CN114101775A - 一种光电自检定位前托式自动剪板机装置及驱控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电自检定位前托式自动剪板机装置及驱控方法，涉及剪切机技术领域。本发明通过在剪板机装置上配置前托架，在前托架上配置光电检测机构、伸缩动力装置驱动的正位挡板，以及配置独立的第一推进杆体、第二推进杆体，可以对首尾侧存在倾斜的板材进行正位化推进；并通过端侧光电传感机构以及控制系统对板材推进的时域化分析、控制，便于液压夹持机构、剪切机构对板材前侧的倾斜距离段精准切除；同时通过控制系统分析第一推进杆体、第二推进杆体与板材初始接触时的参数，结合固有的参数，分析出板材尾侧边的倾斜距离参数，便于相应的切除和废料回收，减少了板材的剪切浪费程度、大幅度降低板材剪切的不合格率。

Description

一种光电自检定位前托式自动剪板机装置及驱控方法

技术领域

本发明涉及剪切机技术领域，尤其涉及一种光电自检定位前托式自动剪板机装置及驱控方法。

背景技术

剪切机是用于切断金属材料的一种机械设备。在轧制生产过程中，大断面的钢锭和钢坯经过轧制后，其断面变小，长度增加。为了满足后继工序和产品尺寸规格的要求，各种钢材生产工艺过程中都必须有剪切工序。

在使用剪切机对板材进行剪切时，板材本身存在加工误差或缺陷的可能性较大，尤其是板材推进的首尾侧边，略微的倾斜或一些缺陷，加工工人可能注意不到，直接将板材推入剪切机中进行剪切，这样就容易导致板材的剪切首尾处甚至整个板材剪切不合格，或是板材的剪切利用率大大降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光电自检定位前托式自动剪板机装置及驱控方法，从而实现精准、高利用率的对首尾侧边存在倾斜或误差的板材进行剪切，减少板材的剪切浪费程度、大幅度降低板材剪切的不合格率。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种光电自检定位前托式自动剪板机装置，剪板机装置包括控制系统，剪板机装置包括液压夹持机构、液压剪切机构和前托架，液压夹持机构位于液压剪切机构的上游侧，前托架上侧面的一边侧嵌入配置有第一上游光电检测机构和第一下游光电检测机构，前托架上侧面的另一边侧嵌入配置有第二上游光电检测机构和第二下游光电检测机构。前托架一侧安装有第一伸缩动力装置，第一伸缩动力装置的输出轴杆端侧连接有位于第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构上方的第一正位挡板，前托架另一侧安装有第二伸缩动力装置，第二伸缩动力装置的输出轴杆端侧连接有位于第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构上方的第二正位挡板。

液压夹持机构的上游侧配置有端侧光电传感机构，前托架上开设有一对延伸至端侧光电传感机构下方的纵向移动通槽，前托架下方配置有与一纵向移动通槽位置相配合的第一运动带、与另一纵向移动通槽位置相配合的第二运动带，第一运动带上配置有至少一个第一推进杆体，第二运动带上配置至少一个第二推进杆体，前托架下方配置有用于驱动第一运动带动作的第一伺服装置，前托架下方配置有用于驱动第二运动带动作的第二伺服装置。

作为本发明中光电自检定位前托式自动剪板机装置的一种优选技术方案：前托架的中间位置开设有若干辊筒槽，每个辊筒槽内都配置有若干导向辊筒，其中一个导向辊筒位于端侧光电传感机构的下方。

作为本发明中光电自检定位前托式自动剪板机装置的一种优选技术方案：第一正位挡板、第二正位挡板的相对侧面都嵌入配置有若干压力传感模块，第一正位挡板、第二正位挡板延伸至端侧光电传感机构的外侧边缘位置。

作为本发明中光电自检定位前托式自动剪板机装置的一种优选技术方案：第一伸缩动力装置、第二伸缩动力装置都配置有位移编码模块，第一正位挡板的横向活动范围与第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构的横向检测范围相配合，第二正位挡板的横向活动范围与第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构的横向检测范围相配合。

作为本发明中光电自检定位前托式自动剪板机装置的一种优选技术方案：第一伺服装置、第二伺服装置内都配置有扭矩传感模块、位于编码模块和初始位置模块；第一运动带上的第一推进杆体与第二运动带上的第二推进杆体的初始位置相齐平；其中，第一推进杆体的初始位置位于第一运动带的下侧带区域。

作为本发明中光电自检定位前托式自动剪板机装置的一种优选技术方案：端侧光电传感机构包括若干依次排列的传感探头，传感探头的检测方向朝向前托架。

本发明涉及一种光电自检定位前托式自动剪板机驱控方法，包括以下内容：

㈠将板材初步放置或传输至前托架上侧，控制系统向第一伸缩动力装置、第二伸缩动力装置发送初始靠拢驱动信号，第一伸缩动力装置驱动第一正位挡板、第二伸缩动力装置驱动第二正位挡板由初始位置相互靠拢。

㈡第一正位挡板、第二正位挡板相对侧的压力传感模块都传感检测到压力信号后，控制系统获取到第一伸缩动力装置、第二伸缩动力装置的输出行程，控制系统驱动控制第一伸缩动力装置、第二伸缩动力装置将板材夹持调整至前托架的中间位置，第一正位挡板、第二正位挡板保存对板材的夹持状态。

㈢第一伺服装置带动第一运动带运动，将第一推进杆体由第一运动带的下侧转动至上侧，转动至第一运动带上侧的第一推进杆体继续前进，当第一伺服装置的扭矩传感模块检测到扭矩增大时，第一伺服装置停止驱动第一推进杆体进行前进；第二伺服装置驱动第二推进杆体的动作过程与第一伺服装置驱动第一推进杆体的动作过程相同。

㈣板材经过㈡的“正位”、㈢的第一推进杆体、第二推进杆体调节后，控制系统向第一伸缩动力装置、第二伸缩动力装置发送定量缩回驱动信号，第一伸缩动力装置带动第一正位挡板、第二伸缩动力装置带动第二正位挡板缩回定量间隙距离。

㈤第一伺服装置、第二伺服装置开始进行相同行程的推动输出，第一推进杆体、第二推进杆体向前运动的距离相同。

㈥第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构、第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构检测前进过程中板材两侧的位置，当板材前进过程中发生偏移，第一伸缩动力装置驱动第一正位挡板、第二伸缩动力装置驱动第二正位挡板对板材进行“正位”。

㈦端侧光电传感机构对板材一侧的任意一位置点开始遮挡至板材一侧完全遮挡的时间信号，控制系统获取到该时间信号，并判断输出该时间信号内第一推进杆体、第二推进杆体推进板材前进的距离，将该距离段设定为倾斜距离段，控制系统驱控液压夹持机构、液压剪切机构对板材前侧的倾斜距离段进行定量切除，通过收料系统进行回收。

㈧控制系统根据获取到的板材尾侧边的倾斜距离信息，在板材最后一次符合剪切参数标准的剪切操作后，通过收料系统回收板材尾侧边的倾斜距离段。

作为本发明中光电自检定位前托式自动剪板机驱控方法的一种优选技术方案：将板材初步放置或传输至前托架上侧时，放置或传输的将板材置于第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构、第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构的上方区域；第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构检测到非第一正位挡板，第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构检测到非第二正位挡板的遮挡，控制系统发出初始靠拢驱动信号。

作为本发明中光电自检定位前托式自动剪板机驱控方法的一种优选技术方案：设第一推进杆体、第二推进杆体在与板材尾侧边接触时，第一推进杆体与第二推进杆体之间的纵向交错距离为D；控制系统内预设第一推进杆体与第二推进杆体之间的横向距离为H；设板材的横向宽度尺寸为W，则存在板材尾侧边的倾斜距离段长度为L，L＝D*W/H。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在剪板机装置上配置前托架，在前托架上配置光电检测机构、伸缩动力装置驱动的正位挡板，以及配置独立的第一推进杆体、第二推进杆体，可以对首尾侧存在倾斜的板材进行正位化推进；并通过端侧光电传感机构以及控制系统对板材推进的时域化分析、控制，便于液压夹持机构、剪切机构对板材前侧的倾斜距离段精准切除；同时通过控制系统分析第一推进杆体、第二推进杆体与板材初始接触时的参数，结合固有的参数，分析出板材尾侧边的倾斜距离参数，便于相应的切除和废料回收。

附图说明

图1为本发明中剪切机前托架的整体装置(俯视)示意图；

图2为本发明中前托架及相关的部件机构(俯视)示意图；

图3为本发明中剪切机以及前托架的部分部件的配合(侧视)结构示意图；

图4为本发明中第一正位推板的端面结构示意图；

图5为本发明中第一推进杆体、第二推进杆体与板材尾侧边板的配合关系示意图；

其中：1-前托架；2-第一上游光电检测机构；3-第一下游光电检测机构；4-第二上游光电检测机构；5-第二下游光电检测机构；6-第一伸缩动力装置；7-第一正位挡板；8-第二伸缩动力装置；9-第二正位挡板；10-辊筒槽；11-导向辊筒；12-纵向移动通槽；13-第一运动带；14-第一推进杆体；15-第一伺服装置；16-第二运动带；17-第二推进杆体；18-第二伺服装置；19-端侧光电传感机构；20-液压夹持机构；21-液压剪切机构；22-板材；23-压力传感模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

请参阅图1、图2、图3、图4所示，前托架上侧面嵌入配置了第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构、第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构，能够用来感应板材的放置信号、通过参数化分析，分析出板材宽度信息，同时也能够作为板材“正位”的依据。

第一正位挡板、第二正位挡板对板材进行靠拢式初始夹持，在完全夹持后，控制系统分析出当前板材的宽度，在板材后续推进过程中，第一正位挡板、第二正位挡板利用定量间隙距离对发生偏移的板材进行位置纠正。

第一伺服装置带动第一运动带运动、第二伺服装置带动第二运动带运动，第一运动带上的第一推进杆体、第二运动带上的第二推进杆体在碰触板材时，第一正位挡板、第二正位挡板仍然对板材进行夹持。当第一伺服装置、第二伺服装置都传感检测到扭矩变大时[夹持状态的板材阻挡了第一推进杆体、第二推进杆体]，说明第一推进杆体、第二推进杆体已经与板材的尾侧发生接触。然后，第一伺服装置、第二伺服装置都同步输出相同的前进行程，第一推进杆体、第二推进杆体对板材进行前推。

控制系统通过端侧光电传感机构的探测，以及第一伺服装置、第二伺服装置在相应时域内发生的行程参数，分析出板材前侧边的倾斜距离段。

控制系统根据第一推进杆体、第二推进杆体本身的横向间距尺寸，以及第一推进杆体、第二推进杆体在与板材发生接触时的纵向距离差，分析板材尾侧边的倾斜距离段。

通过精准分析板材前后侧的倾斜距离段尺寸，结合板材本身的参数以及剪板的参数要求，最大化的完成板材剪切。

实施例二

在本发明中，第一伺服装置、第二伺服装置内的初始位置模块：在第一伺服装置驱动第一推进杆体运动、第二伺服装置驱动第二推进杆体运动过程中，受到板材尾侧端的不完全齐平影响[板材在加工成型或经过一定工序处理出现误差][两侧通过第一正位挡板、第二正位挡板夹持定位后]，第一推进杆、第二推进杆在对板材进行推进过程存在较小的前后位置差距[如差0.1～0.5mm]，当前板材推送完成后，第一推进杆体、第二推进杆体并不对齐，第一伺服装置控制第一运动带、第二伺服装置控制第二运动带将第一推进杆体、第二推进杆体在重新翻转到运动带上侧面之前对齐。

实施例三

定量间隙距离，指第一正位挡板或第二正位挡板与板材侧边之间的间隙距离，这一动作发生时，第一正位挡板、第二正位挡板并未缩回至初始位置，只是与板材之间留有一定间隙，这样在便于板材的顺畅推进。当板材在推进过程中发生一定量的位置偏移时，第一伸缩动力装置快速驱动第一正位挡板、第二伸缩动力装置快速驱动第二正位挡板前进定量间隙距离，将发生一定量偏移的板材“正位”，然后马上又向后返程定量间隙距离，等待下一次“正位”动作。

实施例四

第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构、第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构都包括了紧密排列的光敏元件，能够形成横向参数分布，控制系统可以建立起相应的横向坐标参数。

第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构、第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构向上发出光电信号，根据被板材遮挡的位置，第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构、第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构对应向空中发送遮挡的长度距离参数，再根据第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构、第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构在前托架上实际的位置分布参数，就能够得出板材的实际宽度参数。

端侧光电传感机构在对板材前侧边的倾斜距离段判断以及尾侧的倾斜距离段判断都需要结合板材的实际宽度参数，实现对整个板材较为精准、高利用率的剪切操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光电自检定位前托式自动剪板机装置，剪板机装置包括控制系统，剪板机装置包括液压夹持机构(20)、液压剪切机构(21)和前托架(1)，所述液压夹持机构(20)位于液压剪切机构(21)的上游侧，其特征在于：

所述前托架(1)上侧面的一边侧嵌入配置有第一上游光电检测机构(2)和第一下游光电检测机构(3)，所述前托架(1)上侧面的另一边侧嵌入配置有第二上游光电检测机构(4)和第二下游光电检测机构(5)；

所述前托架(1)一侧安装有第一伸缩动力装置(6)，所述第一伸缩动力装置(6)的输出轴杆端侧连接有位于第一上游光电检测机构(2)、第一下游光电检测机构(3)上方的第一正位挡板(7)，所述前托架(1)另一侧安装有第二伸缩动力装置(8)，所述第二伸缩动力装置(8)的输出轴杆端侧连接有位于第二上游光电检测机构(4)、第二下游光电检测机构(5)上方的第二正位挡板(9)；

所述液压夹持机构(20)的上游侧配置有端侧光电传感机构(19)，所述前托架(1)上开设有一对延伸至端侧光电传感机构(19)下方的纵向移动通槽(12)，所述前托架(1)下方配置有与一纵向移动通槽(12)位置相配合的第一运动带(13)、与另一纵向移动通槽(12)位置相配合的第二运动带(16)，所述第一运动带(13)上配置有至少一个第一推进杆体(14)，所述第二运动带(16)上配置至少一个第二推进杆体(17)，所述前托架(1)下方配置有用于驱动第一运动带(13)动作的第一伺服装置(15)，所述前托架(1)下方配置有用于驱动第二运动带(16)动作的第二伺服装置(18)。

2.根据权利要求1所述的一种光电自检定位前托式自动剪板机装置，其特征在于：

所述前托架(1)的中间位置开设有若干辊筒槽(10)，每个辊筒槽(10)内都配置有若干导向辊筒(11)，其中一个导向辊筒(11)位于端侧光电传感机构(19)的下方。

3.根据权利要求1所述的一种光电自检定位前托式自动剪板机装置，其特征在于：

所述第一正位挡板(7)、第二正位挡板(9)的相对侧面都嵌入配置有若干压力传感模块(23)，所述第一正位挡板(7)、第二正位挡板(9)延伸至端侧光电传感机构(19)的外侧边缘位置。

4.根据权利要求1所述的一种光电自检定位前托式自动剪板机装置，其特征在于：

所述第一伸缩动力装置(6)、第二伸缩动力装置(8)都配置有位移编码模块，所述第一正位挡板(7)的横向活动范围与第一上游光电检测机构(2)、第一下游光电检测机构(3)的横向检测范围相配合，所述第二正位挡板(9)的横向活动范围与第二上游光电检测机构(4)、第二下游光电检测机构(5)的横向检测范围相配合。

5.根据权利要求1所述的一种光电自检定位前托式自动剪板机装置，其特征在于：

所述第一伺服装置(15)、第二伺服装置(18)内都配置有扭矩传感模块、位于编码模块和初始位置模块；

所述第一运动带(13)上的第一推进杆体(14)与第二运动带(16)上的第二推进杆体(17)的初始位置相齐平；

其中，所述第一推进杆体(14)的初始位置位于第一运动带(13)的下侧带区域。

6.根据权利要求1所述的一种光电自检定位前托式自动剪板机装置，其特征在于：

所述端侧光电传感机构(19)包括若干依次排列的传感探头，所述传感探头的检测方向朝向前托架(1)。

7.一种光电自检定位前托式自动剪板机驱控方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述的一种光电自检定位前托式自动剪板机装置，包括以下内容：

㈠将板材初步放置或传输至前托架上侧，控制系统向第一伸缩动力装置、第二伸缩动力装置发送初始靠拢驱动信号，第一伸缩动力装置驱动第一正位挡板、第二伸缩动力装置驱动第二正位挡板由初始位置相互靠拢；

㈡第一正位挡板、第二正位挡板相对侧的压力传感模块都传感检测到压力信号后，控制系统获取到第一伸缩动力装置、第二伸缩动力装置的输出行程，控制系统驱动控制第一伸缩动力装置、第二伸缩动力装置将板材夹持调整至前托架的中间位置，第一正位挡板、第二正位挡板保存对板材的夹持状态；

㈢第一伺服装置带动第一运动带运动，将第一推进杆体由第一运动带的下侧转动至上侧，转动至第一运动带上侧的第一推进杆体继续前进，当第一伺服装置的扭矩传感模块检测到扭矩增大时，第一伺服装置停止驱动第一推进杆体进行前进；第二伺服装置驱动第二推进杆体的动作过程与第一伺服装置驱动第一推进杆体的动作过程相同；

㈣板材经过㈡的“正位”、㈢的第一推进杆体、第二推进杆体调节后，控制系统向第一伸缩动力装置、第二伸缩动力装置发送定量缩回驱动信号，第一伸缩动力装置带动第一正位挡板、第二伸缩动力装置带动第二正位挡板缩回定量间隙距离；

㈤第一伺服装置、第二伺服装置开始进行相同行程的推动输出，第一推进杆体、第二推进杆体向前运动的距离相同；

㈥第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构、第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构检测前进过程中板材两侧的位置，当板材前进过程中发生偏移，第一伸缩动力装置驱动第一正位挡板、第二伸缩动力装置驱动第二正位挡板对板材进行“正位”；

㈦端侧光电传感机构对板材一侧的任意一位置点开始遮挡至板材一侧完全遮挡的时间信号，控制系统获取到该时间信号，并判断输出该时间信号内第一推进杆体、第二推进杆体推进板材前进的距离，将该距离段设定为倾斜距离段，控制系统驱控液压夹持机构、液压剪切机构对板材前侧的倾斜距离段进行定量切除，通过收料系统进行回收；

㈧控制系统根据获取到的板材尾侧边的倾斜距离信息，在板材最后一次符合剪切参数标准的剪切操作后，通过收料系统回收板材尾侧边的倾斜距离段。

8.根据权利要求7所述的一种光电自检定位前托式自动剪板机驱控方法，其特征在于：

将板材初步放置或传输至前托架上侧时，放置或传输的将板材置于第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构、第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构的上方区域；

第一上游光电检测机构、第一下游光电检测机构检测到非第一正位挡板，第二上游光电检测机构、第二下游光电检测机构检测到非第二正位挡板的遮挡，控制系统发出初始靠拢驱动信号。

9.根据权利要求7所述的一种光电自检定位前托式自动剪板机驱控方法，其特征在于：

设第一推进杆体、第二推进杆体在与板材尾侧边接触时，第一推进杆体与第二推进杆体之间的纵向交错距离为D；

控制系统内预设第一推进杆体与第二推进杆体之间的横向距离为H；

设板材的横向宽度尺寸为W，则存在板材尾侧边的倾斜距离段长度为L，L＝D*W/H。

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