CN102601835B - 一种基于铡刀旋切机变频器最后整张控制装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种基于铡刀旋切机变频器最后整张控制装置，包括旋切原木的旋切刀，所述旋切刀连接在控制其进给的丝杆上，所述丝杆与控制其进给量的进给电机连接，所述进给电机连接在控制其运转的主控变频器上；所述旋切刀设置在输送切割后原木皮子的皮子输送带下，所述皮子输送带与主控变频器连接，所述皮子输送带旁安装有铡刀机，所述铡刀机与控制铡刀运转的铡刀变频器连接，所述铡刀变频器与主控变频器连接；所述主控变频器上连接有单双棍电机，所述单双棍电机上连接有由其控制的驱动原木运转的驱动双棍。本发明的有益效果：原木得到很好的利用，减少原木的浪费。

Description

一种基于铡刀旋切机变频器最后整张控制装置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于铡刀旋切机变频器最后整张控制装置及控制方法。 

背景技术

人造板是木材综合利用的途径之一，随着我国胶合板工业长足的发展，特别在产量上取得突飞猛进的成绩，我国已经成为名副其实的胶合板生产大国，但是受到技术含量低，生产质量低的制约，产生了木材的低效率应用和浪费。 

 发明内容

本发明的目的是提供了一种不浪费木材材料、木材生产效率高、质量高的基于铡刀旋切机变频器最后整张控制装置及控制方法。 

为达到发明目的本发明采用的技术方案是： 

一种基于铡刀旋切机变频器最后整张控制装置，其特征在于：包括旋切原木的旋切刀，所述旋切刀连接在控制其进给的丝杆上，所述丝杆与控制其进给量的进给电机连接，所述进给电机连接在控制其运转的主控变频器上；所述旋切刀设置在输送切割后原木皮子的皮子输送带下，所述皮子输送带与主控变频器连接，所述皮子输送带旁安装有铡刀机，所述铡刀机与控制铡刀运转的铡刀变频器连接，所述铡刀变频器与主控变频器连接；所述主控变频器上连接有单双棍电机，所述单双棍电机上连接有由其控制的驱动原木运转的驱动双棍。

进一步，所述进给电机与丝杆之间连接有丝杆编码器。丝杆该编码器通过检验进给电机的转速来控制旋切刀在丝杠上的进给量。 

进一步，所述单双棍电机与主控变频器之间连接有单双棍编码器。单双棍编码器通过计算驱动双棍一转所发出的脉冲来检验驱动双棍的转速，并将数据发送给主控变频器，主控变频器通过数据来控制单双棍电机的转速和转向以及转动时间。 

进一步，所述驱动双棍包括分别设立在原木两侧的定驱动双棍和动驱动双棍。 

本发明所述控制装置的控制方法，其步骤如下： 

（1）要确定旋切刀的旋切厚度H、皮子输送带的送皮速度v、铡刀机对一定宽度c单板铡刀动作所需的时间T，

旋切厚度H根据公式       R2=a2*θ2+h2  （1）      得出，

R-原木初始半径，

a-阿基米德螺旋线的分割圆，a=H/2π，

h-刀台高度，

θ-极角，是由0x方向算起的；

送皮速度v，可根据公式       v=2π*r1*n0/60  （2）      得出，

n0-驱动双棍转速，

r1-驱动双棍半径；

每块单板铡刀动作所需要的时间T根据公式T= 60c/2π*r1*n0  （3）     得出，

c-单板宽度；

（2）要确定旋切刀的瞬时速度u、瞬时加速度a、在t时间内旋切刀在参考点后走过的行程X、旋切刀在nT时间内走过的最大行程Xn，

旋切刀的瞬时速度u根据公式u=H*v/2π*r    （4）      得出，

v-送皮速度，

r-原木瞬时半径；

瞬时加速度a根据公式   a=H2*v2/4π2*r3 （5）      得出；

在t时间内旋切刀在参考点后走过的行程X根据公式

         X=∫[v0*t+a*t2/2]dr  r∈[0，R-r] （6）    得出，

v0-旋切刀初始初速；

旋切刀在nT（n≥1）时间内走过的最大行程Xn根据公式（7）得出，

当第一个T时间内，旋切刀走过的行程为，

X1=∫[v0T+aT2/2]dr  r∈[0 ,R- r1]，

当第二个T时间内，旋切刀走过的行程为，

X2=∫[2v0T+2aT2]dr  r∈[0 , R-r2]，

当第n个T时间内，旋切刀走过的行程为，

Xn=∫[nv0T+a n2T2/2]dr  r∈[0 , R-rn] ；Xn≤R-s；R-Xn-s≤X1 （7）

s-原木最后旋切完所剩的原木半径；

（3）要确定旋切刀从Xn到达离原木圆心s距离所用时间T1，

从Xn到达离原木圆心s距离的行程f，      

f=R-Xn-s=∫[vn T1 +a T12/2]dr  r∈[Xn , R-s]  （8）

vn-当旋切刀运行到Xn时的瞬间速度；

    根据公式（8）可以求得T1，

        T1=√[H2v2 /16π2Xn2- H2v2 /16π2（R-s）2]/R-Xn-s （9）

注：√后的式子为根号里面的；

（4）要确定最后整张旋切所需时间T1内主控变频器接收到的单双棍编码器发出的脉冲数M2，

T1时间内接收到的脉冲数M2根据公式       M2=M1*T1/T    （10）      得出，

M1为单双棍编码器在一个c宽度的单板所发出的脉冲数；

（5）要确定原木在瞬时半径r时的瞬时转速n1、当原木转速为n1时，每分钟丝杠前进的行程S、 丝杠的转速n2、进给电机的转速n，

原木的瞬时转速n1根据公式       n1=n0*r1/r（r/min） （11）        得出，

n0-驱动双棍转速，

r1-驱动双棍半径； 

当原木转速为n1时，每分钟丝杠前进的行程S根据公式 

S=2H*n0* r1/r   （12）        得出；

丝杠的转速n2根据公式       n2=S/M=2H*n0*r1/Mr (r/min)  (13)      得出，

M-丝杠的螺距；

进给电机转速n根据公式     n=n2*N=2H*n0*D*N/M*r (r/min)   （14）得出，

N-丝杠调速转机的齿轮传动比；

（6）要确定铡刀变频器动作的延迟时间T2，

延迟时间T2根据公式                T2=d/v    （15）得出，

d-旋切刀到铡刀点的距离，

v-送皮速度；

（7）要确定半径为R的原木在丝杠上的零参考点；                    

（8）主控变频器根据上述步骤确定的参数控制进给电机、皮子输送带、单双棍电机、铡刀变频器的运行，从而控制丝杆、旋切刀、铡刀机、驱动双棍、原木的运行，主控变频器根据得到的最后整张旋切所需时间T1得出单双棍编码器所能发出的脉冲数M2来控制单双棍电机的最后运转时间、运转速度，并且控制铡刀机的最后铡刀时间。

本发明的工作原理，当在原木旋切过程中经过n个铡刀机周期T后，最后整张旋切的周期T1小于铡刀机周期T，主控变频器根据得到的最后时间T1得出单双棍编码器所能发出的脉冲数M2来控制单双棍电机的最后运转时间、运转速度，并且控制铡刀机的最后铡刀时间。主控变频器通过丝杠编码器可以计算丝杠在进给电机在转速n时，旋切刀在丝杠上所走过的行程，当旋切刀运行到旋切点时，主控变频器发送一个T2时刻的延时信号给铡刀变频器。 

本发明的有益效果：原木得到很好的利用，减少原木的浪费。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图。 

 图2是本发明的旋切示意图。 

 图3是本发明的旋切刀行进的行程示意图。 

图4是本发明的各参数运算流程图。 

具体实施方式

下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。 

参见图1-4，一种基于铡刀旋切机变频器最后整张控制装置，包括旋切原木13的旋切刀1，所述旋切刀1连接在控制其进给的丝杆2上，所述丝杆2与控制其进给量的进给电机3连接，所述进给电机3连接在控制其运转的主控变频器4上；所述旋切刀1设置在输送切割后原木皮子的皮子输送带5下，所述皮子输送带5与主控变频器4连接，所述皮子输送带5旁安装有铡刀机6，所述铡刀机6与控制铡刀运转的铡刀变频器7连接，所述铡刀变频器7与主控变频器4连接；所述主控变频器4上连接有单双棍电机8，所述单双棍电机8上连接有由其控制的驱动原木运转的驱动双棍。 

所述进给电机3与丝杆2之间连接有丝杆编码器12。丝杆该编码器12通过检验进给电机3的转速来控制旋切刀1在丝杠2上的进给量。 

所述单双棍电机8与主控变频器4之间连接有单双棍编码器11。单双棍编码器11通过计算驱动双棍一转所发出的脉冲来检验驱动双棍的转速，并将数据发送给主控变频器4，主控变频器4通过数据来控制单双棍电机8的转速和转向以及转动时间。 

所述驱动双棍包括分别设立在原木13两侧的定驱动双棍9和动驱动双棍10。 

本发明所述控制装置的控制方法，其步骤如下： 

（1）要确定旋切刀的旋切厚度H、皮子输送带的送皮速度v、铡刀机对一定宽度c单板铡刀动作所需的时间T，

旋切厚度H根据公式       R2=a2*θ2+h2  （1）      得出，

R-原木初始半径，

a-阿基米德螺旋线的分割圆，a=H/2π，

h-刀台高度，

θ-极角，是由0x方向算起的；

送皮速度v，可根据公式  v=2π*r1*n0/60  （2）      得出，

n0-驱动双棍转速，

r1-驱动双棍半径；

每块单板铡刀动作所需要的时间T根据公式T= 60c/2π*r1*n0  （3）     得出，

c-单板宽度；

（2）要确定旋切刀的瞬时速度u、瞬时加速度a、在t时间内旋切刀在参考点后走过的行程X、旋切刀在nT时间内走过的最大行程Xn，

旋切刀的瞬时速度u根据公式u=H*v/2π*r    （4）      得出，

v-送皮速度，

r-原木瞬时半径；

瞬时加速度a根据公式   a=H2*v2/4π2*r3 （5）      得出；

在t时间内旋切刀在参考点后走过的行程X根据公式

         X=∫[v0*t+a*t2/2]dr  r∈[0，R-r] （6）    得出，

v0-旋切刀初始初速；

旋切刀在nT（n≥1）时间内走过的最大行程Xn根据公式（7）得出，

当第一个T时间内，旋切刀走过的行程为，

X1=∫[v0T+aT2/2]dr  r∈[0 ,R- r1]，

当第二个T时间内，旋切刀走过的行程为，

X2=∫[2v0T+2aT2]dr  r∈[0 , R-r2]，

当第n个T时间内，旋切刀走过的行程为，

Xn=∫[nv0T+a n2T2/2]dr  r∈[0 , R-rn] ；Xn≤R-s；R-Xn-s≤X1 （7）

s-原木最后旋切完所剩的原木半径；

（3）要确定旋切刀从Xn到达离原木圆心s距离所用时间T1，

从Xn到达离原木圆心s距离的行程f，      

f=R-Xn-s=∫[vn T1 +a T12/2]dr  r∈[Xn , R-s]  （8）

vn-当旋切刀运行到Xn时的瞬间速度；

    根据公式（8）可以求得T1，

        T1=√[H2v2 /16π2Xn2- H2v2 /16π2（R-s）2]/R-Xn-s （9）

注：√后的式子为根号里面的；

（4）要确定最后整张旋切所需时间T1内主控变频器接收到的单双棍编码器发出的脉冲数M2，

T1时间内接收到的脉冲数M2根据公式             M2=M1*T1/T    （10）      得出，

M1为单双棍编码器在一个c宽度的单板所发出的脉冲数；

（5）要确定原木在瞬时半径r时的瞬时转速n1、当原木转速为n1时，每分钟丝杠前进的行程S、 丝杠的转速n2、进给电机的转速n，

原木的瞬时转速n1根据公式        n1=n0*r1/r（r/min） （11）        得出，

n0-驱动双棍转速，

r1-驱动双棍半径； 

当原木转速为n1时，每分钟丝杠前进的行程S根据公式S=2H*n0* r1/r   （12）        得出；

丝杠的转速n2根据公式     n2=S/M=2H*n0*r1/Mr (r/min)  (13)      得出，

M-丝杠的螺距；

进给电机转速n根据公式      n=n2*N=2H*n0*D*N/M*r (r/min)   （14）得出，

N-丝杠调速转机的齿轮传动比；

（6）要确定铡刀变频器动作的延迟时间T2，

延迟时间T2根据公式                T2=d/v    （15）得出，

d-旋切刀到铡刀点的距离，

v-送皮速度；

（7）要确定半径为R的原木在丝杠上的零参考点；                    

（8）主控变频器根据上述步骤确定的参数控制进给电机、皮子输送带、单双棍电机、铡刀变频器的运行，从而控制丝杆、旋切刀、铡刀机、驱动双棍、原木的运行，主控变频器根据得到的最后整张旋切所需时间T1得出单双棍编码器所能发出的脉冲数M2来控制单双棍电机的最后运转时间、运转速度，并且控制铡刀机的最后铡刀时间。

本发明的工作原理，当在原木旋切过程中经过n个铡刀机周期T后，最后整张旋切的周期T1小于铡刀机周期T，主控变频器根据得到的最后时间T1得出单双棍编码器所能发出的脉冲数M2来控制单双棍电机的最后运转时间、运转速度，并且控制铡刀机的最后铡刀时间。主控变频器通过丝杠编码器可以计算丝杠在进给电机在转速n时，旋切刀在丝杠上所走过的行程，当旋切刀运行到旋切点时，主控变频器发送一个T2时刻的延时信号给铡刀变频器。 

Claims (1)

1.一种基于铡刀旋切机变频器最后整张控制装置的控制方法，包括一控制装置，所述控制装置包括旋切原木的旋切刀，所述旋切刀连接在控制其进给的丝杆上，所述丝杆与控制其进给量的进给电机连接，所述进给电机连接在控制其运转的主控变频器上；所述旋切刀设置在输送切割后原木皮子的皮子输送带下，所述皮子输送带与主控变频器连接，所述皮子输送带旁安装有铡刀机，所述铡刀机与控制铡刀运转的铡刀变频器连接，所述铡刀变频器与主控变频器连接；所述主控变频器上连接有单双棍电机，所述单双棍电机上连接有由其控制的驱动原木运转的驱动双棍；所述进给电机与丝杆之间连接有丝杆编码器；所述单双棍电机与主控变频器之间连接有单双棍编码器；所述驱动双棍包括分别设立在原木两侧的定驱动双棍和动驱动双棍；所述控制装置的控制方法的步骤如下：

（1）要确定旋切刀的旋切厚度H、皮子输送带的送皮速度v、铡刀机对一定宽度c单板铡刀动作所需的时间T，

旋切厚度H根据公式       R2=a2*θ2+h2  （1）      得出，

R-原木初始半径，

a-阿基米德螺旋线的分割圆，a=H/2π，

h-刀台高度，

θ-极角，是由0x方向算起的；

送皮速度v，可根据公式   

    v=2π*r1*n0/60  （2）      得出，

n0-驱动双棍转速，

r1-驱动双棍半径；

每块单板铡刀动作所需要的时间T根据公式

T= 60c/2π*r1*n0  （3）     得出，

c-单板宽度；

（2）要确定旋切刀的瞬时速度u、瞬时加速度a、在t时间内旋切刀在参考点后走过的行程X、旋切刀在nT时间内走过的最大行程Xn，

旋切刀的瞬时速度u根据公式

u=H*v/2π*r    （4）      得出，

v-送皮速度，

r-原木瞬时半径；

瞬时加速度a根据公式   a=H2*v2/4π2*r3 （5）      得出；

在t时间内旋切刀在参考点后走过的行程X根据公式

         X=∫[v0*t+a*t2/2]dr  r∈[0，R-r] （6）    得出，

v0-旋切刀初始初速；

旋切刀在nT（n≥1）时间内走过的最大行程Xn根据公式（7）得出，

当第一个T时间内，旋切刀走过的行程为，

X1=∫[v0T+aT2/2]dr  r∈[0 ,R- r1]，

当第二个T时间内，旋切刀走过的行程为，

X2=∫[2v0T+2aT2]dr  r∈[0 , R-r2]，

当第n个T时间内，旋切刀走过的行程为，

Xn=∫[nv0T+a n2T2/2]dr  r∈[0 , R-rn] ；Xn≤R-s；R-Xn-s≤X1 （7）

s-原木最后旋切完所剩的原木半径；

（3）要确定旋切刀从Xn到达离原木圆心s距离所用时间T1，

从Xn到达离原木圆心s距离的行程f，      

f=R-Xn-s=∫[vn T1 +a T12/2]dr  r∈[Xn , R-s]  （8）

vn-当旋切刀运行到Xn时的瞬间速度；

    根据公式（8）可以求得T1，

        T1=√[H2v2 /16π2Xn2- H2v2 /16π2（R-s）2]/R-Xn-s （9）

注：√后的式子为根号里面的；

（4）要确定最后整张旋切所需时间T1内主控变频器接收到的单双棍编码器发出的脉冲数M2，

T1时间内接收到的脉冲数M2根据公式

                     M2=M1*T1/T    （10）      得出，

M1为单双棍编码器在一个c宽度的单板所发出的脉冲数；

（5）要确定原木在瞬时半径r时的瞬时转速n1、当原木转速为n1时，每分钟丝杠前进的行程S、 丝杠的转速n2、进给电机的转速n，

原木的瞬时转速n1根据公式

           n1=n0*r1/r（r/min） （11）        得出，

n0-驱动双棍转速，

r1-驱动双棍半径； 

当原木转速为n1时，每分钟丝杠前进的行程S根据公式 

S=2H*n0* r1/r   （12）        得出；

丝杠的转速n2根据公式

                 n2=S/M=2H*n0*r1/Mr (r/min)  (13)      得出，

M-丝杠的螺距；

进给电机转速n根据公式

                 n=n2*N=2H*n0*D*N/M*r (r/min)   （14）得出，

N-丝杠调速转机的齿轮传动比；

（6）要确定铡刀变频器动作的延迟时间T2，

延迟时间T2根据公式                T2=d/v    （15）得出，

d-旋切刀到铡刀点的距离，

v-送皮速度；

    （7）要确定半径为R的原木在丝杠上的零参考点；                    

（8）主控变频器根据上述步骤确定的参数控制进给电机、皮子输送带、单双棍电机、铡刀变频器的运行，从而控制丝杆、旋切刀、铡刀机、驱动双棍、原木的运行，主控变频器根据得到的最后整张旋切所需时间T1得出单双棍编码器所能发出的脉冲数M2来控制单双棍电机的最后运转时间、运转速度，并且控制铡刀机的最后铡刀时间。

Images