传感器用于测量吊筐内缓冲组件的位置，所述速度调节器用于调节液压缸的升降速度，所述压力传感器安装在液压缸的上腔和下腔上，用于测量液压缸的上腔压力和下腔压力；
所述控制器分别与位移传感器和速度调节器连接，根据位移传感器所测位置，自动控制速度调节器来调节液压缸的升降速度；
所述控制器分别与称重传感器和压力传感器连接，用于将接收到的称重传感器所测数据和根据上腔压力和下腔压力计算得到的提升力与称重传感器的过载值进行比较，根据比较结果实时自动控制是否继续称重。
2.根据权利要求1所述的铸坯自动称重***，其特征在于，所述缓冲组件包括弹簧和缓冲板，所述弹簧的下端固定在所述吊筐的内底上，所述弹簧的上端与所述缓冲板连接。
3.根据权利要求1所述的铸坯自动称重***，其特征在于，所述速度调节器为比例阀，通过控制进入液压缸的流量，来调节液压缸的升降速度。
4.根据权利要求1所述的铸坯自动称重***，其特征在于，所述位移传感器与所述液压缸的液压杆连接，通过测量液压杆的伸出长度来测量所述缓冲组件的位置。
5.一种铸坯自动称重方法，采用如权利要求1所示的铸坯自动称重***进行称重，其特征在于，包括以下步骤：
实时获取吊筐内缓冲组件的位置，并根据所获取的位置自动调节液压缸的升降速度；
实时获取称重传感器所测数据，并将所测数据与称重传感器的过载值进行比较；
实时获取压力传感器所测的液压缸的上腔压力和下腔压力，根据所获取的上腔压力和下腔压力计算液压缸产生的提升力，并将所计算的提升力与称重传感器的过载值进行比较；
根据两种比较结果自动控制是否继续称重。
6.根据权利要求5所述的铸坯自动称重方法，其特征在于，根据所获取的位置自动调节液压缸的升降速度的步骤，包括：
当缓冲组件未接触到铸坯前，先加速后减速；当缓冲组件接触到铸坯的下表面时，速度减至零；当缓冲组件接触到铸坯的下表面后，先加速再匀速后减速；
当铸坯未落到辊道上前，先加速再匀速后减速；当铸坯落到辊道上时，速度减至零；当铸坯落到辊道上后，先加速再减速。
7.根据权利要求5所述的铸坯自动称重方法，其特征在于，根据比较结果自动控制是否继续称重的步骤中，
如果所测数据和所计算的提升力均没有达到过载值，继续称重；
如果所测数据和/或所计算的提升力达到或超过过载值，终止称重。
8.根据权利要求7所述的铸坯自动称重方法，其特征在于，如果所测数据和/或所计算的提升力达到或超过过载值，将达到或超过称重传感器过载值的时间与预设的过载允许时间进行比较，若超过预设的过载允许时间，则终止称重。
9.根据权利要求5所述的铸坯自动称重方法，其特征在于，所述方法还包括：称重前根据铸坯自动称重***的尺寸，确定缓冲组件上升的最高位和下降的最低位。
10.根据权利要求5所述的铸坯自动称重方法，其特征在于，根据所获取的上腔压力和下腔压力计算液压缸产生的提升力，公式如下：
F＝(P2-P1)×S
其中，F为液压缸产生的提升力，P2为液压缸上腔压力，P1为液压缸下腔压力，S为液压缸工作面积。
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