專利名稱：外轉子式自動糾偏輥及糾偏方法
技術領域：
本發明涉及帶鋼生產糾偏設備及糾偏方法，尤其涉及帶鋼糾偏輥， 主要用于糾正帶鋼生產過程中的跑偏行為。
(二)
背景技術：
在現代化連續帶鋼生產中，由于設備安裝、帶鋼的板形等方面的 原因，高速運行的帶鋼會出現跑偏現象，使帶鋼表面出現劃傷，降低 了產品質量，嚴重時還會造成斷帶等生產和設備事故，降低了勞動生 產率，增加了排故時間和費用。因此，需要在帶鋼生產線上安裝帶鋼 糾偏裝置。在高速帶鋼連續生產線上，目前最普遍采用的方式還是糾 偏輥。
現有的帶鋼糾偏輥糾偏方式有如下三種
電一液伺服糾偏方法。該方法是將糾偏輥安裝在一個浮動機架上， 電一液伺服系統根據安裝在帶鋼生產線上的光電傳感器檢測到的帶鋼 位置信號，來控制液壓缸驅動浮動機架偏轉，從而改變糾偏輥與帶鋼 運行方向的角度，達到糾偏的目的。這種糾偏方法是目前高速帶鋼生 產線上比較普遍采用的方法。但是，這種方法有以下幾方面的缺點 (1)糾偏裝置慣性大；(2)系統復雜；(3)液壓系統容易泄漏；(4) 系統響應慢。因此，采用這種糾偏方法的裝置本身往往會引起生產質 量事故和不必要的停機。
氣動糾偏法。日本專利JP200298519公開了一種氣動糾偏法，糾 偏輥軸一端安裝樞軸，糾偏輥可以繞該端轉動；另一端與氣缸連接， 控制系統根據安裝在帶鋼生產線上的位置傳感器檢測到的帶鋼位置信 號，控制氣缸的行程以改變糾偏輥與帶鋼運行方向的角度，實現糾偏。 該糾偏方法響應速度慢，無法解決高速帶鋼的跑偏問題。
利用磁力和磨壓方式糾偏。如中國專利CN02159175.X，它利用
磁力和磨壓方式對帶材進行糾偏，該專利的缺點是(1)只適用于磁 性帶材；(2)糾偏能力低。磨壓糾偏是在主要傳動輥兩端上方設置兩 個磨壓輪，帶材的兩邊被夾在傳動輥和磨壓輪之間，通過調節某一側 的磨壓輪與傳動輥之間的壓力或松緊度來實現糾偏。這種方法比較適 合于薄帶，而且由于磨壓輪的壓緊，帶材橫截面張力分布不均，帶鋼 表面沿運行方向會產生壓痕缺陷。
發明內容
本發明的目的在于提供一種外轉子式自動糾偏輥及糾偏方法，該 糾偏輥通過控制安裝在外轉子內側的鐵磁體和定子上的電磁鐵的電磁 吸力來調整糾偏輥的偏轉角度實現糾偏，該糾偏輥慣性小，占地省， 響應速度快。
本發明是這樣實現的 一種外轉子式自動糾偏輥，其特征是包 括外筒轉子、環形鐵磁體、電磁鐵、定子、位移傳感器、支架和計算 機控制系統，在定子兩端沿圓周方向均布多個電磁鐵和位移傳感器， 相應的在外筒轉子內側的對應位置安裝兩個環形鐵磁體，定子安裝在 支架上；計算機控制系統連接位移傳感器和電磁鐵。
所述位移傳感器安裝在電磁鐵附近。
所述外筒轉子內側環形鐵磁體內徑與安裝在定子兩端沿圓周均布 的電磁鐵外輪廓構成的圓柱面直徑的差值取決于兩端環形鐵磁體的軸 向距離L和最大偏轉角度(Xmax。
一種外轉子式自動糾偏方法，其特征是在定子兩端沿圓周方向 均布多個電磁鐵和位移傳感器，相應的在外筒轉子內側的對應位置安 裝兩個環形鐵磁體，定子安裝在支架上，計算機控制系統通過改變電 磁鐵勵磁電流的大小，來改變外筒轉子和定子兩側的間隙，從而使外 轉子在空間發生偏轉，并與定子軸線成一定角度。
所述計算機控制系統接收由位移傳感器檢測到的定子和外筒轉子 之間間隙信號，經采集運算后，與設定值比較和控制器運算后輸出信 號經功放電路控制每個電磁鐵的勵磁電流，改變電磁吸力，從而改變 相應電磁鐵和鐵磁體之間的間隙，使外筒轉子偏轉到設定角度而實現糾偏。
本發明采用安裝在定子兩頭沿圓周均勻分布的兩組電磁鐵和安裝 在轉子內部的兩個環形鐵磁體，通過計算機控制系統改變每個電磁鐵 的電磁吸力，調整每個電磁鐵與鐵磁體的徑向間隙，使轉子軸線相對 于定子產生一定的偏轉角度。本發明通過控制系統可以分別改變每個 周向電磁鐵的吸力大小，實現糾偏轉子的空間偏轉，且糾偏輥慣性小， 響應速度快，克服了現有糾偏輥只能在平面內進行偏轉糾偏的缺陷， 提高了糾偏的效果。
本發明充分發揮電磁驅動的優勢，可以有效節省系統體積和重量 以及現場空間的占用。無須潤滑，無須供油系統；由于糾偏輥本身結 構無機械磨損，可以大量節省維護檢修時間。
(四)
圖1為本發明外轉子式自動糾偏輥結構示意圖； 圖2為圖1中A-A向剖視示意圖；； 圖3為糾偏能力分析示意圖4為兩種糾偏方式示意圖；其中圖4 (a)為垂直糾偏，圖4 (b)為水平糾偏。
圖5為外轉子式自動糾偏方法原理圖。
圖中l外筒轉子，2環形鐵磁體，3電磁鐵，4定子，5支架，6 位移傳感器，7計算機控制系統，8帶鋼。
具體實施方式
下面結合附圖和較佳實施例對本發明作進一步說明。 參見圖l、圖2， 一種外轉子式自動糾偏輥，包括外筒轉子l、環
形鐵磁體2、電磁鐵3、定子4、位移傳感器6、支架5和計算機控制 系統7。在定子4兩端沿圓周方向均布多個電磁鐵3和位移傳感器6， 相應的在外筒轉子1內側的對應位置固定安裝兩個環形鐵磁體2，位移 傳感器6安裝在電磁鐵3附近，定子4安裝在支架5上，計算機控制 系統7連接位移傳感器6和電磁鐵3。計算機控制系統7實時接受位移傳感器6檢測到的定子4到外筒轉子1之間的間隙，同時發出信號控 制每個電磁鐵3的勵磁電流改變其電磁吸力大小，從而改變相應電磁 鐵3和鐵磁體2之間的間隙，使外筒轉子1相對定子4偏轉到預定的 角度，達到糾偏帶鋼的目的。
參見圖3，外筒轉子1兩端環形鐵磁體2的軸向距離L、鐵磁體的 內徑D以及定子4上電磁鐵3的外輪廓圓周直徑d的尺寸直接決定了 外筒轉子1的最大偏轉角度(Xmax，即糾偏輥的最大糾偏能力。其相互 之間的幾何關系為
式中，amax:糾偏輥轉子最大偏轉角度；
D:環形鐵磁體的內徑；
d:電磁鐵外輪廓圓周直徑；
L:兩端環形鐵磁體的軸向距離。 艮口外筒轉子1內側環形鐵磁體2內徑與安裝在定子4兩端沿圓 周均布的電磁鐵3外輪廓構成的圓柱面直徑的差值取決于兩端環形鐵
磁體的軸向距離L和最大偏轉角度Olmax。
糾偏輥外筒轉子1相對于定子4的偏轉角度在一OWx +CW^之
間，在兩端環形鐵磁體的軸向距離L不變的情況下，環形鐵磁體的內 徑D和電磁鐵外輪廓圓周直徑d的差值越大，偏轉角度的范圍越大，
說明糾偏能力越強。
參見圖4， 一種外轉子式自動糾偏輥在徑向4個自由度都具有可控 性，定子4上電磁鐵3產生的電磁力除了能夠支承外筒轉子1本身及 其上面鐵磁體的重力，同時還能夠產生糾偏力矩和糾偏力來抵消帶鋼8 跑偏時帶鋼張力分布不均而對糾偏輥的作用。本發明將空間糾偏輥在 空間4個自由度的控制解耦成圖4 (a)、 (b)兩種情形，電磁力對外筒 轉子1的控制都可以看成是這兩種情形的疊加。圖4中帶鋼8的運行 速度是v，實線是正常沒有糾偏時情況，此時外筒轉子1和定子4在同 一軸線上；虛線表示糾偏后外筒轉子1的位置。
圖4 (a)是垂直糾偏情形，當帶鋼8跑偏時，外筒轉子1的軸線 在垂直平面內相對于定子4軸向產生偏轉，而在水平方向不發生旋轉， 這種情況糾偏效果明顯，同時要求電磁鐵3產生的糾偏電磁力及力矩 相對比較大。
圖4 (b)是水平糾偏情形，當帶鋼8跑偏時，外筒轉子l的軸線 在水平面內相對于定子4軸線產生偏轉，而在垂直方向不發生旋轉， 這是目前糾偏輥普遍采用的一種糾偏方式，要求電磁鐵3產生的電磁 力和力矩相對較小。
參加圖5，外轉子式自動糾偏輥在計算機控制系統7的作用下，利 用電磁鐵3與環形鐵磁體2之間的可控電磁引力實現對外筒轉子1的 無接觸支承。位移傳感器6實時檢測外筒轉子1相對于定子4中心點 的偏移，并將其信號傳送至計算機控制系統7，計算機控制系統7經采 集運算后，與設定值比較和控制器運算后輸出信號經功放電路控制電 磁鐵3的勵磁電流，改變電磁吸力，從而改變相應電磁鐵3和鐵磁體2 之間的間隙，即改變了定子4上各點和外筒轉子1之間的間隙，使外 筒轉子1偏轉到設定角度穩定懸浮，實現糾偏。
計算機控制系統7包括控制器、功放電路和位移信號采集器等。
實施例
參見圖3，對應寬度為300mm，厚度為0.2mm的帶鋼，帶鋼平均 張力為2kg/mm2，設計的外筒轉子外徑為350mm，環形鐵磁體內側和 定子電磁鐵圓周外輪廓直徑差D—d=15mm，外端距離L = 270mm，最 大糾偏能力amax為<formula>formula see original document page 7</formula>
表明該糾偏輥的糾偏能力為一3.18 + 3.180，這與現有電液伺服 糾偏能力相當。但是，外轉子式自動糾偏輥可以實現空間糾偏而且電 磁響應速度較電液伺服系統速度快，該糾偏能力應該比電液伺服系統 糾偏能力強。
本發明通過控制安裝在外轉子內側的鐵磁體和定子上的電磁鐵的 電磁吸力來調整糾偏輥的偏轉角度實現糾偏，該糾偏輥慣性小，響應速度快，充分發揮了電磁驅動的優勢，可以有效節省系統體積和重量 以及現場空間的占用，無須潤滑，無須供油系統；由于糾偏輥本身結 構無機械磨損，可以大量節省維護檢修時間。
以上借助于具體實施例描述了本發明的具體實施方式
，但是應該 理解的是，這里具體的描述不應理解為對本發明的實質和范圍的限定， 本發明不僅適用于鐵磁性金屬帶材生產，而且還適用于非鐵磁性金屬 帶材以及造紙生產等領域，所有這些本領域內的普通技術人員在閱讀 本說明書后對上述實施例作出的各種修改，都屬于本發明所保護的范 圍。
權利要求
1. 一種外轉子式自動糾偏輥，其特征是包括外筒轉子、環形鐵磁體、電磁鐵、定子、位移傳感器、支架和計算機控制系統，在定子兩端沿圓周方向均布多個電磁鐵和位移傳感器，相應的在外筒轉子內側的對應位置安裝兩個環形鐵磁體，定子安裝在支架上；計算機控制系統連接位移傳感器和電磁鐵。
2. 根據權利要求l所述的外轉子式自動糾偏輥，其特征是位移 傳感器安裝在電磁鐵附近。
3. 根據權利要求1或2所述的外轉子式自動糾偏輥，其特征是 外筒轉子內側環形鐵磁體內徑與安裝在定子兩端沿圓周均布的電磁鐵 外輪廓構成的圓柱面直徑的差值取決于兩端環形鐵磁體的軸向距離L 和最大偏轉角度αmax。
4. 一種外轉子式自動糾偏方法，其特征是在定子兩端沿圓周方 向均布多個電磁鐵和位移傳感器，相應的在外筒轉子內側的對應位置 安裝兩個環形鐵磁體，定子安裝在支架上，計算機控制系統通過改變 電磁鐵勵磁電流的大小，來改變外筒轉子和定子兩側的間隙，從而使 外轉子在空間發生偏轉，并與定子軸線成一定角度。
5. 根據權利要求4所述的外轉子式自動糾偏方法，其特征是計 算機控制系統接收由位移傳感器檢測到的定子和外筒轉子之間間隙信 號，經采集運算后，與設定值比較和控制器運算后輸出信號經功放電 路控制每個電磁鐵的勵磁電流，改變電磁吸力，從而改變相應電磁鐵 和鐵磁體之間的間隙，使外筒轉子偏轉到設定角度而實現糾偏。
全文摘要
本發明涉及帶鋼生產糾偏設備及糾偏方法，尤其涉及帶鋼糾偏輥，主要用于糾正帶鋼生產過程中的跑偏行為。一種外轉子式自動糾偏輥，其特征是包括外筒轉子、環形鐵磁體、電磁鐵、定子、位移傳感器、支架和計算機控制系統，在定子兩端沿圓周方向均布多個電磁鐵和位移傳感器，相應的在外筒轉子內側的對應位置安裝兩個環形鐵磁體，定子安裝在支架上；計算機控制系統連接位移傳感器和電磁鐵。本發明通過控制安裝在外轉子內側的鐵磁體和定子上的電磁鐵的電磁吸力來調整糾偏輥的偏轉角度實現糾偏，該糾偏輥慣性小，響應速度快，可以有效節省系統體積和重量以及現場空間的占用。
文檔編號B65H23/032GK101205026SQ200610147759
公開日2008年6月25日 申請日期2006年12月22日 優先權日2006年12月22日
發明者張永杰, 王澤濟 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司