CN102615350B - 金属带锯条自动纠偏装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属带锯条自动纠偏装置。本发明包括电涡流传感器、纠偏液压缸、张紧液压缸、液压控制油路、自动纠偏伺服控制装置，导向机构，其中电涡流传感器、纠偏液压缸各有两套。自动纠偏伺服控制装置通过电涡流传感器采集的信号计算出带锯条偏差，通过液压控制油路控制纠偏液压缸、张紧液压缸的位移从而带动导向机构移动来纠正带锯条的偏差。本发明能非接触、高线性度、高分辨力地测量锯条与探头表面动态相对位移变化，并将检测的位移变化转变为实时连续的数字信号，通过控制器以及电液伺服机构，自动调整锯带的导向臂进行补偿，能够在一定程度上使锯条回到正常的切削轨迹上，可有效地防止工件报废，大大提高锯条的使用寿命。

Description

金属带锯条自动纠偏装置
技术领域
本发明涉及一种金属带锯床中的锯条锯偏检测及自动纠偏装置，特别是涉及一种电液伺服驱动型锯条自动纠偏装置。
背景技术
金属带锯床已广泛应用于锯切黑色金属、有色金属及非金属材料等场合。在实际生产过程中，金属锯条磨损到一定程度后，其切削轨迹会发生偏离。由于锯条切削轨迹偏离，不仅会加剧锯条磨损，更使得加工工件报废。所以，需要一种自动纠偏装置，使锯条回到正常的切削轨迹上，有效减少锯条切削偏离导致的损失。
现有的自动纠偏装置一般应用在输送带的‘跑偏’问题。如专利号为200710037579.9(授权公告号CN101244777A，授权公告日2008年8月20日)公开了一种能根据输送带跑偏量的跑偏信号进行自动纠偏的装置，其特点在于可对输送带的跑偏量进行定量检测，并将检测的跑偏量大小转变为实时连续的跑偏信号，通过控制器的控制自动调节输送带回到正常的工作位置，而且输送机无需停机，提高了工作效率及可靠性。专利号为20111025845.2(授权公告号CN102092560A，授权公告日2011年6月15日)公开了一种用于输送机皮带的自动纠偏装置；其特点在于利用皮带跑偏时自身的动力与重力将纠偏托辊箱向外侧压倒，在纠偏托辊向外侧倾斜的同时，托辊组将向上抬升皮带，使跑偏部分的皮带与纠偏托辊紧密接触，利用托辊前倾，运动线性不一致的特性，将皮带送入正常运行位置，纠偏迅速有效，不会过度纠偏。但迄今为止，还没有针对金属带锯床所涉及的相关内容的自动纠偏装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可根据锯切段锯条锯偏量大小进行自动纠偏补偿的装置，是一种具有锯条锯偏量检测功能和电液伺服驱动纠偏补偿功能的机构，是一种具有实时检测、PID运算和实时控制输出的自动锯条纠偏控制装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种金属带锯床锯条电液伺服驱动自动纠偏装置包括电涡流传感器、纠偏液压缸、张紧液压缸、液压控制油路、自动纠偏伺服控制装置，导向机构，其中电涡流传感器、纠偏液压缸各有两套。
自动纠偏伺服控制装置通过电涡流传感器采集的信号计算出带锯条偏差，通过液压控制油路控制纠偏液压缸、张紧液压缸的位移从而带动导向机构移动来纠正带锯条的偏差。
所述的两套电涡流传感器，分别测定工件两侧锯条锯切轨迹的偏离量。为了便于在带锯床进行切削动作时实时测定，两套电涡流传感器设置于带锯床的进给立柱旁，电涡流传感器正对锯条设置。电涡流传感器的信号输出端与自动纠偏伺服控制装置控制电路中的A/D采样模块连接。
所述的两套纠偏液压缸，分别设置于金属带锯床的导向机构上。液压缸一端与导向机构的活动段铰接，另一端与导向机构的固定段通过支架铰接，使得液压缸、导向机构与支架呈三角形布置。液压缸的进油口与液压控制油路中的电磁比例阀A1口连接，液压缸的出油口与液压控制油路中的电磁比例阀B1口连接。
所述张紧液压缸是带锯床自带装置，液压缸的进油口与液压控制油路中的电磁方向阀A1口连接，液压缸的出油口与液压控制油路中的电磁方向阀B1口连接。
所述的导向机构也有两套，由固定段和活动段组成，固定段与金属带锯床的支架连接，活动段的末端开有导向槽，带锯条可沿导向槽平动。固定段与活动段通过铰链机构连接，使得导向机构活动段可以绕铰接点摆动。
所述的液压控制油路包括电磁比例阀、电磁比例溢流阀、溢流阀、电磁方向阀、单向阀、油泵、油源。所述电磁比例阀的A1口与纠偏液压缸的油路进口连接,B1口与纠偏液压缸的油路出口连接；电磁比例阀进油口P经单向阀、溢流阀、油泵连接到油源；电磁比例阀回油口T直接与油源连通；电磁比例阀电气控制端口与自动纠偏伺服控制装置控制电路中的D/A转换模块连接。所述的比例溢流阀进油口经单向阀、油泵连接到油源，与电磁方向阀进油口P直接连接；电磁比例阀回油口T与油源直接连通；电磁比例阀电气控制端口与自动纠偏伺服控制装置D/A转换模块连接。
所述的自动纠偏伺服控制装置包括A/D采样模块、D/A转换模块、电平转换模块、数字输入模块及控制单元。其中A/D采样模块采用双通道采集模拟输入量，其输出端经电平转换模块与控制单元的I/O口信号连接；控制单元的I/O口与D/A转换模块信号连接；D/A转换模块的输出端作为自动纠偏伺服控制装置的信号输出端，也是双通道输出控制信号。
本发明具有以下有益效果：本装置使用的电涡流传感器，能非接触、高线性度、高分辨力地测量锯条与探头表面动态相对位移变化，并将检测的位移变化转变为实时连续的数字信号，通过控制器以及电液伺服机构，自动调整锯带的导向臂进行补偿，能够在一定程度上使锯条回到正常的切削轨迹上，可有效地防止工件报废，大大提高锯条的使用寿命。
附图说明
图1为自动纠偏装置主视图；
图2为自动纠偏装置主视图中的A-A视图；
图3为自动纠偏装置检测示意图；
图4为自动纠偏装置控制电路图；
图5为自动纠偏装置控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步描述。
如图1和2所示，一种金属带锯床锯条自动纠偏装置主要包括电涡流传感器6、10、纠偏液压缸4、8、电磁比例溢流阀16、电磁比例阀22、油源组件18和自动纠偏伺服控制装置控制电路21。油源组件18主要包括单向阀19、油泵20。电涡流传感器6、10通过支架5、9联接在金属带锯床的支柱3、11上，用于测量靠近导向机构1、12侧的锯条的锯偏量；电涡流传感器6、10的探头与锯条14的下端平行设置。其中，导向机构1、12通过桁架7连为一体。
纠偏液压缸4、8设置在金属带锯床的导向机构1、12上，液压缸后端耳环与导向臂的活动段2、13通过铰链机构活动连接；液压缸活塞杆通过铰链机构连接至导向机构1、12与支柱3、11的支架23上。导向机构的活动段2、13与导向机构1、12通过铰链机构活动连接。
金属带锯床自身的张紧液压缸15的进出油口与液压控制油路中的电磁方向阀17直接连接；电磁方向阀17的A1口与张紧液压缸15的第一路进油口连接，B1口与张紧液压缸15的第二路出油口连接。电磁方向阀17的进油口P口经过单向阀19、比例溢流阀16、油泵20与油源连接，回油口T口直接与油源连接。电磁方向阀16的电气控制端口与控制电路21的信号输出端口信号连接。
纠偏液压缸8的进出油口与液压控制油路中的电磁比例阀22直接连接；电磁比例阀22的A1口与纠偏液压缸4的第一路进出油口连接，B1口与纠偏液压缸4的第二路进出油口连接。电磁比例阀22的进油口P口经过单向阀19、溢流阀24、油泵20与油源连接，回油口T口经过过滤器直接与油源连接。电磁比例阀22的电气控制端口与控制电路21的信号输出端口信号连接。纠偏液压缸8的活塞杆沿箭头d方向运动时，可带动导向机构的活动段13沿弧线箭头r方向摆动，达到调整带锯条14的目的。纠偏液压缸4的工作原理相同。
在设定锯条14的标准切削轨迹时，张紧液压缸15对带锯条14进行张紧，以保证锯条14在无磨损正常锯切工件的情况下，电涡流传感器6和10准确测定切削轨迹。
如图3所示，当锯条14磨损后，带锯条进行切削动作时，切削轨迹会发生偏移，且工件两侧的偏移角度相异。锯条实际偏移角度分别为α1和α2，通过电涡流传感器6、10检测到的切削轨迹偏离量为r1(t)和r2(t)。
如图4所示，控制电路21包括A/D采样模块、D/A转换模块、电平转换模块、数字输入模块及控制单元。A/D模块采用AD7655芯片，电涡流传感器的输出信号与AD7655的模拟输入端INA1连接，电涡流传感器的输出信号与AD7655的模拟输入端INA2连接。AD7655经过转换后，通过I/O端口PA0～PA7，向控制单元传输信号。由于AD7655同时采集了两路信号，AD7655将分两次将采集的数据进行转换。
D/A转换模块采用DA0832芯片，控制单元的PB口连接DAC0832的数据输入口DI0～DI7；DAC0832采用单缓冲方式连接，控制单元的P0.2连接DAC0832的片选端
Figure GDA00003168049800041
用于开始或停止D/A转换；DAC0832的IOUT1和IOUT2输出电流信号，电流信号转换为电压信号输出，控制电磁比例阀22及电磁溢流阀16。
如图5所示，金属带锯床锯条自动纠偏装置的工作原理为，在金属带锯床正常工作时，通过检测电涡流传感器6、10的信号值r1(t)和r2(t)，及控制电路21计算出的差值e3(t)，控制比例溢流阀16调整系统压力，进而控制张紧液压缸15输出位移z1(t)，对金属带锯床的张紧力进行调整，确保带锯条14保持同一水平面。在生产过程中，电涡流传感器6和10分别实时检测锯条14的切削轨迹偏离量r1(t)和r2(t)，信号输送至控制电路21，并与实时反馈的输出量x1(t)和x2(t)进行比较，得出误差信号e1(t)和e2(t)。信号经过具有PID算法的控制单元，输出控制值u1(t)和u2(t)至电磁比例阀22。在具体运算中电磁比例阀22输出流量q1(t)和q2(t)调节纠偏液压缸4和8的位移y1(t)和y2(t)，再经过导向机构1和12，输出实际调节量x1(t)和x2(t)。由于液压缸4和8的活塞杆的直线运动会带动导向机构1和12的活动段绕铰接点摆动，进而自动控制锯条14的切削轨迹。

Claims (1)

1. 金属带锯条自动纠偏装置，包括电涡流传感器、纠偏液压缸、张紧液压缸、液压控制油路、自动纠偏伺服控制装置，导向机构，其中电涡流传感器、纠偏液压缸各有两套，其特征在于：
自动纠偏伺服控制装置通过电涡流传感器采集的信号计算出带锯条偏差，通过液压控制油路控制纠偏液压缸、张紧液压缸的位移从而带动导向机构移动来纠正带锯条的偏差；
所述的两套电涡流传感器，分别测定工件两侧锯条锯切轨迹的偏离量；为了便于在带锯床进行切削动作时实时测定，两套电涡流传感器设置于带锯床的进给立柱旁，电涡流传感器正对锯条设置；电涡流传感器的信号输出端与自动纠偏伺服控制装置控制电路中的A/D采样模块连接；
所述的两套纠偏液压缸，分别设置于金属带锯床的导向机构上；液压缸一端与导向机构的活动段铰接，另一端与导向机构的固定段通过支架铰接，使得液压缸、导向机构与支架呈三角形布置；液压缸的进油口与液压控制油路中的电磁比例阀A1口连接，液压缸的出油口与液压控制油路中的电磁比例阀B1口连接；
所述张紧液压缸是带锯床自带装置，液压缸的进油口与液压控制油路中的电磁方向阀A1口连接，液压缸的出油口与液压控制油路中的电磁方向阀B1口连接；
    所述的导向机构也有两套，由固定段和活动段组成，固定段与金属带锯床的支架连接，活动段的末端开有导向槽，带锯条可沿导向槽平动；固定段与活动段通过铰链机构连接，使得导向机构活动段可以绕铰接点摆动；
    所述的液压控制油路包括电磁比例阀、电磁比例溢流阀、溢流阀、电磁方向阀、单向阀、油泵、油源、电磁比例阀，电磁比例溢流阀，电磁方向阀，溢流阀、单向阀，其中油泵、油源一套；所述电磁比例阀的A1口与纠偏液压缸的油路进口连接, B1口与纠偏液压缸的油路出口连接；电磁比例阀进油口P经单向阀、溢流阀、油泵连接到油源；电磁比例阀回油口T直接与油源连通；电磁比例阀电气控制端口与自动纠偏伺服控制装置控制电路中的D/A转换模块连接；所述的比例溢流阀进油口经单向阀、油泵连接到油源，与电磁方向阀进油口P直接连接；电磁比例阀回油口T与油源直接连通；电磁比例阀电气控制端口与自动纠偏伺服控制装置D/A转换模块连接；
所述的自动纠偏伺服控制装置包括A/D采样模块、D/A转换模块、电平转换模块、数字输入模块及控制单元；其中A/D采样模块是双通道采集模拟输入量，其输出端经电平转换模块与控制单元的I/O口信号连接；控制单元的I/O口与D/A转换模块信号连接；D/A转换模块的输出端作为自动纠偏伺服控制装置的信号输出端，也是双通道输出控制信号。
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