本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,尤指一種飛剪控制系統(tǒng)。
背景技術(shù):
在傳統(tǒng)石膏板生產(chǎn)線中,其生產(chǎn)工藝一般為先對(duì)板材進(jìn)行定長(zhǎng)剪切,然后再進(jìn)行干燥。為了提高生產(chǎn)效率,在高速生產(chǎn)中采用對(duì)成型板材在輸送過程中進(jìn)行連續(xù)剪切的方式。為了實(shí)現(xiàn)這種連續(xù)剪切的方式,旋轉(zhuǎn)式飛剪剪切系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
然而,旋轉(zhuǎn)式飛剪剪切系統(tǒng)在使用過程中,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、切刀的速度和板材的速度均會(huì)或多或少(與理論實(shí)際速度)存在有差異,以致旋轉(zhuǎn)式飛剪剪切系統(tǒng)在使用過程中其裁剪出的板材的尺寸存在差異、裁剪板材的切口質(zhì)量也不統(tǒng)一且較差,從而造成了裁剪的板材的質(zhì)量不足,最終還會(huì)影響了板材的正常使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種飛剪控制系統(tǒng),能夠保證裁剪的板材的質(zhì)量,從而更好地保證板材正常使用。
為了達(dá)到本發(fā)明目的,本發(fā)明提供了一種飛剪控制系統(tǒng),用于裁剪板材,包括:用于進(jìn)行人機(jī)交互的操控臺(tái);與所述操控臺(tái)相連接的控制器,用于與所述操控臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊;與所述控制器相連接的用于對(duì)輸送的板材的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量裝置和板材裁剪裝置;其中,所述板材裁剪裝置包括:與所述控制器相連接的電機(jī)組件;安裝于所述電機(jī)組件上的切刀組件,所述電機(jī)組件用于驅(qū)動(dòng)所述切刀組件裁剪板材;和第一編碼器,連接于所述電機(jī)組件與所述控制器之間,用來(lái)監(jiān)控所述電機(jī)組件的轉(zhuǎn)速信息、并傳輸給所述控制器。
可選地,所述板材裁剪裝置還包括:第二編碼器,連接于所述切刀組件和所述控制器之間,用于獲得所述切刀組件的刀體位置信息、并傳輸給所述控制器。
可選地,所述電機(jī)組件包括:電機(jī),其通電端與所述控制器相連接、信號(hào)端與所述第一編碼器相連接;與所述電機(jī)相連接的減速器;和同步齒輪,連接所述減速器與所述切刀組件;其中,所述切刀組件包括上切刀和下切刀,所述第二編碼器連接于所述上切刀與所述控制器之間、或連接于所述下切刀與所述控制器之間。
可選地,所述電機(jī)為三相電機(jī)。
可選地,所述測(cè)量裝置包括:測(cè)長(zhǎng)輪組件;和第三編碼器,連接于所述測(cè)長(zhǎng)輪組件和所述控制器之間,用于獲得板材的輸送長(zhǎng)度信息和/或輸送速度信息、并傳輸給所述控制器。
可選地,所述測(cè)長(zhǎng)輪組件包括上測(cè)長(zhǎng)輪和下測(cè)長(zhǎng)輪,所述第三編碼器連接于所述上測(cè)長(zhǎng)輪與所述控制器之間、或連接于所述下測(cè)長(zhǎng)輪與所述控制器之間。
可選地,所述控制器為運(yùn)動(dòng)控制器,所述第一編碼器、所述第二編碼器和所述第三編碼器均為增量編碼器。
可選地,所述飛剪控制系統(tǒng)還包括:變頻器,位于所述電機(jī)組件和所述控制器之間,所述電機(jī)組件的電機(jī)的通電端通過所述變頻器與所述控制器相連接,所述控制器控制所述變頻器驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)組件的電機(jī)。
本發(fā)明提供的飛剪控制系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明提供的飛剪控制系統(tǒng),其電機(jī)組件與控制器之間連接有第一編碼器,第一編碼器用于反饋電機(jī)組件的轉(zhuǎn)速信息給控制器,控制器根據(jù)第一編碼器反饋的信息對(duì)電機(jī)組件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,以此來(lái)對(duì)電機(jī)組件的轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,避免了電機(jī)組件出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)部差的問題,保證了飛剪控制系統(tǒng)在使用過程中裁剪的板材的尺寸、以及其裁剪的板材的切口質(zhì)量,其實(shí)用性顯著。
進(jìn)一步地,切刀組件和控制器之間連接有第二編碼器,第二編碼器用于 反饋切刀組件的位置信息給控制器,控制器根據(jù)第二編碼器反饋的信息對(duì)電機(jī)組件進(jìn)行控制,即對(duì)切刀組件的刀體位置進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控,以此來(lái)對(duì)切刀組件的刀體位置進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,避免刀體位置出現(xiàn)偏差,進(jìn)一步保證了飛剪控制系統(tǒng)在使用過程中裁剪的板材的尺寸、以及其裁剪的板材的切口質(zhì)量。
再進(jìn)一步地,測(cè)長(zhǎng)輪組件和控制器之間連接有第三編碼器,第三編碼器用于反饋板材的輸送長(zhǎng)度信息和/或輸送速度信息給控制器,控制器根據(jù)該信息來(lái)對(duì)電機(jī)組件和切刀組件進(jìn)行控制,使刀體在合適的位置以及適宜的時(shí)間剪切板材,以此來(lái)再進(jìn)一步地保證飛剪控制系統(tǒng)在使用過程中裁剪的板材的尺寸、以及其裁剪的板材的切口質(zhì)量。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述,并且,部分地從說明書中變得顯而易見,或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
附圖說明
附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步理解,并且構(gòu)成說明書的一部分,與本申請(qǐng)的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方案,并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的飛剪控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為圖1所示飛剪控制系統(tǒng)的閉環(huán)回路示意圖;
圖3為圖1所示飛剪控制系統(tǒng)的原理分析示意圖;
圖4為圖1所示飛剪控制系統(tǒng)的慢速或中長(zhǎng)定尺剪切的刀體速度曲線示意圖;
圖5為圖1所示飛剪控制系統(tǒng)的快速或短定尺剪切的刀體速度曲線示意圖。
其中,圖1和圖2中附圖標(biāo)記與部件名稱之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系為:
1操控臺(tái),2控制器,3板材,41測(cè)長(zhǎng)輪組件,42第三編碼器,61電機(jī),611通電端,612信號(hào)端,62減速器,63同步齒輪,7切刀組件,8第 一編碼器,9第二編碼器,10變頻器。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明,但是,本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的方式來(lái)實(shí)施,因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明一些實(shí)施例所述的飛剪控制系統(tǒng)。
本發(fā)明提供的飛剪控制系統(tǒng),如圖1所示,用于裁剪板材3,包括:用于進(jìn)行人機(jī)交互的操控臺(tái)1;與操控臺(tái)1相連接的控制器2,用于與操控臺(tái)1進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊;與控制器2相連接的用于對(duì)輸送的板材3的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量裝置和板材裁剪裝置;其中,板材裁剪裝置包括:與控制器2相連接的電機(jī)組件;安裝于電機(jī)組件上的切刀組件7,電機(jī)組件用于驅(qū)動(dòng)切刀組件7裁剪板材3;和第一編碼器8(如圖1和圖2所示),連接于電機(jī)組件與控制器2之間,用來(lái)監(jiān)控電機(jī)組件的轉(zhuǎn)速信息、并傳輸給控制器2。
本發(fā)明提供的飛剪控制系統(tǒng),其電機(jī)組件與控制器之間連接有第一編碼器,第一編碼器用于反饋電機(jī)組件的轉(zhuǎn)速信息給控制器,控制器根據(jù)第一編碼器反饋的信息對(duì)電機(jī)組件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,以此來(lái)對(duì)電機(jī)組件的轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,避免了電機(jī)組件出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)部差的問題,保證了飛剪控制系統(tǒng)在使用過程中裁剪的板材的尺寸、以及其裁剪的板材的切口質(zhì)量,其實(shí)用性顯著。
其中,板材3通過輸送裝置進(jìn)行連續(xù)輸送。
另外,在本發(fā)明上述實(shí)施例提供的飛剪控制系統(tǒng)中:
優(yōu)選地,如圖1和圖2所示,板材裁剪裝置還包括:第二編碼器9,連接于切刀組件7和控制器2之間,用于獲得切刀組件7的刀體位置信息、并傳輸給控制器2。
切刀組件和控制器之間連接有第二編碼器,第二編碼器用于反饋切刀組件的位置信息給控制器,控制器根據(jù)第二編碼器反饋的信息對(duì)電機(jī)組件進(jìn)行控制,即對(duì)切刀組件的刀體位置進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控,以此來(lái)對(duì)切刀組件的刀體位置進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,避免刀體位置出現(xiàn)偏差,進(jìn)一步保證了飛剪控制系統(tǒng)在使用過程中裁剪的板材的尺寸、以及其裁剪的板材的切口質(zhì)量。
其中,如圖1所示,電機(jī)組件包括:電機(jī)61,其通電端611與控制器2相連接、信號(hào)端612與第一編碼器8相連接;與電機(jī)61相連接的減速器62;和同步齒輪63,連接減速器62與切刀組件7;其中,切刀組件7包括上切刀和下切刀,第二編碼器9連接于上切刀與控制器2之間、或連接于下切刀與控制器2之間。
具體地,上切刀和下切刀一一對(duì)應(yīng)安裝在同步齒輪63上,以保證上切刀和下切刀的同步性。
較好地,電機(jī)61為三相電機(jī),如三相伺服電機(jī)等,均可實(shí)現(xiàn)。
進(jìn)一步地,如圖1和圖2所示,測(cè)量裝置包括:測(cè)長(zhǎng)輪組件41;和第三編碼器42,連接于測(cè)長(zhǎng)輪組件41和控制器2之間,用于獲得板材3的輸送長(zhǎng)度信息和/或輸送速度信息、并傳輸給控制器2。
測(cè)長(zhǎng)輪組件和控制器之間連接有第三編碼器,第三編碼器用于反饋板材的輸送長(zhǎng)度信息和/或輸送速度信息給控制器,控制器根據(jù)該信息來(lái)對(duì)電機(jī)組件和切刀組件進(jìn)行控制,使刀體在合適的位置以及適宜的時(shí)間剪切板材,以此來(lái)再進(jìn)一步地保證飛剪控制系統(tǒng)在使用過程中裁剪的板材的尺寸、以及其裁剪的板材的切口質(zhì)量。
其中,如圖1所示,測(cè)長(zhǎng)輪組件41包括上測(cè)長(zhǎng)輪和下測(cè)長(zhǎng)輪,第三編碼器42連接于上測(cè)長(zhǎng)輪與控制器2之間、或連接于下測(cè)長(zhǎng)輪與控制器2之間。
而且,上測(cè)長(zhǎng)輪和下測(cè)長(zhǎng)輪的轉(zhuǎn)速均與板材的移動(dòng)速度相同,二者不存在轉(zhuǎn)動(dòng)部差。
本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中,優(yōu)選地,控制器2為運(yùn)動(dòng)控制器,第一編碼器8、第二編碼器9和第三編碼器42均為增量編碼器(通過計(jì)量脈沖數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控)。
進(jìn)一步地,如圖1所示,飛剪控制系統(tǒng)還包括:變頻器10,位于電機(jī)組件和控制器2之間,電機(jī)組件的電機(jī)61的通電端通過變頻器10與控制器2相連接,控制器2控制變頻器10驅(qū)動(dòng)電機(jī)組件的電機(jī)61。
其中,變頻器的速度來(lái)源優(yōu)選為0~10v模擬量,并與控制器的輸出格式相對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明提供的飛剪控制系統(tǒng)的工作方式,其動(dòng)作分析包括如下:
板材的剪切過程主要是將成型板材沿輥道(即:測(cè)長(zhǎng)輪組件)前行的直線運(yùn)動(dòng)和刀體的圓周運(yùn)動(dòng)按照工藝要求協(xié)調(diào)配合好。為了提高剪切斷面質(zhì)量,不劃傷板材表面,要求剪切期間刀體在板材前進(jìn)方向上的速度分量同板材速度相同。所以在剪切過程中,主要的工作是控制刀體的速度跟隨板材直線速度。本項(xiàng)目采用“雙位置逼近—速度同步”控制方式控制飛剪刀體加速段的速度,使得刀體進(jìn)入咬合的同時(shí),刀體旋轉(zhuǎn)速度的水平分量和板材速度相等。完成剪切后進(jìn)入減速區(qū)按照“期望零點(diǎn)減速法”控制飛剪減速,并準(zhǔn)確停在死點(diǎn),從而精確地完成一次定長(zhǎng)剪切。
上刀體的運(yùn)動(dòng)軌跡分區(qū)如圖3所示,g為停止點(diǎn),a為咬合點(diǎn),b為脫離點(diǎn)。在一次剪切周期中,將刀體的運(yùn)動(dòng)劃分為幾個(gè)工作速度段來(lái)考慮。具體劃分是:ga弧段為刀體加速段,在a點(diǎn)讀入測(cè)量輪的計(jì)長(zhǎng)脈沖數(shù),同時(shí)將刀體脈沖和計(jì)長(zhǎng)脈沖計(jì)數(shù)器清零及重新開始,為下一剪切周期做準(zhǔn)備;ab弧段為同步段,這時(shí)刀體在水平方向的速度分量和板材速度相同,保證剪切斷面質(zhì)量,避免劃傷板材的表面;bg段為減速段,對(duì)于慢速中長(zhǎng)尺寸剪切,刀體會(huì)在停止點(diǎn)g點(diǎn)停車等待,對(duì)快速或短尺寸的剪切,需要從減速狀態(tài)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)入加速狀態(tài)。
圖4和圖5為剪切過程中刀體速度曲線,分別為慢速或中長(zhǎng)定尺剪切的刀體速度曲線(如圖4所示)、快速或短定尺剪切的刀體速度曲線(如圖5所示);其中,虛線之間為一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期。
通過分析刀體和板材在每一次剪切中的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)方程,導(dǎo)出刀體在ga段的速度模型為:
式中,vr是刀體線速度,vl為板材速度,a是刀體加速度。δp是位置偏差,其計(jì)算公式是:
δp=(l-a)-(b0-b)
其中,l是設(shè)定的剪切長(zhǎng)度的等效脈沖數(shù),a是已經(jīng)走過的板材脈沖數(shù),b0是刀體旋轉(zhuǎn)一周的脈沖數(shù),b是刀體位置反饋脈沖數(shù)(刀體已走過的脈沖數(shù))。但是由于a和b之間是不等值的,即脈沖當(dāng)量不同,因此還需做等值處理,即:
δp=k(l-a)-(b0-b)
δp=(l-a)-kp(b0-b)
位置偏差值δp作為刀體速度基準(zhǔn)值的一個(gè)參量,控制刀體的運(yùn)動(dòng),使得刀體到達(dá)a點(diǎn)時(shí),δp=0,即:
δp=(l-a)-kp(b0-b)=0
在咬合點(diǎn)a裝有位置開關(guān),是高速計(jì)數(shù)器的復(fù)位開關(guān),當(dāng)旋轉(zhuǎn)到a點(diǎn)時(shí),b0=b,得到l=a。
也就是實(shí)際的板材長(zhǎng)度剪切長(zhǎng)度等于設(shè)定長(zhǎng)度,在飛剪運(yùn)動(dòng)過程中,(l-a)和(b0-b)都是逐漸趨近于零的,所以位置偏差值δp也是逐漸趨近于零的,這就是所謂的雙位置逼近。
再看vr,當(dāng)?shù)扼w運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)時(shí),如上所述,
δp=0,則vr=vl
可見這時(shí)的刀體速度等于板材速度,做到了兩個(gè)速度的同步。所以將飛剪加速段的控制方法稱為“雙位置逼近—速度同步法”。
需要注意的是:刀體運(yùn)動(dòng)軌跡是圓,板材運(yùn)動(dòng)軌跡是直線,所以在δp的計(jì)算中要將兩個(gè)脈沖當(dāng)量統(tǒng)一。如圖3所示,過a點(diǎn)作一條切線,假設(shè)刀體c1在切線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)為c2,即c1a弧段=c2a線段。而c就是刀體脈沖在帶材運(yùn)動(dòng)方向的等效脈沖值。
從a點(diǎn)開始,刀體速度保持和板材速度相等,對(duì)板材進(jìn)行剪切,ab弧 段為同步區(qū)。
vr=vl×τ
τ為同步系數(shù),必須大于等于1,使得刀體速度的水平分量等于或略大于板材速度,以更好地保證剪切斷面質(zhì)量,避免劃傷板材的表面。
當(dāng)?shù)扼w到達(dá)b點(diǎn)時(shí),飛剪進(jìn)入減速弧段bg,其減速段的速度模型是:
式中,β是刀體減加速度,c0是減速段bg弧段的脈沖數(shù),bj是相對(duì)b點(diǎn)為零點(diǎn)的刀體位置反饋脈沖數(shù),而當(dāng)?shù)扼w向期望的零速度點(diǎn)g點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),(c0bj)逐漸趨于零,則vr也逐漸趨于零,到達(dá)g點(diǎn)時(shí),刀體速度vr正好等于零。這就是“期望零點(diǎn)減速法”。
在短定尺剪切時(shí),飛剪從減速向加速轉(zhuǎn)換的條件是,按加速段數(shù)學(xué)模型計(jì)算的刀體速度vr等于減速段數(shù)學(xué)模型計(jì)算的刀體速度vr時(shí),停止減速,轉(zhuǎn)為加速。
其中,板材3為石膏板。
綜上所述,本發(fā)明提供的飛剪控制系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明提供的飛剪控制系統(tǒng),其電機(jī)組件與控制器之間連接有第一編碼器,第一編碼器用于反饋電機(jī)組件的轉(zhuǎn)速信息給控制器,控制器根據(jù)第一編碼器反饋的信息對(duì)電機(jī)組件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,以此來(lái)對(duì)電機(jī)組件的轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,避免了電機(jī)組件出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)部差的問題,保證了飛剪控制系統(tǒng)在使用過程中裁剪的板材的尺寸、以及其裁剪的板材的切口質(zhì)量,其實(shí)用性顯著。
進(jìn)一步地,切刀組件和控制器之間連接有第二編碼器,第二編碼器用于反饋切刀組件的位置信息給控制器,控制器根據(jù)第二編碼器反饋的信息對(duì)電機(jī)組件進(jìn)行控制,即對(duì)切刀組件的刀體位置進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控,以此來(lái)對(duì)切刀組件的刀體位置進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,避免刀體位置出現(xiàn)偏差,進(jìn)一步保證了飛剪控制系統(tǒng)在使用過程中裁剪的板材的尺寸、以及其裁剪的板材的切口質(zhì)量。
再進(jìn)一步地,測(cè)長(zhǎng)輪組件和控制器之間連接有第三編碼器,第三編碼器用于反饋板材的輸送長(zhǎng)度信息和/或輸送速度信息給控制器,控制器根據(jù)該信息來(lái)對(duì)電機(jī)組件和切刀組件進(jìn)行控制,使刀體在合適的位置以及適宜的時(shí)間剪切板材,以此來(lái)再進(jìn)一步地保證飛剪控制系統(tǒng)在使用過程中裁剪的板材的尺寸、以及其裁剪的板材的切口質(zhì)量。
在本發(fā)明的描述中,術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等均應(yīng)做廣義理解,例如,“連接”可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
在本說明書的描述中,術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“具體實(shí)施例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中,對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或?qū)嵗6?,描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
雖然本發(fā)明所揭露的實(shí)施方式如上,但所述的內(nèi)容僅為便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式,并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下,可以在實(shí)施的形式及細(xì)節(jié)上進(jìn)行任何的修改與變化,但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍,仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。