專利名稱：：全數(shù)字微機控制氣動飛鋸調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬氣動飛鋸機切割控制領(lǐng)域，用于鋼管生產(chǎn)線中氣動飛鋸機高精度定尺切割控制系統(tǒng)，也可用于非金屬材料在線生產(chǎn)過程中高精度定尺控制。目前，流行的飛鋸機控制方式主要有二大類1、主動式控制系統(tǒng)，如(A)直流電機可逆?zhèn)鲃酉到y(tǒng)控制，(B)液壓間服系統(tǒng)控制，(C)變頻調(diào)速可逆?zhèn)鲃酉到y(tǒng)控制，(D)氣缸驅(qū)動步進電機修正控制。2、被動式控制系統(tǒng)，如(A)擋板開關(guān)控制，(B)擋板拉桿控制，(C)PLC或微機記數(shù)控制。主動式控制系統(tǒng)與被動式控制系統(tǒng)主要區(qū)別在于驅(qū)動鋸車的動力有無依管速變化而調(diào)速的功能，有則是主動，無則是被動，主動式控制系統(tǒng)比被動式控制系統(tǒng)定尺精度一般高出一個數(shù)量級即10∶1。本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低，精度高，抗干擾性強，適用范圍廣的全數(shù)字式微機控制氣動調(diào)速系統(tǒng)。本發(fā)明的構(gòu)思可依如下方式實現(xiàn)該系統(tǒng)包括鋸車、鋸車助推缸、鋸車工作缸，測速輥GM1，測速輪GM2，控制助推缸用助推閥DTz、控制工作缸用換向閥DTH、數(shù)學(xué)閥DTs，管長顯示部分，管速顯示部分；所述測速輥GM1、測速輪GM2分別固定在床身上；數(shù)字閥DT3的入口接鋸車工作缸的排氣口；測速輥GM1上的脈沖發(fā)生器經(jīng)脈沖整形部分a整形后與系數(shù)乘法器b相接，系數(shù)乘法器b輸出端接門電路部分c、光電隔離器輸入端接門電路部分c輸出端，其輸出端接計算機；測速輪GM2上的脈沖復(fù)生器經(jīng)脈沖整形部分A整形后，接系數(shù)乘法器B、辨向器辨向后的脈沖信號經(jīng)光電隔離器D后入計算機；計算機將現(xiàn)場采集的信號經(jīng)運算，送譯碼器，驅(qū)動器后入管長顯示部分，管速顯示部分顯示。計算機接到從現(xiàn)場采集的信號，從測速輥GM1，測速輪GM2測來的管脈沖和鋸車脈沖信號，及設(shè)定好的定尺設(shè)定、參數(shù)設(shè)定，通過計算機的計算處理，當達到啟動殘長后，計算機送出啟動信號打開助推閥，換向閥、數(shù)字閥，助推閥控制助推缸，數(shù)字閥和換向閥控制工作缸，由它們共同帶動鋸車啟動，當車速與管連同步時，助推閥關(guān)閉，助推缸停止工作，用數(shù)字閥的編碼來保持車、管同速。當管長顯示為設(shè)定值時，夾具夾緊、鋸片鋸切、然后松夾、抬鋸、返車等待下一循環(huán)。本發(fā)明采用的是主動式控制系統(tǒng)，在元件選用上又采用了光電隔離器，固態(tài)繼電器等抗干擾性極好的器件，所以整個系統(tǒng)運行可靠，精度高。另外，由于管長設(shè)置，管長顯示，管速顯示都在面板上，直觀性強、操作簡單。本發(fā)明沒有采用可控硅、液壓調(diào)速、直流電機等，使得成本大大降低，整機結(jié)構(gòu)也簡單，便于維修，本發(fā)明不僅適用于鋼管生產(chǎn)線中高精度定尺切割控制，也可用于非金屬材料在線生產(chǎn)過程中高精度定尺控制。下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的最佳實施方式圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明鋸車測速部分結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明數(shù)字閥結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明FJ-C板電路原理5為本發(fā)明FJ-C-1板電路原理6為本發(fā)明FJ-C-2板電路原理7為本發(fā)明數(shù)字閥氣路原理8為本發(fā)明管脈沖處理電路原理框9為本發(fā)明鋸車脈沖處理電路原理框10為本發(fā)明計算機處理輸出部分電路原理框11為本發(fā)明主程序流程圖如圖1所示，本系統(tǒng)包括鋸車2、鋸車助推缸3、鋸車工作缸1、測速輥GM18，測速輪GM26、控制助推缸用助推閥DT27、控制工作缸用換向閥DTH4、數(shù)字閥DTs5，管長顯示部分12、管速顯示部分13；所述測速輥GM18，測速輪GM26分別固定在床身上，數(shù)字閥DT35的入口接鋸車工作缸1的排氣口；測速輥GM18上的脈沖發(fā)生器經(jīng)脈沖整形部分a20整形后與系數(shù)乘法器b21相接，系數(shù)乘法器b21輸出端接門電路部分C22光電隔離器輸入端接門電路部分c22輸出端，其輸出端接計算機11；測速輪GM26上的脈沖發(fā)生器經(jīng)脈沖整形部分A25整形后，接系數(shù)乘法器B26、辯向器27，辨向后的脈沖信號經(jīng)光電隔離器D28后入計算機11；計算機11將現(xiàn)場采集的信號送譯碼器、驅(qū)動器后入管長顯示部分12，管速顯示部分13顯示。計算機接到從現(xiàn)場采集的信號，從測速輥GM1，測速輪GM2測來的管脈沖和鋸車脈沖信號，及設(shè)定好的定尺設(shè)定、參數(shù)設(shè)定，通過計算機的計算處理，當達到啟動殘長后，計算機送出啟動信號打開助推閥，換向閥、數(shù)字閥，助推閥控制助推缸、數(shù)字閥和換向閥控制工作缸，由它們共同帶動鋸車啟動。如圖3、圖7本系統(tǒng)數(shù)字閥DT35包括截止閥A14、截止閥B15、截止閥C16、截止閥D17；截止閥A14、截止閥D17的入口通過四通管18縱向連通，截止閥B15、截止閥C16通過三通管19縱向連通，所述四通管18橫向出口與所述三通管19的橫向入口連通。該數(shù)字閥依計算機送出的編碼信號組合閥的開啟以實現(xiàn)壓縮空氣的流量調(diào)節(jié)達到調(diào)速目的，計算機11根據(jù)管速算出數(shù)字閥5的編碼，數(shù)字閥5的單閥5流量按BCD碼編碼設(shè)計，當鋸車2啟動時，換向閥4本與數(shù)字閥同時開啟，在工作缸1和助推缸3的作用下，鋸車2開始加速運行，經(jīng)過時間t，助推結(jié)束，鋸車前進速度受數(shù)字閥5流量控制使車、管同速。數(shù)字閥安裝在工作缸排氣口，屬排氣節(jié)流，以加強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，數(shù)字閥真值表如下(以4組合為例)</tables>本發(fā)明的若干個單閥的排氣接頭通徑按8∶4∶2∶1設(shè)計，根據(jù)8.4.2.1BCD編碼排列，在計算機11控制下，4個排氣口經(jīng)過排列組合，可有15種不同氣流量排出，通過選擇其中某一種氣流量來有效地控制車速，達到氣缸調(diào)速目的，解決了以往氣動式飛鋸不能調(diào)速的難題。如圖1管子從軋機定徑后，以VG的速度通過測速輥GM18，測速輥GM18與管子無滑移接觸、管子前進，輥轉(zhuǎn)動，輥轉(zhuǎn)動一周，其周長等于管子移動的長度，測速輥GM18上編碼器GM1出向計算機發(fā)出脈沖，計算機每2ms采樣一次，根據(jù)編碼器GM1發(fā)出的脈沖數(shù)計算出管子的長度與速度，當?shù)竭_啟動殘長后，計算機11送出啟動信號，打開助推閥DTz、換向閥DTH及數(shù)字閥5，使鋸車在助推力F1和工作缸拉力F2作用下，加速追蹤管子，經(jīng)過助推時間t(VG)后，達到和管子同速。此時關(guān)閉助推閥，數(shù)字閥以編碼D(VG)開啟，繼續(xù)保持車和管子同步，由于殘長Sq＝(1/2)at2，因此在助推時間t(VG)后，鋸車行程正好為Sq，達到位置閉環(huán)，此時又是車管同速，固定尺精度很高，可在10-70m/min管速下，定尺精度達10mm以內(nèi)，鋸車走到定尺長度后，鋸片落下，然后抬鋸、返車，開始下一循環(huán)，計算機11顯示管長，速度具有落鋸，抬鋸、夾緊、松夾，閥響應(yīng)參數(shù)設(shè)置，定尺長度99.99米內(nèi)連續(xù)可調(diào)。如圖2，在測速輪GM26的兩側(cè)于床身上可分別配有導(dǎo)輪A，導(dǎo)輪B，在鋸車2底面上可固定支架A，支架B，端部帶有彈簧的鋼絲繩一端與支架A相接，另一端繞過導(dǎo)輪A，測速輪GM26，導(dǎo)輪B后與支架B相接，彈簧拉緊的鋼絲繩帶動測速輪GM26旋轉(zhuǎn)，測速輪GM26的旋轉(zhuǎn)通過彈性連軸器傳給脈沖發(fā)生器使其與鋸車的位移同步旋轉(zhuǎn)，脈沖發(fā)生器將脈沖信號最終輸入計算機11處理。本系統(tǒng)的計算機11采用了北工大的8801板，又自行設(shè)計了FJ-C-1板，F(xiàn)J-C-2板，顯示板、電源板。從測速輥GM18上測來的脈沖信號，經(jīng)過比較器LM339限幅，整形為相差為90°的兩路矩形波經(jīng)倍頻后再將其送入系數(shù)乘法器b21(用輸入脈沖f乘以一個系數(shù)K)來疹正在機加中出現(xiàn)的誤差，其中K＝D·π/2P·ρ(D-測速輥直徑ρ-當量值P-脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù))被修正后的管脈沖又經(jīng)過門電路的驅(qū)動器和光電隔離器、濾除干擾、最后送入計算機11處理。如圖6所示，A、A信號互為反相，B、B互為反相，來自管碼盤，管碼盤通過與鋼管的滾動聯(lián)結(jié)從而使管的盤通過送入計算機脈沖的數(shù)量及頻率使計算機精確的獲得鋼管的長度及速度。A和B相位差為90°通過比較器，整形為相差90°的兩路矩形波，再分別通過74LS123及74LS32的進一步整形，經(jīng)異或門74LS86倍頻后，送入系數(shù)乘法器，系數(shù)乘法器由四片CD4527組成，通過K1-K4四個撥碼開關(guān)的控制，使74LS863腳輸出脈沖的數(shù)量乘以由K1·K4控制的系數(shù)(0.0000-0.9999)經(jīng)四輸入與非門進入N3的2腳，當170及74LS736腳為高電平時，N9的12腳才有脈沖輸出，再由MC的控制到達MG線，從而進入計算機CTC1端，若170(數(shù)字測量)為0，則無管脈沖輸出，當183(模擬信號)為1時N8的6腳為0，N9的1腳為0時2、13腳就不起作用，從測速輥GM18來的脈沖信號無效，與此同時4046被選中、產(chǎn)生振蕩，模擬管脈沖送給計算機11用于調(diào)試。通過測速輪GM26來的鋸車脈沖信號，經(jīng)過比較器LM339后整形，濾除干擾，送入觸發(fā)器74LS74辨向后經(jīng)74LS86倍頻后送入系數(shù)乘法器B26，它的K值為K＝(D+d)π/2P·ρ(D-測速輪直徑ρ-當量值P-脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)d-鋼繩直徑)這路脈沖經(jīng)以上辨向修正后，分為加、減兩路脈沖，它們經(jīng)過光隔TLP521，濾除干擾后，送入計算機11用以檢測鋸車2的正反轉(zhuǎn)。如圖5，鋸車脈沖信號A、A，B、B經(jīng)比較器LM339整形，濾除干擾后送入D觸發(fā)器74LS74，74LS74Q端為1時74LS86的3端為0，N5的6腳無脈沖輸出，此時Q端為0，N4的6腳為1，N5的3腳有脈沖輸出，光電隔離器N17的14腳有輸出，經(jīng)非門74LS14驅(qū)動進入計算機CTC2端。當Q端為0時，N4的3端為1，N5的6腳有脈沖輸出，光隔N17的12有脈沖輸出經(jīng)非門N20去CT3，與此同時Q端為1，N4的6腳為0，N5的3腳無脈沖輸出，D1、D2，D3、D4根據(jù)脈沖信號的高低電平的變化而內(nèi)爍，74LS86為倍頻器脈沖信號經(jīng)過倍頻后送入系數(shù)乘法器，系數(shù)乘法器由四片CD4527組成，通過K1-K4四個撥碼開關(guān)的控制，使74LS378腳輸出脈沖的數(shù)量乘以由K1-K4控制的系數(shù)(0.0000-0.9999)，經(jīng)四輸入與非門N10進入N5的12腳，只有當170為1時鋸車脈沖信號才能通過N5輸出，經(jīng)過光隔，驅(qū)動后送入CTC。計算機除了采集來自脈沖發(fā)生器管脈沖信號和鋸車脈沖信號外，還查詢來自現(xiàn)場的工作狀態(tài)信號模擬、測量、廢管、短尺、切斷、松夾，零位、抬鋸、自動等，這些輸入信號全部為高有效，它們將決定計算機的工作方式和下一狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。在輸入信號中還有一個尺寸設(shè)定信號，它控制面板上的五位撥碼開關(guān)決定，可隨時增減設(shè)定管長。另外還有參數(shù)設(shè)定用以設(shè)定閥響應(yīng)時間等參數(shù)。計算機從現(xiàn)場采集完信號，經(jīng)過處理后，分別送到3-8譯碼器74LS138和74LS48并分別利用8個三極管和MC1413作為驅(qū)動器，經(jīng)過位譯碼和斷譯碼在顯示器上顯示出管長，管速。信號的輸出電路可輸出自動、返回、落鋸、夾緊等信號，并利用4個端子輸出控制數(shù)字閥調(diào)節(jié)車速。如圖4，自動、返回、落鋸、夾緊，DT4-DT1這幾個信號(Y0-7-Y0-0)為輸出信號，其中Y0-6-Y0-1為低有效，當它們?yōu)榈蜁r，與之相聯(lián)的發(fā)光二極管D14-D21導(dǎo)通，指示燈亮，Y0.5、Y0-4也稱作信號JLJ、JJA送給繼電回路，74LS123為觸發(fā)器，由于2、3端接高電平，所以當Y0-7即74LS123的1腳給↓，13腳(Q端)輸出一個正脈沖。使得3DG2229導(dǎo)通，自動信號JZZ拉低DT4-DT1為數(shù)據(jù)閥控制信號，通過控制其通斷組合，來實現(xiàn)鋸車追蹤速度。Y1-0-Y1-3為數(shù)據(jù)線，Y1-4-Y1-8為選通線，Y1-0-Y1-3送出的數(shù)據(jù)分別到74LS48的輸入腳上74LS48為4-8譯碼器，它的輸出通過驅(qū)動片MC1413最后加在LED上，使LED能顯示出從0到9，由Y1-4-Y1-8送出三位選通碼給74LS138，74LS138為3-8譯碼器，低有效輸出，經(jīng)選通譯碼選中要顯示的位，同時也選通輸入口的預(yù)置電路(KP1-KP14)，KP1-KP14為撥碼開關(guān)，把它們撥到相應(yīng)值的位置上時所對應(yīng)的二極管D29-D84導(dǎo)通。這樣用同一選通信號同時選通輸入回路和顯示回路。計算機輸入信號控制(高有效)模擬、測量、廢管、短尺、切斷、松夾、零位、抬鋸，自動這些信號為輸入信號，24V高有效，圖中用D1-D91，D9，10個穩(wěn)壓二極管把它們的電位鉗制在5.1V其中松夾，零位為高時經(jīng)過非門74LS06反向作用使得發(fā)光二極管陰極為低，D89、D90導(dǎo)通。計算機電源指示E1、G1，E2、G2、±13.5V為計算機所用電源，以E1，G1為例，穩(wěn)壓二極管D85的穩(wěn)壓值與3V，當E1低于3V時，D85不導(dǎo)通E1無輸出，D23不指示當E1高于D85穩(wěn)壓值時，D23指示，W1為D23指示亮度調(diào)節(jié)電位器。權(quán)利要求1.全數(shù)字式微機控制氣動飛鋸調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于包括鋸車(2)、鋸車助推缸(3)，鋸車工作缸(1)、測速輥GM2(8)，測速輪GM2(6)控制助推缸用助推閥DTz(7)、控制工作缸用換向閥DTH(4)、數(shù)字閥DTs(5)，管長顯示部分(12)、管速顯示部分(13)、計算機(11)；所述測速輥GM1(8)，測速輪GM2(6)分別固定在床身上；所述數(shù)字閥DT3(5)的入口接鋸車工作缸(1)的排氣口；測速輥GM1(8)上的脈沖發(fā)生器經(jīng)脈沖整形部分a(20)整形后與系數(shù)乘法器b(21)相接，系數(shù)乘法器b(21)輸出端接門電路部分c(22)，光電隔離器d(23)輸入端接門電路部分c(22)輸出端，其輸出端接計算機(11)；測速輪GM2(6)上的脈沖發(fā)生器經(jīng)脈沖整形部分A(25)整形后，接系數(shù)乘法器B(26)、辮向器(27)，辨向后的脈沖信號經(jīng)光電隔離器D(28)后入計算機(11)；所述計算機(11)將現(xiàn)場采集的信號運算后送譯碼器、驅(qū)動器后入管長顯示部分(12)、管速顯示部分(13)顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全數(shù)字式微機控制氣動飛鋸調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)字閥DTs(5)包括截止閥A(14)、截止閥B(15)、截止閥C(16)、截止閥D(17)截止閥A(14)、截止閥D(17)的入口通過四通管(18)縱向連通，截止閥B(15)、截止閥C(16)通過三通管(19)縱向連通，所述四通管(18)橫向出口與所述三通管(19)的橫向入口連通。全文摘要本發(fā)明涉及氣動鋸機切割控制領(lǐng)域,其特點是:包括:鋸車(2),鋸車助推缸(3),鋸車工作缸(1)、測速輥GM1(8)、測速輪GM2(6),控制助推缸用助推閥DT文檔編號B23D45/18GK1181291SQ96119518公開日1998年5月13日申請日期1996年10月28日優(yōu)先權(quán)日1996年10月28日發(fā)明者趙勇,谷洪波,喻紅婕,楊德興,馬介飛申請人:趙勇,谷洪波,喻紅婕,楊德興,馬介飛