УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРИРОВАНИЯ РУЛОНОВ ПОЛОСЫ НА РАЗМАТЫВАТЕЛЕ Российский патент 2006 года по МПК B21C47/34 

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к разматывателям агрегатов продольной и поперечной резки полосы.

Известно устройство для центрирования рулонов полосы на разматывателе (аналог), включающее каретки, установленные по обе стороны от оси разматывателя с возможностью возвратно-поступательного движения перпендикулярно этой оси в направляющих стационарных плитовин, конусы для зажима и удержания рулона при центрировании и гидропривод перемещения кареток, содержащий гидроцилиндры, штоки которых связаны с каретками, а штоковые и поршневые полости гидроцилиндров через распределители управления гидроцилиндрами и регуляторы расхода рабочей жидкости соединены трубопроводами с насосно-аккумуляторной станцией (см. А.И.Целиков и др. Машины и агрегаты металлургических заводов. Том III. M.: Металлургия, 1981 г., стр.407, 408, рис.1Х-6).

Недостатком аналога является невозможность обеспечить синхронность перемещения конусов разматывателя с рулоном при его центрировании относительно оси разматывателя и агрегата продольной или поперечной резки полосы, что приводит к снижению точности резки полосы и браку выпускаемой продукции. Кроме того, при удержании рулона на конусах в процессе центрирования и разматывания полосы, особенно при наличии телескопичности рулонов, не обеспечивается надежное поджатие конусов к рулону, что приводит к его падению с конусов, аварийным простоям агрегата, повреждениям рулонов и потерям металла в брак.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для центрирования рулонов полосы на разматывателе, включающее каретки, установленные по обе стороны от его оси с возможностью возвратно-поступательного движения перпендикулярно этой оси в направляющих стационарных плитовин, конусы для зажима и удержания рулона при центрировании и гидропривод перемещения кареток, содержащий гидроцилиндры, штоки которых связаны с каретками, а штоковые и поршневые полости гидроцилиндров через распределители управления гидроцилиндрами и регуляторы расхода рабочей жидкости соединены трубопроводами с насосно-аккумуляторной станцией. Гидропривод перемещения кареток включает насосный агрегат, состоящий из насоса, электродвигателя и предохранительного клапана, соединенный трубопроводами через обратный клапан и четырехлинейный распределитель с трубопроводами, соединяющими поршневые полости гидроцилиндров с насосно-аккумуляторной станцией. Между узлами соединения трубопроводов, идущих от насосного агрегата и от поршневых полостей гидроцилиндров, и распределителями управления гидроцилиндрами установлены реле давления с контрольным манометром, дроссели с обратными клапанами, а между распределителями управления гидроцилиндрами и регуляторами расхода рабочей жидкости - обратные клапаны (Патент RU №2212965, В 21 В 39/14, 2003 г.).

В прототипе устранены недостатки аналога в части обеспечения синхронности перемещения конусов разматывателя с рулоном при его центрировании относительно оси разматывателя и агрегата резки до начала разматывания и резки. Однако и прототип обладает существенным недостатком, заключающимся в невозможности устранения смещения полосы относительно оси агрегата из-за телескопичности рулона или серповидности полосы в процессе обрезки кромок на агрегатах поперечной резки или при роспуске полосы на узкие ленты на агрегатах продольной резки.

При наличии телескопичности рулона или серповидности полоса в процессе размотки смещается относительно оси разматывателя и при последующем движении - относительно оси агрегата. Это приводит к неравномерной ширине обрезаемых кромок и вызывает необходимость в заведомом увеличении их ширины, что приводит к увеличению количества обрези и уменьшению выхода годного металла. Кроме того, на агрегатах продольной резки это приводит к уменьшению числа разрезаемых полос при роспуске исходной полосы в рулоне, дополнительному увеличению обрези и снижению производительности агрегата.

Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение ширины обрезаемой кромки, сокращение количества обрези, увеличение числа разрезаемых полос на агрегатах продольной резки, увеличение выхода годного металла и производительности агрегатов резки полосы.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для центрирования рулонов полосы на разматывателе включает каретки, установленные по обе стороны от его оси с возможностью возвратно-поступательного движения перпендикулярно этой оси в направляющих стационарных плитовин, конусы для зажима и удержания рулона при центрировании и гидропривод перемещения кареток, содержащий гидроцилиндры, штоки которых связаны с каретками, а штоковые и поршневые полости гидроцилиндров соединены трубопроводными магистралями с насосным агрегатом системы центрирования, включающим насос, электродвигатель, манометр и обратный клапан в напорной магистрали насоса, и через распределители управления гидроцилиндрами и регуляторы расхода рабочей жидкости - с насосно-аккумуляторной станцией. На насосном агрегате системы центрирования установлены пропорциональный клапан давления и датчик давления, на магистрали, соединяющей насосный агрегат с штоковыми и поршневыми полостями гидроцилиндров, установлены два пропорциональных гидрораспределителя с клапанами подпора. При этом штоковые полости гидроцилиндров через обратные клапаны соединены с клапаном давления с электроразгрузкой, на трубопроводах, соединяющих распределители управления гидроцилиндрами с поршневыми и штоковыми полостями гидроцилиндров, смонтированы гидрозамки. В штоковых полостях гидроцилиндров установлены датчики давления. Устройство дополнительно снабжено датчиками положения кареток и полосы и электронным блоком управления системой центрирования полосы. Электронный блок управления системой центрирования полосы содержит программируемый логический контроллер, два линейных усилителя пропорциональных гидрораспределителей, линейный усилитель пропорционального клапана давления и потенциометр ручного управления положением разматывателя.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:

Фиг.1 - схема разматывателя рулонов и гидропривода перемещения кареток.

Фиг.2 - функциональная схема электронного блока управления системой центрирования полосы.

Устройство для центрирования рулонов полосы на разматывателе включает каретки 1, 2, установленные по обе стороны от его оси и оси агрегата резки, с возможностью возвратно-поступательного движения перпендикулярно этой оси в направляющих стационарных плитовин 3, 4. На каретках в подшипниках 5 установлены валы с конусами 6, 7 для зажима и удержания рулона 8 полосы при его центрировании по оси агрегата и при разматывании. Валы конусов соединены с приводами их вращения, смонтированными на каретках 1, 2. Привод вращения конусов 6, 7 осуществляется от электродвигателей 9 через редукторы 10 и муфты 11.

Возвратно-поступательное движение кареток 1, 2 осуществляется гидроцилиндрами 12, 13, штоки которых связаны с каретками.

Поршневые и штоковые полости гидроцилиндров 12, 13 соединены трубопроводами через гидрозамки 14, 15, 16, 17, распределители управления гидроцилиндрами 18, 19 и регуляторы расхода 20, 21 с насосно-аккумуляторной станцией 22, а через пропорциональные гидрораспределители 23, 24 с насосным агрегатом системы центрирования.

Насосный агрегат системы центрирования включает насос 25, электродвигатель 26, пропорциональный клапан давления 27, датчик давления 28, обратный клапан 29 и манометр 30. Насосный агрегат трубопроводами через обратный клапан 29 соединен с пропорциональными гидрораспределителями 23 и 24, которые в свою очередь соединены соответственно с гидроцилиндрами 12 и 13. Штоковые полости гидроцилиндров 12, 13 через обратные клапаны 31, 32 соединены с клапаном давления с электроразгрузкой 33. В подводах к штоковьм полостям гидроцилиндров установлены датчики давления 34, 35, а на сливных трубопроводах пропорциональных гидрораспределителей 23, 24 и распределители управления гидроцилиндрами 18, 19 установлены клапаны подпора 36, 37, 38.

На каретках установлены датчики положения кареток 39, 40, а на агрегате датчики положения полосы 41, 42.

Устройство включает электронный блок управления системой центрирования полосы, схема которого приведена на фиг.2. Блок встроен в электрическую схему управления агрегатом резки и включает программируемый логический контроллер 43, два линейных усилителя 44 и 45 пропорциональных гидрораспределителей 23 и 24, линейный усилитель 46 пропорционального клапана давления 27 и потенциометр ручного управления положением разматывателя 47.

Устройство работает следующим образом.

Рулон 8 на тележке (условно не показана) подается в зону расположения зажимных конусов 6, 7 и с помощью подъемного стола, смонтированного на тележке, ось рулона совмещается с осью конусов. Конусы при этом разведены.

Соответствующим переключением распределителей управления гидроцилиндрами 18 и 19 рабочая жидкость от насосно-аккумуляторной станции 22 через регуляторы расхода 20, 21, распределители управления гидроцилиндрами 18, 19, гидрозамки 14, 17 и дальше по трубопроводам подается в поршневые полости гидроцилиндров 12, 13, а из штоковых полостей через гидрозамки 15, 16, распределители управления гидроцилиндрами 18, 19 и клапан подпора 38 жидкость сливается в бак. При этом штоки из гидроцилиндров выдвигаются, сообщая движение кареткам 1, 2 на сведение конусов 6, 7, и конусы зажимают рулон 8. Подъемный стол тележки опускается, и рулон удерживается на конусах в подвешенном состоянии.

Регуляторы расхода 20, 21 служат для регулирования времени сведения и разведения конусов 6, 7. Гидрозамки 14, 15, 16, 17 отсекают гидросистему насосно-аккумуляторной станции от более высокого давления при работе системы центрирования.

После сведения конусов происходит центрирование разматывателя относительно оси агрегата (установка исходного положения рулона). Центрирование осуществляется при совместном перемещении кареток 1,2 с зажатым в конусах 6, 7 рулоном 8, при этом отключаются распределители управления гидроцилиндрами 18, 19, и закрываются гидрозамки 14, 15, 16, 17. Управление процессом центрирования разматывателя осуществляется пропорциональными гидрораспределителями 23 и 24.

Исходным положением рулона является положение, при котором каретки разматывателя занимают положение симметричное относительно оси разматывателя. Положение кареток определяется датчиками положения кареток 39 и 40, которые подают сигнал, пропорциональный величине перемещения каждой из кареток, в программируемый логический контроллер 43 электронного блока управления. В контроллере сигналы сравниваются между собой и с заданной "НУЛЕВОЙ" координатой оси разматывателя, результат сравнения передается в виде сигнала линейным усилителям 44 и 45 и далее к соответствующим электромагнитам пропорциональных гидрораспределителей 23 и 24. Переключение распределителей обеспечивает перемещение кареток вместе с рулоном по необходимости в правую или левую сторону. При необходимости можно изменять исходное положение рулона вручную с помощью потенциометра ручного управления положением разматывателя 47, уменьшая или увеличивая ток на потенциометре, при этом изменяется "НУЛЕВАЯ" координата оси разматывателя и контроллер подает сигнал на соответствующее смещение разматывателя в одну или другую сторону, пропорциональное смещению "НУЛЕВОЙ" координаты оси разматывателя.

После установки кареток с рулоном в исходное положение и задачи переднего конца полосы в правильную машину (условно не показана) начинается процесс центрирования полосы по оси агрегата.

Положение полосы относительно оси агрегата отслеживается датчиками положения полосы 41, 42, которые в случае смещения полосы относительно оси агрегата подают сигнал, пропорциональный величине смещения, в программируемый контроллер 43 электронного блока управления. От контроллера 43 через линейные усилители 44 и 45 обработанный и усиленный сигнал поступает к электромагнитам пропорциональных гидрораспределителей, при этом датчики положения кареток 39, 40 теперь обеспечивают контроль синхронности перемещения кареток 1 и 2.

Например, при смещении полосы из-за телескопичности рулона или серповидности полосы, относительно оси агрегата вправо датчики положения полосы 41 и 42 выдают сигналы, пропорциональные величине и направлению смещения относительно каждого из них. Далее сигналы поступают в программируемый логический контроллер 43, в котором вычисляется действительная величина и направление отклонения оси полосы от оси агрегата и минимизируется влияние на результаты измерения фактора разноширинности полосы, полученная величина передается к линейным усилителям 44 и 45, которые усиливают сигнал и передают его к соответствующим электромагнитам пропорциональных гидрораспределителей 23 и 24.

В рассматриваемом примере для центрирования полосы относительно оси агрегата разматыватель с зажатым в конусах рулоном должен переместиться влево. Для этого золотник пропорционального гидрораспределителя 24 перемещается в левую позицию, открывая подачу рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра 13, а штоковую полость соединяя со сливом. Одновременно золотник пропорционального гидрораспределителя 23, перемещаясь в левую позицию, открывает подачу рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра 12.

Синхронность движения обеих кареток контролируется датчиками 39 и 40. В случае если величина перемещения левой ведомой каретки 1 окажется больше, чем ведущей (толкающей) правой 2, электронный блок управления, сравнив сигналы от датчиков 39 и 40, выдаст соответствующий управляющий сигнал на прикрытие пропорционального гидрораспределителя 23, чем уменьшит подачу жидкости в штоковую полость гидроцилиндра 12, а соответственно и скорость перемещения каретки 1. При резком увеличении скорости ведомой каретки 1 программируемый логический контроллер 43 подает сигнал на открытие клапана давления 33 и закрытие гидрораспределителя 23. При этом сбрасывается давление в штоковой полости гидроцилиндра 12, а в поршневой полости жидкость запирается. Каретка останавливается.

При смещении полосы относительно оси агрегата влево разматыватель с рулоном необходимо переместить вправо. В этом случае ведущей (толкающей) будет каретка 1, а каретка 2 соответственно ведомой, остальные элементы гидропривода работают аналогично в симметричном порядке.

Настройка давления жидкости на насосном агрегате выполняется с помощью пропорционального клапана давления 27 и контролируется датчиком давления 28. При этом пропорциональный клапан давления 27 обеспечивает заданное усилие зажатия рулона в процессе размотки, заложенное в программе программируемого логического контроллера.

Клапаны подпора 36, 37 и 38 настроены на давление, исключающее слив жидкости из системы и ее опорожнение в нерабочем состоянии системы. Благодаря этому сокращается время приведения системы в рабочее состояние при центрировании очередного рулона и повышается производительность агрегата резки.

Применение в устройстве пропорциональных гидрораспределителей и клапанов давления, то есть гидроаппаратуры с пропорциональным электрическим управлением в отличие от известных устройств с гидроаппаратурой с релейным (дискретным) электрическим управлением обеспечивает получение следящей системы управления положением полосы относительно оси агрегата.

Таким образом, применение предлагаемого устройства для центрирования рулонов обеспечивает устранение смещение полосы относительно оси агрегата из-за телескопичности рулона или серповидности полосы непосредственно в процессе разматывания и резки. Это устраняет неравномерность и способствует уменьшению ширины обрезаемых кромок по их длине, уменьшает количество обрези, увеличивает выход годного металла и повышает производительность агрегатов резки. Уменьшение ширины обрезаемых кромок на агрегатах продольной резки позволяет для определенного сортамента увеличить число разрезаемых полос при роспуске исходной полосы в рулоне, снизить потери металла на обрезь и повысить производительность агрегата.

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к разматывателям, установленным на агрегатах продольной и поперечной резки полосы. Устройство для центрирования рулонов полосы на разматывателе включает каретки, установленные по обе стороны от оси агрегата резки полосы. Каретки установлены с возможностью возвратно-поступательного движения перпендикулярно оси агрегата в направляющих стационарных плитовин. Для зажима и удержания рулона при центрировании применяются конусы, смонтированные на каретках. Перемещение кареток осуществляется от гидропривода, содержащего гидроцилиндры, штоки которых связаны с каретками. Штоковые и поршневые полости гидроцилиндров через гидрозамки, распределители управления гидроцилиндрами и регуляторы расхода рабочей жидкости соединены трубопроводами с насосно-аккумуляторной станцией, а через два пропорциональных гидрораспределителя с насосным агрегатом системы центрирования, включающим насос, электродвигатель, пропорциональный клапан давления, датчик давления, манометр и обратный клапан в напорной магистрали насоса. Штоковые полости гидроцилиндров через обратные клапаны соединены с клапаном давления с электроразгрузкой. В подводах к штоковым полостям гидроцилиндров установлены датчики давления. При этом устройство дополнительно снабжено датчиками положения кареток и полосы и электронным блоком управления системой центрирования полосы. Электронный блок управления системой центрирования полосы содержит программируемый логический контроллер, два линейных усилителя пропорциональных гидрораспределителей, линейный усилитель пропорционального клапана давления и потенциометр ручного управления положением разматывателя. Изобретение позволяет уменьшить ширину обрезаемой кромки, сокращение количества обрези, увеличение числа разрезаемых полос на агрегатах продольной резки, выхода годного металла и повышение производительности агрегатов резки полосы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для центрирования рулонов полосы на разматывателе, включающее каретки, установленные по обе стороны от его оси с возможностью возвратно-поступательного движения перпендикулярно этой оси в направляющих стационарных плитовин, конусы для зажима и удержания рулона при центрировании и гидропривод перемещения кареток, содержащий гидроцилиндры, штоки которых связаны с каретками, а штоковые и поршневые полости гидроцилиндров соединены трубопроводными магистралями с насосным агрегатом системы центрирования и через распределители управления гидроцилиндрами и регуляторы расхода рабочей жидкости - с насосно-аккумуляторной станцией, отличающееся тем, что на насосном агрегате системы центрирования установлены пропорциональный клапан давления и датчик давления, на магистрали, соединяющей насосный агрегат со штоковыми и поршневыми полостями гидроцилиндров, установлены два пропорциональных гидрораспределителя с клапанами подпора, при этом штоковые полости гидроцилиндров через обратные клапаны соединены с клапаном давления с электроразгрузкой, а на трубопроводах, соединяющих распределители управления гидроцилиндрами с поршневыми и штоковыми полостями гидроцилиндров, смонтированы гидрозамки, в подводах к штоковым полостям гидроцилиндров установлены датчики давления, при этом устройство дополнительно снабжено датчиками положения кареток и полосы, а также электронным блоком управления системой центрирования полосы.2. Устройство по п.1. отличающееся тем, что электронный блок управления системой центрирования полосы содержит программируемый логический контроллер, два линейных усилителя пропорциональных гидрораспределителей, линейный усилитель пропорционального клапана давления и потенциометр ручного управления положением разматывателя.