專利名稱：一種帶鋸床恒功率鋸切控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種帶鋸床恒功率鋸切控制裝置。
背景技術(shù)：
帶鋸床作為鋸床的一種，是一種通過帶鋸條作為工具，廣泛應(yīng)用于鋸切黑色金屬、 有色金屬，非金屬材料場(chǎng)合的機(jī)床。帶鋸床的系統(tǒng)組成有床身和立柱部分、鋸架和據(jù)帶傳 動(dòng)部分、張緊部分、導(dǎo)向部分、工件夾緊部分、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、潤滑和冷卻系 統(tǒng)。帶鋸床的鋸切進(jìn)給系統(tǒng)由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)控制和電氣控制系統(tǒng)組成。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是由 泵、閥、油缸、油箱、管路等元輔件組成的液壓回路，電氣控制系統(tǒng)是由電氣箱、控制箱、接線 盒、行程開關(guān)、電磁鐵等組成的控制回路。帶鋸床的鋸切進(jìn)給是由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在電氣傳動(dòng) 系統(tǒng)的控制下完成的，進(jìn)給參數(shù)事先由操作人員根據(jù)鋸切材料設(shè)定，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在進(jìn)給 參數(shù)下進(jìn)行工作。現(xiàn)有帶鋸床的鋸切進(jìn)給控制方法主要有恒速進(jìn)給和變速進(jìn)給。恒速進(jìn)給依靠帶鋸 床自身重力或是對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)給定信號(hào)實(shí)現(xiàn)。其中存在的不足在于沒有考慮到鋸切負(fù)載 的突變，變速進(jìn)給能夠根據(jù)鋸切負(fù)載的變化調(diào)整進(jìn)給速度。帶鋸床鋸切進(jìn)給控制裝置有液 壓開環(huán)控制裝置，帶鋸條兩點(diǎn)支反力反饋裝置。液壓開環(huán)控制裝置只考慮到了滿足進(jìn)給要 求，沒有考慮到在進(jìn)給過程中鋸切負(fù)載的可變性。帶鋸條兩點(diǎn)支反力反饋裝置通過檢測(cè)帶 鋸條上受到的鋸切負(fù)載來進(jìn)行帶鋸床進(jìn)給控制，支反力反饋裝置由于需要和帶鋸條在高速 運(yùn)行中時(shí)刻保持接觸，時(shí)間長了就會(huì)產(chǎn)生磨損，影響檢測(cè)精度。專利公開號(hào)為CN86200216 專利所涉及的為具有恒進(jìn)給力機(jī)構(gòu)的帶鋸床，它通過一個(gè)具有恒壓的液壓油缸和帶鋸床鋸 架嚙合工作，對(duì)工件提供基本不變的鋸切壓力，該方法沒有檢測(cè)鋸切負(fù)載的大小，并且機(jī)械 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種帶鋸床恒功率鋸切控制裝置。該裝 置通過帶鋸條張緊液壓缸的位移檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)鋸切過程帶鋸條所受鋸切負(fù)載的實(shí)時(shí)反饋；通 過具有PID控制算法的鋸切進(jìn)給控制器，根據(jù)實(shí)際鋸切負(fù)載反饋和設(shè)定鋸切負(fù)載相比較的 結(jié)果，調(diào)節(jié)鋸切進(jìn)給速度的比例閥流量，從而實(shí)現(xiàn)鋸切過程的鋸切負(fù)載(恒功率)恒定控 制。本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種帶鋸床恒功率鋸切控制裝置包括進(jìn)給位移傳感器、張緊位移傳感器、控制電 路和比例換向閥。進(jìn)給位移傳感器設(shè)置在帶鋸床的進(jìn)給液壓缸內(nèi)，張緊位移傳感器設(shè)置在帶鋸床的 張緊液壓缸內(nèi)，進(jìn)給位移傳感器的信號(hào)輸出端、張緊位移傳感器的的信號(hào)輸出端分別與控 制電路中的A/D采樣模塊連接，控制電路的信號(hào)輸出端與比例換向閥的信號(hào)輸入端連接。所述的進(jìn)給位移傳感器采用磁致伸縮位移傳感器，磁致伸縮位移傳感器的測(cè)桿伸入進(jìn)給液壓缸的活塞桿內(nèi)并與進(jìn)給活塞桿活動(dòng)連接；進(jìn)給活塞桿的尾部設(shè)置有第一磁環(huán)， 所述的第一磁環(huán)、進(jìn)給活塞桿和測(cè)桿同軸設(shè)置。所述的張緊位移傳感器采用磁致伸縮位移傳感器，磁致伸縮位移傳感器的測(cè)桿伸 入張緊液壓缸的活塞桿內(nèi)并與張緊活塞桿活動(dòng)連接；張緊活塞桿的尾部設(shè)置有第二磁環(huán)， 所述的第二磁環(huán)、張緊活塞桿和測(cè)桿同軸設(shè)置。所述的控制電路包括A/D采樣模塊、控制模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊。A/D采樣模塊自帶 A/D采樣電源，A/D采樣模塊的輸出端與控制模塊的I/O 口信號(hào)連接；控制模塊的I/O 口、控 制端與D/A轉(zhuǎn)換模塊信號(hào)連接；D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出端作為控制電路的信號(hào)輸出端；控制電 路還包括顯示模塊。所述的比例換向閥的第一油路控制端、第二油路控制端分別與進(jìn)給液壓缸的兩個(gè) 油路進(jìn)出口連接；比例換向閥的進(jìn)油口分為兩路，一路經(jīng)單向閥、油泵、過濾器與油源連通， 另一路經(jīng)溢流閥后與油源連通；比例換向閥的回油口直接與油源連通。本實(shí)用新型相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果相比較直接檢測(cè)帶鋸條受到的鋸 切負(fù)載，本實(shí)用新型通過帶鋸條張緊液壓缸的位移檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)帶鋸條受到鋸切負(fù)載的 非接觸檢測(cè)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)鋸切過程帶鋸條所受鋸切負(fù)載的實(shí)時(shí)反饋，實(shí)用性和可靠性都 比直接檢測(cè)更加好。本實(shí)用新型根據(jù)實(shí)際鋸切負(fù)載反饋和設(shè)定鋸切負(fù)載相比較的結(jié)果，通 過具有PID控制算法的鋸切進(jìn)給控制器的計(jì)算，調(diào)節(jié)鋸切進(jìn)給速度的比例閥流量，從而實(shí) 現(xiàn)鋸切過程的鋸切負(fù)載(恒功率)恒定控制，最明顯的好處就是延長了提高了帶鋸條的壽 命。

[0013]圖1為控制過程原理圖；[0014]圖2為帶鋸床側(cè)視圖；[0015]圖3為帶鋸床主視圖；[0016]圖4為傳感器安裝圖；[0017]圖5為控制電路原理框圖；[0018]圖6為控制電路A/D模塊電路圖[0019]圖7為控制電路D/A模塊電路圖[0020]圖8為控制電路顯示模塊電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。一種帶鋸床恒功率鋸切控制裝置包括進(jìn)給位移傳感器、張緊位移傳感器、控制電 路和比例換向閥。進(jìn)給位移傳感器設(shè)置在帶鋸床的進(jìn)給液壓缸內(nèi)，張緊位移傳感器設(shè)置在 帶鋸床的張緊液壓缸內(nèi)。如圖1所示，帶鋸床恒功率鋸切控制裝置的控制過程如下首先操作員據(jù)鋸切材 料調(diào)節(jié)帶鋸床張緊液壓缸，此時(shí)的張緊液壓缸位移信號(hào)被張緊位移傳感器采集，并將所述 位移信號(hào)設(shè)為參考信號(hào)r (t)。然后帶鋸床開始工作，隨著鋸切負(fù)載的不斷變化，張緊位移 傳感器不斷采集張緊液壓缸的位移信號(hào)，并將這一位移信號(hào)設(shè)為反饋信號(hào)c (t)，反饋信號(hào)c(t)和參考信號(hào)r(t)比較后，產(chǎn)生偏差信號(hào)e(t)，e(t)通過具有PID控制器算法的鋸切 進(jìn)給控制電路輸出控制信號(hào)u (t)，控制電路中的比例參數(shù)，積分參數(shù)，微分參數(shù)根據(jù)帶鋸床 實(shí)際工作情況調(diào)節(jié)?？刂菩盘?hào)u(t)控制比例換向閥，調(diào)節(jié)比例換向閥的開口。比例換向閥 輸出流量q(t)調(diào)節(jié)進(jìn)給液壓缸的位移y(t)，從而控制帶鋸床的上下運(yùn)動(dòng)。帶鋸床的進(jìn)給位 移y(t)變化導(dǎo)致帶鋸床所受的鋸切負(fù)載F (t)的變化，帶鋸床所受的鋸切負(fù)載F (t)的變化 引起帶鋸床所需張緊力的變化，從而導(dǎo)致張緊液壓缸位移的變化，此時(shí)張緊液壓缸的位移 反饋信號(hào)c (t)就和設(shè)定信號(hào)r(t)產(chǎn)生了偏差，反饋信號(hào)c (t)繼續(xù)和參考信號(hào)r(t)進(jìn)行 比較并進(jìn)行下一輪的控制。如圖2所示，進(jìn)給位移傳感器1的信號(hào)輸出端、張緊位移傳感器的信號(hào)輸出端A分 別與控制電路中的A/D采樣模塊4連接，控制電路的D/A模塊信號(hào)輸出端3與比例換向閥2 的信號(hào)輸入端連接。進(jìn)給位移傳感器1采用磁致伸縮位移傳感器，磁致伸縮位移傳感器安 裝在進(jìn)給液壓缸的尾部。比例換向閥2的第一油路控制端Al 口、第二油路控制端Bl 口分別與進(jìn)給液壓缸 的兩個(gè)油路進(jìn)出口連接；比例換向閥2的進(jìn)油口分為兩路，一路經(jīng)單向閥、油泵、過濾器與 油源連通，另一路經(jīng)溢流閥后與油源連通；比例換向閥2的回油口直接與油源連通。如圖3所示，張緊位移傳感器10采用磁致伸縮位移傳感器，帶鋸床的張緊液壓缸 與導(dǎo)向板6連接，帶輪和電機(jī)、軸承裝在導(dǎo)向板6上。將導(dǎo)向板6的四個(gè)凸軸部分伸入到四 個(gè)導(dǎo)向底座5中，四個(gè)導(dǎo)向底座5通過螺栓固定鋸架上。張緊液壓缸9與鋸架的連接通過 中間耳軸連接，先將支撐下端蓋通過螺栓固定在鋸架上，再將張緊液壓缸9的中間耳軸伸 入到支撐下端蓋中，然后將支撐上端蓋伸入到張緊液壓缸9的中間耳軸中，再將支撐上端 蓋和支撐下端蓋通過螺栓連接。張緊液壓缸9的頂部裝有耳環(huán)8，耳環(huán)8通過銷軸和耳環(huán)支 座7連接，耳環(huán)支座7由四個(gè)螺栓固定在導(dǎo)向板6上。張緊位移傳感器10的信號(hào)輸出線A 通過比較器LM393和控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7665的模擬輸入端INAl連接。如圖4所示，上面提到的張緊位移傳感器和進(jìn)給位移傳感器在液壓缸內(nèi)的具體安 裝細(xì)節(jié)如下，磁致伸縮位移傳感器的測(cè)桿11伸入張緊液壓缸的活塞桿12內(nèi)并與張緊活塞 桿12活動(dòng)連接；張緊活塞桿12的尾部設(shè)置有磁環(huán)13，所述的磁環(huán)13、張緊活塞桿12和測(cè) 桿11同軸設(shè)置。磁致伸縮位移傳感器的測(cè)桿11尾部是螺紋連接部分14，螺紋連接部分14 安裝在張緊液壓缸或進(jìn)給液壓缸尾部的安裝孔中。如圖5所示，控制電路原理框圖中，控制器采用STC11F32XE芯片，A/D轉(zhuǎn)換模塊采 用AD7655芯片，D/A轉(zhuǎn)換模塊采用DA0832芯片，顯示模塊由兩塊四位的LED數(shù)碼管組成， 用于顯示張緊液壓缸位移值和進(jìn)給液壓缸速度值。鍵盤輸入模塊用于控制裝置的啟動(dòng)，停 止和復(fù)位。張緊液壓缸傳感器的信號(hào)輸出線A和進(jìn)給液壓缸傳感器的信號(hào)輸出線B分別通 過一路A/D模塊連接控制器，控制器的輸出信號(hào)通過D/A模塊后輸出電流信號(hào)，電流信號(hào)再 經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)化電壓信號(hào)控制比例換向閥。如圖6所示，A/D模塊由芯片AD7655完成，AD780提供穩(wěn)定的2. 5V電源。張緊液 壓缸位移輸入信號(hào)A經(jīng)過LM393比較器后和AD7655的模擬輸入端INAl連接，進(jìn)給液壓缸 位移輸入信號(hào)B經(jīng)過LM393比較器后和AD7655的模擬輸入端INA2連接。AD7655經(jīng)過轉(zhuǎn)換 后，向控制器輸出信號(hào)，輸出信號(hào)由端口 DO D15完成，AD7655的端口 DO D15分別連接 控制器的P0，P2 口，共計(jì)16個(gè)端口。AD7655在轉(zhuǎn)換的過程中需要5條控制信號(hào)線，它們分別是輸入信號(hào)選擇位A0、A/D轉(zhuǎn)換開始位石^^、A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)標(biāo)志位@、輸出數(shù) 據(jù)可用狀態(tài)標(biāo)志位BUSY和數(shù)據(jù)輸出通道選擇位J/及。輸入信號(hào)選擇位A0，由于AD7655為 4通道A/D轉(zhuǎn)換器，可以同時(shí)輸入兩路模擬信號(hào)，在芯片內(nèi)部表示為INAl、INBl、INA2、INB2， 在輸入信號(hào)選擇位AO為低電平的時(shí)候INAl、INBl兩路模擬信號(hào)輸入到A/D轉(zhuǎn)換芯片，當(dāng)AO 為高電平的時(shí)候，INA2.INB2兩路模擬信號(hào)輸入到A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)。輸入信號(hào)選擇位AO受控 制器P3. 7的控制。在輸入信號(hào)選擇位確定以后，控制器將通過引腳對(duì)AD7655發(fā)送開始轉(zhuǎn) 換命令，即通過P3. 5向AD7655的^^發(fā)送控制命令，當(dāng)CA^ST為低電平時(shí)，AD7655開 始A/D轉(zhuǎn)換，由于AD7655同時(shí)采集了兩路信號(hào)，AD7655將分兩次將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，每 次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)束AD7655的管腳@就出現(xiàn)一次低電平狀態(tài)，控制器可以通過P3. 3對(duì)轉(zhuǎn)換 狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)采集的兩路模擬信號(hào)都轉(zhuǎn)換結(jié)束后，即數(shù)據(jù)處于可用的狀態(tài)，此時(shí)AD7655 的BUSY引腳出現(xiàn)低電平，而在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的過程中BUSY引腳為高電平狀態(tài)，控制器將通過 P3. 4讀取數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，當(dāng)讀取的數(shù)據(jù)為低電平的時(shí)候就可以將信號(hào)轉(zhuǎn)換結(jié)果讀取到控 制器內(nèi)。由于在BUSY為低電平的時(shí)候，AD7655的數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)部存在兩路模擬信號(hào)的轉(zhuǎn) 換結(jié)果，故此在讀取的過程中必須對(duì)讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，控制器可以通過P4. 4向AD7655的 引腳發(fā)送輸出數(shù)據(jù)選擇信號(hào)，當(dāng)P4. 4為低電平的時(shí)候，將讀取到B通道的數(shù)據(jù)，相反， 當(dāng)P4. 4為高電平的時(shí)候，將讀取到A通道的信號(hào)。在讀取數(shù)據(jù)的過程中，控制器要通過P3. 6 管腳向AD7655的云萬引腳發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。如圖7所示，控制器采用芯片STC11F32XE，D/A模塊由芯片DAC0832完成?？刂破?的Pl 口連接DAC0832的數(shù)據(jù)輸入口 DIO DI7，DAC0832采用單緩沖方式連接，控制器的 P3. 2連接DAC0832的片選端芒互，用于開始或停止D/A轉(zhuǎn)換。D/A轉(zhuǎn)換結(jié)束后，DAC0832的 IOUTl和I0UT2輸出電流信號(hào)，電流信號(hào)經(jīng)過LM393后轉(zhuǎn)化為電壓后輸出，輸出的0 IOV 電壓控制比例換向閥C。控制器的P4.5 口，P4.6 口，P4. 7 口分別連接三個(gè)按鍵，實(shí)現(xiàn)裝置 的啟動(dòng)，停止和復(fù)位。如圖8所示，顯示模塊由一塊74LS138譯碼器芯片和一塊移位寄存器74HC164芯 片以及兩片LED數(shù)碼管組成，LED數(shù)碼管D，E可以顯示四位0 9的數(shù)字，LED數(shù)碼管D用 于顯示張緊液壓缸位移，LED數(shù)碼管E用于顯示進(jìn)給液壓缸速度。74LS138譯碼器的A，B，C 口分別連接控制器的P4. 3，P4. 2，P4. 1 口。用于顯示張緊液壓缸位移的LED數(shù)碼管D的4 個(gè)段選引腳連接74LS138譯碼器的YO TO，用于顯示進(jìn)給液壓缸位移的LED數(shù)碼管E的4 個(gè)段選引腳連接74LS138譯碼器的W Y7。YO Y7用于對(duì)LED數(shù)碼管的8個(gè)位進(jìn)行選 擇?？刂破鞯腜3.0 口連接移位寄存器76HC164的數(shù)據(jù)輸入端A1，A2 口，用于向移位寄存器 74HC164提供串行數(shù)據(jù)?？刂破鞯腜3.1 口連接移位寄存器74HC164的CLOCK端，用于向移 位寄存器74HC164提供移位脈沖信號(hào)，控制器的P4. 0 口連接移位寄存器74HC164的RESET 端口，對(duì)移位寄存器74HC164進(jìn)行復(fù)位操作。LED數(shù)碼管的8個(gè)段選引腳分別連接移位寄存 器74HC164的并行數(shù)據(jù)輸出口 Q端，用于接收控制器輸出的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1. 一種帶鋸床恒功率鋸切控制裝置，包括進(jìn)給位移傳感器、張緊位移傳感器、控制電路 和比例換向閥，其特征在于進(jìn)給位移傳感器設(shè)置在帶鋸床的進(jìn)給液壓缸內(nèi)，張緊位移傳感器設(shè)置在帶鋸床的張緊 液壓缸內(nèi)，進(jìn)給位移傳感器的信號(hào)輸出端、張緊位移傳感器的的信號(hào)輸出端分別與控制電 路中的A/D采樣模塊連接，控制電路的信號(hào)輸出端與比例換向閥的信號(hào)輸入端連接；所述的進(jìn)給位移傳感器采用磁致伸縮位移傳感器，磁致伸縮位移傳感器的測(cè)桿伸入進(jìn) 給液壓缸的活塞桿內(nèi)并與進(jìn)給活塞桿活動(dòng)連接；進(jìn)給活塞桿的尾部設(shè)置有第一磁環(huán)，所述 的第一磁環(huán)、進(jìn)給活塞桿和測(cè)桿同軸設(shè)置；所述的張緊位移傳感器采用磁致伸縮位移傳感器，磁致伸縮位移傳感器的測(cè)桿伸入張 緊液壓缸的活塞桿內(nèi)并與張緊活塞桿活動(dòng)連接；張緊活塞桿的尾部設(shè)置有第二磁環(huán)，所述 的第二磁環(huán)、張緊活塞桿和測(cè)桿同軸設(shè)置；所述的控制電路包括A/D采樣模塊、控制模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊，A/D采樣模塊自帶A/D采 樣電源，A/D采樣模塊的輸出端與控制模塊的I/O 口信號(hào)連接，控制模塊的I/O 口、控制端 與D/A轉(zhuǎn)換模塊信號(hào)連接，D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出端作為控制電路的信號(hào)輸出端，控制電路還 包括顯示模塊；所述的比例換向閥的第一油路控制端、第二油路控制端分別與進(jìn)給液壓缸的兩個(gè)油路 進(jìn)出口連接；比例換向閥的進(jìn)油口分為兩路，一路經(jīng)單向閥、油泵、過濾器與油源連通，另一 路經(jīng)溢流閥后與油源連通；比例換向閥的回油口直接與油源連通。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種帶鋸床恒功率鋸切控制裝置?，F(xiàn)有的控制裝置無法根據(jù)鋸切負(fù)載的變化而調(diào)整鋸切進(jìn)給速度。本實(shí)用新型包括進(jìn)給位移傳感器、張緊位移傳感器、控制電路和比例換向閥。進(jìn)給位移傳感器設(shè)置在帶鋸床的進(jìn)給液壓缸內(nèi)，張緊位移傳感器設(shè)置在帶鋸床的張緊液壓缸內(nèi)，進(jìn)給位移傳感器的信號(hào)輸出端、張緊位移傳感器的的信號(hào)輸出端分別與控制電路中的A/D采樣模塊連接，控制電路的信號(hào)輸出端與比例換向閥的信號(hào)輸入端連接。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了對(duì)帶鋸條受到鋸切負(fù)載的非接觸檢測(cè)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)鋸切過程帶鋸條所受鋸切負(fù)載的實(shí)時(shí)反饋，實(shí)用性和可靠性都比直接檢測(cè)好。
文檔編號(hào)B23D55/08GK201848600SQ201020591180
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者倪敬, 許明, 邵斌 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)