专利名称：一种辊缝调节装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及连铸机技术领域，尤其涉及一种辊缝调节装置。
背景技术：
将高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的生产工 艺过程叫做连续铸钢，完成这一过程所需的设备叫连铸机。在每次浇铸之前要调节辊缝的宽度，现在需要工人在浇铸前钻入连铸机的机架 下面测量辊缝的宽度，之后将机架固定在预设位置，保证辊缝的宽度处于预设宽度。由于在每次浇铸前都需要人工调整辊缝宽度，增大了工人的劳动强度，而且机 架处于高温高湿环境，工人频繁进入机架下方对工人的健康不利。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种辊缝调节装置，可以自动调节连铸 机的辊缝宽度，降低工人的劳动强度。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种辊缝调节装置，包括伺服单元和控制回路；所述伺服单元包括设置于连铸机机架上的液压缸；通过液压管路与所述液压 缸连接的伺服阀；设置于所述液压缸内、可测量所述液压缸实际位移的位移传感器；所述控制回路包括可确定所述液压缸理想位置的位置确定模块；分别与所述 位移传感器、所述位置确定模块和所述伺服阀连接、可利用所述液压缸实际位移与所述 液压缸理想位置确定所述伺服阀开口度的PID控制器比例-积分-微分控制器。优选的，在上述辊缝调节装置中，所述伺服单元还包括设置于所述伺服阀、 可测量所述液压缸的实际压力的压力传感器；所述控制回路还包括可确定所述液压缸 的理想压力的压力确定模块；分别与所述压力传感器、所述压力确定模块和所述伺服阀 连接、可利用所述实际压力与所述理想压力确定所述伺服阀开口度的PI控制器比例-积 分控制器。优选的，在上述辊缝调节装置中，所述伺服单元的数量为多个。优选的，在上述辊缝调节装置中，还包括同步控制器，所述同步控制器分别与 多个伺服单元中的位移传感器和伺服阀连接。优选的，在上述辊缝调节装置中，所述位移传感器为磁致伸缩式位移传感器， 包括测杆和磁环，所述测杆设置于所述液压缸内，所述磁环设置在所述液压缸的活塞杆 上。优选的，在上述辊缝调节装置中，所述压力传感器为电磁型压力变送器。由此可见，本实用新型的有益效果为在本实用新型公开的辊缝调节装置中， 通过位移传感器检测液压缸的实际位移，并作为反馈量与液压缸的理想位置进行比较， 根据两者的差值调节伺服阀的开口度，进而对液压缸的位移进行闭环控制，实现辊缝宽度的自动调节，整个调节过程无需人工操作，降低了工人的劳动强度。
为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做 简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。图1为本实用新型实施例公开的一种辊缝调节装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例公开的另一种辊缝调节装置的结构示意图；图3为本实用新型实施例公开的另一种辊缝调节装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是 全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动 前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。本实用新型公开了一种辊缝调节装置，可以自动完成连铸机的辊缝宽度调节， 降低工人的劳动强度。参见图1，图1为本实用新型实施例公开的一种辊缝调节装置的结构示意图。该辊缝调节装置包括伺服单元和控制回路。其中，伺服单元包括液压缸11、伺 服阀12和位移传感器13 ；控制回路包括位置确定模块14和PID控制器15。液压缸11设置于连铸机的机架上，通过液压管与伺服阀12连接，位移传感器13 设置在液压缸11内部，可以实时测量液压缸11的实际位移；位置确定模块14可以计算 液压缸11的理想位置，PID控制器15分别与伺服阀12、位移传感器13和位置确定模块 14连接，位移传感器13将获得的液压缸11的实际位置传输至PID控制器15，位置确定 模块14将确定的液压缸11的理想位置传输至PID控制器15，PID控制器15确定液压缸 11的理想位置与实际位移之间的差值，利用该差值进行比例积分微分调节，产生控制信 号，该控制信号可以调节伺服阀12的开口度，随着伺服阀12的开口度发生变化，液压缸 11可上下移动，液压缸11带动连铸机的机架上下移动，当液压缸11到达理想位置后，连 铸机的辊缝到达预设宽度。下面对其具体实现过程进行说明。当需要调节连铸机的辊缝宽度时，由位移传感器13实时检测液压缸11的实际位 移，位置确定模块14根据位移计算公式计算出此时液压缸11的理想位置，位移传感器13 和位置确定模块14获得的液压缸11的实际位移和理想位置均传输至PID控制器15中， PID控制器15据此控制伺服阀12的开口度当液压缸11的实际位置低于理想位置时， PID控制器15向伺服阀12发送控制信号，控制伺服阀12的开口度减小，使液压缸11从 实际位置上升至理想位置；当液压缸11的实际位置高于理想位置时，PID控制器15向伺 服阀12发送控制信号，控制伺服阀12的开口度增大，使液压缸11从实际位置下降至理 想位置。[0027]上述公开的辊缝调节装置，通过位移传感器检测液压缸的实际位移，并作为反 馈量与液压缸的理想位置进行比较，根据两者的差值调节伺服阀的开口度，进而对液压 缸的位移进行闭环控制，实现辊缝宽度的自动调节，无需人工操作，降低了工人的劳动 强度。参见图2，图2为本实用新型实施例公开的另一种辊缝调节装置的结构示意图。在该辊缝调节装置包括伺服单元和控制回路。其中，伺服单元包括液压缸21、 伺服阀22、位移传感器23和压力传感器24;控制回路包括位置确定模块25、压力确定 模块26、PID控制器27和PI控制器28。液压缸21设置于连铸机的机架上，通过液压管路与伺服阀22连接，位移传感器 23设置在液压缸11内部，可以实时测量液压缸11的实际位移，压力传感器24设置于伺 服阀22上，可以测量液压缸21的实际压力；PID控制器27分别与伺服阀22、位移传感 器23和位置确定模块25连接，位置确定模块25可以根据位移计算公式计算液压缸11的 理想位置，位移传感器23将获得的液压缸21的实际位置传输至PID控制器27，位置确 定模块25将确定的液压缸21的理想位置传输至PID控制器27，PID控制器27确定液压 缸21的理想位置与实际位移之间的差值，利用该差值进行比例积分微分调节，产生第一 控制信号，该第一控制信号可以调节伺服阀12的开口度，实现对液压缸21位置的闭环控 制；PI控制器28分别与伺服阀22、压力传感器24和压力确定模块26连接，压力确定模 块26可以根据液压缸21需要压力计算出液压缸21的理想压力，压力传感器24将获得的 液压缸21的实际压力传输至PI控制器28，压力确定模块26将确定的液压缸21的实际压 力传输至PI控制器28，PI控制器28确定液压缸21的实际压力与理想压力之间的差值， 利用该差值进行比例积分调节Pout(t) =Kp*e(t)+KiZe(t)，其中Kp是指比例系数，Ki 是指积分系数，e(t)是指实际压力与理想压力的差值，Pout(t)是通过比例积分调节后得 到的伺服阀的第二控制信号，该第二控制信号可以调节伺服阀12的开口度，实现对液压 缸21压力的闭环控制；将第一控制信号和第二控制信号进行叠加，并根据叠加后的控制 信号控制伺服阀12的开口度，对液压缸21的位置和压力同时进行控制。在上述公开的辊缝调节装置中，不仅对液压缸的位置进行闭环控制，实现辊缝 宽度的自动调节，而且由于进一步对液压缸的压力进行闭环控制，保证液压缸的动作平 稳、压力稳定，使得浇铸出的铸坯厚度均勻，提高了铸坯的合格率。在实施中，在连铸机的机架上可以设置多个伺服单元，即在机架上设置有多个 液压缸，相应的设置多个与液压缸配套使用的伺服阀、位移传感器和压力传感器，多个 伺服单元可以在控制回路的控制下单独作用，也可以协同作用。当多个伺服单元协同作 用时，各个液压缸之间的位移量可能存在偏差，这将导致机架发生机械损耗，降低连铸 机的使用寿命，为了避免这种情况的发生，要对各个液压缸的运行进行同步控制。下面以连铸机机架设置两个伺服单元为例，对液压缸运行的同步控制进行说 明。参见图3，图3为本实用新型实施例公开的另一种辊缝调节装置的结构示意图。在该辊缝调节装置包括第一伺服单元、第二伺服单元和控制回路。其中，第一 伺服单元包括液压缸311、伺服阀312、位移传感器313和压力传感器314;第二伺服单 元包括液压缸321、伺服阀322、位移传感器323和压力传感器324;控制回路包括位置确定模块331、压力确定模块332、PID控制器333、PI控制器334和同步控制器335。液压缸311和液压缸321可以分别设置于连铸机机架的两端；伺服阀312通过液 压管路与液压缸311连接；位移传感器313设置于液压缸311的内部、可实时测量液压缸 311的实际位移；压力传感器314设置在伺服阀312上、可测量液压缸311的实际压力； 伺服阀322通过液压管路与液压缸321连接；位移传感器323设置于液压缸321的内部、 可实时测量液压缸321的实际位移；压力传感器324设置在伺服阀322上、可测量液压缸 321的实际压力；PID控制器333分别与第一伺服单元中的伺服阀312和位移传感器313、 第二伺服单元中的伺服阀322和位移传感器323，以及位置确定模块331连接；PI控制器 334分别与第一伺服单元中的伺服阀312和压力传感器314、第二伺服单元中的伺服阀322 和压力传感器324，以及压力确定模块332连接；同步控制器335分别与第一伺服单元中 的伺服阀312和位移传感器313、第二伺服单元中的伺服阀322和位移传感器323连接。PID控制器333和PI控制器334对液压缸311和321的位移及压力闭环控制过程 与前述实施例一致，在此不再赘述，仅对同步控制器335实现液压缸311和321同步运行 的过程进行说明。位移传感器313检测液压缸311的实际位移并传输至同步控制器335中，位移传 感器323检测液压缸321的实际位移并传输至同步控制器335中，同步控制器335对两者 进行比较，当两者之间存在差值时，说明两个液压缸的运行出现了偏差，此时同步控制 器335生成控制信号，调节伺服阀312或伺服阀322的开口度，保证液压缸311和液压缸 321的运行同步。例如当液压缸311向下的实际位移大于液压缸321向下的实际位移时， 液压缸311的实际位置低于液压缸321的实际位置，即液压缸311的实际辊缝宽度小于液 压缸321的实际辊缝宽度，此时控制伺服阀312的开口度减小，使液压缸311向上移动， 增大辊缝宽度，或者控制伺服阀322的开口度增大，使液压缸321向下移动，减小辊缝宽 度，实现两者的辊缝宽度一致，保证液压缸311和液压缸321同步运行。在上述实施例公开的辊缝调节装置中，通过同步控制器的设置，实现了设置于 同一个机架上的多个液压缸的同步运行，降低了机架的机械损耗，延长了机架的使用寿 命。在实施中，位移传感器可以采用磁致伸缩式位移传感器，包括测杆和磁环，测 杆设置于液压缸内，磁环设置在液压缸的活塞杆上。当活塞杆动作时磁环也会随之动 作，此时测杆可以通过检测磁环的动作数据监测液压缸的位移。压力传感器可以采用 电磁型压力变送器，通过阀块将电磁型压力变送器固定于液压缸的上下油腔相连的油路 上，当活塞移动或负载压力发生变化时，可以检测出液压缸的实际压力。在浇铸铸坯的过程中，在铸坯凝固端施加2毫米 3毫米的压下量，可以补充铸 坯的凝固收缩，改善铸坯的中心疏松、偏析的问题，提高铸坯内部质量。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其 他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用 新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中 所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实 现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种辊缝调节装置，其特征在于，包括伺服单元和控制回路；所述伺服单元包括设置于连铸机机架上的液压缸；通过液压管路与所述液压缸连 接的伺服阀；设置于所述液压缸内、可测量所述液压缸实际位移的位移传感器；所述控制回路包括可确定所述液压缸理想位置的位置确定模块；分别与所述位移 传感器、所述位置确定模块和所述伺服阀连接、可利用所述液压缸实际位移与所述液压 缸理想位置确定所述伺服阀开口度的PID控制器比例_积分_微分控制器。
2.根据权利要求1所述的辊缝调节装置，其特征在于，所述伺服单元还包括设置 于所述伺服阀、可测量所述液压缸的实际压力的压力传感器；所述控制回路还包括可 确定所述液压缸的理想压力的压力确定模块；分别与所述压力传感器、所述压力确定模 块和所述伺服阀连接、可利用所述实际压力与所述理想压力确定所述伺服阀开口度的PI 控制器比例-积分控制器。
3.根据权利要求2所述的辊缝调节装置，其特征在于，所述伺服单元的数量为多个。
4.根据权利要求3所述的辊缝调节装置，其特征在于，还包括同步控制器，所述同步 控制器分别与多个伺服单元中的位移传感器和伺服阀连接。
5.根据权利要求1所述的辊缝调节装置，其特征在于，所述位移传感器为磁致伸缩式 位移传感器，包括测杆和磁环，所述测杆设置于所述液压缸内，所述磁环设置在所述液 压缸的活塞杆上。
6.根据权利要求1所述的辊缝调节装置，其特征在于，所述压力传感器为电磁型压力 变送器。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种辊缝调节装置，包括伺服单元和控制回路；伺服单元包括设置于连铸机机架上的液压缸；通过液压管路与液压缸连接的伺服阀；设置于液压缸内、可测量液压缸实际位移的位移传感器；控制回路包括可确定液压缸理想位置的位置确定模块；分别与位移传感器、位置确定模块和伺服阀连接、可利用液压缸实际位移与液压缸理想位置确定伺服阀开口度的PID控制器。在本实用新型公开的辊缝调节装置中，通过位移传感器检测液压缸的实际位移，作为反馈量与液压缸的理想位置进行比较，根据两者的差值调节伺服阀的开口度，进而对液压缸的位移进行闭环控制，实现辊缝宽度的自动调节，整个调节过程无需人工操作，降低了工人的劳动强度。
文档编号B22D11/16GK201791925SQ201020532220
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者刘晓玲, 田陆 申请人:湖南镭目科技有限公司