CN110181112B - 横切剪剪刃间隙自动化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种横切剪剪刀间隙自动化控制系统，通过过程自动化计算机根据生产控制计算机发送的待剪切钢板的原始数据，综合考虑钢板的厚度和抗拉强度计算出最佳剪刃间隙值并自动发送给基础自动化计算机，基础自动化计算机进一步考虑剪刃实际磨损补偿量后再把最终的最佳剪刃间隙值自动发送给剪机自动化控制PLC执行剪切，其优点在于剪刃间隙更科学合理具有针对性，有效改善了各类钢板尤其是高强钢的切断面质量。另外，还通过在上刀架上加垫间隙调整用垫片来减小间隙在剪刃长度方向上的偏差，方法简单易实施，对于改善切断面整体质量和提高剪刃使用寿命具有显著效果。

Description

横切剪剪刃间隙自动化控制系统

技术领域

本发明涉及横切剪剪刃，更具体地说，涉及一种横切剪剪刃间隙自动化控制系统。

背景技术

厚板剪切线通常都配置两台横切剪，即切头剪和定尺剪，分别用于轧制大板切头尾、分段以及成品定尺。

如图1～图2所示，横切剪通过斜楔机构来调整其水平间隙a。根据间隙设定值，交流电机1.2通过齿轮箱带动传动轴1.3旋转，再经过斜楔升降控制机构1.1控制斜楔升降传动丝杠1.6带动升降斜楔1.8升降，在横移斜楔1.9和另一侧弹簧1.7的相互作用下，上剪刃活动刀架1.5左右水平横移，从而实现上剪刃1.10与下剪刃1.11之间水平剪刃间隙的调整控制，而左、右两个偏心轴1.4带动上剪刃剪切钢板。

剪刃间隙是横切剪十分重要的剪切参数，直接关系到成品板头尾断面剪切质量以及剪刃的使用寿命。但是，在实际日常使用中时有如下两大类典型异常：(1)横切剪剪刃间隙按设备厂家设计根据钢板厚度的百分比(通常取板厚的10％)来设定，但实际这种设定方法不够科学合理。表现为同厚度规格不同钢种的钢板剪切质量差异大；同厚度规格同钢种的钢板在不同的时间剪切，剪切质量有差异。(2)如图1、图2所示，横切剪在剪刃的全长方向有4对间隙调整用斜楔，因斜楔安装精度、磨损程度不一样等原有造成上下剪刃的实际水平间隙在剪刃的全长方向上存在偏差，表现为同一个切断面的不同位置剪切质量存在差异；横切剪剪刃存在异常崩口等。因此，横切剪剪刃间隙科学合理设定以及严格控制剪刃水平度对于稳定剪切质量、延长剪刃使用寿命有着重要作用，亟待解决。

申请号201410449936.2公开了自动可靠的剪刃间隙调整机构和剪切机，该自动可靠的剪刃间隙调整机构包括两个移动斜楔、两个与剪切机的机架固定连接的固定斜楔和用于移动斜楔的升降装置，升降装置上连接有能够检测移动斜楔位移的间隙检测装置。该自动可靠的剪刃间隙调整机构和剪切机的优点在于可以实现无隙调节，调整过程中间隙值变化稳定、均匀。但是，该机构的显著缺点在于实施难度大。目前国内中厚板企业普遍采用德国西马克公司设计的横切剪，该剪机通过前置弹簧和后置斜楔组合的方式实现间隙调整。如该专利所述的采用前后斜楔组合调整间隙，则设备改动量巨大，其技术推广存在很大的局限性。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种横切剪剪刃间隙自动化控制系统，能够精确调整间隙。

一种横切剪剪刃间隙自动化控制系统，包括：

生产控制计算机，将待剪切钢板的原始PDI数据发送给过程自动化计算机；

过程自动化计算机，根据接收到的钢板原始PDI数据结合自身设定好的修正系数、静态参数表，自动计算出最佳剪刃间隙值，并发送给基础自动化计算机；

基础自动化计算机，将其视窗控制中心上录入的剪刃磨损补偿量与从过程自动化计算机接收到的最佳剪刃间隙值作算术和，获得最佳剪刃间隙设定值，并根据现场设备控制信号自动发送给剪机自动化控制PLC，以此进行钢板剪切钱剪刃间隙自动控制。

所述的最佳剪刃间隙设定值的计算公式为：

a＝(10％t)λ+β

式中：t为生产控制计算机发送的当前待剪切钢板的厚度，单位mm；λ为剪刃间隙调整系数，由过程自动化计算机根据生产控制计算机发送的当前待剪切钢板的抗拉强度的大小来确定；β为剪刃磨损补偿量，单位mm/万刀，取值于基础自动化计算机的视窗控制中心上的剪刃磨损补偿量。

所述的λ的取值为0.6≤λ≤1。

所述的β的取值为-0.5≤β≤0。

所述的β的取值为-0.1～-0.2。

当所述的最佳剪刃间隙设定值小于横切剪最小限定值时，则按该横切剪最小限定值进行控制。

采用了本发明的技术方案，该横切剪剪刃间隙自动化控制系统通过过程自动化计算机根据生产控制计算机发送的待剪切钢板的原始数据，综合考虑钢板的厚度和抗拉强度计算出最佳剪刃间隙值并自动发送给基础自动化计算机，基础自动化计算机进一步考虑剪刃实际磨损补偿量后再把最终的最佳剪刃间隙值自动发送给剪机自动化控制PLC执行剪切，其优点在于剪刃间隙更科学合理具有针对性，有效改善了各类钢板尤其是高强钢的切断面质量。另外，还通过在上刀架上加垫间隙调整用垫片来减小间隙在剪刃长度方向上的偏差，方法简单易实施，对于改善切断面整体质量和提高剪刃使用寿命具有显著效果。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为现有技术的横切剪剪刃间隙调整机构的结构图；

图2为沿图1中的A-A线剖视图；

图3为本发明的剪刃间隙自动化控制系统的原理示意图；

图4为本发明的隙调整用垫片安装示意图；

图5为图4中的A部侧视图；

图6为本发明的间隙调整垫片的结构示意图；

图7为本发明的间隙偏差调整方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参照图3所示，为解决横切剪剪刃间隙设定不合理问题，本发明的横切剪剪刃间隙自动化控制系统主要包括：生产控制计算机L3、过程自动化计算机L2和基础自动化计算机L1，其中：

生产控制计算机L3，将待剪切钢板的原始PDI数据(这里主要指钢板的三维尺寸、抗拉强度等)发送给过程自动化计算机L2；

过程自动化计算机L2根据接收到的钢板原始数据结合自身设定好的修正系数静态参数表自动计算出最佳剪刃间隙值，并发送给基础自动化计算机L1；

基础自动化计算机L1将从过程自动化计算机L2接收到的剪刃间隙值及基础自动化计算机L1的WINCC画面上录入的剪刃磨损补偿量作算术和，获得最佳剪刃间隙设定值，并根据现场设备控制信号自动发送给剪机自动化控制PLC，以此进行钢板剪切钱剪刃间隙自动调整。

所述的最佳剪刃间隙设定值按照如下公式计算：

a＝(10％t)λ+β

式中：t为L3发送的当前待剪切钢板的厚度(单位mm)；λ为剪刃间隙调整系数，该系数由L2过程自动化计算机根据L3发送的当前待剪切钢板的抗拉强度(单位MPa)的大小来确定；β为剪刃磨损补偿量(单位mm/万刀)，取值于L1WINCC画面上的录入值。

与传统的横切剪剪刃间隙a＝10％t相比，本发明所述剪刃间隙a＝(10％t)λ+β新引入了两个修正变量λ和β。(1)新增调整系数λ(0.6≤λ≤1)的目的在于：待剪切钢板抗拉强度越高，则其剪切抗力越大，需要用更大的剪切力来切断钢板。这正是原先同厚度规格不同钢种(抗拉强度不同)的钢板剪切质量存在差异的原因。通过调整系数λ修正来减小剪刃间隙，从而增大剪刃对钢板的剪切力，显著改善断面剪切质量。(2)新增剪刃磨损补偿量β(-0.5≤β≤0)的目的在于：横切剪在使用过程中其上下剪刃必然存在微量磨损，一般而言剪切次数越多，累计磨损量越大。这正是同厚度规格同钢种的钢板在不同的时间剪切时剪切质量存在差异的原因。通过在L1WINCC画面上录入补偿量来补偿上下剪刃的实际磨损，从而改善断面剪切质量。较佳的，β补偿标准为-0.1～-0.2mm/万刀，即操作人员仅需在横切剪每剪切一万刀左右后根据剪切后钢板实际断面情况按所述补偿标准修正一次即可，便捷有效。

进一步地，为确保横切剪设备安全，所述横切剪剪刃间隙有最小限定要求，即设定间隙不能小于设备所要求的最小间隙。因此，如果所述公式a＝(10％t)λ+β计算得到的最佳剪刃间隙设定值小于设备的横切剪最小限定值时，则按横切剪最小限定值进行设定。

如图4～图7所示，横切剪在剪刃更换后必须进行剪刃间隙测量及标定。实际标定过程中，在剪刃的全长方向上往往存在间隙偏差超标(控制标准：偏差不大于0.3mm)，即A、B、C三点位置实测间隙偏差超标，这正是同一个切断面的不同位置剪切质量存在差异以及横切剪剪刃容易异常崩口的主要原因。从横切剪设备结构上看，如图1所示，可以通过人工调整某几组斜楔升降控制机构1.1来减小偏差，但是这种方法必须要设备专业人员多人配合并拆除诸多零部件如传动轴1.3等，整个调整过程通常需要3～4个小时，非常耗时费力，严重影响正常生产。

为解决横切剪剪刃间隙偏差问题，本发明还采用了间隙调整垫片来调整剪刃水平度。如图6所示，横切剪间隙调整垫片4.1采用铜质，其优点是铜质垫片4.1与钢质剪刃盒之间具有较高的摩擦系数，确保与剪刃盒之间有足够的摩擦力。垫片4.1的外形根据剪刃盒侧面底边为弧形，高度比剪刃盒高度略低2～3mm。垫片4.1长度在800～1200mm，厚度规格从0.2～1mm不等。垫片4.1靠近弧形底边开2～3个槽口4.2，槽口与槽口的间距等同上剪刃活动刀架1.5上锁紧油缸3.3的间距。

当横切剪移动侧、中间、固定侧对应的三点A、B、C处剪刃间隙偏差超标时，根据实测值大小，在上剪刃活动刀架1.5上所对应的测量间隙值偏大位置，加装一片厚度合适的间隙调整垫片4.1。由于垫片槽口4.2间距与上剪刃锁紧油缸3.3的间距相同，因此垫片可以十分方便地挂靠在对应位置的锁紧油缸上，并将垫片紧贴刀架的垂直侧面。然后起升上剪刃3.1到指定位置并将剪刃锁紧在刀架上，达到调整间隙偏差的目的，方便快捷又稳定可靠。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims (4)

1.一种横切剪剪刃间隙自动化控制系统，其特征在于，包括：

生产控制计算机，将待剪切钢板的原始PDI数据发送给过程自动化计算机；

过程自动化计算机，根据接收到的钢板原始PDI数据结合自身设定好的修正系数、静态参数表，自动计算出最佳剪刃间隙值，并发送给基础自动化计算机；

基础自动化计算机，将其视窗控制中心上录入的剪刃磨损补偿量与从过程自动化计算机接收到的最佳剪刃间隙值作算术和，获得最佳剪刃间隙设定值，并根据现场设备控制信号自动发送给剪机自动化控制PLC，以此进行钢板剪切钱剪刃间隙自动控制，

其中，所述的最佳剪刃间隙设定值的计算公式为：

a＝(10％t)λ+β

式中：t为生产控制计算机发送的当前待剪切钢板的厚度，单位mm；λ为剪刃间隙调整系数，由过程自动化计算机根据生产控制计算机发送的当前待剪切钢板的抗拉强度的大小来确定；β为剪刃磨损补偿量，单位mm/万刀，取值于基础自动化计算机的视窗控制中心上的剪刃磨损补偿量，

所述的β的取值为-0.5≤β≤0。

2.如权利要求1所述的横切剪剪刃间隙自动化控制系统，其特征在于：所述的λ的取值为0.6≤λ≤1。

3.如权利要求1所述的横切剪剪刃间隙自动化控制系统，其特征在于：所述的β的取值为-0.1～-0.2。

4.如权利要求1所述的横切剪剪刃间隙自动化控制系统，其特征在于：当所述的最佳剪刃间隙设定值小于横切剪最小限定值时，则按该横切剪最小限定值进行控制。

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