0 引言

废边卷取机是冷轧连退机组的重要辅助设备，安装在圆盘剪附近，用于将圆盘剪切下来的废边丝进行卷取并输出。废边卷取机的稳定运行影响着整个连退线的生产，对生产节奏和机组产量有非常大的影响^[1]

1 废边卷取机的结构及工作原理

废边卷取机的结构示意图见图 1。

废边卷取机主要由废料斗、推板、抓手、机械臂、压辊、运卷小车和检测元件组成。当圆盘剪剪切的边丝溜到废边收集斗时，废边卷取机的机械臂伸出抓住边丝，然后芯轴伸出，废边夹夹紧，压辊压下，电机开始转动; 当废边卷增大到一定直径时，电机停止转动，压辊打开，芯轴抽出，废边卷掉入小车内，小车把废卷运走，然后准备下一个周期的工作。

2 存在问题及原因分析 2.1 检测元件选型和安装不合理

在压辊动作角度比较小(45°左右)而现场设备震动比较大时，检测元件选型的不合适会导致压辊编码器检测值发生偏移、超限，使卷径计算出现错误，影响卷取。另外，现场有很多接近开关的安装位置不合理，经常出现开关被撞坏或者接触不良等现象，加上油污、铁屑较多，很多检测元件经常失灵，导致卷扬小车的限位频繁出现问题，严重时甚至出现小车翻车、牵引钢丝绳脱槽等现象。

2.2 控制程序存在缺陷

自动步程序存在缺陷。自动步程序只能按顺序依次完成，故障被中断后只能从头开始，不能按指定步骤运行，导致卸卷时卷取机不能自动卷取或手动切断后不能重新投入自动运行状态。

2.3 回转挡盘卡边丝

由于回转挡盘自身结构的原因^[2]，在生产厚度大于1. 2 mm的高强钢时，经常有废边丝被卡在废边卷取机转盘里，此时因圆盘剪无法剪边而会产生大量的非计划卷，而处理废边丝被卡一般要花1 h，这就影响了生产的正常进行及产品的交货期，也增加了生产成本。

2.4 机械手频繁脱落

在废边丝被卷成球的过程中，当废边丝缠住机械手抓钩时，机械手的上下爪及柱销会脱落或断裂。

3 措施 3.1 改进相关检测元件

1) 增加推板极限开关。推板的位置是由左侧的接近开关控制的，由于推板在前进或后退过程中轨道会发生偏移，因此接近开关经常被撞坏，导致推板定位控制不准，影响切边。为此，在推板右边加装一个极限开关，该极限开关使用接近开关电缆。极限开关的接线图如图 2所示。

使用一段时间后，发现推板后退时会撞坏极限开关，为此在极限开关上绑定一根可以活动的铁芯，当推板发生轨道偏移时，铁芯可以避免极限开关被碰撞。改造后的推板极限位开关位置见图 3。

2) 加装光栅。由于机械臂运行轨道上的齿条很容易被磨损，因此接近开关很容易被撞坏，导致卷取无法进行，甚至出现机械臂脱轨现象。为此，在机械臂齿轮处加装一个连接轴，在连接轴上安装编码器，用来计算机械臂伸出的距离。另外，考虑到机械臂的脱齿问题，安装了1个光栅来判定机械臂的极限位置，从而避免了此类事故的发生。图 4为加装的机械臂编码器和极限位光栅位置图。

3) 在卷扬小车上安装限位光栅。卷扬小车的上升到位是由凸轮开关进行双开关控制的。从理论上看这是可行的，但是由于该开关是安装在卷扬电机的上面，小车在轨道上运行时震动很大，有时会导致凸轮开关位置发生改变，使卷扬小车撞到机械挡板后限位开关还未发挥作用，此时电机继续转动，卷扬小车继续上升，从而造成翻车事故。为此，加装了激光测距仪和光栅，一旦小车挡住激光，电机就会自动停止运行，这样就避免了类似事故发生。加装的卷扬小车光栅位置图见图 5。

3.2 优化控制程序

优化前，废边卷取机的自动控制程序必须按顺序运行，即A(卷取准备) →B(卷取) →C(剪切) →D (卸卷)，在程序的一个扫描周期内完成其中的一个环节后才能运行下一个环节，当扫描时间内没有完成指定步骤时就会报错，这时只有在人工确认后才能重新开始工作。这不仅影响工作效率，还经常导致卷球过大而超重，芯轴无法转动，也不能自动运行卸卷步骤，需要人工卸卷。

为此，对程序控制进行了优化。根据实际情况删除了相关联锁点，把每个自动步相对独立起来，这样自动步可以独自运行。在废料小车上升时，也可以进行卷取; 在手动剪切带钢时，也可以接着走自动步。图 6(a)，(b)为优化前后的控制程序流程示意图。

3.3 改造回转挡盘

1) 将原转盘外圈切除，转盘外径尺寸在原基础上增加0. 2 mm，定位时保证转盘和转盘外圈间隙分布均匀，用502电焊条焊接，保证焊接强度。

2) 原废边卷取机压辊压下液压控制系统的压力调节范围较窄，不能适应冷轧生产线新钢种的生产需要，通过增加一路控制系统^[3]，在压辊压下时增压，达到了压紧废边丝并控制废边卷球的外径不大于转盘外径的目的。同时，将原转盘伸缩油缸能力改大，增加推力。

3) 为了使废边丝进入芯轴的卷取位置相对集中，杜绝废边丝缠绕回转盘而造成卡堵现象的发生，采用厚10 mm的钢板制作了一个尺寸为160 mm × 1 200 mm的喇叭口，使从废边收集槽进入芯轴卷取的隘口尺寸减小。改造前后的废边卷取机收集喇叭口示意图见图 7中(a)，(b)所示。

3.4 机械手频繁脱落改进

机械手在抓取废边丝时，即使收缩到极限仍有约25 cm外露在废边收集槽内，因此机械手经常被废带钢刮擦而容易脱落。为此，在保证废边卷取机最大卷径的条件下，制作了保护钢套，用于保护抓手外露部分不被旋转的废边丝拉脱。

4 效果

2017年11月对以上项目改造完成后，废边卷取机的故障率明显下降。改造后运行至今已近半年，设备故障次数由2017年同期的月均8次下降至2次，每月减少非计划卷和重卷的质量约300 t。