專利名稱：一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于軋機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種用于研究多電機(jī)運動 控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]軋機(jī)是實現(xiàn)金屬軋制過程的設(shè)備，泛指完成軋材生產(chǎn)全過程的裝備，包括有主要 設(shè)備、輔助設(shè)備、起重運輸設(shè)備和附屬設(shè)備等?，F(xiàn)代軋機(jī)發(fā)展的趨向是連續(xù)化、自動化、專 業(yè)化，產(chǎn)品質(zhì)量高，消耗低。60年代以來軋機(jī)在設(shè)計、研究和制造方面取得了很大的進(jìn)展，使 帶材冷熱軋機(jī)、厚板軋機(jī)、高速線材軋機(jī)、H型材軋機(jī)和連軋管機(jī)組等性能更加完善，并出現(xiàn) 了軋制速度高達(dá)每秒鐘115 m的線材軋機(jī)、全連續(xù)式帶材冷軋機(jī)、5500 mm寬厚板軋機(jī)和連 續(xù)式H型鋼軋機(jī)等一系列先進(jìn)設(shè)備。一些適用于連續(xù)鑄軋、控制軋制等新軋制方法，以及適 應(yīng)新的產(chǎn)品質(zhì)量要求和提高經(jīng)濟(jì)效益的各種特殊結(jié)構(gòu)的軋機(jī)都在發(fā)展中。[0003]針對冶金行業(yè)生產(chǎn)的實際狀況，我國在2010年就提出研制新型成套設(shè)備技術(shù)攻 關(guān)及其產(chǎn)業(yè)化，通過關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)問題的解決促進(jìn)鋼鐵行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。目前，軋 機(jī)連續(xù)軋制過程存在兩個關(guān)鍵問題一是研究多電機(jī)的同步控制問題，使得多臺電機(jī)能夠 在啟動、運行、停止時都能夠協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，始終保持著合理的比例關(guān)系；二是如何實現(xiàn)多電機(jī) 秒流量相等的微張力控制，實現(xiàn)各電機(jī)轉(zhuǎn)速之間的合適的比例關(guān)系。多電機(jī)同步控制問題 在軋鋼機(jī)、紡織行業(yè)、印染機(jī)械、造紙機(jī)等多變量控制系統(tǒng)中廣泛存在，在多變量控制的實 踐中，有很多場合需要各受控量的控制過程相互配合和“協(xié)調(diào)”，使各變量之間保持某種協(xié) 調(diào)關(guān)系，使整個系統(tǒng)處在技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上合算的協(xié)調(diào)工作狀態(tài)中。為此，我們需要構(gòu)造 一個與生產(chǎn)現(xiàn)場類似的實驗環(huán)境，開發(fā)與以上研究要求相適應(yīng)的多電機(jī)運動控制系統(tǒng)綜合 實驗平臺。該平臺需要能夠模擬冶金軋鋼、紡織印染、造紙及其他多機(jī)拖動同步控制的生 產(chǎn)應(yīng)用，進(jìn)行控制策略和控制系統(tǒng)研究。[0004]但是，現(xiàn)有技術(shù)中用于軋機(jī)設(shè)備上的多電機(jī)控制實驗平臺的開發(fā)較少，存在著演 示效果較差，且不利于研究多電機(jī)的同步控制問題及多電機(jī)秒流量相等的微張力控制問 題。如中國專利號ZL200820149161.7，申請日為2008年9月11日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為一種 實驗室用小型兩輥軋機(jī)，該申請案的兩輥軋機(jī)中齒輪機(jī)的下齒輪軸與電磁調(diào)速電動機(jī)連接 并使其另一端通過聯(lián)軸套與下軋輥連接，齒輪機(jī)的上齒輪軸通過萬向聯(lián)軸器與上軋輥連接 并使上、下齒輪軸通過一對齒輪副連接，在機(jī)架上具有使上軋輥軸承座沿其上下滑動的滑 槽，構(gòu)成上軋輥可上下移動的結(jié)構(gòu)，設(shè)置有使上軋輥向下移動的手動壓下螺栓，同時在機(jī)架 蓋上具有與螺栓配合的內(nèi)螺紋，在螺栓上具有對其鎖緊的螺母，在上、下軋輥軸承座之間設(shè) 置有使上軋輥向上復(fù)位的彈簧。此外，中國專利號00211366. X，發(fā)明創(chuàng)造名稱為便攜式軋 機(jī)。上述申請案只是將實際的軋機(jī)系統(tǒng)縮小，用于實驗室研究過程中需要采用真實的型材 進(jìn)行軋制，雖然體積較小，但是用于實驗研究存在一定的危險，價格昂貴，且演示效果差，不 方便進(jìn)行多電機(jī)運動控制等實驗研究。發(fā)明內(nèi)容[0005]實用新型要解決的技術(shù)問題[0006]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中軋機(jī)實驗設(shè)備存在著演示效果較差，且不 利于研究多電機(jī)的同步控制問題及多電機(jī)秒流量相等的微張力控制等問題的不足，提供了 一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)，通過本軋機(jī)實驗系統(tǒng)，可以在實驗室完成 軋機(jī)系統(tǒng)的電機(jī)運動控制實驗，且實驗演示效果好。[0007]技術(shù)方案[0008]為達(dá)到上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案為[0009]本實用新型的一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)，包括二個或二個以 上的軋制傳動單元、步進(jìn)電機(jī)壓下及壓下量顯示機(jī)構(gòu)、厚度檢測儀、張力檢測儀、橡膠帶、卷 取機(jī)、橡膠帶卷筒、托輥、速度顯示機(jī)構(gòu)和PLC控制系統(tǒng)，其中所述的軋制傳動單元包括上 軋輥、下軋輥和機(jī)架，所述上軋輥和下軋輥的輥軸兩端通過軸承座設(shè)置于機(jī)架上，所述機(jī)架 的上方設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)壓下及壓下量顯示機(jī)構(gòu)，所述的機(jī)架側(cè)面設(shè)置有速度顯示機(jī)構(gòu)，該 速度顯示機(jī)構(gòu)位于上軋輥和下軋輥的出口處，所述的軋制傳動單元后設(shè)置有厚度檢測儀和 張力檢測儀，最后一個張力檢測儀的后方設(shè)置有卷取機(jī)；所述的橡膠帶卷設(shè)于橡膠帶卷筒 上，從橡膠帶卷筒釋放，依次通過托輥、軋制傳動單元、厚度檢測儀和張力檢測儀，最后由卷 取機(jī)卷起；所述的PLC控制系統(tǒng)與軋機(jī)實驗系統(tǒng)的其他裝置相連接，控制其他裝置工作。[0010]作為本實用新型更進(jìn)一步的改進(jìn)，還包括電動機(jī)、聯(lián)軸器、齒輪箱和連接軸，所述 的電動機(jī)通過聯(lián)軸器與齒輪箱相連接，齒輪箱的輸出軸通過連接軸分別與上軋輥和下軋輥 相連接，驅(qū)動上軋輥和下軋輥轉(zhuǎn)動；所述的電動機(jī)轉(zhuǎn)子上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)位置檢測顯示機(jī)構(gòu)。[0011]作為本實用新型更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的軋制傳動單元共設(shè)置有三個，該三個軋 制傳動單元位于同一水平線高度上。[0012]作為本實用新型更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的托輥設(shè)置有三個，其中一個托輥位于第 一個軋制傳動單元的進(jìn)料口處，另兩個托輥位于軋機(jī)實驗系統(tǒng)的上部，所述的三個托輥與 橡膠帶卷筒通過橡膠帶組成四邊形結(jié)構(gòu)。[0013]有益效果[0014]采用本實用新型提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下有益效果[0015](I)本實用新型的一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)，其上設(shè)置有步 進(jìn)電機(jī)壓下及壓下量顯示機(jī)構(gòu)、厚度檢測儀、張力檢測儀、速度顯示機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)位置檢測顯 示機(jī)構(gòu)，步進(jìn)電機(jī)壓下及壓下量顯示機(jī)構(gòu)用于控制步進(jìn)電機(jī)壓下操作及檢測顯示步進(jìn)電機(jī) 的壓下量參數(shù)，厚度檢測儀用于檢測顯示被軋制體的厚度，張力檢測儀用于檢測顯示被軋 制體的張力情況，速度顯示機(jī)構(gòu)用于檢測被軋制體的軋制速度，旋轉(zhuǎn)位置檢測顯示機(jī)構(gòu)用 于檢測電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，從而通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)對軋機(jī)系統(tǒng)的模擬和綜合實驗，可用于 研究多電機(jī)的運動控制研究，如多電機(jī)同步控制、秒流量速度控制、張力控制、多電機(jī)速 度和張力的解耦控制、高性能伺服控制以及大型多電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測及容錯性控制策略的研 究，使得傳動系統(tǒng)在不增加硬件成本的前提下，提高系統(tǒng)的可靠性，保證系統(tǒng)安全運行，本 實用新型的軋機(jī)實驗系統(tǒng)對于研究上述問題具有重大意義；[0016](2)本實用新型的一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)，其被軋制體采 用橡膠帶代替型材，具體實驗時不需要進(jìn)行真實的軋制，使得實驗過程的安全性大大提高，且演示效果好，適合作為實驗演示使用；[0017](3)本實用新型的一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計簡 單，制造成本低廉，實驗效果理想。


[0018]圖1為本實用新型的一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖；[0019]圖2為本實用新型中軋制傳動單元的傳動結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]示意圖中的標(biāo)號說明[0021]101、上軋輥；102、下軋輥；2、步進(jìn)電機(jī)壓下及壓下量顯示機(jī)構(gòu)；3、厚度檢測儀；4、 張力檢測儀；5、橡膠帶；6、卷取機(jī)；7、橡膠帶卷筒；8、托輥；9、機(jī)架；10、速度顯示機(jī)構(gòu)；11、 電動機(jī)；12、聯(lián)軸器；13、齒輪箱；14、連接軸。
具體實施方式
[0022]為進(jìn)一步了解本實用新型的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作詳細(xì)描述。[0023]實施例1[0024]結(jié)合圖1和圖2,本實施例的一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)，由三 個的軋制傳動單元、步進(jìn)電機(jī)壓下及壓下量顯示機(jī)構(gòu)2、厚度檢測儀3、張力檢測儀4、橡膠 帶5、卷取機(jī)6、橡膠帶卷筒7、托輥8、速度顯示機(jī)構(gòu)10、電動機(jī)11、聯(lián)軸器12、齒輪箱13、連 接軸14和PLC控制系統(tǒng)等組成。[0025]本實施例中軋制傳動單元包括上軋輥101、下軋輥102和機(jī)架9，所述上軋輥101 和下軋輥102的輥軸兩端通過軸承座設(shè)置于機(jī)架9上，本實施例的電動機(jī)11通過聯(lián)軸器 12與齒輪箱13相連接，齒輪箱13的輸出軸通過連接軸14分別與上軋輥101和下軋輥102 相連接，驅(qū)動上軋輥101和下軋輥102轉(zhuǎn)動，其中，電動機(jī)11轉(zhuǎn)子上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)位置檢測顯 示機(jī)構(gòu)(圖中未示出)，該旋轉(zhuǎn)位置檢測顯示機(jī)構(gòu)用于檢測電動機(jī)11的旋轉(zhuǎn)角度。本實施例 的機(jī)架9的上方設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)壓下及壓下量顯示機(jī)構(gòu)2，該步進(jìn)電機(jī)壓下及壓下量顯示 機(jī)構(gòu)2用于控制步進(jìn)電機(jī)壓下操作及檢測顯示步進(jìn)電機(jī)的壓下量參數(shù)，所述的機(jī)架9側(cè)面 設(shè)置有速度顯示機(jī)構(gòu)10，速度顯示機(jī)構(gòu)10位于上軋輥101和下軋輥102的出口處，該速度 顯示機(jī)構(gòu)10用于檢測橡膠帶5的軋制速度，所述的軋制傳動單元后設(shè)置有厚度檢測儀3和 張力檢測儀4，該厚度檢測儀3用于檢測顯示橡膠帶5的厚度，該張力檢測儀4用于檢測顯 示橡膠帶5的張力情況，最后一個張力檢測儀4的后方設(shè)置有卷取機(jī)6。實際使用時，橡膠 帶5卷設(shè)于橡膠帶卷筒7上，從橡膠帶卷筒7釋放，依次通過托輥8、軋制傳動單元、厚度檢 測儀3和張力檢測儀4，最后由卷取機(jī)6卷起，本實施例中托輥8設(shè)置有三個，其中一個托 輥8位于第一個軋制傳動單元的進(jìn)料口處，另兩個托輥8位于軋機(jī)實驗系統(tǒng)的上部，所述的 三個托輥8與橡膠帶卷筒7通過橡膠帶5組成四邊形結(jié)構(gòu)。本實施例中三個軋制傳動單元 位于同一水平線高度上，PLC控制系統(tǒng)與軋機(jī)實驗系統(tǒng)的其他裝置相連接，控制其他裝置工 作，其中PLC控制系統(tǒng)可以與上位計算機(jī)通信。值得說明的是，本實用新型中的步進(jìn)電機(jī)壓 下及壓下量顯示機(jī)構(gòu)2、厚度檢測儀3、張力檢測儀4、速度顯示機(jī)構(gòu)10和旋轉(zhuǎn)位置檢測顯示 機(jī)構(gòu)均具有手動操控和PLC自動控制的雙重控制功能；此外，軋制傳動單元的數(shù)量可以根據(jù)實際實驗需要進(jìn)行增加或減少。[0026]本實用新型通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)對軋機(jī)系統(tǒng)的模擬和綜合實驗，可用于研究多電機(jī) 的運動控制研究，如多電機(jī)同步控制、秒流量速度控制、張力控制、多電機(jī)速度和張力的解 耦控制、高性能伺服控制以及大型多電機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測及容錯性控制策略的研究，使得傳動 系統(tǒng)在不增加硬件成本的前提下，提高系統(tǒng)的可靠性，保證系統(tǒng)安全運行。[0027]以上示意性的對本實用新型及其實施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖 中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出 與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)，其特征在于包括二個或二個以上的軋制傳動單元、步進(jìn)電機(jī)壓下及壓下量顯示機(jī)構(gòu)(2)、厚度檢測儀(3)、張力檢測儀(4)、橡膠帶(5)、卷取機(jī)(6)、橡膠帶卷筒(7)、托輥(8)、速度顯示機(jī)構(gòu)(10)和PLC控制系統(tǒng)，其中 所述的軋制傳動單元包括上軋輥(101)、下軋輥(102)和機(jī)架(9)，所述上軋輥(101)和下軋輥(102)的輥軸兩端通過軸承座設(shè)置于機(jī)架(9)上，所述機(jī)架(9)的上方設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)壓下及壓下量顯示機(jī)構(gòu)(2 )，所述的機(jī)架(9 )側(cè)面設(shè)置有速度顯示機(jī)構(gòu)(10 )，該速度顯示機(jī)構(gòu)(10)位于上軋輥(101)和下軋輥(102)的出口處，所述的軋制傳動單元后設(shè)置有厚度檢測儀(3)和張力檢測儀(4)，最后一個張力檢測儀(4)的后方設(shè)置有卷取機(jī)(6);所述的橡膠帶(5 )卷設(shè)于橡膠帶卷筒(7 )上，從橡膠帶卷筒(7 )釋放，依次通過托輥(8)、軋制傳動單元、厚度檢測儀(3)和張力檢測儀(4)，最后由卷取機(jī)(6)卷起；所述的PLC控制系統(tǒng)與軋機(jī)實驗系統(tǒng)的其他裝置相連接，控制其他裝置工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)，其特征在于還包括電動機(jī)(11)、聯(lián)軸器(12 )、齒輪箱(13 )和連接軸(14 )，所述的電動機(jī)(11)通過聯(lián)軸器(12)與齒輪箱(13)相連接，齒輪箱(13)的輸出軸通過連接軸(14)分別與上軋輥(101)和下軋輥(102)相連接，驅(qū)動上軋輥(101)和下軋輥(102)轉(zhuǎn)動；所述的電動機(jī)(11)轉(zhuǎn)子上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)位置檢測顯示機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)，其特征在于所述的軋制傳動單元共設(shè)置有三個，該三個軋制傳動單元位于同一水平線高度上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)，其特征在于所述的托輥(8)設(shè)置有三個，其中一個托輥(8)位于第一個軋制傳動單元的進(jìn)料口處，另兩個托輥(8)位于軋機(jī)實驗系統(tǒng)的上部，所述的三個托輥(8)與橡膠帶卷筒(7)通過橡膠帶(5)組成四邊形結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于研究多電機(jī)運動控制的軋機(jī)實驗系統(tǒng)，屬于軋機(jī)制造技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型中的軋制傳動單元包括上軋輥、下軋輥和機(jī)架，機(jī)架的上方設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)壓下及壓下量顯示機(jī)構(gòu)，機(jī)架側(cè)面設(shè)置有速度顯示機(jī)構(gòu)，該速度顯示機(jī)構(gòu)位于上軋輥和下軋輥的出口處，軋制傳動單元后設(shè)置有厚度檢測儀和張力檢測儀，最后一個張力檢測儀的后方設(shè)置有卷取機(jī)；橡膠帶卷設(shè)于橡膠帶卷筒上，從橡膠帶卷筒釋放，依次通過托輥、軋制傳動單元、厚度檢測儀和張力檢測儀，最后由卷取機(jī)卷起；所述的PLC控制系統(tǒng)與軋機(jī)實驗系統(tǒng)的其他裝置相連接，控制其他裝置工作。本實用新型可用于進(jìn)行多電機(jī)的運動控制實驗和研究，且演示效果好，安全性高。
文檔編號G05B23/02GK202838017SQ20122048252
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者李紹銘, 儲文浩, 何金龍, 徐龍淞 申請人:安徽工業(yè)大學(xué)