本发明涉及冷轧行业中热镀锌机组入口段开卷机设备技术应用领域，尤其涉及一种金属套筒的安装及拆卸方法。
背景技术：
冷轧热镀锌生产工艺通常采用双开卷机连续生产技术。一般开卷机都具备多种内径的开卷功能，例如508mm、610mm和760mm，因此，当机组生产不同尺寸内径的钢卷时，会通过更换装在开卷机的刚性扇形卷筒上的金属套筒，将开卷机改变为需要的尺寸的内径。
目前，金属套筒的装卸方式为人工确认方式，通过操作人员确认装卸工具的每一个装卸步骤的工作情况，保证安装和拆卸金属套筒的工作顺利进行。
但是，由于实际生产中，生产的钢卷内径变化频繁，使金属套筒卸装次数较多。每次更换金属套筒的过程中，每次移动金属套筒后，其与开卷机之间的相对位置均需要操作人员进行人工确认，整个更换流程至少2名操作人员进行人工确认工作，不但操作人员的劳动强度较大，还存在操作人员的安全隐患。另外，在将金属套筒安装于开卷机的芯轴上之前，传统方法是通过采用两个传感器(即接近开关)来检测芯轴的旋转角度，并通过两个传感器分别控制芯轴的减速和停止，这种方法的控制精度较低，无法准确定位以满足生产要求，并且稳定性较差。
并且，目前大部分的金属套筒与开卷机之间没有定位控制技术，导致机组升速时容易产生打滑而引起机组停机，在一定程度上影响了机组产能。
针对现有技术的问题，需要提供一种可以节约人工成本、提高控制精度并且提高机组产能的金属套筒的安装及拆卸方法。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种金属套筒的安装及拆卸方法，能够自动控制金属套筒的装卸流程，从而节约人工成本、提高控制精度。
为实现上述目的，本发明的一种金属套筒的安装方法，用于将金属套筒安装于开卷机的芯轴上，包括以下步骤：
s1.1、可编程逻辑控制器根据上位机发送的目标装载位置，控制载有金属套筒的装载装置移动至装载位置；
s1.2、可编程逻辑控制器根据上位机发送的目标直径，调整芯轴直径等于目标直径；
s1.3、可编程逻辑控制器根据上位机的旋转指令和移动指令，控制芯轴转动至芯轴的定位槽与金属套筒的定位块的位置相对应后，控制金属套筒沿芯轴轴向移动直至完全套设于芯轴上；
s1.4、可编程逻辑控制器根据上位机发送的膨胀指令，控制芯轴的直径增大，使金属套筒的相邻的两个弧形衬板之间的空隙增大并脱离装载装置的固定块。
进一步地，可编程逻辑控制器控制芯轴旋转的方法包括以下步骤：
s3.1、可编程逻辑控制器接受上位机发送的旋转指令，控制开卷机的电机带动芯轴转动；
s3.2、可编程逻辑控制器检测到芯轴旋转的起始点位置后，根据电机的旋转速度计算起始点的旋转角度；
s3.3、可编程逻辑控制器根据上位机发送的目标角度和起始点的旋转角度，确定芯轴停止转动的时间。
进一步地，还包括，可编程逻辑控制器通过限位传感器检测芯轴旋转的起始点位置。
进一步地，还包括，可编程逻辑控制器根据上位机发送的减速角度和起始点的旋转角度，确定芯轴由第一速度转动改变为第二速度转动的时间，第二速度小于第一速度。
进一步地，还包括，可编程逻辑控制器控制钢卷小车的移动机构带动装载装置水平移动，并控制钢卷小车的伸缩机构带动装载装置竖直移动。
本发明的一种金属套筒的拆卸方法，用于将金属套筒从开卷机的芯轴上取下，包括以下步骤：
s2.1、可编程逻辑控制器根据上位机发送的目标直径，调整芯轴直径等于目标直径，使金属套筒的各个弧形衬板分离；
s2.2、可编程逻辑控制器根据上位机发送的目标卸载位置，控制装载装置移动至卸载位置；
s2.3、可编程逻辑控制器根据上位机的旋转指令和移动指令，控制芯轴转动至金属套筒的相邻的两个弧形衬板之间的空隙与装载装置的固定块的位置相对应后，控制装载装置沿芯轴轴向移动直至完全套设于金属套筒上；
s2.4、可编程逻辑控制器根据上位机发送的收缩指令，控制芯轴的直径减小至金属套筒的相邻的两个弧形衬板之间的空隙减小并配合卡紧装载装置的固定块后，控制金属套筒沿芯轴轴向移动直至完脱离芯轴。
进一步地，可编程逻辑控制器控制芯轴旋转的方法包括以下步骤：
s3.1、可编程逻辑控制器接受上位机发送的旋转指令，控制开卷机的电机带动芯轴转动；
s3.2、可编程逻辑控制器检测到芯轴旋转的起始点位置后，根据电机的旋转速度计算起始点的旋转角度；
s3.3、可编程逻辑控制器根据上位机发送的目标角度和起始点的旋转角度，确定芯轴停止转动的时间。
进一步地，还包括，可编程逻辑控制器通过限位传感器检测芯轴旋转的起始点位置。
进一步地，还包括，可编程逻辑控制器根据上位机发送的减速角度和起始点的旋转角度，确定芯轴由第一速度转动改变为第二速度转动的时间，第二速度小于第一速度。
进一步地，还包括，可编程逻辑控制器控制钢卷小车的移动机构带动装载装置水平移动，并控制钢卷小车的伸缩机构带动装载装置竖直移动。
本发明的金属套筒的安装及拆卸方法，通过可编程逻辑控制器接收上位机的指令，控制钢卷小车、装载装置移动至相应的位置，并且控制芯轴调整直径、旋转一定的角度，从而实现金属套筒的自动装卸操作，提高了金属套筒自动装卸的精度，不仅可以节约人工成本，还可以提高机组的产能。
附图说明
图1为本发明的金属套筒的结构示意图；
图2为本发明的钢卷小车的结构示意图；
图3为本发明的金属套筒安装方法的流程图；
图4为本发明的金属套筒拆卸方法的流程图；
图5为本发明的开卷机芯轴的旋转控制方法的流程图。
具体实施方式
下面，结合附图，对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。
本发明的开卷机芯轴的旋转控制方法及金属套筒安装、拆卸方法，应用于采用图2中所示的钢卷小车实现图1中所示的金属套筒的安装和拆卸。
如图1所示的金属套筒1包括多片弧形衬板11和弹性连接件12，相邻的两片弧形衬板11通过弹性连接件12连接，使各弧形衬板11可以沿金属套筒1的径向张开或聚拢，从而使两个相邻的弧形衬板11之间的空隙可以增大或者减小。其中，在不受外力的作用下，弹性连接件12为相邻的两个弧形衬板11施加相互靠近的力。各个弧形衬板11内侧分别设置有若干个定位块13，起到防止金属套筒1与芯轴之间滑动的作用。
待安装或者拆卸金属套筒的开卷机，包括电机和芯轴。其中。芯轴上沿轴向设置有若干个与金属套筒的定位块匹配的定位槽，可以在芯轴上设置一凸起作为芯轴旋转的起始点。电机和芯轴分别通过齿轮与减速箱连接，电机通过减速箱带动芯轴旋转。
如图2所示的钢卷小车3包括带有移动机构32的底座31、伸缩机构33和装载装置2，装载装置2通过伸缩机构33与底座31连接，伸缩机构33为液压缸，可以带动装载装置2竖直移动，移动机构32可以带动整个钢卷小车3水平移动。
其中，装载装置2为与伸缩机构33垂直设置的圆筒状结构，装载装置2的内壁上沿周向设置多个固定块21，用来对金属套筒1进行固定。具体地，通过金属套筒1的相邻两个弧形衬板11之间的空隙卡设于固定块21，将金属套筒1固定于装载装置2上，由于相邻的两个弧形衬板11之间通过弹性连接件12连接，弹性连接件12可以为相邻的两个弧形衬板11施加相互靠近的力，因此，可以使相邻的两个弧形衬板11卡紧固定块21，起到良好的固定作用。
如图3所示，本发明的一种金属套筒的安装方法包括以下步骤：
s1.1、可编程逻辑控制器根据上位机发送的目标装载位置，控制载有金属套筒1的装载装置2移动至装载位置，其中，可编程逻辑控制器控制钢卷小车3的移动机构32带动装载装置2水平移动，并控制钢卷小车3的伸缩机构33带动装载装置2竖直移动。
在本发明的一个实施例中，可编程逻辑控制器可以根据装载装置2中心点的当前位置的横、纵坐标与目标装载位置的横、纵坐标进行比较后，控制移动机构32通过轨道移动，使装载装置2的中心点移动至目标装载位置的横、纵坐标处。
在本发明的另一个实施例中，可编程逻辑控制器还可以根据装载装置2的中心点的当前高度坐标与目标装载位置的高度坐标(即开卷机的芯轴的轴线高度坐标)进行比较后，根据公式h＝d-d计算出装载装置2需上升的高度，其中h为装载装置2需上升的高度，d为目标装载位置的高度坐标，d为装载装置2的轴线的当前高度坐标。在本实施例中，目标装载位置的高度坐标为1450mm。
s1.2、可编程逻辑控制器根据上位机发送的目标直径，调整开卷机的芯轴直径等于目标直径，具体地，目标直径小于金属套筒1的直径，使芯轴可以轻松地插入金属套筒1。在本实施例中，目标直径的大小可以为使芯轴处于收缩位置的直径值，其中，收缩位置是芯轴机械结构的最小位置。
s1.3、可编程逻辑控制器根据上位机的旋转指令和移动指令，控制芯轴旋转至芯轴的定位槽与金属套筒1的定位块3的位置相对应后，控制金属套筒1沿芯轴轴向移动直至完全套设于芯轴上。
具体地，芯轴的定位槽与金属套筒1的定位块3的位置相对应指的是，当芯轴插入金属套筒1内时，定位槽与定位块3的位置上下相对，使定位块3可以插入定位槽内部。控制芯轴的定位槽与金属套筒1的定位块3的位置相对应的方法可以为，通过可编程逻辑控制器确定各定位槽的圆周角度和各定位块的圆周角度，并计算定位槽与定位块之间的夹角，通过将芯轴根据计算结果顺时针或者逆时针旋转相应的夹角角度，使芯轴的定位槽与金属套筒1的定位块3的位置相对应。
在本发明的一个实施例中，可编程逻辑控制器可以控制移动机构32沿轨道移动，使钢卷小车3带动装载装置2移动，从而控制金属套筒1沿芯轴的轴向向靠近开卷机的方向移动，使金属套筒1完全套设于芯轴上。
s1.4、可编程逻辑控制器根据上位机发送的膨胀指令，控制芯轴的直径增大，使金属套筒1的相邻的两个弧形衬板11之间的空隙增大并脱离装载装置2的固定块21，并且使芯轴的外壁与金属套筒1的内壁紧密贴合，使金属套筒1的定位块3完全置于芯轴的定位槽的内部，消除金属套筒1和芯轴之间的滑动。此时，可编程逻辑控制器可以控制钢卷小车3带动装载装置2远离开卷机移动。
如图4所示，本发明的一种金属套筒的拆卸方法，包括以下步骤：
s2.1、可编程逻辑控制器根据上位机发送的目标直径，调整开卷机的芯轴直径等于目标直径，使金属套筒1的各个弧形衬板11分离至其空隙可以轻松地插入固定块21，并且金属套筒1还可以轻松地插入装载装置2内部。在本实施例中，目标直径的大小为可以使芯轴的直径处于膨胀位置的直径值，其中，膨胀位置是芯轴机械结构的最大位置。
s2.2、可编程逻辑控制器根据上位机发送的目标卸载位置，控制装载装置2移动至卸载位置，其中，可编程逻辑控制器控制钢卷小车3的移动机构32带动装载装置2水平移动，并控制钢卷小车3的伸缩机构33带动装载装置2竖直移动。
在本发明的一个实施例中，可编程逻辑控制器可以根据装载装置2中心点的当前位置的横、纵坐标与目标卸载位置的横、纵坐标进行比较后，控制移动机构32通过轨道移动，使装载装置2的中心点移动至目标卸载位置的横、纵坐标处。
在本发明的另一个实施例中，可编程逻辑控制器还可以根据装载装置2的轴线的当前高度坐标与目标卸载位置的高度坐标(即开卷机的芯轴的轴线高度坐标)进行比较后，根据公式h＝d-d计算出装载装置2需上升的高度，其中h为装载装置2需上升的高度，d为目标卸载位置的高度坐标，d为装载装置2的轴线的当前高度坐标。在本实施例中，目标卸载位置的高度坐标为1450mm。
s2.3、可编程逻辑控制器根据上位机的旋转指令和移动指令，控制芯轴旋转至金属套筒1的相邻的两个弧形衬板11之间的空隙与装载装置的固定块21的位置相对应后，控制装载装置2沿芯轴轴向移动直至完全套设于金属套筒1上。
在本发明的一个实施例中，可编程逻辑控制器可以控制移动机构32沿轨道移动，使钢卷小车3带动装载装置2移动，使装载装置2完全套设于金属套筒1上，即使装载装置2的中心点与金属套筒1的中心点位置重合。
s2.4、可编程逻辑控制器根据上位机发送的收缩指令，控制芯轴的直径减小至金属套筒1的相邻的两个弧形衬板11之间的空隙间小并配合卡紧装载装置2的固定块21后，控制金属套筒1沿芯轴轴向移动直至完脱离芯轴。
在本发明的实施例中，如图5所示，可编程逻辑控制器控制芯轴旋转的方法包括以下步骤：：
s3.1、可编程逻辑控制器接受上位机发送的旋转指令，控制开卷机的电机带动芯轴旋转，在旋转开始时，由于还没有检测到芯轴上设置的起始点位置，因此，无法计算芯轴的旋转角度，此时，不对芯轴的旋转进行减速或者停止的控制，电机带动芯轴以第一速度转动。
s3.2、可编程逻辑控制器检测到芯轴旋转的起始点位置后，根据电机的旋转速度计算起始点的旋转角度。相比于现有技术中，通过采用两个传感器(即接近开关)来检测芯轴的旋转角度这种方法，由于本发明的方法可以精确地计算出起始点位置的旋转角度，并通过旋转角度进行芯轴的定位控制，相对于用现有技术的传感器检测的模糊控制方法，并有更高的控制精度，使控制精度满足工艺要求。
根据本发明的一个实施例，可编程逻辑控制器可以通过限位传感器检测芯轴旋转的起始点位置，当起始点位置旋转至位置正对限位传感器时，限位传感器检测到起始点位置，并且向可编程逻辑控制器发送检测到芯轴旋转的起始点的信号，此时，可编程逻辑控制器开始计算起始点相对于限位传感器位置的旋转角度，并将此角度作为起始点的旋转角度。
根据本发明的另一个实施例，可编程逻辑控制器可以根据电机旋转的脉冲数、电机与芯轴的齿轮比、芯轴的齿轮数，确定起始点的旋转角度。设起始点位置的旋转角度为g_por_pos，电机旋转的脉冲数为g_por_pos_c，电机与芯轴的齿轮比为r，芯轴的齿轮数为d_por_rtc，其中本机组电机与芯轴的齿轮比r为0.1，芯轴的齿轮数d_por_rtc为256个/圈，因此起始点位置的旋转角度g_por_pos的计算公式为：
s3.3、可编程逻辑控制器根据上位机发送的目标角度和起始点的旋转角度，确定芯轴停止转动的时间。可编程逻辑控制器可以将起始点的旋转角度和目标角度进行对比，当起始点的旋转角度大于目标角度时，可编程逻辑控制器可以控制芯轴停止转动。根据机组的实际需求，目标角度可以设置为280°-320°。
根据本发明的一个实施例，还包括，可编程逻辑控制器可以根据上位机发送的减速角度和起始点的旋转角度，确定芯轴由第一速度转动改变为第二速度转动的时间，其中，第二速度小于第一速度。可编程逻辑控制器可以将起始点的旋转角度和减速角度进行对比，当起始点的旋转角度大于减速角度并且小于目标角度时，可编程逻辑控制器可以控制电机降低旋转速度，使芯轴由第一速度转动变为第二速度转动，有利于提高控制芯轴旋转的精度。根据机组的实际需求，减速角度为220°-260°，第一速度转动的速度为4-6m/min，第二速度转动的速度为2-4m/min。
根据本发明的一个实施例的金属套筒安装方法，开始金属套筒1自动安装程序后，可编程逻辑控制器控制钢卷小车3自动带动金属套筒1运行至目标装载位置，可编程逻辑控制器控制开卷机外支撑打开，将并将芯轴直径调整至小于或者等于目标直径。然后可编程逻辑控制器控制芯轴旋转至芯轴的定位槽与金属套筒1的定位块3的位置相对应后，控制钢卷小车3向开卷机移动，至金属套筒1的中心点与芯轴的中心点重合时停止运行。最后可编程逻辑控制器控制芯轴膨胀，使装载装置2和金属套筒1分离，从而使金属套筒1安装到芯轴上，可编程逻辑控制器控制钢卷小车3将空的装载装置2后退至目标装在位置的横、纵坐标处，降下装载装置2，并且后退至钢卷小车3的原始位置。
其中，芯轴的轴线高度与金属套筒1的轴线高度可以存在±(10-20)mm的误差，目标装载位置的与开卷机芯轴的最前端位置之间的距离可以为50-150mm。在本实施例中，芯轴的轴线高度与金属套筒1的轴线高度可以存在±15mm的误差，目标装载位置的与开卷机芯轴的最前端位置之间的距离可以为100mm。
根据本发明的一个实施例的金属套筒拆卸方法，开始金属套筒1自动安装程序后，可编程逻辑控制器控制钢卷小车3自动带动金属套筒1运行至目标卸载位置，可编程逻辑控制器控制开卷机外支撑打开，将并将芯轴直径调整至大于或者等于目标直径。然后可编程逻辑控制器控制芯轴旋转至金属套筒1的相邻的两个弧形衬板11之间的空隙与转载装置的固定块21的位置相对应后，控制钢卷小车3向开卷机移动，至金属套筒1的中心点与装载装置2的中心点重合时停止运行。最后可编程逻辑控制器控制芯轴收缩，使金属套筒1的相邻的两个弧形衬板11之间的空隙间小并配合卡紧装载装置2的固定块21，从而使金属套筒1固定于装载装置2上，可编程逻辑控制器控制钢卷小车3将载有金属套筒1的装载装置2后退至目标装在位置的横、纵坐标处，降下装载装置2，并且后退至钢卷小车3的原始位置。
其中，装载装置2的轴线高度与金属套筒1的轴线高度可以存在±(10-20)mm的误差，目标装载位置的与开卷机芯轴的最前端位置之间的距离可以为50-150mm。在本实施例中，装载装置2的轴线高度与金属套筒1的轴线高度可以存在±15mm的误差，目标装载位置的与开卷机芯轴的最前端位置之间的距离可以为100mm。
综上所述，采用本发明的金属套筒的安装、拆卸方法，能够自动装卸金属套筒，可以使冷轧机组在对钢卷内径不断更换的情况下，依然保持较强的生产连续性和较高的生产效率，满足工艺和控制的精度要求，对改善生产环境和操作者的劳动强度，具有良好的作用。
以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，这均属于本发明的保护范围。