CN205309441U - 一种飞锯机自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种飞锯机自动控制系统，所述飞锯机包括锯片传动机构、落锯锯切机构和钢管夹紧机构，所述系统包括与主控制器连接，用于检测待切割钢管的输送速度及输送位置的定尺测长装置；与主控制器连接，用于按照主控制器的控制命令，控制锯片传动机构以匀加速直线运动进行行走的伺服电机；以及作为控制中心的主控制器，该主控制器用于在定尺测长装置检测到待切割钢管的输送位置到达指定位置时，控制钢管夹紧机构夹紧待切割钢管并同时控制落锯锯切机构对夹紧的待切割钢管进行切割。本实用新型操作安全简便，生产效率高，锯片寿命高，运行成本低，设备故障率低，维修方便。

Description

一种飞锯机自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种自动控制系统，具体的说是涉及一种适用于钢管切割控制用的飞锯机自动控制系统。

背景技术

在飞锯机进行钢管切割加工时需要满足下述基本工艺要求：

(1)在其进行锯切过程中，飞锯机的锯片必须和运动的管材同步，以保证在锯切过程中，锯片既要绕锯轴转动(施加锯切力和锯切功率)，又要与管材以相同的速度移动(保证管材的被切割面平直)；

(2)飞锯机需要能够锯切不同的定尺长度；

(3)且飞锯机要保证锯切的切口平直，即在整个锯切过程中，锯片都应和钢管轴线垂直，并且要是锯切头部分不弯不扁。

要达到以上工艺要求，就需对飞锯机的锯切过程进行有效控制，但目前，我国80％以上的高频焊管、冷弯机组仍在采用传统的气动飞锯，因气动飞锯性能种种不足，如定尺误差大(一般在±10mm以上)，焊管速度耗能大，机械寿命短等原因，造成人力、物力、财力上的浪费，因此需要设计一种能够克服上述不足的新型飞锯电控系统弥补了气动飞锯的不足。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种能够实现钢管在线切割自动控制的飞锯机自动控制系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

一种飞锯机自动控制系统，所述飞锯机包括锯片传动机构、落锯锯切机构和钢管夹紧机构，其特征在于：

所述系统包括

与主控制器连接，用于实时检测待切割钢管的输送速度及输送位置的定尺测长装置；

与主控制器连接，用于按照主控制器的控制命令，控制锯片传动机构以匀加速直线运动进行行走的伺服电机；

以及作为控制中心的主控制器，该主控制器用于在定尺测长装置检测到待切割钢管的输送位置到达指定位置时，控制钢管夹紧机构夹紧待切割钢管并同时控制落锯锯切机构对夹紧的待切割钢管进行切割。

进一步的，所述定尺测长装置包括：

测长辊以及安装在所述测长辊上的编码器；该定尺测长装置通过编码器以及测长辊检测待切割钢管的输送速度的当前输送位置或者称之为当前输送长度。

进一步的，所述主控制器包括：

作为控制中心的主控芯片；

与所述主控芯片连接，作为驱动单元的功率模块；

以及用于与上位机进行通信以及数据传输的通信总线。

优选的，所述通信总线采用profinet接口模块。

进一步的，所述自动控制系统还设置有触摸控制屏，通过该触摸控制屏完成相关切割控制参数设定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型实现了对飞锯机设备的自动化控制且操作安全简便，生产效率高、锯片寿命高、运行成本低、更换铣切刀片方便、快捷；其通过伺服电机使得锯片传动机构以匀加速直线运动进行行走，以防止锯车瞬间速度过大造成机器损坏以及误报警等问题；且通过控制落锯锯切机构锯车上刀片对待切割钢管进行切割，具有切口质量好，设备故障率低，维修方便等优点。

附图说明

图1为本实用新型所述飞锯机自动控制系统电路原理示意图；

图2为本实用新型所述伺服控制原理实例图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

鉴于现有的飞锯机多由固定轨道和移动小车组成。其移动小车上装有锯片传动机构、落锯锯切机构和钢管夹紧机构等元件，以相互配合完成钢管切割工序。

且在飞锯机进行飞锯工艺时，锯车的工作循环是严格按照一定的时序动作的，如果有一个环节出现差错，将导致工作的失败。因此，各个工序的精确控制就显得尤为重要，以避免事故的发生。

基于上述问题，本实用新型设计了一种新型的飞锯机自动控制系统，其通过定尺测长装置检测待切割钢管的输送速度及钢管输送长度；且通过控制伺服电机使得锯片传动机构上的锯车以匀加速直线运动进行行走(以解决瞬间给定过大速度值造成的影响)，同时使得该锯车的行走速度与待切割钢管的输送速度保持一致，在测长辊测得待切割钢管达到指定切割位置时，控制钢管夹紧机构夹紧待切割钢管并同时控制落锯锯切机构对夹紧的待切割钢管进行切割。

具体的，如图1所示，所述切割圆盘锯定尺控制系统，其包括定尺测长装置、伺服电机、主控制器以及触摸控制屏等；

(1)设置用于检测待切割钢管的实时输送速度及输送位置的定尺测长装置；所述定尺测长装置包括：编码器以及测长辊。

定尺测长装置对于待切割钢管的输送速度以及输送位置的实时检测，可便于主控制器确定如何给定控制命令控制锯车以何种加速度进行匀加速直线运动，以实现飞锯机的锯车的行走速度与待切割钢管的输送速度保持一致。

(2)设置用于按照主控制器的控制命令，控制圆盘锯锯车以匀加速直线运动进行行走的伺服控制器；如图2，所述伺服电机(如交流伺服电机)控制锯片传动机构以匀加速直线运动进行行走。在切割完成后伺服电机控制锯片传动机构迅速退回至原点。

(3)设置作为控制中心的主控制器，主控制器用于控制伺服电机在定尺测长装置检测到待切割钢管的输送位置到达指定位置时，控制钢管夹紧机构夹紧待切割钢管并同时控制落锯锯切机构对夹紧的待切割钢管进行切割。

所述主控制器通过液压控制方式控制钢管夹紧机构夹紧待切割钢管。

进一步的，所述主控制器包括：

作为控制中心的主控芯片，其可采用SIMOTIOND410-2pn控制器作为主要控制器；

与所述主控芯片连接，作为驱动单元的功率模块，其可采用S120驱动模块；

以及用于与上位机进行通信以及数据传输的通信总线。

优选的，所述通信总线采用profinet接口模块进行通讯；Profinet的一个重要特征就是可以同时传递实时数据和标准的TCP/IP数据。Profinet实现了从现场级到管理层的纵向通讯集成，一方面，方便管理层获取现场级的数据，另一方面，原本在管理层数据安全性问题也延伸到了现场级。为了保证现场级控制数据的安全，Profinet提供了特有的安全机制，通过使用专用的安全模块，可以保护自动化控制系统，使自动化通讯网络安全风险最小化。

进一步的，所述自动控制系统还设置有触摸控制屏，通过该触摸控制屏完成相关切割控制参数设定。

同时所述主控制器还用于完成系统工作过程中的各个控制环节，如连锁、急停、事故报警等工作；并且所述系统还设有紧急停车按钮，以备紧急情况下紧急停车之用。

所述主控制器可通过预设的公式或程序输出控制命令，控制伺服电机控制锯片传动机构上的锯车以对应的匀加速直线运动进行行走，用户仅需在切割钢管时输入所需的钢管长度即可自动完成定尺切割。

由于本实用新型的发明点不在于控制程序或者控制算法，因此仅对所述主控制器控制过程中涉及定尺实现原理做简要说明：

设定已知钢管速度v₀、所需的钢管长度L；同时假设锯车由原点以初速度0mm/s以用户设定的加速启动距离(或者称为追击距离s₀)内匀加速至钢管速度v₀；

由于公知公式：速度与加速度、路程之间的关系式v＝at可知

当锯车运行距离达到s₀时，锯车速度v₁＝v₀，

即 $s=\frac{1}{2}a{t}^2=\frac{1}{2}\mathrm{vt}=v^2/2a$

2a＝v²/s

得a＝v₀ ²/2s₀

因此在追击距离s₀范围内任意位置锯车的实时速度v₁与此时锯车位置s₁关系表达式为

$s_1=\frac{1}{2}{v}_{1}t={v_1}^2/2a$

v₁ ²＝2as₁＝v₀ ²s₁/s₀

$v_1=v_0\sqrt{s_0/s_0}$

其中v₀为编码器检测的钢管实时速度值，s₁为伺服电机当前位置反馈值或称为待切割钢管当前输送位置，s₀为用户设定的追击距离，由上述设可知如果s₀＝400mm，即规定锯车在行走到距原点400mm时速度达到钢管的速度v₀，

基于锯车做匀加速直线运动钢管做匀速直线运动s＝v₀t，因此可以看出，当锯车行走到s₀＝400mm时，钢管运行到2s₀＝800mm的位置，所以当测长辊检测到当前钢管长度比所需的钢管长度L小400mm时候，就可以启动锯车开始追赶钢管。即如果钢管速度v₀、所需的钢管长度L为已知，且s₀为用户设定的追击距离，则本系统即可控制飞锯机的锯片自动完成定尺切割。

同时由于当s₁＝0时，锯车的速度因此可以给伺服电机一个小一点的初始速度值或者将s₁增加少量数值从而来保证锯车速度不为0能够启动，即(其中3为个人添加数值，来确保在原点时候锯车能够拥有大于0的初速度启动，由于添加数值造成的误差可以在后来的计算中做出误差调整。)从上述原理可以看出，利用编码器以及测长辊完全能够实现定尺测长控制过程。

对应的本实用新型进行定尺切割的生产流程：钢管匀速输送；编码器检测到钢管输送速度，测长辊测量钢管输送位置到达设定启动长度时，所述主控制器控制伺服电机控制锯车开始追赶钢管到达设定切割位置时，同时锯车保持与钢管实时同速卡紧钢管锯车控制刀片进给切割钢管切割完成后刀片迅速退回至原点，同时输送辊道将切割好的钢管运出刀片退回原点之后锯车开始正向减速至0m/min后反向加速至最大速度返回锯车原点，等待下一次切割。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种飞锯机自动控制系统，所述飞锯机包括锯片传动机构、落锯锯切机构和钢管夹紧机构，其特征在于：

所述系统包括

与主控制器连接，用于实时检测待切割钢管的输送速度及输送位置的定尺测长装置；

与主控制器连接，用于按照主控制器的控制命令，控制锯片传动机构以匀加速直线运动进行行走的伺服电机；

以及作为控制中心的主控制器，该主控制器用于在定尺测长装置检测到待切割钢管的输送位置到达指定位置时，控制钢管夹紧机构夹紧待切割钢管并同时控制落锯锯切机构对夹紧的待切割钢管进行切割。

2.根据权利要求1所述的飞锯机自动控制系统，其特征在于：

所述定尺测长装置包括测长辊以及安装在所述测长辊上的编码器。

3.根据权利要求1所述的飞锯机自动控制系统，其特征在于：

所述主控制器包括：

作为控制中心的主控芯片；

与所述主控芯片连接，作为驱动单元的功率模块；

以及用于与上位机进行通信以及数据传输的通信总线。

4.根据权利要求3所述的飞锯机自动控制系统，其特征在于：

所述通信总线采用profinet接口模块。

5.根据权利要求1所述的飞锯机自动控制系统，其特征在于：

所述自动控制系统还设置有触摸控制屏，通过该触摸控制屏完成相关切割控制参数设定。