專利名稱：變坐標(biāo)控制飛鋸的制作方法
飛鋸是冶金工業(yè)、特別是鋼鐵行業(yè)連續(xù)冷成型(焊管、冷彎型鋼、連軋型鋼)生產(chǎn)中必不可少的機(jī)組，其功能是將連續(xù)運(yùn)動(dòng)的型材切成確定的長度。由于這些型材在使用中的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化要求，成品長度差應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。冶金部規(guī)定的焊管創(chuàng)優(yōu)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定定尺公差為6毫米;全面達(dá)到優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的焊管，可以加價(jià)15%，并且可以出口外銷。國際通用標(biāo)準(zhǔn)為BS-1387標(biāo)準(zhǔn)(+ 1/4 ″即+6.35mm)?，F(xiàn)在許多制造廠和用戶把定尺長公差要求表為±3mm。
國內(nèi)現(xiàn)有焊管機(jī)組約600條(未計(jì)及大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè))。許多焊管廠家產(chǎn)品的其它質(zhì)量指標(biāo)都能達(dá)到或接近國優(yōu)或部優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)、僅有定尺精度達(dá)不到。這些廠家都在尋求提高定尺精度的途徑;與科研院所或高校合作，從多種渠道開發(fā)，但都未見成功范例的報(bào)導(dǎo)。1985黑色冶金設(shè)計(jì)院按美國Blaw-Knok公司的資料設(shè)計(jì)制造了雙曲拐迴轉(zhuǎn)式飛鋸。(冶金部獲獎(jiǎng)的研制項(xiàng)目)超過定長偏差(±3mm)的產(chǎn)品超過五分之一，(參看該產(chǎn)品說明書及試制報(bào)告)。首都鋼鐵公司線材廠(北京沙河)等單位從日本引進(jìn)的飛鋸(用DDS數(shù)字控制系統(tǒng))其切斷焊管的實(shí)際誤差也在10mm以上。
不論國內(nèi)或國外制造精確定尺的飛鋸必須解決下面的問題ⅰ.精確測量不停運(yùn)動(dòng)的型材的速度和長度。
ⅱ.精確測量不停運(yùn)動(dòng)的鋸車的速度和行程長度。
ⅲ.在一定的時(shí)間里，在一定的行程范圍內(nèi)把鋸車加速到和型材運(yùn)動(dòng)速度一樣。
Ⅳ.型材相對(duì)鋸車運(yùn)動(dòng)距離為L±3(mm)(其中L為焊管定長名義尺寸)ⅴ.必須準(zhǔn)確地在同一時(shí)刻達(dá)到(ⅲ)和(Ⅳ)的要求。
本發(fā)明(變坐標(biāo)控制飛鋸)不是在地球參考系內(nèi)觀察、測量飛鋸和型材系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，而是把觀測控制的參考坐標(biāo)系固定在型材上，假設(shè)型材以速度ⅴ運(yùn)動(dòng)即參考坐標(biāo)系以ⅴ運(yùn)動(dòng)。那么，型材變成了靜止的。原來尚未起動(dòng)的鋸車以-ⅴ在運(yùn)動(dòng)，如

圖1所示。追上型材并以同樣速度運(yùn)動(dòng)的鋸車變成靜止的了。并在此種狀態(tài)下進(jìn)行切斷，如圖2所示。
因此上述復(fù)雜的飛鋸運(yùn)動(dòng)和控制過程，在新坐標(biāo)系里變成了一個(gè)十分簡單的問題一個(gè)以-ⅴ運(yùn)動(dòng)的鋸車在某一定點(diǎn)停下來，停止地點(diǎn)的位置偏差小于±3mm。這樣就達(dá)到了全部技術(shù)要求。上述關(guān)于飛鋸測控的5個(gè)復(fù)雜問題，就變換成了這樣一個(gè)簡單的問題。
以上是本發(fā)明(變坐標(biāo)控制飛鋸)的主要設(shè)計(jì)思想。
要實(shí)行上述設(shè)計(jì)思想，首先要在型材上建立一個(gè)參考坐標(biāo)系。這是一個(gè)一維坐標(biāo)系，所以只需建立兩個(gè)參考點(diǎn);一個(gè)參考點(diǎn)(參考座標(biāo)原點(diǎn))O選在型材前進(jìn)方向的端面〔3〕上。另一個(gè)參考點(diǎn)X設(shè)在附加標(biāo)志〔4〕上。附加標(biāo)志〔4〕的建立有以下五種方式(a)用機(jī)械方法在型材上固定一個(gè)標(biāo)志塊，或粘上一塊電磁鐵。
(b)用噴墨的方式在型材上噴上條形碼。
(c)用打印的方式在型材上印上條形碼。
(d)用化學(xué)反應(yīng)方式在型材上刻上條形碼。
(e)用激光在型材上刻上條形碼。
準(zhǔn)確可靠地識(shí)別運(yùn)動(dòng)的參考坐標(biāo)系的兩個(gè)參考點(diǎn)，是由讀標(biāo)器〔5〕來完成的。讀出第一個(gè)參考點(diǎn)(型材前進(jìn)方端面〔3〕)的讀標(biāo)器是一個(gè)光電門。在光電門讀出端面〔3〕的同時(shí)發(fā)出鋸車〔7〕的啟動(dòng)指令。
讀標(biāo)器〔5〕對(duì)附加標(biāo)志〔4〕的識(shí)別分以下兩種情況(ⅰ)用方式(a)建立的附加標(biāo)志〔4〕，讀標(biāo)器〔5〕是一個(gè)光電門，在光電門讀出附加標(biāo)志〔4〕的同時(shí)向夾緊器〔6〕發(fā)出指令將型材(1)夾緊，延時(shí)后對(duì)鋸片〔2〕發(fā)出指令，將型材切斷。
(ⅱ)用方式(b)，(c)，(d)，(e)建立的附加標(biāo)志〔4〕，讀標(biāo)器〔5〕是激光槍或光筆，在讀出附加標(biāo)志〔4〕的同時(shí)向夾緊器〔6〕發(fā)出指令，將型材〔1〕夾緊。延時(shí)后對(duì)鋸片〔2〕發(fā)出指令，將型材切斷。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想在實(shí)驗(yàn)室比較簡陋的設(shè)備上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其定長偏差為0.9mm。在生產(chǎn)線上可達(dá)同樣的定尺精度。從而達(dá)到和超過了國內(nèi)和國際通用標(biāo)準(zhǔn)的要求。
不論日本進(jìn)口的飛鋸或國內(nèi)目前比較新的微機(jī)控制飛鋸都是用滾輪測速作為速度和長度控制的依據(jù)。因此滾輪磨損、滑行或鋸車運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)部分的間隙或其他誤差都會(huì)影響型材切斷長度的誤差。因此盡管在機(jī)器的制造精度、測滾的測速精度，以及自動(dòng)控制方法作了很高的要求，最終切斷長度誤差卻達(dá)不到予期的精度。
本發(fā)明的測長是在型材上的坐標(biāo)系內(nèi)直接測量并發(fā)出切斷指令，因此測滾的誤差、機(jī)器運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)的誤差都不會(huì)影響最終結(jié)果。因此本發(fā)明不但提高了精度，而且使機(jī)器制造和自動(dòng)控制的成本都顯著地降低。
權(quán)利要求
1.對(duì)連續(xù)冷成型的金屬型材[1](焊管、冷彎型鋼、連軋型鋼)進(jìn)行切斷的機(jī)器(飛鋸)，其特征是a.待切型材長度L在運(yùn)動(dòng)的(一維)參考坐標(biāo)系OX內(nèi)進(jìn)行測量。b.該運(yùn)動(dòng)的參考坐標(biāo)系固定在連續(xù)運(yùn)動(dòng)的型材[1]上。c.(一維)參考坐標(biāo)系的原點(diǎn)O設(shè)在型材的端面[3]上。d.確定(一維)參考坐標(biāo)系的另一個(gè)參考點(diǎn)X設(shè)在附加標(biāo)志[4]上。
2.如權(quán)利要求1所述的參考坐標(biāo)系的原點(diǎn)O用光電門〔5〕識(shí)別。
3.如權(quán)利要求1所述的附加標(biāo)記〔4〕是一個(gè)用機(jī)械方法安裝的標(biāo)志塊或用電磁方法吸上的電磁鐵，識(shí)別此種標(biāo)記的讀標(biāo)器〔5〕，是光電門。
4.如權(quán)利要求1所述的附加標(biāo)記〔4〕為條形碼，識(shí)別此種標(biāo)記的讀標(biāo)器〔5〕是光筆或激光槍。
5.如權(quán)利要求1和4所述的條形碼〔4〕用噴墨方法建立。
6.如權(quán)利要求1和4所述的條形碼〔4〕用滾印方法建立。
7.如權(quán)利要求1和4所述的條形碼〔4〕用化學(xué)顯示方法建立。
8.如權(quán)利要求1和4所述的條形碼〔4〕用激光方法建立。
9.如權(quán)利要求1和2所述，在識(shí)別坐標(biāo)原點(diǎn)O的同時(shí)發(fā)出鋸車〔7〕的啟動(dòng)指令。
10.如權(quán)利要求1，3，4，5，6，7，8所述識(shí)別附加標(biāo)志〔4〕的同時(shí)向夾緊器〔6〕發(fā)出指示，將型材〔1〕夾緊。延時(shí)后對(duì)鋸片〔2〕發(fā)出指令，將型材切斷。
全文摘要
飛鋸是冶金工業(yè)中連續(xù)冷成型(焊管、冷彎型鋼、連軋型鋼)生產(chǎn)線上，將型材切成確定長度的機(jī)組，本發(fā)明利用在運(yùn)動(dòng)參考坐標(biāo)系里進(jìn)行觀察和測量的原理，避免了以往各類飛鋸在運(yùn)動(dòng)過程和測量過程中各種誤差的累積，使得切斷長度的誤差達(dá)到國內(nèi)和國際通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并降低了制造成本。
文檔編號(hào)B23D45/20GK1040941SQ8810631
公開日1990年4月4日 申請日期1988年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月3日
發(fā)明者蔡一坤 申請人:蔡一坤