一種氣動式飛鋸智能控制定尺裝置及其實現方法
2023-04-26 10:49:21
專利名稱：一種氣動式飛鋸智能控制定尺裝置及其實現方法
技術領域：
本發明涉及自動控制領域，尤其是涉及鋼管生產線上的一種在線切斷定尺裝置。本發明還涉及該定尺裝置的實現方法。
在焊管生產線上，經高頻焊接的鋼管需要一種按生產要求連續切斷的裝置-飛鋸。
目前已有應用的電動式和電液控制式飛鋸可以實現閉環控制、且定尺精度高，但因價格昂貴、限制了它們的應用。而在焊管生產線目前得到廣泛使用的是氣動式飛鋸，它利用兩個氣缸控制壓縮空氣來驅動飛鋸。氣動式飛鋸價格低廉、但因無法實現閉環控制、所以定尺精度低、誤差大。因此，解決氣動式飛鋸定尺精度低的問題，有著廣泛的應用前景。
本發明的目的是設計一種高精度智能定尺裝置，用於焊管廠家對舊飛鋸進行技術改造或供焊管機組生產廠家為其氣動式飛鋸配套使用。為此，本發明還提供一種可以不利用閉環控制而提高定尺的方法。
為達到上述目的，本發明採用利用單片機為硬體核心，擴展有程序存貯器，數據存貯器，可編程接口等外圍元件，組成一智能系統；在軋機上加裝測速裝置，主要由計數輥、增量式光電編碼器、計數輥架組成。計數輥與鋼管磨擦接觸，鋼管行走時磨擦計數輥，兩者間無滑動，以等線速度運動。計數輥帶動光電編碼器，兩者轉動的角速度相同。這樣，就把鋼管長度變換為對應的脈衝數，經光電隔離後輸入智能系統。單片機對管長、管速檢測計算，並根據飛鋸小車運動規律、加速度等因素，進行綜合運算，判斷飛鋸小車的最佳推出時刻，當飛鋸小車速度與管速同步並達到給定長度時，單片機依次發出夾緊、落鋸、抬鋸松夾、返回等命令，完成切斷一根鋼管的全部動作。
本發明所提供的不利用閉環控制提高氣動式飛鋸定尺精度方法是由研究氣動式飛鋸的工作原理發現，氣動式飛鋸的定尺誤差主要是由飛鋸小車推出的提前時間的變化所引起的，利用單片機把該時間測出，並把它作為鋸切下一根鋼管的提前時間。因為飛鋸在鋸切相鄰連續兩根鋼管的提前時間，不會有大的變化。利用數學中以常量代替變量的思維方法，就可以把本根鋼管的提前時間，作為下根鋼管的提前時間的依據。只要這個提前時間一確立，單片機就可以根據鋼管速度發出夾緊和飛鋸小車的推出指令，就能提高定尺精度。
由於採用了上述的結構設計和提高氣動式飛鋸定尺精度的方法，本發明在用於對氣動式舊飛鋸進行技術改造時，具有氣動部分不需作任何改動，和改造時間短、改造過程簡單、方法科學實用、費用低廉、定尺精度高等特點。
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
圖1為本發明的主程序流程圖；圖2為本發明的中斷服務子程序流程圖；本發明的特點是採用利用單片機為硬體核心，擴展有程序存貯器，數據存貯器，可編程接口等外圍元件，組成一智能系統；在軋機上加裝測速裝置，主要由計數輥、增量式光電編碼器、計數輥架組成。計數輥與鋼管磨擦接觸，鋼管行走時磨擦計數輥，兩者間無滑動，以等線速度運動。計數輥帶動光電編碼器，兩者的轉動的角速度相同。這樣，就把鋼管長度變換為對應的脈衝數，經光電隔離後輸入智能系統。單片機對管長、管速檢測計算，並根據飛鋸小車運動規律、加速度等因素，進行綜合運算，判斷飛鋸小車的最佳推出時刻，當飛鋸小車速度與管速同步並達到給定長度時，單片機依次發出夾緊、落鋸、抬鋸松夾、返回等命令，完成切斷一根鋼管的全部動作。再結合圖1、圖2、氣動式飛鋸定尺切斷的流程包括1、飛鋸小車推出2、加速跟蹤3、鉗口夾緊4、落鋸5、抬鋸、6、松卡7、飛鋸小車返回等一系列動作。而與定尺精度有關的，只有飛鋸小車的推出時刻和鉗口夾緊兩個流程動作。鉗口夾緊時，鋼管與小車速度接近同步，兩者相對速差小，對定尺精度影響不大。飛鋸小車推出時間的早晚，對定尺精度的影響至關重要。提前推出，雖然飛鋸小車與鋼管速度同步較早，可鋼管沒達到定尺長度，產生負誤差；飛鋸小車推出太晚，速度同步時，可能鋼管已超長，產生正的誤差。
然而，氣動式飛鋸小車的推出和確切夾緊是需要一定時間的，這主要包括電磁閥的換向時間、氣體在管路和閥門中流動所需時間，氣缸從有氣到積蓄一定壓力能推動飛鋸小車亦需時間。這一時間稱為提前時間，當飛鋸小車夾緊鋼管，即飛鋸小車與鋼管速度同步時，定尺誤差不會存在，夾緊以後的動作不會對定尺長度有影響。
由於提前時間是一個變量，氣壓的波動、電磁閥、氣缸的潤滑情況、新、舊工作狀態的變化、負荷的變化等，都會使提前時間發生變化。提前時間的變化，會產生氣動式飛鋸的定尺誤差。因為飛鋸在鋸切相鄰連續兩根鋼管的提前時間，不會有大的變化。利用數學中以常量代替變量的思維方法，就可以把本根鋼管的提前時間，作為下根鋼管的提前時間的依據。只要這個提前時間一確立，單片機就可以根據鋼管速度發出夾緊和飛鋸小車的推出指令，就能提高定尺精度。
設鋼管的定尺長度為Ld、Tx為飛鋸小車加速到和鋼管速度同步時所用時間、Tx時間內鋼管行長為Lg、Lx是夾緊時飛鋸小車的行長，那麼飛鋸小車推出時的鋼管行長Lo為Lo=Ld+Lx-Lg單片機通過測長傳感器進行長度檢測和速度計算，一直對鋼管這兩個參數進行監測。鋼管長達到Lo，單片機發出推出飛鋸小車指令，Tx時間後，發出卡緊指令。卡緊後管長計數器清零，對下一根鋼管開始計數，然後依次完成切斷一根鋼管的全部動作。
當然，本發明所闡明的在鋸切時把本根鋼管的提前時間，作為下根鋼管提前時間的依據的設計思路，是本發明提高氣動式飛鋸定尺精度的核心。凡僅僅靠變換電子結構而達到本發明目的的各種變換，均應落在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種氣動式飛鋸智能控制定尺裝置，其特徵在於利用單片機為硬體核心，擴展有程序存貯器，數據存貯器，可編程接口等外圍元件，組成一智能系統；在軋機上加裝測速裝置，主要由計數輥、增量式光電編碼器、計數輥架組成，計數輥與鋼管磨擦接觸，鋼管行走時磨擦計數輥，兩者間無滑動，以等線速度運動，計數輥帶動光電編碼器，兩者的轉動的角速度相同，這樣，就把鋼管長度變換為對應的脈衝數，經光電隔離後輸入智能系統；單片機對管長、管速檢測計算，並根據飛鋸小車運動規律、加速度等因素，進行綜合運算，判斷飛鋸小車的最佳推出時刻，當飛鋸小車速度與管速同步並達到給定長度時，單片機依次發出夾緊、落鋸、抬鋸松夾、返回等命令，完成切斷一根鋼管的全部動作。
2.一種製造權利要求1所述的氣動式飛鋸智能控制定尺裝置實現方法氣動式飛鋸的定尺誤差主要是由飛鋸小車推出的提前時間的變化所引起的，其特徵在於利用單片機把該時間測出，並把它作為鋸切下一根鋼管的提前時間；因為飛鋸在鋸切相鄰連續兩根鋼管的提前時間，不會有大的變化，利用數學中以常量代替變量的思維方法，就可以把本根鋼管的提前時間，作為下根鋼管的提前時間的依據，只要這個提前時間一確立，單片機就可以根據鋼管速度發出夾緊和飛鋸小車的推出指令，就能提高定尺精度。
3.根據權利要求2所述的氣動式飛鋸智能控制定尺裝置實現方法，所述的提前時間，是由設鋼管的定尺長度為Ld、Tx為飛鋸小車加速到和鋼管速度同步時所用時間、Tx時間內鋼管行長為Lg、Lx是夾緊時飛鋸小車的行長，其特徵在於飛鋸小車推出時的鋼管行長Lo為Lo=Ld+Lx-Lg單片機通過測長傳感器進行長度檢測和速度計算，一直對鋼管這兩個參數進行監測，鋼管長達到Lo，單片機發出推出飛鋸小車指令，Tx時間後，發出卡緊指令。卡緊後管長計數器清零，對下一根鋼管開始計數，然後依次完成切斷一根鋼管的全部動作。
全文摘要
本發明公開了一種氣動式飛鋸智能控制定尺裝置及其實現方法,用於焊管廠家對氣動式舊飛鋸進行技術改造或供焊管機組生產廠為其氣動式飛鋸配套使用。技術上利用單片機進行鋼管的長度檢測和速度計算,對參數進行監測。從而提高氣動式飛鋸的定尺精度。本發明在用於對氣動式飛鋸進行技術改造時,氣動部分不必作任何改動,具有改造時間短、改造過程簡單、方法科學實用、費用低廉、定尺精度高等特點,有廣闊的市場和應用前景。
文檔編號B23D51/00GK1217962SQ97122339
公開日1999年6月2日 申請日期1997年11月24日 優先權日1997年11月24日
發明者張正曉 申請人:張正曉