卷取机以及卷取机的速度调节方法与流程

本发明涉及轧钢技术领域，更具体而言，涉及一种卷取机以及卷取机的速度调节方法。

背景技术：

卷取机位于轧钢机组出口，用于将带钢卷成钢卷。由悬臂式液压胀缩卷筒、横移液压缸、涨缩液压缸、旋转接头、齿轮传动机构、交流变频调速电动机、减速器、直流电磁制动器、旋转编码器、焊接钢结构本体、稀油润滑装置、底座及压辊等装置组成。卷筒为四棱锥扇形块式胀缩型，由旋转液压缸驱动拉杆，带动棱锥体移动，使扇形块进行胀缩，上卷取方式卷取。

现有的镀锌机组厚规格带头印明显，具有带头印的带钢平均长度达到88.7m，最长甚至超过100m。如图1所示，现有的卷取机采用规则的圆柱形套筒1。采取这种结构的套筒1，在卷曲带钢时，带钢的带头会挤压第一圈的带钢，产生应力集中，形成塑形变形，并“复印”到后续带钢，形成带头印。带头印呈周期性分布，贯穿带钢，手感明显。

技术实现要素：

针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够降低具有带头印的带钢长度的卷取机以及卷取机的速度调节方法。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种卷取机，包括用于卷绕带钢的套筒，套筒包括平行的第一套筒端面和第二套筒端面，卷取机还包括：套筒附加件，套筒附加件设置在套筒的外表面上，并且套筒附加件的第一侧面和第二侧面分别与第一套筒端面和第二套筒端面齐平，套筒附加件还包括第一端部，以及与第一端部相对的第二端部，第二端部凸出于套筒的外表面，套筒附加件的上部表面为平滑曲面，并且通过第一端部与套筒的外表面平滑过渡。

根据本发明的一个实施例，第一端部的第一边缘、第二端部的第二边缘以及套筒的轴线相互平行。

根据本发明的一个实施例，第二端部包括两条平行的第二边缘，两条第二边缘之间的侧面构造成第二端部侧壁，第二端部侧壁位于第二边缘与轴线限定的平面内。

根据本发明的一个实施例，套筒附加件绕轴线覆盖套筒的外表面的四分之一。

根据本发明的一个实施例，第二端部凸出于套筒的外表面1mm。

根据本发明的一个实施例，还包括：驱动装置，与套筒可传递力矩地连接，以驱动套筒旋转；带头位置检测装置，用于确定带钢的带头位置；以及控制装置，控制装置分别与驱动装置和带头位置检测装置连接，以根据带头位置检测装置检测到的带头位置调节驱动装置驱动套筒旋转的速度。

根据本发明的一个实施例，带头位置检测装置包括对准设置的信号收发装置以及信号反射装置，带头位置检测装置构造成当带钢从信号收发装置和信号反射装置之间穿过时能够阻隔信号收发装置与信号反射装置之间的信号传输。

本发明另一方面还提供一种卷取机的速度调节方法，包括：

s1：计算带钢的带头从到达带头位置检测装置开始，运动至与套筒接触的带头接触位置为止的时间t，其中，带头匀速运动的速度为v0，带头位置检测装置与的带头接触位置之间的距离为l1，

t＝l1/v0；

s2：计算套筒附加件在时间t内绕套筒的轴线旋转的转动距离l2，

其中，a为套筒附加件的加速度，当带头到达带头接触位置时，套筒附加件的第二端部侧壁与带头对准，并且套筒附加件的转动速度为v0；

s3：启动卷取机，并计算或测量带头经过带头位置检测装置后运动的距离l1，带头至带头接触位置之间的剩余距离δl1为

δl1＝l1-l1，

在带头运动距离l1的同时，套筒附加件的转动距离为l2，至第二端部侧壁与带头对准，套筒附加件的剩余转动距离δl2为

δl2＝l1-l2，

比较δl1和δl2，

δl＝δl1-δl2，

根据δl的数值对套筒附加件的转动速度进行调整。

根据本发明的一个实施例，包括：当第二端部侧壁与带头对准时，第二端部侧壁与带头之间的距离为0至80mm。

根据本发明的一个实施例，包括：如果δl为正值，降低套筒附加件的转动速度；如果δl为负值，增加套筒附加件的转动速度；如果δl为0，驱动套筒附加件以速度v0继续转动。

本发明的有益技术效果在于：

本发明涉及的卷取机以及卷取机的速度调节方法，在套筒上设置有至少部分凸出于套筒外表面的套筒附加件，在卷取机卷取带钢的过程中，该套筒附加件可以对准带钢的带头，降低带头部位与套筒之间的厚度差，减轻后续带钢曲率突变程度，进而降低带头印的产生几率。

附图说明

图1示出了现有的卷取机套筒的结构示意图；

图2示出了根据一个实施例套筒的主视图；

图3示出了根据一个实施例套筒的俯视图；

图4示出了根据一个实施例卷取机启动时的示意图；

图5示出了根据一个实施例卷取机的第二端部侧壁与所述带头对准的示意图；

图6示出了采用一个实施例中的套筒附加件后带钢上产生带头印缺陷的长度，与采用现有的套筒产生带头印缺陷的长度的对比。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的实施例进行详细描述。应该注意的是，以下实施例并不构成对本发明的限定，不同实施例之间可以进行组合和替换。

如图2和图3所示，本发明的一个实施例提供了一种卷取机。该卷取机包括用于卷绕带钢的套筒10，以及设置在套筒10的外表面上的套筒附加件12。其中，套筒10包括平行的第一套筒端面和第二套筒端面；套筒附加件12的第一侧面和第二侧面分别与第一套筒端面和第二套筒端面齐平。也就是说，套筒附加件12如图3所示地在轴线l的方向上完全覆盖套筒10的外表面。这样，在套筒10上设置具有足够宽度的套筒附加件12，可以适用于不同宽度的带钢。

套筒附加件12还包括第一端部14，以及与第一端部14相对的第二端部16，第二端部16凸出于套筒10的外表面，套筒附加件12的上部表面为平滑曲面，并且通过第一端部14与套筒10的外表面平滑过渡。

应该可以理解，上述套筒附加件12可以与套筒10一体成型，方便制造。或者，套筒附加件12也可以通过诸如连接件或胶接的方式设置在套筒10的表面上，这样可以方便地对现有的套筒进行改造，而无需重新生产套筒，降低生产和制造的成本。

当然，同样应该可以理解的是，该套筒附加件12可以由与套筒10相同的材料制成，或者套筒附加件12也可以由具有一定柔性的材料制成，这可以根据具体情况而定，本发明不局限于此。

上述实施例涉及的卷取机，在套筒10上设置有至少部分凸出于套筒10的外表面的套筒附加件12，在卷取机卷取带钢的过程中，该套筒附加件12可以对准带钢的带头，降低带头部位与套筒10之间的厚度差，减轻后续带钢曲率突变程度，进而降低带头印的产生几率。

再次参照图2和图3，根据本发明的一个实施例，第一端部14的第一边缘24、第二端部16的第二边缘26以及套筒10的轴线l相互平行，以便第二边缘26可以与带钢的带头对准。

根据本发明的一个实施例，第二端部16如图2所示地包括两条平行的第二边缘26，两条第二边缘26之间的侧面构造成第二端部侧壁，第二端部侧壁位于第二边缘26与轴线l限定的平面内。换句话说，两条第二边缘26与轴线l共面，即第二端部侧壁与该第二端部侧壁和套筒10的连接点的切线方向垂直，以便可以对准带头。

如图2、图4和图5所示，根据本发明的一个实施例，套筒附加件12绕轴线l覆盖套筒10的外表面的四分之一。当然，可以想到的是，套筒附加件12也可以如图2所示地绕轴线l覆盖超过四分之一的套筒10的外表面。或者，在另一个实施例中，套筒附加件12也可以完全覆盖套筒10的外表面，以便获得更加圆滑的外表面。

根据本发明的一个实施例，第二端部16凸出于套筒10的外表面1mm。或者，根据不同的使用需求，第二端部16也可以凸出于套筒10的外表面其他高度，仅需能够与带钢的厚度相配合即可。

如图4和图5所示，根据本发明的一个实施例，卷取机还包括：驱动装置、带头位置检测装置18以及控制装置。其中，驱动装置与套筒10可传递力矩地连接，以驱动套筒10旋转；带头位置检测装置18，用于确定带钢的带头位置；控制装置分别与驱动装置和带头位置检测装置18连接，以根据带头位置检测装置18检测到的带头位置调节驱动装置驱动套筒10旋转的速度。

也就是说，控制装置根据带钢的带头位置调节套筒10的转动速度，以便使带头在开始卷取，套筒附加件12的第二端部16具有合适的距离以进行加速。

再次参照图4和图5，根据本发明的一个实施例，带头位置检测装置18包括对准设置的信号收发装置20以及信号反射装置22，带头位置检测装置18构造成当带钢从信号收发装置20和信号反射装置22之间穿过时能够阻隔信号收发装置20与信号反射装置22之间的信号传输。

具体地，在一个实施例中，信号收发装置20可以包括光源和光电管，信号反射装置22可以包括反射镜。光源用于向信号反射装置22发射光束，光束经信号反射装置22反射后由光电管接收。当带钢经过信号收发装置20和信号反射装置22之间时，带钢阻隔光束的传输，光电管接收不到光束照射，可以向用户反馈信号，以判定带头位置。当然，信号收发装置20也可以发出诸如电信号，本发明不局限于此。

在另一个实施例中，带头位置检测装置18也可以包括对准设置的信号发出装置以及信号接收装置，带钢从信号发出装置和信号接收装置之间穿过时能够阻隔信号发出装置和信号接收装置之间的信号传输。

再次参照图4和图5，在一个实施例中，带钢通过带钢传输装置28输送至套筒，带钢传输装置28穿过带头位置检测装置18，并且不会阻隔信号收发装置20和信号反射装置22之间的信号传输。

如图6所示，图6示出了采用本发明一个实施例改进的卷取机卷取的带钢上产生带头印缺陷的长度，以及采用现有的套筒产生带头印缺陷的长度。其中，横坐标代表取样编号(即样本采集量)，纵坐标为具有带头印缺陷的带钢的长度。可见，采取本发明涉及的具有套筒附加件12的卷取机进行带钢的卷取，可以大大降低具有缺陷的带钢长度，其平均缺陷长度可以由88.7米降低至34.2米。

在另一个实施例中，上述卷取机为镀锌机组卷取机。

本发明另一方面还提供一种卷取机的速度调节方法，包括：计算带头至带头与套筒10接触的接触位置的剩余运动距离δl1，以及套筒附加件12的剩余转动距离δl2；比较δl1和δl2，

δl＝δl1-δl2，

根据δl的数值对套筒附加件12的转动速度进行调整。

具体地，在计算δl1和δl2之前还包括：

s1：计算带钢的带头从到达带头位置检测装置18开始，运动至与套筒10接触的带头接触位置为止的时间t，其中，带头匀速运动的速度为v0，带头位置检测装置18与的带头接触位置之间的距离为l1，

t＝l1/v0；

s2：计算套筒附加件12在时间t内绕套筒10的轴线l旋转的转动距离l2，

其中，α为套筒附加件12的加速度，当带头到达带头接触位置时，套筒附加件12的第二端部侧壁与带头对准，并且套筒附加件12的转动速度为v0。

其中，第二端部侧壁与带头对准指的是，带头到达带头接触位置，卷取机即将开始卷取带钢。

计算δl1和δl2的过程包括：

s3：启动卷取机，并计算或测量带头经过带头位置检测装置18后运动的距离l1，带头至带头接触位置之间的剩余距离δl1为

δl1＝l1-l1，

在带头运动距离l1的同时，套筒附加件12的转动距离为l2，至第二端部侧壁与带头对准，套筒附加件12的剩余转动距离δl2为

δl2＝l2-l2。

具体地，根据一个实施例，步骤s2进一步包括：套筒附加件12以加速度α加速运动的时间为t1，经过时间t1后套筒附加件12达到速度v0，并且以速度v0匀速运动，匀速运动的时间为t2，则

t＝t1+t2，

t1＝v0/α，

转动距离l2为：

把t1和t2带入得到：

根据本发明的一个实施例，包括：当第二端部侧壁与带头对准时，第二端部侧壁与带头之间的距离为0至80mm。

根据本发明的一个实施例，包括：如果δl为正值，降低套筒附加件12的转动速度；如果δl为负值，增加套筒附加件12的转动速度；如果δl为0，驱动套筒附加件12以速度v0继续转动。

进一步地，在一个实施例中，根据δl的数值对套筒附加件12的转动速度叠加增量δv，并且多次重复上述过程，以获得不同的δl数值所对应的增量δv，以使当第二端部侧壁与带头对准时，第二端部侧壁与带头之间的距离为在0至80mm的范围内。这样，多次试验后可以获得增量δv的经验值，以便在后续操作时针对不同的数值准确叠加增量δv，节省调节时间。

根据本发明的一个实施例，卷取机为镀锌机组卷取机，其套筒10的具体结构如图2所示，把常规套筒进行结构优化，增加近似于四分之一圆弧的套筒附加件12，且呈螺旋装附贴于普通套筒之上，且起始端(第二端部16)套筒厚度为1mm，末端(第一端部14)厚度为0，逐渐递减，这样做目的是降低带头厚度与套筒之间的厚度差，减轻后续带钢曲率突变程度，进而降低带头印的产生几率。

采用结构优化的套筒，存在带钢的带头与套筒附加件12准确定位问题。通过现场实验，当带头定位在套筒附加件12后0至80mm以内，带头印缺陷就会有较大改善；统计分析实验数据，把带头定位在套筒附加件12后50mm处，定位精度±30mm。

定位原理如图4和图5所示，首先套筒附加件12旋转至f点，当带钢经过带头位置检测装置18时，带头位置检测装置18检测信号，卷取机配合以一定的速度旋转，当套筒附加件12旋转至e点时，带头准确定位在b点；e点与b点线性距离为50mm；控制精度在±30mm以内。

从定位角度来说，带头位置检测装置18的开孔位置(即带钢穿过带头位置检测装置18的位置)离带头接触位置b越近越好，但考虑到卷取机由静止到与带钢速度同步需要一定的加速时间，故选取1.4m-1.6m区间比较合适。

已知带钢的运动速度为v0，卷取机的加速度为α，d点到b点的距离为l1，带钢从d点到b点的时间t为：

t＝l1/v0。

在时间t内，需要控制套筒附加件12从起始点f顺时针旋转到e点，加速运动的时间为t1，匀速运动的时间为t2，则：

t＝t1|t2，

l1＝v0/α，

故套筒附加件12从f点转动到e的转动距离为：

把t1和t2带入得到：

当带头经过d点时，开始计长，计长长度为l1，带头到b点的剩余距离为：

δl1＝l1-l1，

卷取机从f点向e点转动，对距离开始计长，计长长度为l2，套筒附加件12到e点剩余距离为：

δl2＝l2-l2，

比较δl1和δl2，

δl＝δl1-δl2，

以δl1为参考量，δl2为反馈量，对其差值δl进行pi计算后，输出值作为卷取机速度设定的增量δv叠加到装置的速度输入，保证定位准确。

准确定位需要一定时序控制，带头定位根据套筒10的内径大小以及卷取模式，输出初始角度设定值，芯轴卷取准备完成信号，芯轴带动套筒开始转动，如果30秒内带头位置检测装置18未检测到带头位置信号，自动停止。当检测到信号(即带头到达带头位置检测装置18)后，触发芯轴角度自定位(即将套筒附加件12的第二端部16定位在如图5所示的f点)，自定位完成后，启动穿带自动步骤，待带头位置检测装置18测到带头位置信号，芯轴开始同步转动，带头命中目标区域，升速正常运行，带头定位完成。

采用上述卷取机卷取带钢，带头印缺陷长度明显降低；其中带头印手感缺陷平均长度由88.7m降低至34.2m。图6为本实施例应用前后卷取机带头印缺陷长度对比，规格2.0mm，钢种一致，随机抽取18卷，检验带头印长度变化情况。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。