專利名稱：一種氣動(dòng)式飛鋸智能控制定尺裝置及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其是涉及鋼管生產(chǎn)線上的一種在線切斷定尺裝置。本發(fā)明還涉及該定尺裝置的實(shí)現(xiàn)方法。
在焊管生產(chǎn)線上，經(jīng)高頻焊接的鋼管需要一種按生產(chǎn)要求連續(xù)切斷的裝置-飛鋸。
目前已有應(yīng)用的電動(dòng)式和電液控制式飛鋸可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制、且定尺精度高，但因價(jià)格昂貴、限制了它們的應(yīng)用。而在焊管生產(chǎn)線目前得到廣泛使用的是氣動(dòng)式飛鋸，它利用兩個(gè)氣缸控制壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)飛鋸。氣動(dòng)式飛鋸價(jià)格低廉、但因無(wú)法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制、所以定尺精度低、誤差大。因此，解決氣動(dòng)式飛鋸定尺精度低的問(wèn)題，有著廣泛的應(yīng)用前景。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種高精度智能定尺裝置，用于焊管廠家對(duì)舊飛鋸進(jìn)行技術(shù)改造或供焊管機(jī)組生產(chǎn)廠家為其氣動(dòng)式飛鋸配套使用。為此，本發(fā)明還提供一種可以不利用閉環(huán)控制而提高定尺的方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用利用單片機(jī)為硬件核心，擴(kuò)展有程序存貯器，數(shù)據(jù)存貯器，可編程接口等外圍元件，組成一智能系統(tǒng)；在軋機(jī)上加裝測(cè)速裝置，主要由計(jì)數(shù)輥、增量式光電編碼器、計(jì)數(shù)輥架組成。計(jì)數(shù)輥與鋼管磨擦接觸，鋼管行走時(shí)磨擦計(jì)數(shù)輥，兩者間無(wú)滑動(dòng)，以等線速度運(yùn)動(dòng)。計(jì)數(shù)輥帶動(dòng)光電編碼器，兩者轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相同。這樣，就把鋼管長(zhǎng)度變換為對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，經(jīng)光電隔離后輸入智能系統(tǒng)。單片機(jī)對(duì)管長(zhǎng)、管速檢測(cè)計(jì)算，并根據(jù)飛鋸小車運(yùn)動(dòng)規(guī)律、加速度等因素，進(jìn)行綜合運(yùn)算，判斷飛鋸小車的最佳推出時(shí)刻，當(dāng)飛鋸小車速度與管速同步并達(dá)到給定長(zhǎng)度時(shí)，單片機(jī)依次發(fā)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(dòng)作。
本發(fā)明所提供的不利用閉環(huán)控制提高氣動(dòng)式飛鋸定尺精度方法是由研究氣動(dòng)式飛鋸的工作原理發(fā)現(xiàn)，氣動(dòng)式飛鋸的定尺誤差主要是由飛鋸小車推出的提前時(shí)間的變化所引起的，利用單片機(jī)把該時(shí)間測(cè)出，并把它作為鋸切下一根鋼管的提前時(shí)間。因?yàn)轱w鋸在鋸切相鄰連續(xù)兩根鋼管的提前時(shí)間，不會(huì)有大的變化。利用數(shù)學(xué)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(shí)間，作為下根鋼管的提前時(shí)間的依據(jù)。只要這個(gè)提前時(shí)間一確立，單片機(jī)就可以根據(jù)鋼管速度發(fā)出夾緊和飛鋸小車的推出指令，就能提高定尺精度。
由于采用了上述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和提高氣動(dòng)式飛鋸定尺精度的方法，本發(fā)明在用于對(duì)氣動(dòng)式舊飛鋸進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，具有氣動(dòng)部分不需作任何改動(dòng)，和改造時(shí)間短、改造過(guò)程簡(jiǎn)單、方法科學(xué)實(shí)用、費(fèi)用低廉、定尺精度高等特點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明的主程序流程圖；圖2為本發(fā)明的中斷服務(wù)子程序流程圖；本發(fā)明的特點(diǎn)是采用利用單片機(jī)為硬件核心，擴(kuò)展有程序存貯器，數(shù)據(jù)存貯器，可編程接口等外圍元件，組成一智能系統(tǒng)；在軋機(jī)上加裝測(cè)速裝置，主要由計(jì)數(shù)輥、增量式光電編碼器、計(jì)數(shù)輥架組成。計(jì)數(shù)輥與鋼管磨擦接觸，鋼管行走時(shí)磨擦計(jì)數(shù)輥，兩者間無(wú)滑動(dòng)，以等線速度運(yùn)動(dòng)。計(jì)數(shù)輥帶動(dòng)光電編碼器，兩者的轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相同。這樣，就把鋼管長(zhǎng)度變換為對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，經(jīng)光電隔離后輸入智能系統(tǒng)。單片機(jī)對(duì)管長(zhǎng)、管速檢測(cè)計(jì)算，并根據(jù)飛鋸小車運(yùn)動(dòng)規(guī)律、加速度等因素，進(jìn)行綜合運(yùn)算，判斷飛鋸小車的最佳推出時(shí)刻，當(dāng)飛鋸小車速度與管速同步并達(dá)到給定長(zhǎng)度時(shí)，單片機(jī)依次發(fā)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(dòng)作。再結(jié)合圖1、圖2、氣動(dòng)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(dòng)作。而與定尺精度有關(guān)的，只有飛鋸小車的推出時(shí)刻和鉗口夾緊兩個(gè)流程動(dòng)作。鉗口夾緊時(shí)，鋼管與小車速度接近同步，兩者相對(duì)速差小，對(duì)定尺精度影響不大。飛鋸小車推出時(shí)間的早晚，對(duì)定尺精度的影響至關(guān)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(méi)達(dá)到定尺長(zhǎng)度，產(chǎn)生負(fù)誤差；飛鋸小車推出太晚，速度同步時(shí)，可能鋼管已超長(zhǎng)，產(chǎn)生正的誤差。
然而，氣動(dòng)式飛鋸小車的推出和確切夾緊是需要一定時(shí)間的，這主要包括電磁閥的換向時(shí)間、氣體在管路和閥門中流動(dòng)所需時(shí)間，氣缸從有氣到積蓄一定壓力能推動(dòng)飛鋸小車亦需時(shí)間。這一時(shí)間稱為提前時(shí)間，當(dāng)飛鋸小車夾緊鋼管，即飛鋸小車與鋼管速度同步時(shí)，定尺誤差不會(huì)存在，夾緊以后的動(dòng)作不會(huì)對(duì)定尺長(zhǎng)度有影響。
由于提前時(shí)間是一個(gè)變量，氣壓的波動(dòng)、電磁閥、氣缸的潤(rùn)滑情況、新、舊工作狀態(tài)的變化、負(fù)荷的變化等，都會(huì)使提前時(shí)間發(fā)生變化。提前時(shí)間的變化，會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)式飛鋸的定尺誤差。因?yàn)轱w鋸在鋸切相鄰連續(xù)兩根鋼管的提前時(shí)間，不會(huì)有大的變化。利用數(shù)學(xué)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(shí)間，作為下根鋼管的提前時(shí)間的依據(jù)。只要這個(gè)提前時(shí)間一確立，單片機(jī)就可以根據(jù)鋼管速度發(fā)出夾緊和飛鋸小車的推出指令，就能提高定尺精度。
設(shè)鋼管的定尺長(zhǎng)度為L(zhǎng)d、Tx為飛鋸小車加速到和鋼管速度同步時(shí)所用時(shí)間、Tx時(shí)間內(nèi)鋼管行長(zhǎng)為L(zhǎng)g、Lx是夾緊時(shí)飛鋸小車的行長(zhǎng)，那么飛鋸小車推出時(shí)的鋼管行長(zhǎng)Lo為L(zhǎng)o=Ld+Lx-Lg單片機(jī)通過(guò)測(cè)長(zhǎng)傳感器進(jìn)行長(zhǎng)度檢測(cè)和速度計(jì)算，一直對(duì)鋼管這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。鋼管長(zhǎng)達(dá)到Lo，單片機(jī)發(fā)出推出飛鋸小車指令，Tx時(shí)間后，發(fā)出卡緊指令?？ňo后管長(zhǎng)計(jì)數(shù)器清零，對(duì)下一根鋼管開始計(jì)數(shù)，然后依次完成切斷一根鋼管的全部動(dòng)作。
當(dāng)然，本發(fā)明所闡明的在鋸切時(shí)把本根鋼管的提前時(shí)間，作為下根鋼管提前時(shí)間的依據(jù)的設(shè)計(jì)思路，是本發(fā)明提高氣動(dòng)式飛鋸定尺精度的核心。凡僅僅靠變換電子結(jié)構(gòu)而達(dá)到本發(fā)明目的的各種變換，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種氣動(dòng)式飛鋸智能控制定尺裝置，其特征在于利用單片機(jī)為硬件核心，擴(kuò)展有程序存貯器，數(shù)據(jù)存貯器，可編程接口等外圍元件，組成一智能系統(tǒng)；在軋機(jī)上加裝測(cè)速裝置，主要由計(jì)數(shù)輥、增量式光電編碼器、計(jì)數(shù)輥架組成，計(jì)數(shù)輥與鋼管磨擦接觸，鋼管行走時(shí)磨擦計(jì)數(shù)輥，兩者間無(wú)滑動(dòng)，以等線速度運(yùn)動(dòng)，計(jì)數(shù)輥帶動(dòng)光電編碼器，兩者的轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相同，這樣，就把鋼管長(zhǎng)度變換為對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，經(jīng)光電隔離后輸入智能系統(tǒng)；單片機(jī)對(duì)管長(zhǎng)、管速檢測(cè)計(jì)算，并根據(jù)飛鋸小車運(yùn)動(dòng)規(guī)律、加速度等因素，進(jìn)行綜合運(yùn)算，判斷飛鋸小車的最佳推出時(shí)刻，當(dāng)飛鋸小車速度與管速同步并達(dá)到給定長(zhǎng)度時(shí)，單片機(jī)依次發(fā)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(dòng)作。
2.一種制造權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)式飛鋸智能控制定尺裝置實(shí)現(xiàn)方法氣動(dòng)式飛鋸的定尺誤差主要是由飛鋸小車推出的提前時(shí)間的變化所引起的，其特征在于利用單片機(jī)把該時(shí)間測(cè)出，并把它作為鋸切下一根鋼管的提前時(shí)間；因?yàn)轱w鋸在鋸切相鄰連續(xù)兩根鋼管的提前時(shí)間，不會(huì)有大的變化，利用數(shù)學(xué)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(shí)間，作為下根鋼管的提前時(shí)間的依據(jù)，只要這個(gè)提前時(shí)間一確立，單片機(jī)就可以根據(jù)鋼管速度發(fā)出夾緊和飛鋸小車的推出指令，就能提高定尺精度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣動(dòng)式飛鋸智能控制定尺裝置實(shí)現(xiàn)方法，所述的提前時(shí)間，是由設(shè)鋼管的定尺長(zhǎng)度為L(zhǎng)d、Tx為飛鋸小車加速到和鋼管速度同步時(shí)所用時(shí)間、Tx時(shí)間內(nèi)鋼管行長(zhǎng)為L(zhǎng)g、Lx是夾緊時(shí)飛鋸小車的行長(zhǎng)，其特征在于飛鋸小車推出時(shí)的鋼管行長(zhǎng)Lo為L(zhǎng)o=Ld+Lx-Lg單片機(jī)通過(guò)測(cè)長(zhǎng)傳感器進(jìn)行長(zhǎng)度檢測(cè)和速度計(jì)算，一直對(duì)鋼管這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，鋼管長(zhǎng)達(dá)到Lo，單片機(jī)發(fā)出推出飛鋸小車指令，Tx時(shí)間后，發(fā)出卡緊指令。卡緊后管長(zhǎng)計(jì)數(shù)器清零，對(duì)下一根鋼管開始計(jì)數(shù)，然后依次完成切斷一根鋼管的全部動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣動(dòng)式飛鋸智能控制定尺裝置及其實(shí)現(xiàn)方法,用于焊管廠家對(duì)氣動(dòng)式舊飛鋸進(jìn)行技術(shù)改造或供焊管機(jī)組生產(chǎn)廠為其氣動(dòng)式飛鋸配套使用。技術(shù)上利用單片機(jī)進(jìn)行鋼管的長(zhǎng)度檢測(cè)和速度計(jì)算,對(duì)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。從而提高氣動(dòng)式飛鋸的定尺精度。本發(fā)明在用于對(duì)氣動(dòng)式飛鋸進(jìn)行技術(shù)改造時(shí),氣動(dòng)部分不必作任何改動(dòng),具有改造時(shí)間短、改造過(guò)程簡(jiǎn)單、方法科學(xué)實(shí)用、費(fèi)用低廉、定尺精度高等特點(diǎn),有廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B23D51/00GK1217962SQ97122339
公開日1999年6月2日 申請(qǐng)日期1997年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月24日
發(fā)明者張正曉 申請(qǐng)人:張正曉