专利名称：轧机主轴的安全联轴器的脱开检测装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于保护轧机主轴的检测设备和技术，更具体地说，涉及 一种札机主轴的安全联轴器的脱开检测装置和方法，利用该装置和方法能 够快速出检测安全联轴器的脱开。
背景技术：
在钢厂的轧钢过程中，请参阅图l所示，厚板轧机的主轴包括上、下工作辊1和上、下万向轴2，工作辊l分别与万向轴2—端连接，万向轴 2另一端分别与相对应的电动机3连接，通过电动机3转动，带动工作辊1 转动，使厚板轧机进行工作.在万向轴2与电动机2之间设置液压安全联 轴器4来保护轧机的主轴，请参阅图2所示，该液压安全联轴器4的脱开 側41与非脱开側42之间的间隙33利用液压膨紧所产生的摩擦力来实现 脱开側41与非脱开側42之间的同步运转；当轧机主轴超过设定转矩，脱 开側41与非脱开侧42发生相对运动，导致液压管路44被切断，脱开侧 41与非脱开側42间产生间隙，使得万向轴2 (见
图1)与电动机3脱开， 实现对主轴的过载保护，避免主轴及叉头设备损毁。但是，目前还没有专门针对检测安全联轴器的脱开的技术，只能依靠 操作人员凭借脱开时机械设备发出的巨大声响而人工停机，或是未脱开一 方由于过负载保护功能奏效而停机。因此，在安全联轴器脱开后，无法及 时获知，使得无法实现轧机立即停机。这样，当轧机过载，主轴安全联轴 器脱开后，上、下辊中脱开的一方由于失去了动力源，势必将在机架内钢 板的带动以及各种摩擦力的综合作用力下自由运转，但其自由运转的速度 必然小于未脱开的一方。上、下轧辊间的速度差较大时容易使钢板产生出 翘、扣头，容易造成轧机的导卫板脱落、变形，以及严重损害轧机的机架 辊，甚至，导致堆钢事故；而且还会造成朵脱开方负载突增，造成疲劳损 伤；另外，如果无法检测而主动停机的话，脱开一方将在未脱开一方的带动下继续运转.这种运转的动力来源于轧辊的惯性和与钢板间的摩擦力。 但是当这两种力的总和不足以完全带动脱开的一方轧辊时，该工作辊将与 钢板表面发生相对运动，从而产生了打滑现象。该打滑容易造成辊的辊面 划伤，导致工作辊磨削量增加，直接影响企业效益，发明内容针对现有技术中存在的上述的容易导致钢板产生出翘和扣头、造成疲 劳损伤以及产生打滑现象的缺点，本发明的目的是提供一种轧机主轴的安 全联轴器的脱开检测装置和方法，该装置和方法能够快速检测出安全联轴 器的脱开。为实现上述目的，本发明釆用如下技术方案 该轧机主轴的安全联轴器的脱开检测装置包括反光板，反光板分别设置在轧机的上、下辊的安全联轴器的脱幵惻表面；光电组件，光电组件分别设置在轧机入口侧，向安全联轴器发光，并 接收反光板的反射光，形成信号；信号处理控制器，接收并处理光电组件的信号，进行报警和停机控制。 所述的反光板平均设置在上、下辊的安全联轴器的脱开侧表面，数量 相等，每个安全联轴器的脱开侧表面上的反光板至少为两个。所述的信号处理控制器进一步包括信号输入单元，接收光电组件的信号，并将信号传输到处理计算单元; 处理计算单元，对信号进行判断和处理；报警单元，连接到处理计算单元，通过处理计算单元判断，及时报警; 快速停机单元，连接到处理计算单元，通过处理计算单元判断，控制 轧机自动停机，该札机主轴的安全联轴器的脱开检测方法的具体步骤如下A. 在轧机运转过程中，使用光电组件向安全联轴器的脱开侧发光；B. 通过光电组件接收安全联轴器上的反光板的反射光，形成信号；C使用信号处理控制器对步骤B中光电组件的信号进行处理，及时报警和停机控制。所述的步骤C的具体步骤如下Cl.通过信号输入单元接收光电组件的信号；C2.使用信号处理单元对步骤C1中的信号进行判断和处理如果收到信号，判断为安全联轴器未脱开；如果没有收到信号，计时周期累加的时间未超过设定时限，判断为安 全联轴器未脱开；如果没有收到信号，计时周期累加的时间超过设定时限，判断为安全 联轴器脱开，通过报警单元报警，并通过快速停机单元使轧机自动停机。将反光板平均设置在上、下辊的安全联轴器表面，数量相等，使每个 安全联轴器表面上的反光板至少为两个。将光电组件分别设置在轧机入口侧。在上述技术方案中，本发明的轧机主轴的安全联轴器的脱开检测装置 包括反光板，反光板分别设置在轧机的上、下辊的安全联轴器的脱开側表 面；光电组件，光电组件分别设置在轧机入口侧，向安全联轴器发光，并 接收反光板的反射光；信号处理控制器，接收并处理光电组件的信号，进 行报警和停机控制。本发明的轧机主轴的安全联轴器的脱开检测方法步骤 为在轧机运转过程中，使用光电组件向安全联轴器的脱开侧发光；通过 光电组件接收安全联轴器上的反光板的反射光；使用信号处理控制器对光 电组件的信号进行处理，及时报警和停机控制。釆用该装置和方法能够快 速检测安全联轴器的脱开，简单方便，快速准确，性能稳定，维修方便， 并具有一定的容错能力，能够避免轧钢生产的异常中断.附田说明图l是现有技术的轧机主轴的结构示意图；图2是现有技术的安全联轴器的结构示意图；图3是本发明的轧机主轴的安全联轴器的脱开检测装置的结构示意图；图4是本发明的信号处理控制器的原理示意图；图5是本发明的轧机主轴的安全联轴器的脱开检测方法的信号处理的 流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。 实施例1请参阅图3所示，本发明的轧机主轴的安全联轴器的脱开检测装置5 包括反光板51、光电组件52和信号处理控制器53,大小、数量相等的反 光板51分别设置在轧机的上、下辊的安全联轴器4的表面上，每个安全联 轴器4的脱开惻表面的反光板51至少为两个，另外反光板51的数量选取 还受到安全联轴器4上的安装位置限制以及根据光电组件的反应速度而 定，数量越多反应时间越快。本实施例中为避免覆盖安全联轴器上的螺丝 孔，选取边长为100mm的正方形多棱反光镜作为反光板，每个安全联轴 器4的四周均匀等份的安装七个反光板，当然设置的反光板可不受七个的 限制，可以设置五个、六个、八个等，光电组件52选用两个同型号的红外 光柱型的光电组件52 (光电组件52包括有发射器件和接收器件)，分别 设置在距离轧机上、下辊的安全联轴器约五米处的轧机入口侧的围栏杆54 上，并分别与上、下辊的安全联轴器4相对应，围栏杆54安置于地基上， 可以消除大部分震动因素。光电组件52向安全联轴器4发射红外光柱，接 收反光板的反射光，形成脉冲信号。选用红外光柱能够确保一定的覆盖范 围和稳定接收.信号处理控制器53接收并处理光电组件52的脉冲信号， 进行报警和停机控制。请参阅图4所示，信号处理控制器53进一步包括信 号输入单元，接收光电组件的脉冲信号，并将脉冲信号传输到处理计算单 元；处理计算单元，可以选用各大厂商生产的可编程逻辑控制器(PLC)， 对信号进行判断和处理；报警单元，连接到处理计算单元，通过处理计算 单元进行判断，如果收到信号，判断为安全联轴器未脱开；如果没有收到 信号，计时周期累加的时间未超过设定时限，判断为安全联轴器未脱开；如果没有收到信号，计时周期累加的时间超过设定时限，判断为安全联轴器脱开，通过报警单元报警，并通过快速停机单元使轧机自动停机；报警 单元连接到处理计算单元，采用人机画面报警或声音报警等进行及时报警； 快速停机单元，连接到处理计算单元，通过处理计算单元判断，控制轧机快速自动停机，保护轧机。该处理计算单元的判断公式为r》fx^，其中，r为计时与周期累加的时间，D为所检测的工作辊的直径，K。c为该工作辊对应的当前线速，r为轧机的传动马达运转360度所需要的时间， c,;zD 2 2FX^即为规定时间。选择7这个乘数，是考虑到该处理方法的容错作用， k敏 z /如果在7块反光板之中有一块表面有污损或丢失的情况下，轧机仍然可以 正常运行，避免由于环境因素的影响而造成的异常停机，实施例2本发明的轧机主轴的安全联轴器的脱开检测方法的步骤为在轧机运转过程中，使用光电组件向安全联轴器的脱开侧发光；光电组件选用两个同型号的红外光柱型的光电组件，分别设置在距离轧机上、下辊的安全联 轴器约五米处的轧机入口側的围栏杆上，并分别与上、下辊的安全联轴器 相对应，围栏杆安置于地基上，可以消除大部分震动因素。然后通过光电组件接收安全联轴器上的反光板的反射光，并形成脉冲信号；反光板被分 别设置在轧机的上、下辊的安全联轴器的表面上，大小和数量相等，每个 安全联轴器的脱开侧表面的反光板至少为两个，另外选取反光板的数量还 受到安全联轴器上的安装位置的限制以及根据光电组件的反应速度而定， 数董越多反应时间越快。本实施例中为避免覆盖安全联轴器上的螺丝孔， 选取七个边长为100mm的正方形多棱反光镜作为反光板，均匀等份的安 装在每个安全联轴器的四周；再使用信号处理控制器对光电组件接收的脉 冲信号进行判断和处理，如果收到信号，判断为安全联轴器未脱幵；如果 没有收到信号，计时周期累加的时间未超过设定时限，判断为安全联轴器未脱开；如果没有收到信号，计时周期累加的时间超过设定时限，判断为 安全联轴器脱幵，通过报警单元报警，并通过快速停机单元使轧机自动停 机.处理计算单元可以选用各大厂商生产的可编程逻辑控制器(PLC)，通 过对比安全联轴器两侧是否存在速度差来进行判断是否脱开。请参阅图5 所始，当处理开始后，先设置一个扫描周期，扫描周期任选，将计时初始 化，由于轧机在低速运行期间， 一般均不会有轧制力，也不会造成安全联 轴器脱开，因此可以把低速运行的时间排除，计时回到初始化，重新计时； 当收到信号，计时将回到初始化，还是重新计时；当没有收到信号，计时 与周期累加，并与设定时限相对比，如果未超过设定时限，则判断为安全 联轴器未脱开；如果计时周期累加超过设定时限，则判断为安全联轴器脱 开.如果脱开，立即通过人机画面报警或声音报警等进行及时报警，同时快速停机单元启动，实施快速停机，保护轧机。该判断公式为7^^x,，其中，r为计时与周期累加的时间，z)为所检测的工作辊的直径，「w,为该工作辊对应的当前线速，f为轧机的传动马达运转360度所需要的时卩《7间，^"xf即为规定时间，选择^这个乘数，是考虑到该处理方法的容错作用，如果在七块反光板之中有一块表面有污损或丢失的情况下，轧机仍 然可以正常运行，避免由于环境因素的影响而造成的异常停机.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说 明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围 内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内，
权利要求
1. 一种轧机主轴的安全联轴器的脱开检测装置，其特征在于，该装置包括反光板，反光板分别设置在轧机的上、下辊的安全联轴器的脱开侧表面；光电组件，光电组件分别设置在轧机入口侧，向安全联轴器发光，并接收反光板的反射光，形成信号；信号处理控制器，接收并处理光电组件的信号，进行报警和停机控制。
2. 如权利要求l所述的轧机主轴的安全联轴器的脱开检测装置，其特 征在于所述的反光板平均设置在上、下辊的安全联轴器的脱开側表面，数量 相等，每个安全联轴器的脱开侧表面上的反光板至少为两个。
3. 如权利要求l所述的轧机主轴的安全联轴器的脱开检测装置，其特 征在于所述的信号处理控制器进一步包括信号输入单元，接收光电组件的信号，并将信号传输到处理计算单元; 处理计算单元，对信号进行判断和处理；报瞽单元，连接到处理计算单元，通过处理计算单元判断，及时报警; 快速停机单元，连接到处理计算单元，通过处理计算单元判断，控制 轧机自动停机。
4. 一种轧机主轴的安全联轴器的脱开检测方法，其特征在于， 该方法的具体步骤如下A. 在轧机运转过程中，使用光电组件向安全联轴器的脱开恻发光；B. 通过光电组件接收安全联轴器上的反光板的反射光，形成信号；C. 使用信号处理控制器对步骤B中光电组件的信号进行处理，及时报警和停机控制。
5. 如权利要求4所述的轧机主轴的安全联轴器的脱开检测方法，其特 征在于，所述的步骤C的具体步骤如下Cl.通过信号输入单元接收光电组件的信号；C2.使用信号处理单元对步骤C1中的信号进行判断和处理如果收到信号，判断为安全联轴器未脱开；如果没有收到信号，计时周期累加的时间未超过设定时限，判断为安 全联轴器未脱开；如果没有收到信号，计时周期累加的时间超过设定时限，判断为安全 联轴器脱开，通过报警单元报警，并通过快速停机单元使轧机自动停机.
6. 如权利要求4所述的轧机主轴的安全联轴器的脱开检测方法，其特 征在于将反光板平均设置在上、下辊的安全联轴器表面，数量相等，使每个 安全联轴器表面上的反光板至少为两个。
7. 如权利要求4所述的轧机主轴的安全联轴器的脱开检测方法，其特 征在于将光电组件分别设置在轧机入口侧，
全文摘要
本发明公开了一种轧机主轴的安全联轴器的脱开检测装置，该装置包括反光板，反光板分别设置在轧机的上、下辊的安全联轴器的脱开侧表面；光电组件，光电组件分别设置在轧机入口侧，向安全联轴器发光，并接收反光板的反射光；信号处理控制器，接收并处理光电组件的信号，进行报警和停机控制。本发明还公开了一种轧机主轴的安全联轴器的脱开检测方法，该方法为在轧机运转过程中，使用光电组件向安全联轴器的脱开侧发光；通过光电组件接收安全联轴器上的反光板的反射光；使用信号处理控制器对光电组件的信号进行处理，及时报警和停机控制。采用该装置和方法能够快速检测安全联轴器的脱开，简单方便，准确稳定，维修方便，并具有一定的容错能力。
文档编号B21B38/00GK101239360SQ20071003719
公开日2008年8月13日 申请日期2007年2月6日 优先权日2007年2月6日
发明者鉴 仲, 研 廖, 毛卫山, 鎏 汪, 许武辉, 华 顾 申请人:宝山钢铁股份有限公司