CN113020267B - 一种带材钳口卷取机组自动收尾***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带材钳口卷取机组自动收尾***及方法，该***包括沿水平方向依次设置的卷筒、卷取压辊和分切剪，卷筒一侧设有出口转向辊，卷筒上装有钳口，还包括控制***和钳口相位检测开关，所述钳口相位检测开关固设在钳口处，所述钳口相位检测开关、卷筒电机、卷取压辊控制电磁阀和分切剪控制电磁阀均与控制***电信号连接。本发明克服了传统自动收尾方法只能控制带尾位置这一缺陷，使钳口卷取机组在自动收尾时能够保证带头和带尾均停在目标位置，降低了钳口卷取机组卸卷事故的发生，从而提高了成品卷卷芯质量、生产效率以及机组自动化程度。

Description

一种带材钳口卷取机组自动收尾***及方法

技术领域

本发明属于金属带材精整加工技术领域，具体涉及一种带材钳口卷取机组自动收尾***及方法。

背景技术

冶金行业中，经冷轧机组轧制后的带材，必须经过精整处理加工，才能得到高质量的合格产品。精整机组主要进行重卷、修边、分条等工序。带材精整机组典型的生产工艺如下：穿带→助卷→卷取→收尾→卸卷。常见的助卷方法包括助卷器助卷和钳口助卷。

对于使用钳口助卷的机组，直接卸卷时带头容易剐蹭钳口，导致料卷内圈松动、塔形缺陷、甚至卸卷失败，严重影响产品质量和产线产能提升。为了避免卸卷问题，通常在卷筒上设置推板，卸卷时推板推动带头使其顺利脱离钳口，确保卸卷过程顺利。因此带材钳口卷取机组在执行自动收尾时一方面要求将带尾停在预设定的位置，另一方面要求将钳口(带头)停在推板位置，即需要同时保证带尾和钳口(带头)均停在目标位置。

但现有自动收尾方法只控制带尾位置，无法同时兼顾钳口(带头)位置，因此无法满足钳口卷取机组收尾要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带材钳口卷取机组自动收尾***，克服现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的另一个目的在于提供一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，在控制带尾位置的同时，实现了对钳口位置的控制。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种带材钳口卷取机组自动收尾***，包括沿水平方向依次设置的卷筒、卷取压辊和分切剪，卷筒一侧设有出口转向辊，卷筒上装有钳口，还包括控制***和钳口相位检测开关，所述钳口相位检测开关固设在钳口处，所述钳口相位检测开关、卷筒电机、卷取压辊控制电磁阀和分切剪控制电磁阀均与控制***电信号连接；

所述控制***包括运算模块、参数输入模块、信号输入模块和信号输出模块，所述运算模块用于根据参数输入模块输入的各参数值和钳口相位检测开关检测的钳口相位β₁计算得到自动收尾角度α和理想分切位β₂，然后通过信号输出模块先控制分切剪在理想分切位β₂进行分切后，再控制卷筒转动α角度完成自动收尾。

所述钳口相位检测开关为反射型光电开关，所述反射型光电开关包括光电开关和反射板，所述光电开关安装在卷取机本体上，所述反射板安装在钳口处。

通过所述参数输入模块输入的参数包括分切剪剪刃到出口转向辊中心之间的距离L₁、出口转向辊的半径r、出口转向辊中心到卷取机卷筒中心之间的距离B、卷取机卸卷推板相位γ以及自动收尾结束后带尾相位角α₃。

所述出口转向辊包括出口上转向辊和出口下转向辊，所述出口上转向辊和出口下转向辊分别上下设置，所述出口上转向辊和出口下转向辊之间为带材。

一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，采用带材钳口卷取机组自动收尾***，包括以下步骤：

步骤1)卷取机组接收到定长或定重停机分切指令后，控制***发送信号给钳口相位检测开关，开始检测并记录钳口相位β₁；

步骤2)控制***根据各输入参数和钳口相位β₁计算得到自动收尾角度α和理想分切位β₂；

步骤3)控制***发送信号给卷筒电机，卷筒电机转动使卷筒带动钳口转动至理想分切位β₂后停机；

步骤4)控制***发送信号给分切剪控制电磁阀，进行带材分切；

步骤5)控制***发送信号给卷取压辊，卷取压辊执行动作压住卷带；

步骤6)控制***发送信号给卷筒电机，控制卷筒转动α角度，完成自动收尾。

所述自动收尾角度α计算方法如下：

α＝α₁-(α₂-α₃)

α₁＝L/R

式中，α₁为分切后的带材缠绕在当前料卷上形成的包络角；α₂为带材与料卷切点的相位角；α₃为自动收尾结束后带尾相位角，由卷取机组工艺布置和卷取压辊位置决定；L为自动收尾长度；R为带材卷径。

所述理想分切位β₂计算方法如下：

β₂＝γ-α±nπ，n＝0,2,4,6,..；

式中，γ为卷取机卸卷推板相位，由卷取机组布置决定，0≤γ＜2π，相位角以带材卷取方向为正。

自动收尾结束后带尾相位角α₃取值为0-2π，以带材卷取方向为正；当对带材进行上卷取时，α₃为2点钟位置；当对带材进行下卷取时，α₃为4点钟位置。

带材与料卷切点的相位角α₂＝π/2-α₄，其中，α₄按照下式计算：

式中，

B为出口转向辊中心到卷取机卷筒中心之间的距离，α₄为带材在出口上转向辊上包络的角度。

所述自动收尾长度L＝L₁+L₂+L₃，式中，L₁为分切剪剪刃到出口转向辊中心之间的距离；L₂为带材在出口转向辊上包络的长度，L₂＝r*α₄。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种带材钳口卷取机组自动收尾***，克服了传统自动收尾方法只能控制带尾位置这一缺陷，使钳口卷取机组在自动收尾时能够保证带头和带尾均停在目标位置，降低了钳口卷取机组卸卷事故的发生，从而提高了成品卷卷芯质量、生产效率以及机组自动化程度。

本发明提供的这种带材钳口卷取机组自动收尾方法，综合考虑了卷取机组工艺布置和卷取压辊位置，推导了自动收尾角度和理想分切位理论计算公式，通过控制***实现自动收尾。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明自动收尾工艺的现场布置示意图；

图2为本发明自动收尾型方法流程图；

图3为本发明实施例中上卷取自动收尾角度理论计算模型图；

图4为本发明实施例中下卷取自动收尾角度理论计算模型图；

图5为本发明实施例中上卷取理想分切位理论计算模型图；

图6为本发明实施例中下卷取理想分切位理论计算模型图。

图中：1、分切剪；2、出口上转向辊；3、出口下转向辊；4、带卷；5、钳口相位检测开关；6、卸卷推板；7、卷取上压辊；8、卷取下压辊。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种带材钳口卷取机组自动收尾***，包括沿水平方向依次设置的卷筒、卷取压辊和分切剪1，卷筒一侧设有出口转向辊，卷筒上装有钳口，还包括控制***和钳口相位检测开关5，所述钳口相位检测开关5固设在钳口处，所述钳口相位检测开关5、卷筒电机、卷取压辊控制电磁阀和分切剪1电机均与控制***电信号连接；

所述控制***包括运算模块、参数输入模块、信号输入模块和信号输出模块，所述运算模块用于根据参数输入模块输入的各参数值和钳口相位检测开关5检测的钳口相位β₁计算得到自动收尾角度α和理想分切位β₂，然后通过信号输出模块先控制分切剪1在理想分切位β₂进行分切后，再控制卷筒转动α角度完成自动收尾。

其中，参数输入模块用于参数的输入，信号输入模块用于接收数字量或模拟量信号，信号输出模块用于输出数字量或模拟量信号。

自动收尾角度α为分切后将带尾停到目标位置时，卷取机卷筒转动需要的角度；理想分切位β₂为带材停机分切时钳口所处的相位，钳口转动到此相位分切带材并完成自动收尾后，能够使带头和带尾均停在目标位置。本发明通过运算模块计算得到自动收尾角度α和理想分切位β₂，然后通过接收控制***发送的信号实现分切后，最后控制卷筒转动α角度完成自动收尾。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种带材钳口卷取机组自动收尾***，所述钳口相位检测开关5为反射型光电开关，所述反射型光电开关包括光电开关和反射板，所述光电开关安装在卷取机本体上，所述反射板安装在钳口处。

在本实施例中，钳口相位检测开关5是一个光电开关，用于检测钳口相位β₁，

以带材卷取方向为正。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种带材钳口卷取机组自动收尾***，通过所述参数输入模块输入的参数包括分切剪1剪刃到出口转向辊中心之间的距离L₁、出口转向辊的半径r、出口转向辊中心到卷取机卷筒中心之间的距离B、卷取机卸卷推板6相位γ以及自动收尾结束后带尾相位角α₃。

对于每个卷取机组，在现场布置装配完成后，有很多参数为定值，提前输入这些参数，通过运算模块计算得到自动收尾角度α和理想分切位β₂。

实施例4：

在实施例1或2或3的基础上，本实施例提供了一种带材钳口卷取机组自动收尾***，所述出口转向辊包括出口上转向辊2和出口下转向辊3，所述出口上转向辊2和出口下转向辊3分别上下设置且相切，所述出口上转向辊2和出口下转向辊3之间为带材。

根据用户对带材使用面(正面或反面)的需求，可以采用上卷取或下卷取，因此，对应设置有出口上转向辊2和出口下转向辊3。如图1所示，出口上转向辊 2的左上侧设置卷取上压辊7，位于卷筒的上方，用于在卷取过程中对带材施压，使带卷4紧实；出口下转向辊3左下侧设有卷取下压辊8，作用同卷取上压辊7。

卷取完成后，钳口打开，带卷4的首端与钳口分离，通过卸卷推板6进行卸卷操作。

实施例5：

本实施例提供了一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，采用带材钳口卷取机组自动收尾***，包括以下步骤：

步骤1)卷取机组接收到定长或定重停机分切指令后，控制***发送信号给钳口相位检测开关5，开始检测并记录钳口相位β₁；

步骤2)控制***根据各输入参数和钳口相位β₁计算得到自动收尾角度α和理想分切位β₂；

步骤3)控制***发送信号给卷筒电机，卷筒电机转动使卷筒带动钳口转动至理想分切位β₂后停机；

步骤4)控制***发送信号给分切剪1电机，进行带材分切；

步骤5)控制***发送信号给卷取压辊，卷取压辊执行动作压住卷带；

步骤6)控制***发送信号给卷筒电机，控制卷筒转动α角度，完成自动收尾。

本方法克服了传统自动收尾方法只能控制带尾位置这一缺陷，使钳口卷取机组在自动收尾时能够保证带头和带尾均停在目标位置，降低了钳口卷取机组卸卷事故的发生，从而提高了成品卷卷芯质量、生产效率以及机组自动化程度。

实施例6：

在实施例5的基础上，本实施例提供了一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，所述自动收尾角度α计算方法如下：

α＝α₁-(α₂-α₃)

α₁＝L/R

式中，α₁为分切后的带材缠绕在当前料卷上形成的包络角；α₂为带材与料卷切点的相位角；α₃为自动收尾结束后带尾相位角，由卷取机组工艺布置和卷取压辊位置决定；L为自动收尾长度；R为带材卷径。

在卷取机组工艺布置和卷取压辊位置确定后，自动收尾结束后带尾相位角α₃为确定值，通过参数输入模块输入；带材卷径R由卷取机组实时计算得到，该计算过程属于现有技术。

本方法综合考虑了卷取机组工艺布置和卷取压辊位置，推导了自动收尾角度和理想分切位理论计算公式，通过控制***实现自动收尾。

实施例7：

在实施例6的基础上，本实施例提供了一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，所述理想分切位β₂计算方法如下：

β₂＝γ-α±nπ，n＝0,2,4,6,..；

式中，γ为卷取机卸卷推板6相位，由卷取机组布置决定，

相位角以带材卷取方向为正。

在接收到定长(重)停机分切指令后，一般带卷4旋转一周内会达到理想分切位，此时，

卷取机钳口由检测位β₁转动至理想分切位β₂转动的角度β按照下式计算：

实施例8：

在实施例6的基础上，本实施例提供了一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，自动收尾结束后带尾相位角α₃取值为0-2π，以带材卷取方向为正；当对带材进行上卷取时，α₃为2点钟位置；当对带材进行下卷取时，α₃为4点钟位置。

带材与料卷切点的相位角α₂＝π/2-α₄，其中，α₄按照下式计算：

式中，

B为出口转向辊中心到卷取机卷筒中心之间的距离，α₄为带材在出口上转向辊2上包络的角度。

所述自动收尾长度L＝L₁+L₂+L₃，式中，L₁为分切剪1剪刃到出口转向辊中心之间的距离；L₂为带材在出口转向辊上包络的长度，L₂＝r*α₄。

实施例9：

为了对本发明做进一步详细说明，本实施例以上卷取自动收尾为例，过程如下：分切剪1分切带材→出口上转向辊2转向带材→卷取上压辊7在收尾时压住带尾→卷取机卷筒转动将带尾置于某一合适位置。

如图2所示，一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，用于上卷取自动收尾，包括以下步骤：

步骤一：机组接收到定长(重)停机分切指令后，钳口相位检测开关5开始检测并记录钳口相位β₁；

钳口相位检测开关5是一个光电开关用于检测钳口相位β₁，

以带材卷取方向为正；

优选地，钳口相位检测开关5一个反射型光电开关，光电开关安装在卷取机本体上，反射板安装在卷筒钳口处。

步骤二：计算自动收尾角度α。

自动收尾角度α为分切后将带尾停到目标位置卷取机卷筒转动的角度，上卷取时自动收尾角度理论计算模型如图3所示。

根据机组工艺布置，分切剪1剪刃到出口上转向辊2中心之间的距离为A；出口上转向辊2中心到卷取机卷筒中心之间的距离为B；出口上转向辊2半径为r；带材卷径为R，由卷取机组实时卷径计算程序获取(为现有技术)。

自动收尾角度α计算方法如下：

α＝α₁-(α₂-α₃)；

式中，α₁为带尾包络角度，即分切后的带材缠绕在当前料卷上形成的包络角；α₂为带材与料卷切点的相位角；α₃为自动收尾结束后带尾相位角，由机组工艺布置和卷取压辊位置决定，对于钳口卷取机组，上卷取时将带尾置于2点钟的位置；相位角取值0～2π，以带材卷取方向为正。

α₁按照下式计算：α₁＝L/R

式中，L为自动收尾长度，即从分切剪1剪刃到带材与料卷切点之间的带材长度。

L按照下式计算：

L＝L₁+L₂+L₃；

式中，L₁为分切剪1剪刃到出口上转向辊2中心之间的带材长度；L₂为带材在出口上转向辊2上包络的长度；L₃为带材与出口上转向辊2切点到带材与料卷切点之间的带材长度。

其中，L₁、L₂、L₃按照下式计算：

L₁＝A；

L₂＝r*α₄；

式中，α₄为带材在出口上转向辊2上包络的角度。

α₄按照下式计算：

α₂按照下式计算：α₂＝π/2-α₄

步骤三：计算理想分切位β₂。

理想分切位β₂为带材停机分切时钳口所处的相位，钳口转动到此相位分切带材并完成自动收尾后，能够使带头和带尾均停在目标位置。上卷取时理想分切位理论计算模型如图5所示。

理想分切位β₂计算方法如下：

β₂＝γ-α±nπ，n＝0,2,4,6,..；，式中，γ为卷取机卸卷推板6相位，由卷取机组布置决定，

相位角以带材卷取方向为正。

步骤四：控制卷取机使钳口转动至理想分切位β₂。

卷取机钳口由检测位β₁转动至理想分切位β₂转动的角度β按照下式计算：

步骤五：停机执行分切程序；

步骤六：控制卷取机卷筒转动α角度完成自动收尾。

实施例10：

为了对本发明做进一步详细说明，本实施例以下卷取自动收尾为例，过程如下：分切剪1分切带材→出口下转向辊3转向带材→卷取下压辊8在收尾时压住带尾→卷取机卷筒转动将带尾置于某一合适位置。

如图2所示，一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，用于上卷取自动收尾，包括以下步骤：

步骤一：机组接收到定长(重)停机分切指令后，钳口相位检测开关5开始检测并记录钳口相位β₁。

步骤二：计算自动收尾角度α。

自动收尾角度α为分切后将带尾停到目标位置卷取机卷筒转动的角度，下卷取时自动收尾角度理论计算模型如图4所示。

根据机组工艺布置，分切剪1剪刃到出口上转向辊2中心之间的距离为A；出口上转向辊2中心到卷取机卷筒中心之间的距离为B；出口上转向辊2半径为r；带材卷径为R，由卷取机组实时卷径计算程序获取(为现有技术)。

自动收尾角度α计算方法如下：

α＝α₁-(α₂-α₃)；

式中，α₁为带尾包络角度，即分切后的带材缠绕在当前料卷上形成的包络角；α₂为带材与料卷切点的相位角；α₃为自动收尾结束后带尾相位角，由机组工艺布置和卷取压辊位置决定，对于钳口卷取机组，下卷取时将带尾置于4点钟的位置；相位角取值0～2π，以带材卷取方向为正。

α₁按照下式计算：α₁＝L/R

式中，L为自动收尾长度，即从分切剪1剪刃到带材与料卷切点之间的带材长度。

L按照下式计算：

L＝L₁+L₂+L₃，

式中，L₁为分切剪1剪刃到出口下转向辊3中心之间的带材长度；L₂为带材在出口下转向辊3上包络的长度；L₃为带材与出口下转向辊3切点到带材与料卷切点之间的带材长度。

其中，L₁、L₂、L₃按照下式计算：

L₁＝A；L₂＝r*α₄；

式中，α₄为带材在出口下转向辊3上包络的角度。

α₄按照下式计算：

α₂按照下式计算：α₂＝π/2-α₄

步骤三：计算理想分切位β₂。

理想分切位β₂为带材停机分切时钳口所处的相位，钳口转动到此相位分切带材并完成自动收尾后，能够使带头和带尾均停在目标位置。下卷取时理想分切位理论计算模型如图6所示。

理想分切位β₂计算方法如下：

β₂＝γ-α±nπ，n＝0,2,4,6,..；，式中，γ为卷取机卸卷推板6相位，由卷取机组布置决定，

相位角以带材卷取方向为正。

步骤四：控制卷取机使钳口转动至理想分切位β₂。

卷取机钳口由检测位β₁转动至理想分切位β₂转动的角度β按照下式计算：

步骤五：停机执行分切程序；

步骤六：控制卷取机卷筒转动α角度完成自动收尾。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带材钳口卷取机组自动收尾***，包括沿水平方向依次设置的卷筒、卷取压辊和分切剪，卷筒一侧设有出口转向辊，卷筒上装有钳口，其特征在于：还包括控制***和钳口相位检测开关，所述钳口相位检测开关固设在钳口处，所述钳口相位检测开关、卷筒电机、卷取压辊控制电磁阀和分切剪控制电磁阀均与控制***电信号连接；

所述控制***包括运算模块、参数输入模块、信号输入模块和信号输出模块，所述运算模块用于根据参数输入模块输入的各参数值和钳口相位检测开关( 5) 检测的钳口相位β₁计算得到自动收尾角度α和理想分切位β₂，然后通过信号输出模块先控制分切剪在理想分切位β₂进行分切后，再控制卷筒转动α角度完成自动收尾。

2.根据权利要求1所述的一种带材钳口卷取机组自动收尾***，其特征在于：所述钳口相位检测开关为反射型光电开关，所述反射型光电开关包括光电开关和反射板，所述光电开关安装在卷取机本体上，所述反射板安装在钳口处。

3.根据权利要求1所述的一种带材钳口卷取机组自动收尾***，其特征在于：通过所述参数输入模块输入的参数包括分切剪剪刃到出口转向辊中心之间的距离L₁、出口转向辊的半径r、出口转向辊中心到卷取机卷筒中心之间的距离B、卷取机卸卷推板相位γ以及自动收尾结束后带尾相位角α₃。

4.根据权利要求1所述的一种带材钳口卷取机组自动收尾***，其特征在于：所述出口转向辊包括出口上转向辊和出口下转向辊，所述出口上转向辊和出口下转向辊分别上下设置，所述出口上转向辊和出口下转向辊之间为带材。

5.一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，采用权利要求3所述的带材钳口卷取机组自动收尾***，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)卷取机组接收到定长或定重停机分切指令后，控制***发送信号给钳口相位检测开关，开始检测并记录钳口相位β₁；

步骤2)控制***根据各输入参数和钳口相位β₁计算得到自动收尾角度α和理想分切位β₂；

步骤3)控制***发送信号给卷筒电机，卷筒电机转动使卷筒带动钳口转动至理想分切位β₂后停机；

步骤4)控制***发送信号给分切剪控制电磁阀，进行带材分切；

步骤5)控制***发送信号给卷取压辊，卷取压辊执行动作压住卷带；

步骤6)控制***发送信号给卷筒电机，控制卷筒转动α角度，完成自动收尾。

6.根据权利要求5所述的一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，其特征在于，所述自动收尾角度α计算方法如下：

α＝α₁-(α₂-α₃)

α₁＝L/R

式中，α₁为分切后的带材缠绕在当前料卷上形成的包络角；α₂为带材与料卷切点的相位角；α₃为自动收尾结束后带尾相位角，由卷取机组工艺布置和卷取压辊位置决定；L为自动收尾长度；R为带材卷径。

7.根据权利要求5所述的一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，其特征在于，所述理想分切位β₂计算方法如下：

β₂＝γ-α±nπ，n＝0,2,4,6,..；

式中，γ为卷取机卸卷推板相位，由卷取机组布置决定，

相位角以带材卷取方向为正。

8.根据权利要求6所述的一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，其特征在于：自动收尾结束后带尾相位角α₃取值为0-2π，以带材卷取方向为正；当对带材进行上卷取时，α₃为2点钟位置；当对带材进行下卷取时，α₃为4点钟位置。

9.根据权利要求6所述的一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，其特征在于：带材与料卷切点的相位角α₂＝π/2-α₄，其中，α₄按照下式计算：

式中，

B为出口转向辊中心到卷取机卷筒中心之间的距离，α₄为带材在出口上转向辊上包络的角度。

10.根据权利要求9所述的一种带材钳口卷取机组自动收尾方法，其特征在于，所述自动收尾长度L＝L₁+L₂+L₃，式中，L₁为分切剪剪刃到出口转向辊中心之间的距离；L₂为带材在出口转向辊上包络的长度，L₂＝r*α₄。

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