一种沙漏管轧制控制系统及方法与流程

本发明涉及一种沙漏管设备领域，尤其涉及一种沙漏管轧制控制系统及方法。

背景技术

沙漏管是近几年才逐步推广使用的冷却管，广泛运用于散热器上。沙漏管因为截面形状类似沙漏计时器而得名，具有费用低、可靠性高的特点，能使水箱总成寿命提高一倍以上。沙漏管机组采用铝带为原料。通过一系列的纵向变形过程，使铝带变形成中部带有凸筋的开口圆管，经过高频焊接装置焊接后，生产出沙漏管。

然而现有的沙漏管轧制控制系统中，其上下轧辊中设置的互相匹配的两个轧轮，在对铝带进行预成形轧制过程与铝带的接触状态为线接触，这种接触方式容易出现铝带偏移和磨损过大的现象，导致沙漏管焊合不稳定；另一方面，现有沙漏管轧制装置中单组轧轮不能对铝带同步进行预成形和压凸筋处理，而是单独分为两道工序完成，如此加大设备的成本。

另一方面现有的沙漏管轧制控制系统中的上轧辊和下轧辊是由同一电机同步控制的，所以上轧辊和下轧辊在工作时的速度不能独立控制，而轧制各种规格的沙漏管时，往往是因为上下轧辊同步运转的速度存在细微差异，导致高频焊管有一面会出现磨损量偏大的现象。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种沙漏管轧制控制系统及方法，用于解决现有的沙漏管轧制控制系统中的上轧辊和下轧辊不能单独调节转速，铝带容易发生偏移，以及其单组轧轮不能对铝带同步进行预成形和压凸筋处理的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种沙漏管轧制控制系统，包括轧制装置安装座，所述轧制装置安装座设置有上轧辊独立驱动机构，下轧辊独立驱动机构和沙漏管预成形轧轮组；

所述下轧辊独立驱动机构设置在所述轧制装置安装座的下部，所述下轧辊独立驱动机构包括下轧辊和伺服电机a，所述下轧辊连接伺服电机a；所述上轧辊独立驱动机构设置在所述轧制装置安装座的中部，所述上轧辊独立驱动机构包括上轧辊和伺服电机b，所述上轧辊连接伺服电机b；所述上轧辊与下轧辊平行设置；所述沙漏管预成形轧轮组包括上轧轮和下轧轮，所述上轧轮设置在所述上轧辊的中部，所述下轧轮设置在所述下轧辊的中部，所述上轧轮和下轧轮为呈圆柱状的金属体；所述上轧轮的外圆周面为凸弧面，所述下轧轮的外圆周面为凹弧面；所述凸弧面上设置有两条凹环槽，所述凹弧面上设置有两个与所述凹环槽匹配的凸起环面；所述凸弧面上设置有数条凸起环边，所述凹弧面上设置有数条与所述凸起环边匹配的凹环边。

在工作时，所述驱动电机a驱动上轧辊顺时针转动，所述上轧辊顺时针转动将驱动所述上轧轮顺时针转动；所述驱动电机b驱动下轧辊逆时针转动，所述下轧辊逆时针转动将驱动所述下轧轮顺时针转动；铝带在上轧轮与下轧轮之间受到轧制变形，在调试过程中，工作人员可以在铝带轧制过程中观察判断铝带正面和背面的磨损量，如果铝带正面的磨损量大，可以相应得调小驱动电机a的输出转速或者调大驱动电机b的输出转速，如果铝带反面的磨损量大，可以相应得调大驱动电机a的输出转速或者调小驱动电机b的输出转速；通过上述调节方式就可以改善由驱动电机a与驱动电机b输出转速配合不合理导致铝带其中一面磨损量偏大的问题。

所述铝带在所述上轧轮和下轧轮之间轧制预成形的同时，所述铝带上被所述凸起环面轧压的部位将陷入所述凹环槽内，并形成两道凸筋；所述凸起环边的设置，实现上轧轮对铝带的接触状态为点接触，对铝带起到一定程度的限位作用，解决了铝带容易发生偏移的问题。另一方面，由于铝带的两边不与轧轮接触，所以铝带两边不受磨损，加强了铝带两边焊合的稳定性。

本发明中，进一步的，形成所述凸起环边的两个面之间的角度160度—170度，形成所述凹环边的两个面之间的角度160度—170度，所述凸起环边为凸起程度很小凸边，所述凹环边为内凹程度很小的凹边，以此实现所述凸边和凹边不对铝带造成明显折弯的情况下依然可以起到一定的限位作用。

本发明中，优选的，还包括废屑清洁组件，废屑清洁组件包括废屑清洁组件a和废屑清洁组件b；所述废屑清洁组件a设置在上轧轮的上方，所述废屑清洁组件a包括直角安装板a，气缸a，软绵安装块a和软绵a，所述直角安装板a固定安装在所述轧制装置安装座一侧的中部，所述气缸a安装在所述直角安装板a上，所述气缸a的伸缩杆连接所述软绵安装块a的顶部，所述软绵安装块a的底部安装有所述软绵a；所述废屑清洁组件b设置在下轧轮的下方，所述废屑清洁组件b包括直角安装板b，气缸b，软绵安装块b和软绵b，所述直角安装板b固定安装在所述轧制装置安装座一侧的下部，所述气缸b安装在所述直角安装板b上，所述气缸b的伸缩杆连接所述软绵安装块b的顶部，所述软绵安装块b的底部安装有所述软绵b。本发明中，优选的，所述上轧辊独立驱动机构还包括升降轴承座a和升降轴承座b，所述上轧辊左右两部分别连接所述升降轴承座a和升降轴承座b。

本发明中，优选的，还包括上轧辊升降组件，所述上轧辊升降组件包括伺服电机c，丝杆a，丝杆b，丝杆连接座a，丝杆连接座b和丝杆联动轴；

所述丝杆连接座a设置在所述轧制装置安装座的顶部左侧；所述升降轴承座a开有贯穿其顶面和底面的螺纹孔a，所述螺纹孔a与所述丝杆a相匹配；所述丝杆a通过所述螺纹孔a连接在所述升降轴承座a内；所述丝杆a的一端通过平面轴承连接所述丝杆连接座a，另一端通过平面轴承连接所述上轧辊独立驱动机构的左端；

所述丝杆连接座b设置在所述轧制装置安装座的顶部右侧；所述升降轴承座b开有贯穿其顶面和底面的螺纹孔b，所述螺纹孔b与所述丝杆b相匹配，所述丝杆b通过所述螺纹孔b连接在所述升降轴承座b内；所述丝杆b的一端通过平面轴承连接所述丝杆连接座b，另一端通过平面轴承连接所述上轧辊独立驱动机构的右端；

所述丝杆a上部固定连接有锥齿轮a，所述丝杆b上部固定连接有锥齿轮b；

所述丝杆连接座a的左侧固定连接所述伺服电机c，所述丝杆连接座a通过所述丝杆联动轴连接所述丝杆连接座b，所述丝杆联动轴左部设置有与锥齿轮a啮合的锥齿轮c，所述丝杆联动轴右部设置有与锥齿轮b啮合的锥齿轮d；所述丝杆联动轴的左端连接所述伺服电机c的输出轴。

当轧制装置在对铝带进行工装和调试时，需要调节所述上轧轮和下轧轮之间的距离，在本技术方案中，所述伺服电机c将驱动所述丝杆联动轴转动，所述丝杆联动轴转动将同步驱动所述锥齿轮c和锥齿轮d转动，所述锥齿轮c将驱动所述锥齿轮a转动，所述锥齿轮d将驱动所述锥齿轮b转动，所述锥齿轮a转动将驱动所述丝杆a同步转动，所述锥齿轮b转动将驱动所述丝杆b同步转动，所述丝杆a和丝杆b同步转动将同步驱动所述升降轴承座a和升降轴承座b的上升或者下降；上述方案解决了在调节上轧轮和下轧轮之间的距离时耗时长，繁琐的问题，实现了只需在控制面板上控制上轧轮的上升或者下降，大大减轻了人力负担。

本发明中，优选的，所述轧制装置安装座上设置有位移传感器，所述位移传感器设置在所述升降轴承座b的上方，所述位移传感器检测探头的探针与所述升降轴承座b的顶面接触。采用高精度位移传感器，检测升降轴承座b的移动距离，检测结果直接反映了轧辊的运动情况。

本发明中，优选的，所述凸弧面和凹弧面为通过渗碳处理形成的高温耐磨层。

本发明中，优选的，所述伺服电机b通过联轴器与所述上轧辊连接，所述伺服电机a通过联轴器与所述下轧辊连接，所述伺服电机c通过联轴器与所述丝杆联动轴连接。

本发明中，进一步的，所述上轧辊的中段位置设置有限位柱a，所述下轧辊的中段位置设置有限位柱b；所述上轧轮和下轧轮的轴向方向分别设置有台阶孔a和台阶孔b；所述限位柱a匹配台阶孔a，所述限位柱b匹配台阶孔b；所述上轧轮通过所述台阶孔a套设在所述限位柱a上，并且用连接件紧固；所述下轧轮通过所述台阶孔b套设在所述限位柱b上，并且用连接件紧固。

本发明的另一目的在于提供一种沙漏管轧制控制系统的控制方法，该沙漏管轧制控制系统包括：上轧辊独立驱动机构，其用于驱动所述上轧辊旋转，同时带动所述上轧轮旋转；下轧辊独立驱动机构，其用于驱动所述下轧辊旋转，同时带动所述下轧轮旋转；沙漏管预成形轧轮组，其用于对铝带进行初步折弯和压凸筋处理同步处理，以及对铝带进行限位；废屑清洁组件a和废屑清洁组件b，其分别用于清洁所述上轧轮和下轧轮；上轧辊升降组件，其用于驱动所述上轧辊的升降来调节所述上轧轮和下轧轮之间的间隙；位移传感器，其用于反馈上轧辊升降组件升降的距离数据；

上轧辊升降组件根据位移传感器反馈的数据，来调节所述上轧轮和下轧轮之间的间隙，从而改变铝带受到的压力，使对铝带的折弯和凸筋进行充分轧制；

通过调节所述上轧轮的转速，改善铝带正面的磨损问题；

通过调节所述下轧轮的转速，改善铝带背面的磨损问题。

进一步的，本发明的另一目的在于提供一种沙漏管轧制控制系统的控制方法，采用plc数据库管理系统管理沙漏管轧制控制系统的运转参数；数据库管理系统预存有匹配生产各种规格的沙漏管的运转参数，包括上轧辊的转速值，下轧辊的转速值，位移传感器检测上轧辊的移动距离值；数据库管理系统会根据要生产的沙漏管的宽度，高度和厚度，自动输出预设的上轧辊的转速值，下轧辊的转速值，位移传感器检测上轧辊的移动距离值；数据库管理系统内的运转参数可根据实际需求修改保存。上述控制方法可以缩减工作人员在更换生产产品是对沙漏管生产线的调试时间，同时也减少了调试过程中浪费掉的铝带，降低了调试成本。

如上所述，本发明的沙漏管轧制控制系统及方法，具有以下有益效果：

第一，实现了轧轮组与铝带的接触状态由线接触变为为点接触，对铝带起到一定程度的限位作用；解决了铝带容易发生偏移的问题，提高了沙漏管焊合的稳定性；单组轧轮对铝带进行压凸筋和预成形同步进行，可减少沙漏管生产线的轧制装置数量，节约了生产线成本，减少了工序。第二，实现了上轧辊和下轧辊输出转速的独立调节控制，改善了由伺服电机a与伺服电机b输出转速配合不合理导致铝带磨损量某一面偏大的问题。第三，沙漏管轧制控制系统的控制方法可以缩减工作人员在更换生产产品是对沙漏管生产线的调试时间，减轻劳动力，同时也减少了调试过程中浪费掉的铝带，降低了调试成本。

附图说明

图1为一种沙漏管轧制控制系统示意图1

图2为一种沙漏管轧制控制系统示意图2

图3为沙漏管预成形轧轮组结构示意图

图4为图3中a的放大图，其为沙漏管预成形轧轮组与铝带的接触状态图

图5为沙漏管预成形轧轮组与轧辊的装配示意图

图中，1-轧制装置安装座，5-伺服电机a，6-下轧辊，7-升降轴承座a，8-升降轴承座b，9-伺服电机b，10-上轧辊，11-丝杆连接座a，12-丝杆连接座b，13-伺服电机c，14-丝杆联动轴，15-废屑清洁组件a，16-废屑清洁组件b，17-丝杆a，20-位移传感器，21-上轧轮，22-台阶孔a，23-铝带，24-台阶孔b，25-下轧轮，26-凸起环边，27-凹环边，28-凹环槽，29-凸起环面，30-限位柱a，31-限位柱b。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

实施例

结合说明书附图1至5与实施例对本发明做进一步详细说明：

本实施例中，一种沙漏管轧制控制系统，包括轧制装置安装座1，轧制装置安装座1设置有上轧辊10独立驱动机构，下轧辊6独立驱动机构和沙漏管预成形轧轮组；

下轧辊独立驱动机构设置在轧制装置安装座1的下部，下轧辊6独立驱动机构包括下轧辊6和伺服电机a，下轧辊6连接伺服电机a5；上轧辊独立驱动机构设置在轧制装置安装座1的中部，上轧辊独立驱动机构包括上轧辊10和伺服电机b9，上轧辊10连接伺服电机b9；所述上轧辊10与下轧辊6平行设置；在工作时，伺服电机b9驱动上轧辊10顺时针转动，上轧辊10顺时针转动将驱动上轧轮21顺时针转动；伺服电机a5驱动下轧辊6逆时针转动，下轧辊6逆时针转动将驱动下轧轮25顺时针转动；铝带23在上轧轮21与下轧轮25之间受到轧制变形，在调试过程中，工作人员可以在铝带23轧制过程中观察判断铝带23正面和背面的磨损量，如果铝带23正面的磨损量大，可以相应的调小伺服电机b9的输出转速或者调大伺服电机a5的输出转速，如果铝带23反面的磨损量大，可以相应的调大伺服电机b9的输出转速或者调小伺服电机a5的输出转速；通过上述调节方式就可以改善由伺服电机b9与伺服电机a5输出转速配合不合理导致铝带23磨损量偏大的问题。

本实施例中，沙漏管预成形轧轮组包括上轧轮21和下轧轮25，上轧轮21设置在上轧辊10的中部，下轧轮25设置在下轧辊6的中部，上轧轮21和下轧轮25为呈圆柱状的金属体；上轧轮21的外圆周面为凸弧面，下轧轮25的外圆周面为凹弧面；凸弧面上设置有两条凹环槽28，凹弧面上设置有两个与凹环槽28匹配的凸起环面29；凸弧面上设置有数条凸起环边26，凹弧面上设置有数条与相对应的凸起环边26匹配的凹环边27。凸弧面和凹弧面为通过渗碳处理形成的高温耐磨层。

铝带23在上轧轮21和下轧轮25之间进行预成形的轧制同时，铝带23上被凸起环面29轧压的部位将陷入凹环槽28内，形成两道凸筋，从而实现了单组轧轮对铝带23进行压凸筋和预成形同步进行，可减少沙漏管生产线中轧制装置的数量；凸起环边26的设置，实现上轧轮21对铝带23的接触状态为点接触，对铝带23起到一定的限位作用；解决了铝带23容易发生偏移的问题。形成凸起环边26的两个面之间的角度为165度，形成凹环边27的两个面之间的角度为165度，所以凸起环边26为凸起程度很小凸边，凹环边27为内凹程度很小的凹边，以此实现凸边和凹边不对铝带23造成明显折弯的情况下依然可以起到一定的限位作用。

本实施中，废屑清洁组件包括废屑清洁组件a15和废屑清洁组件b16；废屑清洁组件a15设置在上轧轮21的上方，废屑清洁组件a15包括直角安装板a，气缸a，软绵安装块a和软绵a，直角安装板a固定安装在轧制装置安装座1一侧的中部，气缸a安装在直角安装板a上，气缸a的伸缩杆连接软绵安装块a的顶部，软绵安装块a的底部安装有软绵a；废屑清洁组件b16设置在下轧轮25的下方，废屑清洁组件b16包括直角安装板b，气缸b，软绵安装块b和软绵b，直角安装板b固定安装在轧制装置安装座1一侧的下部，气缸b安装在直角安装板b上，气缸b的伸缩杆连接软绵安装块b的顶部，软绵安装块b的底部安装有软绵b。轧制装置启动工作时，气缸a驱动软绵安装块a向下移动，使得软绵安装块a底部的软绵a贴覆在上轧轮21的顶部；气缸b驱动软绵安装块b向上移动，使得软绵安装块b底部的软绵b贴覆在下轧轮25的底部，此时当上轧轮21和下轧轮25转动时，其外圈环面上的废屑将分别被软绵a和软绵b扫除；以上述工作方式解决了上轧轮21和下轧轮25外圈环面上的清洁问题，避免了轧制装置工作时受到废屑的影响。

上轧辊10独立驱动机构还包括升降轴承座a7和升降轴承座b8，上轧辊10左右两部分别连接升降轴承座a7和升降轴承座b8。

本实施例中的沙漏管轧制控制系统还包括上轧辊升降组件，上轧辊升降组件包括伺服电机c13，丝杆a17，丝杆b，丝杆连接座a11，丝杆连接座b12和丝杆联动轴14；丝杆连接座a11设置在轧制装置安装座1的顶部左侧；升降轴承座a7开有贯穿其顶面和底面的螺纹孔a，螺纹孔a与丝杆a17相匹配；丝杆a17通过螺纹孔a连接在升降轴承座a7内；丝杆a17的一端通过平面轴承连接丝杆连接座a11，另一端通过平面轴承连接上轧辊独立驱动机构的左端。丝杆连接座b12设置在轧制装置安装座1的顶部右侧；升降轴承座b8开有贯穿其顶面和底面的螺纹孔b，螺纹孔b与丝杆b相匹配，丝杆b通过螺纹孔b连接在升降轴承座b8内；丝杆b的一端通过平面轴承连接丝杆连接座b12，另一端通过平面轴承连接上轧辊独立驱动机构的右端。丝杆a17上部固定连接有锥齿轮a，丝杆b上部固定连接有锥齿轮b；丝杆连接座a11的左侧固定连接伺服电机c13，丝杆连接座a11通过丝杆联动轴14连接丝杆连接座b12，丝杆联动轴14左部设置有与锥齿轮a啮合的锥齿轮c，丝杆联动轴14右部设置有与锥齿轮b啮合的锥齿轮d；丝杆联动轴14的左端连接伺服电机c13的输出轴。

当轧制装置在对铝带23进行工装和调试时，需要调节所述上轧轮21和下轧轮25之间的距离，在本技术方案中，所述伺服电机c13将驱动所述丝杆联动轴14转动，所述丝杆联动轴14转动将同步驱动所述锥齿轮c和锥齿轮d转动，所述锥齿轮c将驱动所述锥齿轮a转动，所述锥齿轮d将驱动所述锥齿轮b转动，所述锥齿轮a转动将驱动所述丝杆a同步转动，所述锥齿轮b转动将驱动所述丝杆b同步转动，所述丝杆a17和丝杆b同步转动将同步驱动所述升降轴承座a7和升降轴承座b8的上升或者下降；上述方案解决了在调节上轧轮21和下轧轮25之间的距离时耗时长，繁琐的问题，实现了只需在控制面板上控制上轧轮21的上升或者下降，大大减轻了人力负担。

轧制装置安装座1上设置有位移传感器20，位移传感器20设置在升降轴承座b8的上方，位移传感器20检测探头的探针与升降轴承座b8的顶面接触。采用高精度位移传感器20，检测升降轴承座b8的移动距离，检测结果直接反映了轧辊的运动情况。

伺服电机b9通过联轴器与上轧辊10连接，伺服电机a5通过联轴器与下轧辊6连接，伺服电机c13通过联轴器与丝杆联动轴14连接。

上轧辊10的中段位置设置有限位柱a30，下轧辊6的中段位置设置有限位柱b31；上轧轮21和下轧轮25的轴向方向分别设置有台阶孔a22和台阶孔b24；限位柱a30匹配台阶孔a22，限位柱b31匹配台阶孔b24；上轧轮21通过台阶孔a22套设在限位柱a30上，并且用连接件紧固；下轧轮25通过台阶孔b24套设在限位柱b31上，并且用连接件紧固。

本实施例中的另一目的在于提供一种沙漏管轧制控制系统的控制方法，该沙漏管轧制控制系统包括：上轧辊独立驱动机构，其用于驱动上轧辊10旋转，同时带动上轧轮21旋转；下轧辊独立驱动机构，其用于驱动下轧辊6旋转，同时带动下轧轮25旋转；沙漏管预成形轧轮组，其用于对铝带23进行初步折弯和压凸筋处理同步处理，以及对铝带23进行限位；废屑清洁组件a和废屑清洁组件b，其分别用于清洁上轧轮21和下轧轮25；上轧辊升降组件，其用于驱动上轧辊10的升降来调节上轧轮21和下轧轮25之间的间隙；位移传感器20，其用于反馈上轧辊10升降组件升降的距离数据；

上轧辊升降组件根据位移传感器20反馈的数据，来调节上轧轮21和下轧轮25之间的间隙，从而改变铝带23受到的压力，使对铝带23的折弯和凸筋进行充分轧制；

通过调节上轧轮21的转速，改善铝带23正面的磨损问题；

通过调节下轧轮25的转速，改善铝带23背面的磨损问题。

本实施例中进一步的提供一种沙漏管轧制控制系统的控制方法，采用plc数据库管理系统管理沙漏管轧制控制系统的运转参数；数据库管理系统预存有匹配生产各种规格的沙漏管的运转参数，包括上轧辊10的转速值，下轧辊6的转速值，位移传感器20检测上轧辊10的移动距离值；数据库管理系统会根据要生产的沙漏管的宽度，高度和厚度，自动输出预设的上轧辊10的转速值，下轧辊6的转速值，位移传感器20检测上轧辊10的移动距离值；数据库管理系统内的运转参数可根据实际需求修改保存。上述控制方法可以缩减工作人员在更换生产产品是对沙漏管生产线的调试时间，同时也减少了调试过程中浪费掉的铝带23，降低了调试成本。