卸載式電磁糾偏系統(tǒng)的制作方法

專利名稱：卸載式電磁糾偏系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及金屬帶材生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬帶材生產(chǎn)時(shí) 的糾偏系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代化連續(xù)帶材生產(chǎn)中，由于設(shè)備安裝、帶材的板形等方面的 原因，高速運(yùn)行的帶材會(huì)出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，使帶材表面出現(xiàn)劃傷，降低 了產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成斷帶等生產(chǎn)和設(shè)備事故，降低了勞動(dòng)生 產(chǎn)率，增加了排故時(shí)間和費(fèi)用。因此，需要在帶材生產(chǎn)線上安裝若干 糾偏裝置。在高速帶材連續(xù)生產(chǎn)線上，目前最普遍采用的還是帶材位 置檢測(cè)結(jié)合糾偏輥控制的糾偏系統(tǒng)。
糾偏輥主要有以下幾種驅(qū)動(dòng)方式
電一液伺服糾偏驅(qū)動(dòng)方法。該方法的使用最普遍，是將糾偏輥安 裝在一個(gè)浮動(dòng)機(jī)架上，電一液伺服系統(tǒng)根據(jù)安裝在帶材生產(chǎn)線上的光 電傳感器檢測(cè)到的帶材位置信號(hào)，來控制液壓缸驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)機(jī)架偏轉(zhuǎn)， 從而改變糾偏輥與帶材運(yùn)行方向的角度，達(dá)到糾偏的目的。這種糾偏 方法是目前高速帶鋼生產(chǎn)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(diǎn)(1)糾偏裝置慣性大；(2)系統(tǒng)復(fù)雜；(3)液 壓系統(tǒng)泄漏；(4)系統(tǒng)響應(yīng)慢。因此，采用這種糾偏方法的裝置本身 往往會(huì)引起生產(chǎn)質(zhì)量事故和不必要的停機(jī)。
氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)法。日本專利JP200298519介紹了這種方法，糾偏輥軸 一端安裝樞軸，糾偏輥可以繞該端轉(zhuǎn)動(dòng)；另一端與氣缸連接，控制系 統(tǒng)根據(jù)安裝在帶材生產(chǎn)線上的位置傳感器檢測(cè)到的帶材位置信號(hào)，控 制氣缸的行程以改變糾偏輥與帶材運(yùn)行方向的角度，實(shí)現(xiàn)糾偏。采用 這種糾偏方法的一個(gè)主要缺點(diǎn)就是響應(yīng)速度慢，無(wú)法解決高速帶材的 跑偏問題。中國(guó)專利CN02159175.X，利用磁力和磨壓方式對(duì)帶材進(jìn)行糾偏。 該專利中的磁力糾偏的缺點(diǎn)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(dòng)輥兩端上方設(shè)置兩個(gè)磨壓輪，帶材的兩 邊被夾在傳動(dòng)輥和磨壓輪之間，通過調(diào)節(jié)某一側(cè)的磨壓輪與傳動(dòng)輥之 間的壓力或松緊度來實(shí)現(xiàn)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，帶材表面沿運(yùn)行方向會(huì)產(chǎn) 生壓痕缺陷。
目前國(guó)內(nèi)外高精度帶材生產(chǎn)線基本都是采用整體式糾偏輥，即采 用電液伺服驅(qū)動(dòng)糾偏輥偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)糾偏。這種糾偏輥除了結(jié)構(gòu)慣性大、 響應(yīng)速度慢、系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜外，還有一個(gè)更嚴(yán)重的缺點(diǎn)就是帶材帶動(dòng) 糾偏輥整體轉(zhuǎn)動(dòng)，增加了帶材劃傷和產(chǎn)生其它帶材表面缺陷的機(jī)會(huì)。
電磁驅(qū)動(dòng)方法。專利申請(qǐng)?zhí)枮?00610147759. 8的中國(guó)專利介紹了 一種外傳子式糾偏方法，該專利是通過電磁力調(diào)整糾偏輥外轉(zhuǎn)子的偏 轉(zhuǎn)角度實(shí)現(xiàn)糾偏。這種方法存在因承載轉(zhuǎn)子重量和帶材張力分力導(dǎo)致 電磁繞組功耗增加，發(fā)熱量大等工程實(shí)用無(wú)法克服的問題，因此需要 進(jìn)一步的改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種卸載式電磁糾偏系 統(tǒng)，通過將糾偏輥所受的靜載荷力和跑偏引起的力矩解耦，讓電磁鐵 的功耗只負(fù)責(zé)產(chǎn)生糾偏力矩實(shí)現(xiàn)帶材糾偏，糾偏輥所受靜載荷力由卸 載軸承承擔(dān)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中電磁繞組功耗高，發(fā)熱量大的缺陷。
一種卸載式電磁糾偏系統(tǒng)，包括外筒轉(zhuǎn)子、環(huán)形鐵磁體、電磁鐵、 定子、支架、位移傳感器、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和帶材位置檢測(cè)裝置，所 述的定子安裝在支架上，其兩端沿圓周方向均布多個(gè)電磁鐵和位移傳 感器，所述的外筒轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的對(duì)應(yīng)電磁鐵的位置安裝兩個(gè)環(huán)形鐵磁體， 所述的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接帶材位置檢測(cè)裝置、位移傳感器和電磁鐵， 所述的糾偏系統(tǒng)還包括卸載軸承，卸載軸承具有調(diào)心功能，卸載軸承 內(nèi)圈安裝在定子上，位于兩組電磁鐵的中間，卸載軸承外圈與外筒轉(zhuǎn) 子配合安裝。所述的卸載軸承對(duì)外筒轉(zhuǎn)子的支撐力為外筒轉(zhuǎn)子的重力與帶材對(duì) 糾偏輥?zhàn)饔昧Φ膹较蚍至χ汀?br> 所述的卸載軸承為磁力軸承或機(jī)械調(diào)心軸承。
所述的兩個(gè)環(huán)形鐵磁體的軸向中心距離L大于外筒轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度的
1/2。
所述的外筒轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)環(huán)形鐵磁體的內(nèi)徑Dn與安裝在定子兩端沿圓
周均布的電磁鐵的外輪廓構(gòu)成的圓柱面直徑d的差值取決于兩端環(huán)形 鐵磁體的軸向距離L和外筒轉(zhuǎn)子最大偏轉(zhuǎn)角度otmax。 每個(gè)電磁鐵配有一個(gè)或一組位移傳感器。
本實(shí)用新型通過將糾偏輥所受的靜載荷力和跑偏引起的力矩解 耦，靜載荷力由卸載軸承承擔(dān)，電磁鐵只負(fù)責(zé)糾偏，降低了電磁組件 的所需功率和發(fā)熱量，可以充分發(fā)揮電磁驅(qū)動(dòng)響應(yīng)速度快的優(yōu)勢(shì)，實(shí) 現(xiàn)快速糾偏，而且設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)占用空間小，安裝調(diào)試方便，同時(shí)由于糾 偏輥本身結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)械磨損，可以大量節(jié)省維護(hù)檢修費(fèi)用和時(shí)間；而且 本系統(tǒng)成本不高于現(xiàn)有電液伺服糾偏設(shè)備，完全可以用于現(xiàn)有設(shè)備改 造和在新的生產(chǎn)線建設(shè)替代傳統(tǒng)的電液伺服糾偏技術(shù)；能適應(yīng)冷軋板 帶生產(chǎn)連續(xù)化高速生產(chǎn)的節(jié)奏以及用戶對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量要求，在冷連 軋、連續(xù)退火及鍍鋅等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為本實(shí)用新型卸載式電磁糾偏系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖； 圖6為實(shí)施例2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
圖中1外筒轉(zhuǎn)子、2環(huán)形鐵磁體、3卸載軸承、4電磁鐵、5定子、 6支架、7位移傳感器、8計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、9帶材位置檢測(cè)裝置、10 帶材。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí) 施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng) 理解，在閱讀了本實(shí)用新型表述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì) 本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán) 利要求書所限定的范圍。
實(shí)施例1
如圖l、 2所示， 一種卸載式電磁糾偏系統(tǒng)，包括外筒轉(zhuǎn)子l、環(huán) 形鐵磁體2、卸載軸承3、電磁鐵4、定子5、支架6、位移傳感器7、 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)8和帶材位置檢測(cè)裝置9，所述的定子5安裝在支架6 上，其兩端沿圓周方向均布多個(gè)電磁鐵4和位移傳感器7，每個(gè)電磁鐵 4配有一個(gè)或一組位移傳感器7;所述的外筒轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的對(duì)應(yīng)電磁鐵4 的位置安裝兩個(gè)環(huán)形鐵磁體2，所述的兩個(gè)環(huán)形鐵磁體2的軸向中心距 離L最好大于外筒轉(zhuǎn)子1長(zhǎng)度的1/2;所述的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)8連接帶 材位置檢測(cè)裝置9、位移傳感器7和電磁鐵4，所述的卸載軸承3為磁 力軸承具有調(diào)心功能，其內(nèi)圈安裝在定子5上，位于兩組電磁鐵4的 中間，外圈與外筒轉(zhuǎn)子1配合安裝，承受外筒轉(zhuǎn)子1的重力和帶材10 對(duì)糾偏輥?zhàn)饔昧Φ膹较蚍至Γ瑫r(shí)保證外筒轉(zhuǎn)子1與定子5的軸線在 一定角度范圍內(nèi)能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
進(jìn)行糾偏工作時(shí)，帶材位置檢測(cè)裝置9實(shí)時(shí)檢測(cè)帶材10位置信號(hào)， 經(jīng)過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)8采集處理，并與預(yù)先設(shè)定的帶材10位置值比較， 根據(jù)糾偏控制模型，設(shè)定糾偏位置；位移傳感器7實(shí)時(shí)檢測(cè)電磁鐵4 與外筒轉(zhuǎn)子1之間的間隙并通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)8進(jìn)行控制，通過改 變電磁鐵4電流的大小，來改變外筒轉(zhuǎn)子1和定子5的間隙，從而使 外筒轉(zhuǎn)子1在空間偏轉(zhuǎn)到預(yù)定的位置，達(dá)到防止帶材10跑偏的目的。
如圖3所示，外筒轉(zhuǎn)子1兩端環(huán)形鐵磁體2的軸向距離L、環(huán)形鐵 磁體2的內(nèi)徑Dn以及定子5上電磁鐵4的外輪廓圓周直徑d的尺寸直 接決定了外筒轉(zhuǎn)子1的最大偏轉(zhuǎn)角度amax，即本系統(tǒng)的最大糾偏能力。 其相互之間的幾何關(guān)系為式中，amax:糾偏輥轉(zhuǎn)子最大偏轉(zhuǎn)角度；
Dn:環(huán)形鐵磁體的內(nèi)徑；
d:電磁鐵外輪廓圓周直徑；
L:兩端環(huán)形鐵磁體的軸向距離。 外筒轉(zhuǎn)子1相對(duì)于定子5的偏轉(zhuǎn)角度在一(Xm^ +(Xm雙之間，在L 不變的情況下，Dn和d的差值越大，偏轉(zhuǎn)角度的范圍越大，說明糾偏 能力越強(qiáng)。
如圖4所示， 一種卸載式電磁糾偏系統(tǒng)在空間具有可控性，定子5 上電磁鐵4產(chǎn)生的電磁力只需要產(chǎn)生糾偏力矩來控制外筒轉(zhuǎn)子1的姿
態(tài)防止帶材10跑偏；外筒轉(zhuǎn)子1的重力和帶材10對(duì)外筒轉(zhuǎn)子1作用
力的徑向分力由卸載軸承3承擔(dān)。我們將糾偏輥在空間的控制解耦成 圖4(a)、 (b)兩種情形，電磁力對(duì)外筒轉(zhuǎn)子1的控制都可以看成是這兩 種情形的疊加。圖中帶材10的運(yùn)行速度是v，實(shí)線是外筒轉(zhuǎn)子l偏擺
角度為0。時(shí)情況，此時(shí)外筒轉(zhuǎn)子1和定子5在同一軸線上；虛線表示
糾偏后外筒轉(zhuǎn)子l的位置。(a)是垂直糾偏情形，當(dāng)帶材10跑偏時(shí)，外 筒轉(zhuǎn)子1的軸線在垂直平面內(nèi)相對(duì)于定子5軸向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，而在水平 方向不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，這種情況糾偏效果明顯，同時(shí)要求電磁鐵4產(chǎn)生的 糾偏電磁力及力矩相對(duì)比較大；(b)是水平糾偏情形，外筒轉(zhuǎn)子1的軸 線在水平面內(nèi)相對(duì)于定子5軸線產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，而在垂直方向不發(fā)生旋轉(zhuǎn)， 這是目前糾偏輥普遍采用的一種糾偏方式，要求電磁鐵4產(chǎn)生的電磁 力和力矩相對(duì)較小。
如圖5所示，虛線框內(nèi)為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)8。卸載式電磁糾偏系統(tǒng) 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)8的作用下，通過控制電磁鐵4與環(huán)形鐵磁體2之 間的電磁力矩使外筒轉(zhuǎn)子1發(fā)生偏擺，從而達(dá)到快速防止帶材10跑偏 的目的。帶材位置檢測(cè)裝置9實(shí)時(shí)檢測(cè)帶材10的位置信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算 機(jī)控制系統(tǒng)8采集計(jì)算，與帶材10的位置設(shè)定信號(hào)進(jìn)行比較，得到帶 材10跑偏量。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)8根據(jù)帶材10跑偏量按特定的控制模 型確定糾偏輥的位置設(shè)定值，位移傳感器7實(shí)時(shí)檢測(cè)外筒轉(zhuǎn)子1的位
7置信號(hào)，并將其采集傳送至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)8計(jì)算，將它與糾偏輥位 置設(shè)定值進(jìn)行比較，同時(shí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)8根據(jù)特定的調(diào)節(jié)模型將其 轉(zhuǎn)化為控制命令，通過功放調(diào)節(jié)電磁鐵4的電流，從而改變糾偏輥的 驅(qū)動(dòng)力矩，使外筒轉(zhuǎn)子1在設(shè)定的偏轉(zhuǎn)角度穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)糾偏。整個(gè)電 磁糾偏系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)大的閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。
對(duì)應(yīng)寬度為300mm，厚度為0.2mm的帶鋼，帶鋼平均張力為 2kg/mm2，設(shè)計(jì)的外筒轉(zhuǎn)子外徑為350mm，環(huán)形鐵磁體內(nèi)側(cè)和定子電 磁鐵圓周外輪廓直徑差Dn—d=13mm,兩端環(huán)形鐵磁體的軸向距離L =270mm，最大糾偏能力01 ^為
<formula>formula see original document page 8</formula>
表明該糾偏輥的糾偏能力為一2.76° +2.76° ，這方面與現(xiàn)有電
液伺服糾偏能力相當(dāng)。但是，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)空間糾偏而且電磁響應(yīng) 速度較電液伺服系統(tǒng)快，該糾偏能力應(yīng)該比電液伺服系統(tǒng)糾偏能力強(qiáng)。
實(shí)施例2
如圖6所示， 一種卸載式電磁糾偏系統(tǒng)，實(shí)施例2和實(shí)施例1的 區(qū)別在于所述的卸載軸承3為機(jī)械調(diào)心軸承，選用通用調(diào)心球軸承， 調(diào)心允許偏斜角度為3。，完全滿足電磁糾偏能力范圍內(nèi)的角度要求。 假設(shè)帶材速度v為1000m/min，糾偏輥轉(zhuǎn)子外徑為500mm，則轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)速為-
<formula>formula see original document page 8</formula>
該轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于調(diào)心球軸承的極限轉(zhuǎn)速，完全滿足實(shí)際使用要求'
權(quán)利要求1.一種卸載式電磁糾偏系統(tǒng)，包括外筒轉(zhuǎn)子(1)、環(huán)形鐵磁體(2)、電磁鐵(4)、定子(5)、支架(6)、位移傳感器(7)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(8)和帶材位置檢測(cè)裝置(9)，所述的定子(5)安裝在支架(6)上，其兩端沿圓周方向均布多個(gè)電磁鐵(4)和位移傳感器(7)，所述的外筒轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的對(duì)應(yīng)電磁鐵(4)的位置安裝兩個(gè)環(huán)形鐵磁體(2)，所述的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(8)連接帶材位置檢測(cè)裝置(9)、位移傳感器(7)和電磁鐵(4)，其特征是所述的糾偏系統(tǒng)還包括卸載軸承(3)，卸載軸承(3)具有調(diào)心功能，卸載軸承(3)內(nèi)圈安裝在定子(5)上，位于兩組電磁鐵(4)的中間，卸載軸承(3)外圈與外筒轉(zhuǎn)子(1)配合安裝。
2. 如權(quán)利要求1所述的卸載式電磁糾偏系統(tǒng)，其特征是所述的 卸載軸承(3)對(duì)外筒轉(zhuǎn)子(1)的支撐力為外筒轉(zhuǎn)子(1)的重力與帶材(10) 對(duì)糾偏輥?zhàn)饔昧Φ膹较蚍至χ汀?br> 3. 如權(quán)利要求1或2所述的卸載式電磁糾偏系統(tǒng)，其特征是所 述的卸載軸承(3)為磁力軸承或機(jī)械調(diào)心軸承。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的卸載式電磁糾偏系統(tǒng)，其特征是所 述的兩個(gè)環(huán)形鐵磁體(2)的軸向中心距離L大于外筒轉(zhuǎn)子(l)長(zhǎng)度的 1/2。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的卸載式電磁糾偏系統(tǒng)，其特征是所 述的外筒轉(zhuǎn)子(l)內(nèi)側(cè)環(huán)形鐵磁體(2)的內(nèi)徑Dn與安裝在定子(5)兩端 沿圓周均布的電磁鐵(4)的外輪廓構(gòu)成的圓柱面直徑d的差值取決于兩 端環(huán)形鐵磁體(2)的軸向距離L和外筒轉(zhuǎn)子(l)最大偏轉(zhuǎn)角度amax。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的卸載式電磁糾偏系統(tǒng)，其特征是每 個(gè)電磁鐵(4)配有一個(gè)或一組位移傳感器(7)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及金屬帶材生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬帶材生產(chǎn)時(shí)的糾偏系統(tǒng)。一種卸載式電磁糾偏系統(tǒng)，包括外筒轉(zhuǎn)子(1)、環(huán)形鐵磁體(2)、卸載軸承(3)、電磁鐵(4)、定子(5)、支架(6)、位移傳感器(7)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(8)和帶材位置檢測(cè)裝置(9)，卸載軸承(3)具有調(diào)心功能，安裝在定子(5)上，位于兩組電磁鐵(4)的中間，支撐外筒轉(zhuǎn)子(1)。本實(shí)用新型將糾偏輥所受的靜載荷力和跑偏引起的力矩解耦，糾偏過程中糾偏輥所受靜載荷力由卸載軸承承擔(dān)；電磁鐵只負(fù)責(zé)糾偏，產(chǎn)生糾偏力矩使糾偏輥擺動(dòng)。這樣降低了電磁組件的所需功率和發(fā)熱量，可以充分發(fā)揮電磁驅(qū)動(dòng)響應(yīng)速度快的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)快速糾偏，在冷連軋、連續(xù)退火及鍍鋅等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G05D3/12GK201425717SQ200920076118
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者張永杰, 王澤濟(jì) 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司