Способ управления приводом летучих ножниц и устройство для его осуществления

(54) СПОСОБ УПРА ЛЕТУЧИХ НОЖНИЦ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ (57) Изобретение от ботки металлов дав использовано для ме го проката на ходу, ности мерного реза Способ реализует ко щего воздействия на ВЛ ЕНИЯ И УСТРО НИЯ носится к о лением и рного рез Цель - пов и надежн мпенсаци привод от бласти обраможет быть а профильноышение точости работы. ю возмущаюнелинейного ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельствоМ 1680406, кл. В 21 О 5/06, В26 0 9/00, 1990,Способ управления приводом летучих ножниц относится к области обработки металлов давлением и может быть использован для мерного реза профильного проката на ходу.Для летучих ножниц гильотинного типа, которые должны разрезать профили сложной формы и большой высоты их поперечного сечения и которые подобны гильотинным ножницам, которым дополнительно сообщается поступательно-возвратное движение, согласованное с движением проката, характерны изменение в широких пределах динамического момента, возникающего в связи с изменениями в широких пределах частоты вращения и момента инерции механизма ножниц и от нелинейного статического момента, образуемого неуравновешенными массами ножниц, а при останове привода ножниц после реза контролируется самопроизвольное сползание ножей на прокат от неуравновешенных масс и осуществляется возврат ножей в прежнее положение. Компенсация возмущающего воздействия реализуется в электроприводе летучих ножниц подачей сигнала, соответствующего составляющей динамического и статического моментов, который в качестве компенсационного подводится к регулятору тока электропривода, При этом обеспечивается линеаризация тахограммы ножей летучих ножниц и соответственно повышение качества иточности мерного реза. 2 с,п. ф-лы, 1 ил,момента инерции механизма в цикле реза, а также неуравновешенность движущихся масс ножей и соответственно переменный в зависимости от угла поворота ножей статический момент, который должен преодолеваться приводом."Известен способ управления приводом летучих ножниц, ирй котором послереза привод замедляют до остайова, а затем при приближении намечаемой в момент окончания реза теоретической линии реза к оси летучих ножниц разгоняют привод до скорости, синхронной с прокатом, обеспечиваявстречу ножей с теоретической линией резана прокате.При применении известного способадля управления приводом летучих ножницгильотинного типа имеет место нелинейная 5тахограмма ножей й= т(1), вследствие непостоянства момента инерции и неуравновешенности движущихся масс механизманожниц, которые приводят к снижению точности синхронизации перемещения ножей 10и теоретической линии реза на прокате взоне реза, и, как следствие, к снижениюточности мерного реза проката на ходу. Кроме того, из-за самопроизвольного сползания ножей на прокат под действием 15неуравновешенных масс ножниц при остановленном приводе в паузах между реэамивозможно врезание ножей в движущийсяпрокат с возникновением аварийной ситуации вследствие "бурежки" проката либо поломки ножей. Т,е, снижается надежностьрабогы,Целью способа управления приводомлетучих ножниц является повышение точности мерного реза и надежности работы. 25Поставленная цель достигается за счеттого, что компенсируют возмущающее воздействие на привод динамического момента инерционных масс механизма ножниц,увеличивая с упреждением момент привода 30ножниц в соответствии с выражениемМ= бс" +( с 2 )б 2 бсОгде Мп - момент привода;3 - момент инерции механизма ножниц; и - частота вращения;р - угол поворота ножей,а при останове привода в паузах между резами контролируют сползание ножей на прокат под воздействием неуравновешенных масс механизма ножниц от первоначального положения и возвращают их в прежнее положение,Компенсацией воздействий нелинейных динамического и статического моментов на привод ножниц линеризуют тахограмму ножей и повышают точность синхронного перемещения ножей и теоретической линии реза в зоне реза и соответственно повышают точность мерного реза.Благодаря контролю сползания ножей на прокат и возврату их в прежнее положение при стоянке привода ножниц в паузах между резами исключают "бурежки" прокаталибо поломки механизма летучих ножниц, т.е. исключаются аварийные ситуаци и повышается надежность работы,Способ основан на том, что запас кинетической энергии А летучих ножниц с приводом, приведенный к валу последнего, равенА=,) йР /2,где в - частота вращения привода;3 - результирующий момент инерции,приведенный к валу привода.Изменение во времени накопленной кинетической энергии (1), т.е, динамическаямощность Рдин, равнаРдин = бА/б 1 =.1 в бв /бт+ (йР /2)бЛ/бт (2)Эта мощность покрывается за счет мощности Р привода:Р= М,сО, (3) где Мп - момент привода.Приравнивая выражения (2) и (3), получаемМп = 3 б в /бт + ( аР /2) сО /бт, (4) т,е, момент привода Мп подвержен воздействию динамического момента инерционных масс механизма ножниц, двух его составляющих, первая иэ которых вызвана изменением часто 1 ы вращения со, а вторая - изменением момента инерции 3 механизма ножниц.Если учесть, что щ = б сО /бтгде сО - угол поворота ножей, то (4) можно преобразовать к видуМп= 3бссрф б 1+ (иР/2 ) (5)т.е, вторая составляющая динамическогомомента зависит, кроме того, от степениизменения момента инерции механизманожниц в функции угла поворота ножей вцикле реза (бЗ/б сО),Компенсируя воздействие составляющих (5), т.е. увеличивая с упреждением момент Мп привода ножниц в соответствии свыражением (5), исключают влияние нелинейного динамического момента на частотувращения привода и тахограмму ножей, чтоповышает точность мерного реза.На чертеже приведена функциональнаясхема устройства для осуществления способа,Летучие ножницы 1, разрезающие намерные длины непрерывно движущийсяпрокат 2, приводятся в движение приводом3 и имеют на валу датчик 4 угла поворотаножей и датчик 5 реза, Перемещение проката 2 контролируется с помощью следящихроликов 6 и присоединенного к нему импульсного датчика 7. Привод 3 присоединенк силовому преобразователю 8, Цифровой интегратор 9 соединен по входам с задатчиком 10 мерной длины, импульсным датчиком 7, датчиком 4 угла поворота ножей и датчиком 5 реза, Последовательно соединены сумматор 11, вход которого соединен с выходом интегратора 9, задатчик 12 интенсивности, регулятор 13 скорости и регулятор 14 тока, выход которого присоединен к входу силового преобразователя 8. К второму входу сумматора 11 присоединен через преобразователь 15 "частота-код" импульсный датчик 7. К второму входу регулятора 13 скорости присоединен через преобразователь 16 "частота-код" датчика 4 угла поворота ножей. К второму входу регулятора 14 тока присоединен выход датчика 17 тока, силовой вход которого включен в силовую цепь привода 3 и силового преобразователя 8, К третьему входу регулятора 14 тока присоединен выход множителя 18, второй вход которого присоединен к второму выходу задатчика 12 интенсивности, а первый вход - к выходу функционального преобразователя 19, реализующего функцию,) = 1(р ). Вход последнего присоединен к выходу реверсивного счетчика 20, К выходу реверсивного счетчика 20 присоединены также входы функциональных преобразователей 21 и 22, реализующих функции соответственно сО/б р = 1( р) и Мс =- 1(р ), где М - статический момент нагрузки от неуравновешенных масс механизма ножниц, Выход преобразователя 21 присоединен к правому входу сумматора 23 через множитель 24. К второму входу последнего присоединен выход и реобразователя 16 "частота-код" через квадратичный преобразователь 25, Выход преобразователя 22 присоединен к второму входу сумматора 23, а выход последнего присоединен к первому входу множителя 26. К второму и третьему входам последнего присоединены первый и второй выходы триггера 27, Выход множителя 26 присоединен к четвертому входу регулятооа тока 14,; .:.Выход сумматора 11 и второй выход задатчика 12 интенсивности через релейные звенья соответственно 28 и 29 присоединены к первому и второму входам звена ИЛИ 30. Выход реверсивного счетчика 20 присоединен также к первому входу звена 31 совпадений, к второму входу которого присоединен задатчик 32 кода угла поворота ножей. Выход звена 31 присоединен к входу установки триггера 27.Счетные входы "+1" и "-1" реверсивного счетчика 20 присоединены к первому выходу датчика 4 угла поворота ножей. К этим же входам по схеме И присоединены соответ 55 хронизации перемещения и встречи ножей с теоретической линией реза, В момент синхронизации перемещения ножей и теоретической линии реза последняя находится на расстоянии мерной длины от торца неразрезанного проката,ственно первый и второй выходы триггера27 и выход звена ИЛИ 30. Входы гашениясчетчика 20 и триггера 27 присоединены кдатчику 5 реза.5 К третьему входу регулятора 13 скорости присоединен выход реверсивного счетчика 33, счетные входы которого "-1" и "+1"присоединены соответственно кпервомуивторому выходамдатчика 4 угла поворота, а10 вход гашения - к выходу звена ИЛИ 30,Работа устройства происходит следующим образом,В момент времени окончания мерногореза летучими ножницами 1 проката 2 по15 сигналу датчика 5 реза в цифровой интегратор 9 вводится код, соответствующий мерной длине и задаваемый за датчиком 10,Этим на неразрезанной части проката 2 намечается теоретическая линия реза20 При вводе кода, соответствующегомерной длине, в цифровой интегратор 9 еговыходной сигнал компенсирует сигнал задания частоты вращения привода 3 - вотпреобразователя 15 "частота-код" на входе25 сумматора 11 и одноквадрантным выходом.При этом выходной сигнал сумматора 11исчезает и соответственно исчезает сигнална входе задатчика 12 интенсивности, а навыходе задатчика 12 начинает снижаться с30 заданным темпом задающий сигнал частоты вращения привода 3 и соответственноначинает снижаться задающий сигнал навходе регулятора 13 скорости. Привод 3 начинает замедляться до останова. Переме 35 щение ножей летучих ножниц 1 до остановапосле реза контролируется датчиком 4 углаповорота, импульсы которого с первого выхода, соответствующего движению ножей"вперед", поступают в цифровой интегратор40 9, на вход "+1", увеличивая код числа навыходе цифрового интегратора 9. Это соответствует удалению теоретической линииреза от оси летучих ножниц, На вход "-1"цифрового интегратора 9 поступают им 45 пульсы датчика 7 следящих роликов 6, списывающие введенное в цифровойинтегратор 9 число по мере приближения коси летучих ножниц 1 теоретической линииреза, Соответственно этому уменьшается50 компенсирующий сигнал на входе сумматора 11 со стороны цифрового интегратора 9и появляется сйгнал"на вйхбде сумматора11, вызывающий разгон привода 3 для синПри стоянке привода 3 в паузах между реэами происходит сползание ножей 1 на прокат под действием момента от неуравновешенных масс ножниц, что может привести к аварийной ситуации, Контроль сползания ножей в паузах между резами осуществляется с помощью реверсивного счетчика 33, счетные входы которого "-1". и "+1" присоединены соответственно к первому и второму входам датчика 4 угла поворота, соответствующих обратному и прямому направлениям вращения ножей 1, Если сползание происходит в обратном направлении вращения привода, то импульсы датчика 4 угла поворота поступают на вход "+1" счетчика 33. При этом на выходе последнего накапливается код числа с положительным знаком и, поступая на задающий вход регулятора 13 скорости, вызывает движение привода 3 и ножей 1 в прямом направлении, возвращая их в первоначальное положение, и наоборот, Если появляется сигнал работы привода 3 на выходе сумматора 11, влибо происходит останов привода 3 после реза (на втором выходе задатчика 12 интенсивности имеется сигнал замедления б в /бт), то включены релейные звенья 28 или 29 и на выходе звена ИЛИ 30 имеется сигнал, гасящий счетчик 33 и запрещающий его работу в счетном режиме. Когда задающие сигналы ви б в /б 1 отсутствуют, отсутствует сигнал на выходе звена ИЛИ 30, и реверсивный счетчик 33 обеспечивает контроль сползания ножей и управление возвратом привода в первоначальное положение,При включении привода 3 на вращение с частотой в для встречи ножей 1 с теоретической линией реза на прокате 2 в каждом цикле отрезания мерной длины происходит изменение момента инерции 3 механизма ножниц и воздействие на привод 3 нелинейного динамического момента (5). Это вызывает изменение частоты вращения привода 3, нелинейностьтахограммы ножей в =ф) и соответственно ухудшение точности и качества мерного реза.Момент инерции 3 является нелинейной функцией угла поворота ножей 1 - у,= т( р), характер которой зависит от конструктивных особенностей механизма ножниц, и различен у различных ножниц. Вместе с тем у всех ножниц функциональная зависимость 3 = т( р) симметрична относительно угла поворота ножей 1, Р = л, вследствие симметрии механизма относительно вертикальной оси ножниц, Код угла поворота ножей р образуется на выходе реверсивного счетчика 20 по сигналам датчика 4 угла поворота ножей. Функциональным преобразователем 19образуется функциональная зависимость 3= = т( р ), Код числа, соответствующий моменту инерции 3, с выхода функционального 5 преобразователя 19 подводится к входумножителя 18, где он умножается на код числа, соответствующий ускорению приво. да 3 - б вй 1. На выходе множителя 18образуется сигнал, соответствующий со ставляющей динамического момента (тока)(из уравнения (5):в= Кв 3(ф ба/бт (6)Последний подводится к входу регулятора 14 тока и компенсирует отрицательное вли яние на тахограмму ножей 1 и на качество иточность мерного реза составляющей динамического момента - .3 ( р) б в/от( Камасштабирующий коэффициент), Угол поворота ножей в цикле мерного реза иэменяет ся от 0 до 2 л (нуль соответствуетположению реза), Угол поворота ножей, относительно которого симметричны функциональные зависимости 1 = 1(р), б 3/бр = 1(у 25и Мс = 1(ф ), соответствует значению ср = = л (от положения реза), Положение реза фиксируется датчиком 5 реза, а достижение угла симметрии - звеном 31 совпадений, При повороте приводного вала ножей на угол р= л от положения реза срабатывает звено 31 совпадений, к второму входу которого подводится код угла р = л от задатчика 32.При срабатывании звена 31 включаетсятриггер 27. Сигналами на выходах последнего счетные входы счетчика 20 переключаются со слежения на вычитание (с "+1" на "-1"), и при дальнейшем повороте приводного вала ножей 1 код выходного сигнала счетчика 20 начинает уменьшаться до нуля (при резе), Соответственно код числа на выходе функционального преобразователя 19, соответствующий величине момента инерции 3 механизма ножниц, изменяется симметрично в обратном порядке, Таким образом охватывается весь цикл изменения угла р: отОдол и от л до 2 л, Функции ,1(р) соответствует производная Ю/о р, входящая сомножителем во второе слагаемое уравнения (5), Код числа, соответствующий производной Ю/бр, образуется на выходе функционального преобразователя 21. Последний так же, как и функциональный преобразователь 19, настроен на половину цикла изменения угла у(0 - т): после достижения угла симметрии р = к переключением счетных входов счетчика 20 функция Ю/б р изменяется в обратном порядке.Модуль числа ОЗ/о р подводится с выхода функционального преобразователя 21"-Таким образом, благодаря компенсации возмущений на привод летучих ножниц нелинейных динамического и статического моментов обеспечивается линеариэация тахограммы ножей, при этом повышается качество и точность мерного реза. Кроме того, повышается надежность работы благодаря исключению сползания ножей на разрезаемый прокат. к входу множителя 24, к второму входу которого подводится с выхода квадратора 25 сигнал, пропорциональный квадрату частоты вращения привода - йР, На выходе множителя 24 образуется сигнал (Ц), соответствующий в определенном масштабе модулю функции б 1/б р (см. втоИрую составляющую уравнения (5.(1 =(К 1 аР. б,1(бу (7) К) - масштабирующий коэффициент.Во второй половине цикла изменения угла р (л - 2 ж) производная б,3 фризменяет знак на противоположный, Для изменения при этом знака сигнала 1 (7) служит множитель 26, к второму входу которого в первой половине цикла (у 0-л) подводится сигнал "+1" с прямого выхода триггера 27, а во второй половине цикла (д =л - 2 л) к третьему входу множителя 26 подводится сигнал "-1" с инверсного выхода триггера 27,Сигнал 1) с соответствующим производной бЗ/бр знаком подводится к входу регулятора 14 тока и обеспечивает компенсацию отрицательного влияния на тахограмму ножей 1 и на качество и точность реза составляющей динамического момента б,3 (о)/б р (см. уравнение (5. Компенсирующий сигнал /11/ складывается на сумматоре 23 с сигналом / 1,/, компенсирующим отрицательное влияния на тахограмму ножей нелинейного статического момента Мс от неуравновешенных масс механизма ножниц. В связи с тем, что момент Мс = 1 ( р) во второй половине цикла изменения угла (р =ж - 27 г) изменяет знак на противоположный, компенсирующий влияние Мс(р ), сигнал (1 с) пропускается через множитель 26 изменение знака и подводится также к входу регулятора 14 тока,В момент реза сигналом датчика 5 реза производится гашение счетчика 20, что исключает накопление последних помех, а также отключается триггер 27, т.е. приводится в состояние, соответствующее первой половине цикла изменения угла р(0 - л),25 30 35 40 45 50 55 Формула изобретения 1, Способ управления приводом летучих ножниц, при котором после реза привод замедляют до останова, а затем при приближении намечаемой в момент окончания реза теоретической линии реза к оси летучих ножниц разгоняют привод до скорости, синхронной с прокатом, обеспечивая встречу ножей с теоретической линией реза на прокате, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности мерного реза и надежности работы, компенсируя возмущение воздействие на привод динамического момента инерционных масс механизма ножниц, увеличивая с упреждением момент привода ножниц в соответствии с выражением:М.=З - +( - ) - -.бш йР ббс 2 басфгде Мп - момент привода,1 - момент инерции механизма ножниц,а - частота вращения,р- угол поворота ножей,а при останове привода в паузах между резами контролируют сползание ножей на прокат под воздействием неуравновешенных масс механизма ножниц от первоначального положения и возвращают их в и режнее положение.2, Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее установленные в технологической последовательности следящие ролики, связанные с импульсным датчиком, и летучие ножницы с приводом и датчиками угла поворота ножей и оеза, также последовательно соединенные задатчик мерной длины, цифровой интегратор, первый сумматор, задатчик интенсивности, регулятор скорости, регулятор тока и силовой преобразователь, связанный с приводом через датчик тока, выход которого соединен с вторым входом регулятора тока, импульсный датчик, связанный непосредственно с вторым входом цифрового интегратора и через первый преобразователь "частота-код" - с вторым входом первого сумматора, датчик угла поворота ножей, соединенный с третьим и четвертым входами цифрового интегратора и через второй преобразователь "частота-код" с вторым входом регулятора скорости и датчик реза, соединенный с пятым входом цифрового интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. устройство дополнительно содержит два релейных звена, два реверсивных счетчика, триггер, звено совпадения, элемент ИЛИ, задатчик кода угла поворота ножей, квадратичный преобразователь, последовательно1764865 12 Составитель М.Прудковедактор Т.Пилипенко Техред М.Моргентал .(оррек симишин аказ 3337 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям п 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Т СССР ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 роизводственносоединенные первый функциональный преобразователь и первый множитель, последовательно соединенные второй функциональный преобразователь, второй множитель, второй сумматор и третий множитель, третий функциональный преобразователь, при этом вход и второй выход задатчика интенсивности подключены соответственно через первый и второй релейные звенья и через последовательно соединенные с ними элемент ИЛИ к первому и второму входу первого реверсивного счетчика и к входу гашения второго реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом регулятора скорости, а первый и второй счетные входы соответственно с первым и вторым выходами датчика угла поворота ножей, второй выход задатчика интенсивности подключен также к второму входу первого множителя, выходом связанного с третьим входом регулятора тока, четвертый вход которого соединен с выходом третьего множителя, второй и третий входы этого множителя присоединены к третьему и четвертому входам первого реверсивного счетчика и соответственно к 5 первому и второму выходам триггера, входгашения которого объединен с входом гашения первого реверсивного счетчика и подключен к выходу датчика реза, а установочный вход триггера связан с выхо дом звена совпадения, первый вход которого соединен с задатчиком кода угла поворота ножей, а второй вход - с выходом первого реверсивного счетчика и входами первого, второго и третьего функциональ ных преобразователей, пятой и шестой входы первого реверсивного счетчика подключены к первому выходу датчика угла поворота ножей, а выход второго преобразователя "частота-код" через квадратичный 20 преобразователь - к второму входу второгомножителя,