中厚板軋制過(guò)程的端部剪切方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬壓力加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種剪切中厚板乳制過(guò)程形成的兩端 部"張嘴"部分的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在中厚板材的乳制過(guò)程中，在乳制的前序道次，當(dāng)乳件的厚度較大時(shí)，每道次的壓 下量不能深入到鑄錠的中部，大部分金屬的變形只發(fā)生在乳件的上下表面，經(jīng)過(guò)多道次乳 制后，經(jīng)常會(huì)形成如圖2所示的乳件的頭尾端部產(chǎn)生"張嘴"，又稱(chēng)"鱷魚(yú)嘴"，即在乳件兩端 形成上下開(kāi)裂的情形，導(dǎo)致在后續(xù)的乳制過(guò)程中極易發(fā)生纏輥事故。因此，必須要在重型剪 上將乳件的端部開(kāi)裂部分切除?，F(xiàn)有的技術(shù)是依靠操作員操作輥道將待切頭尾的乳件運(yùn)送 到剪切位置，由操作員根據(jù)端部開(kāi)裂部分的長(zhǎng)度將乳件定位在合適的位置，但由于操作員 是完全依靠目測(cè)的結(jié)果，手動(dòng)調(diào)整乳件的位置進(jìn)行剪切，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)切第一刀不能將開(kāi)裂 部分完全切除，還需要切第二刀的情況，或者切口過(guò)深，將正常未開(kāi)裂的部分也切下來(lái)，造 成嚴(yán)重浪費(fèi)。此外，由于剪切時(shí)無(wú)法對(duì)乳件的位置實(shí)現(xiàn)精確定位，使得整個(gè)剪切過(guò)程無(wú)法實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)，還需要專(zhuān)門(mén)的操作員對(duì)乳件進(jìn)行定位，也造成了人工的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種中厚板乳制過(guò)程的端部剪切方法，這種方法可以解決中 厚板材在乳制過(guò)程中無(wú)法精確定位切除乳件端部開(kāi)裂部分的問(wèn)題。
[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:這種中厚板乳制過(guò)程的端部剪切 方法，在與剪切機(jī)相鄰的運(yùn)輸輥道的輥?zhàn)由习惭b旋轉(zhuǎn)編碼器，設(shè)定進(jìn)入剪切區(qū)域的起始位 置，并在起始位置安裝金屬檢測(cè)器;采用以下步驟： A、 乳件端部開(kāi)裂部分長(zhǎng)度的檢測(cè)及計(jì)算 在進(jìn)入剪切區(qū)域前，通過(guò)圖像檢測(cè)待剪切乳件，獲取乳件無(wú)開(kāi)裂部分的長(zhǎng)度和各端部 開(kāi)裂部分的長(zhǎng)度以及乳件厚度的數(shù)值，由測(cè)厚儀測(cè)量此時(shí)乳件開(kāi)裂部分的實(shí)際厚度，依據(jù) 所述數(shù)值和所述乳件開(kāi)裂部分的實(shí)際厚度，計(jì)算得到乳件無(wú)開(kāi)裂部分的實(shí)際長(zhǎng)度以及各端 部開(kāi)裂部分的實(shí)際長(zhǎng)度； B、 剪切后部開(kāi)裂部分的乳件定位計(jì)算與控制 根據(jù)輥?zhàn)映叽?、所述起始位置到剪切位置的距離以及步驟A計(jì)算所得的乳件各部分的 實(shí)際長(zhǎng)度，計(jì)算出乳件從所述起始位置朝剪切機(jī)方向行進(jìn)至乳件后部開(kāi)裂部分到達(dá)剪切位 置時(shí)，輥?zhàn)有柁D(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)定圈數(shù)，當(dāng)乳件運(yùn)行至所述起始位置時(shí)，金屬檢測(cè)器向乳機(jī)PLC系統(tǒng) 發(fā)出信號(hào)，系統(tǒng)接收該信號(hào)后，旋轉(zhuǎn)編碼器從零開(kāi)始進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)測(cè)圈數(shù)達(dá)到 設(shè)定圈數(shù)時(shí)，由PLC系統(tǒng)向傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)送停止指令，輥?zhàn)油Ｖ剐D(zhuǎn)，此時(shí)由剪切機(jī)對(duì)乳件后 部開(kāi)裂部分進(jìn)行切除； C、 剪切前部開(kāi)裂部分的乳件定位計(jì)算與控制 步驟B的切除完成后，使乳件反向行進(jìn)，旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)算值減小，依據(jù)乳件前部開(kāi)裂部 位行進(jìn)至剪切位置時(shí)，乳件前端至所述起始位置的距離，計(jì)算旋轉(zhuǎn)編碼器的設(shè)定圈數(shù)，當(dāng)旋 轉(zhuǎn)編碼器計(jì)算值減小至該設(shè)定圈數(shù)時(shí)，由PLC系統(tǒng)向傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)送停止指令，輥?zhàn)油Ｖ剐?轉(zhuǎn)，此時(shí)由剪切機(jī)對(duì)乳件前部開(kāi)裂部分進(jìn)行切除。
[0005] 上述中厚板乳制過(guò)程的端部剪切方法的技術(shù)方案中，更具體的技術(shù)方案還可以 是:步驟A中乳件無(wú)開(kāi)裂部分的實(shí)際長(zhǎng)度以及各端部開(kāi)裂部分的實(shí)際長(zhǎng)度的計(jì)算方法如下： 假設(shè)金屬檢測(cè)器的檢測(cè)射線與剪切機(jī)剪刃中軸線的水平距離為di，乳件從乳機(jī)朝向剪 切機(jī)行進(jìn)的方向?yàn)榍斑M(jìn)方向，h為工業(yè)CCD攝像機(jī)拍攝圖像中乳件后部開(kāi)裂部分的長(zhǎng)度，單 位為毫米;12為工業(yè)CCD攝像機(jī)拍攝圖像中乳件前部開(kāi)裂部分的長(zhǎng)度，單位為毫米;h為工業(yè) CCD攝像機(jī)拍攝圖像中乳件的厚度，單位為毫米；13為工業(yè)CCD攝像機(jī)拍攝圖像中乳件無(wú)開(kāi) 裂部分的長(zhǎng)度，單位為毫米;假設(shè)乳件后部開(kāi)裂部分的實(shí)際長(zhǎng)度為l la。*，單位為毫米;乳件 前部開(kāi)裂部分的實(shí)際長(zhǎng)度為l2a。*，單位為毫米;乳件無(wú)開(kāi)裂部分的實(shí)際長(zhǎng)度為i 3ac；t，單位為 毫米;hac；t為乳件待剪切端部開(kāi)裂部分的實(shí)際厚度，單位為毫米，因此，乳件后部開(kāi)裂部分的 實(shí)際長(zhǎng)度l la。*的計(jì)算式為： had ~ Ket * "7 .⑴ h 乳件前部開(kāi)裂部分的實(shí)際長(zhǎng)度l2ac;t的計(jì)算式為： ^2act = Κλ "Τ (2) η 乳件無(wú)開(kāi)裂部分的實(shí)際長(zhǎng)度lkt的計(jì)算式為： 丨m二丨今 η
[0006] 進(jìn)一步的，所述輥?zhàn)訛殄F形輥?zhàn)?，則步驟Β中剪切后部開(kāi)裂部分的乳件定位計(jì)算方 法如下： 假設(shè)a為錐形輥?zhàn)又虚g圓柱形部分的長(zhǎng)度，單位為毫米;η為錐形輥?zhàn)又虚g圓柱形部分 的直徑，單位為毫米；點(diǎn)C為錐形輥?zhàn)拥腻F形部分與乳件邊部接觸的一側(cè)的位置點(diǎn)；r2為錐 形輥?zhàn)拥腻F形部分與乳件邊部接觸位置處輥道截面圓的直徑，單位為毫米;β為錐形輥道的 斜度，單位為度;假設(shè)待剪切端部開(kāi)裂部分的乳件實(shí)際寬度為W，單位為毫米;根據(jù)幾何推 導(dǎo)，錐形輥?zhàn)拥腻F形部分與乳件邊部接觸位置處輥道截面圓的直徑^的計(jì)算式為： r2 = ri+(ff-a) · tanP (4) 假設(shè)乳件的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)l，單位為_(kāi)米，則總長(zhǎng)度Ll = llacit+hacit+lsacit ;切除乳件端部開(kāi) 裂部分時(shí)需預(yù)留一小部分裕量，假設(shè)該裕量為14,單位為毫米，其取值范圍可以選定為10< 14 <50;假設(shè)端部A為待剪切乳件的前端，端部B為待切乳件的后端，乳件從起始位置朝剪切 機(jī)方向行進(jìn)至乳件后部開(kāi)裂部分到達(dá)剪切位置時(shí)，端部A與金屬檢測(cè)之間的距離為d 2，其值 為dsiLi+cU-lflkt，單位為毫米;則當(dāng)乳件行進(jìn)距離山時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器的第一設(shè)定圈數(shù)?1 的計(jì)算式為： An Pi ~ ~:~ (5)。
[0007] 進(jìn)一步的，步驟C中剪切前部開(kāi)裂部分的乳件定位計(jì)算方法如下： 假設(shè)乳件前部開(kāi)裂部位行進(jìn)至剪切位置時(shí)，端部A至起始位置的距離為d3，其計(jì)算表達(dá) 式為dsicU+lkt+U，單位為毫米；當(dāng)乳件行進(jìn)至端部A距離金屬檢測(cè)器7的距離為d3時(shí)，旋 轉(zhuǎn)編碼器的第二設(shè)定圈數(shù)p2的計(jì)算式為： ih = ^ (7)， π·?2
[0008] 進(jìn)一步的，對(duì)乳件進(jìn)行自動(dòng)定位的錐形輥?zhàn)铀俣鹊挠?jì)算和設(shè)定方法如下： 假設(shè)旋轉(zhuǎn)編碼器的實(shí)測(cè)圈數(shù)為η，實(shí)測(cè)圈數(shù)和設(shè)定圈數(shù)的差值為δ，則δ= |η-ρι| ;錐形 輥?zhàn)拥脑O(shè)定速度為ν，單位為毫米/秒;設(shè)定錐形輥?zhàn)拥乃俣鹊淖鴺?biāo)曲線，其中，S為錐形輥?zhàn)?速度曲線坐標(biāo)系的X軸，即旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)測(cè)圈數(shù)和設(shè)定圈數(shù)的差值，單位是旋轉(zhuǎn)編碼器的圈 數(shù);ν為錐形輥?zhàn)铀俣惹€坐標(biāo)系的Υ軸，即錐形輥?zhàn)拥脑O(shè)定速度，單位為毫米/秒;為乳 件由正常勻速行時(shí)的速度值，單位為毫米/秒，其值為200 < viim < 2000; 為由乳件由正常 勻速行進(jìn)轉(zhuǎn)入減速定位時(shí)的旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)測(cè)圈數(shù)和設(shè)定圈數(shù)的差值，其取值范圍可為2 < Slim<7dper為旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)測(cè)圈數(shù)和設(shè)定圈數(shù)的許可差值，即當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)測(cè)圈數(shù)和設(shè) 定圈數(shù)的差值小于該許可差值時(shí)，認(rèn)為定位精度已經(jīng)滿(mǎn)足實(shí)際的工藝需要，可以結(jié)束自動(dòng) 定位過(guò)程;其取值范圍可為0<S pe3r<0.01，當(dāng)δ<δρ(3?時(shí)，錐形輥?zhàn)拥乃俣冉禐榱悖?已知兩點(diǎn)坐標(biāo)(Sper，〇)和可得到該錐形輥?zhàn)铀俣惹€的表達(dá)式為：
(6) 當(dāng)剪切開(kāi)裂部分時(shí)，對(duì)乳件進(jìn)行自動(dòng)定位的錐形輥?zhàn)铀俣惹€按照式(6)進(jìn)行設(shè)定。
[0009] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:本發(fā)明能 夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)乳件的端部開(kāi)裂部分的自動(dòng)剪切，剪切定位精確，能有效提高成品率。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是工業(yè)(XD攝像機(jī)和金屬檢測(cè)器的安裝位置示意圖； 圖2是工業(yè)CCD攝像機(jī)拍攝的待切端部開(kāi)裂乳件的側(cè)面形狀示意圖； 圖3是正在剪切乳件后部開(kāi)裂部分時(shí)的示意圖； 圖4是乳件在錐形輥道上時(shí)各種尺寸變量之間的幾何關(guān)系示意圖； 圖5是乳件定位過(guò)程中錐形輥?zhàn)铀俣仍O(shè)定曲線的示意圖； 圖6是正在剪切乳件前部開(kāi)裂部分時(shí)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述： 如圖1和圖3所示，本發(fā)明在乳機(jī)1和剪切機(jī)6之間的運(yùn)輸輥道2-側(cè)安裝一臺(tái)工業(yè)CCD攝 像機(jī)3、第一金屬檢測(cè)器4和第二金屬檢測(cè)器7,通過(guò)調(diào)整攝像機(jī)與運(yùn)輸輥道2的距離來(lái)保證 工業(yè)CCD攝像機(jī)3能夠同時(shí)拍攝到乳件5的端部形狀;安裝時(shí)應(yīng)保證第一金屬檢測(cè)器4和第二 金屬檢測(cè)器7之間的安裝距離應(yīng)大于未切端部前的乳件5長(zhǎng)度。本實(shí)施例的剪切機(jī)6為重型 剪，輥?zhàn)硬捎缅F形輥?zhàn)?，在剪切機(jī)6相鄰的另一運(yùn)輸輥道2的輥?zhàn)由习惭b旋轉(zhuǎn)編碼器8,旋轉(zhuǎn) 編碼器8安裝在錐形輥?zhàn)虞S端，用于測(cè)量錐形輥?zhàn)愚D(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，由于參與乳件5定位控制的 錐形輥?zhàn)訛橥唤M進(jìn)行傳動(dòng)控制的，而不是單根傳動(dòng)控制，所以只需安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器 8;設(shè)定乳件5進(jìn)入剪切區(qū)域的起始位置，并在起始位置安裝第二金屬檢測(cè)器7，第二金屬檢 測(cè)器7可根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件安裝