专利名称：教学实验用热连轧自动生产线的制作方法
技术领域：
教学实验用热连轧自动生产线技术领域：
本实用新型属于教学演示仪器设备技术领域，特别涉及一种用于演 示将铝材或铅材经过若干道次的轧制，使其成为具有所需厚度的各种规格板材的教学实验 热连轧自动生产线。背景技术：
人们在学校学习轧钢机技术时，不仅需要学习书本的理论知识，还应 当到实践中了解轧钢机的具体结构及各种规格板材的具体轧制过程。而学习实践一般都是 到工厂参观轧钢机的实际运转工作情况，由于工厂设备是不允许学生拆卸的，所以这种学 习实践只能了解轧钢机的外部结构及动作情况，但具体内部结构是了解不到的。为了满足学生学习实践的需要，有的学校购买废旧轧钢机改造为实验轧钢机。而 这种由废旧轧钢机改造的实验轧钢机体积庞大、笨重，不易学生拆装。
实用新型内容本实用新型目的是解决轧钢机的教学演示设备缺乏，或由废旧 轧钢机改造的实验轧钢机体积庞大笨重不易学生拆装的问题，提供一种既符合实际教学工 作需要的轻型轧钢机，又能使学生具体了解轧钢机的内部结构，以及辅助设备功能的教学 实验热连轧自动生产线。本实用新型提供的教学实验用热连轧自动生产线，包括四个单元第一单元、为机械手单元，由上料机械手1和下料机械手8组成；上料机械手1设 置在生产线的前端、上料辊道2旁，用于将放入上料辊道上的原料装入输送辊道；下料机械 手设置在生产线的尾端，用于将经过四辊小型轧钢机轧制后的成品卸下并运到成品料场；第二单元、为检测单元，由图像检测装置3和提升装置4和推钢机5组成；图像检 测装置用于将经过输送辊道送到图像检测装置处的原料进行图像外观和缺损检测，合格的 原料继续由输送辊道送入推钢机5的位置，由推钢机将原料推进加热单元，不合格原料由 提升装置运出生产线；第三单元、为加热单元，依次由加热炉6、提升装置4、步进装置22和出钢机连接组 成；加热炉用于将推钢机推入的原料进行加热；提升装置用于将加热过高的原料运出生产 线；出钢机用于将加热的原料推到轧前辊道上，由轧前辊道输送进入轧钢单元；第四单元、为轧钢单元，由三台四辊小型轧钢机7组成，用于将经过加热单元加热 后的原料连续轧制出合格的产品。其中所述的上料机械手1由气缸10、电机9、蜗杆11组成T型机械手，气缸10和 蜗杆11呈T型连接，电机9和蜗杆11直接连接；气缸10用于吸起原料，电机9用于带动蜗 杆11转动，并使气缸10横向移动。当传感器发出信号，气缸10动作吸起原料，电机9开始带动蜗杆11转动，蜗杆11 带动气缸10横向移动到指定位置，电机9停止，气缸10放下原料，汽缸回位。所述的下料机械手8由气缸40、旋转气缸41和旋转支架42组成单臂旋转机械手， 旋转支架42与旋转气缸41连接，气缸40安装在旋转支架42的转动臂上，气缸40用于将 成品吸起，旋转气缸41用于带动旋转支架42和气缸40将成品旋转到成品料场所在位置。当成品到位时，传感器发出信号，气缸40动作将成品吸起，这时旋转气缸41动作 带动旋转支架42将成品旋转180度，气缸40再次动作并将成品放入成品料场。[0014]所述的提升装置4由举升气缸12、下料气缸13以及下料架14组成，举升气缸12和下料气缸13呈轴线交叉布置，举升气缸12用于将原料顶起，下料气缸13用于将举升气 缸12顶起的原料推到下料架14中。当传感器发出信号时，举升气缸12动作，顶起原料，这时下料气缸13动作将原料 推到下料架14中，气缸回位。所述的加热炉包括由有机玻璃板15和支架25制成的炉体，支架25上安装有一组 有机玻璃管16，有机玻璃管16中安装有用于渲染炉体内加热情况并演示钢坯在炉体内运 动时温度变化的多色发光二极管组20，蜡烛灯泡19安装在炉体内两侧的烧嘴位置处用于 显示火焰，红色高亮二极管灯泡21装置在炉体夹层中，用于渲染炉体内颜色，炉体上同时 安装有数字表18，模拟加热装置17安装在支架25上，所述模拟加热装置的输出温度在数字 表18上进行显示，步进装置22安装在炉体下方，该步进装置22包括顶起气缸23，用于将原 料顶起，移动汽缸24用于将原料移进加热炉6。所述的四辊小型轧钢机7包括安装在底座37上的两个牌坊26，牌坊26的组成包 括安装在底座37上的两个钢体支撑架39，工作辊28和支撑辊27两端分别通过轴承36固 定在滑块35上，再通过滑块35安装在两个钢体支撑架39之间，在两个滑块35之间安装有 压簧38，滑块35通过液压缸32的压下和提升带动工作辊28在两个钢体支撑架39间上下 移动；工作辊28经分配箱30、齿轮箱29由交流调速电机31驱动，牌坊26上同时安装有光 尺33和测厚仪34。本实用新型的优点和积极效果本教学实验热连轧机组采用四辊轧机同时配备辅助设备、液压设备、气动设备及 电气设备，旨在演示轧制工艺过程来说明轧制及轧制工艺的相关概念，以及在轧制过程中 电气、气动、液压、机械的协调动作。本实用新型同时将教学实验热连轧自动生产线分成机械手、检测、加热和轧钢四 个独立单元，使学生能够在教学实验热连轧自动生产线上分成四个小组自己动手操作、编 程、实验、拆装设备和了解内部结构。
图1本实用新型教学实验热连轧自动生产线总布置。图2是本实用新型教学实验热连轧自动生产线上料机械手。图3是本实用新型教学实验热连轧自动生产线提升装置。图4是本实用新型教学实验热连轧自动生产线加热炉，图4-1是加热炉整体图、图 4-2是步进装置示意图、图4-3是图4-2步进装置的俯视图，图4-4是加热炉炉体及内部布 置图，图4-5是炉体局部侧视图。图5-1是本实用新型教学实验热连轧自动生产线小型四辊轧钢机，图5-2是轧钢 机中牌坊的结构示意图。图6是本实用新型教学实验热连轧自动生产线下料机械手。
具体实施方式实施例1 [0028]如图1所示，是本实用新型教学实验热连轧自动生产线总布置，该生产线依次由 上料机械手1、辊道2、检测装置3、提升装置4、推钢机5、加热炉6、三架小型四辊轧机7、和 下料机械手8组成，共分成四个单元，各设备之间由辊道2连接。该生产线具体组成及结构如下第一单元、为机械手单元，由上料机械手1和下料机械手8组成；上料机械手1设置在生产线的前端、上料辊道2旁，用于将放入上料辊道上的原料 装入输送辊道，其结构如图2所示，该上料机械手由电机9、气缸10、蜗杆11组成T型机械 手。气缸10和蜗杆11呈T型连接，电机9和蜗杆11直接连接。当传感器发出信号气缸10 动作吸起原料，电机9开始转动并带动蜗杆11转动，蜗杆11带动气缸10横向移动到指定 位置，电机9停止，气缸10放下原料，汽缸回位。下料机械手8设置在生产线的尾端，用于将经过四辊小型轧钢机7轧制后的成品 卸下并运到成品料场，其结构如图6所示，该下料机械手由气缸40、旋转气缸41、旋转支架 42组成单臂旋转机械手，成品到位时传感器发出信号，气缸40动作将原料吸起，这时旋转 气缸41动作带动旋转支架42将成品旋转180度，气缸40动作将成品放入成品料场。[0033]第二单元、为检测单元，由图像检测装置3、提升装置4和推钢机5组成；图像检测 装置用于将经过输送辊道送到图像检测装置处的原料进行图像外观和缺损检测，合格的原 料继续由输送辊道送入推钢机5的位置，由推钢机5将原料推进加热单元，不合格原料由提 升装置4运出生产线。图3是本实用新型教学实验热连轧自动生产线提升装置，该装置由举升气缸12、 下料气缸13和下料架14组成交叉动作将原料移动。当传感器发出信号时，举升气缸12动 作将原料顶起，这时下料气缸13动作将原料推到下料架14中，气缸回位。第三单元、为加热单元，依次由加热炉6、步进装置22、出钢机(与推钢机5结构相 同)连接组成；加热炉用于将推钢机推入的原料进行加热；提升装置用于将加热过高的原 料运出生产线；出钢机用于将加热的原料推到轧前辊道上，由轧前辊道输送进入轧钢单元。图4是本实用新型教学实验热连轧自动生产线加热炉、图4-1是加热炉整体图、图 4-2是步进装置示意图、图4-3是图4-2步进装置的俯视图，图4-4是加热炉炉体及内部布 置图，图4-5是炉体局部侧视图。所述的加热炉包括由有机玻璃板15和支架25制成的炉体，支架25上安装有一组 有机玻璃管16，有机玻璃管16中安装有用于渲染炉体内加热情况并演示钢坯在炉体内运 动时温度变化的多色发光二极管组20，蜡烛灯泡19安装在炉体内两侧的烧嘴位置处用于 显示火焰，红色高亮二极管灯泡21装置在炉体夹层中，用于渲染炉体内加热颜色，炉体上 同时安装有数字表18，模拟加热装置17安装在支架25上，所述模拟加热装置的输出温度在 数字表18上进行显示，步进装置22安装在炉体下方，该步进装置22包括顶起气缸23，用于 将原料顶起，移动汽缸24用于将原料移进加热炉6。第四单元、为轧钢单元，由三台四辊小型轧钢机7组成，用于将经过加热单元加热 后的原料连续轧制出合格的产品。图5-1是本实用新型教学实验热连轧自动生产线小型四辊轧钢机，图5-2是轧钢 机中牌坊的结构示意图，四辊小型轧钢机7包括安装在底座37上的两个牌坊26，牌坊26的 组成包括安装在底座37上的两个钢体支撑架39，工作辊28和支撑辊27两端分别通过轴承36固定在滑块35上，再通过滑块35安装在两个钢体支撑架39之间，在两个滑块35之间安 装有压簧38，滑块35通过液压缸32的压下和提升带动工作辊28在两个钢体支撑架39间 上下移动；工作辊28经分配箱30、齿轮箱29由交流调速电机31驱动，牌坊26上同时安装 有光尺33和测厚仪34。 当原料到达传感器上方时，传感器发出信号，交流调速电机31转动，带动工作辊 28转动，工作辊带动支撑辊27转动使原料在工作辊28间进行轧制，轧制后的材料经过测厚 仪34检测，检测后的数据与给定数据比较，如有误差，测厚仪34发出信号，液压缸32动作， 调整工作辊28的间隙量，由光尺33检测达到比较值为0时液压缸32停止工作，压下(或 提升)量调整完毕继续轧制。本教学演示实验轧机机组采用四辊轧机同时配备液压设备、气动设备及电气设 备，旨在演示轧制工艺过程来说明轧制及轧制工艺的相关概念，以及在轧制过程中电气、气 动、液压、机械的协调动作。此实验轧机机组结构紧凑、传动灵活、易操作，电气系统采用西门子PLC数字控制 系统，电机驱动采用交_交变频系统，操作系统采用触摸屏HMI界面直接操作，具有非常直 观的教学功能。
权利要求一种教学实验用热连轧自动生产线，其特征在于该生产线包括四个单元第一单元、为机械手单元，由上料机械手(1)和下料机械手(8)组成；上料机械手(1)设置在生产线的前端、上料辊道(2)旁，用于将放入上料辊道上的原料装入输送辊道；下料机械手设置在生产线的尾端，用于将经过四辊小型轧钢机轧制后的成品卸下并运到成品料场；第二单元、为检测单元，由图像检测装置(3)、提升装置(4)和推钢机(5)组成；图像检测装置用于将经过输送辊道送到图像检测装置处的原料进行图像外观和缺损检测，合格的原料继续由输送辊道送入推钢机(5)的位置，由推钢机将原料推进加热单元，不合格原料由提升装置运出生产线；第三单元、为加热单元，依次由加热炉(6)、提升装置(4)、步进装置(22)和出钢机连接组成；加热炉用于将推钢机推入的原料进行加热；提升装置用于将加热过高的原料运出生产线；出钢机用于将加热的原料推到轧前辊道上，由轧前辊道输送进入轧钢单元；第四单元、为轧钢单元，由三台四辊小型轧钢机(7)组成，用于将经过加热单元加热后的原料连续轧制出合格的产品。
2.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于所述的上料机械手(1)由气缸(10)、电 机(9)和蜗杆(11)组成T型机械手，气缸(10)和蜗杆(Il)T型连接，电机(9)和蜗杆(11) 直接连接；气缸(10)用于吸起原料，电机(9)用于带动蜗杆(11)转动，并使气缸(10)横向 移动。
3.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于所述的下料机械手(8)由气缸(40)、旋 转气缸(41)和旋转支架(42)组成单臂旋转机械手，旋转支架(42)与旋转气缸(41)连接， 气缸(40)安装在旋转支架(42)的转动臂上，气缸(40)用于将成品吸起，旋转气缸(41)用 于带动支架(42)和气缸(40)将成品旋转到成品料场所在位置。
4.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于所述的提升装置(4)由举升气缸(12)、 下料气缸(13)以及下料架(14)组成，举升气缸(12)和下料气缸(13)呈轴线交叉布置，举 升气缸(12)用于将原料顶起，下料气缸(13)用于将举升气缸(12)顶起的原料推到下料架 (14)中。
5.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于所述的加热炉包括由有机玻璃板(15) 和支架(25)制成的炉体，支架(25)上安装有一组有机玻璃管(16)，有机玻璃管(16)中安 装有用于渲染炉体内加热情况并演示钢坯在炉体内运动时温度变化的多色发光二极管组(20)，蜡烛灯泡(19)安装在炉体内两侧的烧嘴位置处用于显示火焰，红色高亮二极管灯泡(21)装置在炉体夹层中，用于渲染炉体内颜色，炉体上同时安装有数字表(18)，模拟加热 装置(17)安装在支架(25)上，所述模拟加热装置的输出温度在数字表(18)上进行显示， 步进装置(22)安装在炉体下方，该步进装置(22)包括顶起气缸(23)，用于将原料顶起，移 动汽缸(24)用于将原料移进加热炉(6)。
6.根据权利要求1所述的生产线，其特征在于所述的四辊小型轧钢机(7)包括安装在 底座(37)上的两个牌坊(26)，牌坊(26)的组成包括安装在底座(37)上的两个钢体支撑架 (39)，工作辊(28)和支撑辊(27)两端分别通过轴承(36)固定在滑块(35)上，再通过滑块 (35)安装在两个钢体支撑架(39)之间，在两个滑块(35)之间安装有压簧(38)，滑块(35) 通过液压缸(32)压下和提升并带动工作辊(28)在两个钢体支撑架(39)间上下移动；工作辊(28)经分配箱(30)、齿轮箱(29)由交流调速电机(31)驱动，牌坊(26)上同时安装有光 尺(33)和测厚仪(34)。
专利摘要一种教学实验热连轧自动生产线，由上料机械手、辊道、检测装置、提升装置、推钢机、加热炉、三架四辊小型轧钢机、下料机械手组成，各设备之间由辊道连接，共分四个独立单元，所述上料机械手(1)将原料放到辊道(2)上，由辊道输送到检测装置(3)经过检测不合格的原料由提升装置(4)移出生产线，合格原料到达推钢机(5)位置将原料推入加热炉(6)，经过加热的原料由推钢机推出进入四辊小型轧钢机(7)轧制，经过三架四辊轧钢机轧制，由下料机械手(8)将成品放入成品料场。学生可分四组进行试验，因此有非常直观的教学功能。
文档编号G09B25/02GK201773523SQ20092025030
公开日2011年3月23日 申请日期2009年11月13日 优先权日2009年11月13日
发明者单云涛, 孔维军, 张秀芳, 徐均津 申请人:孔维军;张秀芳;单云涛