恆鋸切力變進給速度的鋸架進給系統的製作方法

2023-05-23 00:16:01 1

專利名稱：恆鋸切力變進給速度的鋸架進給系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及臥式金屬帶鋸床的鋸架進給系統，尤其涉及一種恆鋸切力變進給速度的鋸架進給系統。
背景技術：
相對車、銑、鏜、磨、插、拉、鍛等金屬加工工具機的全方位持續改良設計，長期以來鋸床卻未得到應有的重視，相反被認定只是一種簡單的切斷下料金屬加工設備。目前，環境與資源的雙重約束是發展經濟時必需優先考慮解決的兩大難題；精密鑄造和精密鍛造之所以能迅速崛起，相當程度上得益於在「兩大難題」上的優異表現一資源節約與環境友好減少了金屬原材料的消耗，廢料的減量化又降低了對環境的壓力。同期，鋸床行業的最大變化是帶鋸床逐步取代了傳統的弓鋸床、圓盤鋸床，取得了鋸床市場的支配地位，如美國的帶鋸 床已達鋸床總量的80、0%。鋸切加工過程中，帶鋸床分別較弓型鋸床、圓盤鋸床節約材料56%,87. 5% ;因帶鋸床加工工件的鋸切截面質量好於弓型鋸床和圓盤鋸床，從而減少了後續的加工量、提高了生產效率。隨著現代製造工業朝著高效、高精度和低耗的方向發展，人們重新審視了鋸床在切削加工中的定位、作用與地位鋸切定義為金屬切削加工的起點，是零件加工過程中重要的組成環節；我國的鋸床行業具有明顯的地域特徵，浙江縉雲縣佔有全國70%以上的帶鋸床生產總量，2010年該縣帶鋸床和特色機械裝備實現工業產值143億
J Li ο國產鋸床已取得長足進步，但與發達國家的同類產品相比，無論是技術指標、還是附加值均存在較大差距。三方面的原因造成我國鋸床業大而不強的現狀首先，整體的科技實力尚不如人；其次，視帶鋸床為「簡單切斷設備」的陳舊理念阻礙了鋸床的技術進步；最後，「寧為雞頭，不做牛尾」的傳統觀念作祟一基於專業化分工配套體系的高效鋸床產業集群長期難產一各鋸床廠家熱衷主機、相互間「克隆」低價競爭。國產鋸床的薄弱環節正如《工具機工具行業「十二五」發展規劃》指出的在「數控系統和功能部件」。國產帶鋸床的主流數控系統是典型的電液控制系統，換言之，是由電氣控制、液壓驅動執行的系統。中低檔帶鋸床的電氣控制採用的是廉價的開關、繼電器組合，液壓系統限於開關量器件；國產高中檔帶鋸床的電氣控制一般採用PLC控制器，液壓系統不乏模擬量器件(如比例閥)。乍一看，高中檔國產帶鋸床的自動化水準尚可一鋸切過程全自動化；但國產帶鋸床的鋸切生產效率不及國外同行，鋸條的消耗量又遠高於國外同行，確是不爭的事實。從做大到做強，必須改進粗放型的國產「數控系統和功能部件」;立足金屬鋸切的機理，開發新一代「數控系統和功能部件」，逐一補上國產帶鋸床的短板；幸運的是，在學術界和企業界的共同努力下，帶鋸床的相關理論問題取得突破並形成共識，下一步的努力可聚焦在理論研究成果的技術實現和工程應用上。·鋸條運動是水平鋸切運動和垂直進給運動合成的複合運動；根據加工工件材料的硬度可確定最佳鋸切速度值。·進給運動的速度取值不僅與工件材料的硬度有關，而且應隨工件的鋸切寬度變化作出動態調整；恆鋸切力有助於延長鋸條的使用壽命、減少崩齒、斷帶事故率，以及鋸床生產效率的最大化；現有技術條件下，尚無直接採集鋸切力的可靠、實用、且價格合適的手段和方法。·工件鋸切進給(簡稱工進)由切入工進、鋸切工進和切出工進組成，鋸條切入和切出時的工況有別於鋸切工進。雖然切入和切出在工進總耗時中微不足道，卻是點接觸過渡到充分接觸(切齒數大於3 4)的動態過程或反之；鋸條尤其是齒尖所受的衝擊力往往過大、且呈現不可預測的隨機性，是打齒、齒尖磨損的高危期；眾所周知，航空業事故的80%以上發生在起飛降落階段，這與帶鋸床的「打齒、齒尖磨損」事故何其相似？！因此，設計專門的應對措施是必要的；鑑於過渡過程的瞬時特性，「應對措施」的關注點是實時性和有效性(避免打齒和減緩齒尖磨損)，其對鋸床生產效率的影響完全不必考慮，畢竟切入工進、切出工進的耗時太小太少。·為提高鋸床的生產效率，工件鋸切完成時，要求鋸架在油缸的驅動下快速上升復位，準備進入下一個工作循環；鋸床用戶的大量報告和鋸床生產廠商的測試結果表明現有鋸床的設計存在疏忽一鋸架快速上升復往時，鋸切料橫截面會與鋸條斜向分齒產生瞬間的劇烈摩擦；因此，這一疏忽亟待糾正。迄今為止，帶鋸床較有代表性的智慧財產權成果綜述如下 發明專利「智能鋸切帶鋸床」(申請號201010562127. 4)，提出由鋸條張緊液壓缸壓力傳感器和模數AD轉換單元構成鋸條張緊力檢測裝置，由鋸架進給液壓缸位移傳感器等構成電液伺服進給裝置；使帶鋸條在整個鋸切過程中承受的鋸切功率恆定。 發明專利「帶鋸床恆功率鋸切控制裝置」(申請號201010530562. 9)，提出根據鋸切負載的變化而調整鋸切進給速度，進給位移傳感器設置在帶鋸床的進給液壓缸內，張緊位移傳感器設置在帶鋸床的張緊液壓缸內；實現了對帶鋸條受到鋸切負載的非接觸檢測。上述有益探索，提出了當工件的截面尺寸和形狀發生變化時，調整進給速度進行恆功率鋸切的思路，有一定的參考價值，但探索成果仍存在局限鋸架進給控制系統未考慮切入工進和切出工進的特殊工況；工件完成鋸切後鋸架需快速上升復位，鋸切料橫截表面與鋸齒面會產生瞬間的劇烈摩擦、應對措施缺位；鑑於目前尚無直接採集鋸切力的可靠且價格合適的方法，上述研究者轉向檢測鋸條張緊力，但鋸條張緊力與鋸切力之間並無一一對應關係，即檢測鋸條張緊力的方法本身雖可行、但推導得出的鋸切力存在固有缺陷；因此，有必要在現有研究成果基礎上作深入的研究與創新。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種恆鋸切力變進給速度的鋸架進給系統。恆鋸切力變進給速度的鋸架進給系統包括鋸架、液壓系統、控制系統；鋸架包括主從動輪、測距傳感器、鋸條、工件檢測杆、裡氏硬度計、導向滑軌、行程開關、鋸架固定架、主動輪驅動變頻電機、從動輪張緊油缸和用於送料長度檢測的光柵尺；在鋸架固定架上設有主從動輪、測距傳感器、裡氏硬度計、導向滑軌、主動輪驅動變頻電機和從動輪張緊油缸，鋸條與主從動輪相連，主動輪與主動輪驅動變頻電機相連、從動輪與從動輪張緊油缸相連；工件檢測杆與導向滑軌配合安裝；行程開關安裝在導向滑軌的表面；裡氏硬度計固定安裝在工件檢測杆的下端處，裡氏硬度計下端面與工件檢測杆下端面平行且上移間距為1mm，光柵尺安裝在送料支架上；液壓系統包括油缸、壓力傳感器、順序閥、電磁換向閥、比例流量閥、單向閥、油泵、過濾器和油箱；油缸的有杆腔口與電磁換向閥的A 口相連，油缸的無杆腔口分別與順序閥輸入口、壓力傳感器相連，順序閥的輸出口與電磁換向閥的B 口相連，單向閥的輸入口與油泵的輸出口相連、單向閥的輸出口與電磁換向閥的P 口相連，比例流量閥的輸入口與電磁換向閥的T 口相連、輸入口與油箱相連，油箱通過過濾器連接到油泵的輸入口 ；控制系統採用上下位機的分層硬體結構，兩者通過RS232接口進行信息交互下位機控制系統包括相連接的MCU和CPLD，MCU分別與上位機觸摸液晶屏、裡氏硬度計、測距傳感器、壓力傳感器、主動輪驅動變頻電機的變頻器相連，CPLD通過光電耦合器分別與順序閥、電磁換向閥、單向閥、油泵、光柵尺和行程開關相連，CPLD通過數模轉換器和比例閥放大器與比例流量閥相連。本實用新型與背景技術相比，具有的有益效果是鋸架進給控制的硬體平臺採用上下位機分層結構，下位機基於MCU+CPLD的多機 協同架構；分層協同體系使實時/非實時任務能在各處理單元間合理分配，硬邏輯門電路則提升了系統的可靠性。進給速度隨鋸切寬度而變的前饋控制，大大緩解了鋸切寬度突變產生的幹擾，提高了鋸切工件品質和鋸床工效、降低了鋸條消耗量；壓力傳感器上傳油缸油壓值，實施恆鋸切力的閉環反饋進給控制；鋸床鋸切採用的前饋+反饋複合控制方案簡潔有效。量身定製的切入工進、切出工進和鋸架快速上升復位的控制策略，使鋸架進給控制系統的解決方案更完善。

圖I是恆鋸切力變進給速度的鋸架進給系統結構圖；圖2是恆鋸切力變進給速度的鋸架進給液壓系統圖；圖3是臥式金屬帶鋸床水平方向的輔助鋸切工藝流程圖；圖4是臥式金屬帶鋸床垂直方向的主鋸切工藝流程圖；圖5是雙金屬鋸條鋸齒的斜向分齒示意圖；圖6是裡氏硬度計結構原理圖；圖7是鋸架進給控制系統的硬體結構框圖；圖8是下位機控制系統的硬體結構框圖；圖9是工件橫截面類型和參數選擇的界面圖；圖10是鋸架進給的控制系統原理框圖；圖11是鋸架(條)位置與圓形工件寬度的關係示意圖；圖12是臥式金屬帶鋸床的鋸切控制流程圖。
具體實施方式
如圖1、2所示，恆鋸切力變進給速度的鋸架進給系統包括鋸架、液壓系統、控制系統；鋸架包括主從動輪I、測距傳感器2、鋸條3、工件檢測杆4、裡氏硬度計5、導向滑軌6、行程開關7、鋸架固定架25、主動輪驅動變頻電機21、從動輪張緊油缸22和用於送料長度檢測的光柵尺23 ;在鋸架固定架25上設有主從動輪I、測距傳感器2、裡氏硬度計5、導向滑軌6、主動輪驅動變頻電機21和從動輪張緊油缸22，鋸條3與主從動輪I相連，主動輪與主動輪驅動變頻電機21相連、從動輪與從動輪張緊油缸22相連；工件檢測杆4與導向滑軌6配合安裝；行程開關7安裝在導向滑軌6的表面；裡氏硬度計5固定安裝在工件檢測杆4的下端處，裡氏硬度計5下端面與工件檢測杆4下端面平行且上移間距為1mm，光柵尺23安裝在送料支架(圖中未標註)上；液壓系統包括油缸12、壓力傳感器13、順序閥14、電磁換向閥15、比例流量閥16、單向閥17、油泵18、過濾器19和油箱20 ;油缸12的有杆腔口與電磁換向閥15的A 口相連，油缸12的無杆腔口分別與順序閥14輸入口、壓力傳感器13相連，順序閥14的輸出口與電磁換向閥15的B 口相連，單向閥17的輸入口與油泵18的輸出口相連、單向閥17的輸出口與電磁換向閥15的P 口相連，比例流量閥16的輸入口與電磁換向閥15的T 口相連、輸入口與油箱20相連，油箱20通過過濾器19連接到油泵18的輸入口 ；控制系統採用上下位機的分層硬體結構，兩者通過RS232接口進行信息交互下位機控制系統包括相連接的MCU和CPLD，MCU分別與上位機觸摸液晶屏、裡氏硬度計5、測距傳感器2、壓力傳感器13、主動輪驅動變頻電機21的變頻器相連，CPLD通過光電耦合器 分別與順序閥14、電磁換向閥15、單向閥17、油泵18、光柵尺23和行程開關7相連，CPLD通過數模轉換器和比例閥放大器與比例流量閥16相連。此外，與鋸架進給系統有關的鋸床部件有雙立柱8、固定加工工件的前虎鉗9、送料後虎鉗10 (在前虎鉗背面，圖中未顯示)、鋸床固定座11、以及加工工件24。裡氏硬度計採用武漢格萊莫檢測設備有限公司的裡氏硬度計AR936 ;比例流量閥是德國HAWE公司的SEH2-3/36F-P-G24型二通比例流量閥，帶先導式測流孔，最大流量24L/min ;行程開關使用施耐德公司的XCKP-2110G11型行程開關；壓力傳感器採用瑞士富巴公司的5110EM壓力變送器，光柵尺採用廣東萬濠精密儀器股份有限公司的 WTB5-0600MM。鋸架通過雙立柱安裝在鋸床上、沿立柱作垂直方向的上下移動，雙立柱在鋸架運動中起導向作用；油缸杆與鋸架相連，提供鋸架垂直方向運動的驅動力；主從動輪安裝在鋸架上，鋸條通過外環繞方式連接主從動輪，通過調節從動輪張緊油缸的壓力調整從動輪與鋸條之間的間隙，從而調節鋸條和主從動輪之間的摩擦力；主動輪驅動變頻電機為主動輪提供動力，藉助鋸條與主從動輪間的摩擦力，實現鋸條的水平鋸切。檢測鋸條鋸切深度(鋸架位置)的測距傳感器固定安裝在鋸架上，隨鋸架一起上升或下降；導向滑軌固定安裝在鋸架上，工件檢測杆與導向滑軌配合安裝，導向滑軌對工件檢測杆的滑動提供導向。行程開關安裝在導向滑軌的表面，工件檢測杆的上端面緊壓著行程開關的推桿，即行程開關的推桿處在壓緊狀態。裡氏硬度計固定安裝在工件檢測杆的下端處，其下端面與工件檢測杆下端面平行且上移間距Imm貼合；工件檢測杆觸及工件時，裡氏硬度計的下端面也恰與工件相距1mm，保證了硬度計的檢測精度。光柵尺安裝在送料支架(圖中未標註)上，檢測後虎鉗送料或退料位置。鋸架進給液壓系統的工作原理如下當電磁換向閥的線圈YAl得電時，電磁換向閥工作在左位，液壓油在油泵的驅動下經過單向閥、比例流量閥和電磁換向閥的P、B 口到達油缸的無杆腔；同時有杆腔的油在油缸的活塞擠壓下經過電磁換向閥的A、T 口流向油箱中，在無杆腔油壓的作用下，液壓杆推動鋸架上升；通過調節比例流量閥的閥口大小、改變從油缸流向油缸無杆腔的液壓油流量大小，實現鋸架上升速度的調整。當電磁換向閥的線圈YA2得電時，電磁換向閥工作在右位，活塞杆在有杆腔油壓的作用下驅動鋸架下降，改變比例流量閥的閥口大小可控制鋸架下降速度；順序閥起平衡閥作用，防止因鋸架本身的自重引起下降。如圖3、4所示，在控制系統的上位機觸摸液晶屏上預設有多種工件橫截面類型和參數，根據鋸切工件的橫截面形狀在觸摸液晶屏上進行選擇和參數設定，或建立自定義的工件橫截面類型和參數，輸入表徵工件橫截面形狀的相關參數，輸入其它鋸切工藝參數一如鋸切力、鋸切工件長度等；按下啟動按鍵、進入鋸床的自動鋸切流程，鋸切流程按運動方向可分為水平方向的輔助鋸切流程和垂直方向的主鋸切流程。水平方向的輔助鋸切流程涉及的工序有後虎鉗按照設定的鋸切工件長度送料前進，前虎鉗夾緊後虎鉗鬆開、後虎鉗後退一個工件長度、前後虎鉗同時夾緊。垂直方向的主鋸切流程涉及的工序有鋸架在油缸的驅動下快速下降；切入工進、鋸切工進和切出工進；垂直方向的鋸切完成後，再次進入輔助鋸切工藝流程的另一工序一鋸切料後退一小距離，然後鋸架在油缸的驅動下快速上升復位；最後，前虎鉗鬆開、開始下一個工作循環。恆鋸切力變進給速度的鋸架進給方法為鋸切開始，控制系統控制鋸架快速下降，工件檢測杆4檢測到工件後，控制系統驅動裡氏硬度計5對工件的硬度進行檢測，裡氏硬度·計5測試值上傳給控制系統下位機的MCU中；MCU根據讀取到的材料硬度值，並結合帶鋸床行業推薦的金屬材料鋸切速度和進給量表，確定鋸條鋸切速度；控制系統實施鋸切的工進工序時，鋸切工進過程中控制系統實時讀取測距傳感器2的位置測量值，根據用戶選定的橫截面類型和參數計算出測距傳感器2檢測的鋸架位置與工件橫截面、即鋸切工件寬度的關係表，並參照帶鋸床行業推薦的金屬材料鋸切速度和進給量表建立鋸架位置、鋸架進給量函數，得到鋸架進給速度值，調節比例流量閥16的閥口開度，實施變進給速度鋸架進給的前饋控制；控制系統實時讀取壓力傳感器上傳的鋸切壓力值，與給定的鋸切力比較，再次調節比例流量閥16的閥口開度，實施恆鋸切力的閉環反饋進給控制，達到前饋、反饋的鋸架進給複合控制目的；在鋸架工進工序中，針對切入工進、切出工進的子過程，鋸條的鋸齒容易發生打齒、磨損的特殊工況，在切入工進和切出工進時，控制系統屏蔽恆鋸切力反饋進給控制的輸出，使鋸條的鋸切速度減半、進行低進給速度的開環控制；在工件鋸切完成時，根據鋸架快速上升復位的工藝要求，並避免鋸條與鋸斷面之間的摩擦造成磨損，執行鋸架快速上升復位前，鋸切料後退一小距離後，鋸架快速上升復位；如圖5所示，雙金屬帶鋸條鋸齒經分齒後按一定的規律左右傾斜排列；最常見的是斜向分齒模式三個齒一組構成一個完整的切槽刀頭，一齒左斜、一齒右斜、正齒位於中間。鋸切完畢後，鋸切料橫截面的表面較粗糙；在鋸架的快速上升復位回程前，先使後虎鉗夾緊工件後退1_，消除鋸架快速上升回程中鋸條的斜向分齒與鋸切料橫截面的劇烈摩擦，提高了鋸條的使用壽命。必須指出，前述主鋸切工藝流程所涉及的工件鋸切進給工序(簡稱工進)可細分成切入工進、鋸切工進和切出工進3個子工序，鋸條切入和切出時的工況有其特殊性一鋸齒與工件的接觸是不完全的，從點接觸過渡到充分接觸(切齒數大於3 4)或反之；根據鋸切理論，切入和切出時的鋸齒尤其是齒尖所受的衝擊力往往過大、且呈現不可預測的隨機性，造成打齒、鋸條磨損；因此，正確的控制策略是鋸條切入和切出時，酌情降低鋸條的鋸切速度，同時將恆鋸切力的閉環反饋進給控制切換至低進給速度的開環控制。如圖6所示，裡氏硬度計的檢測原理是用具有一定質量的衝擊體在規定試驗力作用下衝擊試樣表面，測量衝擊體距試樣表面Imm處的衝擊速度與回跳速度，利用電磁原理檢測與速度成正比的電壓。裡氏硬度值以衝擊體回跳速度與衝擊速度之比來表徵。AR936型裡氏硬度計由USB數據線5-1、釋放按鈕5-2、加載套5-3、導管5_4、衝擊總成5_5 (衝擊總成包括線圈、衝擊體、支撐環)構成。裡氏硬度計測試過程裡氏硬度計安裝在工件檢測杆下端面平行且上移Imm處，裡氏硬度計的支撐環貼合在工件的表面上，在機臺穩定後，按釋放按鈕啟動裡氏硬度計測量即可，測試完畢後，裡氏硬度計通過USB數據線將測試結果上傳給控制系統。如圖7所示，臥式金屬帶鋸床鋸架進給的控制系統硬體採用上下位機分層結構，兩者通過RS232接口進行信息交互。上位機是配置觸控螢幕的嵌入式系統，用戶通過上位機觸摸液晶屏設定鋸床運行參數，設置鋸切工件有關橫截面的寬度等運行參數，下發運行控制命令和運行參數；上位機同時負責顯示、存儲下位機上傳的各種信息，如當前鋸切速度、加工尺寸，加工數量等。下位機控制器接收上位機發送的命令、參數等信息，控制和管理鋸床的鋸切工藝流程，上傳實時的鋸切工況參數。如圖8所示，下位機控制器硬體基於MCU+CPLD的多機協同架構MCULPC2368是一款以ARM7TDMI-S為內核的微控制系統，CPLD選用ALTERA公司MAXII系列的·EPM1270T144C5N—內含1270個邏輯單元(LE)、等價於980宏單元、最大用戶可用I/O 212。MCU負責與上位機的信息交互、獲取用戶設置的運行參數和命令，讀取壓力、測距等傳感器採集的信息；負責數據處理和運行狀態的管理、協調鋸床鋸切過程的控制；將控制命令下傳給CPLD、讀取CPLD的實時運行狀態、開關量輸入狀態等信息；並將當前鋸切速度、加工尺寸等信息上傳給上位機顯示和存儲；總之，MCU主要承擔非實時性任務，而實時控制工作則分配給CPLD完成。MCU通過自帶的USB接口與裡氏硬度計相連，讀取裡氏硬度計測量值；經RS485接口與交流變頻器連接，設置交流變頻器的輸出頻率控制鋸條的鋸切速度；藉助數模轉換接口讀取壓力傳感器採集的油缸油壓值；接收測距傳感器的測距值、參照給定的工件橫截面類型和參數、計算出鋸條鋸切工件時的實際鋸切寬度(注鋸切寬度是測距值的函數)，「實際鋸切寬度」(測距值)結合裡氏硬度計提供的硬度值、最終「確定進給速度」，通過數模轉換器、比例放大器連接比例流量閥，根據「確定進給速度」改變比例流量閥的流量來調整鋸架的進給速度，實施「基於工件硬度和實際鋸切寬度」的鋸架進給速度的前饋控制。同時，下位機獲取壓力傳感器上傳的油缸油壓值，實施恆鋸切力的閉環反饋進給控制；因此，鋸床鋸切採用的是前饋+反饋的複合控制方案。交流變頻器採用臺達VFD037M43A型交流變頻器，比例放大器選用北京華德液壓工業集團有限責任公司的VT-2000型放大器。MCU外擴一片EEPR0M，存儲常用材料硬度值、橫截面寬度與鋸架進給速度關係的係數表；實時控制主要由CPLD執行，它的引腳通過光耦與外設相連，讀取光柵尺和輸入開關量信號，輸出開關信號通過場效應管驅動電磁閥或交流接觸器，通過模數轉化器經比例閥放大器控制比例流量閥驅動鋸架(條)按一定的速度進給。ARM與CPLD通過SPI接口進行通信，ARM的引腳60 63分別與EPM1270T144C5N的引腳87 83相連。如圖9所示，上位機觸摸液晶屏上預設多種工件橫截面類型和參數選擇的界面圖；操作員在鋸切開始前選擇好工件的橫截面類型、輸入相關參數，下位機MCU根據所選的工件橫截面類型及相關參數，調用相應的計算公式，計算測距傳感器檢測的鋸架(條)位置與工件橫截面一鋸切工件寬度的關係表；或建立用戶自定義的工件橫截面類型，並計算測距傳感器檢測的鋸架(條)位置與工件橫截面一鋸切工件寬度的關係表，存儲計算結果；在下位機EEPROM中存儲如表I所示的鋸切行業推薦的常用金屬材料鋸切速度和進給量表。鋸架(條)的鋸切速度和進給速度主要由工件鋸切寬度和工件材料(硬度)決定。參照表1，相同材料，其進給量與鋸切寬度近似成一次線性關係Vf = kl+b。在實際使用中，首先在觸摸液晶屏上給出鋸切工件的橫截面類型及相關參數；下位機根據裡氏硬度計所測工件硬度值，確定鋸架(條)的鋸切速度；依據鋸架位置與鋸切工件寬度的關係表、再結合表I和工件硬度值，建立鋸架位置(鋸切寬度)進給量表，作為實施變進給速度前饋控制的依據。表I常用金屬材料鋸切速度和進給量表
權利要求1. 一種恆鋸切力變進給速度的鋸架進給系統，其特徵在於系統包括鋸架、液壓系統、控制系統；鋸架包括主從動輪(I)、測距傳感器(2)、鋸條(3)、工件檢測杆(4)、裡氏硬度計(5)、導向滑軌(6)、行程開關(7)、鋸架固定架(25)、主動輪驅動變頻電機(21)、從動輪張緊油缸(22)和用於送料長度檢測的光柵尺(23);在鋸架固定架(25)上設有主從動輪(I)、測距傳感器(2)、裡氏硬度計(5)、導向滑軌(6)、主動輪驅動變頻電機(21)和從動輪張緊油缸(22)，鋸條(3)與主從動輪(I)相連，主動輪與主動輪驅動變頻電機(21)相連、從動輪與從動輪張緊油缸(22)相連；工件檢測杆(4)與導向滑軌(6)配合安裝；行程開關(7)安裝在導向滑軌(6)的表面；裡氏硬度計(5)固定安裝在工件檢測杆(4)的下端處，裡氏硬度計(5)下端面與工件檢測杆(4)下端面平行且上移間距為1mm，光柵尺(23)安裝在送料支架上；液壓系統包括油缸(12)、壓力傳感器(13)、順序閥(14)、電磁換向閥(15)、比例流量閥(16)、單向閥(17)、油泵(18)、過濾器(19)和油箱(20);油缸(12)的有杆腔口與電磁換向閥(15)的A 口相連，油缸(12)的無杆腔口分別與順序閥(14)輸入口、壓力傳感器(13)相連，順序 閥(14)的輸出口與電磁換向閥(15)的B 口相連，單向閥(17)的輸入口與油泵(18)的輸出口相連、單向閥(17)的輸出口與電磁換向閥(15)的P 口相連，比例流量閥(16)的輸入口與電磁換向閥(15)的T 口相連、輸入口與油箱(20)相連，油箱(20)通過過濾器(19)連接到油泵(18)的輸入口 ；控制系統採用上下位機的分層硬體結構，兩者通過RS232接口進行信息交互下位機控制系統包括相連接的MCU和CPLD，MCU分別與上位機觸摸液晶屏、裡氏硬度計(5)、測距傳感器(2)、壓力傳感器(13)、主動輪驅動變頻電機(21)的變頻器相連，CPLD通過光電耦合器分別與順序閥(14)、電磁換向閥(15)、單向閥(17)、油泵(18)、光柵尺(23)和行程開關(7)相連，CPLD通過數模轉換器和比例閥放大器與比例流量閥(16)相連。
專利摘要本實用新型公開一種恆鋸切力變進給速度的鋸架進給系統，系統由鋸架、液壓系統、控制系統組成；鋸架通過雙立柱安裝在鋸床上、油缸驅動鋸架沿立柱上下移動。控制系統為分層多機協同的硬體體系架構，實時/非實時任務按類分配至各處理單元，硬邏輯門電路則提升了系統的可靠性。系統依據操作員選定的工件橫截面類型和參數、結合測出的鋸架位移和工件材料硬度，實施基於工件鋸切寬度變量的變進給速度前饋控制；本實用新型根據壓力傳感器採集的油缸油壓值，進行恆鋸切力的閉環反饋進給控制；提高了鋸切工件品質和鋸床工效、降低了鋸條消耗量。量身定製的切入、切出工進和鋸架快速上升復位的控制策略，使鋸架進給控制系統的解決方案更完善。
文檔編號B23D55/08GK202684206SQ201220224149
公開日2013年1月23日 申請日期2012年5月17日 優先權日2012年5月17日
發明者陳則煌, 李斌勝, 朱秋國, 吳學遠, 吳明光 申請人:杭州飄哲電子科技有限公司, 浙江鋸力煌鋸床股份有限公司