專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種板帶剪切線(xiàn)中設(shè)備的調(diào)整控制方法，確切說(shuō)是一種圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制方法。技術(shù)背景圓盤(pán)式剪切機(jī)是板帶剪切線(xiàn)中的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于金屬帶材的切邊和分條。在高質(zhì)量的帶材剪切線(xiàn)中，對(duì)成品帶材的切邊質(zhì)量(毛刺、壓痕等)提出了較高的要求。如果圓盤(pán)剪的調(diào)整未達(dá)到剪切工藝要求的精度，就會(huì)引起帶材的切邊質(zhì)量差和帶材跑偏的問(wèn)題，因此工藝上就要求必須提高圓盤(pán)剪寬度、側(cè)間隙和重疊量調(diào)整的精度，而其中重疊量的調(diào)整控制最為復(fù)雜。專(zhuān)利號(hào)為"200610081425.5"，發(fā)明名稱(chēng)是"調(diào)整圓盤(pán)剪切機(jī)剪刀間隙的裝置及方法"，公開(kāi)了一種利用偏心套實(shí)現(xiàn)刀片徑向的重疊量的調(diào)整。該方法依據(jù)偏心套的旋轉(zhuǎn)角度與重疊量線(xiàn)性變化實(shí)現(xiàn)重疊量的精度控制。實(shí)際上，偏心套的旋轉(zhuǎn)角度變化與重疊量變化是非線(xiàn)性關(guān)系，如果按照線(xiàn)性變化進(jìn)行控制，重疊量調(diào)整的誤差就很大，達(dá)不到圓盤(pán)剪重疊量調(diào)整的精度要求。另外，影響重疊量精度的因素很多，如機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的速比、電機(jī)參數(shù)(包括額定功率、額定轉(zhuǎn)速等)、變頻器的參數(shù)(包括高速給定頻率、低速給定頻率、減速時(shí)間等)和控制方法，單從一個(gè)方面進(jìn)行考慮是很難提高重疊量的調(diào)整精度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種調(diào)整省時(shí)、控制精度高的圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制方法，其特征是它采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的控制，通過(guò)可編程控制器對(duì)重疊量的目標(biāo)值和位移傳感器的測(cè)量重疊量差值的絕對(duì)值與電機(jī)開(kāi)始減速提前量L進(jìn)行比較，利用變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使目標(biāo)值與實(shí)際重疊量差值的絕對(duì)值《0.02mm。所述的電機(jī)開(kāi)始減速提前量L=Asina+B式中，L為電機(jī)開(kāi)始減速提前量；a為偏心套旋轉(zhuǎn)角度；A為減速段的斜率系數(shù)；B為低速段運(yùn)行距離的補(bǔ)償值。所述變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速是當(dāng)L<I重疊量目標(biāo)值So-位移傳感器的測(cè)量重疊量Ssl時(shí)，重疊量的調(diào)整電機(jī)高速運(yùn)行；當(dāng)Ld重疊量目標(biāo)值So-位移傳感器的測(cè)量重疊量Ss|時(shí)，重疊量的調(diào)整電機(jī)開(kāi)始由高速減速到低速；當(dāng)l重疊量目標(biāo)值So-位移傳感器的測(cè)量重疊量Ssl^).02mm時(shí)，重疊量的調(diào)整電機(jī)由低速減速到停止。所述的重疊量目標(biāo)值So是由重疊量和帶材厚度的關(guān)系決定的；當(dāng)0.3mm《d《1.3412mm時(shí)，S。=0.5d;當(dāng)1.3412mm<d《3.0mm時(shí)，So=-0.2727d+1.0364;式中，d為帶材厚度。所述的減速段的斜率系數(shù)A，對(duì)于0.3mm《帶材厚度d《3.0mm時(shí)，A的取值范圍為0.1mm0.8mm。所述的低速段運(yùn)行距離的補(bǔ)償值B，對(duì)于0.3mm《帶材厚度d《3.0mm時(shí)，B的取值裙圍為0.01mm0.3mm。由于重疊量調(diào)整電機(jī)由低速到停止時(shí)間短，容易精確控制，所以在重疊量到達(dá)目標(biāo)值前，電機(jī)的速度要減速到低速，如果電機(jī)減速太晚，控制精度會(huì)降低；如果電機(jī)減速太早，低速運(yùn)行段太長(zhǎng)，調(diào)整時(shí)間就會(huì)變長(zhǎng)。電機(jī)開(kāi)始減速提前量L=Asina+B公式，通過(guò)偏心套實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)角計(jì)算出電機(jī)開(kāi)始減速提前量L，很好的處理了控制精度和調(diào)整時(shí)間的矛盾，最終解決帶材切邊質(zhì)量差、調(diào)整費(fèi)時(shí)和易跑偏等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖l是本發(fā)明的圓盤(pán)剪重疊量調(diào)整原理圖；圖2是本發(fā)明的重疊量導(dǎo)數(shù)(S')和偏心套旋轉(zhuǎn)角度(a)的關(guān)系曲線(xiàn)圖；圖3是本發(fā)明的圓盤(pán)剪重疊量控制系統(tǒng)框圖；圖4是本發(fā)明的變頻器的給定速度(V)和時(shí)間(t)的關(guān)系曲線(xiàn)圖。圖中1.高速，2.減速點(diǎn)，3.低速。具體實(shí)施方式圖1是本發(fā)明的圓盤(pán)剪重疊量調(diào)整原理圖。由圖可知圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的控制模型為S=(D-H-2RC0Sa式中，S為刀盤(pán)的重疊量(定義刀盤(pán)重疊為正時(shí)，S>0，刀盤(pán)重疊為負(fù)時(shí)，S<0);O為刀盤(pán)的直徑；H為機(jī)架的上下偏心套外圓中心距離；R為偏心套的偏心距；a為偏心套的旋轉(zhuǎn)角度(定義偏心套在最高位置時(shí)為0°，重疊量的調(diào)整范圍為O。180°)。對(duì)上式進(jìn)行S(a)求導(dǎo)，可得S'=2RSina式中，S'為重疊量導(dǎo)數(shù)。如圖2所示為重疊量導(dǎo)數(shù)(S')和角度(a)的關(guān)系曲線(xiàn)，從曲線(xiàn)可以出重疊量偏心套旋轉(zhuǎn)角度變化與重疊量變化是非線(xiàn)性關(guān)系，偏心套旋轉(zhuǎn)角度a從0。一90°變化時(shí)，重疊量S的變化率越來(lái)越大；a從90。一180°變化時(shí)，重疊量S的變化率越來(lái)越小。所以在圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量控制中，必須考慮偏心套所處的角度，如果旋轉(zhuǎn)角度a在90°附近，電機(jī)減速太晚，重疊量的控制精度會(huì)降低；如果旋轉(zhuǎn)角度a離90。較遠(yuǎn)，電機(jī)減速太早，低速運(yùn)行段太長(zhǎng)，重疊量調(diào)整時(shí)間就會(huì)變長(zhǎng)，要處理控制精度和調(diào)整時(shí)間的矛盾，就要考慮由于偏心套實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)角不同而引起的電機(jī)控制時(shí)減速點(diǎn)變化的問(wèn)題。如圖3所示，從圓盤(pán)剪重疊量控制系統(tǒng)框圖可以反映出本發(fā)明包括以下步驟1)采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的控制，電機(jī)控制負(fù)載(偏心套)的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)實(shí)現(xiàn)重疊量調(diào)整。2)開(kāi)始時(shí)上位計(jì)算機(jī)傳送帶材的厚度d、刀盤(pán)直徑①等參數(shù)給可編程控制器，可編程控制器按照數(shù)學(xué)模型計(jì)算'出重疊量的目標(biāo)值S0。3)可編程控制器對(duì)I重疊量目標(biāo)值So-位移傳感器的測(cè)量重疊量SsI與電機(jī)開(kāi)始減速提前量L進(jìn)行比較，通過(guò)變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，來(lái)提高重疊量控制的精度，使目標(biāo)值與實(shí)際重疊量差值的絕對(duì)值《0.02mm。電機(jī)開(kāi)始減速提前量L=Asina+B式中，L為電機(jī)開(kāi)始減速提前量；a為偏心套旋轉(zhuǎn)角度；A為減速段的斜率系數(shù)；B為低速段運(yùn)行距離的補(bǔ)償值。本發(fā)明中變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速需要考慮當(dāng)L〈l重疊量目標(biāo)值So一位移傳感器的測(cè)量重疊量Ssi時(shí)，重疊量的調(diào)整電機(jī)高速運(yùn)行；當(dāng)I^I重疊量目標(biāo)值So-位移傳感器的測(cè)量重疊量Ss|時(shí)，重疊量的調(diào)整電機(jī)開(kāi)始由高速減速到低速；當(dāng)I重疊量目標(biāo)值So-位移傳感器的測(cè)量重疊量Ssl^).02mm時(shí)，重疊量的調(diào)整電機(jī)由低速減速到停止。根據(jù)工藝，重疊量的目標(biāo)值SO和帶材厚度d的關(guān)系為當(dāng)0.3mm《d《1.3412mm時(shí)，取S0=0.5d;當(dāng)1.3412mm〈d《3.0mm時(shí)，取S0=-0.2727d+1.0364;式中，d為帶材厚度。如圖4所示為變頻器的給定速度(V)和時(shí)間(t)的關(guān)系曲線(xiàn)，圖中陰影部分為重疊量調(diào)整電機(jī)開(kāi)始減速提前量L。在變頻器控制重疊量調(diào)整電機(jī)時(shí)，由于減速斜率是一定的，如果電機(jī)由高速1減速太晚，沒(méi)有減速到低速3就已到達(dá)重疊量目標(biāo)值，而降低重疊量控制的精度；如果電機(jī)由高速l減速太早，電機(jī)低速3運(yùn)行時(shí)間太長(zhǎng)，而增加了重疊量調(diào)整時(shí)間，所以選擇合適的重疊量調(diào)整電機(jī)減速點(diǎn)2很關(guān)鍵。由以上的分析，給出下面的電機(jī)開(kāi)始減速提前量的公式L=Asina+B由圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的控制模型公式S=0)-H-2RC0Sa，可得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>所以L(fǎng)=A{1—[(a>-H-Ss)/2R]2}1/2+B式中，L為電機(jī)開(kāi)始減速提前量；Ss為位移傳感器的測(cè)量重疊量；A為減速段的斜率系數(shù)，對(duì)于0.3mm《帶材厚度d《3.0mm時(shí)，A的取值范圍為0.1mm0.8mm，與圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量調(diào)整傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的速比、電機(jī)參數(shù)和變頻器參數(shù)等有關(guān)，速比越大，A取值越小，電機(jī)額定功率越大、額定轉(zhuǎn)速越高、變頻器給定頻率越高、變頻器減速時(shí)間越長(zhǎng)，A取值越大。B為低速段運(yùn)行距離的補(bǔ)償值，對(duì)于0.3mm《帶材厚度d《3.0mm時(shí)，B的取值范圍為0.01mm0.3mm，在這里，B的存在使電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)能有一段過(guò)渡時(shí)間，保證重疊量控制精度。表1為采用這種重疊量控制方法，在刀盤(pán)直徑為320mm和294mm，A取0.3、B取O.l時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表l可以看出刀盤(pán)重疊量實(shí)際控制精度在O.Olmm以?xún)?nèi)。本發(fā)明的方法采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制，分析了圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量控制的數(shù)學(xué)模型，考慮到重疊量偏心套旋轉(zhuǎn)角度變化與重疊量變化的非線(xiàn)性關(guān)系，以及在控制中存在的控制精度和調(diào)整時(shí)間的矛盾，綜合了影響圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量調(diào)整精度的諸多因素，總結(jié)出了控制重疊量調(diào)整電機(jī)開(kāi)始減速提前量的公式，引入了兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，使控制精度達(dá)到了0.02mm，從而實(shí)現(xiàn)了圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制省時(shí)、控制精度高的目的。權(quán)利要求1、一種圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制方法，其特征是它采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的控制，通過(guò)可編程控制器對(duì)重疊量的目標(biāo)值和位移傳感器的測(cè)量重疊量差值的絕對(duì)值與電機(jī)開(kāi)始減速提前量L進(jìn)行比較，禾l」用變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使目標(biāo)值與實(shí)際重疊量差值的絕對(duì)值《0.02mm。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制方法，其特征是所述的電機(jī)開(kāi)始減速提前量L^Asina+B式中，L為電機(jī)開(kāi)始減速提前量；a為偏心套旋轉(zhuǎn)角度；A為減速段的斜率系數(shù)；B為低速段運(yùn)行距離的補(bǔ)償值。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制方法，其特征是所述的變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速是當(dāng)L〈i重疊量目標(biāo)值So-位移傳感器的測(cè)量重疊量Ssl時(shí)，重疊量的調(diào)整電機(jī)高速運(yùn)行；當(dāng)！^l重疊量目標(biāo)值So-位移傳感器的測(cè)量重疊量Ss|時(shí)，重疊量的調(diào)整電機(jī)開(kāi)始由高速減速到低速；當(dāng)l重疊量目標(biāo)值So-位移傳感器的測(cè)量重疊量Ssl^).02mm時(shí)，重疊量的調(diào)整電機(jī)由低速減速到停止。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制方法，其特征是所述的重疊量目標(biāo)值So是由重疊量和帶材厚度d的關(guān)系決定的；當(dāng)0.3mm《帶材厚度d《1.3412mm時(shí)，So=0.5d;當(dāng)1.3412mm<帶材厚度d《3.0mm時(shí)，S0=-0.2727d+1.0364;式中，d為帶材厚度。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制方法，其特征是所述的減速段的斜率系數(shù)A，對(duì)于0.3mm《帶材厚度d《3.0mm時(shí)，A的取值范圍為0.1mm~0.8mm。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制方法，其特征是所述的低速段運(yùn)行距離的補(bǔ)償值B，對(duì)于0.3mm《帶材厚度d《3.0mm時(shí)，B的取值范圍為0.01mm0.3mm。全文摘要本發(fā)明涉及一種板帶剪切線(xiàn)中設(shè)備的調(diào)整控制方法，確切說(shuō)是一種圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制方法，它采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的控制，通過(guò)可編程控制器對(duì)重疊量的目標(biāo)值和位移傳感器的測(cè)量重疊量差值的絕對(duì)值與電機(jī)開(kāi)始減速提前量L進(jìn)行比較，利用變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使目標(biāo)值與實(shí)際重疊量差值的絕對(duì)值≤0.02mm。這種圓盤(pán)剪刀盤(pán)重疊量的調(diào)整控制方法省時(shí)控制精度高。文檔編號(hào)G05B19/04GK101145038SQ200710018960公開(kāi)日2008年3月19日申請(qǐng)日期2007年10月29日優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日發(fā)明者周德奇,張勇安,景群平,許展望申請(qǐng)人:中國(guó)重型機(jī)械研究院