一種管材切割線性插補(bǔ)和動態(tài)補(bǔ)償裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種管材切割線性插補(bǔ)和動態(tài)補(bǔ)償裝置，包括升降軸連接板（8），其特征是：所述升降軸連接板（8）上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)氣缸（1）和切割機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)氣缸（1）通過聯(lián)接軸（2）連接檢測臂（3），所述檢測臂（3）的前端設(shè)置有一組感應(yīng)開關(guān)。本實(shí)用新型通過三個感應(yīng)開關(guān)信號的有無來判斷割槍與工件的位置關(guān)系，當(dāng)管材與割槍的距離發(fā)生變化時，檢測臂帶動割槍隨著距離的變化而上下浮動，能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)割槍的高度，保證割槍與工件之間距離為一固定值，并且該檢測補(bǔ)償平滑過渡，避免出現(xiàn)突變，動態(tài)響應(yīng)速度快，不會產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。
【專利說明】一種管材切割線性插補(bǔ)和動態(tài)補(bǔ)償裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及管材切割領(lǐng)域，具體地講，涉及一種管材切割線性插補(bǔ)和動態(tài)補(bǔ)
|石術(shù)C且ο
【背景技術(shù)】
[0002]管材切割設(shè)備工作時，需要工件旋轉(zhuǎn)，并且在工件母線方向上割槍12來回移動，實(shí)現(xiàn)管材的切割過程。根據(jù)切割工藝的要求，割槍12和工件的距離基本為一固定值，才能有效的保證切割質(zhì)量和切割精度。由于管材在加工時本身就存在一定的幾何偏差，另外管材在運(yùn)輸過程中的變形，導(dǎo)致實(shí)際切割的管材不是標(biāo)準(zhǔn)的圓管。管材在旋轉(zhuǎn)時，管材與割槍12之間的高度差是不斷變化的，距離小時容易碰撞損壞割槍12，距離大時割槍12斷弧無法切斷，另外高度不斷的變化使切割的管材出現(xiàn)毛邊，切割質(zhì)量不合格。為了保證切割精度和切割質(zhì)量，需要檢測工件與割槍12之間的距離，然后進(jìn)行補(bǔ)償，確保工件切割時，割槍12與工件之間的高度差是個固定值。目前，管切割設(shè)備上主要有兩種檢測方式:一種是使用位移或激光傳感器，對工件進(jìn)行預(yù)檢測，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)對切割軌跡進(jìn)行線性插補(bǔ)補(bǔ)償；一種是采用機(jī)械浮動裝置進(jìn)行檢測。目前這兩種方式存在下列不足之處:
[0003]位移或激光傳感器的預(yù)檢測補(bǔ)償方式。在工件切割前，采用對切割軌跡上多點(diǎn)采集的方式，記錄下各點(diǎn)上割槍12與工件的高度差，然后進(jìn)行多點(diǎn)間的線性插補(bǔ)，預(yù)先計(jì)算出相貫軌跡上所有點(diǎn)的切割高度，再通過控制器進(jìn)行電氣補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式需要預(yù)先在切割軌跡上運(yùn)行一次，大大降低了切割效率。另外，位移傳感器與激光傳感器價格比較高，增加了設(shè)備成本。
[0004]機(jī)械浮動檢測裝置。在割槍12的兩側(cè)加檢測臂，檢測臂與工件之間是通過萬向滾珠接觸，當(dāng)工件轉(zhuǎn)動時，整個檢測臂會隨著工件的高低變化而變化，達(dá)到檢測的目的。這種浮動裝置雖不需要預(yù)檢測，但是結(jié)構(gòu)比較大，為了達(dá)到好的檢測目的，浮動檢測臂離割槍12比較近，當(dāng)割槍12需要擺動，切割坡口時，便限制了坡口的角度。因此，這種機(jī)械浮動裝置有比較大的局限性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種管材切割線性插補(bǔ)和動態(tài)補(bǔ)償裝置及方法，實(shí)時調(diào)節(jié)割槍的高度，提高工件的切割質(zhì)量和切割精度。
[0006]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)實(shí)用新型目的:
[0007]—種管材切割線性插補(bǔ)和動態(tài)補(bǔ)償裝置，包括升降軸連接板(8)，其特征是:所述升降軸連接板(8)上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)氣缸(I)和切割機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)氣缸(I)通過聯(lián)接軸(2)連接檢測臂(3)，所述檢測臂(3)的前端設(shè)置有一組感應(yīng)開關(guān)。
[0008]作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述感應(yīng)開關(guān)包括最下位感應(yīng)開關(guān)(4)、中間位感應(yīng)開關(guān)(5)和最上位感應(yīng)開關(guān)(6)，所述最下位感應(yīng)開關(guān)(4)、中間位感應(yīng)開關(guān)(5)和最上位感應(yīng)開關(guān)(6)等距分布，所述最下位感應(yīng)開關(guān)(4)高度大于中間位感應(yīng)開關(guān)(5)，所述中間位感應(yīng)開關(guān)(5 )高度大于最上位感應(yīng)開關(guān)(6 )，且所述最下位感應(yīng)開關(guān)(4)和中間位感應(yīng)開關(guān)(5)的高度差等于所述中間位感應(yīng)開關(guān)(5)和最上位感應(yīng)開關(guān)(6)的高度差。
[0009]作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述切割機(jī)構(gòu)包括擺動軸(11)，所述擺動軸
(11)通過擺軸連接板(10)連接擺軸臂(9)，所述擺軸臂(9)的另一端設(shè)置有割槍(12)，當(dāng)檢測臂(3)擺到水平位置時，中間位感應(yīng)開關(guān)(5)底端與所述割槍(12)割嘴處于同一高度。
[0010]作為對本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述旋轉(zhuǎn)氣缸連接(I)、最下位感應(yīng)開關(guān)(4)、中間位感應(yīng)開關(guān)(5)和最上位感應(yīng)開關(guān)(6)都連接控制器，所述控制器連接伺服驅(qū)動電機(jī)，所述伺服驅(qū)動電機(jī)連接所述升降軸連接板(8 )。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本實(shí)用新型通過三個感應(yīng)開關(guān)信號的有無來判斷割槍與工件的位置關(guān)系，當(dāng)管材與割槍的距離發(fā)生變化時，檢測臂帶動割槍隨著距離的變化而上下浮動，能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)割槍的高度，保證割槍與工件之間距離為一固定值，并且該檢測補(bǔ)償平滑過渡，避免出現(xiàn)突變，動態(tài)響應(yīng)速度快，不會產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。由于本實(shí)用新型的實(shí)時補(bǔ)償保證了割槍與工件的距離，整個切割過程不會出現(xiàn)斷弧的現(xiàn)象，工件的切割質(zhì)量好，切割出的坡口精度高。與預(yù)檢測的補(bǔ)償方式比，本實(shí)用新型只需要三個感應(yīng)開關(guān)，不需要價格較貴的位移傳感器，節(jié)省了成本；而且不需要預(yù)先檢測，可實(shí)時的檢測補(bǔ)償，提高了加工效率；與機(jī)械浮動裝置相比，該檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可以隨時將檢測臂收起，占用空間小。由于機(jī)械浮動裝置自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在切割時限制了割槍擺動的角度，因此只能切坡口角度較小的工件，而本檢測系統(tǒng)卻不影響割槍擺動角度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型切割檢測裝置的三維立體圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型檢測臂的三維立體圖。
[0014]圖3為檢測臂垂直狀態(tài)示意圖。
[0015]圖4為檢測臂水平狀態(tài)示意圖。
[0016]圖5為圖4的右視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖6緩速動態(tài)插補(bǔ)調(diào)整流程圖。
[0018]圖中1、旋轉(zhuǎn)氣缸，2、聯(lián)接軸，3、檢測臂，4、最下位感應(yīng)開關(guān)，5、中間位感應(yīng)開關(guān)，6、最上位感應(yīng)開關(guān)，7、加工工件，8、升降軸聯(lián)接板，9、擺軸臂，10、擺軸聯(lián)接板，11、擺動軸，12、割槍。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0020]參見圖1-圖6，本實(shí)用新型包括升降軸連接板8，所述升降軸連接板8上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)氣缸I和切割機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)氣缸I通過聯(lián)接軸2連接檢測臂3，所述檢測臂3的前端設(shè)
置有一組感應(yīng)開關(guān)。
[0021]所述感應(yīng)開關(guān)包括最下位感應(yīng)開關(guān)4、中間位感應(yīng)開關(guān)5和最上位感應(yīng)開關(guān)6，所述最下位感應(yīng)開關(guān)4、中間位感應(yīng)開關(guān)5和最上位感應(yīng)開關(guān)6等距分布，所述最下位感應(yīng)開關(guān)4高度大于中間位感應(yīng)開關(guān)5，所述中間位感應(yīng)開關(guān)5高度大于最上位感應(yīng)開關(guān)6，且所述最下位感應(yīng)開關(guān)4和中間位感應(yīng)開關(guān)5的高度差等于所述中間位感應(yīng)開關(guān)5和最上位感應(yīng)開關(guān)6的聞度差。
[0022]所述切割機(jī)構(gòu)包括擺動軸11，所述擺動軸11通過擺軸連接板10連接擺軸臂9，所述擺軸臂9的另一端設(shè)置有割槍12，當(dāng)檢測臂3擺到水平位置時，中間位感應(yīng)開關(guān)5底端與所述割槍12割嘴處于同一高度。
[0023]所述旋轉(zhuǎn)氣缸連接1、最下位感應(yīng)開關(guān)4、中間位感應(yīng)開關(guān)5和最上位感應(yīng)開關(guān)6都連接控制器，所述控制器連接伺服驅(qū)動電機(jī)，所述伺服驅(qū)動電機(jī)連接所述升降軸連接板8。
[0024]正常狀態(tài)下檢測臂3是處在圖2所示的垂直狀態(tài)下，開始檢測前，旋轉(zhuǎn)氣缸I帶動檢測臂3從圖2所示狀態(tài)旋轉(zhuǎn)90度，旋轉(zhuǎn)到圖3所示的水平狀態(tài)下。當(dāng)檢測臂3到達(dá)水平位置后，三個感應(yīng)開關(guān)4、5、6正好處在加工工件7的中心線的正上方，即處在管最高點(diǎn)的正上方。當(dāng)加工工件7旋轉(zhuǎn)時，感應(yīng)開關(guān)4、5、6和割槍12始終處在加工工件7最高點(diǎn)正上方，保證切割時感應(yīng)開關(guān)4、5、6與加工工件7之間的高度差是準(zhǔn)確的。
[0025]如圖3所示，在安裝時，三個感應(yīng)開關(guān)(4、5、6號感應(yīng)開關(guān))有各自不同的安裝高度，感應(yīng)開關(guān)5為中間位開關(guān)，它與割槍12是等高的，另外兩個最下位感應(yīng)開關(guān)4 (對應(yīng)點(diǎn)C)和最上位感應(yīng)開關(guān)6 (對應(yīng)點(diǎn)A)與中間位感應(yīng)開關(guān)5 (對應(yīng)點(diǎn)B)相差土 1mm，中間位感應(yīng)開關(guān)5與加工工件7之間的固定間距為H，即加工工件7與割槍12的固定高度差。
[0026]在加工工件7進(jìn)行加工時，檢測臂3擺到水平位置后，如果三個感應(yīng)開關(guān)4、5、6都沒有信號，表明中間位感應(yīng)開關(guān)5與加工工件7的間距大于H，則控制器控制伺服驅(qū)動電機(jī)快速下降，系統(tǒng)處于檢測準(zhǔn)備中，到最下位感應(yīng)開關(guān)4有信號時為止，系統(tǒng)開始檢測。系統(tǒng)開始檢測后，伺服驅(qū)動電機(jī)將緩速調(diào)整，當(dāng)最下位感應(yīng)開關(guān)4有信號，而中間位感應(yīng)開關(guān)5與最上位感應(yīng)開關(guān)6無信號時，檢測臂3與割槍12同時緩速下降，檢測臂進(jìn)如動態(tài)插補(bǔ)調(diào)整過程，在最下位感應(yīng)開關(guān)4與中間位感應(yīng)開關(guān)5的高度差范圍內(nèi)，系統(tǒng)采用線性插補(bǔ)方法調(diào)整檢測臂3和割槍12的下降速度，平滑過度到中間位感應(yīng)開關(guān)5有信號時的位置。當(dāng)最下位感應(yīng)開關(guān)4和中間位感應(yīng)開關(guān)5同時有信號而最上位感應(yīng)開關(guān)6無信號時，檢測臂3緩速上升，直到中間位感應(yīng)開關(guān)5沒有信號時，停止上升，在最下位感應(yīng)開關(guān)4和最上位感應(yīng)開關(guān)6所確定的高度范圍內(nèi)，檢測系統(tǒng)始終處于緩速動態(tài)調(diào)整過程中。感應(yīng)開關(guān)4、5、6同時有信號時，表示割槍12與工件的距離小于固定值，檢測臂3先快速上升，當(dāng)最上位感應(yīng)開關(guān)6無信號而中間位感應(yīng)開關(guān)5和最下位感應(yīng)開關(guān)4有信號時，檢測臂3開始緩速上升，檢測系統(tǒng)又進(jìn)入緩速動態(tài)調(diào)整過程，直到中間位感應(yīng)開關(guān)5沒有信號時，停止上升，。當(dāng)整個加工過程完成后，檢測臂3擺動回垂直位置，即回到圖2所示的狀態(tài)，檢測完畢。
[0027]緩速動態(tài)調(diào)整采用的方法:緩速動態(tài)調(diào)整包括下降緩速動態(tài)調(diào)整和上升緩速動態(tài)調(diào)整兩個過程:將A、B兩點(diǎn)和B、C兩點(diǎn)之間的距離設(shè)定為1_，將伺服控制器的脈沖當(dāng)量設(shè)定為0.0lmm/pulse。在整個緩速動態(tài)插補(bǔ)調(diào)整中可建立線性插補(bǔ)函數(shù)F = 100-v.t, F為到達(dá)B點(diǎn)所需調(diào)整的脈沖數(shù)，V為動態(tài)調(diào)整的速度，t為動態(tài)調(diào)整時間。假定在進(jìn)入上升緩速動態(tài)插補(bǔ)調(diào)整過程(由C調(diào)整至B點(diǎn))，直到調(diào)整到割槍12與加工工件7的高度差為固定值H (mm)的過程中，加工工件7旋轉(zhuǎn)過程中高度是不變的，則加工工件7與割槍12的實(shí)際高度差為D = H-0.0l *F，也即為D = H-1+0.0l.ν *t。v的大小的選取關(guān)系著調(diào)整速度的快慢，由于調(diào)整幅度很小，是在±1_的范圍內(nèi)調(diào)整，調(diào)整速度過快容易調(diào)整過度而斷弧或碰撞割槍12，調(diào)整過慢容易使動態(tài)響應(yīng)性降低，該系統(tǒng)中v(pulse/s)可選取在50-75pulse/s范圍內(nèi)為宜。在下降緩速動態(tài)插補(bǔ)調(diào)整過程(由A調(diào)整至B點(diǎn))中，則加工工件7與割槍12的實(shí)際高度差為D = H+0.0l.F，也即為D = H+1-0.01.v.t，調(diào)整速度的快慢與由C至B的調(diào)整過程是一致的。如果在緩速動態(tài)插補(bǔ)調(diào)整過程中，由于加工工件7的高低發(fā)生變化，使調(diào)整過程(由C調(diào)整至B點(diǎn))直接過度到(由A點(diǎn)調(diào)整至B)點(diǎn)的過程，則插補(bǔ)函數(shù)不變，力口工工件7與割槍12的實(shí)際高度差由D = H-0.01.F轉(zhuǎn)變?yōu)镈 = H+0.01.F，反之轉(zhuǎn)換過程相反的話，加工工件7與割槍12的實(shí)際高度差由D = H+0.01.F轉(zhuǎn)化為D = H-0.01.F。
[0028]本實(shí)用新型未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過或采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述，當(dāng)然，上述說明并非是對本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種管材切割線性插補(bǔ)和動態(tài)補(bǔ)償裝置，包括升降軸連接板(8)，其特征是:所述升降軸連接板(8)上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)氣缸(I)和切割機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)氣缸(I)通過聯(lián)接軸(2)連接檢測臂(3)，所述檢測臂(3)的前端設(shè)置有一組感應(yīng)開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管材切割線性插補(bǔ)和動態(tài)補(bǔ)償裝置，其特征是:所述感應(yīng)開關(guān)包括最下位感應(yīng)開關(guān)(4)、中間位感應(yīng)開關(guān)(5)和最上位感應(yīng)開關(guān)(6)，所述最下位感應(yīng)開關(guān)(4)、中間位感應(yīng)開關(guān)(5)和最上位感應(yīng)開關(guān)(6)等距分布，所述最下位感應(yīng)開關(guān)(4)高度大于中間位感應(yīng)開關(guān)(5)，所述中間位感應(yīng)開關(guān)(5)高度大于最上位感應(yīng)開關(guān)(6)，且所述最下位感應(yīng)開關(guān)(4)和中間位感應(yīng)開關(guān)(5)的高度差等于所述中間位感應(yīng)開關(guān)(5)和最上位感應(yīng)開關(guān)(6)的高度差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管材切割線性插補(bǔ)和動態(tài)補(bǔ)償裝置，其特征是:所述切割機(jī)構(gòu)包括擺動軸(11)，所述擺動軸(11)通過擺軸連接板(10)連接擺軸臂(9)，所述擺軸臂(9)的另一端設(shè)置有割槍(12)，當(dāng)檢測臂(3)擺到水平位置時，中間位感應(yīng)開關(guān)(5)底端與所述割槍(12)割嘴處于同一高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管材切割線性插補(bǔ)和動態(tài)補(bǔ)償裝置，其特征是:所述旋轉(zhuǎn)氣缸連接(I)、最下位感應(yīng)開關(guān)(4)、中間位感應(yīng)開關(guān)(5)和最上位感應(yīng)開關(guān)(6)都連接控制器，所述控制器連接伺服驅(qū)動電機(jī)，所述伺服驅(qū)動電機(jī)連接所述升降軸連接板(8)。
【文檔編號】B23K9/32GK203509299SQ201320591921
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】亓化振, 趙廣, 陳超 申請人:濟(jì)南華漢電氣科技有限公司