專利名稱：用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭及其控制方法與磨削方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于磨削裝在一軋機(jī)上的軋輥的在線軋輥磨頭，以及它的控制方法和磨削方法，由此可以使驅(qū)動(dòng)砂輪的電動(dòng)機(jī)的環(huán)境得到保護(hù)。
當(dāng)一個(gè)板坯材料由一臺(tái)軋機(jī)的軋輥軋制時(shí)，通常只有軋輥的軋制部分被磨損，因此在軋制部分與非軋制部分之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高度差。因此，有一個(gè)軋制限制，即板坯必須按從寬板坯到窄板坯的順序軋制。由此，作為解決這一問(wèn)題的措施，提出了一種在線軋輥磨頭，用于在線地磨削軋輥。在題為“裝有在線軋輥磨頭的軋機(jī)和在線軋輥磨頭”的日本專利公開公報(bào)No.6-47654中描述道，軋輥采用一個(gè)用于砂輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行磨削，該砂輪具有一旋轉(zhuǎn)的砂輪。采用液壓馬達(dá)作為用于轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪的驅(qū)動(dòng)部件，則可以將馬達(dá)做得較小，并可易于產(chǎn)生所需要的磨削轉(zhuǎn)矩。通過(guò)控制供油量，同樣可以控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。在日本專利公開公報(bào)No.6-270059中描述了一種磨削機(jī)器人所用的磨削標(biāo)準(zhǔn)水平檢測(cè)器，該檢測(cè)器通過(guò)安裝一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)以便檢測(cè)砂輪的位置，來(lái)準(zhǔn)確地檢測(cè)磨削的標(biāo)準(zhǔn)水平，而不必采用外部的檢測(cè)器，所述的伺服電動(dòng)機(jī)包括用于將砂輪移至磨削水平的砂輪的輸送機(jī)構(gòu)中的編碼器。
但是，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中存在下列問(wèn)題。在日本專利公開公報(bào)No.6-47654中公開的技術(shù)中，當(dāng)液壓馬達(dá)與砂輪一起沿軋輥的軸向移動(dòng)時(shí)，在線磨頭也同時(shí)進(jìn)行磨削。這樣，通常就需要從泵等的場(chǎng)所鋪設(shè)管路，以便轉(zhuǎn)動(dòng)液壓馬達(dá)并用軋機(jī)中的軟管向液壓馬達(dá)供給高壓油。因此，在用于供應(yīng)高壓油的軟管因軋制故障而破裂的情況下，就會(huì)有一個(gè)安全方面的問(wèn)題，即油噴散到高溫的軋制帶材上，使設(shè)備著火。當(dāng)在現(xiàn)有的軋制設(shè)備上新設(shè)置在線軋輥磨頭時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生這樣的問(wèn)題，即需要有用于安裝像泵、油箱、新的管路等設(shè)備的空間。此外，為了封閉這種設(shè)備和管路的安裝空間，需要有一個(gè)長(zhǎng)的建設(shè)期。由于在以高速轉(zhuǎn)動(dòng)液壓馬達(dá)時(shí)需要有大量的油，因此與用電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪的軸的情況相比，需要有更多的電能去供應(yīng)油。在日本專利公開公報(bào)No.6-270059中公開的技術(shù)中，在考慮到用于檢測(cè)輸送砂輪的機(jī)構(gòu)的位置精度時(shí)，并未考慮砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)精度和安全性。
在磨削軋輥時(shí)用電動(dòng)機(jī)而不采用液壓馬達(dá)時(shí)還會(huì)有其它的問(wèn)題。用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)砂輪使之旋轉(zhuǎn)的困難如下所述。首先，由于在線軋輥磨頭受到來(lái)自用于冷卻軋輥的大量冷卻水和帶材的熱效應(yīng)，因此認(rèn)為電動(dòng)機(jī)難于長(zhǎng)時(shí)間地保持穩(wěn)定的性能。其次，在磨削硬軋輥時(shí)，在軋輥與砂輪之間需要在固定時(shí)間內(nèi)有盡可能大的接觸力。而當(dāng)接觸力增加時(shí)，驅(qū)動(dòng)砂輪所需要的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩應(yīng)當(dāng)加大。其結(jié)果將是，使電動(dòng)機(jī)的外形尺寸加大，從而產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)矩，以滿足所要求的轉(zhuǎn)矩。由于在軋機(jī)中，在軋輥的四周設(shè)有導(dǎo)向裝置，因此難于在在線磨削設(shè)備上安裝這種大尺寸的電動(dòng)機(jī)，因?yàn)閷?dǎo)向裝置等妨礙了這種安裝。
因此，從驅(qū)動(dòng)力、空間等觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)在線軋輥磨削，已經(jīng)采用了液壓馬達(dá)，在傳統(tǒng)的設(shè)備中，磨削裝置在旋轉(zhuǎn)軸方向上所需的長(zhǎng)度約為1000mm或更少，以便安裝在軋機(jī)中。對(duì)于液壓馬達(dá)等而言，沿旋轉(zhuǎn)軸方向的空間長(zhǎng)度約為200至300mm已經(jīng)足夠。在考慮驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，如果只用電動(dòng)機(jī)代替液壓馬達(dá)，則所需的空間為采用液壓馬達(dá)時(shí)的2至3倍，并且沿旋轉(zhuǎn)軸方向的長(zhǎng)度約為400mm或更多。因?yàn)檠b有在線磨削設(shè)備的軋機(jī)內(nèi)部是一個(gè)惡劣的環(huán)境，其中散布著冷軋潤(rùn)滑油，冷卻水和灰塵，所以電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)很容易受到環(huán)境的影響，因而無(wú)法使用。為了使用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)砂輪，使之旋轉(zhuǎn)，必須防止在現(xiàn)有技術(shù)中所述的使用電動(dòng)機(jī)所帶來(lái)的缺點(diǎn)。首要的是，必須消除軋機(jī)中像來(lái)自大量冷卻水和帶材的熱量這樣的惡劣環(huán)境，以保證電動(dòng)機(jī)有長(zhǎng)的使用壽命。尤其是，AC伺服電動(dòng)機(jī)具有裝在以高精度測(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的編碼器中的半導(dǎo)體裝置。這些半導(dǎo)體裝置對(duì)濕度和溫度特別敏感，因此，必須將環(huán)境維持成使半導(dǎo)體裝置能正常工作。其次，能產(chǎn)生用于磨削的轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)的尺寸應(yīng)當(dāng)小。
本發(fā)明的目的在于提供一種由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，一種控制磨頭的方法和一種能減少像使設(shè)備著火這樣的危險(xiǎn)的磨削軋輥的方法，其中，驅(qū)動(dòng)用于磨削軋機(jī)軋輥的磨削部件的砂輪旋轉(zhuǎn)的設(shè)備是一臺(tái)能長(zhǎng)期工作的電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭包括一用于磨削軋機(jī)中的軋輥的磨削部件，和用于沿軋輥的軸向移動(dòng)磨削部件的橫向裝置，其中，磨削部件包括一用于磨削軋輥的砂輪，一用于轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪的驅(qū)動(dòng)裝置，和一用于將砂輪下壓在軋輥上的砂輪輸送設(shè)備，其特征為，驅(qū)動(dòng)裝置是一電動(dòng)機(jī)，它被封閉在一室中，以便保護(hù)電動(dòng)機(jī)不受例如濕度、油、灰塵、熱等環(huán)境因素的影響。所述室由一殼形構(gòu)件構(gòu)成，它將具有半導(dǎo)體裝置的電動(dòng)機(jī)密封起來(lái)，使之與環(huán)境和來(lái)自帶材和冷卻水的熱隔離。將殼形構(gòu)件的內(nèi)部控制到所需要的溫度，以保護(hù)半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明提供了一種用于控制由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭的方法，它包括冷卻封閉具有半導(dǎo)體裝置的電動(dòng)機(jī)的室的內(nèi)部，使之保持所要求的溫度。
此外，本發(fā)明提供了一種用于磨削用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭的方法，它包括磨削軋機(jī)中的軋輥，其中，將封閉具有半導(dǎo)體裝置的電動(dòng)機(jī)的室的內(nèi)部溫度保持在理想的溫度。
通過(guò)采用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，以轉(zhuǎn)動(dòng)裝在軋機(jī)中的在線軋輥磨頭的平面形或杯形砂輪，就可以防止軋制設(shè)備著火的危險(xiǎn)，這是因?yàn)樵谲垯C(jī)中的油不會(huì)在發(fā)生軋制事故時(shí)從液壓馬達(dá)的供油管中泄漏出來(lái)。這樣，就提高了軋機(jī)的安全性。通過(guò)設(shè)置一個(gè)用于控制電動(dòng)機(jī)室內(nèi)的環(huán)境的控制設(shè)備，就可以使電動(dòng)機(jī)在一合適的環(huán)境中運(yùn)行。


圖1是一軋機(jī)的主體部分的橫向剖視圖，該軋機(jī)具有按照本發(fā)明的一個(gè)例子的用于軋機(jī)的由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭的磨削部件。
圖2為按照本發(fā)明的一個(gè)例子的用于軋機(jī)的由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭的磨削部件的水平剖視圖。
圖3為上述例子的磨削部件的垂直橫向截面視圖。
圖4為用于本發(fā)明的磨削部件的控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。
圖5為永久磁場(chǎng)型同步電動(dòng)機(jī)的垂直剖視圖。
圖6示出了砂輪的接觸力、磨削能力與所需驅(qū)動(dòng)力之間的關(guān)系。
圖7示出了關(guān)于砂輪的接觸力和所需驅(qū)動(dòng)力的預(yù)設(shè)值。
圖8為另一例子的磨削部件的垂直橫截面視圖。
圖9為用于上述例子的磨削部件的控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。
下面說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)例子。在圖1中，本實(shí)施例的軋機(jī)為四輥式軋機(jī)，它包括一對(duì)用于軋制帶材S的工作輥1a和一對(duì)分別支承每個(gè)工作輥1a的上支承輥和下支承輥。工作輥1a由軸承座3夾持。將這些軸承座3裝在機(jī)座4中，并設(shè)置進(jìn)口導(dǎo)板10，用以在帶材S的進(jìn)口側(cè)將帶材S引導(dǎo)向工作輥1a。冷卻液管15用于將在軋制時(shí)產(chǎn)生的熱從軋輥1a處帶走，從而使工作輥1a在軋制時(shí)被冷卻。在軋機(jī)上裝有一本實(shí)施例的在線軋輥磨削裝置。該在線軋輥磨削裝置通常包括在每個(gè)工作輥1a上的一個(gè)或多個(gè)磨削部件5。在圖1中，上工作輥1a設(shè)有軋輥磨頭部件5，而下工作輥1a上也裝有同樣的軋輥磨頭部件5。
圖2和圖3中所示的磨削部件5包括用于磨削軋輥1a的平板形砂輪20(也可以用杯形砂輪來(lái)代替平板形砂輪)，用于使砂輪20通過(guò)砂輪的旋轉(zhuǎn)軸21旋轉(zhuǎn)的砂輪驅(qū)動(dòng)裝置22、將砂輪20壓在軋輥1a上的砂輪輸送裝置23和用于沿軋輥1a的軸向移動(dòng)砂輪20的砂輪移動(dòng)裝置24。砂輪20裝在砂輪軸21的一側(cè)上。將砂輪軸21裝成使其相對(duì)于工作輥1a的軸向的垂線傾斜，從而使砂輪20與工作輥1a的表面接觸。這個(gè)傾角非常小，大約只有3°。在砂輪軸21的另一側(cè)上裝有測(cè)力計(jì)53，用于測(cè)量砂輪20與軋輥1a之間的接觸力。并且，砂輪軸21由軸承21a和21b支承，這些軸承能在旋轉(zhuǎn)時(shí)將載荷平穩(wěn)地傳給測(cè)力計(jì)53。因此，砂輪軸21可以平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)。砂輪驅(qū)動(dòng)裝置22包括用于驅(qū)動(dòng)砂輪的AC伺服電動(dòng)機(jī)54和傳動(dòng)帶55。通過(guò)驅(qū)動(dòng)AC伺服電動(dòng)機(jī)54，可以將砂輪20的轉(zhuǎn)速控制到一個(gè)預(yù)定的速度。帶55用于將驅(qū)動(dòng)砂輪的AC伺服電動(dòng)機(jī)54的轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞給砂輪的轉(zhuǎn)軸21。如上所述，本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置采用了電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)替代液壓系統(tǒng)。因此，無(wú)需給液壓馬達(dá)供油用的軟管，并防止了在發(fā)生軋制事故時(shí)損壞軟管的危險(xiǎn)或油泄漏的危險(xiǎn)。
砂輪輸送機(jī)構(gòu)23包括用于將砂輪20推壓在軋輥1a的表面上的AC伺服電動(dòng)機(jī)57和滾珠絲杠56。滾珠絲杠56包括固定在殼體59上的外部和由AC伺服電動(dòng)機(jī)57驅(qū)動(dòng)的內(nèi)部。殼體59可以由AC伺服電動(dòng)機(jī)57通過(guò)滾珠絲杠56沿砂輪軸21的軸向移動(dòng)。通過(guò)殼體59的移動(dòng)，砂輪20、砂輪軸21和測(cè)力計(jì)53可以移動(dòng)并結(jié)合在一起。用于推動(dòng)砂輪的AC伺服電動(dòng)機(jī)包括用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力的電動(dòng)機(jī)57a和用于檢測(cè)AC伺服電動(dòng)機(jī)57a的回轉(zhuǎn)角的編碼器57b。殼體59放在箱體25中。
AC伺服電動(dòng)機(jī)54具有多槽的外殼體54a，內(nèi)殼體54c和裝在內(nèi)殼體54c上的軸54b。轉(zhuǎn)軸21設(shè)有砂輪20。在轉(zhuǎn)軸21和軸54b之間設(shè)置的傳動(dòng)帶55用于將驅(qū)動(dòng)力從AC伺服電動(dòng)機(jī)54傳遞給砂輪20。砂輪驅(qū)動(dòng)裝置22和砂輪輸送裝置23的電動(dòng)機(jī)由蓋子27包圍、封裝并保護(hù)起來(lái)，該蓋子27與箱體25是分開的。形成了一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)裝置的室，它由蓋27與外界環(huán)境隔開。如圖3所示，砂輪移動(dòng)裝置24包括用于移動(dòng)砂輪的AC伺服電動(dòng)機(jī)58，安裝在AC伺服電動(dòng)機(jī)58的轉(zhuǎn)軸上的小齒輪58a和可與所述小齒輪58a接合的齒條14。這樣，砂輪移動(dòng)裝置24可以通過(guò)AC伺服電動(dòng)機(jī)58的驅(qū)動(dòng)而平穩(wěn)地移動(dòng)。用于移動(dòng)砂輪的AC伺服電動(dòng)機(jī)58包括用于檢測(cè)轉(zhuǎn)數(shù)的編碼器58b。磨削部件5用輪子26與滑軌7相連，以便能沿與軋輥1a的軸的中心平行地移動(dòng)。來(lái)自測(cè)力計(jì)53、編碼器57b和58b的信息進(jìn)入圖4所示的信息處理器13b中并進(jìn)行計(jì)算，然后通過(guò)裝在控制單元13a中的驅(qū)動(dòng)放大器13c將信號(hào)傳送給用于驅(qū)動(dòng)砂輪的AC伺服電動(dòng)機(jī)54。將由砂輪輸送裝置的編碼器57b檢測(cè)到的轉(zhuǎn)角信號(hào)傳遞給信息處理器13b。將由砂輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的編碼器54b探測(cè)到的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的信號(hào)傳遞給信息處理器13b。將由測(cè)力計(jì)53檢測(cè)到的砂輪的位置信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)放大器13d送往信息處理器13b。從信息處理器13b發(fā)出用于控制電動(dòng)機(jī)的控制信號(hào)。使上述的控制信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)放大器13c送往AC伺服電動(dòng)機(jī)54a，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)放大器13e送往AC伺服電動(dòng)機(jī)57a。
在在線軋輥磨頭中，軋輥的不通過(guò)帶材S的那部分通過(guò)用砂輪20磨削工作輥而去掉，使其深度等于由于帶材S的通過(guò)而磨損的深度。在軋輥1a具有800mm的直徑和2000mm的長(zhǎng)度的情況下，并且當(dāng)帶材S的最小寬度為600mm時(shí)，用于磨削一個(gè)帶卷所需要的磨削能力為7cc/卷，其中，磨削能力為對(duì)于每一個(gè)帶卷軋輥的磨削體積數(shù)，條件為在軋制一個(gè)帶卷1時(shí)，每個(gè)軋輥磨損2μm。如果用兩個(gè)砂輪20磨削軋輥，則每個(gè)砂輪20的磨削能力為3.5cc/卷。當(dāng)磨削一個(gè)帶卷的時(shí)間中有效的磨削時(shí)間為45秒時(shí)，每單位時(shí)間所需要的磨削能力為4.67cc/卷。當(dāng)帶材S的材料是像特殊鋼這樣的較硬的材料時(shí)，工作輥的磨損量增加，每單位時(shí)間所需要的磨削能力就變成2倍左右。圖6示出了砂輪20的接觸力、磨削能力和用于砂輪的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的必要功率之間關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果。此結(jié)果是在使用由包括立方氮化硼的#120CBN磨頭制造的旋轉(zhuǎn)砂輪時(shí)得出的，其中，磨頭的寬度為40mm，轉(zhuǎn)速為1200m/min，軋輥的轉(zhuǎn)速為600m/min，用加鎳麻口鑄鐵軋輥?zhàn)鳛楣ぷ鬏?a。CBN磨粒的濃度或相對(duì)于BN磨粒的相對(duì)密度應(yīng)當(dāng)在50至100的范圍內(nèi)，CBN磨粒的晶粒尺寸最好應(yīng)在如日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的#80至#180的范圍內(nèi)。根據(jù)這一試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)在線軋輥磨頭對(duì)每個(gè)軋輥都裝有兩個(gè)磨削部件5時(shí)，顯然用2kw或更大的用于轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪的驅(qū)動(dòng)源作為獲得在2至10cc/min范圍內(nèi)的砂輪能力的磨削動(dòng)力是最佳的。從圖6上可以看到，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源約為2至5.3kw。這就是說(shuō)，如果此磨削功率在大約2至6kw的范圍內(nèi)，可以認(rèn)為能夠得到必要的磨削能力。實(shí)際上，理想的磨削功率在大約3至6kw的范圍內(nèi)，有一個(gè)限度。與傳統(tǒng)的液壓馬達(dá)相比，圖6所示的砂輪的接觸力與必要的驅(qū)動(dòng)功率之間的關(guān)系較為精確。就傳統(tǒng)的液壓馬達(dá)而言，由于油壓損耗和油缸的機(jī)械損耗，砂輪的接觸力與驅(qū)動(dòng)功率之間的關(guān)系并不準(zhǔn)確。本發(fā)明的磨削裝置可用上述關(guān)系檢測(cè)運(yùn)行故障。換句話說(shuō)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸出功率，可以設(shè)定所需要的預(yù)定的接觸力。實(shí)際上，砂輪的接觸力在磨削時(shí)可以被檢測(cè)出來(lái)。
比較檢測(cè)到的接觸力與預(yù)設(shè)的接觸力之間的關(guān)系，當(dāng)所檢測(cè)到的接觸力與預(yù)設(shè)的接觸力不同時(shí)，就發(fā)出警報(bào)，或停止磨削，或通過(guò)向用于將砂輪推至工作輥上的AC伺服電動(dòng)機(jī)57發(fā)出一個(gè)信號(hào)，而將所檢測(cè)到的接觸力調(diào)整成預(yù)設(shè)的接觸力。當(dāng)預(yù)設(shè)的接觸力用圖6中所示的必要功率表示時(shí)，最好將上述接觸力設(shè)定為所要求的范圍，并考慮有若干個(gè)％的誤差。在圖7中示出了預(yù)設(shè)值xkw的一個(gè)例子，其中，預(yù)設(shè)值在x±0.25kw的范圍內(nèi)設(shè)定。當(dāng)實(shí)際值超出此范圍時(shí)，通過(guò)發(fā)出一個(gè)報(bào)告不正常的警報(bào)，停止砂輪或調(diào)整接觸力，可以防止不正常的磨削。
將圖7的預(yù)設(shè)范圍設(shè)定在圖9中所示的接觸力設(shè)定裝置65上。然后，實(shí)際的接觸力就可以由通過(guò)驅(qū)動(dòng)放大器13d得到的砂輪的位置信息檢測(cè)出來(lái)。此后，將檢測(cè)到的接觸力和在接觸力設(shè)定裝置65中設(shè)定的預(yù)設(shè)值都送入信息處理器13b。信息處理器13b將檢測(cè)到的接觸力與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)到的接觸力在預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)時(shí)，就繼續(xù)磨削。在檢測(cè)到的接觸力位于預(yù)設(shè)范圍之外時(shí)，就向報(bào)警系統(tǒng)66發(fā)出信號(hào)，并發(fā)出警報(bào)。將信號(hào)傳送給驅(qū)動(dòng)放大器13c或13e，使砂輪與工作輥分離或停止旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，就可以停止磨削。要不然，就通過(guò)向用于推動(dòng)砂輪的AC伺服電動(dòng)機(jī)57發(fā)出信號(hào)，將實(shí)際的接觸力調(diào)整到預(yù)設(shè)的接觸力。最佳的方案是采用用于驅(qū)動(dòng)由永久磁場(chǎng)型同步電動(dòng)機(jī)54a和編碼器54b組成的砂輪的AC伺服電動(dòng)機(jī)54，以使驅(qū)動(dòng)力連續(xù)地產(chǎn)生并使外形尺寸做得盡可能的小。在這種結(jié)構(gòu)中，可以由編碼器檢測(cè)轉(zhuǎn)速，并且可以按照檢測(cè)到的值控制AC伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)。永久磁場(chǎng)型同步電動(dòng)機(jī)的尺寸小，并可以產(chǎn)生巨大的轉(zhuǎn)矩。因此，磨削裝置的外形尺寸可以因采用了永久磁場(chǎng)型同步電動(dòng)機(jī)而做得較小。
封閉在蓋27中的零件沿轉(zhuǎn)軸方向的外形尺寸可以限制為200至300mm左右，因此可以得到一個(gè)用于產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩的小磨削裝置。在本實(shí)施例中，整個(gè)磨削裝置沿轉(zhuǎn)軸方向的外形尺寸可以做成1000mm左右，因此可以做出具有提高的磨削能力的磨削裝置。如圖5所示，這個(gè)永久磁場(chǎng)型同步電動(dòng)機(jī)54a包括用于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子54a-1的定子54a-2和轉(zhuǎn)子54a-1，它們都用永久磁鐵制造。同步電動(dòng)機(jī)54a用流入轉(zhuǎn)子54a-1的三相交流電轉(zhuǎn)動(dòng)。用于驅(qū)動(dòng)砂輪的AC伺服電動(dòng)機(jī)54設(shè)有適用于永久磁場(chǎng)型同步電動(dòng)機(jī)54a的編碼器54b。永久磁場(chǎng)型同步電動(dòng)機(jī)54a的轉(zhuǎn)速由編碼器54b檢測(cè)，轉(zhuǎn)速由驅(qū)動(dòng)放大器13c控制到理想的速度。當(dāng)希望通過(guò)采用用于驅(qū)動(dòng)砂輪的AC伺服電動(dòng)機(jī)而在不同的磨削條件下改變砂輪的轉(zhuǎn)速時(shí)，可以任意地控制砂輪的轉(zhuǎn)速。不過(guò)，包括半導(dǎo)體裝置的電子部分都裝在編碼器54b中，以便高精度地檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。包括半導(dǎo)體裝置的電子部分對(duì)安裝電子部分的環(huán)境是敏感的。尤其是，電子部分在濕度和溫度超過(guò)允許極限時(shí)不能正常工作，因此，最好保持環(huán)境溫度為50℃或更低，周圍的濕度為20至80％。
在線軋輥磨頭在大量的冷卻水中工作，該冷卻水從集水管15中流出，用于連續(xù)地冷卻工作輥1a等。因此，磨削部件5不會(huì)被來(lái)自帶材S的熱加熱到很高的溫度。但是，由于冷卻水飛濺到磨削部件5上，因此必須對(duì)磨削部件5盡可能完美地進(jìn)行密封，以便防止水進(jìn)入磨削部件5。即使磨削部件5被完全地密封，但還是留下了一個(gè)問(wèn)題，即由用于驅(qū)動(dòng)砂輪的AC伺服電動(dòng)機(jī)的連續(xù)工作所產(chǎn)生的熱。由于向后和向前移動(dòng)砂輪20，含有水份的氣體從滑動(dòng)的密封部分等滲入，于是會(huì)加大磨削部件5中的濕度。因此，需要有調(diào)節(jié)濕度的裝置。為了將磨削部件5中，尤其是用于封裝AC伺服電動(dòng)機(jī)54的室中的濕度保持在20至80％，要用軟管從外面輸入像空氣這樣的干燥氣體。為了輸入干燥的氣體，在蓋27上做有吸入孔29a。為了經(jīng)常用新的干燥氣體置換干燥氣體，在蓋27上設(shè)有用于噴出干燥氣體的排放孔29b。此外，在吸入孔29a上裝有閥61。干燥氣體從用于控制流入該處的空氣的濕度的空氣干燥裝置60經(jīng)過(guò)閥61送至吸入孔29a，然后，從排放孔29b放出干燥空氣。結(jié)果，蓋27中的濕度可以保持在所要求的范圍內(nèi)。因此，用于驅(qū)動(dòng)裝置的室內(nèi)的濕度可以得到控制，將濕度控制為20至80％。最好用裝在驅(qū)動(dòng)裝置中的濕度計(jì)監(jiān)控室中的濕度，以控制干燥空氣的噴入速度和噴入氣體的濕度。同時(shí)，最好用裝在驅(qū)動(dòng)裝置中的壓力計(jì)監(jiān)控室中的壓力，以根據(jù)室中的壓力控制噴入速度、噴入氣體的濕度和吸入孔29a的閥61與排放孔29b的閥62的打開和關(guān)閉，等等。
在磨削部件5的連接部分中塞有一個(gè)密封件，以便防止冷卻水滲入室中，但是有可能最終有少量的冷卻水從一部分密封處進(jìn)入磨削部件5。即使有少量的冷卻水進(jìn)入磨削部件5，特別是進(jìn)入用于封閉AC伺服電動(dòng)機(jī)54的蓋27，也能使從外面滲入的冷卻水與干燥氣體一起從在磨削部件5或蓋27的下部設(shè)置的排放孔29b排出。因此，冷卻水不會(huì)停留在里面。在此情況下，最好將排放孔29b沿垂直方向設(shè)置在最下的位置。此外，將封閉磨削部件5或AC伺服電動(dòng)機(jī)54的蓋27的室中的氣體壓力保持成高于大氣壓力，使冷卻水在從排放孔29b放出的氣體中變成霧狀，并且即使冷卻水停留在室中，它也能平穩(wěn)地排出。對(duì)于排放孔29b來(lái)說(shuō)，開口的直徑為3至5mm較好，并最好保持氣體壓力為大氣壓力的兩倍。具體地說(shuō)，氣體壓力最好應(yīng)為大氣壓力的1.5至2.5倍。在排放孔29b上設(shè)置閥62，用控制裝置63控制吸入孔29a的閥61和排放孔29的閥62的打開與關(guān)閉，就可以有效地控制內(nèi)部壓力。
其中封裝有AC伺服電動(dòng)機(jī)54的用于驅(qū)動(dòng)裝置的室可以用由金屬板制成的蓋27與冷卻水的環(huán)境隔開。對(duì)于蓋27來(lái)說(shuō)，金屬板用在水中不會(huì)腐蝕并有良好的導(dǎo)熱性的材料，如薄的不銹鋼板或鋁板制造。用于封閉AC伺服電動(dòng)機(jī)54的蓋27中的室的溫度由從工作中的AC伺服電動(dòng)機(jī)54放出的熱能而升高。只靠從吸入孔29a中引入的氣體的循環(huán)，是難于把所有釋放在室中的熱能散放走的。當(dāng)蓋27用具有良好的導(dǎo)熱性的薄不銹鋼板或鋁板制造時(shí)，從AC伺服電動(dòng)機(jī)54中釋放出來(lái)的熱能可被飛濺在蓋27上的軋制冷卻水有效地帶走，從而可以把室中的內(nèi)部溫度保持到50℃或更低。
如上所述，在軋機(jī)的惡劣環(huán)境中，干燥氣體在保持AC伺服電動(dòng)機(jī)54的高性能方面起著非常重要的作用。當(dāng)由于操作事故或設(shè)備故障而不能保持干燥氣體的適當(dāng)狀態(tài)時(shí)，此干燥氣體可以使AC伺服電動(dòng)機(jī)54發(fā)生故障。為了防止上述問(wèn)題，當(dāng)磨削部件5中的氣體壓力低于預(yù)定值時(shí)，就在封裝AC伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置的室中或在磨削部件5的輸送氣體的管路附近的某一設(shè)置用于監(jiān)控氣體壓力和報(bào)警設(shè)備的不正常狀態(tài)的壓力傳感器28。通常，從壓力傳感器28將信號(hào)傳給信息處理器13b，并且當(dāng)確認(rèn)有不正常的狀態(tài)時(shí)，可以采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)付措施，如停止磨削等，從而使設(shè)備故障不再進(jìn)一步發(fā)展。
在上面所述的這個(gè)例子中，由于軋輥磨頭部件要做成這樣的結(jié)構(gòu)，即使所有設(shè)備，如砂輪驅(qū)動(dòng)裝置、砂輪輸送裝置和砂輪移動(dòng)裝置的致動(dòng)器都由電驅(qū)動(dòng)操作，不必向軋輥磨頭部件供應(yīng)壓力油。因此，無(wú)需安裝向軋輥磨頭部件供應(yīng)壓力油的軟管。因?yàn)椴皇褂密浌?，所以不?huì)有熱帶材在發(fā)生軋制事故時(shí)卡在工作輥之間，或是帶材使液壓軟管破裂的事故。因此，不會(huì)有因軟管中的高壓油泄漏而引起設(shè)備著火的危險(xiǎn)。將AC伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)常保持在干燥氣體中，就可以在軋機(jī)的非常惡劣的環(huán)境中使其長(zhǎng)期工作。采用AC伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，即使磨削載荷變化，也可以容易地控制砂輪的最佳轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求
1.一種用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的砂輪型在線軋輥磨頭，它包括一用于磨削軋機(jī)中的工作輥的磨削部件，一用于沿上述工作輥的軸向移動(dòng)上述磨削部件的橫向裝置，上述磨削部件包括一用于磨削上述工作輥的砂輪，一用于通過(guò)上述砂輪的軸轉(zhuǎn)動(dòng)上述砂輪的驅(qū)動(dòng)裝置和一用于將上述砂輪壓在上述工作輥上的砂輪輸送裝置，其特征為，上述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭還包括；一包括一用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)上述砂輪的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置；一用于形成驅(qū)動(dòng)裝置的室的箱體，上述電動(dòng)機(jī)封裝在上述箱體中；用于控制用于上述驅(qū)動(dòng)裝置的上述室中的濕度的濕度控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，其特征為，上述的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是永久磁場(chǎng)型的同步電動(dòng)機(jī)；上述砂輪用立方氮化硼制造。
3.如權(quán)利要求1所述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，其特征為，上述的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為一AC伺服電動(dòng)機(jī)，它包括上述的同步電動(dòng)機(jī)和一編碼器，以及一轉(zhuǎn)速控制裝置，該轉(zhuǎn)速控制裝置用于按照來(lái)自上述編碼器的信號(hào)控制上述AC伺服電動(dòng)機(jī)的上述轉(zhuǎn)速。
4.如權(quán)利要求3所述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，其特征為，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭包括用于將干燥氣體輸入上述室的氣體輸入裝置，由此將濕度控制在一定的濕度范圍內(nèi)，從而控制其中裝有上述AC伺服電動(dòng)機(jī)的上述磨削部件的用于驅(qū)動(dòng)裝置的上述室中的濕度。
5.如權(quán)利要求3所述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，其特征為，它還包括用于控制上述驅(qū)動(dòng)裝置的上述室中的壓力的壓力調(diào)節(jié)裝置。
6.如權(quán)利要求3所述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，其特征為，它還包括用于在上述磨削部件中的氣體壓力降至預(yù)定值或更低時(shí)發(fā)出警報(bào)的裝置。
7.如權(quán)利要求3所述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，其特征為，它進(jìn)一步包括用于在上述磨削部件中的氣體壓力降至預(yù)定值或更低時(shí)停止磨削的裝置。
8.如權(quán)利要求1所述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，其特征為，上述的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有一2kw或更大的驅(qū)動(dòng)輸出功率。
9.如權(quán)利要求1所述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，其特征為，上述的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有一3至6kw的驅(qū)動(dòng)輸出功率。
10.如權(quán)利要求1所述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，其特征為，它進(jìn)一步包括用于檢測(cè)上述砂輪與上述工作輥間的接觸力的檢測(cè)裝置。
11.如權(quán)利要求1所述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，其特征為，它進(jìn)一步包括用于檢測(cè)上述砂輪與上述工作輥間的接觸力的檢測(cè)裝置，用于比較根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸出功率設(shè)定的接觸力與檢測(cè)到的接觸力之間的功率的比較裝置，和用于在上述檢測(cè)到的接觸力與預(yù)定的接觸力不同時(shí)發(fā)出警報(bào)的裝置。
12.如權(quán)利要求1所述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，其特征為，它進(jìn)一步包括用于檢測(cè)上述砂輪與上述工作輥間的接觸力的檢測(cè)裝置，用于比較根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸出功率設(shè)定的接觸力與檢測(cè)到的接觸力之間的功率的比較裝置，和用于在上述檢測(cè)到的接觸力與預(yù)定的接觸力不同時(shí)停止磨削的裝置。
13.一種用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭，它包括一用于磨削軋機(jī)中的工作輥的磨削部件，一用于沿上述工作輥的軸向移動(dòng)上述磨削部件的橫向裝置，上述磨削部件包括一用于磨削上述工作輥的砂輪，一用于通過(guò)上述砂輪的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)上述砂輪的驅(qū)動(dòng)裝置和一用于將上述砂輪推壓在上述工作輥上的砂輪推動(dòng)裝置，其特征為，上述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭包括一含有一用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)上述砂輪的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，由一箱體形成用于包圍上述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的室，它進(jìn)一步包括用于控制室中的濕度的濕度控制裝置。
14.一種用于控制用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭的方法，所述磨頭包括具有一可運(yùn)轉(zhuǎn)地設(shè)置在一具有至少一對(duì)工作輥的軋機(jī)中的砂輪的磨削部件，與上述磨削部件相連的橫向裝置，上述砂輪可旋轉(zhuǎn)地與具有電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置相連，一封裝上述電動(dòng)機(jī)的箱體，一與上述砂輪連接的輸送裝置，由此使上述砂輪壓在上述工作輥上，該方法包括控制上述箱體中的壓力。
15.如權(quán)利要求14所述的用于控制具有用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的砂輪的在線軋輥磨頭的方法，其特征為，根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸出功率設(shè)定預(yù)定的接觸力，檢測(cè)砂輪的上述接觸力，并將檢測(cè)到的接觸力與預(yù)定的接觸力進(jìn)行比較，然后在上述檢測(cè)到的接觸力與上述預(yù)定的接觸力不同時(shí)發(fā)出警報(bào)或停止磨削。
16.如權(quán)利要求15所述的用于控制具有用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的砂輪的在線軋輥磨頭的方法，其特征為，接觸力由上述砂輪推動(dòng)裝置控制到預(yù)定的接觸力。
17.如權(quán)利要求14所述的用于控制用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭的方法，它還包括控制上述箱體中的溫度和濕度。
18.如權(quán)利要求14所述的用于控制用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭的方法，其特征為，上述的用鋼制造的箱體由用于上述工作輥的冷卻水冷卻。
19.如權(quán)利要求14所述的用于控制用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭的方法，其特征為，通過(guò)向其中輸入干燥氣體而將上述箱體中的壓力控制成高于大氣壓力。
20.如權(quán)利要求19所述的用于控制用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭的方法，其特征為，上述箱體中的壓力通過(guò)從在上述箱體上形成的出口排放氣體的方法控制成高于大氣壓力。
21.一種具有用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的砂輪的在線軋輥磨頭，它包括一用于磨削軋機(jī)上的工作輥的磨削部件，一用于沿上述軋輥的軸向移動(dòng)上述磨削部件的橫向部分，一用于磨削上述工作輥的砂輪，一用于轉(zhuǎn)動(dòng)上述砂輪的驅(qū)動(dòng)裝置，一用于將上述砂輪壓向上述工作輥的砂輪推動(dòng)裝置，其特征為，上述在線軋輥磨頭包括一具有用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)上述砂輪的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置；和一用于至少封裝上述驅(qū)動(dòng)裝置的上述電動(dòng)機(jī)的箱體。
22.一種用于操作具有一用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的砂輪的在線軋輥磨頭的方法，磨頭包括一用于磨削軋機(jī)上的工作輥的磨削部件，一用于沿上述軋輥的軸向移動(dòng)上述磨削部件的橫向裝置，一用于磨削上述工作輥的砂輪，一用于轉(zhuǎn)動(dòng)上述砂輪的驅(qū)動(dòng)裝置，一用于將上述砂輪壓向上述工作輥的砂輪推動(dòng)裝置，其特征為，上述的在線軋輥磨頭包括一具有用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)上述砂輪的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置；和一用于至少封裝上述驅(qū)動(dòng)裝置的上述電動(dòng)機(jī)的箱體，該方法包括在磨削時(shí)將上述箱體中的溫度、溫度和壓力中的至少一個(gè)控制到所要求的范圍內(nèi)。
23.一種用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的砂輪型在線軋輥磨頭，它包括一裝在一軋機(jī)中的磨削部件，一磨削部件橫移器，上述磨削部件包括一砂輪，一與上述砂輪可旋轉(zhuǎn)地連接的驅(qū)動(dòng)裝置，和一砂輪輸送裝置，其特征為，上述的用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的在線軋輥磨頭還包括-與上述砂輪可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，-包圍并封裝上述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的箱體，和-濕度控制裝置。
全文摘要
用一具有小尺寸和大轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為用于磨削裝置的砂輪的驅(qū)動(dòng)裝置。例如AC伺服電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)被封裝在一箱體中，以保護(hù)它免受潮氣、高溫、泄漏的油等的影響。對(duì)箱體中的氛圍進(jìn)行控制，以保護(hù)電動(dòng)機(jī)。通過(guò)將干燥空氣輸入箱體而控制箱體中的壓力、溫度和濕度。
文檔編號(hào)B24B41/04GK1145288SQ9611029
公開日1997年3月19日 申請(qǐng)日期1996年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月27日
發(fā)明者森茂, 尾原俊次 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所