高定尺精度飞锯的主从脉冲控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于焊管生产设备领域，特别涉及高定尺精度飞锯的主从脉冲控制装置。为提供一种高定尺精度飞锯的主从脉冲控制装置，能够得到满意的定尺精度，减少截断误差，且结构简单精度高。本实用新型专利技术采用的技术方案是，包括：依次相连的编码器、脉冲选择模块、数字分频模块、脉冲整形模块、伺服控制器、产生与钢管运动成严格比率关系或严格同步的飞锯小车运动的伺服电机，脉冲选择模块还与脉冲整形模块直接相连，脉冲选择模块设置有脉冲选通信号输入端，数字分频模块设置有分频控制字信号输入端，伺服控制器设置有方向控制信号输入端。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于焊管生产设备领域，涉及焊管生产，将连续焊接并且在行进中的钢管切 断成符合定尺精度要求的管段的飞锯的控制，特别涉及高定尺精度飞锯的主从脉冲控制装置。 技术背景飞锯(FLYING SAW)是焊管生产所需的一台重要设备,它将连续焊接并行进中的钢管切断 成符合定尺精度要求的管段。为完成切断任务对飞锯有一个最基本的要求，即飞锯必须在行进中完成锯切，故锯切时 飞锯须与钢管保持严格的同步，否则切断无法顺利完成。第二个要求是定尺的要求，由于当飞锯与钢管同步运行时，管与锯的相对位置再也不发 生变化，故为获得满意的定尺必须在飞锯加速并追踪钢管的整个过程中对其运动严格控制， 利用两者的速度差来调整两者的相对位置以保证在达到同步的那一瞬间钢管端面相对于锯的 伸出量正好等于定尺值。如图1所示，设飞锯从零速开始按等加速曲线运行去追踪钢管，并设钢管在追踪的整个 过程中以不变的速度运行，则在追踪过程中钢管的位移量等于，L产V管x (TrTo)，式中Li --追踪过程钢管的位移量，V管—钢管速度，TV-追踪开始时间，TV-追踪结束时间，而飞锯的位移量等于L2，追踪过程钢管相对飞锯的附加伸出量为ALHU-L2， AL为追 踪过程钢管的附加伸出量。为获得定尺，在飞锯开始追踪时钢管相对与飞锯的予伸量L(TL-AL，Lo为追踪开始时钢管的预伸量，L为钢管定尺值。 如上所述，飞锯完成定尺切断的控制过程可作如下描述1) 飞锯静止时系统控制预伸量，当预伸量达到U值时，飞锯立即转入追踪过程；2) 飞锯在追踪过程，飞锯加速运行最终达到同步，而在加速过程严格控制附加伸出量AL。 附加伸出量的绝对量并不重要，重要的是它必须是一个不变量。钢管的运行难免出现波动，尤其是当生产线启动与减速过程中，速度变化剧烈，如何使AL保持不变就更为重要。 目前普遍采用的飞锯DDS(数字直流伺服)控制系统采用速度采样并用采样的结果调制一个直流调速系统来控制追踪运动曲线以获得同步与附加伸出量不变的双重目标。带编码器的测速轮产生直接反映钢管运动的脉冲序列，计数器在规定的时间间隔内完成对管脉冲的计数，计数值除以时间间隔值便是钢管的速度。由于脉冲相位的漂移及计数取整，脉冲计数可能出现l个脉冲的截断误差，此误差为随机误差，无法控制。设管脉冲序列的频率为40KHz，采样周期为4ms，标准釆样计数为160， 1个脉冲的相对截断误差为0.0625%。当管脉冲序列的频率减为20KHz,采样周期减为2ms，标准采样计数为40， 1个脉冲的相对 截断误差增加为2.5%，显然频率愈高，采样周期愈长，相对截断误差愈小。因此减少截断误差对控制精度的影响有两个办法， 一是增加脉冲序列的频率，但此措施 受编码器分辨率的限制。二是加大采样时间间隔，而这又与为提高跟踪精度须减小采样间隔 的要求形成对抗。采用这种速度采样并利用采样结果来调制速度的办法遇到了不可克服的矛盾，因而这就 决定了它不可能得到满意的定尺精度。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种高定尺精度飞锯的主从脉冲控 制装置，能够得到满意的定尺精度，减少截断误差。为了达到上述目的，本技术采用的技术方案是，高定尺精度飞锯的主从脉冲控制装置，包括依次相连的编码器、脉冲选择模块、数字分频模块、脉冲整形模块、伺服控制器、 产生与钢管运动成严格比率关系或严格同步的飞锯小车运动的伺服电机，脉冲选择模块还与 脉冲整形模块直接相连，脉冲选择模块设置有脉冲选通信号输入端，数字分频模块设置有分 频控制字信号输入端，伺服控制器设置有方向控制信号输入端。 数字分频模块由4个乘法器组成。本技术具备以下技术效果本技术不试图对管脉冲进行任何测量，只对管脉冲 即主脉冲序列进行分频改造获得从脉冲送往伺服控制器作为该控制器的触发脉冲，从而产生 与钢管速度有严格比率关系或严格同步的飞锯小车运动，使飞锯在行进中完成锯切，且在追 踪过程中所形成的钢管附加伸出量为一个与钢管速度波动无关的不变值，获得满意的定尺精 度，最大限度减小了截断误差；本技术还具有结构简单精度高的特点。附图说明图l是锯追踪运行曲线图。图中l是附加伸出量，2是管运行曲线，3是同步点，4是钢 管运行曲线，5是飞锯运行曲线，6是追踪过程管位移，7是飞锯行程。图2是主从脉冲控制柜图。具体实施方式速度采样加速度调制方式出现不可避免的截断误差与速度跟随滞后(滞后一个采样周期) 的缺陷。其根本毛病出在6试图用测量一组脉冲然后根据测量结果产生一个相似的跟踪运动。主从脉冲控制系统采用完全不同的控制思路，它并不试图对管脉冲进行任何测量，也不 产生任何新的脉冲序列。它只对管脉冲序列进行改造，当需要系统产生与钢管完全同步的运 动时，系统便将管脉冲直接送往交流伺服系统作为系统的触发脉冲，于是系统便产生与钢管 完全同步的运动；当飞锯在加速运行时，在某一特定时段，要求其速度是钢管速度的某一比 率，可将管脉冲送至一组多位，本技术数字分频模块为16位的数字分频器，此分频器在 计算机输出的控制字(二进制的分频比率)的控制下将输入的主脉冲改造成所需频率的从脉 冲序列(相对误差小于1/216)此脉冲经整形后送往交流伺服系统，便产生一个与管速度有极 高精度比率关系的飞锯小车运行速度。本技术有一个编码器在钢管带动下产生主脉冲序列进门电路构成的选择单元，在计 算机输出的脉冲选通信号作用下，选择单元有2条脉冲输出通道，其一是同歩脉冲通道，此 脉冲直接送往由CD4024构成的脉冲整形模块然后再送往伺服控制器，驱动伺服电机产生与钢 管严格同歩的飞锯小车运动；另一通道将脉冲送往由4个CD4089乘法器组成的16位数字分 频器，在计算机输入的16位控制字的控制下将主脉冲分频成所需比率的从脉冲，此脉冲进一 步送往CD4024经整形后也送往伺服控制器，驱动伺服电机产生与钢管成严格比率关系的飞 锯小车的运动。此外本技术还可将计算机输入的方向信号传递给伺服控制器，控制伺服电机的正反转。本技术在计算机的监控下，分段向数字分频器递送控制字，实现锯小车与管速度的 比率关系；同时利用一个计数器监控制各分段的管脉冲计数与锯小车位移量以达到控制附加 伸出量的目的。主从脉冲的严格比率关系实现了钢管运动与飞锯小车的自然反馈与百分之百的跟踪。在 飞锯追踪过程，由于锯与管运动的严格比率关系，使得附加伸出量AL值变成与飞锯速度变 化无关的不变量，它使得飞锯运动的双目标控制的实现变得十分自然与方便。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高定尺精度飞锯的主从脉冲控制装置，其特征在于，包括：依次相连的编码器、脉冲选择模块、数字分频模块、脉冲整形模块、伺服控制器、产生与钢管运动成严格比率关系或严格同步的飞锯小车运动的伺服电机，脉冲选择模块还与脉冲整形模块直接相连，脉冲选择模块设置有脉冲选通信号输入端，数字分频模块设置有分频控制字信号输入端，伺服控制器设置有方向控制信号输入端。

【技术特征摘要】
1、一种高定尺精度飞锯的主从脉冲控制装置，其特征在于，包括依次相连的编码器、脉冲选择模块、数字分频模块、脉冲整形模块、伺服控制器、产生与钢管运动成严格比率关系或严格同步的飞锯小车运动的伺服电机，脉冲选择模块还与脉冲整形模块直接相连，脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淦，陈晓更，
申请(专利权)人：天津市福臣机电设备开发有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]