Устройство автоматического раскроя заготовки на летучем отрезном станке

СОЮЗ СОВЕТСНИХсдддддюесиииРЕСПУБЛИК зуд В 23 0 25/16 ГОСУДАРСТВЕННЬ 1 Й НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ"н двтоддномм свщдтдддствм(56) 1. Кулесский Р.А., Шубенко В.А. Электроприводы постоянного тока с циФровым управлением. М., "Энергия", 1973, с. 161, 162.2. Авторское свидетельство СССР. У 757268, кл, В 23 Э 25/00,05.0.76 (прототип);(54)(57) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСКРОЯ ЗАГОТОВКИ НА ЛЕТУЕМ ОТРЕЗНОМ СТАНКЕ, содержащее механизм перемещения заготовки с импульсным датчиком скорости перемещения заготовки, подвижную каретку отрезного станка с отрезными головками и механизмом зажима заготовки с датчиком конечных положений этого механизма,а также электродвигатель привода каретки, соединенный с импульсным датчиком скорости ее перемещения,задатчик длины заготовки, два реверсивных счетчика сигналов положения каретки и рассогласования положений каретки и заготовки, реверсивный тиристорный преобразователь с систе,ЯО 1092015 А мой оптимального управления, соединенный с электродвигателем привода каретки, и,дефектоскоп, установленный на входе устройства, при этом выходы обоих реверсивиых счетчиков и датчиков скорости перемещения заготовки и каретки соединены с реверсивным тиристорным преобразователем, о т л и ч а ю щ е е с я . тем, что, с целью уменьшения количества отходов при раскрое заготовок путем позиционирования реза по передней границе дефектного участка, оно снабжено блоком разделения импульсов и вычислительным блоком, выполненным в виде соединенных меж ду собой грех сумматоров, один из которых - накаппивающий, функционального преобразователя, ограничителя сигналов, счетчика коррекций, делителя предельного числа коррекций и переключателя программы, причем входы вычислительного блока соединены с дефектоскопом, выходами обоих реверсивных счетчиков, задатчиком длины и датчиком конечных положе- Ж ний механизма зажима, а выход вычис- Ю лительного блока подключен к счет- (, чику сигналов рассогласования положе- ваш 4 ний каретки и заготовки, при этом вхо- ф ды блока разделения импульсов соединены с датчиками скорости перемещения заготовки и каретки, а выходы - с входами обоих реверсивных счетчиков, фр1092015 Составитель ф.Стоколоведактор С.Лисина Техред ЖЯастелевич Корректор В.Гирн 3116/8 Тираа ВНИИПИ Государственногпо делам ияобрете 113035, Москва, Ж,1037 П о комитета СССР ний и открытийРаушская наб., д ное 4/5 Филиал ППП "Патент" агород, ул, Лроектна0920Изобретение относится к конструкции систем управления прокатным оборудованием, а именно к системе управления главным приводом летучего отрезного станка, производящего раскрой движущейся заготовки (преимущественно трубной).Известна оптимальная по быстродействию следящая система управления электроприводом летучих ножниц, со р держащая импульсные датчики скорости заготовки и ножей и счетчик рассогласования их по положению. В момент реза в счетчик задается код числа, соответствующего начальному рассогласованию нажей с заданным местом реза или с местом остановки ножей, если ножницы работают. в режиме запусков из исходного положения. Электродвигатель ножниц питается от реверсивного тиристорного преобразователя. оборудованного системой автоматического управления, содержащей подключенные к импульсным датчикам преобразователи частоты в код, систе- э 5 му последовательно включенных регуляторов в том числе нелинейный "параболический" регулятор положения, нелинейный (с ограничением по модулю) регулятор скорости и регулятор тока, Последний воздействует на систему фазового управления тирис" торным преобразователем, Выход счетчика рассогласования подключен на вход регулятора положения, а импульсные датчики скорости через преобразователи частоты в код подключены к отдельным входам регулятора скорос" ти.Аналогичная система или ее мате 40 матическая модель, осуществляемая программным путем на ЦВИ, применима и для привода летучего отрезного станка.Недостатком известной системы является то, что она работает без уче 45 та дефектов заготовки, что приводит к частым поломкам режущих инструментов, которыми у летучих отрезных станков являются ролики с острыми ребрами, прорезающие заготовку обкаткой. Наиболее часто поломки происходят при встрече роликов с непроваром продольного стыка.Расстояния от дефекта до концов заготовки имеют случайные величины в основном меньшие, чем допустимая длина заготовки, поэтому вместе с дефектными участками в отходы поступа 15 3ет. значительное количество годнойзаготовки.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для автоматического раскроя заготовки на летучем отрезном станке, содержащее механизм перемещения заготовки с импульсным датчиком скорости перемещения заготовки, подвижную каретку отрезного станка с отрезными голоВкамии механизмом зажима заготовки с датчиком конечных положений этого механизма, а также электродвигатель приводакаретки, соединенный с импульснымдатчиком скорости перемещения каретки,задатчик длины заготовки,два ревер.сивных счетчика сигналов положениякаретки и рассогласования положенийкаретки и заготовки, реверсивный ти"ристорный преобразователь с системойоптимального управления; соединенныйс электродвигателем привода каретки,и дефектоскоп, установленный на входе устройства, при этом выходы обоихреверсивных счетчиков и датчиковскорости перемещения заготовки и каретки соединены с реверсивным тиристорным преобразователем 2 .Недостатком известного устройства является работа привода режущегомеханизма без учета расположения дефекта, а мерные резы производятся покомандам счетчика перемещения заготовки. Поэтому между передним концомдефектного участка и местом предыдущего реза остается отрезок случайнойдлиаю. Если эта длина меньше минимально выполнимого расстояния между резами, происходит рез по дефекту с значительной вероятностью поломки режущихинструментов. При резе заднего концадефектного участка счетчик обнуляется, и возобновляется отсчет заданныхдлин, поэтому очередной рез и следу"ющие за ним резы получаются мерными.Этим снижаются потери заготовки, Однако, так как предшествующий дефектуотрезок заготовки получается случайной длины, количество отходов значительно превышает потери на обрезьдефектных участков,Цель изобретения - снижение отходов при резке заготовок,Цель достигается тем, что устройство автоматического раскроя заготов"ки на летучем отрезном станке, содержащее механизм перемешения заготовкис импульсным датчиком скорости пере3 1092 мещения заготовки, подвижную каретку отрезного станка с отрезными головками и механизмом зажима заготовки с датчиком конечных положений этого механизма, а также электродвигатель5 привода каретки, соединенный с импульсным датчиком скорости перемещения каретки, задатчик длины заготовки, два реверсивных счетчика сигналов положения каретки и рассогласования положений каретки и заготовки,реверсивный тиристорный преобразователь с системой оптимального управ ления, соединенный с электродвигателем привода каретки, и дефектоскоп, установленный на входе устройства, при этом выходы обоих реверсивных .счетчиков и датчиков скорости перемещения заготовки и каретки соединеои с реверсивным тиристорным преобразователем,снабжено блоком разделения импульсов и вычислительным блоком, выполненным в виде соединенных между собой трех сумматоров, один из которых - накапливающий функцио 1 25 нального преобразователя, ограничителя сигналов, счетчика .короекций, делителя предельного числа коррекций,.и переключателя программы, причем входы вычислительного блока соединены с дефектоскопом, выходами30 обоих реверсивных счетчиков, задатчиком длины и датчиком конечных положений механизма зажима, задатчиком скорости каретки, а выход вычислительного блока подключен к счетчику З 5 сигналов рассогласования положений каретки и заготовки, при этом входы блока разделения импульсов соединены с датчиками скорости перемещения заготовки и каретки, а выходы - 40 с входами обоих реверсивиых счетчиков.С помощью вычислительного блока, содержащего укаэанные элементы, или его математической модели, осу ществляется оптимальный, в смысле минимизации отходов, раскрой заготов" ки в одном из двух вариантов: при первом положении переключателя программы обеспечивается "минимум коррекции", т.е. наименьшее число заготовок скорректированной длины и, следо,.вательно, наибольшее число мерных иэделий, й при втором положении обеспечивается "минимум отклонения",55 т.е, минимальные равные корректируищне приращения соответствующего знака получают все заготовки, которые мо 01.5 4гут быть скорректированы за время движения дефекта от дефектоскопа к станкуфВ обоих вариантах обеспечиваетсявыполнение реза по передней границедефектного участка, получение изделий мерной длины или длины, скорректированной в большую или меньшую сторону в пределах допуска, а при последующих резах - снова изделий мерной длины.В результате такого раскроя дефектный участок оказывается на концезаготовки, поэтому при удалении его,например с помощью трубоподрезногостанка, в отходы идет только дефектный участок.Исключаются встречи режущих роликов с дефектом и связанные с этим поломки и простои. Использование оптимальной следящей системы повышаетточность резов и производительностьотрезного станка,На фиг. показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 графики, поясняющие процесс работыустройства (А- .графики движения точек реза первой отрезной головкой,Бто же,второй головкой, В - график движения первой головки, Г - тоже, второй головки, и соответственнографики скорости и ускорения каретки); на фиг.З - блок-схема алгоритма оптимального раскроя; на фиг.4 -номограмма, поясняющая метод раскроя;на фиг.5 - номограмма, поясняющаяработу функционапьного преобразователя и блока ограничения.Устройство автоиатического раскроя исходной заготовки 1 на летучем отрезном станке (Фиг.1) сосварочной машиной 2 содержит дефектоскоп 3, механизм 4 перемещениязаготовки, импульсный датчик 5 скорости заготовки, станину 6 отрезногостанка, на подвижной каретке 7 которого смонтированы первая 8 и вторая9 отрезные головки, а также,механизм1 О зажима заготовки с датчиком 11его конечных положений, датчик 12предысходного положения каретки,электродвигатель 13 привода каретки, импульсный датчик 14 скоростикаретки, задатчик 15 исходного положения каретки, блок 16 разделения импульсов, реверсивный счетчик 17 рассогласования положений каретки итрубы, реверсивный счетчик 18 рассогласования текущего и исходного по10920 ложений каретки, реверсивный тиристорный преобразователь 19 с системой оптимального управления, задатчик 20 длины заготовки, а также вычислительный блок 21, который включает в себя сумматоры 22 и 23, накапливающий сумматор 24, функциональный преобразователь 25, ограничитель 26 сигналов, счетчик 27 коррекций, делитель 28 предельного числа коррекций и пе реключатель 29 программы.На фигурах и в описании работы устройства приняты следующие обозначения: Ц - исходное положение первойисХотрезной головки; Я - начало коорди" 15 нат, связанное с заготовкой; 1 с - расстояние от сварочной машины до Я х 1 1 - расстояние от сварочной машины8до дефектоскопа; 11 - мерная длина задней заготовки (трубы), расстояние 20 между головками; 1 - мерная длина передней заготовки (трубы), задаваемая оперативно; х,- координата пер"вой отрезной головки; х - координата заданного места первой голов кой; Ьр - начальное рассогласование, задание на длину реза; Дх - рас" согласование отрезной головки с местом реза д .х - рассогласование каретф 2ки с исходным положением; ч и ч скорость заготовки и скорость каретки соответственно; 1 ч,1 - предельное значение модуля скорости каретки; ч и )ч ) - ускорение каретки и1 п,предельное значение модуля ускорения;35 д ч - рассогласование скоростей1каретки и заготовки; Ь ч рассогласование каретки с точкой по скорости; вь.8 пдч -.величина, равная 1 при д ч 0 и -1 при д ч СО; Й 2 и Е частота импульсов датчика 5 и датчика 14 соответственно; О - корректирующее приращение длины передней заготовки (тРУбы);Ею,х- ДопУстимое положительное приращение; дщи- допус 1 О 45 тимое отрицательное приращение; Оз суммарное приращение, которое остается произвести 1 - координата передней границы дефекта; п - предельное число коррекций; 6 -цена импульса датчика скорости; ь - масштабный коМ 50 эффициент; 1и 1расстояние от передней границы места дефекта до предыдущего реза и длина отрезка заготовки, идущего в отходы, соответственно.На фиг.1 и 3 заглавными буквами55 обозначены числа (коды) , которыми в введенном вычислительном блоке представлены величины, обозначенные соответствующими строчными буквами. Чис,ла связаны с величинами масштабными1 ь1 коэффициентами д х: - Д Х Д Ч: - Д Ч1 6 12 6 гчъ мЧ = - .М 1, где х - - в -3С помощью импульсных датчиков 5 и 14, счетчиков 17 и 18, а также преобразователей 19 частоты в код блока, производится непрерывное измерение рассогласованийЬ 1 х драч Дгх и ДгчРаботу датчика 5 можно описать выЭражением-, где ч 0, а рабо 5ту датчика 14 - выражением У 810 ч= -Ч6Индикация знака скорости ч производится датчиком 14, выполненным по типу датчика скорости реверсивного типа. Работу счетчика 17 можно Описать выражением гд Д, - 1+ 12+в, (2) а работу счетчика 18 " выражением д х -х б Ез 1 рИС (3)2Работу преобразователей 19 блока, измеряющих рассогласования по скорости, можно описать выражениями дч ч -ч =й(Е- Е здрч) (4)3 3и д ч -ч = Д Е зхдп ч (5)гСистема оптимального управления. электроприводом каретки, содержащая элементы 4-19 (фиг.1), аналогична упомянутой следущей системе управления электроприводом летучих ножниц, работающих в режиме запусков из исходного положения. Преобразователь 19 является неизменной частью такой системы. Обрабатывая информацию о рассогласованияхдх,дч н дх, А ч (соответственно выражения (1, Д),(4) и (5, преобразователь 19 осуществ.-. ляет оптимальное по быстродействию управление скоростью и положением каретки. В течение цикла реза с помошью преобразователя 19 поддерживается исходное состояние дух = О,Др= О, пока место заданного реза недостаточно пРиблизилось к точке Оисх,нием 8 6 а вторая - с укорочением г =ЬПо программе "минимум отклонения"используются все и =4 коррекций,при6 5каждой из которых укорочение5.иОднако, в целях упрощения вычислительного устройства в момент СЭ еФрассчитываются только приращение О10необходимое для первой коррекции, аОу, 8 и т.д. рассчитываются перед калдой соответствующей коррекцией, как описано вышее, Процедура такого расчета дополнительно поясняетсяномограммой (фиг.5), Левая часть но15мограммы представляет собой соответствующий участок номограммы (фиг.4),изображенный в увеличенном масштабе и повернутый. Этому графику соответствует характеристика функционального преобразователя, описываемая выражением (8),Правая часть соответствует характеристике блока ограничения,описываемой выражением (9),По величине з,. Полученной, напри 25мер из фиг4 с помощью стрелок, обозначенных С,1- СЗ находится суммарноеприращение В 5 и соответству щееему приращение для первой коррекции6 Оя,п, Перенесением этого прираще- З 0ния по стрелке С, чему соответству"ет введение величины - 8 с выхода1ограничителя 26. в сумматор 24 (фиг.1),,определяется величина В и соответствующая ей величина приращения длявторой коррекции В,Перенесением О по стрелке 6чему соответствует введение - О в2сумматор 24, определяется величина5= 1 и соответствующая ей величина приращения для третьей коррекции 6 = О. Повторение процедуры определения приращений дает нулевыезначения,Основной причиной дефектов. является непровар продольного стыка приостановках прокатки. Поэтому командой "дефект" может служить командана торможение прокатных механизмов.Но так как в момент начала торможуния передняя граница образующегосядефекта находится в сварочной машине, а не перед дефектоскопом, в выра"женин (7) должна быть ликвидирована величина 1и соответственно изменен код величины зо на входесумматора 23,1Эффективность использования предлагаемого устройства обуславливаетсятем, что кроме снижения отходов,обеспечивается уменьшение количества,поломок режущего инструмента и связанных с этим простоев, повышаетсяточность резов, увеличивается быстродействие. главного электроприводалетучего трубоотрезного станка,определяющее производительность трубоэлектросварочного стана.