專利名稱：跳動輥張力控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及跳動輥張力控制裝置，特別涉及一種用于普碳鋼、不銹鋼及有色 金屬的薄帶和極薄帶退火工藝的跳動輥張力控制裝置。
背景技術(shù)：
在普碳鋼、不銹鋼及有色金屬等的薄板帶和極薄帶的熱處理生產(chǎn)線中，要消除冷 加工后帶材的“加工硬化”，需進(jìn)行各種退火處理。要達(dá)到退火的要求，帶材必須達(dá)到工藝所 要求的高溫。因鋼帶在爐膛中經(jīng)過，隨著溫度的升高，帶鋼的抗拉強(qiáng)度大幅下降。因此，極 易造成鋼帶在爐內(nèi)“斷帶”，特別是薄帶和極薄帶的生產(chǎn)，“斷帶”現(xiàn)象顯得尤為突出，只要一 不留神，就會釀成事故。國內(nèi)上世紀(jì)八、九十年代的生產(chǎn)線中，大都是采用測張儀檢測對爐內(nèi)張力進(jìn)行閉 環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)張力控制的目的?？偟膩碚f，對厚度大于0.2mm的薄帶基本能適應(yīng)。因?yàn)?0. 2mm厚度的鋼帶抗拉強(qiáng)度較大，張力波動值與抗拉張力比起來還可以忽略，但偶爾也會出 現(xiàn)誤操作或失控等原因造成斷帶。如果斷帶，將浪費(fèi) 能源，損傷加熱爐，減少爐子使用壽命， 當(dāng)然成材率也隨之降低。在不同的爐溫條件下，帶鋼的橫截面積和爐內(nèi)張力的關(guān)系如圖1所示，其中橫坐 標(biāo)表示帶鋼橫截面積，單位為平方毫米，縱坐標(biāo)表示爐內(nèi)張力，單位為千克。由此可以看出， 在退火爐內(nèi)，帶鋼的張力對帶鋼的斷面收縮的影響是很大的。在相同的溫度下，要想獲得穩(wěn) 定的帶鋼斷面面積，必須提供穩(wěn)定的帶鋼張力。實(shí)踐證明，僅靠調(diào)節(jié)爐前和爐后張緊輥之間 的速度差，很難保證較穩(wěn)定的帶鋼張力。所以在爐前張緊輥和退火爐之間需增設(shè)一個跳動 輥組，來精確調(diào)整爐內(nèi)帶鋼的張力是很有必要。目前業(yè)界應(yīng)用的各種跳動輥中，按張力加載控制形式大致可分為兩類①純機(jī)械加載的方式，即配重型。這種結(jié)構(gòu)簡單可靠，但操作不便，且精度不高。在變換鋼種及鋼帶規(guī)格時，都需要 重新調(diào)整配重塊的重量，因此顯得很麻煩，操作極為不便；而且跳動輥在上升和下降過程中 會導(dǎo)致跳動輥的重量與配重的重量有輕微的變化，這來源于鋼絲繩或鏈條在兩側(cè)的重量變 化。另一方面，跳動輥在上升和下降過程中，存在“方向突變”，會產(chǎn)生換向沖擊，引起 交變的沖擊力，從而造成較大的張力波動。一般情況下，這類跳動輥引起的最大張力絕對變 化值A(chǔ)F彡15Kg左右。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，這類跳動輥的動態(tài)張力精度可達(dá)到彡5 7%，靜 態(tài)張力精度可達(dá)到< 3%。②單向氣缸或油缸加載形式，即單向控制型。我公司在2008年9月申請的實(shí)用新 型專利《退火爐張力控制裝置》(專利號ZL200820152149. 1)即為此種形式。這種形式的跳動輥由于采用了配重型跳動輥的鋼絲繩，所以在升降過程中重量不 等造成張力有輕微波動。同時，跳動輥在上升過程中，先導(dǎo)式薄膜調(diào)壓閥閉合，通過伺服閥 向氣缸中補(bǔ)氣，流量調(diào)節(jié)閥排氣，當(dāng)處于下降過程中時，通過流量調(diào)節(jié)閥補(bǔ)氣，先導(dǎo)式薄膜調(diào)壓閥排氣。因?yàn)椴还苁菤鈩舆€是液壓的溢流閥(即安全閥)，均存在實(shí)際壓力(開啟壓 力)要略高于設(shè)定壓力才能開啟，當(dāng)實(shí)際壓力(閉合壓力)要略低于設(shè)定壓力才能閉合。所 以在升降交替變化的過程中，實(shí)際張力也存在一定的波動。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，這類跳動輥的 動態(tài)張力精度可達(dá)到< 3 5%，靜態(tài)張力精度可達(dá)到< 1%。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種跳動輥張力控制裝置，有效解決現(xiàn)有技術(shù)中因?yàn)橥?火過程中鋼帶張力波動而導(dǎo)致的斷帶，損傷退火爐的問題，進(jìn)一步提高跳動輥的動態(tài)張力 精度和靜態(tài)張力精度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種跳動輥的張力控制裝置，包括用于固定的底座，傳送的鋼帶，鋼帶傳送方向上 平行間隔設(shè)置的一張力輥和一轉(zhuǎn)向輥，位于所述張力輥和所述轉(zhuǎn)向輥之間的浮動彈跳輥， 從車間空壓站出來的主氣源，浮動彈跳輥的輪軸兩端分別安裝在伺服氣缸的活塞桿上，伺 服氣缸的缸體豎直固定在跳動輥的支架上，伺服氣缸的活塞上腔氣路依次安裝了第一氣控 調(diào)壓閥、第一電磁換向閥、第一電控調(diào)壓閥，第一電控調(diào)壓閥與第一張力控制器電氣連接； 伺服氣缸的活塞下腔氣路依次安裝了第二氣控調(diào)壓閥、第二電磁換向閥、第二電控調(diào)壓閥， 第二電控調(diào)壓閥與第二張力控制器電氣連接；浮動彈跳輥的傳動端安設(shè)一位移傳感器，用 于檢測所述浮動彈跳輥的位置，并且將檢測到的位移信號轉(zhuǎn)換成電信號，傳遞給退火爐入 口側(cè)的電機(jī)。優(yōu)選地，第一電磁換向閥和第二電磁換向閥均為二位二通換向閥。優(yōu)選地，位移傳感器安裝在浮動彈跳輥傳動側(cè)的同步齒輪上。優(yōu)選地，伺服氣缸的活塞上腔氣路安設(shè)有第一截止閥，主氣源氣流經(jīng)過氣動三聯(lián) 件進(jìn)入伺服氣缸的活塞上腔氣路。優(yōu)選地，伺服氣缸的活塞下腔氣路安設(shè)有第二截止閥，主氣源氣流經(jīng)過氣動三聯(lián) 件進(jìn)入伺服氣缸的活塞下腔氣路。優(yōu)選地，主氣源氣流通過氣動兩聯(lián)件進(jìn)入第一電控調(diào)壓閥和第二電控調(diào)壓閥。優(yōu)選地，還包括一時間繼電器，用于控制生產(chǎn)線的啟動或停止。優(yōu)選地，該跳動輥張力控制裝置所傳送的鋼帶厚度小于0. 2_。優(yōu)選地，該跳動輥張力控制裝置所傳送的鋼帶厚度大于0. 05mm,且小于0. 2mm。本實(shí)用新型的有益效果是采用了高精度給定張力閉環(huán)和位移量閉環(huán)的雙重反饋 系統(tǒng)。伺服氣缸的上腔壓力和下腔壓力均可控，最大限度地避免了升降交替變化時實(shí)際張 力存在的波動，從而保證鋼帶運(yùn)行平穩(wěn)，降低了 “斷帶”的可能，做到了 “零斷帶事故”的可 行控制，有利于生產(chǎn)企業(yè)減少生產(chǎn)斷帶事故，提高成材率，減少能耗，同時也提高了生產(chǎn)作 業(yè)率，有效地保護(hù)了退火爐，大大延長了其使用壽命。

圖1為帶鋼的橫截面積和爐內(nèi)張力的關(guān)系圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例輥組結(jié)構(gòu)主視圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例輥組結(jié)構(gòu)左視圖。[0026]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例雙向氣控加載系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合圖2-圖4，給出本實(shí)用新型一個較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本實(shí)用新型的 技術(shù)方案。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的輥組結(jié)構(gòu)。如圖2所示，該跳動輥組包括鋼帶傳送方 向上平行間隔設(shè)置的張力輥1和一轉(zhuǎn)向輥2，以及位于張力輥1和轉(zhuǎn)向輥2之間的浮動彈跳 輥3，在傳送電機(jī)(圖中未示出)的帶動下，鋼帶5依次從張力輥1、浮動彈跳輥3、轉(zhuǎn)向輥2 穿過，浮動彈跳輥3可上下移動。浮動彈跳輥的輪軸兩端分別安裝在伺服氣缸4的活塞桿 上，伺服氣缸4的缸體豎直固定在跳動輥的支架上。浮動彈跳輥3的傳動端設(shè)置一位移傳 感器，用于測量浮動彈跳輥3的準(zhǔn)確位置(位移傳感器在圖2和圖3中未標(biāo)示，在圖4中標(biāo) 號為10，設(shè)置在彈跳輥傳動側(cè)的同步齒輪上)并進(jìn)行監(jiān)控。位移傳感器10設(shè)置有上下安 全位、中間工作位和上下極限位斷帶保護(hù)功能。以爐子出口的傳動電機(jī)設(shè)為基準(zhǔn)速度，當(dāng)浮 動彈跳輥3上升時，位移傳感器10檢測到位移信號，經(jīng)變送后轉(zhuǎn)換成電信號，控制爐子入口 的傳動電機(jī)升速，使浮動彈跳輥3下降，回到期望的理想“零位”，即中間工作位；當(dāng)浮動彈 跳輥3下降時，整個過程則相反。當(dāng)浮動彈跳輥3自動投入運(yùn)行前，跳動輥應(yīng)處于中間工作 位。圖2中各部件的功能如下所示張力輥1主要起到使鋼帶轉(zhuǎn)向及測量實(shí)際張力的作用，該值在主操臺上進(jìn)行顯 示，為操作人員比較并監(jiān)控浮動彈跳輥3是否正常工作，并對張力輥1加載系統(tǒng)進(jìn)行適時修 正；而且通過該張力傳感器張力值的限定，超過限定值就報警并進(jìn)行安全保護(hù)。張力輥1的 表面須襯膠，避免劃傷帶鋼表面。浮動彈跳輥3主要起到緩沖和吸收鋼帶張力波動的作用，爐子入口傳動電機(jī)接受 來自位移閉環(huán)控制系統(tǒng)的輸出信號，通過它的速度改變迫使浮動彈跳輥3浮動。轉(zhuǎn)向輥2位于跳動輥組的末端，使鋼帶進(jìn)入爐子前處于爐子生產(chǎn)通過線上。伺服氣缸4是該系統(tǒng)的執(zhí)行元件(圖4中，為了詳細(xì)說明氣控原理，對浮動彈跳輥 3兩端的兩個伺服氣缸分別標(biāo)示為第一伺服氣缸18和第二伺服氣缸18’，但第一伺服氣缸 18和第二伺服氣缸18’結(jié)構(gòu)功能均相同，不同的標(biāo)號僅作數(shù)量和位置意義上的區(qū)分，下文 中出現(xiàn)的“伺服氣缸”是指一般功能意義上的伺服氣缸，特此說明)。圖4為本實(shí)用新型雙向氣控加載系統(tǒng)原理圖，其中，主進(jìn)氣源的壓力為7kg/cm2 ；
氣路上標(biāo)示的1 " , 7 " , 7 〃指不銹鋼無縫管的外徑，即管子的規(guī)格，單位為英寸。 2 ‘ 4 ‘ 4圖4中，各標(biāo)號分別表示為6 第一氣控調(diào)壓閥；6’ 第二氣控調(diào)壓閥；7 第一電磁換向閥；7’ 第二電磁換向 閥；8 第一電控調(diào)壓閥；8’ 第二電控調(diào)壓閥；9 第一張力控制器；9’ 第二張力控制器； 10 位移傳感器；11 第一時間繼電器；11’ 第二時間繼電器；12 第一截止閥；12’ 第二截 止閥；13 氣動三聯(lián)件；14 氣動兩聯(lián)件；15 接線端子排；16 主氣路截止閥；17 空氣濾清 器；18 第一伺服氣缸；18’ 第二伺服氣缸；I 信號發(fā)生器(用于表示圖中右邊整個虛線框 圖部分)。[0037]氣控原理為主氣流截止閥16打開，主氣源(管徑為4 〃 )從車間空壓站出來，首
先經(jīng)過空氣濾清器17的過濾凈化；其中經(jīng)〃的管道由氣動三聯(lián)件13進(jìn)入伺服氣缸控制
氣路，剩余的經(jīng)I 〃的管道由氣動兩聯(lián)件14進(jìn)入第一電控調(diào)壓閥8和第二電動調(diào)壓閥8’。
其中，氣動三聯(lián)件14集空氣濾清器、減壓閥和油霧器于一體，經(jīng)過后的空氣干凈并含微量 油霧，對后面的元件起到安全保護(hù)的作用，且通過減壓閥調(diào)至使用范圍；氣動兩聯(lián)件14集 減壓閥和油霧器于一體，經(jīng)過后的空氣干凈并含微量油霧，對后面的元件起到安全保護(hù)的 作用，且通過減壓閥調(diào)至使用范圍。伺服氣缸4控制氣路分為兩路，分別控制調(diào)節(jié)活塞上腔壓力和活塞下腔壓力。因 為伺服氣缸的上腔壓力和下腔壓力均可調(diào)節(jié)控制，所以可最大限度地避免了浮動彈跳輥升 降交替變化時，鋼帶實(shí)際張力存在的波動。伺服氣缸4活塞上腔氣路依次安設(shè)了第一截止閥12，第一氣控調(diào)壓閥6、第一電磁 換向閥7、第一電控調(diào)壓閥8，第一電控調(diào)壓閥8與第一張力控制器9電氣連接；伺服氣缸4的活塞下腔氣路依次安裝了第二截止閥12’，第二氣控調(diào)壓閥6’、第二 電磁換向閥7’、第二電控調(diào)壓閥8’，第二電控調(diào)壓閥8’與第二張力控制器9’電氣連接；活塞上腔和活塞下腔的氣控原理相同，現(xiàn)以活塞上腔為例進(jìn)行說明第一氣控調(diào)壓閥6將氣壓傳給第一電控調(diào)壓閥8，進(jìn)行氣/電轉(zhuǎn)換，從而轉(zhuǎn)化為電 信號，然后通過第一電控調(diào)壓閥8輸送給第一張力控制器9 ；經(jīng)第一張力控制器9運(yùn)算、處 理，與設(shè)定張力值進(jìn)行比較后，又將“指令”信號下達(dá)給第一電控調(diào)壓閥8，進(jìn)行電/氣轉(zhuǎn)換， 從而轉(zhuǎn)化為氣壓信號，通知第一氣控調(diào)壓閥6執(zhí)行動作。其中第一張力控制器9是該系統(tǒng)的核心元件，即信號發(fā)生器I的處理中心；第一 氣控調(diào)壓閥6是氣控加載系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件，即執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由它測量數(shù)據(jù)，向上反映；待上級 有“指令”下達(dá)后，又由它來執(zhí)行命令，“告訴”第一伺服氣缸18如何動作。第一電控調(diào)壓閥 8是氣控加載系統(tǒng)的過渡元件，即中轉(zhuǎn)樞紐，起著上傳下達(dá)的作用。在第一氣控調(diào)壓閥6和 第一電控調(diào)壓閥8之間，還安裝了第一電磁換向閥7，起著允許或者禁止電控調(diào)壓閥與氣控 調(diào)壓閥聯(lián)絡(luò)的作用，也就是說，當(dāng)該電磁換向閥處于“通”的狀態(tài)時，電控調(diào)壓閥與氣控調(diào)壓 閥能相互聯(lián)系，系統(tǒng)才能運(yùn)行；否則，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。該閥只具有通斷的功能，故取二位 二通的換向閥即可。伺服氣缸4(即第一伺服氣缸18和第二伺服氣缸18’)為跳動輥裝置的執(zhí)行元件， 如果實(shí)際張力大于預(yù)設(shè)重力，將拉動跳動輥下降，相反則上升，從而將張力波動“吸收”掉， 達(dá)到張力的恒定。時間繼電器11和11’ 用于跳動輥投入運(yùn)行時，當(dāng)按下“啟動”按鈕后，生產(chǎn)線運(yùn) 行，電磁換向閥接通，經(jīng)時間繼電器延時后系統(tǒng)投入運(yùn)行；當(dāng)按下“停止”按鈕后，生產(chǎn)線停 止，經(jīng)時間繼電器延時后電磁換向閥斷開，系統(tǒng)停止運(yùn)行。本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)原理可分為張力控制和位移控制兩部分。張力控制的原理為浮動彈跳輥3預(yù)設(shè)了一個與退火鋼帶正常張力相匹配的重 力，伺服氣缸18也預(yù)設(shè)一個與退火鋼帶正常張力相當(dāng)?shù)氖芰χ?。?dāng)退火爐中鋼帶的張力變大時，伺服氣缸18拉動浮動彈跳輥3上升。伺服氣缸的活塞上升。位移傳感器10檢測到 信號后，通知入口側(cè)張力機(jī)的電機(jī)加快運(yùn)行(出口側(cè)的張力機(jī)電機(jī)為速度主令電機(jī))，從而 使浮動彈跳輥3下降。當(dāng)退火爐中鋼帶的張力減小時，過程相反。位移控制的原理為位移傳感器10安設(shè)于浮動彈跳輥3傳動側(cè)的同步齒輪上。用于測量浮動彈跳輥 3的準(zhǔn)確位置并進(jìn)行監(jiān)控，并且設(shè)置有上下安全位和上下極限位斷帶保護(hù)功能。以爐子出 口的傳動電機(jī)設(shè)為基準(zhǔn)速度，當(dāng)浮動彈跳輥3上升時，位移傳感器檢測的信號經(jīng)變送后轉(zhuǎn) 換成電信號，控制爐子入口的傳動電機(jī)升速，使浮動彈跳輥3下降，回到期望的理想“零位”; 當(dāng)浮動彈跳輥3下降時，整個過程則相反。本實(shí)用新型采用了張力控制和位移量閉環(huán)控制的雙重反饋系統(tǒng)，且采用了伺服氣 缸上腔壓力和下腔壓力均可控的形式，最大限度地避免了升降交替變化時鋼帶實(shí)際張力存 在的波動，做到了“零斷帶事故”的可行控制。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，這類跳動輥的動態(tài)張力精 度可達(dá)到< 1%，靜態(tài)張力精度可達(dá)到< 0. 2%。雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 這些僅是舉例說明，在不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對實(shí)施方式做出多 種變更或修改。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求1.一種跳動輥張力控制裝置，包括用于固定的底座，傳送的鋼帶，鋼帶傳送方向上平行 間隔設(shè)置的一張力輥和一轉(zhuǎn)向輥，位于所述張力輥和所述轉(zhuǎn)向輥之間的浮動彈跳輥，從車 間空壓站出來的主氣源，其特征在于所述浮動彈跳輥的輪軸兩端分別安裝在伺服氣缸的活塞桿上，所述伺服氣缸的缸體豎 直固定在跳動輥支架上；所述伺服氣缸的活塞上腔氣路依次安裝了第一氣控調(diào)壓閥、第一電磁換向閥、第一電 控調(diào)壓閥，所述第一電控調(diào)壓閥與第一張力控制器電氣連接；所述伺服氣缸的活塞下腔氣路依次安裝了第二氣控調(diào)壓閥、第二電磁換向閥、第二電 控調(diào)壓閥，所述第二電控調(diào)壓閥與第二張力控制器電氣連接；所述浮動彈跳輥的傳動端安設(shè)一位移傳感器，用于檢測所述浮動彈跳輥的位置，并且 將檢測到的位移信號轉(zhuǎn)換成電信號，傳遞給退火爐入口側(cè)的電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的張力控制裝置，其特征在于，所述的第一電磁換向閥和第二電 磁換向閥均為二位二通換向閥。
3.如權(quán)利要求1所述的張力控制裝置，其特征在于，所述的位移傳感器安裝在浮動彈 跳輥傳動側(cè)的同步齒輪上。
4.如權(quán)利要求1所述的張力控制裝置，其特征在于所述伺服氣缸的活塞上腔氣路安 設(shè)有第一截止閥，主氣源氣流經(jīng)過氣動三聯(lián)件進(jìn)入所述伺服氣缸的活塞上腔氣路。
5.如權(quán)利要求1所述的張力控制裝置，其特征在于所述伺服氣缸的活塞下腔氣路安 設(shè)有第二截止閥，主氣源氣流經(jīng)過氣動三聯(lián)件進(jìn)入所述伺服氣缸的活塞下腔氣路。
6.如權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的張力控制裝置，其特征在于，主氣源氣流通過氣動 兩聯(lián)件進(jìn)入所述第一電控調(diào)壓閥和所述第二電控調(diào)壓閥。
7.如權(quán)利要求1所述的張力控制裝置，其特征在于，還包括一時間繼電器，用于控制生 產(chǎn)線的啟動或停止。
8.如權(quán)利要求1所述的張力控制裝置，其特征在于，所述的鋼帶厚度小于0.2mm。
9.如權(quán)利要求7所述的張力控制裝置，其特征在于，所述的鋼帶厚度大于0.05mm,且小 于 0. 2mmο
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種跳動輥張力控制裝置，浮動彈跳輥的輪軸兩端分別安裝在伺服氣缸的活塞桿上，伺服氣缸的缸體豎直固定在跳動輥的支架上，伺服氣缸的活塞上腔氣路依次安裝了第一氣控調(diào)壓閥、第一電磁換向閥、第一電控調(diào)壓閥，第一電控調(diào)壓閥與第一張力控制器電氣連接；伺服氣缸的活塞下腔氣路依次安裝了第二氣控調(diào)壓閥、第二電磁換向閥、第二電控調(diào)壓閥，第二電控調(diào)壓閥與第二張力控制器電氣連接；浮動彈跳輥的傳動端安設(shè)一位移傳感器，用于檢測所述浮動彈跳輥的位置，并且將檢測到的位移信號轉(zhuǎn)換成電信號，傳遞給退火爐入口側(cè)的電機(jī)。本實(shí)用新型有利于減少生產(chǎn)斷帶事故，提高成材率，減少能耗，同時也提高了生產(chǎn)作業(yè)率，有效地保護(hù)了退火爐，延長爐子的使用壽命。
文檔編號C21D9/68GK201778078SQ20102026842
公開日2011年3月30日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者艾小平, 陳廣達(dá) 申請人:上海歐達(dá)電氣成套設(shè)備工程有限公司;上海歐達(dá)海威自動化成套有限公司