一种辊式矫直机便于换辊的设备及方法与流程

1.本发明属于金属加工技术领域，涉及到矫直机，具体涉及一种辊式矫直机便于换辊的设备及方法。


背景技术：

2.矫直机的工作辊工作时会受到很大的压力，经常使用容易造成磨损、形变，严重时会影响矫直机的效果，因此在工作辊磨损到一定程度时需要进行更换。矫直机在换辊过程中，通常是将辊盒取下，在外部进行好安装后再一起重新安装回矫直机主体，一般会采用换辊装置来进行操作。现有技术的换辊方式，通常采用换辊车或吊装换辊架。
3.现有技术中存在的主要问题和缺陷包括：
4.换辊车方式需要预埋轨道，车体由电机或油缸驱动，必须安装接近开关，对换辊车起到行程限位保护，机、电、液一体化结构复杂，后期维护成本高。吊装换辊架方式需要天车操作，换辊架和矫直机对中的过程复杂，耗时较长，操作过程中可能会对人员造成意外伤害，存在很大的安全风险。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本发明提供了一种辊式矫直机便于换辊的设备及方法，实现了矫直机的便捷换辊，提高了工作效率，使用方便，适用性良好。
6.为此，本发明采用了以下技术方案：
7.一种辊式矫直机便于换辊的设备，包括换辊小车，所述换辊小车为具有换辊功能的agv小车，换辊小车上设有运动控制处理器；所述换辊小车包括固定端、自由端和中间端，所述固定端设有与辊盒两端支撑点相匹配的固定端支撑头，固定端支撑头的下方是固定端千斤顶装置，固定端固定在车架上；固定端底座上部中间是固定端千斤顶装置，固定端千斤顶装置的两边是气缸；所述换辊小车的自由端设有与辊盒侧边支撑点相匹配的自由端支撑头，自由端支撑头的下方设有自由端千斤顶装置，自由端底座设有自由端滑块；所述换辊小车的中间端位于自由端和固定端之间，中间端设有辊盒支撑头，所述辊盒支撑头的下方是中间端千斤顶装置，中间端底座设有中间端滑块；换辊小车的车架上设有支持滑动的丝杠和导轨，所述自由端滑块固定在丝杠之上自由滑动，所述中间端滑块位于导轨上，通过气缸推动。运动控制处理器提供了核心的地图构建、定位、导航等功能。
8.优选地，辊式矫直机的机架一侧设有一个锁紧机构，所述锁紧机构用于锁紧辊盒，锁紧机构可以向下旋转90度；辊式矫直机的辊盒上设有滑轮，用于将辊盒从辊式矫直机中抽出。
9.优选地，所述固定端支撑头的内壁附有第一压力传感器，所述辊盒支撑头的两侧附有第二压力传感器，用于检测压力并及时控制中间端千斤顶装置的升降；所述固定端支撑头的中间设有卡槽，所述卡槽与辊盒支撑点上的突起相匹配；卡槽的底部设有一个定位传感器，用于辊盒支撑点和固定端支撑头的匹配定位；所述自由端支撑头的结构与固定端
支撑头相同。
10.优选地，换辊小车的自由端滑块上设有千斤顶箱体，自由端滑块的外侧固定有减速电机，所述千斤顶箱体的内部设有无线信号接收器，用于控制千斤顶的升降；所述减速电机用于驱动换辊小车的自由端。
11.优选地，所述换辊小车底部设有滚轮，平时停放在等待区，需要换辊的时候驱动到相应的辊式矫直机附近进行换辊。
12.一种辊式矫直机便于换辊的方法，采用上述的一种辊式矫直机便于换辊的设备进行辊盒更换，包括以下步骤：
13.步骤一，换辊前的准备；
14.步骤二，换辊小车的自由端与辊盒一端的支撑点进行匹配；
15.步骤三，千斤顶箱体内部无线收发器发出无线信号，减速电机附带无线收发器接收无线信号；减速电机启动，通过丝杆使得自由端滑块向另一端移动；
16.步骤四，换辊小车的中间端与辊盒进行匹配；
17.步骤五，千斤顶箱体内部无线收发器发出无线信号，减速电机和气缸附带无线收发器接收无线信号，减速电机和气缸开始工作，两者保持同步，继续向另一端移动；
18.步骤六，换辊小车的固定端与辊盒另一端的支撑点进行匹配；
19.步骤七，换辊小车完全接住辊盒，然后运动控制处理器将换辊小车自动导航到换辊工作区，进行换辊。
20.优选地，步骤一具体包括：生产线将辊盒损伤需要进行换辊的信号传递到总控制中心，总控制中心将辊盒的高度和长度信息以及调度命令传递到换辊小车的运动控制处理器；换辊小车接到调度命令后，运动控制处理器将换辊小车导航至矫直机需要更换辊盒的下方；此时，换辊小车的固定端、中间端和自由端都位于靠近矫直机的一侧，且千斤顶装置处于初始状态。
21.优选地，步骤二具体包括：换辊小车的自由端通过支撑头卡槽底部的定位传感器使得支撑头的卡槽位于辊盒支撑点的突起的正下方，此时，定位传感器附带无线收发器发出无线信号，矫直机机架锁紧机构附带无线收发器收到无线信号，电驱动控制旋转90度，解开对辊盒约束；同时，千斤顶箱体内部无线收发器接收无线信号，自由端千斤顶装置开始工作，自由端支撑头向上运动；当自由端支撑头接触辊盒支撑点时，自由端支撑头内壁的第一压力传感器会检测压力情况；若两者之间压力超过30n时，第一压力传感器附带的无线收发器发出无线信号，千斤顶箱体内部无线收发器接收无线信号，自由端千斤顶装置停止工作；两者完成匹配。
22.优选地，步骤四具体包括：减速电机传动计算自由端移动的距离，当距离超过辊盒三分之二长度时，减速电机停止工作，同时减速电机附带无线收发器接发出无线信号，中间端千斤顶装置附有的无线收发器接收到无线信号，中间端千斤顶装置开始工作，将辊盒支撑头向上顶起；当辊盒支撑头与辊盒接触时，辊盒支撑头上部的第二压力传感器会检测压力情况；若两者之间压力超过30n时，第二压力传感器附带的无线收发器发出无线信号，千斤顶箱体内部无线收发器接收无线信号，中间端千斤顶装置停止工作；两者完成匹配。
23.优选地，步骤六具体包括：当辊盒另一端支撑点移动到固定端上方时，固定端支撑头卡槽底部的定位传感器检测到辊盒支撑点，定位传感器附带无线收发器发出无线信号，
减速电机附带无线收发器接收到无线信号，减速电机停止工作，同时，固定端千斤顶装置附有的无线收发器接收到无线信号，固定端千斤顶装置开始工作，将固定端支撑头向上顶起；当固定端支撑头接触辊盒支撑点时，固定端支撑头内壁的第一压力传感器会检测压力情况；若两者之间压力超过30n时，第一压力传感器附带的无线收发器发出无线信号，千斤顶箱体内部无线收发器接收无线信号，固定端千斤顶装置停止工作；两者完成匹配。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.(1)本发明设计出一种三支撑点的换辊车，一端固定，中间端利用气缸进行移动，另一端可以利用辊车上的丝杠导轨自由移动，这样能够适用于不同长度的辊盒，且换辊车的三支撑点可以脱离天车的使用。
26.(2)本发明有一个总控制中心，用于调度具有换辊功能的agv小车，实现了矫直机的便捷换辊，提高了工作效率。
27.(3)本发明智能化程度高，使用方便，适用性好。
附图说明
28.图1是本发明所提供的一种辊式矫直机便于换辊的设备的结构示意图。
29.图2是两种支撑头及传感器的位置示意图。
30.图3是换辊小车与矫直机的位置关系示意图。
31.图4是矫直机的锁紧机构的结构示意图。
32.图5是换辊小车的运动控制原理图。
33.图6是换辊过程控制系统的组成示意图。
34.附图标记说明：1、固定端支撑头；2、固定端千斤顶装置；3、气缸；4、中间端滑块；5、丝杠；6、导轨；7、车架；8、辊盒支撑头；9、中间端千斤顶装置；10、自由端支撑头；11、自由端千斤顶装置；12、千斤顶箱体；13、自由端滑块；14、减速电机；15、第一压力传感器；16、卡槽；17、定位传感器；18、第二压力传感器；19、锁紧机构；20、辊盒支撑点；21、突起。
具体实施方式
35.下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
36.如图1所示，本发明公开了一种辊式矫直机便于换辊的设备，包括固定端支撑头1、固定端千斤顶装置2、气缸3、中间端滑块4、丝杠5、导轨6、车架7、辊盒支撑头8、中间端千斤顶装置9、自由端支撑头10、自由端千斤顶装置11、千斤顶箱体12、自由端滑块13、减速电机14。
37.如图2所示，换辊小车包括两种支撑头，一种是固定端支撑头1和自由端支撑头10，固定端支撑头1和自由端支撑头10均包括支撑点支撑头的第一压力传感器15、卡槽16、定位传感器17；另一种是辊盒支撑头8，辊盒支撑头8上设有第二压力传感器18。
38.换辊小车和矫直机工作时具体位置关系如图3所示。
39.如图4所示，示意了辊盒支撑点20、支撑点的突起21、矫直机机架的锁紧机构19。
40.图5给出了换辊小车的运动控制原理。
41.图6给出了换辊过程控制系统的组成。
42.实施例
43.一个大的生产厂房，厂房中设有七条生产线，且每条生产线的矫直机型号不一样，导致辊盒所处的高度和辊盒的长度并不相同。厂房角落设有换辊小车等待区，换辊小车闲置时停放于此。设有一个总控制中心，其有一个储存每条生产线信息的数据库，可以将信息通过无线收发器传递给agv小车运动控制器。现假设六号生产线的3号辊子需要进行更换。
44.本实施例的运作过程如下：
45.s1：六号生产线将3号辊损伤需要进行换辊的信号传递到总控制中心，总控制中心将3号辊的高度和辊盒长度信息以及调度命令传递到agv小车的运动控制器。
46.s2：agv小车接到调度命令，运动控制器将小车自动导航(期间根据实际情况不断修正路径)到矫直机3号辊盒下方。此时，小车的固定端、中间端和自由端都位于靠近矫直机的一侧,且千斤顶装置处于初始状态。
47.s3：自由端通过支撑头卡槽底部的定位传感器17使得自由端支撑头10的卡槽16位于辊盒支撑点20的突起21的正下方，此时，定位传感器附带无线收发器发出无线信号，矫直机机架锁紧机构19附带无线收发器收到无线信号，电驱动控制旋转90度，解开对辊盒约束。同时，千斤顶箱体内部无线收发器接收无线信号，自由端千斤顶装置11开始工作，自由端支撑头10向上运动。
48.s4：当自由端支撑头10接触辊盒支撑点20时，支撑头内壁的第一压力传感器15会检测压力情况。若两者之间压力超过30n时，第一压力传感器附带的无线收发器发出无线信号，千斤顶箱体内部无线收发器接收无线信号，自由端千斤顶装置11停止工作。两者完成匹配。
49.s5：千斤顶箱体内部无线收发器发出无线信号，减速电机14附带无线收发器接收无线信号。减速电机14启动，通过丝杆5使得自由端滑块13向另一端移动。
50.s6：减速电机14传动计算自由端移动的距离，当距离超过辊盒三分之二长度时，减速电机14停止工作，同时减速电机附带无线收发器接发出无线信号，中间端千斤顶装置9附有的无线收发器接收到无线信号，中间端千斤顶装置9开始工作，将辊盒支撑头8向上顶起。
51.s7：当辊盒支撑头8与辊盒接触时，辊盒支撑头8上部的第二压力传感器18会检测压力情况。若两者之间压力超过30n时，第二压力传感器附带的无线收发器发出无线信号，千斤顶箱体内部无线收发器接收无线信号，中间端千斤顶装置9停止工作。两者完成匹配。
52.s8：千斤顶箱体内部无线收发器发出无线信号，减速电机14和气缸3附带无线收发器接收无线信号，减速电机14和气缸3开始工作(气缸是恒力且固定伸长的)，两者保持同步，继续向另一端移动。
53.s9：当辊盒另一端支撑点移动到固定端上方时，固定端支撑头1卡槽底部的定位传感器17检测到辊盒支撑点20，定位传感器17附带无线收发器发出无线信号，减速电机14附带无线收发器接收到无线信号，减速电机14停止工作，同时，固定端千斤顶装置2附有的无线收发器接收到无线信号，固定端千斤顶装置2开始工作，将固定端支撑头1向上顶起。
54.s10：当固定端支撑头1接触辊盒支撑点20时，支撑头内壁的第一压力传感器15会检测压力情况。若两者之间压力超过30n时，第一压力传感器附带的无线收发器发出无线信号，千斤顶箱体内部无线收发器接收无线信号，固定端千斤顶装置2停止工作。两者完成匹配。
55.s11：换辊小车完全接住辊盒，然后agv小车核心控制器将换辊小车自动导航到换辊工作区，进行换辊。
56.本实施例用到的设备型号：
57.千斤顶装置(rogtz
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ty45电动液压千斤顶)、气缸(多级倍力气缸)、减速电机(r系列涡轮减速电机)、压力传感器(新亮键
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薄膜压力传感器，可定制)、无线收发器(axm0f343)、定位传感器(基恩士
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激光传感器ix系列)、运动控制器(src-3000fs)。
58.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。