精密管材矫直机的矫直辊角度检测机构介绍

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管材矫直机的主要作用是提高被矫管材的直线度和圆度。众所周知，矫直辊的角度和矫直机反弯量的调节是影响矫后管材直线度和圆度的主要因素。反弯量的调节依据矫直机反弯辊数量的不同，限于一个或两个辊子之上。矫直辊角度的调节涉及到矫直机的每个辊子，且随着反弯量的不同或是为了规避矫直机的加工制造缺陷，往往打破所有辊角度应一致的理论要求，对个别辊进行调节。其调节量不大，但很敏感，因此要求调角检测和控制系统有较高的精度。例如，反弯量增大之后，为了追求接触线的统一，往往将反弯辊前后的两组辊子的角度值和反弯辊的角度值调得偏大一些(当前的经验值最大约为0.8度)，由此可见，能否准确检测矫直辊当前角度并进行精确调节，对于保证矫后管材的几何尺寸精度意义十分重大。 精密管材矫直机(指直线度≤0.5mm/m)，具有矫直辊数量多，辊子理论中心易偏差，矫直辊角度和反弯量调节敏感，适宜采用转毂式调角结构等特点。因此，提高精密管材矫直机矫直辊角度的显示和调节的准确性意义重大。当前普遍使用的转毂式精密管材矫直机调角机构在调角过程中保证角度的准确性存在较大缺陷，主要表现在：检测机构的运动量和矫直辊角度的实际转动量不呈线性比例关系；无法通过上位机精确地对有加工制造缺陷的矫直辊进行基本角度补偿；原点和极限位置的指示不精确，随着标定次数的增多会逐次降低角度指示的精度。上述3方面问题已经成为影响精密矫直机矫直质量的重大难题。 过去，小规格机组一般采用手动调节及标尺显示矫直辊实际角度的方法。这种方法在手动调节的机组上有效，但对于大规格及工艺参数自动调整的机组，标尺显示只能作为一个参考量。 1.线性检测机构 角度检测机构是通过检测丝杠调整机构的位移量驱动编码器的旋转脉冲数，和转动当量比对来求出角度转动量，而线性检测机构将其转化为直接检测转毂转动的角度量。通过转毂转动，驱动蜗轮、蜗杆转动带动旋转编码器，将旋转编码器旋转脉冲数传递给上位机，从而显示和控制矫直辊的角度。这种方法的优越性在于：传动链短、累积误差小、各部件的运动关系为线性比例关系；转动当量为实际转动关系的真实计算结果，传动精度高，易于用上位机进行检测和控制角度。 线性检测机构蜗轮、蜗杆安装于转毂之上，转毂在调角丝杠的驱动下转动，带动蜗轮、蜗杆转动，由蜗杆轴驱动旋转编码器转动。不计传动系统的误差，将该传动系统的传动精度设计为0.01度，配置蜗轮、蜗杆的齿数和头数，将转毂0.01度的转动量整数倍地反映在蜗杆的转动上，这样有利于保证系统的精度。 将传动精度设计为0.01度，主要受调角驱动电机的影响。为了控制整机成本，本调角电机选用了带抱闸的普通电机，由于在上位机给出电机停止信号到抱闸启动，再到抱闸抱紧的过程中，丝杠还有微小的前进或后退位移。因此，若传动精度要求过低，会增加累积误差，最终会影响调角精度。 2.矫直辊角度原点值的标识 原点值的标识是决定矫直辊当前实际角度的一个参考基准，原点值标识的准确与否，直接影响到当前实际角度的可靠性。因此，一个精确的矫直辊角度检测与控制系统正常运行的前提条件是矫直辊角度原点值的标识必须准确。 目前，精密管材矫直机矫直辊的原点值标识是在生产现场根据矫直机的中心和规格进行标识的，由于受到条件的限制，不能准确得到原点值的标识，往往标识点和理论点相差较大，最大可能达到1.5度，严重影响到个别矫直辊的工作。原点值的标识主要受到以下几个因素的影响：设备加工精度；装配精度；人工观察矫直辊和样管接触线长短的误差：反弯辊调零的误差。综合上述4个因素，生产现场标识的难度较大，准确性不高是显而易见的。 3.应用中需要解决的问题 (1)转毂的随动性设计 被检测的转毂不仅应有旋转调整角度的功能，而且要有在压下丝杠带动下升降的功能，以保证矫直机规格范围内不同直径管材矫直的要求。因此要检测其角度，必须使蜗轮、蜗杆系统随其升降或在其升降的过程中保持角度不发生变化。因此，将蜗轮中心孔设计为花键孔，转毂伸入蜗轮中心孔的轴也设计为花键轴，使转毂在上升和下降过程中在花键孔中滑动，即可保证上述角度不发生变化。 (2)角度机械指示系统 设计机械指示系统是为了在生产过程中验证上位机检测和控制角度的准确性，方便在操作过程快捷地掌握当前角度数值，对上位机调节角度进行指导，这对于精密管材矫直机而言必不可少。指示系统由指针盘以及指针驱动系统组成，驱动来源于线性检测系统的蜗杆轴，其角度指示精度也为0.01度。(图/文www.wxlgjx.cn)

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