本發(fā)明涉及高速線材吐絲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能夾送輥及其控制方法。

背景技術(shù)：

夾送輥是高速線材生產(chǎn)線機(jī)組中的重要設(shè)備，在生產(chǎn)線材機(jī)組中的位置為高速線材精軋機(jī)之后、吐絲機(jī)之前。主要功能是夾持線材順利通過水冷段區(qū)域，并平穩(wěn)送入吐絲機(jī)中，起到防止線材抖動(dòng)，保證線材在軋線上各機(jī)架之間形成微張力，并順利通過軋線的作用。

其中，夾送輥設(shè)備主要分為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)兩個(gè)主要組成部分，其中，傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括齒輪結(jié)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)增速以及傳送；夾持機(jī)構(gòu)主要包括兩根輥體，通過兩根輥體同步開閉動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)線材的夾持。

夾送輥的主要結(jié)構(gòu)為：電機(jī)通過一級(jí)或兩級(jí)齒輪增速傳動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到夾送輥中間齒輪上，再經(jīng)過中間軸上齒輪的等速比傳遞，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到夾送輥的兩根工作軸上。夾送輥的兩根工作軸帶動(dòng)夾送輥等速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與精軋機(jī)出口線材運(yùn)動(dòng)線速度相同，待前方熱金屬檢測(cè)器檢測(cè)到線材頭部經(jīng)過夾送輥后，驅(qū)動(dòng)夾送輥上的輥縫閉合，夾持線材前進(jìn)。

目前的夾送輥設(shè)備主要有兩種：齒輪同步夾持機(jī)構(gòu)和多連桿同步夾持機(jī)構(gòu)；其中，齒輪同步夾持機(jī)構(gòu)如圖1所示，具體包括：相互對(duì)稱設(shè)置的中間齒輪、工作齒輪、直線伺服機(jī)構(gòu)、扇形齒輪同步機(jī)構(gòu)，其中，各個(gè)齒輪之間均為等速傳動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)工作齒輪等速旋轉(zhuǎn)夾持線材，直線伺服機(jī)構(gòu)通過連桿驅(qū)動(dòng)等速比扇形齒輪同步機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)工作齒輪之間的開閉變化。在夾送輥的輥環(huán)夾住線材之后，伺服系統(tǒng)可以通過連桿帶動(dòng)扇形齒輪同步運(yùn)動(dòng)，向上下輥環(huán)輸出相應(yīng)的夾持力作用在線材上。伺服系統(tǒng)可以隨時(shí)改變輸出力參數(shù)，用來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)夾送輥輥環(huán)的夾持力大小。

如圖2所示，多連桿同步夾持機(jī)構(gòu)具體包括：相互對(duì)稱設(shè)置的中間齒輪、工作齒輪、直線伺服機(jī)構(gòu)、多連桿同步機(jī)構(gòu)，其中，各個(gè)齒輪之間均為等速傳動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)工作齒輪等速旋轉(zhuǎn)夾持線材，直線伺服機(jī)構(gòu)通過多連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)工作齒輪之間的開閉變化。在夾送輥的輥環(huán)夾住線材之后，伺服系統(tǒng)可以通過圖中的全等多連桿機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)向上下輥環(huán)輸出相應(yīng)的夾持力作用在線材上。伺服系統(tǒng)可以隨時(shí)改變輸出力參數(shù)，用來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)夾送輥輥環(huán)的夾持力大。

雖然上述夾送輥設(shè)備均可通過調(diào)節(jié)伺服系統(tǒng)的輸出力參數(shù)以調(diào)節(jié)夾送輥輥環(huán)的夾持力大小，但一旦伺服系統(tǒng)的輸出力參數(shù)固定，夾送輥輥環(huán)之間的夾持力大小就固定，而實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于鋼溫、料型、冷卻水阻力、摩擦力等外界因素影響，線材所需的夾持力大小并非恒定不變。恒定的夾持力可能造成線材因夾持力過小而打滑，或線材因夾持力過大而塑性變形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種智能夾送輥及其控制方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中不能動(dòng)態(tài)調(diào)整夾送輥的夾持力大小，而引起的線材打滑或塑性變形的問題。

依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種智能夾送輥，包括：

用于擠壓成型的第一夾送輥本體和第二夾送輥本體；

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，第一夾送輥本體和第二夾送輥本體分別與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下，第一夾送輥本體和第二夾送輥本體分別繞自身軸向方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

伺服機(jī)構(gòu)，第一夾送輥本體和第二夾送輥本體分別與伺服機(jī)構(gòu)連接，在伺服機(jī)構(gòu)的作用下，第一夾送輥本體和第二夾送輥本體相對(duì)運(yùn)動(dòng)；以及，

控制機(jī)構(gòu)，第一夾送輥本體或第二夾送輥本體或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端與控制機(jī)構(gòu)的輸入端連接，伺服機(jī)構(gòu)的輸入端與控制機(jī)構(gòu)的輸出端連接；其中，控制機(jī)構(gòu)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的輸入輸出關(guān)系得到伺服機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)，以控制伺服機(jī)構(gòu)的輸出。

可選地，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：

用于提供驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

第一傳動(dòng)齒輪，與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連接，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用下，第一傳動(dòng)齒輪 繞自身軸向方向轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，第一夾送輥本體上設(shè)置有與第一傳動(dòng)齒輪相嚙合的第一工作齒輪；

第二傳動(dòng)齒輪，與第一傳動(dòng)齒輪相嚙合；其中，第二夾送輥本體上設(shè)置有與第二傳動(dòng)齒輪相嚙合的第二工作齒輪。

可選地，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：

設(shè)置于驅(qū)動(dòng)電機(jī)與第一傳動(dòng)齒輪之間的增速齒輪組。

可選地，第一工作齒輪與第一夾送輥本體同軸設(shè)置，第二工作齒輪與第二夾送輥本體同軸設(shè)置。

可選地，伺服機(jī)構(gòu)包括：

用于提供伺服動(dòng)力的直線伺服電機(jī)；

曲柄滑塊，曲柄滑塊的第一端與直線伺服電機(jī)連接；

第一連桿，第一連桿的一端與曲柄滑塊連接，第一連桿的另一端與第一工作齒輪連接；

第二連桿，第二連桿的一端與第一工作齒輪連接，第二連桿的另一端與第一傳動(dòng)齒輪連接；

第三連桿，第三連桿的一端與曲柄滑塊連接，第三連桿的另一端與第二工作齒輪連接；

第四連桿，第四連桿的一端與第二工作齒輪連接，第四連桿的另一端與第二傳動(dòng)齒輪連接。

可選地，當(dāng)?shù)谝粖A送輥本體的輸出端與控制機(jī)構(gòu)的輸入端連接時(shí)，上述輸入輸出關(guān)系為：

其中，M_O表示所述伺服機(jī)構(gòu)的總輸出力，N表示第一夾送輥本體和第二夾送輥本體之間的夾持力，α表示第一傳動(dòng)齒輪與第一夾送輥本體的軸心所在直線與第一傳動(dòng)齒輪和第二傳動(dòng)齒輪的外公切線所在直線的夾角，L_a表示第一連桿或第三連桿的長(zhǎng)度，L_b表示第二連桿或第四連桿的長(zhǎng)度，W為常數(shù)；其中，

式中，X₀表示第一傳動(dòng)齒輪和第二傳動(dòng)齒輪的切點(diǎn)與曲柄滑塊之間的距離，H表示第一傳動(dòng)齒輪或第二傳動(dòng)齒輪的半徑。

可選地，當(dāng)傳送機(jī)構(gòu)3的輸出端與控制機(jī)構(gòu)5的輸入端連接時(shí)，上述輸入輸出關(guān)系為：

其中，M_O表示伺服機(jī)構(gòu)的總輸出力，T_IN表示驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出力矩，i表示傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一夾送輥本體或第二夾送輥本體之間的速比，η表示傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳送效率，μ表示第一夾送輥本體或第二夾送輥本體與線材之間的摩擦系數(shù)，α表示第一傳動(dòng)齒輪與第一夾送輥本體的軸心所在直線與第一傳動(dòng)齒輪和第二傳動(dòng)齒輪的外公切線所在直線的夾角，L_a表示第一連桿或第三連桿的長(zhǎng)度，L_b表示第二連桿或第四連桿的長(zhǎng)度，W為常數(shù)；其中，

式中，X₀表示第一傳動(dòng)齒輪和第二傳動(dòng)齒輪的切點(diǎn)與曲柄滑塊之間的距離，H表示第一傳動(dòng)齒輪或第二傳動(dòng)齒輪的半徑。

依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種智能夾送輥的控制方法，應(yīng)用于上述的智能夾送輥，其中，該控制方法包括：

控制機(jī)構(gòu)采集第一夾送輥本體和第二夾送輥本體之間的夾持力，或者采集傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出力矩；

根據(jù)預(yù)先設(shè)定的輸入輸出關(guān)系，計(jì)算夾持力或輸出力矩，得到控制伺服機(jī)構(gòu)總輸出力的控制信號(hào)；

根據(jù)該控制信號(hào)調(diào)整伺服機(jī)構(gòu)的輸出。

其中，該控制方法還包括：

伺服機(jī)構(gòu)通過總輸出力控制第一夾送輥本體和第二夾送輥本體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)第一夾送輥本體和第二夾送輥本體之間的開閉距離。

其中，該控制方法還包括：

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過輸出力矩控制第一夾送輥本體和第二夾送輥本體分別繞自身軸向方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

通過第一夾送輥本體和第二夾送輥本體之間的夾持力對(duì)線材擠壓成型；

通過第一夾送輥本體和第二夾送輥本體的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)線材進(jìn)行傳送。

本發(fā)明的實(shí)施例的有益效果是：

本發(fā)明通過控制機(jī)構(gòu)采集第一夾送輥本體和第二夾送輥本體之間的夾持力，或者采集傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總的輸出力，再根據(jù)預(yù)先設(shè)定的輸入輸出關(guān)系得到伺服機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)，以控制伺服機(jī)構(gòu)輸出力的大小，從而實(shí)現(xiàn)夾送輥保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)，避免線材因受到過大的夾持力產(chǎn)生塑性變形，或因受到的夾持力過小與夾送輥本體打滑的問題。

附圖說明

圖1表示現(xiàn)有技術(shù)中齒輪同步夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2表示現(xiàn)有技術(shù)中多連桿同步夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3本發(fā)明的智能夾送輥的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖4表示本發(fā)明的智能夾送輥的結(jié)構(gòu)示意圖二。

其中圖中：1、第一夾送輥本體，2、第二夾送輥本體，3、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，4、伺服機(jī)構(gòu)，5、控制機(jī)構(gòu)；

11、第一工作齒輪，21、第二工作齒輪；

31、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，32、第一傳動(dòng)齒輪，33、第二傳動(dòng)齒輪，34、增速齒輪組；

41、直線伺服電機(jī)，42、曲柄滑塊，43、第一連桿，44、第二連桿，45、第三連桿，46、第四連桿。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本發(fā)明，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

實(shí)施例一

如圖3所示，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種智能夾送輥，具體包括：第一夾送輥本體1、第二夾送輥本體2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3、伺服機(jī)構(gòu)4和控制機(jī)構(gòu)5。

其中，第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2相對(duì)設(shè)置，待處理線材放置于第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2之間，利用第一夾送輥本體1和第二 夾送輥本體2之間的夾持力擠壓成型。

第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2分別與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3連接，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的作用下第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2分別繞自身軸向方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到傳送線材的目的。

第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2還分別與一伺服機(jī)構(gòu)4連接，在伺服機(jī)構(gòu)4的作用下，第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以改變第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2之間的距離和夾持力大小，一方面可適應(yīng)于不同粗細(xì)線材的夾送，另一方面可調(diào)節(jié)對(duì)同一線材的夾持力大小。

控制機(jī)構(gòu)5是本智能夾送輥的智能中心，主要用于根據(jù)線材實(shí)際受到的夾持力或拉力，調(diào)整伺服機(jī)構(gòu)4的輸出力，以使整個(gè)夾送過程中線材受到的夾持力或拉力平衡均勻，避免因夾持力或拉力過小而造成線材打滑，或因夾持力或拉力過大而造成線材塑性變形的問題。其中，控制機(jī)構(gòu)5的輸入端與第一夾送輥本體1或第二夾送輥本體2或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的輸出端相連接，用于采集第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2之間的夾持力，或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的總輸出力，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的輸入輸出關(guān)系，即動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)下第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2之間的夾持力或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的總輸出力與伺服機(jī)構(gòu)4輸出力之間的關(guān)系，來得到伺服機(jī)構(gòu)4的控制信號(hào)，以動(dòng)態(tài)控制伺服機(jī)構(gòu)4的輸出。當(dāng)線材受到的夾持力或拉力，即第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2之間的夾持力或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的總輸出力發(fā)生改變時(shí)，控制系統(tǒng)利用預(yù)設(shè)輸入輸出關(guān)系計(jì)算得到伺服機(jī)構(gòu)4的控制信號(hào)，已控制伺服機(jī)構(gòu)4的輸出來平衡線材受到的夾持力或拉力的改變，以達(dá)到線材受到的夾持力或拉力平衡穩(wěn)定的效果，避免了線材因夾持力或拉力過小而打滑，或因夾持力或拉力過大而產(chǎn)生變形的問題。

實(shí)施例二

以上實(shí)施例一簡(jiǎn)單介紹了本發(fā)明智能夾送輥的功能部件，下面將結(jié)合各個(gè)功能部件的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的說明。

具體地，如圖3和圖4所示，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括：驅(qū)動(dòng)電機(jī)31、第一傳動(dòng)齒輪32、第二傳動(dòng)齒輪33。其中，第一傳動(dòng)齒輪32與驅(qū)動(dòng)電機(jī)31相連接，第二傳動(dòng)齒輪33與第一傳動(dòng)齒輪32相嚙合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)31用于為第一傳動(dòng)齒輪32提供驅(qū)動(dòng)力，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)31的作用下，第一傳動(dòng)齒輪32可繞自身軸向 方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪配合進(jìn)一步可帶動(dòng)第二傳動(dòng)齒輪33繞自身軸向方向轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，第一傳動(dòng)齒輪32和第二傳動(dòng)齒輪33為等速傳動(dòng)。

進(jìn)一步地，第一夾送輥本體1上設(shè)置有與第一傳動(dòng)齒輪32相嚙合的第一工作齒輪11，第一傳動(dòng)齒輪32可通過齒輪配合的方式帶動(dòng)第一夾送輥本體1轉(zhuǎn)動(dòng)；同理，第二夾送輥本體2上設(shè)置有與第二傳動(dòng)齒輪33相嚙合的第二工作齒輪21，第二傳動(dòng)齒輪33可通過齒輪配合的方式帶動(dòng)第二夾送輥本體2轉(zhuǎn)動(dòng)。值得指出的是，第一工作齒輪11與第一夾送輥本體1同軸設(shè)置，第二工作齒輪21與第二夾送輥本體2同軸設(shè)置，以保證第一夾送輥本體1與第一傳動(dòng)齒輪32為等轉(zhuǎn)速傳動(dòng)，第二夾送輥本體2與第二傳動(dòng)齒輪33為等轉(zhuǎn)速傳動(dòng)。

其中，第一傳動(dòng)齒輪32和第二傳動(dòng)齒輪33對(duì)稱設(shè)置，第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2也為對(duì)稱設(shè)置。

進(jìn)一步地，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3除了包括上述零部件外，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3還包括：設(shè)置于驅(qū)動(dòng)電機(jī)31與第一傳動(dòng)齒輪32之間的增速齒輪組34。顧名思義，增速齒輪組的作用是為第一傳動(dòng)齒輪32增快轉(zhuǎn)速，以提高驅(qū)動(dòng)電機(jī)31的效率，以達(dá)到節(jié)省能耗的問題。

伺服機(jī)構(gòu)4作為智能夾送輥的重要部件，具體包括：直線伺服電機(jī)41、曲柄滑塊42、第一連桿43、第二連桿44、第三連桿45和第四連桿46。其中，直線伺服電機(jī)41用于為第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2提供伺服動(dòng)力，以使其達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的工作狀態(tài)。曲柄滑塊41與直線伺服電機(jī)41連接，并可在直線伺服電機(jī)41的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生直線移動(dòng)。第一連桿43的一端與曲柄滑塊42連接，第一連桿43的另一端與第一工作齒輪11連接，當(dāng)曲柄滑塊42在直線伺服電機(jī)41的帶動(dòng)下發(fā)生移動(dòng)時(shí)，驅(qū)使第一連桿43帶動(dòng)第一工作齒輪11(或第一夾送輥本體1)移動(dòng)；第二連桿44的一端與第一工作齒輪11(或第一夾送輥本體1)連接，第二連桿44的另一端與第一傳動(dòng)齒輪32連接，當(dāng)?shù)谝粖A送輥本體1移動(dòng)時(shí)，在第二連桿44的牽引作用下，第一夾送輥本體1與第一傳動(dòng)齒輪32不會(huì)脫離，第一夾送輥本體1繞第一傳動(dòng)齒輪32公轉(zhuǎn)，及第一連桿43和第二連桿44之間的夾角發(fā)生變化。同理，第三連桿45的一端與曲柄滑塊42連接，第三連桿45的另一端與第二工作齒輪21連接，當(dāng)曲柄滑塊42在直線伺服電機(jī)41的帶動(dòng)下發(fā)生移動(dòng)時(shí)，驅(qū)使第三連桿45帶動(dòng)第二工 作齒輪21(或第二夾送輥本體2)移動(dòng)；第四連桿46的一端與第二工作齒輪21連接，第四連桿46的另一端與第二傳動(dòng)齒輪33連接，當(dāng)?shù)诙A送輥本體2移動(dòng)時(shí)，在第四連桿46的牽引作用下，第二夾送輥本體2與第二傳動(dòng)齒輪33不會(huì)脫離，第二夾送輥本體2繞第二傳動(dòng)齒輪33公轉(zhuǎn)，及第三連桿45和第四連桿46之間的夾角發(fā)生變化，第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2之間的距離發(fā)生改變。

以上分別介紹了智能夾送輥的第一夾送輥本體1、第二夾送輥本體2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3和伺服機(jī)構(gòu)4的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零部件較少，便于生產(chǎn)制造，在一定程度上節(jié)省了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。

實(shí)施例三

以上實(shí)施例一和實(shí)施例二介紹了本發(fā)明的智能夾送輥的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，下面本實(shí)施例三將對(duì)該智能夾送輥的控制方法做進(jìn)一步介紹。

其中，該控制方法具體包括以下步驟：

控制機(jī)構(gòu)采集第一夾送輥本體和第二夾送輥本體之間的夾持力，或者采集傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出力矩。在智能夾送輥正常工作過程中，實(shí)時(shí)采集檢測(cè)第一夾送輥本體和第二夾送輥本體之間的夾持力，或者傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出力矩，以實(shí)時(shí)了解線材的加工狀態(tài)。

根據(jù)預(yù)先設(shè)定的輸入輸出關(guān)系，計(jì)算夾持力或輸出力矩，得到控制伺服機(jī)構(gòu)總輸出力的控制信號(hào)。由于夾持力或輸出力矩與伺服機(jī)構(gòu)總輸出力之間存在一動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)關(guān)系，當(dāng)夾持力或輸出力矩因外界因素影響而發(fā)生變化時(shí)，為了避免對(duì)加工線材的不利影響，可利用該關(guān)系計(jì)算的到伺服機(jī)構(gòu)總輸出力的控制信號(hào)。

根據(jù)該控制信號(hào)調(diào)整伺服機(jī)構(gòu)的輸出，以通過伺服機(jī)構(gòu)中和或抵消夾持力或總輸出力矩發(fā)生變化時(shí)對(duì)線材的不利影響，使線材加工始終處于一動(dòng)態(tài)平衡穩(wěn)定的狀態(tài)，以保證線材的加工質(zhì)量。

其中，該控制方法還包括：

伺服機(jī)構(gòu)通過總輸出力控制第一夾送輥本體和第二夾送輥本體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)第一夾送輥本體和第二夾送輥本體之間的開閉距離。

其中，該控制方法還包括：

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過輸出力矩控制第一夾送輥本體和第二夾送輥本體分別繞自身軸向方向轉(zhuǎn)動(dòng)；

通過第一夾送輥本體和第二夾送輥本體之間的夾持力對(duì)線材擠壓成型；

通過第一夾送輥本體和第二夾送輥本體的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)線材進(jìn)行傳送。

實(shí)施例四

以上實(shí)施例一至實(shí)施例三分別介紹了本發(fā)明智能夾送輥及其控制方法的具體實(shí)現(xiàn)方式，下面將結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)其控制機(jī)構(gòu)及原理做進(jìn)一步說明。

由于線材在軋制過程中受到鋼溫、料型、冷卻水阻力、摩擦力等外界因素影響，夾送輥本體夾持線材后所需的夾持力或拖動(dòng)力矩并非恒定不變。為了使該智能夾送輥的伺服機(jī)構(gòu)輸出的拉力與線材受到的拖動(dòng)力矩之間保持動(dòng)態(tài)穩(wěn)定關(guān)系，避免線材因受到過大的夾持力產(chǎn)生塑性變形，或者因受到過小的夾持力與輥環(huán)打滑，本發(fā)明的實(shí)施例的控制機(jī)構(gòu)可根據(jù)預(yù)先設(shè)定的輸入輸出關(guān)系對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的輸出進(jìn)行調(diào)整，具體地輸入輸出關(guān)系的設(shè)定可根據(jù)不同的連接關(guān)系確定。

當(dāng)?shù)谝粖A送輥本體1的輸出端與控制機(jī)構(gòu)5的輸入端連接時(shí)，輸入輸出關(guān)系為：

其中，M_O表示伺服機(jī)構(gòu)4的總輸出力，N表示第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2之間的夾持力，α表示第一傳動(dòng)齒輪32與第一夾送輥本體1的軸心所在直線與第一傳動(dòng)齒輪32和第二傳動(dòng)齒輪33的外公切線所在直線的夾角，L_a表示第一連桿43或第三連桿45的長(zhǎng)度，L_b表示第二連桿44或第四連桿46的長(zhǎng)度，W為常數(shù)；其中，

式中，X₀表示第一傳動(dòng)齒輪32和第二傳動(dòng)齒輪33的切點(diǎn)與曲柄滑塊42之間的距離，H表示第一傳動(dòng)齒輪32或第二傳動(dòng)齒輪33的半徑。

其中，線材在被夾持過程中滿足靜力學(xué)平衡關(guān)系，在忽略零件自重、外界干擾源因素時(shí)，根據(jù)虛功原理可以得到方程(1)：

其中，表示力F在如圖4所示水平方向的虛位移，表示力F在如圖4所示的垂直方向的虛位移，X_F和Y_N的表達(dá)式如下：

X_F＝L_b cosα+L_a cosβ (2)

Y_N＝L_b sinα (3)

對(duì)表達(dá)式(2)和(3)進(jìn)行微分可得到：

令：

L_b cosα+L_a cosβ＝X₀ (6)

L_a sinα+L_b sinβ＝-H (7)

將公式(6)和公式(7)分別平方后，可得：

為了簡(jiǎn)化計(jì)算，令則公式(8)可簡(jiǎn)化為：

β＝α-arccosW (9)

將公式(4)、(5)和(9)代入公式(1)，可得到第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2之間的夾持力N與伺服機(jī)構(gòu)4的輸出力F之間的關(guān)系：

其中，M_O＝2F，則得到：

控制機(jī)構(gòu)5在采集到第一夾送輥本體1和第二夾送輥本體2之間的夾持力時(shí)，根據(jù)公式(10)得到伺服機(jī)構(gòu)4的總輸出力，從而控制伺服機(jī)構(gòu)4的輸出。其中，受到鋼溫、料型、冷卻水壓、水量等外界變化因素干擾時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī) 31的電流發(fā)生變化，從而導(dǎo)致線材受到的夾持力發(fā)生變化，為了防止線材拉斷或者線材與夾送輥本體之間夾不緊打滑，需要對(duì)伺服機(jī)構(gòu)4的輸出拉力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)31與伺服機(jī)構(gòu)4的直線伺服電機(jī)41處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

實(shí)施例五

實(shí)施例四對(duì)本發(fā)明的智能夾送輥的控制機(jī)構(gòu)及原理做出了示例性說明，下面本實(shí)施例四將介紹其控制機(jī)構(gòu)及原理的另一種實(shí)現(xiàn)方式。

當(dāng)傳送機(jī)構(gòu)3的輸出端與控制機(jī)構(gòu)5的輸入端連接時(shí)，輸入輸出關(guān)系為：

其中，M_O表示伺服機(jī)構(gòu)4的總輸出力，T_IN表示驅(qū)動(dòng)電機(jī)31的輸出力矩，i表示傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3與第一夾送輥本體1或第二夾送輥本體2之間的速比，η表示傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的傳送效率，μ表示第一夾送輥本體1或第二夾送輥本體2與線材之間的摩擦系數(shù)，α表示第一傳動(dòng)齒輪32與第一夾送輥本體1的軸心所在直線與第一傳動(dòng)齒輪32和第二傳動(dòng)齒輪33的外公切線所在直線的夾角，L_a表示第一連桿43或第三連桿45的長(zhǎng)度，L_b表示第二連桿44或第四連桿46的長(zhǎng)度，W為常數(shù)；其中，

式中，X₀表示第一傳動(dòng)齒輪32和第二傳動(dòng)齒輪33的切點(diǎn)與曲柄滑塊42之間的距離，H表示第一傳動(dòng)齒輪32或第二傳動(dòng)齒輪33的半徑。

其中，由于軋制線以下的曲柄滑塊42與軋制線上的機(jī)構(gòu)完全相同，因此線材所受到的拉力T為：

T＝2Nμ (11)

將公式(11)代入公式(10)可得到直線伺服電機(jī)41的總輸出力M_O與夾送輥本體對(duì)線材的拉力T之間的關(guān)系：

由于，驅(qū)動(dòng)電機(jī)31的輸出力矩T_IN與線材受到的拉力T之間的關(guān)系為：T＝T_INiη，其中i為夾送輥傳動(dòng)系統(tǒng)的速比，η為傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。將其帶入方 程(12)中，得到伺服機(jī)構(gòu)4的總輸出力M_O與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出力矩T_IN之間的關(guān)系：

控制機(jī)構(gòu)5在采集到驅(qū)動(dòng)電機(jī)31的輸出力矩時(shí)，根據(jù)公式(13)得到伺服機(jī)構(gòu)4的總輸出力，從而控制伺服機(jī)構(gòu)4的輸出。其中，受到鋼溫、料型、冷卻水壓、水量等外界變化因素干擾時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)31的電流發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其輸出力矩發(fā)生變化，為了防止線材拉斷或者線材與夾送輥本體之間夾不緊打滑，需要對(duì)伺服機(jī)構(gòu)4的輸出拉力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)31與伺服機(jī)構(gòu)4的直線伺服電機(jī)41處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。

以上所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通人員來說，在不脫離本發(fā)明所述的原理前提下還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。