CN109420795B - 一种厚板头部第一刀剪切定位装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种厚板头部第一刀剪切定位装置及其控制方法，涉及厚板自动化剪切控制技术领域，包括切头剪、输出辊道、测长辊、输入辊道、光帘、待剪切钢板，所述待剪切钢板放置在输入辊道上，所述输入辊道最前端安装有切头剪，所述切头剪上安装有测长辊，所述光帘安装在切头剪机架上，光帘成对使用且面对面布置。本发明厚板头部第一刀剪切定位装置及其控制方法，利用光帘和切头剪原有的测长辊联合控制，实现厚板头部第一刀剪切的高精度定位，有效解决了切头剪单一测长辊测长、定位控制存在的滞后性及不能有效定位钢板最头端的严重弊端，显著提高了厚板头部的定位精度。

Description

一种厚板头部第一刀剪切定位装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及厚板自动化剪切控制技术领域，具体涉及一种厚板头部第一刀剪切定位装置及其控制方法。

背景技术

厚板切头剪用于切除轧制大板头尾圆角以及将轧制大板粗切分段成长度合适的母板以便后序作业。从其设备功能定义上看，切头剪本身对于剪切精度控制的要求并不是很高，所以其配备的精度控制装置及控制手段都是相对比较落后的。

但由于以下原因，如今对切头剪的剪切定位精度尤其是头部第一刀剪切定位精度的要求越来越高：1)厚板成材率要求越来越高，使得可供切除的余量越来越小，如果头部定位不准或实际切除量大于设定值，则可能会导致后续部分成品板短尺。2)如今越来越多的厚板线都借鉴采用5M厚板剪切线的设备优化布置，即在切头剪前布置自动探伤设备对待剪轧制大板实现在线全板面探伤，并记录钢板主要缺陷的大小以及缺陷在钢板上的绝对坐标位置，目的是尽可能在线直接切除精确定位好的主要缺陷，尤其是轧制大板头尾的主要缺陷，以提升产品质量及作业效率，这就对钢板头部定位提出了十分高的要求，如果定位不准就无法保证计划需要切除的主要缺陷是否被准确切除。3)切头剪切下头尾废料通过废料输送链送到废料坑，废料链最大有效输送能力为450mm，常规的用单一测长辊定位控制极易引起切下的第一刀废料过大而卡钢，导致剪切线作业中断。实际作业中操作人员需人工反复确认第一刀实际剪切长度，发现过大则人工干预自动剪切以减小切头长度防止卡钢，操作繁琐，劳动强度大。另外如果人工干预使得头部第一刀剪得过小，则可能会导致后续需要多剪一刀，加速了剪刃磨损，同时也直接影响到剪切线的作业效率。

按切头剪最初的设计，切头剪使用测长辊来实现长度测量及定位控制。如图1所示，测长辊辊面具有精确的周长，其旋转中心轴与一个脉冲发生器连接，通过测长辊在钢板表面滚动带动脉冲发生器计数来实现其功能。这种手段对于测长辊接触钢板以后的测长和定位是比较稳定和可靠的，但存在两个弊端：1)测长辊下降是由位于测长辊前的一个光栅控制的，事实上测长辊下降接触到钢板并开始长度测量时，钢板的头部实际已经越过测长辊位置，造成头部第一刀剪切定位偏差；2)上级计算机下发的头部第一刀剪切长度是从轧制大板头部圆角的最头端开始算起的，圆角最头端位置由钢板平面形状决定，具有随机性，而测长辊的安装位置却是固定的，显然不能按要求从钢板的最头端开始测量第一刀剪切长度。

专利201310462269.7公开了一种“钢板头部剪切最佳化的方法”，即在切头剪入口辊道距离切头剪剪刃一定距离安装有光栅，钢板头部到达该光栅后辊道停止，安装在入口处的辊道中间上方的工业相机对钢板头部进行照相产生图像信号并输送到控制器中，控制器根据图像信号及相应的优化算法得到切头剪剪刃的剪切时间。控制器启动辊道转动输送钢板并开始计时，通过计时判断切头剪剪刃剪切时间是否已到，时间到辊道停止并执行剪切。该方案为切头剪头部最佳化剪切及头部自动定位提供了一种很好的解决方案，但美中不足的是：对于来料轧制大板如果存在较大浪形，浪形板在实际输送过程中尤其是启动的时候常有打滑现象，即控制器已经启动辊道旋转输送钢板并开始计时，但由于钢板有较大浪形使得辊道存在一定空转，从而导致钢板实际输送速度比预计的慢，这种情况下采用时间控制就会对定位精度产生一定影响。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明为了克服上述厚板切头剪头部第一刀剪切定位精度低的缺陷问题，提出了一种厚板头部第一刀剪切定位装置及其控制方法，利用光帘和切头剪原有的测长辊联合控制，实现厚板头部第一刀剪切的高精度定位，有效解决了切头剪单一测长辊测长、定位控制存在的滞后性及不能有效定位钢板最头端的严重弊端，显著提高了厚板头部的定位精度。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种厚板头部第一刀剪切定位装置，包括切头剪、输出辊道、测长辊、输入辊道、光帘、待剪切钢板，所述待剪切钢板放置在输入辊道上，所述输入辊道最前端安装有切头剪，所述切头剪上安装有测长辊，所述光帘安装在切头剪机架上，光帘成对使用且面对面布置，待剪切钢板剪切后经输出辊道输出。

进一步地，所述测长辊前面安装有光栅，所述光栅用于控制测长辊升降。

进一步地，所述光帘竖直安装，光帘上、下两端贯穿辊道水平面。

进一步地，所述光帘布置在切头剪出口输出辊道第一根辊子与切头剪下剪刃之间的空挡位置。

进一步地，所述光帘与切头剪下剪刃刃口铅垂面距离设置为50～100mm。

进一步地，所述成对使用光帘之间没有任何遮挡物。

进一步地，所述光帘上面分别成排密集布置光信号发射器和光信号接收器，在切头剪下剪刃后面形成一个位置检测面。

进一步地，所述位置检测面与待剪切钢板的输送方向相垂直。

进一步地，所述待剪切钢板的厚度为5-50mm。

一种厚板头部第一刀剪切定位控制方法，包括以下步骤：

S1、待剪切钢板启动，并向切头剪设备本体方向输送；

S2、由布置在切头剪测长辊前的光栅判定钢板头部边缘是否达到测长辊位置，这个过程钢板连续输送，中间不停顿；

S3、如果步骤S2中的钢板头部边缘已经到达测长辊前的光栅位置，则光栅信号触发测长辊自动下降与向前运行中的钢板上表面接触；如果没有到达，则钢板继续向前输送直到钢板头部遮住光栅触发测长辊下降；

S4、钢板继续向前输送，此时测长辊与输送中的钢板上表面相接触，通过摩擦力实现测长辊圆周滚动，但这时候测长辊并不需要计数测量待剪钢板的输送距离；

S5、由光帘的所设的位置检测面检测待剪切钢板的最头端是否已经达到光帘位置，如果最头端没有到达则钢板继续向前输送直至达到；

S6、上述步骤S5中只要钢板的最头端一触碰光帘所设的位置检测面，光帘自动产生一个信号，触发与测长辊相连的脉冲计数器开始计数和定位测长控制，基础自动化控制计算机通过上级计算机下传的剪切计划中第一刀剪切设定长度t和光帘“位置检测面”距下剪刃刃口的距离a之间绝对值大小的比较结果，决定后续相应的不同控制；

S7、如果步骤S6中判定t>＝a，则只需通过测长辊计数并控制钢板向前继续输送t-a的距离后停止，这时钢板头部的第一刀剪切位置完成定位；

S8、如果步骤S6中判定t<a，则只需通过测长辊计数并控制钢板向后倒退a-t的距离后停止，这时钢板头部的第一刀剪切位置完成定位；

S9、步骤S7或步骤S8中钢板头部完成第一刀剪切定位后，切头剪启动剪切作业，完成头部第一刀剪切；

S10，按照剪切计划，后续直接通过测长辊测长定位并启动剪切作业，直至完成钢板头部的所有计划剪切。

(三)有益效果

本发明的有益效果：一种厚板头部第一刀剪切定位装置及其控制方法，在切头剪出口摆动辊道第一根辊子与下剪刃之间的空挡位置布置一对光帘，利用其二维的“位置检测面”精确检测和定位钢板的最头端位置，并结合设备原有测长辊进行联合控制，达到厚板头部第一刀精确定位的目的；本发明具有设备配置简单、定位控制精确的特点，有效解决了切头剪单一测长辊测长、定位控制存在的滞后性及不能有效定位钢板最头端的严重弊端，显著提高了厚板头部的定位精度；对于实现厚板剪切自动化，提升剪切作业效率等方面都具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为切头剪测长辊结构示意图；

图2为钢板头部定位装置平面示意图；

图3为钢板头部定位装置及控制示意图；

图4为钢板头部定位控制流程图；

图5为本发明实施前后实验采样对比曲线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图2，图中箭头方向为切头剪待剪切钢板1的输送方向，一种厚板头部第一刀剪切定位装置，包括待剪切钢板1、光帘2、摆动辊道第一根辊子3、切头剪下剪刃4、测长辊5、光栅6、输入辊道7、输出辊道8。待剪切钢板1放置在输入辊道7上，待剪切钢板的厚度可以为5-50mm。输入辊道7的最前端安装有切头剪，切头剪上安装有测长辊5，光帘2安装在切头剪机架上，光帘成对使用且面对面布置。待剪切钢板1剪切后经输出辊道8输出。光帘竖直安装，光帘上、下两端贯穿辊道水平面。光帘最好布置在切头剪出口输出辊道第一根辊子3与切头剪下剪刃4之间的空挡位置。光帘与切头剪下剪刃刃口铅垂面距离设置为50～100mm。成对使用光帘之间没有任何遮挡物，光帘上面分别成排密集布置光信号发射器和光信号接收器，在切头剪下剪刃后面形成一个位置检测面，位置检测面与待剪切钢板的输送方向相垂直。测长辊5前面安装有光栅6，光栅用于控制测长辊升降，即当向剪机方向输送的待剪切钢板的头部边缘碰到光栅，则触发测长辊下降；当待剪切钢板的尾部离开光栅，则触发测长辊升起回归到原始位置。

厚板头部第一刀剪切定位装置，分别安装在切头剪操作侧和传动侧两个光帘，光帘成对使用且面对面布置，光帘之间不能有任何遮挡物，因此该对光帘在钢板的输送方向上布置在切头剪出口摆动辊道第一根辊子与切头剪下剪刃之间的空挡位置。光帘上面分别成排密集布置光信号发射器和光信号接收器，面对面成对使用光帘的目的是使光信号拓展成一个“面”(如图3中两个光帘2之间的阴影部分所示)，在切头剪下剪刃后面形成一个“位置检测面”，该“位置检测面”与钢板的输送方向相垂直。钢板1头部圆角的最头端一旦到达即触碰光帘“位置检测面”便会瞬时触发一个信号用于后续的自动控制。使用光帘的“面”控制相比于常规的光栅“点”控制，其好处在于使得检测钢板头部圆角最头端位置变得精确、可靠，且不受圆角最头端位置在钢板的宽度方向上随机变化的影响。

由于切头剪废料链废料有效输送能力为450mm，所以轧制大板头部计划剪切长度大于450mm时，允许头部多次剪切，具体的剪切刀数和对应的每一刀剪切长度由上级计算机下传的剪切计划设定值决定。设上级计算机下传的剪切计划中切头剪第一刀切头长度等于t，即从钢板的最头端位置算起，计划所要求的钢板头部第一刀应切除的长度。

结合流程图4，一种厚板头部第一刀剪切定位控制方法，包括以下步骤：

S1、待剪切钢板启动，并向切头剪设备本体方向输送；

S2、由布置在切头剪测长辊前的光栅判定钢板头部某边缘(绝大多数情况下该边缘位置不是钢板头部的最头端位置)是否达到测长辊位置，这个过程钢板连续输送，中间不停顿；

S3、如果S2中的钢板头部某边缘已经到达测长辊前的光栅位置，则光栅信号触发测长辊自动下降与向前运行中的钢板上表面接触；如果没有到达，则钢板继续向前输送直到钢板头部遮住光栅触发测长辊下降；

S4、钢板继续向前输送，此时测长辊与输送中的钢板上表面相接触，通过摩擦力实现测长辊圆周滚动，但这时候测长辊并不需要计数测量待剪钢板的输送距离；正因为这时无需计数测量，有效解决了原先用光栅控制测长辊直接测长存在延时滞后性，测长辊下降与钢板表面接触时，钢板的头部实际已经越过测长辊，原先控制必然引起头部定位偏差；

S5、由光帘的所设的“位置检测面”检测待剪切钢板的最头端是否已经达到光帘位置，如果最头端没有到达则钢板继续向前输送直至达到；

S6、上述S5中只要钢板的最头端一触碰光帘所设的“位置检测面”，则光帘自动产生一个信号，触发与测长辊相连的脉冲计数器开始计数和定位测长控制；基础自动化控制计算机通过上级计算机下传的剪切计划中第一刀剪切设定长度t和光帘“位置检测面”距下剪刃刃口的距离a之间绝对值大小的比较结果，决定后续相应的不同控制；显然这里用光帘所设的“位置检测面”检测钢板的最头端，有效解决了原先单用测长辊无法定位待剪切钢板的最头端位置问题，即原先测长辊对于头部第一刀剪切的定位测量距离与剪切计划中定义及设定的距离存在本质上的偏差；

S7、如果步骤S6中判定t>＝a，则只需通过测长辊计数并控制钢板向前继续输送t-a的距离后停止；这时钢板头部的第一刀剪切位置完成定位；

S8、如果所述步骤S6中判定t<a，则只需通过测长辊计数并控制钢板向后倒退a-t的距离后停止；这时钢板头部的第一刀剪切位置完成精确定位；

S9、所述步骤S7或步骤S8中钢板头部完成第一刀剪切定位后，切头剪启动剪切作业，完成头部第一刀剪切。

S10，按照剪切计划(钢板头部可能需多次剪切)，后续直接通过测长辊测长定位并启动剪切作业，直至完成钢板头部的所有计划剪切。

在实际生产中，钢板头部剪切长度由于板形(如圆角、燕尾形)等原因绝大多数情况下都大于150mm，而光帘与下剪刃刃口之间的距离a通常设为50～100mm的较小值，钢板如上述步骤S7所述的向前输送定位占绝大多数，而如上述步骤S8所述的向后倒退的定位方式通常只存在于理论上以及实际生产中极个别情况下发生。之所以将距离a设的较小的目的正是驱使钢板以向前输送的方式定位，这样可以加快定位速度，提高作业效率。

实施前定位精度偏差和头部板形(轧钢来料钢板的头部板形具有随机性)有直接关系，偏差呈明显的随机分布，采样数据的平均偏差在85mm左右。实施后定位精度偏差很稳定，在2mm左右。本发明实施前后实验采样对比数据如表1，实验采样对比曲线如图5所示。

表1：实验采样对比数据

实施前采样数据	采样1	采样2	采样3	采样4	采样5	采样6
							精度(偏差量mm)	88	76	125	69	64	90
实施后采样数据	采样1	采样2	采样3	采样4	采样5	采样6
							精度(偏差量mm)	3	2	2	2	1	2

综上所述，本发明实施例在切头剪出口摆动辊道第一根辊子与下剪刃之间的空挡位置布置一对光帘，利用其二维的“位置检测面”精确检测和定位钢板的最头端位置，并结合设备原有测长辊进行联合控制，达到厚板头部第一刀精确定位的目的；本发明具有设备配置简单、定位控制精确的特点，有效解决了切头剪单一测长辊测长、定位控制存在的滞后性及不能有效定位钢板最头端的严重弊端，显著提高了厚板头部的定位精度；对于实现厚板剪切自动化，提升剪切作业效率等方面都具有重要意义。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种厚板头部第一刀剪切定位控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、待剪切钢板启动，并向切头剪设备本体方向输送；

S2、由布置在切头剪测长辊前的光栅判定钢板头部边缘是否达到测长辊位置，这个过程钢板连续输送，中间不停顿；

S3、如果步骤S2中的钢板头部边缘已经到达测长辊前的光栅位置，则光栅信号触发测长辊自动下降与向前运行中的钢板上表面接触；如果没有到达，则钢板继续向前输送直到钢板头部遮住光栅触发测长辊下降；

S4、钢板继续向前输送，此时测长辊与输送中的钢板上表面相接触，通过摩擦力实现测长辊圆周滚动，但这时候测长辊并不需要计数测量待剪钢板的输送距离；

S5、由光帘所设的位置检测面检测待剪切钢板的最头端是否已经达到光帘位置，如果最头端没有到达则钢板继续向前输送直至达到；

S6、步骤S5中只要钢板的最头端一触碰光帘所设的位置检测面，光帘自动产生一个信号，触发与测长辊相连的脉冲计数器开始计数和定位测长控制，基础自动化控制计算机通过上级计算机下传的剪切计划中第一刀剪切设定长度t和光帘所设的位置检测面距下剪刃刃口的距离a之间绝对值大小的比较结果，决定后续相应的不同控制；

S7、如果步骤S6中判定t>=a，则只需通过测长辊计数并控制钢板向前继续输送t-a的距离后停止，这时钢板头部的第一刀剪切位置完成定位；

S8、如果步骤S6中判定t<a，则只需通过测长辊计数并控制钢板向后倒退a-t的距离后停止，这时钢板头部的第一刀剪切位置完成定位；

S9、步骤S7或步骤S8中钢板头部完成第一刀剪切定位后，切头剪启动剪切作业，完成头部第一刀剪切；

S10、按照剪切计划，后续直接通过测长辊测长定位并启动剪切作业，直至完成钢板头部的所有计划剪切。

2.如权利要求1所述的一种厚板头部第一刀剪切定位控制方法，其特征在于：所述光帘与切头剪下剪刃刃口铅垂面距离设置为50~100mm。

3.如权利要求1所述的一种厚板头部第一刀剪切定位控制方法，其特征在于：所述光帘竖直安装，光帘上、下两端贯穿辊道水平面。

4.如权利要求1所述的一种厚板头部第一刀剪切定位控制方法，其特征在于：所述位置检测面与待剪切钢板的输送方向相垂直。

5.如权利要求1所述的一种厚板头部第一刀剪切定位控制方法，其特征在于：所述待剪切钢板的厚度为5-50mm。

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