一种热轧侧导板自动标定及精度检测装置及方法与流程

1.本发明涉及热轧线侧导板自动控制技术领域，具体为一种热轧侧导板自动标定及精度检测装置及方法。


背景技术：

2.热轧卷取机前侧导板，用于辅助带钢对准中心线进入卷取机，并和夹送辊一起夹持带钢以减少钢卷的塔形。目前，热轧卷取区域多数设备(夹送辊、助卷辊等)都采用完全自动标定的方式，只有卷取机前侧导板仍采用手动标定。
3.并且随着设备的磨损老化，机械间隙增大，侧导板的位置精度也会逐渐降低，入、出口开口度偏差变大，不能满足生产要求，目前精度数值也要靠人工手动测量分析。
4.如图1所示：卷取机前侧导板的基本结构和配置：
5.导板由导板梁和装在导板梁内侧的耐磨板构成，安装在夹送辊前的辊道上方，分为操作侧导板和传动侧导板；每侧导板配置入口和出口2个液压缸；每侧的出口液压缸中安装有1个位移传感器；每侧的液压缸由机械连杆同步。
6.位移传感器的作用是显示当前液压缸的移动位置，一般在安装进液压缸后，进行一次液压缸行程标定(一般液压缸完全缩回时，位移传感器标定为s1＝0mm)，投入正常工作后，不需要再进行标定。
7.导板的标定，指的是确定导板梁内侧耐磨板表面与轧制中心线的距离。导板一般每周都要更换，由于导板梁的加工精度及存在磨损、变形等因素，在每次更换导板后，都要进行一次导板标定，使导板的实际开口度与测量值相符。
8.手动标定导板的过程是：操作人员将导板打开到最大位置，用钢卷尺测量找出辊子中心点；将导板关闭到较小位置，测量导板梁内侧到辊子中心点的水平距离，将数字手动写入hmi画面系统。
9.手动标定的缺点较多，首先全程需要人的参与，且需要1人在操作台，至少2人在现场测量配合；其次，现场测量人员需要站立在辊道上，有安全隐患；第三，人工测量准确性不能保证；第四，整个标定过程效率低，耗时较长；第五，如果要测量入、出口开口度偏差，进一步加大了工作量；第六，测量机械间隙难度大。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种热轧侧导板自动标定及精度检测装置及方法，安全、高效、准确地一键完成热轧线侧导板开口度的自动标定，并在过程中测量出导板的机械间隙大小及导板与轧制中心线的平行度偏差，过程中无需人工干预，以解决上述背景技术中提出的问题。
11.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
12.一种热轧侧导板自动标定及精度检测装置，包括摆臂伺服电机、摆臂、旋转杆支承座、旋转杆、内置编码器的旋转杆电机、激光测距仪以及基座；所述摆臂伺服电机安装于基
座上，摆臂伺服电机在基座上通过联轴器连接摆臂，摆臂的另一端安装旋转杆支承座，旋转杆支承座上安装内置编码器的旋转杆电机和旋转杆，旋转杆与内置编码器的旋转杆电机传动连接；所述旋转杆的下端安装激光测距仪。
13.更进一步地，所述基座位于操作侧导板的外侧，与操作侧导板相对应的设有传动侧导板，在传动侧导板与操作侧导板之间设有辊道组。
14.更进一步地，所述摆臂是由摆臂伺服电机驱动的叉型中空长条结构，摆臂一端通过两个耳轴安装在基座上，一侧耳轴通过联轴器与摆臂伺服电机相连，在摆臂伺服电机的驱动下以耳轴为转轴在90
°
工作范围内转动。
15.更进一步地，所述旋转杆支承座为圆筒形，旋转杆支承座通过其两侧耳轴跨装在叉型的摆臂上，旋转杆支承座的耳轴与摆臂之间通过滚动轴承配合。
16.更进一步地，所述旋转杆垂直安装于旋转杆支承座内，并与旋转杆支承座之间通过止推轴承配合。
17.更进一步地，所述内置编码器的旋转杆电机固定安装在旋转杆支承座上，通过微型联轴器与旋转杆连接。
18.更进一步地，所述摆臂摆动下降到水平位置时，旋转杆的中心轴线与辊道组中心线垂直相交，整个装置处于标定工作位，内置编码器的旋转杆电机用于驱动旋转杆正反方向低速旋转。
19.更进一步地，所述激光测距仪通过电缆与plc系统连接，plc系统通过电流信号采集模板，将激光测距仪的4-20ma信号转换为毫米单位。
20.本发明提供另一种技术方案：一种热轧侧导板自动标定及精度检测方法，包括热轧侧导板自动标定及精度检测装置，具体步骤如下：
21.s1：在主操台hmi设置自动标定按钮，编辑plc程序，实现按钮功能；
22.s2：操作人员按下按钮后，激活自动标定控制流程，标定开始前，两侧导板处于任意位置，摆臂处于垂直于水平面位置，激光测距仪垂直于导板，镜头朝向传动侧；
23.s3：标定开始后，首先打开两侧导板到最大开口度位置，是否打开到最大位置的判定方法为，液压缸的行程s1≦5mm，即接近于完全缩回；
24.s4：定义摆臂处于垂直原始位置时的角度为0
°
，完全水平后的角度为90
°
，当导板两侧开口度到最大位置后，摆臂伺服电机驱动摆臂正向高速转动5
°
/s，角度超过85
°
后转为低速转动1
°
/s，转动距离达到90
°
时停止转动，摆臂处于水平状态，旋转杆随重力垂直于辊道组的中央；
25.s5：激光测距仪当前状态垂直于导板梁，镜头方向朝向传动侧，定义此时的角度为0
°
，定义激光测距仪镜头到旋转杆中心点的距离为lc，控制两侧导板由最大开口度位置，各向内移动400mm；
26.s6：plc读取激光测距仪数值l
os0
，为激光测距仪镜头到传动侧导板梁的垂直距离，此时，导板传动侧的开口度为s
ds0
＝l
ds0
lc；plc将当前传动侧导板的开口度标定为s
ds0
；
27.s7：逆时针转动旋转杆60
°
，plc读取此时激光测距仪数值l
os60
，激光测距仪1到导板传动侧的斜角距离为s
ds60
＝l
ds60
lc，plc记录此距离；
28.s8：逆时针再转动旋转杆60
°
，plc读取此时激光测距仪数值l
os60
，此时，激光测距仪到导板操作侧的斜角距离为s
os60
＝l
os60
lc，plc记录此距离；
29.s9：逆时针再转动旋转杆60
°
，此时，激光测距仪镜头垂直并朝向于操作侧导板梁，plc读取此时激光测距仪数值l
os0
，则标定导板操作侧的距离为s
os0
＝l
os0
lc；
30.s10：若s
os60-2s
os0
的绝对值小于x，则判断操作侧导板与轧制中心线平行，状态良好，若s
ds60-2s
ds0
的绝对值小于x，则判断传动侧导板与轧制中心线平行，状态良好；若某一侧差的绝对值大于或等于x，则发出某一侧导板梁入出口不同步报警，x参数选择根据工艺需要进行设定；
31.s11：在判定两侧同步性良好后，plc控制两侧导板同时打开100mm；
32.s12：plc读取激光测距仪数值l
os0x
，为激光测距仪镜头到操作侧导板梁的垂直距离，此时，导板操作侧的开口度为s
os0x
＝l
os0x
lc；
33.s13：顺时针转动旋转杆180度，激光测距仪将刚好垂直于导板梁，镜头朝向传动侧；
34.s14：plc读取激光测距仪数值l
ds0x
，为激光测距仪镜头到传动侧导板梁的垂直距离，此时，导板操作侧的开口度为s
ds0x
＝l
ds0x
lc；
35.s15：若(s
os0
100)-s
os0x
《y,且(s
ds0
100)-s
ds0x
《y，则两侧导板机械间隙符合要求；若(s
os0
100)-s
os0x
》y,或(s
ds0
100)-s
ds0x
》y，则输出某侧导板机械间隙大报警，y参数选择根据工艺需要进行设定；
36.s16：plc控制两侧导板打开到最大开口度位置；
37.s17：摆臂伺服电机驱动摆臂反向高速转动5
°
/s，小于5
°
转为低速转动1
°
/s，转动角度达到0
°
时停止转动；
38.s18：导板标定、导板机械间隙大小测量以及与轧制中心线的水平度偏差的测量过程结束。
39.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
40.本发明提供的一种热轧侧导板自动标定及精度检测装置及方法，实施后操作人员可安全、高效、准确地一键完成热轧线侧导板开口度的自动标定，并在过程中测量出导板的机械间隙大小及导板与轧制中心线的平行度偏差，过程中无需人工干预，解决现有手动标定存在的效率低、耗时较长、操作难度大等问题。
附图说明
41.图1为现有的卷取导板工作状态示意图；
42.图2为本发明的侧导板及导板标定装置结构图；
43.图3为本发明的导板标定装置结构图；
44.图4为本发明的导板标定装置的标定开始前的状态正面图；
45.图5为本发明的导板标定装置的标定开始前的状态侧面图；
46.图6为本发明的导板标定装置的标定过程中的状态侧面图。
47.图中：1、激光测距仪；2、旋转杆；3、旋转杆支承座；4、内置编码器的旋转杆电机；5、传动侧导板；6、辊道组；7、操作侧导板；8、摆臂伺服电机；9、基座；10、摆臂。
具体实施方式
48.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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.请参阅图2-6，本发明实施例中提供一种热轧侧导板自动标定及精度检测装置，包括摆臂伺服电机8、摆臂10、旋转杆支承座3、旋转杆2、内置编码器的旋转杆电机4、激光测距仪1以及基座9；摆臂伺服电机8安装于基座9上，摆臂伺服电机8在基座9上通过联轴器连接摆臂10，可在标定开始时驱动摆臂10由垂直位置旋转到水平位置，并在标定结束后，再驱动摆臂10由水平位置回到原始垂直位置，内置编码器的旋转杆电机4可随时精准检测摆臂10的位置；摆臂10的另一端安装旋转杆支承座3，旋转杆支承座3上安装内置编码器的旋转杆电机4和旋转杆2，旋转杆2与内置编码器的旋转杆电机4传动连接；旋转杆2的下端安装激光测距仪1，可精确测量物体到镜头的距离；其中，基座9位于操作侧导板7的外侧，与操作侧导板7相对应的设有传动侧导板5，在传动侧导板5与操作侧导板7之间设有辊道组6。
50.在本发明实施例中，摆臂10是由摆臂伺服电机8驱动的叉型中空长条结构，摆臂10一端通过两个耳轴安装在基座9上，一侧耳轴通过联轴器与摆臂伺服电机8相连，在摆臂伺服电机8的驱动下以耳轴为转轴在90
°
工作范围内转动，将摆臂10设计为叉型中空结构可以减轻摆臂10重量，为旋转杆2提供存放空间。
51.在本发明实施例中，旋转杆支承座3为圆筒形，旋转杆支承座3通过其两侧耳轴跨装在叉型的摆臂10上，旋转杆支承座3的耳轴与摆臂10之间通过滚动轴承配合，因此，旋转杆支承座3可在摆臂10上绕自身耳轴轴线自由转动。
52.在本发明实施例中，旋转杆2垂直安装于旋转杆支承座3内，并与旋转杆支承座3之间通过止推轴承配合，可绕自身轴线自由旋转，同时旋转杆2可随旋转杆支承座3在摆臂10端部自由摆动，与摆臂10构成的夹角可连续变化，在重力作用下，旋转杆2始终保持竖直状态，当摆臂10在原始垂直位置时，旋转杆2与摆臂10平行，位于摆臂10的叉臂之间，在摆臂10由垂直转向水平的过程中，旋转杆2仍始终保持与水平面垂直，当摆臂10到达水平位置后，旋转杆2与摆臂10垂直。
53.本发明实施例中的内置编码器的旋转杆电机4固定安装在旋转杆支承座3上，通过微型联轴器与旋转杆2连接，以驱动旋转杆2转动，转动角度由电机编码器精准测量。
54.在本发明实施例中，摆臂10摆动下降到水平位置时，旋转杆2的中心轴线与辊道组6中心线垂直相交，整个装置处于标定工作位，内置编码器的旋转杆电机4用于驱动旋转杆2正反方向低速旋转。
55.本发明实施例中的激光测距仪1通过电缆与plc系统连接，plc系统通过电流信号采集模板，将激光测距仪1的4-20ma信号转换为毫米单位。
56.为了进一步更好的解释说明本发明实施例，还提供一种热轧侧导板自动标定及精度检测方法，首先在线外完成热轧侧导板自动标定及精度检测装置的制造和plc程序的编制,并预先把动力线和信号线放到安装位置，在检修日可完成整台装置安装、接线和调试，在需要进行侧导板标定时投入正常使用，具体步骤如下：
57.s1：在主操台hmi设置自动标定按钮，编辑plc程序，实现按钮功能；
58.s2：操作人员按下按钮后，激活自动标定控制流程，标定开始前，两侧导板处于任意位置，摆臂10处于垂直于水平面位置，激光测距仪1垂直于导板，镜头朝向传动侧；
59.s3：标定开始后，首先打开两侧导板到最大开口度位置，是否打开到最大位置的判定方法为，液压缸的行程s1≦5mm，即接近于完全缩回；
60.s4：定义摆臂10处于垂直原始位置时的角度为0
°
，完全水平后的角度为90
°
，当导板两侧开口度到最大位置后，摆臂伺服电机8驱动摆臂10正向高速转动5
°
/s，角度超过85
°
后转为低速转动1
°
/s，转动距离达到90
°
时停止转动，摆臂10处于水平状态，旋转杆2随重力垂直于辊道组6的中央；
61.s5：激光测距仪1当前状态垂直于导板梁，镜头方向朝向传动侧，定义此时的角度为0
°
，定义激光测距仪1镜头到旋转杆中心点的距离为lc，控制两侧导板由最大开口度位置，各向内移动400mm；
62.s6：plc读取激光测距仪1数值l
os0
，为激光测距仪1镜头到传动侧导板5梁的垂直距离，此时，导板传动侧的开口度为s
ds0
＝l
ds0
lc；plc将当前传动侧导板5的开口度标定为s
ds0
；
63.s7：逆时针转动旋转杆260
°
，plc读取此时激光测距仪1数值l
os60
，激光测距仪1到导板传动侧的斜角距离为s
ds60
＝l
ds60
lc，plc记录此距离；
64.s8：逆时针再转动旋转杆260
°
，plc读取此时激光测距仪1数值l
os60
，此时，激光测距仪1到导板操作侧的斜角距离为s
os60
＝l
os60
lc，plc记录此距离；
65.s9：逆时针再转动旋转杆260
°
，此时，激光测距仪1镜头垂直并朝向于操作侧导板7梁，plc读取此时激光测距仪1数值l
os0
，则标定导板操作侧的距离为s
os0
＝l
os0
lc；
66.s10：若s
os60-2s
os0
的绝对值小于x，则判断操作侧导板7与轧制中心线平行，状态良好，若s
ds60-2s
ds0
的绝对值小于x，则判断传动侧导板5与轧制中心线平行，状态良好；若某一侧差的绝对值大于或等于x，则发出某一侧导板梁入出口不同步报警，x参数选择根据工艺需要进行设定；
67.s11：在判定两侧同步性良好后，plc控制两侧导板同时打开100mm；
68.s12：plc读取激光测距仪1数值l
os0x
，为激光测距仪1镜头到操作侧导板7梁的垂直距离，此时，导板操作侧的开口度为s
os0x
＝l
os0x
lc；
69.s13：顺时针转动旋转杆2180度，激光测距仪1将刚好垂直于导板梁，镜头朝向传动侧；
70.s14：plc读取激光测距仪1数值l
ds0x
，为激光测距仪1镜头到传动侧导板5梁的垂直距离，此时，导板操作侧的开口度为s
ds0x
＝l
ds0x
lc；
71.s15：若(s
os0
100)-s
os0x
《y,且(s
ds0
100)-s
ds0x
《y，则两侧导板机械间隙符合要求；若(s
os0
100)-s
os0x
》y,或(s
ds0
100)-s
ds0x
》y，则输出某侧导板机械间隙大报警，y参数选择根据工艺需要进行设定；
72.s16：plc控制两侧导板打开到最大开口度位置；
73.s17：摆臂伺服电机8驱动摆臂10反向高速转动5
°
/s，小于5
°
转为低速转动1
°
/s，转动角度达到0
°
时停止转动；
74.s18：导板标定、导板机械间隙大小测量以及与轧制中心线的水平度偏差的测量过程结束。
75.综上：本发明提供的一种热轧侧导板自动标定及精度检测装置及方法，实施后操作人员可安全、高效、准确地一键完成热轧线侧导板开口度的自动标定，并在过程中测量出
导板的机械间隙大小及导板与轧制中心线的平行度偏差，过程中无需人工干预，解决现有手动标定存在的效率低、耗时较长、操作难度大等问题。
76.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。