专利名称：一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统的制作方法
技术领域：
一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统技术领域[0001]本实用新型属于轧机制造技术领域，更具体地说，涉及一种用于研究多电机运动 控制的轧机实验系统。
背景技术：
[0002]轧机是实现金属轧制过程的设备，泛指完成轧材生产全过程的装备，包括有主要 设备、辅助设备、起重运输设备和附属设备等。现代轧机发展的趋向是连续化、自动化、专 业化，产品质量高，消耗低。60年代以来轧机在设计、研究和制造方面取得了很大的进展，使 带材冷热轧机、厚板轧机、高速线材轧机、H型材轧机和连轧管机组等性能更加完善，并出现 了轧制速度高达每秒钟115 m的线材轧机、全连续式带材冷轧机、5500 mm宽厚板轧机和连 续式H型钢轧机等一系列先进设备。一些适用于连续铸轧、控制轧制等新轧制方法，以及适 应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中。[0003]针对冶金行业生产的实际状况，我国在2010年就提出研制新型成套设备技术攻 关及其产业化，通过关键设备和技术问题的解决促进钢铁行业的技术进步和发展。目前，轧 机连续轧制过程存在两个关键问题一是研究多电机的同步控制问题，使得多台电机能够 在启动、运行、停止时都能够协调运转，始终保持着合理的比例关系；二是如何实现多电机 秒流量相等的微张力控制，实现各电机转速之间的合适的比例关系。多电机同步控制问题 在轧钢机、纺织行业、印染机械、造纸机等多变量控制系统中广泛存在，在多变量控制的实 践中，有很多场合需要各受控量的控制过程相互配合和“协调”，使各变量之间保持某种协 调关系，使整个系统处在技术上合理、经济上合算的协调工作状态中。为此，我们需要构造 一个与生产现场类似的实验环境，开发与以上研究要求相适应的多电机运动控制系统综合 实验平台。该平台需要能够模拟冶金轧钢、纺织印染、造纸及其他多机拖动同步控制的生 产应用，进行控制策略和控制系统研究。[0004]但是，现有技术中用于轧机设备上的多电机控制实验平台的开发较少，存在着演 示效果较差，且不利于研究多电机的同步控制问题及多电机秒流量相等的微张力控制问 题。如中国专利号ZL200820149161.7，申请日为2008年9月11日，发明创造名称为一种 实验室用小型两辊轧机，该申请案的两辊轧机中齿轮机的下齿轮轴与电磁调速电动机连接 并使其另一端通过联轴套与下轧辊连接，齿轮机的上齿轮轴通过万向联轴器与上轧辊连接 并使上、下齿轮轴通过一对齿轮副连接，在机架上具有使上轧辊轴承座沿其上下滑动的滑 槽，构成上轧辊可上下移动的结构，设置有使上轧辊向下移动的手动压下螺栓，同时在机架 盖上具有与螺栓配合的内螺纹，在螺栓上具有对其锁紧的螺母，在上、下轧辊轴承座之间设 置有使上轧辊向上复位的弹簧。此外，中国专利号00211366. X，发明创造名称为便携式轧 机。上述申请案只是将实际的轧机系统缩小，用于实验室研究过程中需要采用真实的型材 进行轧制，虽然体积较小，但是用于实验研究存在一定的危险，价格昂贵，且演示效果差，不 方便进行多电机运动控制等实验研究。发明内容[0005]实用新型要解决的技术问题[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术中轧机实验设备存在着演示效果较差，且不 利于研究多电机的同步控制问题及多电机秒流量相等的微张力控制等问题的不足，提供了 一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统，通过本轧机实验系统，可以在实验室完成 轧机系统的电机运动控制实验，且实验演示效果好。[0007]技术方案[0008]为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为[0009]本实用新型的一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统，包括二个或二个以 上的轧制传动单元、步进电机压下及压下量显示机构、厚度检测仪、张力检测仪、橡胶带、卷 取机、橡胶带卷筒、托辊、速度显示机构和PLC控制系统，其中所述的轧制传动单元包括上 轧辊、下轧辊和机架，所述上轧辊和下轧辊的辊轴两端通过轴承座设置于机架上，所述机架 的上方设置有步进电机压下及压下量显示机构，所述的机架侧面设置有速度显示机构，该 速度显示机构位于上轧辊和下轧辊的出口处，所述的轧制传动单元后设置有厚度检测仪和 张力检测仪，最后一个张力检测仪的后方设置有卷取机；所述的橡胶带卷设于橡胶带卷筒 上，从橡胶带卷筒释放，依次通过托辊、轧制传动单元、厚度检测仪和张力检测仪，最后由卷 取机卷起；所述的PLC控制系统与轧机实验系统的其他装置相连接，控制其他装置工作。[0010]作为本实用新型更进一步的改进，还包括电动机、联轴器、齿轮箱和连接轴，所述 的电动机通过联轴器与齿轮箱相连接，齿轮箱的输出轴通过连接轴分别与上轧辊和下轧辊 相连接，驱动上轧辊和下轧辊转动；所述的电动机转子上设置有旋转位置检测显示机构。[0011]作为本实用新型更进一步的改进，所述的轧制传动单元共设置有三个，该三个轧 制传动单元位于同一水平线高度上。[0012]作为本实用新型更进一步的改进，所述的托辊设置有三个，其中一个托辊位于第 一个轧制传动单元的进料口处，另两个托辊位于轧机实验系统的上部，所述的三个托辊与 橡胶带卷筒通过橡胶带组成四边形结构。[0013]有益效果[0014]采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果[0015](I)本实用新型的一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统，其上设置有步 进电机压下及压下量显示机构、厚度检测仪、张力检测仪、速度显示机构和旋转位置检测显 示机构，步进电机压下及压下量显示机构用于控制步进电机压下操作及检测显示步进电机 的压下量参数，厚度检测仪用于检测显示被轧制体的厚度，张力检测仪用于检测显示被轧 制体的张力情况，速度显示机构用于检测被轧制体的轧制速度，旋转位置检测显示机构用 于检测电动机的旋转角度，从而通过控制系统实现对轧机系统的模拟和综合实验，可用于 研究多电机的运动控制研究，如多电机同步控制、秒流量速度控制、张力控制、多电机速 度和张力的解耦控制、高性能伺服控制以及大型多电机的状态监测及容错性控制策略的研 究，使得传动系统在不增加硬件成本的前提下，提高系统的可靠性，保证系统安全运行，本 实用新型的轧机实验系统对于研究上述问题具有重大意义；[0016](2)本实用新型的一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统，其被轧制体采 用橡胶带代替型材，具体实验时不需要进行真实的轧制，使得实验过程的安全性大大提高，且演示效果好，适合作为实验演示使用；[0017](3)本实用新型的一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统，其结构设计简 单，制造成本低廉，实验效果理想。
[0018]图1为本实用新型的一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统的结构示意 图；[0019]图2为本实用新型中轧制传动单元的传动结构示意图。[0020]示意图中的标号说明[0021]101、上轧辊；102、下轧辊；2、步进电机压下及压下量显示机构；3、厚度检测仪；4、 张力检测仪；5、橡胶带；6、卷取机；7、橡胶带卷筒；8、托辊；9、机架；10、速度显示机构；11、 电动机；12、联轴器；13、齿轮箱；14、连接轴。
具体实施方式
[0022]为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。[0023]实施例1[0024]结合图1和图2,本实施例的一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统，由三 个的轧制传动单元、步进电机压下及压下量显示机构2、厚度检测仪3、张力检测仪4、橡胶 带5、卷取机6、橡胶带卷筒7、托辊8、速度显示机构10、电动机11、联轴器12、齿轮箱13、连 接轴14和PLC控制系统等组成。[0025]本实施例中轧制传动单元包括上轧辊101、下轧辊102和机架9，所述上轧辊101 和下轧辊102的辊轴两端通过轴承座设置于机架9上，本实施例的电动机11通过联轴器 12与齿轮箱13相连接，齿轮箱13的输出轴通过连接轴14分别与上轧辊101和下轧辊102 相连接，驱动上轧辊101和下轧辊102转动，其中，电动机11转子上设置有旋转位置检测显 示机构(图中未示出)，该旋转位置检测显示机构用于检测电动机11的旋转角度。本实施例 的机架9的上方设置有步进电机压下及压下量显示机构2，该步进电机压下及压下量显示 机构2用于控制步进电机压下操作及检测显示步进电机的压下量参数，所述的机架9侧面 设置有速度显示机构10，速度显示机构10位于上轧辊101和下轧辊102的出口处，该速度 显示机构10用于检测橡胶带5的轧制速度，所述的轧制传动单元后设置有厚度检测仪3和 张力检测仪4，该厚度检测仪3用于检测显示橡胶带5的厚度，该张力检测仪4用于检测显 示橡胶带5的张力情况，最后一个张力检测仪4的后方设置有卷取机6。实际使用时，橡胶 带5卷设于橡胶带卷筒7上，从橡胶带卷筒7释放，依次通过托辊8、轧制传动单元、厚度检 测仪3和张力检测仪4，最后由卷取机6卷起，本实施例中托辊8设置有三个，其中一个托 辊8位于第一个轧制传动单元的进料口处，另两个托辊8位于轧机实验系统的上部，所述的 三个托辊8与橡胶带卷筒7通过橡胶带5组成四边形结构。本实施例中三个轧制传动单元 位于同一水平线高度上，PLC控制系统与轧机实验系统的其他装置相连接，控制其他装置工 作，其中PLC控制系统可以与上位计算机通信。值得说明的是，本实用新型中的步进电机压 下及压下量显示机构2、厚度检测仪3、张力检测仪4、速度显示机构10和旋转位置检测显示 机构均具有手动操控和PLC自动控制的双重控制功能；此外，轧制传动单元的数量可以根据实际实验需要进行增加或减少。[0026]本实用新型通过控制系统实现对轧机系统的模拟和综合实验，可用于研究多电机 的运动控制研究，如多电机同步控制、秒流量速度控制、张力控制、多电机速度和张力的解 耦控制、高性能伺服控制以及大型多电机的状态监测及容错性控制策略的研究，使得传动 系统在不增加硬件成本的前提下，提高系统的可靠性，保证系统安全运行。[0027]以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图 中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域 的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出 与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统，其特征在于包括二个或二个以上的轧制传动单元、步进电机压下及压下量显示机构(2)、厚度检测仪(3)、张力检测仪(4)、橡胶带(5)、卷取机(6)、橡胶带卷筒(7)、托辊(8)、速度显示机构(10)和PLC控制系统，其中 所述的轧制传动单元包括上轧辊(101)、下轧辊(102)和机架(9)，所述上轧辊(101)和下轧辊(102)的辊轴两端通过轴承座设置于机架(9)上，所述机架(9)的上方设置有步进电机压下及压下量显示机构(2 )，所述的机架(9 )侧面设置有速度显示机构(10 )，该速度显示机构(10)位于上轧辊(101)和下轧辊(102)的出口处，所述的轧制传动单元后设置有厚度检测仪(3)和张力检测仪(4)，最后一个张力检测仪(4)的后方设置有卷取机(6);所述的橡胶带(5 )卷设于橡胶带卷筒(7 )上，从橡胶带卷筒(7 )释放，依次通过托辊(8)、轧制传动单元、厚度检测仪(3)和张力检测仪(4)，最后由卷取机(6)卷起；所述的PLC控制系统与轧机实验系统的其他装置相连接，控制其他装置工作。
2.根据权利要求1所述的一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统，其特征在于还包括电动机(11)、联轴器(12 )、齿轮箱(13 )和连接轴(14 )，所述的电动机(11)通过联轴器(12)与齿轮箱(13)相连接，齿轮箱(13)的输出轴通过连接轴(14)分别与上轧辊(101)和下轧辊(102)相连接，驱动上轧辊(101)和下轧辊(102)转动；所述的电动机(11)转子上设置有旋转位置检测显示机构。
3.根据权利要求2所述的一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统，其特征在于所述的轧制传动单元共设置有三个，该三个轧制传动单元位于同一水平线高度上。
4.根据权利要求2或3所述的一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统，其特征在于所述的托辊(8)设置有三个，其中一个托辊(8)位于第一个轧制传动单元的进料口处，另两个托辊(8)位于轧机实验系统的上部，所述的三个托辊(8)与橡胶带卷筒(7)通过橡胶带(5)组成四边形结构。
专利摘要本实用新型公开了一种用于研究多电机运动控制的轧机实验系统，属于轧机制造技术领域。本实用新型中的轧制传动单元包括上轧辊、下轧辊和机架，机架的上方设置有步进电机压下及压下量显示机构，机架侧面设置有速度显示机构，该速度显示机构位于上轧辊和下轧辊的出口处，轧制传动单元后设置有厚度检测仪和张力检测仪，最后一个张力检测仪的后方设置有卷取机；橡胶带卷设于橡胶带卷筒上，从橡胶带卷筒释放，依次通过托辊、轧制传动单元、厚度检测仪和张力检测仪，最后由卷取机卷起；所述的PLC控制系统与轧机实验系统的其他装置相连接，控制其他装置工作。本实用新型可用于进行多电机的运动控制实验和研究，且演示效果好，安全性高。
文档编号G05B23/02GK202838017SQ20122048252
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者李绍铭, 储文浩, 何金龙, 徐龙淞 申请人:安徽工业大学