CN103111679B - 一种基于离切角计算解决飞剪切弯头的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于离切角计算解决飞剪切弯头的方法，围绕飞剪剪切的工艺原理，提出离切角的概念以及各种成品规格下飞剪所需离切角角度的大小和剪体通过的时间，在控制程序中对飞剪撤速命令准确及时干预，解决了切弯头的现象。可有效解决冶金棒材生产线上的飞剪因速降导致的切弯头故障，又保证了其剪切的精度，也可应用于其它行业类似设备的控制系统中。

Description

一种基于离切角计算解决飞剪切弯头的方法

技术领域

本发明涉及金属切割技术领域，具体涉及一种基于离切角计算解决飞剪切弯头的方法。

背景技术

飞剪作为冶金行业棒（线）材厂的关键设备，实现对快速行进中的钢材按需要进行剪切，每条棒材产线一般配备3台该设备。飞剪在正常生产过程中突然出现切弯头故障，这在以前的生产中未发生过。排除了各方面的原因后判断切弯头是因钢材性能普遍提高后所致。随着近年来各个厂家对钢材性能要求的不断提高，飞剪在剪切过程中的负载相应增大，飞剪在快速剪切的过程中都会出现不同程度的切弯头现象，一旦发生，钢材就会窜出跑槽，造成生产停止，同时人员和设备的安全也受到威胁。而提高钢材性能又是国民建设所需，每个厂家都在努力研发和生产低成本、高性能的产品，随着性能的不断提高，切弯头故障就会越发频繁。单纯提高剪切速度后，可能会解决切弯头，但会影响飞剪定位的准确性，造成剪切精度下降，付出更大的经济损失。为解决此问题，各厂家尝试了很多方法，大都治标不治本。

发明内容

本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种基于离切角计算解决飞剪切弯头的方法，本发明围绕飞剪剪切的工艺原理，提出离切角的概念以及各种成品规格下飞剪所需的离切角角度的大小和剪体通过的时间，在控制程序中对飞剪撤速命令准确及时干预，解决了切弯头的现象。可有效解决冶金棒（线）材生产线上的飞剪（倍尺飞剪及切头剪）因速降导致的切弯头故障，又保证了其剪切的精度，也可应用于其它行业类似设备的控制系统中。

本发明的一种基于离切角计算解决飞剪切弯头的方法技术方案为，每次剪切，飞剪从原位开始启动，加速达到设定的剪切速度后保持，然后到达上下剪刃闭合的位置，即零位；剪刃与钢材脱离所需的角度，即离切角。当剪刃转过这个角度后开始制动，才能保证钢材已经脱离剪刃，避免撞击剪刃造成弯头；通过解三角形可以计算出离切角α=90^o-arcsin (I-d)/I；式中，I是剪刃中心线距离，d是钢料的规格直径；由于飞剪在达到最高速后做匀速圆周运动，有了离切角，就可以算出钢材完全脱离剪刃所需的高速保持时间t=απr/180v，其中r是回转半径，v是飞剪运行速度；而现有技术的设计中，未考虑离切角，当剪刃到达零位就开始减速，就造成了剪切时的弯头。

生产时，将生产规格输入到上位机后传给PLC，在程序中计算出离切角的角度大小，再结合飞剪的运行速度计算出飞剪通过这个角度后所需的时间，当飞剪上下剪刃闭合后，零位接近开关得电，发信号给CPU，标定此时的飞剪位置为零位，保持最高速至t时间后开始撤离正向速度给定，同时反向开始制动，到达原位后飞剪停止，整个剪切过程完成，等待下一次的剪切命令。

  在程序中，对飞剪的零位进行了处理，将原位信号分成两个信号，一个是原始信号，直接控制对飞剪的准确定位，以确保飞剪停止后原始位置的准确；另外一个由原始信号和离切角角度构成，实现对剪切速度的控制，解决了飞剪的切弯头。

本发明的有益效果为：飞剪切弯头，是因为各厂家在最初的设计中都未考虑负载带来的影响，只有当钢材完全脱离剪刃，才能开始减速和反向加速，否则就会造成钢材与剪刃的碰撞(请见说明书附图图1)。本发明围绕飞剪剪切的工艺原理，提出离切角对剪切断面的影响的概念，给出了离切角的准确算法以及各种成品规格下飞剪所需的离切角角度的大小和剪体通过的时间，在控制程序中对飞剪撤速命令准确及时干预，解决了切弯头的现象。可有效解决冶金棒（线）材生产线上的飞剪（倍尺飞剪及切头剪）因速降导致的切弯头故障，又保证了其剪切的精度，也可应用于其它行业类似设备的控制系统中。使原有的设计适应了市场的需求，无需投资就解决了普遍存在的问题。

附图说明：

图1所示为飞剪剪切的工艺原理图；A点为飞剪的原位，每次剪切，飞剪从A点开始启动，加速到B点后达到设定的剪切速度后保持，C点为上下剪刃闭合的位置，即零位，θ₄是指剪刃与钢材的脱离所需的角度，即离切角；只有剪刃转过θ₄角度，到达D点时开始制动，才能保证钢材已经脱离剪刃，避免撞击剪刃造成弯头；

图2所示为离切角角度的计算示意图；通过解三角形可以计算出离切角α=90^o-arcsin (I-d)/I，式中，I是剪刃中心线距离，d是钢料的规格直径；

图3所示为飞剪控制程序流程图。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。

本发明的一种基于离切角计算解决飞剪切弯头的方法技术方案为，每次剪切，飞剪从原位开始启动，加速达到设定的剪切速度后保持，然后到达上下剪刃闭合的位置，即零位；剪刃与钢材的脱离所需的角度，就是离切角；当剪刃转过这个角度后开始制动，才能保证钢材已经脱离剪刃，避免撞击剪刃造成弯头；通过解三角形可以计算出离切角α=90^o-arcsin (I-d)/I；式中，I是剪刃中心线距离，d是钢料的规格直径；由于飞剪在达到最高速后做匀速圆周运动，有了离切角，就可以算出钢材完全脱离剪刃所需的高速保持时间t=απr/180v，其中r是回转半径，v是飞剪运行速度；

生产时，将生产规格输入到上位机后传给PLC，在程序中计算出离切角的角度大小，再结合飞剪的运行速度计算出飞剪通过这个角度后所需的时间，当飞剪上下剪刃闭合后，零位接近开关得电，发信号给CPU，标定此时的飞剪位置为零位，保持最高速至t时间后开始撤离正向速度给定，同时反向开始制动，到达原位后飞剪停止，整个剪切过程完成，等待下一次的剪切命令。

  在程序中，对飞剪的零位进行了处理，将原位信号分成两个信号，一个是原始信号，直接控制对飞剪的准确定位，以确保飞剪停止后原始位置的准确；另外一个由原始信号和离切角角度构成，实现对剪切速度的控制，解决了飞剪的切弯头。

Claims (1)

1.一种基于离切角计算解决飞剪切弯头的方法，其特征在于，每次剪切，飞剪从原位开始启动，加速达到设定的剪切速度后保持，然后到达上下剪刃闭合的位置；剪刃与钢材脱离所需的角度，就是离切角；当剪刃转过这个角度时开始制动，才能保证钢材已经脱离剪刃，避免撞击剪刃造成弯头；通过解三角形可以计算出离切角α=90^o-arcsin (I-d)/I；式中，I是剪刃中心线距离，d是钢料的规格直径；由于飞剪在达到最高速后做匀速圆周运动，有了离切角，就可以算出钢材完全脱离剪刃所需的高速保持时间t=απr/180v，其中r是回转半径，v是飞剪运行速度；

生产时，将生产规格输入到上位机后传给PLC，在程序中计算出离切角的角度大小，再结合飞剪的运行速度计算出飞剪通过这个角度所需的时间，当飞剪上下剪刃闭合时，零位接近开关得电，发信号给CPU，标定此时的飞剪位置为零位，保持最高速至t时间后开始撤离正向速度给定，同时反向开始制动，到达原位后飞剪停止，整个剪切过程完成，等待下一次的剪切命令；

在程序中，对飞剪的零位进行了处理，将原位信号分成两个信号，一个是原始信号，控制对飞剪的准确定位，以确保飞剪停止后原始位置的准确；另外一个由原始信号和离切角角度构成，实现对剪切速度的控制，解决了飞剪的切弯头。