专利名称：一种飞剪的剪切方法及飞剪专用运动控制器的制作方法
技术领域：
本发明属于飞剪技术领域，尤其涉及一种飞剪的剪切方法及飞剪专用运动控制 器。
背景技术：
如今，在工厂中常常会用到飞剪系统来剪切原材料，飞剪系统的工作过程为巻料 放于受料台上，由上料小车送到开巻机，开巻机的锥头撑紧料，压棍压下后开巻，经辗平棍， 到缓冲池，经过测量棍，由送料棍传动到剪床，剪床中的剪切动作主要由上下剪刀完成，其 中，上剪刀运动为水平往复运动，下剪刀运动轨迹为圆形，剪切后的板材通过传送带，到收 料台，整齐、打包，完成整个剪切工作。 送料与剪切之间的同步是飞剪控制中的关键技术，通过主动轴完成送料，通过从 动轴完成剪切，测量辊与曲柄连杆机构的角度编码器是反馈元件。剪切轴根据测量辊反馈 的送料位置、速度，和角度编码器反馈剪刀的实际角度，调整剪刀的转速、位置，保证剪切过 程中速度同步，且剪切的长度是设定长度。 在以往的飞剪控制装置技术领域，主要是针对飞剪电机的驱动器进行专用开发， 在驱动器内增加智能控制电路和扩展接口电路并加载专用控制程序，实现对旋转飞剪的工 艺控制。 然而，剪切驱动电机的专用驱动控制器不便于维护、维修，出现故障后恢复正常的 时间很长，而且飞剪不是一个独立工作的设备，飞剪总是和其他设备共同组成一条生产线， 专用驱动控制电路在硬件构成、通讯接口兼容和控制功能扩展等方面都存在不方便性。并 且，使用专用驱动控制电路控制飞剪剪切时，其剪切精度也较低。 在以往的飞剪速度控制中采用单一直线加/减速。根据电机的最大力矩以及负载 的惯量，设定最大加/减速度。剪切电机速度从静止到运动，从运动到静止，以及从加速变 化到减速会产生极大的加速度变化，正如我们知道的加速度的变化即力的变化，从而对机 械产生大的冲击力，降低了设备的寿命，极大的影响了加工的精度。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种飞剪的剪切方法及飞剪专用运动控制器，旨在
解决现有飞剪系统维护不便，并且精度不高、机械冲击力大，寿命低的问题。 本发明实施例是这样实现的，一种飞剪的剪切方法，所述剪切方法包括以下步
骤 比较在周期时间T内飞剪运动长度S与材料的剪切长度M的大小； 当M = S时，控制飞剪在周期时间T内，以V。匀速运动进行剪切； 当M < S时，控制飞剪在周期时间T内，从V。加速运动，然后再减速回到V。进行剪
切； 当M > S时，控制飞剪在周期时间T内，先从V。减速运动，然后再加速回到V。进行剪切， 所述V。为材料进给的速度。 本发明实施例的另一目的在于提供一种飞剪专用运动控制器，所述飞剪专用运动 控制器包括飞剪的剪切系统，所述剪切系统包括 比较单元，用于比较在周期时间T内飞剪运动长度S与材料的剪切长度M的大小；
第一控制单元，用于当M二 S时，控制飞剪在周期时间T内，以V。匀速运动进行剪 切； 第二控制单元，用于当M < S时，控制飞剪在周期时间T内，从V。加速运动，然后 再减速回到V。进行剪切； 第三控制单元，用于当M > S时，控制飞剪在周期时间T内，先从V。减速运动，然
后再加速回到V。进行剪切， 所述V。为材料进给的速度。 在本发明的实施例中，通过对比飞剪运动长度S与材料的剪切长度M，根据对比结 果确定飞剪要采用的运动方式。通过本发明可以解决以往飞剪系统维护不便，并且精度不 高、机械冲击力大，寿命低的问题。
图1是本发明实施例提供的飞剪刀刃运动轨迹示意图；
图2是本发明实施例提供的飞剪的剪切方法的实施流程图；
图3是本发明实施例提供的飞剪的剪切系统的结构示意图。
具体实施例方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。 在本发明的实施例中，通过对比飞剪运动长度S与材料的剪切长度M，根据对比结 果确定飞剪要采用的运动方式。通过本发明可以解决以往飞剪系统维护不便，并且精度不 高的问题。
图1示出了本发明实施例提供的飞剪刀刃运动轨迹。 在剪床机械结构中，刀架安装在机座的水平导轨上，上剪刀固定在刀架上，下剪刀 安装在刀架的垂直导轨上，曲柄连杆结构由电机拖动，传动动力到下剪刀。当曲柄旋转的时 候，整个刀架沿水平方向导轨运动，下剪刀同时沿垂直方向运动。当曲柄连杆机构连续旋转 时，上剪刀随刀架做水平往复运动，下剪刀随刀架做水平运动的同时，沿垂直方向做往复运 动。因此，由下剪刀的合成运动，其运动轨迹为圆形，圆形轨迹的半径为曲柄连杆结构的半 径。在水平方向上，上下刀刃之间的距离为恒定值。垂直方向上，上下刀刃之间的距离随着 曲柄连杆运动所在的角度变化而变化，当垂直方向之间距离为O时，上下刀刃咬合，完成一 次剪切。 下剪刀的运动轨迹是一个圆形，A点与C点之间的劣弧被称为同步区，当下剪刀刃 到达A点的时候进入同步区，这个时候下剪刀刃的切向速度的水平分量和送料速度相等，当下剪刀刃到达轨迹的最上端也就是B点的时候，下剪刀刀刃的速度、送料速度和上剪刀 的速度完全相同，剪断钢板，然后从C点退出同步区域。该处的同步区主要是为了使速度得 到一个缓冲。 在实际控制时，需确保剪刀在同步区内水平方向的速度分量和板材速度保持同 步。由此可以看出飞剪控制的实质为对飞剪剪刀运动的控制。 图2示出了本发明实施例提供的飞剪的剪切方法的实施流程，详述如下
在步骤S201中，比较在周期时间T内飞剪运动长度S与材料的剪切长度M的大小。
在周期时间T内，飞剪运动长度S可以通过计算飞剪的运动轨迹来得到。例如，飞 剪的运动轨迹为圆形，通过测量半径，即可算出飞剪运动长度。材料的剪切长度M根据需 求确定。当M = S时，执行步骤S202 ;当M < S时，执行步骤S203 ;当M > S时，执行步骤 S204。 在步骤S202中，控制飞剪在周期时间T内，以V。匀速运动进行剪切。
为了达到同步的目的，需要使得飞剪在剪切时的速度与材料移动的速度V。相同， 而材料的移动时间与飞剪的运动时间均为周期T，此时，剪切长度M又等于S，因此，控制飞 剪以V。匀速运动即可。 在步骤S203中，控制飞剪在周期时间T内，先从V。减速运动，然后再加速回到V。 进行剪切，所述V。为材料进给的速度。 由于M〈 S，而两者运动时间要相同，因此，要使同一时间内飞剪运动轨迹长度更 长，就要使飞剪运动的平均速度快于材料的运动速度V。。为达到同步的目的，可以先从V。加 速运动一段时间，然后再减速一段时间回到V。。加速和减速的时间与采用的减速、加速方式 有关。作为本发明的实施例，可以采用梯形加速、减速的方式，也可以采用S形加速、减速的 方式，加速度值根据可以是固定的或者变化的。因此，可采用的加速运动、减速运动的方式 很多，使最后的速度达到V。，并且加速、减速过程的总时间小于或等于飞剪的周期时间T，飞 剪的运动轨迹达到S即可。 作为本发明的实施例，该步骤的具体过程可以为在完成上一次剪切后，控制飞剪 先以速度V。运动时间tp再控制飞剪减速运动时间^，控制飞剪加速运动时间^，使得飞剪 速度回到V。，在剩余的T-t「t厂t3的时间内，以速度V。运动，进行剪切。其中，^、^、^均大 于0小于T，且3者之和小于T。 在步骤S204中，控制飞剪在周期时间T内，从V。减速运动，然后再加速回到V。进 行剪切。 由于M > S，而两者运动时间相同，因此，需要使飞剪运动的平均速度慢于材料的 运动速度V。。为达到同步的目的，可以先从V。减速运动一段时间，然后再加速一段时间回 到V。。作为本发明的实施例，可以控制飞剪在减速之前、加速之后保持V。运动一段时间，以 进行速度稳定、缓冲。其减速、加速过程当然也可以采用很多方式。 作为本发明的另一实施例，还可以进一步判断M是否大于2S，当M大于2S时，控制 飞剪先以速度V。运动，再减速运动至停止，在停止一段时间后，再加速运动到速度V。，并以 速度V。运动运行剩余时间，进行剪切。即除了减速运动，再加速的过程外，还可以停止一段 时间，以等待材料被移动。 在上述加速、减速的过程中，采用S形加速、减速方式可以避免加速度突跳，从而减小机械系统的冲击力，可以有效延长设备的使用寿命。 图3示出了本发明实施例提供的飞剪的剪切系统的结构，该飞剪的剪切系统可以 为飞剪专用运动控制器的软件单元、硬件单元或软、硬结合的单元。 该飞剪的剪切系统包括比较单元31 、第一控制单元32、第二控制单元33、第三控 制单元34。比较单元31比较在周期时间T内飞剪运动长度S与材料的剪切长度M的大小， 当M = S时，第一控制单元32控制飞剪在周期时间T内，以V。匀速运动进行剪切；当M < S 时，第二控制单元33控制飞剪在周期时间T内，从V。加速运动，然后再减速回到V。进行剪 切；当M〉 S时，第三控制单元34控制飞剪在周期时间T内，先从V。减速运动，然后再加速 回到V。进行剪切，其中V。为材料进给的速度。 作为本发明的实施例，第二控制单元33控制飞剪在周期时间T内，从V。加速运动， 然后再减速回到V。进行剪切的过程可以为同步区运动控制模块331在完成上一次剪切 后，控制飞剪先以速度V。运动时间tp回程区运动控制模块332控制飞剪加速运动时间t2， 追赶区运动控制模块333控制飞剪减速运动时间t3，使得飞剪速度回到V。，稳定区运动控制 模块334在剩余的T-trt厂t3的时间内，以速度V。运动，进行剪切。 作为本发明的实施例，该剪切系统还包括判断单元35判断M是否大于2S，当M大 于2S时，第一运行阶段控制单元36控制飞剪先以速度V。运动，再减速运动至停止，在停止 一段时间后，第二运行阶段控制单元37再加速运动到速度V。，并以速度V。运动运行剩余时 间，进行剪切。 综上所述，通过对比飞剪运动长度S与材料的剪切长度M，根据对比结果确定飞剪 要采用的运动方式。通过本发明可以解决以往飞剪系统维护不便，并且精度不高、机械冲击 力大，寿命低的问题。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种飞剪的剪切方法，其特征在于，所述剪切方法包括以下步骤比较在周期时间T内飞剪运动长度S与材料的剪切长度M的大小；当M＝S时，控制飞剪在周期时间T内，以V0匀速运动进行剪切；当M＜S时，控制飞剪在周期时间T内，从V0加速运动，然后再减速回到V0进行剪切；当M＞S时，控制飞剪在周期时间T内，先从V0减速运动，然后再加速回到V0进行剪切，所述V0为材料进给的速度。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当M < S时，控制飞剪在周期时间T内， 先从VO加速运动，然后再减速回到VO进行剪切的步骤具体为在完成上一次剪切后，控制飞剪先以速度VO运动时间tl ; 控制飞剪加速运动时间t2 ;控制飞剪减速运动时间t3，使得飞剪速度回到VO ; 在剩余的T-tl-t2-t3的时间内，以速度VO运动，进行剪切。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤 判断M是否大于2S;当M大于2S时，控制飞剪先以速度VO运动，再减速运动至停止； 在停止一段时间后，再加速运动到速度VO，并以速度VO运动运行剩余时间，进行剪切。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的加速运动采用梯形加速或者S形加速。
5. —种飞剪专用运动控制器，其特征在于，所述飞剪专用运动控制器包括飞剪的剪切系统，所述剪切系统包括比较单元，用于比较在周期时间T内飞剪运动长度S与材料的剪切长度M的大小； 第一控制单元，用于当M = S时，控制飞剪在周期时间T内，以VO匀速运动进行剪切； 第二控制单元，用于当M < S时，控制飞剪在周期时间T内，从VO加速运动，然后再减速回到VO进行剪切；第三控制单元，用于当M > S时，控制飞剪在周期时间T内，先从VO减速运动，然后再 加速回到VO进行剪切，所述VO为材料进给的速度。
6. 如权利要求5所述的飞剪专用运动控制器，其特征在于，所述第二控制单元又包括同步区运动控制模块，用于在完成上一次剪切后，控制飞剪先以速度VO运动时间tl ; 回程区运动控制模块，用于控制飞剪加速运动时间t2 ;追赶区运动控制模块，用于控制飞剪减速运动时间t3，使得飞剪速度回到VO ;稳定区运动控制模块，用于在剩余的T-tl-t2-t3的时间内，以速度VO运动，进行剪切。
7. 如权利要求5所述的飞剪专用运动控制器，其特征在于，所述剪切系统还包括 判断单元，用于判断M是否大于2S ;第一运行阶段控制单元，用于当M大于2S时，控制飞剪先以速度VO运动，再减速运动 至停止；第二运行阶段控制单元，用于在停止一段时间后，再加速运动到速度VO，并以速度VO 运动运行剩余时间，进行剪切。
全文摘要
本发明适用于飞剪技术领域，提供了一种飞剪的剪切方法及飞剪专用运动控制器，所述剪切方法包括以下步骤比较在周期时间T内飞剪运动长度S与材料的剪切长度M的大小；当M＝S时，控制飞剪在周期时间T内，以V0匀速运动进行剪切；当M＜S时，控制飞剪在周期时间T内，从V0加速运动，然后再减速回到V0进行剪切；当M＞S时，控制飞剪在周期时间T内，先从V0减速运动，然后再加速回到V0进行剪切，所述V0为材料进给的速度。在本发明中，通过对比飞剪运动长度S与材料的剪切长度M，根据对比结果确定飞剪要采用的运动方式。通过本发明可以解决以往飞剪系统维护不便，并且精度不高、机械冲击力大，寿命低的问题。
文档编号G05B19/416GK101776888SQ200910304239
公开日2010年7月14日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者吴宏, 李晓卉 申请人:固高科技(深圳)有限公司