一种钢料平整度控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种钢料平整度控制方法及装置。方法：用与直线位 移伺服电机相连接的旋转编码器测量压紧轮实际直线位移量，用与转 角伺服电机相连接的旋转编码器测量压紧轮实际转角，旋转编码器内 部的变送器将测量的信号转换成TTL方波脉冲后送至计数卡，再经过 计算程序求出直线位移和转角，将位移及转角控制量经模拟量输出卡 转换成电压值，送至伺服电机，使压紧轮中心与钢料腹板中心重合， 实现压紧轮的随动控制；装置包括直线位移伺服电机、转角伺服电机、 丝杠、托轮、压紧轮及螺母，丝杠与直线位移伺服电机连动，压紧轮 支架上设有导向轴、压紧油缸、底座连接架、压紧轮、转角伺服电机 及托轮，与压紧轮支架连动。本发明专利技术具有测量精度高等特点。

Method and device for controlling flatness of steel material

The invention discloses a method and a device for controlling the flatness of a steel material. Method: use and line position},{src:\u79fb\u4f3a\u670d\u7535\u673a\u76f8\u8fde\u63a5\u7684\u65cb\u8f6c\u7f16\u7801\u5668\u6d4b\u91cf\u538b\u7d27\u8f6e\u5b9e\u9645\u76f4\u7ebf\u4f4d\u79fb\u91cf\uff0c\u7528\u4e0e\u8f6c,dst:The rotary encoder connected with the servo motor is used for measuring the actual displacement of the pressing wheel},{src:\u89d2\u4f3a\u670d\u7535\u673a\u76f8\u8fde\u63a5\u7684\u65cb\u8f6c\u7f16\u7801\u5668\u6d4b\u91cf\u538b\u7d27\u8f6e\u5b9e\u9645\u8f6c\u89d2\uff0c\u65cb\u8f6c\u7f16\u7801\u5668\u5185,dst:A rotary encoder connected by an angle servo motor to measure the actual rotation angle of the pressing wheel},{src:\u90e8\u7684\u53d8\u9001\u5668\u5c06\u6d4b\u91cf\u7684\u4fe1\u53f7\u8f6c\u6362\u6210TTL\u65b9\u6ce2\u8109\u51b2\u540e\u9001\u81f3\u8ba1\u6570\u5361\uff0c\u518d\u7ecf\u8fc7,dst:The transmitter of the unit converts the measured signal into TTL square wave pulses and is sent to the counting card and then passed through},{src:\u8ba1\u7b97\u7a0b\u5e8f\u6c42\u51fa\u76f4\u7ebf\u4f4d\u79fb\u548c\u8f6c\u89d2\uff0c\u5c06\u4f4d\u79fb\u53ca\u8f6c\u89d2\u63a7\u5236\u91cf\u7ecf\u6a21\u62df\u91cf\u8f93\u51fa\u5361,dst:The program calculates the linear displacement and the angle of rotation, and the displacement and the rotation angle are controlled by the analog output card},{src:\u8f6c\u6362\u6210\u7535\u538b\u503c\uff0c\u9001\u81f3\u4f3a\u670d\u7535\u673a\uff0c\u4f7f\u538b\u7d27\u8f6e\u4e2d\u5fc3\u4e0e\u94a2\u6599\u8179\u677f\u4e2d\u5fc3\u91cd\u5408\uff0c,dst:A voltage is converted into a servo motor so that the center of the compression wheel coincides with the center of the steel web,},{src:\u5b9e\u73b0\u538b\u7d27\u8f6e\u7684\u968f\u52a8\u63a7\u5236\uff1b\u88c5\u7f6e\u5305\u62ec\u76f4\u7ebf\u4f4d\u79fb\u4f3a\u670d\u7535\u673a\u3001\u8f6c\u89d2\u4f3a\u670d\u7535\u673a\u3001,dst:The servo control of the pressing wheel is realized; the device comprises a linear displacement servo motor and a corner servo motor,},{src:\u4e1d\u6760\u3001\u6258\u8f6e\u3001\u538b\u7d27\u8f6e\u53ca\u87ba\u6bcd\uff0c\u4e1d\u6760\u4e0e\u76f4\u7ebf\u4f4d\u79fb\u4f3a\u670d\u7535\u673a\u8fde\u52a8\uff0c\u538b\u7d27\u8f6e,dst:The lead screw, the supporting wheel, the pressing wheel and the nut, the lead screw and the linear displacement servo motor are linked together, and the pressing wheel},{src:\u652f\u67b6\u4e0a\u8bbe\u6709\u5bfc\u5411\u8f74\u3001\u538b\u7d27\u6cb9\u7f38\u3001\u5e95\u5ea7\u8fde\u63a5\u67b6\u3001\u538b\u7d27\u8f6e\u3001\u8f6c\u89d2\u4f3a\u670d\u7535\u673a,dst:The bracket is provided with a guiding shaft, a pressing oil cylinder, a base connecting frame, a pressing wheel and a corner servo motor},{src:\u53ca\u6258\u8f6e\uff0c\u4e0e\u538b\u7d27\u8f6e\u652f\u67b6\u8fde\u52a8\u3002\u672c\u53d1\u660e\u5177\u6709\u6d4b\u91cf\u7cbe\u5ea6\u9ad8\u7b49\u7279\u70b9\u3002,dst:And the support wheel and the pressing wheel bracket. The invention has the advantages of high measuring accuracy, etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及控制钢料平整度的技术，具体地说是一种能够防止钢 料扭曲变形，避免卡死现象发生的钢料平整度控制方法及装置。
技术介绍
钢料加热弯曲成形机床是一种用于船体肋骨加工的常用机床。该 种机床是釆用中频感应原理对钢料进行加热，并釆用液压伺服系统控 制钢料弯曲半径的机、电、液一体化数控加工机床。钢料在经过中频 加热后，可塑性增加，靠压型轮将加热后的钢料压制成所需曲率的圆 弧状钢料。但是由于钢料型号多达十几种，不同型号的钢料在加热弯 曲变形后，由于钢料截面形状的不对称性以及淬火水流量的不均匀性 等因素，导致在钢料加热弯曲过程中在钢料前端会出现不同程度的弯 翘现象，从而影响了钢料的平整度。钢料平整度的控制是这类机床加 工的重点，也是难点。以往的做法是依靠不能调整位置的压紧轮压制 行进中钢料来防止钢料变形，这种做法的缺点是压紧轮和托轮随动性差，而在巨大的摩擦力作用下发生卡死现象，从而严重影响生产过程； 且由于压紧轮与钢料的受力点随钢料的弯曲半径的变化而变化，会使 钢料因受力不均而产生扭曲变形。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在钢料加热弯曲加工过程中能够防 止钢料扭曲变形，避免卡死现象发生的钢料平整度控制方法及装置。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的 控制方法用与直线位移伺服电机相连接的旋转编码器测量压紧轮实际直 线位移量，用与转角伺服电机相连接的旋转编码器测量压紧轮实际转 角，旋转编码器内部的变送器将测量的信号转换成TTL方波脉冲后送 至工控计算机内的计数卡，再通过函数关系计算出压紧轮的直线位移 和转角其中所述压紧轮直线位移的计算式为X^^R-SQRT(R2-L2),压 紧轮转角的计算式为WM=arcsin(L/R)，其中R=R0+l/2; RO为钢料 内圆半径，l为钢料腹板的宽度，R为圆心到钢料腹板中心线的距离， L为压紧轮中心到线圈的距离；将计算出的反馈值与给定值相减计算出误差，经数字PID控制算 法计算出位移控制量ul及和转角控制量u2,再经模拟量输出卡转换 成-10V +10V电压值后，送至直线位移伺服电机及转角伺服电机，从而驱动压紧轮移动、旋转，至给定值时停止，压紧轮中心与钢料腹板中心重合，实现压紧轮的随动控制；计数卡釆用具有加减功能的计 数卡；所述计算控制程序流程为首先初始化参数压紧轮中心到线圈的距离L,压紧轮直线位移 伺服电机旋转编码器每圈脉冲数ml、压紧轮转角伺服电机旋转编码 器每圈脉冲数m2,腹板宽度l,减速比k,丝杠螺距s ;读取钢料内 圆半径RO,计算圆心到钢料腹板中心线的距离R;再计算压紧轮直线 位移量及转角控制量的给定值X给定、W给定；读取直线位移伺服电机旋 转编码器计数值CH1丄NT (计数卡上第一通道的计数值)及转角伺服 电机旋转编码器计数值CH2—CNT (计数卡上第二通道的计数值)，计 算压紧轮实际直线位移量X,rt及实际转角W ;再计算直线位移误差 ex及转角误差ee;然后由数字PID参数计算直线位移控制量ul及和 转角控制量u2并输出；如继续测量则返回到读取钢料内圆半径RO， 否则结束程序。其装置包括直线位移伺服电机、转角伺服电机、四角支撑机架、 丝杠、托轮、压紧轮、螺母及压紧油缸，四角支撑机架的长边与钢料 的进给方向垂直安装，其上设有直线位移伺服电机及丝杠，丝杠与直 线位移伺服电机连动，在丝杠上设有螺母，压紧轮支架安装在螺母上、 与其连动，通过丝杠与螺母的转动副变成压紧轮支架在水平方向往复 移动；压紧轮支架上设有导向轴，固接于压紧轮支架下端的压紧油缸， 其活塞套装在导向轴上并可沿导向轴上下往复移动；底座连接架与压 紧油缸的活塞连动，带有压紧轮的压紧轮底座通过滑动转盘与底座连接架连接，转角伺服电机设于压紧轮底座上，驱动其旋转；压紧轮底 座的两侧设有连接板，压紧轮底座与连接板滑动连接，可在连接板的 滑槽内上下往复移动；托轮安装在托轮底座上、对应设于压紧轮的下 方，托轮底座固接于连接板，在托轮底座的下方设有滑动转盘；在四角支撑机架的下方设有与其平行的支撑滑道；所述直线位移 伺服电机及转角伺服电机上设有旋转编码器，其上的变送器通过信号 接口接至插在工控计算机内的计数卡。本专利技术的优点与积极效果为l.本专利技术结构简单，测量使用方便，测量精度高(测量误差dR=±lmm),通过测量压紧轮的直线位移及转角，控制钢料的平整度，因此能够有效地防止压紧轮和托轮发生卡死现象，弥补了原钢料平整度 控制的不足，适合加工各种船体肋骨时使用。2.本专利技术能在工控计算机上显示钢料的直线位移量及转角量，在 高精度测量的基础上，结合高精度的伺服机构实现压紧轮和托轮直线 位移量及转角的控制。附图说明图1为本专利技术方法的专用装置结构示意图； 图2为本专利技术方法的控制原理图； 图3为本专利技术方法的计算程序流程其中专用装置1为直线位移伺服电机，2为转角伺服电机，3 为四角支撑机架，4为支撑滑道，5为丝杠，6减速齿轮箱为，7为压 紧轮底座，8为托轮底座，9为滑动转盘，10为托轮，11为压紧轮，12 为连接板，13为T型螺母，14为压紧轮支架，15为压紧油缸，16为 导向轴，17为底座连接架。具体实施例方式下面结合以下实施例及附图详细说明本专利技术。 本专利技术控制方法通过安装于直线位移伺服电机1尾部的旋转编码器测量出压紧 轮11的实际直线位移量，通过安装于转角伺服电机2尾部的旋转编 码器测量出压紧轮11的实际转角，这些测量得到的信号通过旋转编 码器内部的变送器转换成TTL方波脉冲送至工控计算机内具有加减 计数功能的计数卡，再通过函数关系计算出压紧轮直线位移和转角； 所述计数卡有3个计数通道，插在工控计算机的ISA总线插槽上；所 述模拟量输出卡有6个模拟量输出通道、16个数字量输入通道、16 个数字量输出通道，插在工控计算机的ISA扩展插槽上；所述直线位 移伺服电机1尾部装有的旋转编码器上的变送器通过DB25接口接至 计数卡第1通道，转角伺服电机2尾部装有的旋转编码器上的变送器 通过DB25接口接至计数卡第2通道，模拟量输出卡的输出通道1通 过双绞屏蔽电缆接至与直线伺服电机1相连的伺服驱动器的模拟量 输入端，模拟量输出卡的输出通道2通过双绞屏蔽电缆接至与转角伺 服电机2相连的伺服驱动器的模拟量输入端。所述直线位移和转角计算公式为 R=R0+l/2X =R-SQRT ( R2-L2) W测量二arcs in (L/R)其中RO为钢料内圆半径，l为钢料腹板的宽度，R为圆心到钢料腹板中心线的距离，L为压紧轮中心到线圏的距离，X测量为压紧轮的直线位移量，w,慢为压紧轮的转角。如图3所示，所述控制程序流程为首先初始化参数压紧轮中心到线圈的距离L-500 (mm),压紧轮 直线位移伺服电机旋转编码器每圈脉冲数ml-1000、压紧轮转角伺服 电机旋转编码器每圈脉冲数m2=3000,腹板宽度1=300 (隱)，减速比 kl=l: 10，减速比k24:25，丝杠螺距s=6 (mm);读取钢料内圆半径 RO,本实施例取R0=3000 (mm);计算压形轮中心线到钢料弯曲圆心的 距离R=R0+1/2,计算得R=315(km;计算直线位移量给定值XSQRT (R2-L2),计算得X给定-191.96(mm);计算转角控制量给定值W给定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢料平整度控制方法，其特征在于：用与直线位移伺服电机相连接的旋转编码器测量压紧轮实际直线位移量，用与转角伺服电机相连接的旋转编码器测量压紧轮实际转角，旋转编码器内部的变送器将测量的信号转换成ＴＴＬ方波脉冲后送至工控计算机内的计数卡，再通过函数关系计算出压紧轮的直线位移和转角：　其中：所述压紧轮直线位移的计算式为Ｘ↓［测量］＝Ｒ－ＳＱＲＴ（Ｒ↑［２］－Ｌ↑［２］），压紧轮转角的计算式为Ｗ↓［测量］＝ａｒｃｓｉｎ（Ｌ／Ｒ），其中：Ｒ＝Ｒ０＋１／２；Ｒ０为钢料内圆半径，１为钢料腹板的宽度，Ｒ为圆心到钢料腹板中心线的距离，Ｌ为压紧轮中心到线圈的距离；　将计算出的反馈值与给定值相减计算出误差，经数字ＰＩＤ控制算法计算出位移控制量ｕ１及和转角控制量ｕ２，再经模拟量输出卡转换成－１０Ｖ～＋１０Ｖ电压值后，送至直线位移伺服电机及转角伺服电机，从而驱动压紧轮移动、旋转，至给定值时停止，压紧轮中心与钢料腹板中心重合，实现压紧轮的随动控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱军，吴景辉，荣胜波，
申请(专利权)人：朱军，吴景辉，荣胜波，
类型：发明
国别省市：89