高速线材生产线双臂芯轴精确定位的实现

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柳 钢 科 技
２０１８年第 ４期
即 １８０。轴转动 ＞１８０。 ，０。轴转动 ＜０。 （负 角度值 ）。
２．２ 原 因分 析
２．２．１ 机 械 方 面
（１） 电机接 手 和减 速 箱 齿轮 磨 损造 成 机 械 间 隙过 大 ，芯 轴 转 动 到 垂 直 位 置 ，由 于惯 性 作 用 ，使 芯 轴 处 于 自由状 态 ，导 致转 过 头 。 （２） 旋 转 大齿 轮 （底 座 大 齿 条 ） 齿 条 磨损 使 齿 间 隙 过 大 ，也 会 造 成 芯 轴 转 过 头 或 转 不 到 位 。 （３） 计 数 的旋 转 编码 器 是 由安 装 在 旋 转底 座 上 的链 条 带 动 ，进 行 计 数 ，如 果 此 链 条 和 编 码 器 装 配 不合适 或者链条磨损造成 间隙过大 ，也会使芯 轴定 位不 准 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎａｃｃｕｒａｔｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ—ａｒｍｅｄ ｍａｎｄｒｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ Ｗ ｉｒｅ Ｒｏｄ Ｌｉｎｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔ ｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｅ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
关 ，当此位置检测信号到来 时 ，强制速度为 ０， 以保证 芯 轴不 冲过 头故 障 。
（２） 原 电气控 制 中 ，速 度 完全 由编码 器 数 据参与控制 ，没有位置信号 ，编码器 的清零完 全 是 由 机 械 转 动 完 成 。 当机 械 设 备 有 磨 损 后 ， 误差 积 累 ，导致 定位 不准 。于是 ，在 ０。轴 的完 全 垂 直 位 置 安装 位 置 检 测 接 近 开 关 ， 当芯 轴 实 际 转 动 到 此 位 置 时发 信 号 ，程 序 接 收 后 编 码 器 强 制清 零 ，这样 ０。轴 每一 次转 动 到真正 的垂 直 位 ，就 对 编 码 器 清零 一 次 ，消除 了计 数 误 差 的 积 累 ，每 一 次 转 动 的误 差 ，只是 本 次 的机 械 误 差 ，不会 扩大 。
２．３ 改进措 施
（１） 针 对 机 械磨 损 造 成 的 间 隙过 大 问题 ， 可更换磨损部分 ，但机械设备使用后总存在磨 损 ，这 时 就 需 要 修 订其 电气 控 制 。原 程 序 控 制 中 停 止 位 的设 定 为 ：０。 轴 ＜０．６。 ， １８０。 轴 为 ＞１７９．４。 。 现 改 为 ０。 轴 ＜０．４。 ， １８０。 轴 为 ＞１７９．６。 ，以避 免不 到 位 情 况 出现 。更 改后 不到位现象没有 了，但转动过头现象仍然存在 。 于是 ，在 程 序 中增 加 了 ０。 和 １８０。 到位 接 近 开
关键 词 ：高速 线材 生产 线 ；双臂 芯轴 ；定位 ；控制
Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ｏｆ Ｄｏｕｂｌｅ－ａｒｍ ｅｄ Ｍ ａｎｄｒｅｌ ｉｎ Ｈ ｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ Ｗ ｉｒｅ Ｒｏｄ Ｌｉｎｅ
ＺＨＡＯ Ｇｕｏｌｉａｎｇ
（Ｂａｒ ａｎபைடு நூலகம் Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ）
２．２．２ 电 气控 制 方 面
（１）控 制 参数 设 置不 合 理 ，比如 慢 速位 置 角 度设 定 等 。 （２） 速 度控 制 没 有考 虑 到误 差 积 累 ，使用开环控制 ，控制刚开始使用能满足要 求 ，随着 误差 积 累导 致不 能 使 用 。 （３） 没有 考 虑 芯 轴 旋 转 带 载 惯性 和芯 轴 本 身 重 力 影 响 ，导 致 速度设 定不 满足 要求 。
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高速线材生产线双臂芯轴精确定位的实现
赵 国 良 （棒线 型材 厂）
摘 要 ：从 机械 与 电气控 制 上 分析 高速 线材 生 产线 集卷 站 双臂 芯轴 定位 不 准确 的故 障原 因 ，介 绍在控 制 方 式方 面 实施 的 改进措 施 与效 果。
作者 ：赵 国 良，大 学学历 ，高级 工程 师，现 主要 从 事电气设备 管理 工作 。
１—— 内芯轴 ；２— —Ｂ轴 ；３——Ａ轴 ；
图 １ 双臂 芯轴 结构 简 图
芯轴底座
２ 分析与改进
２．１ 故 障现象
（１） 固定 一 根 芯轴 接 钢 时 不 到位 ，接 不 了 钢 （称为 ０。轴或 １８０。轴）。 （２）二根轴都不 到位 。 （３）芯轴经 常转动不到垂直位 ，即 ０。 轴 转 动 到 ＞０．５。 即 不 动 ， １８０ｏ 轴 转 动 到 ＜ １７９．５。即不动作 。 （４）芯轴转动超过垂 直位 ，
Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄｓ：Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ Ｗｉｒｅ Ｒｏｄ Ｌｉｎｅ；Ｄｏｕｂｌｅ－ａｒｍｅｄ Ｍａｎｄｒｅｌ；Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ；Ｃｏｎｔｒｏｌ
ｌ 前 言
措施 。
双臂 芯轴是 高速线 材生产线 中集卷站 的一 部分关键设备 ，它主要是把从斯太尔摩风冷辊 道 上 的线 卷 经 过 集 卷 筒 接 收 后 ，卸 送 到 运 卷 小 车上 。双臂芯轴旋转 电机在芯轴底座下 ，通过 减 速 箱 和 连 接 大 齿 圈 连 接 ，带 动 两 根 芯 轴 旋 转 （见 图 １）。一 根 接 钢 后 从 ０。 ～１８０。 旋 转 ，另 外 一 根则 无 负 载从 １８０。 ～３６０。 （即 ０。 位 置 ） 旋转 ，反之亦然。 两根芯轴顶板各有一道凹槽 ， 和鼻锥底部 的凸起梁配合进行定位 ，当一根 芯 轴转到垂直位置后 ，内芯轴升起 ，鼻锥 的凸起 梁插入芯轴 的凹槽 ，实现定位 。当芯轴转动不 到位或过头时 ，会把鼻锥顶歪 ，不能实现定位 ， 则接钢功能不能实现 ，影响生产 。本文分析造 成 定 位 不 准 确 的原 因 ，总 结 实 施 的优 化 与改 进