專利名稱：棒料鋸切自動在線光電控制等重下料的計算機控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬材料加工成形的計算機控制方法，特別是一種棒料鋸切自動在線光電控制等重下料的計算機控制方法。
對于包括圓鋼或圓角方鋼等棒料精密熱模鍛成形件，精密下料是實現(xiàn)其精密成形的重要條件和前提。目前，國外多采用鋸切等長棒料以達(dá)到等重下料，由于國外供貨棒料形狀尺寸精度較高，所以通過等長下料其等重下料精度達(dá)到下料重量的±1％左右，而國內(nèi)如法炮制，下料重量誤差則為±2％左右，這是因為國內(nèi)供貨的棒料彎曲度大，截面形狀和尺寸差異較大，所以國內(nèi)采用等長下料則難以甚至不可能實現(xiàn)等重下料，從而影響后續(xù)的精密成形。
眾所周知，復(fù)雜形狀模鍛件精密成形，尤其是大口徑炮彈體圓鋼或圓角方鋼熱鍛時，在熱沖盂前必須采用“滿壓型”工藝，才能減小沖盂壁偏差，實現(xiàn)毛坯精化。而對于這類棒料精密熱模鍛成形件，首要的是實現(xiàn)精密等重下料，才能實現(xiàn)彈體毛坯精化，減少彈體壁偏差。
本發(fā)明的目的在于提供一種下料精度高的棒料鋸切自動在線光電控制等重下料的計算機控制方法。
本發(fā)明假設(shè)被測棒料中各處密度不變，并根據(jù)重量G＝密度P×體積V(1.1)，一改以往的等長下料為等體積下料，從而實現(xiàn)精密等重下料。
1、對于圓鋼V=Σi=1nVi---(1.2)]]>式中Vi＝п/12(di2+didi+1+di+12)Δli(1.3)di，di+1——分別為第i和i+1處圓鋼的直徑；Δli——第i微元段的送料長度。
2、對于圓角方鋼V=Σi=1nVi---(1.4)]]>式中Vi=(1/2(mi-2r)(ni-2r)+Πr2+2r(mi-2r)(ni-2r))Δli]]>(1.5)mi，ni——分別為第i處兩圓角對角線長度；Δli——第i微元段的送料長度；r——圓角方鋼圓角處的圓角半徑。
可見，只要能分別測量出鋸切機上當(dāng)時棒料的送進(jìn)長度和直徑數(shù)據(jù)，再根據(jù)測量出的數(shù)據(jù)進(jìn)行微元體積累加計算，即可實現(xiàn)精密等重下料。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種棒料鋸切自動在線光電控制等重下料的計算機控制方法，它包括由鋸切機、光電精密測徑儀、光柵位移傳感器、工控機構(gòu)成的棒料鋸切系統(tǒng)，其特征是采用了如下的控制步驟開機，啟動棒料鋸切系統(tǒng)工作并置入所需的G下料的初始值；光柵位移傳感器在送料進(jìn)給的同時，測得送料進(jìn)給量Δli并傳送給工控機；同時，光電精密測徑儀測得棒料對應(yīng)的水平方向和豎直方向的直徑DH和DV值，通過串行通訊口傳輸給工控機；工控機計算出瞬時重量增量ΔG瞬時i，若為圓鋼則根據(jù)下列公式計算G＝密度P×體積V，V=Σi=1nVi]]>式中Vi＝п/12(di2+didi+1+di+12)Δlidi，di+1——分別為第i和i+1處圓鋼的直徑Δli——第i微元段的送料長度若為圓角方鋼則根據(jù)下列公式計算G＝密度P×體積VV=Σi=1nVi]]>式中Vi=(1/2(mi-2r)(ni-2r)+Πr2+2r(mi-2r)(ni-2r))Δli]]>mi，ni——分別為第i處兩圓角對角線長度Δli——第i微元段的送料長度r——圓角方鋼圓角處的圓角半徑對瞬時重量增量ΔG瞬時i積分，計算出瞬時重量G瞬時i，在送料過程中，瞬時重量增量ΔG瞬時i不斷迭加在前次瞬時重量上，得到新的瞬時重量，即G瞬時i+1＝G瞬時i+ΔG瞬時i；當(dāng)瞬時重量G瞬時i+1還未達(dá)到要求的下料重量G下料的初始值時，工控機向鋸切機發(fā)出送料指令，鋸切機繼續(xù)送料，工控機也同時計算瞬時重量增量ΔG瞬時i；當(dāng)瞬時重量G瞬時i+1大于或等于要求的下料重量G下料的初始值時，工控機發(fā)出停止送料指令，鋸切機停止送料，進(jìn)行鋸切下料；然后鋸切機回到初始送料位置，等待繼續(xù)送料；若要繼續(xù)下料，程序繼續(xù)計算瞬時重量增量ΔG瞬時i和瞬時重量G瞬時i，完成又一次下料循環(huán)控制；若不再進(jìn)行下料，停止送料，控制結(jié)束。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明，改鋸切等長下料為等體積下料，實現(xiàn)了棒料鋸切自動、實時、連續(xù)、非接觸式和在線閉環(huán)光電精密控制等重下料，便于大批量工業(yè)化生產(chǎn)工程化應(yīng)用；
2、本發(fā)明下料的控制精度比等長下料的控制精度提高5.71倍；其位移測量測量精度0.01mm最大工作速度32m/min其直徑測量測量精度0.028～0.035mm檢測量程140±5mm其重量檢測控制精度控制顯示精度49.50±0.02Kg實際下料精度49.50±0.14Kg比等長下料精度49.50±0.80Kg提高5.71倍。
3、采用本發(fā)明，可為復(fù)雜形狀大批量模鍛件提供了精密成形件的技術(shù)基礎(chǔ)和前提條件，有利于節(jié)省原材料和加工工時，以某型號炮彈彈體毛坯下料為例，每發(fā)彈可節(jié)省工時費3.5元，材料費5.52元，共計9.02元。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明

圖1、本發(fā)明工作原理示意圖；圖2、本發(fā)明控制程序結(jié)構(gòu)示意圖；圖3、本發(fā)明系統(tǒng)控制主程序流程圖。
參見圖1可知將棒料1置于鋸切機傳送裝置5上，送料夾塊2將棒料1夾緊后開始送料，同時帶動光柵位移傳感器6開始計數(shù)測量送料進(jìn)給，光電精密測徑儀也在工控機的指揮下開始測量直徑；由它們分別測量的當(dāng)時的送進(jìn)長度和直徑數(shù)據(jù)，傳送到工控機；工控機采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行微元體積(重量)累加計算；當(dāng)計算重量達(dá)到設(shè)定值時，工控機發(fā)出送進(jìn)到位信號，送料停止指令，并指揮鋸切夾塊7將棒料1夾緊，開始鋸切下料；同時送料夾塊2松開返回到起始位置，等待棒料1切斷后再次夾緊棒料1送進(jìn)，完成一次等重下料控制循環(huán)；如此反復(fù)，則實現(xiàn)實時、自動、連續(xù)、非接觸式在線精密光電控制等重下料參見圖1、2可知本發(fā)明實現(xiàn)等重下料的控制程序如圖2所示。
光柵尺為送料進(jìn)給的光柵位移傳感器，送料過程的進(jìn)給位移通過精密2/20/40倍頻卡傳送給工控機；與此同時，光電精密測徑儀檢測的棒料的對應(yīng)直徑值，通過串行通訊口也傳輸給工控機。工控機根據(jù)接收到的送料進(jìn)給位移和對應(yīng)直徑值，按(1.1)、(1.2)、(1.3)或(1.1)、(1.4)、(1.5)計算瞬時重量增量ΔG瞬時i和瞬時重量G瞬時i。將瞬時重量G瞬時i+1與設(shè)定下料重量G下料的初始值進(jìn)行比較判斷，根據(jù)判斷結(jié)果通過工控機開關(guān)量輸入輸出卡向鋸切機發(fā)出繼續(xù)送料或停止送料指令。
參見圖1-圖3可知一種棒料鋸切自動在線光電控制等重下料的計算機控制方法，它包括由鋸切機、光電精密測徑儀、光柵位移傳感器、工控機構(gòu)成的棒料鋸切系統(tǒng)，其特征是采用了如下的控制步驟開機，啟動棒料鋸切系統(tǒng)工作并置入所需的G下料的初始值；光柵位移傳感器在送料進(jìn)給的同時，通過精密2/20/40倍頻卡將測得的送料進(jìn)給量Δli傳送給工控機；同時，光電精密測徑儀測得棒料對應(yīng)的水平方向和豎直方向的直徑DH和DV值，通過串行通訊口傳輸給工控機；工控機計算出瞬時重量增量ΔG瞬時i，若為圓鋼則根據(jù)下列公式計算G＝密度P×體積V，V=Σi=1nVi]]>式中Vi＝п/12(di2+didi+1+di+12)Δlidi，di+1——分別為第i和i+1處圓鋼的直徑Δli——第i微元段的送料長度若為圓角方鋼則根據(jù)下列公式計算G＝密度P×體積VV=Σi=1nVi]]>式中Vi=(1/2(mi-2r)(ni-2r)+Πr2+2r(mi-2r)(ni-2r))Δli]]>mi，ni——分別為第i處兩圓角對角線長度Δli——第i微元段的送料長度r——圓角方鋼圓角處的圓角半徑對瞬時重量增量ΔG瞬時i積分，計算出瞬時重量G瞬時i，在送料過程中，瞬時重量增量ΔG瞬時i不斷迭加在前次瞬時重量上，得到新的瞬時重量，即G瞬時i+1＝G瞬時i+ΔG瞬時i；當(dāng)瞬時重量G瞬時i+1還未達(dá)到要求的下料重量G下料的初始值時，工控機向鋸切機發(fā)出送料指令，鋸切機繼續(xù)送料，工控機也同時計算瞬時重量增量ΔG瞬時i；當(dāng)瞬時重量G瞬時i+1大于或等于要求的下料重量G下料的初始值時，工控機發(fā)出停止送料指令，鋸切機停止送料，進(jìn)行鋸切下料；然后鋸切機回到初始送料位置，等待繼續(xù)送料；當(dāng)鋸切機鋸斷棒料后，若要繼續(xù)下料，則鋸切機繼續(xù)送料，并按照上述步驟繼續(xù)計算瞬時重量增量ΔG瞬時i和瞬時重量G瞬時i并進(jìn)行比較判斷，當(dāng)G瞬時i+1≥G下料時，停止送料，進(jìn)行第二件下料工作，如此進(jìn)行二重閉環(huán)等重下料控制；若不再進(jìn)行下料，則工控機程序停止送料，控制程序結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種棒料鋸切自動在線光電控制等重下料的計算機控制方法，它包括由鋸切機、光電精密測徑儀、光柵位移傳感器、工控機構(gòu)成的棒料鋸切系統(tǒng)，其特征是采用了如下的控制步驟開機，啟動棒料鋸切系統(tǒng)工作并置入所需的G下料的初始值；光柵位移傳感器在送料進(jìn)給的同時，測得送料進(jìn)給量Δli傳送給工控機；同時，光電精密測徑儀測得棒料對應(yīng)的水平方向和豎直方向的直徑DH和DV值，通過串行通訊口傳輸給工控機；工控機計算出瞬時重量增量ΔG瞬時i，若為圓鋼則根據(jù)下列公式計算G＝密度P×體積VV=Σi=1nVi]]>式中Vi＝п/12(di2+didi+1+di+12)Δlidi，di+1——分別為第i和i+1處圓鋼的直徑Δli——第i微元段的送料長度若為圓角方鋼則根據(jù)下列公式計算G＝密度P×體積VV=Σi=1nVi]]>式中Vi=(1/2(mi-2r)(ni-2r)+Πr2+2r(mi-2r)(ni-2r))Δli]]>mi，ni——分別為第i處兩圓角對角線長度Δli——第i微元段的送料長度r——圓角方鋼圓角處的圓角半徑對瞬時重量增量ΔG瞬時i積分，計算出瞬時重量G瞬時i，在送料過程中，瞬時重量增量ΔG瞬時i不斷迭加在前次瞬時重量上，得到新的瞬時重量，即G瞬時i+1＝G瞬時i+ΔG瞬時i；當(dāng)瞬時重量G瞬時i+1還未達(dá)到要求的下料重量G下料的初始值時，工控機向鋸切機發(fā)出送料指令，鋸切機繼續(xù)送料，工控機也同時計算瞬時重量增量ΔG瞬時i；當(dāng)瞬時重量G瞬時i+1大于或等于要求的下料重量G下料的初始值時，工控機發(fā)出停止送料指令，鋸切機停止送料，進(jìn)行鋸切下料；然后鋸切機回到初始送料位置，等待繼續(xù)送料；若要繼續(xù)下料，程序繼續(xù)計算瞬時重量增量ΔG瞬時i和瞬時重量G瞬時i，完成又一次下料循環(huán)控制；若不再進(jìn)行下料，停止送料，控制結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明涉及是一種棒料鋸切自動在線光電控制等重下料的計算機控制方法。它包括由鋸切機、光電精密測徑儀、光柵位移傳感器、工控機構(gòu)成的棒料鋸切系統(tǒng),其特征是采用了如下的控制步驟:光柵位移傳感器,將測得的送料進(jìn)給位移傳送給工控機;與此同時,光電精密測徑儀檢測的對應(yīng)直徑值,通過串行通訊口也傳輸給工控機,工控機根據(jù)接收到的送料進(jìn)給位移和對應(yīng)直徑值,計算瞬時重量增量ΔG
文檔編號B23Q15/20GK1370649SQ0110721
公開日2002年9月25日 申請日期2001年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月27日
發(fā)明者李先祿, 吳鍵, 張志明, 沈蕾芳 申請人:中國兵器工業(yè)第五九研究所