CN108555025B - 一种轻钢成型设备及使用方法及激光器的合速度取值方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轻钢成型设备及使用方法及激光器的合速度取值方法，所述成型设备包括引送板带的引送段、切割板带的切割段和将板带弯折为轻钢龙骨的辊轧段；所述切割段包括工作架；所述工作架底部设置废料腔，中部设置多根压料条，上部设置激光切割组件，靠近引送段的前部设置检测板带速度的速度传感器；所述激光切割组件包括可水平前后移动的平移导轨和设置在平移导轨上的移动式光纤激光器；所述移动式光纤激光器可沿平移导轨左右移动；所述辊轧段包括直线工作台；多组辊轧轮组沿直线工作台长度方向均匀设置；所述辊轧轮组包括用于成型轻钢龙骨底面的单辊轮组和用于成型轻钢龙骨两侧面的双辊轮组；所述单辊轮组和双辊轮组交错设置。

Description

一种轻钢成型设备及使用方法及激光器的合速度取值方法
技术领域
本发明涉及一种轻钢成型设备及使用方法及激光器的合速度取值方法，属于轻钢辊轧成型设备领域。
背景技术
辊轧成型是通过顺序配置的多道次成型轧辊，把卷材、带材等金属板带不断地进行横向弯曲，以制成特定断面型材的塑性加工工艺，是一种节材、节能、高效的金属板料成型新工艺、新技术，现有的轻钢成型装置主要包括送料、较平、冲孔、辊轧成型、切断五步工序的相应设备；而现有设备引送方式不够自动化，一般采用后切断方式和模具冲压系统，设备结构不够紧凑；使用伺服电机提供辊轧成型主动轮动力，易发热。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种标准化移动式轻钢生产线及使用方法及激光器的合速度取值方法。该标准化移动式轻钢生产线结构简单、紧凑，成型过程连贯稳定，且采用液压驱动装置提供辊轮动力，保障动力输出稳定、平稳和使用寿命长，采用预切断方式，成型后无需再切断，节省了工序，提高了生产速度，且自动化程度高。
本发明的技术方案如下：
一种轻钢成型设备，包括引送板带的引送段、切割板带的切割段和将板带弯折为轻钢龙骨的辊轧段；所述切割段包括工作架；所述工作架底部设置装填切割废料的废料腔，中部设置多根压住板带的压料条，上部设置激光切割组件，靠近引送段的前部设置检测板带速度的速度传感器；所述激光切割组件包括可通过齿轮齿条机构水平前后移动的平移导轨和设置在平移导轨上用于为板带开孔的移动式光纤激光器；所述移动式光纤激光器可沿平移导轨左右移动；所述轻钢成型设备还包括测量板带宽度的距离感应器、控制激光切割组件和液压驱动装置的控制器以及为控制器输入参数的输入面板；所述距离感应装置包括对应设置在两较直夹具上的信号发射器和信号接收器；所述距离感应器和速度传感器与控制器分别电信号连接；控制器通过信号接收器接收的信号时间与信号发射器发射信号的时间之差自动测算板带的宽度；控制器根据距离感应器测得的板带宽度控制辊轧段的辊轮间距；控制器根据速度传感器测得的板带速度和通过输入面板输入的切割参数自动计算激光器路径、速度和功率。
其中，所述辊轧段的辊轮由液压驱动装置提供动力；所述液压驱动装置包括主液压泵、副液压泵、蓄能罐、若干液压能-机械能转换装置和蓄液池；所述主液压泵和副液压泵并联在蓄能罐和蓄液池之间的蓄能管路上；若干液压能-机械能转换装置并联在蓄能罐和蓄液池之间的释能管路上；所述液压能-机械能转换装置驱动辊轮转动；所述主液压泵、副液压泵和蓄能罐之间的管路上设置有压力采集反馈装置，控制器通过压力采集反馈装置反馈的信息控制液压泵的功率。
其中，所述液压能-机械能转换装置为液压马达。
其中，所述激光切割组件还包括一固定导轨和可沿固定导轨左右平移的往复式光纤激光器；所述往复式光纤激光器将板带切割出折断线；所述折断线包括位于板带中部对应成型轻钢龙骨底面的V形槽线以及位于V形槽线两侧对应成型轻钢龙骨两侧面的贯通线；所述贯通线与V形槽线衔接；
其中，所述引送段包括相互平行且可调间距的两较直夹具和用于安装较直夹具的固定角钢；所述较直夹具相对面分别开设有与板带侧边配合的V形槽口；两较直夹具的V形槽口共同引导板带的行进方向；所述固定角钢一面水平设置且开设有横向长孔；所述较直夹具与固定角钢通过螺栓和长孔配合连接。
其中，所述压料条通过弹簧螺栓固定在工作架上；各压料条相互间距平行设置。
一种所述的轻钢成型设备的移动式光纤激光器所需合速度的实时取值方法，包括以下步骤：
S1：建立切割段切割范围的平面坐标系，沿板带传输方向为x轴、垂直板带传输方向为y轴；
S2：由输入面板向控制器输入板带厚度t，移动式光纤激光器所需合速度为V0，所述V0方向与轨迹曲线切线方向相同，所述V0x为V0在x轴上的分量，所述V0y为V0在y轴上的分量；
S3：取与x轴、y轴正方向相同的两个单位向量i、j；
S4：速度传感器采集板带的速度V2；板带的速度V2用向量表示V2＝(V2*i，0*j)；
S5：移动式光纤激光器132的切割速度为V1；移动式光纤激光器的切割速度V1用向量表示V1＝(V1x*i，V1y*j)；
S6：取S5和S4之差为移动式光纤激光器132的合速度，即V0＝V1-V2，V0＝((V1x-V2)*i，V1y*j)；
S7：切割轨迹曲线为F(x)，轨迹曲线切线向量α＝((dy)*i，(dx)*j)，所述dy表示轨迹曲线对y求微分，所述dx表示轨迹曲线对x求微分；可得V1x-V2＝k*dy，V1y＝k*dx；
S8：通过计算移动式光纤激光器所需合速度V0的实时取值。
一种轻钢成型设备的使用方法，采用所述的轻钢成型设备，包括辊轮调距方法：
S1：设备开机；
S2：通过距离感应器测得板带宽度l，通过输入面板向控制器输入输入需要生产轻钢的腿宽b、小边a、板带厚度t；
S3、程序计算轻钢腰高c＝(l-2*a-2*b+4*t*5/3)；
S4、程序将a、b、c数据传送给控制器，控制器给辊轧段下达调整指令，完成辊轧段截面尺寸的调整；同时结合该数据与生产数据调整切割开孔位置。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明结构简单、紧凑，成型过程连贯稳定，且采用液压驱动装置提供辊轮动力，保障动力输出稳定、平稳和使用寿命长，采用预切断方式，成型后无需再切断，节省了工序，提高了生产速度，且自动化程度高。
2、本发明的导引段可以保障板带的传送角度。
3、本发明的切割段能够有效的根据各种需要切割不同形状、尺寸、深度的孔或槽，适应性高。
4、本发明的压料条通过弹簧螺栓固定在工作架上，能有效保障压料功能，同时适应不同厚度的板带。
5、本发明的单双辊轮组组合可以有效的提高成型效率。
6、本发明设置有较直夹具，该夹具结构简单，方便调节间距，从而适用不同宽度的板带。
7、本发明的往复式光纤激光器在腿宽侧完全切割，在腰高处开出不穿透的V型槽线，然后进入辊轧成型工序，辊轧成型工序后不需要再切断一次，只要拿料的时候利用轻钢龙骨自身的重力作用，V型槽线就会断裂，从而实现减少了现有设备再辊轧成型后还需要一个切断工序。
8、本发明的移动式光纤激光器所需合速度的实时取值方法可以根据板厚和输入的切割数据实时确定移动式光纤激光器的实时合速度，从而保障切割精度和连贯性，无需停顿，从而保障切口的光滑和连贯，提高切割效果。
9、本发明的成型方法能够自动测量板带宽度，并结合输入的需要生产轻钢的腿宽、小边和板厚使成型装置自动调节，获得预期的产品。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明整体的示意图；
图3为本发明工作架和激光切割组件的示意图；
图4为本发明较直夹具和固定角钢的立体示意图；
图5为本发明轻钢龙骨的示意图；
图6为本发明液压驱动装置的示意图；
图7为板带经往复式光纤激光器切割后成型成轻钢龙骨的立体示意图；
图8为板带经往复式光纤激光器切割后成型成轻钢龙骨的侧视示意图；
图9为辊轮调距方法的示意图。
图中附图标记表示为：
1-工作架、11-废料腔、12-压料条、13-激光切割组件、131-平移导轨、132-移动式光纤激光器、133-往复式光纤激光器、134-固定导轨、15-轻钢龙骨底面、16-轻钢龙骨两侧面、17-V形槽线、18-贯通线、2-直线工作台、21-辊轧轮组、211-单辊轮组、212-双辊轮组、31-较直夹具、311-V形槽口、312-信号发射器、313-信号接收器、32-固定角钢、321-长孔、4-引送段、5-切割段、6-辊轧段。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
如图1至8所示，一种轻钢成型设备，包括引送板带的引送段4、切割板带的切割段5和将板带弯折为轻钢龙骨的辊轧段6；所述切割段5包括工作架1；所述工作架1底部设置装填切割废料的废料腔11，中部设置多根压住板带的压料条12，上部设置激光切割组件13，靠近引送段4的前部设置检测板带速度的速度传感器；所述激光切割组件13包括可通过齿轮齿条机构水平前后移动的平移导轨131和设置在平移导轨131上用于为板带开孔的移动式光纤激光器132；所述移动式光纤激光器132可沿平移导轨131左右移动；所述轻钢成型设备还包括测量板带宽度的距离感应器、控制激光切割组件13和液压驱动装置的控制器以及为控制器输入参数的输入面板；所述距离感应装置包括对应设置在两较直夹具31上的信号发射器312和信号接收器313；所述距离感应器和速度传感器与控制器分别电信号连接；控制器通过信号接收器313接收的信号时间与信号发射器312发射信号的时间之差自动测算板带的宽度；控制器根据距离感应器测得的板带宽度控制辊轧段6的辊轮间距；控制器根据速度传感器测得的板带速度和通过输入面板输入的切割参数自动计算激光器路径、速度和功率。
进一步的，所述辊轧段6的辊轮由液压驱动装置提供动力；所述液压驱动装置包括主液压泵、副液压泵、蓄能罐、若干液压能-机械能转换装置和蓄液池；所述主液压泵和副液压泵并联在蓄能罐和蓄液池之间的蓄能管路上；若干液压能-机械能转换装置并联在蓄能罐和蓄液池之间的释能管路上；所述液压能-机械能转换装置驱动辊轮转动；所述主液压泵、副液压泵和蓄能罐之间的管路上设置有压力采集反馈装置，控制器通过压力采集反馈装置反馈的信息控制液压泵的功率。
进一步的，所述液压能-机械能转换装置为液压马达。
进一步的，所述激光切割组件13还包括一固定导轨134和可沿固定导轨134左右平移的往复式光纤激光器133；所述往复式光纤激光器133将板带切割出折断线；所述折断线包括位于板带中部对应成型轻钢龙骨底面15的V形槽线17以及位于V形槽线17两侧对应成型轻钢龙骨两侧面16的贯通线18；所述贯通线18与V形槽线17衔接；
进一步的，所述引送段4包括相互平行且可调间距的两较直夹具31和用于安装较直夹具31的固定角钢32；所述较直夹具31相对面分别开设有与板带侧边配合的V形槽口311；两较直夹具31的V形槽口311共同引导板带的行进方向；所述固定角钢32一面水平设置且开设有横向长孔321；所述较直夹具31与固定角钢32通过螺栓和长孔321配合连接。
进一步的，所述压料条12通过弹簧螺栓固定在工作架1上；各压料条12相互间距平行设置。
一种所述的轻钢成型设备的移动式光纤激光器所需合速度的实时取值方法，包括以下步骤：
S1：建立切割段5切割范围的平面坐标系，沿板带传输方向为x轴、垂直板带传输方向为y轴；
S2：由输入面板向控制器输入板带厚度t，移动式光纤激光器132所需合速度为V0，所述V0方向与轨迹曲线切线方向相同，所述V0x为V0在x轴上的分量，所述V0y为V0在y轴上的分量；
S3：取与x轴、y轴正方向相同的两个单位向量i、j；
S4：速度传感器采集板带的速度V2；板带的速度V2用向量表示V2＝(V2*i，0*j)；
S5：移动式光纤激光器132的切割速度为V1；移动式光纤激光器132的切割速度V1用向量表示V1＝(V1x*i，V1y*j)；
S6：取S5和S4之差为移动式光纤激光器132的合速度，即V0＝V1-V2，V0＝((V1x-V2)*i，V1y*j)；
S7：切割轨迹曲线为F(x)，轨迹曲线切线向量α＝((dy)*i，(dx)*j)，所述dy表示轨迹曲线对y求微分，所述dx表示轨迹曲线对x求微分；可得V1x-V2＝k*dy，V1y＝k*dx；
S8：通过计算移动式光纤激光器132所需合速度V0的实时取值。
参见图9，一种轻钢成型设备的成型方法，采用所述的轻钢成型设备，包括辊轮调距方法：
S1：设备开机；
S2：通过距离感应器测得板带宽度l，通过输入面板向控制器输入输入需要生产轻钢的腿宽b、小边a、板带厚度t；
S3、程序计算轻钢腰高c＝(l-2*a-2*b+4*t*5/3)；
S4、程序将a、b、c数据传送给控制器，控制器给辊轧段6下达调整指令，完成辊轧段6截面尺寸的调整；同时结合该数据与生产数据调整切割开孔位置。
把激光切割和可调节辊轧成型结合在一起，通过轻钢成型设备的成型方法实现一台设备可生产多种截面尺寸的轻钢龙骨；
采用激光切割替代模具冲孔，结合轻钢成型过程中移动式光纤激光器所需合速度的实时取值方法实现冲孔过程不停顿；
激光切割可以摆脱模具冲孔受限于模具而开孔形状受限，可以切割多种孔型。
本发明的工作原理如下：
板带依次经过引送段4、切割段5和辊轧段6成型轻钢龙骨，在引送段4由V形槽口211引导前进并限制左右偏移；在切割段5，控制器根据输入的参数以及速度传感器14传输的信号控制激光切割组件13的动作，从而移动式光纤激光器132切割出所需形状、尺寸或深度的孔或槽；同时，往复式光纤激光器133在腿宽侧完全切割，在腰高处开出不穿透的V型槽线17，然后进入辊轧成型工序，辊轧成型工序后不需要再切断一次，只要拿料的时候利用轻钢龙骨自身的重力作用，V型槽线17就会断裂，从而实现减少了现有设备再辊轧成型后还需要一个切断工序。
在这一过程中，通过轻钢成型过程中移动式光纤激光器132所需合速度的实时取值方法可以根据板厚和输入的切割数据实时确定移动式光纤激光器的实时合速度，从而保障切割精度和连贯性，无需停顿，从而保障切口的光滑和连贯，提高切割效果。
通过轻钢成型方法能够自动测量板带宽度，并结合输入的需要生产轻钢的腿宽、小边和板厚使成型装置自动调节，获得预期的产品。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种轻钢成型设备的移动式光纤激光器所需合速度的实时取值方法，所述轻钢成型设备包括：引送板带的引送段(4)、切割板带的切割段(5)和将板带弯折为轻钢龙骨的辊轧段(6)；所述切割段(5)包括工作架(1)；所述工作架(1)底部设置装填切割废料的废料腔(11)，中部设置多根压住板带的压料条(12)，上部设置激光切割组件(13)，靠近引送段(4)的前部设置检测板带速度的速度传感器；所述激光切割组件(13)包括可通过齿轮齿条机构水平前后移动的平移导轨(131)和设置在平移导轨(131)上用于为板带开孔的移动式光纤激光器(132)；所述移动式光纤激光器(132)可沿平移导轨(131)左右移动；所述轻钢成型设备还包括测量板带宽度的距离感应器、控制激光切割组件(13)和给辊轧段(6)的辊轮提供动力的液压驱动装置的控制器以及为控制器输入参数的输入面板；所述距离感应器包括对应设置在两校直夹具(31)上的信号发射器(312)和信号接收器(313)；所述距离感应器和速度传感器与控制器分别电信号连接；控制器通过信号接收器(313)接收的信号时间与信号发射器(312)发射信号的时间之差自动测算板带的宽度；控制器根据距离感应器测得的板带宽度控制辊轧段(6)的辊轮间距；控制器根据速度传感器测得的板带速度和通过输入面板输入的切割参数自动计算移动式光纤激光器路径、合速度和功率，所述实时取值方法包括以下步骤：
S1：建立切割段(5)切割范围的平面坐标系，沿板带传输方向为x轴、垂直板带传输方向为y轴；
S2：由输入面板向控制器输入板带厚度t，移动式光纤激光器(132)所需合速度为V0，所述V0方向与轨迹曲线切线方向相同，V0x为V0在x轴上的分量，V0y为V0在y轴上的分量；
S3：取与x轴、y轴正方向相同的两个单位向量i、j；
S4：速度传感器采集板带的速度V2；板带的速度V2用向量表示V2＝(V2*i，0*j)；
S5：移动式光纤激光器(132)的切割速度为V1；移动式光纤激光器(132)的切割速度V1用向量表示V1＝(V1x*i，V1y*j)；
S6：取S5和S4之差为移动式光纤激光器(132)的合速度，即V0＝V1-V2，V0＝((V1x-V2)*i，V1y*j)；
S7：切割轨迹曲线为F(x)，轨迹曲线切线向量α＝((dy)*i，(dx)*j)，所述dy表示轨迹曲线对y求微分，所述dx表示轨迹曲线对x求微分；可得V1x-V2＝k*dy，V1y＝k*dx；
S8：通过计算移动式光纤激光器(132)所需合速度V0的实时取值。
2.如权利要求1所述的轻钢成型设备的移动式光纤激光器所需合速度的实时取值方法，其特征在于：所述辊轧段(6)的辊轮由液压驱动装置提供动力；所述液压驱动装置包括主液压泵、副液压泵、蓄能罐、若干液压能-机械能转换装置和蓄液池；所述主液压泵和副液压泵并联在蓄能罐和蓄液池之间的蓄能管路上；若干液压能-机械能转换装置并联在蓄能罐和蓄液池之间的释能管路上；所述液压能-机械能转换装置驱动辊轮转动；所述主液压泵、副液压泵和蓄能罐之间的管路上设置有压力采集反馈装置，控制器通过压力采集反馈装置反馈的信息控制液压泵的功率。
3.如权利要求2所述的轻钢成型设备的移动式光纤激光器所需合速度的实时取值方法，其特征在于：所述液压能-机械能转换装置为液压马达。
4.如权利要求1所述的轻钢成型设备的移动式光纤激光器所需合速度的实时取值方法，其特征在于：所述激光切割组件(13)还包括一固定导轨(134)和可沿固定导轨(134)左右平移的往复式光纤激光器(133)；所述往复式光纤激光器(133)将板带切割出折断线；所述折断线包括位于板带中部对应成型轻钢龙骨底面(15)的V形槽线(17)以及位于V形槽线(17)两侧对应成型轻钢龙骨两侧面(16)的贯通线(18)；所述贯通线(18)与V形槽线(17)衔接。
5.如权利要求1所述的轻钢成型设备的移动式光纤激光器所需合速度的实时取值方法，其特征在于：所述引送段(4)包括相互平行且可调间距的两校直夹具(31)和用于安装校直夹具(31)的固定角钢(32)；所述校直夹具(31)相对面分别开设有与板带侧边配合的V形槽口(311)；两校直夹具(31)的V形槽口(311)共同引导板带的行进方向；所述固定角钢(32)一面水平设置且开设有横向长孔(321)；所述校直夹具(31)与固定角钢(32)通过螺栓和长孔(321)配合连接。
6.如权利要求1所述的轻钢成型设备的移动式光纤激光器所需合速度的实时取值方法，其特征在于：所述压料条(12)通过弹簧螺栓固定在工作架(1)上；各压料条(12)相互间距平行设置。
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