专利名称：一种剪切控制模型的开发平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种定位剪切技术的开发平台，尤其涉及一种应用于自动化控制领域的高速棒(丝)材连续拉拔生产线中，在定尺剪切机在棒材拉拔速度下，实现高精度定尺剪切技术的开发平台。
背景技术：
目前，高速棒(丝)材连续拉拔生产线是钢铁冷加工企业常用的机加工设备，其主要功能是根据客户要求分别有盘圈和定尺长度两种交货形态，对盘圈棒材进行冷变形加工。其中，在定尺长度交货状态中，企业根据客户要求，在能够满足剪切精度(即定尺剪切长度误差)的前提下，生产相应定尺长度的棒材，而定尺剪切就是按照设定的长度要求，在棒材的高速拉拔运动下，对拉拔形变后的棒材进行定尺剪切。剪切之前，剪切单元中的剪刃先与高速运动的棒材同步运动，然后对棒材进行剪切。所以，该设备中的定尺剪切机控制系统是实现动态、高速、高精度定尺剪切的关键单元，其中控制系统的控制模型单元决定了剪切机的动态特性和剪切精度，而控制模型主要由模型的结构和参数组成，结构决定了模型内部有多少个作用和作用的方式，参数决定了某一个作用的具体大小。目前，现有技术下的剪切控制模型开发的主体是金属加工设备制造商，控制模型具有自身特定的性能范围，作为成套设备的一部分技术参数供客户选择。而现有技术下的所广泛使用的控制模型，在产线环境干扰下的理论精度最高是+/_4mm。在实际的生产中，客户的实际要求往往会小于+/_4mm，导致无法生产。目前技术下的控制精度小于+/_4mm时，国内外成套设备中的控制模型均无法实现，虽然理论上小于+/_4mm控制精度的模型是存在的，但是哪一种模型能够达到这个精度以及其精度上限，则需要进行模型设计、模型实验和应用调试。每开发一种新的模型，则必须由专业人员重新研发。而在模型研发中，模型实验存在下述问题1).专业人员研发新的控制模型时，须将开发试验放在需求方的设备上进行试验和测试。由于受设备本身和需求方的制约，只能完成模型的部分测试，而未测试部分可能存在模型失效的风险。2)控制模型的优化和研发，需要大量的试验，每次试验需要数次的设备停机和启动，耗费大量的停机和启动准备时间，而且试验的时间还受产品生产周期的制约，使得开发周期很长，在短时间内无法完成。3)研发过程中的大量试验，需要消耗很多相配合的人力、产品材料、能源等资源。4)由于试验是在生产线上进行，为了获得标准参数，整套设备需要经常维护，形成一定的维护成本。综上所述，控制模型包括结构和参数两部分，初步结构和参数值都是预先设计好的。预设的结构和参数值在生产设备上反复运行，根据每次或几次运行的结果与预期的要求进行比对，不断调整和优化模型。如果调整和优化后仍然不能达到期望的运行的状况，则预设的模型结构就被完全推翻，必须重新设计模型结构，再行实验，费时费力，而且浪费资源。
实用新型内容为了解决现有技术下的剪切控制模型的开发平台所面临的模型只能部分测试、开发周期长、人力物力消耗大和维护成本高的问题，本实用新型提供了一种新型的剪切控制模型的开发平台，通过对结构的重新设计，获得了能对模型进行全部测试，开发周期短，消耗小而且维护成本低的优点，本实用新型的具体结构如下所述一种剪切控制模型的开发平台，包括一固定平台，其特征在于所述的固定平台设置有一棒材运行模拟装置；所述的固定平台设置有一运载小车组件；所述的棒材运行模拟装置与运载小车组件工作时同步运行。根据本实用新型的一种剪切控制模型的开发平台，其特征在于，所述的棒材运行模拟装置包括带线速度调节功能的电动机、主动同步带传动轮、被动同步带传动轮、同步传送带和定尺检测轮组件，其具体为，带线速度调节功能的电动机设置于固定平台的下方的一侧并与设置于固定平台台面的一侧的主动同步带传动轮电路连接，并控制了该主动同步带传动轮，而被动同步带传动轮则设置于固定平台台面的另一侧，主动同步带传动轮与被动同步带传动轮之间通过同步传送带连接，而定尺检测轮组件则设置于同步传送带的传送路径上，并与传送带连接。此处设计的目的在于，带线速度调节功能的电动机控制了主动同步带传动轮的转动，而主动同步带传动轮通过同步传送带将转矩传递给被动同步带传动轮，形成一同步转动控制，而定尺检测轮组件与传送带连接并设置于同步传送带的传送路径上，从而准确获得同步传送带的传动数据用以与运载小车组件进行数据连接和数据交互。根据本实用新型的一种剪切控制模型的开发平台，其特征在于，所述的定尺检测轮组件包括定尺检测轮、编码器和支架，其具体为，定尺检测轮与同步传送带连接，编码器则连接设置于定尺检测轮的下方，而支架则与编码器连接，并将整个定尺检测轮组件固定于固定平台的台面边缘。此处设计的目的在于，定尺检测轮通过与同步传送带连接，当同步传送带运动时带动定尺检测轮，获得其转速转矩数据，而编码器则通过计算该转速转矩数据发出对应的长度脉冲信号，再将长度脉冲信号传递于运载小车组件。根据本实用新型的一种剪切控制模型的开发平台，其特征在于，所述的运载小车组件包括运载小车伺服电动机、小车传送带组件、小车支架、螺杆、运载小车本体、剪刃模拟装置、链式线槽和小车定位装置，其具体为，运载小车伺服电动机设置于固定平台的下方的另一侧并连接控制了设置于固定平台侧部的小车传送带组件，该小车传送带组件与设置于固定平台台面上的小车支架内的螺杆连接并控制其转动，而运载小车本体则设置于小车支架上并受螺杆的转动而左右移动，剪刃模拟装置设置于运载小车本体上，链式线槽的一端与运载小车连接，另一端则与小车支架连接，且整个链式线槽呈平行式的设置于小车支架的一侧，而小车定位装置则设置于链式线槽上。根据本实用新型的一种剪切控制模型的开发平台，其特征在于，所述的剪刃模拟装置包括剪刃模拟装置支架、电磁吸铁、剪刃位置衔铁、剪刃前位置传感器和剪刃后位置传感器，其具体为，剪刃模拟装置支架固定设置于运载小车组件的运载小车本体上，电磁吸铁则设置于剪刃模拟装置支架上，而剪刃位置衔铁连接在电磁吸铁上，且剪刃位置衔铁的一端正对了棒材运行模拟装置的同步传送带，剪刃位置衔铁的另一端的两侧则分别设置有剪刃前位置传感器和剪刃后位置传感器。此处设计的目的在于，上述的棒材运行模拟装置的同步传送带的路径上设置的定尺检测轮组件获得了同步传送带的运行数据，该数据通过编码器发出的长度脉冲信号与运载小车组件交互，根据长度脉冲信号计算出长度值，当长度值达到设定的长度时，运载小车组件的运载小车本体通过运载小车伺服电动机带动小车传送带组件产生同步扭矩再带动了小车支架内的螺杆的转动，运载小车本体由原点零速起动并在棒材模拟运行装置的同步传送带的同方向作加速前进，即从左至右或从右往左运动，当运载小车本体的线速度与棒材运行模拟装置的同步传送带的线速度达到同步运动时，在运载小车本体上的剪刃模拟装置中的电磁吸铁和剪刃位置衔铁快速动作进行模拟剪切，而链式线槽的一端与运载小车连接，另一端则与小车支架连接，且整个链式线槽呈平行式的设置于小车支架的一侧，将整个运载小车限位，而小车定位装置则设置于链式线槽上，用于检测小车的前进或后退的极限位置和用来定位小车的原点位置。模拟剪切后，运载小车本体仍沿同步传送带行进方向同步前进一段行程后，目的是等待剪刃返回，防止同步传送带擦动剪刃模拟装置，而小车定位装置此时则用于检测小车的前进或后退的极限位置和用来定位小车的原点位置，然后运载小车减速停止，快速返回原点，等待下一周期的剪切过程。使用本实用新型的一种剪切控制模型的开发平台获得了如下有益效果1.本实用新型的剪切控制模型的开发平台，不受生产线限制而具有更强大的控制模型的测试功能，能够进行全部的模型测试，降低了模型失效的风险。2.本实用新型的剪切控制模型的开发平台，属于离线实验，省去了在线设备的参与。同时，新控制模型的研发不参与产品生产，因此不会影响生产的正常进行和产品质量。 剪切控制模型的开发周期不受生产线的限制，开发周期短。3.本实用新型的剪切控制模型的开发平台，省去了在线设备的操作、管理人员，只需要模型开发者。同时由于不参与产品生产，省去了大量实验材料、能源等资源。4.本实用新型的剪切控制模型的开发平台，不需要设备维护，降低了维护成本低。5.本实用新型的剪切控制模型的开发平台，投入成本低，占地面积小，与在线实验相比，大大降低了研发费用的投入。
图1为本实用新型的一种剪切控制模型的开发平台的整体具体结构示意图；图2为本实用新型的一种剪切控制模型的开发平台的棒材运行模拟装置(无定尺检测轮组件)的具体结构示意图；图3为本实用新型的一种剪切控制模型的开发平台的棒材运行模拟装置的定尺检测轮组件的具体结构示意图；图4为本实用新型的一种剪切控制模型的开发平台的运载小车组件(无剪刃模拟装置)的具体结构示意5CN 202205042 U
说明书
4/4页图5为本实用新型的一种剪切控制模型的开发平台的运载小车组件的剪刃模拟装置的具体结构示意图。图中1-固定平台，A-棒材运行模拟装置，Al-带线速度调节功能的电动机，A2-主动同步带传动轮，A3-被动同步带传动轮，A4-同步传送带，A5-定尺检测轮组件，A51-定尺检测轮，A52-编码器，A53-支架，B-运载小车组件，Bl-运载小车伺服电动机，B2-小车传送带组件，B3-小车支架，B4-螺杆，B5-运载小车本体，B6-剪刃模拟装置，B61-剪刃模拟装置支架，B62-电磁吸铁，B63-剪刃位置衔铁，B64-剪刃前位置传感器，B65-剪刃后位置传感器，B7-链式线槽，B8-小车定位装置。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的一种剪切控制模型的开发平台做进一步的描述。实施例如图1至图5所示，本实用新型的具体实施操作如下首先，设定本实用新型的剪切控制模型的开发平台的剪切长度，固定平台1上设置的棒材运行模拟装置A的带线速度调节功能的电动机Al启动，通过主动同步带传动轮 A2被动同步带传动轮A3和同步传送带A4带动定尺检测轮组件A5转动，具体为，棒材运行模拟装置的同步传送带的路径上设置的定尺检测轮组件的定尺检测轮A51获得了同步传送带的运行数据，该数据通过编码器A52发出的长度脉冲信号与运载小车组件B交互，根据长度脉冲信号计算出长度值，当长度值达到设定的长度时，运载小车组件的运载小车本体 B5通过运载小车伺服电动机Bl带动小车传送带组件B2产生同步扭矩再带动了小车支架 B3内的螺杆B4的转动，运载小车本体由原点零速起动并在棒材模拟运行装置的同步传送带的同方向作加速前进，即从左至右或从右往左运动，当运载小车本体的线速度与棒材运行模拟装置的同步传送带的线速度达到同步运动时，在运载小车本体上的剪刃模拟装置B6 中的剪刃模拟装置支架B61上安装的电磁吸铁B62和剪刃位置衔铁B63快速动作进行模拟剪切(此时，剪刃前位置传感器B64和剪刃后位置传感器B65用于模拟剪切位置的检测和判定)，而链式线槽B7的一端与运载小车连接，另一端则与小车支架连接，且整个链式线槽呈平行式的设置于小车支架的一侧，将整个运载小车限位，而小车定位装置B8则设置于链式线槽上，用于检测小车的前进或后退的极限位置和用来定位小车的原点位置。模拟剪切后，运载小车本体仍沿同步传送带行进方向同步前进一段行程后，目的是等待剪刃返回，防止同步传送带擦动剪刃模拟装置，然后运载小车减速停止，快速返回原点，等待下一周期的剪切过程。本实用新型的剪切控制模型的开发平台，不受生产线限制而具有更强大的控制模型的测试功能，能够进行全部的模型测试，降低了模型失效的风险，而且开发周期短，去了大量实验材料、能源等资源、且不需要设备维护，降低了维护成本低，入成本低，占地面积小，与在线实验相比，大大降低了研发费用的投入，适用于高精度定尺剪切技术的开发平台领域。
权利要求1.一种剪切控制模型的开发平台，包括一固定平台(1)，其特征在于所述的固定平台(1)设置有一棒材运行模拟装置(A)；所述的固定平台(1)设置有一运载小车组件(B)；所述的棒材运行模拟装置(A)与运载小车组件(B)工作时同步运行。
2.如权利要求1所述的一种剪切控制模型的开发平台，其特征在于，所述的棒材运行模拟装置(A)包括带线速度调节功能的电动机(Al)、主动同步带传动轮(A》、被动同步带传动轮(Α； )、同步传送带(A4)和定尺检测轮组件(AO，其具体为，带线速度调节功能的电动机设置于固定平台(1)的下方的一侧并与设置于固定平台台面的一侧的主动同步带传动轮电路连接，并控制了该主动同步带传动轮，而被动同步带传动轮则设置于固定平台台面的另一侧，主动同步带传动轮与被动同步带传动轮之间通过同步传送带连接，而定尺检测轮组件则设置于同步传送带的传送路径上，并与传送带连接。
3.如权利要求2所述的一种剪切控制模型的开发平台，其特征在于，所述的定尺检测轮组件(AO包括定尺检测轮(A51)、编码器(A5》和支架(A53)，其具体为，定尺检测轮与同步传送带(A4)连接，编码器则连接设置于定尺检测轮的下方，而支架则与编码器连接， 并将整个定尺检测轮组件固定于固定平台(1)的台面边缘。
4.如权利要求1所述的一种剪切控制模型的开发平台，其特征在于，所述的运载小车组件(B)包括运载小车伺服电动机(Bi)、小车传送带组件(B2)、小车支架(Β； )、螺杆(B4)、 运载小车本体(BO、剪刃模拟装置(B6)、链式线槽(B7)和小车定位装置(B8)，其具体为，运载小车伺服电动机设置于固定平台(1)的下方的另一侧并连接控制了设置于固定平台侧部的小车传送带组件，该小车传送带组件与设置于固定平台台面上的小车支架内的螺杆连接并控制其转动，而运载小车本体则设置于小车支架上并受螺杆的转动而左右移动，剪刃模拟装置设置于运载小车本体上，链式线槽的一端与运载小车连接，另一端则与小车支架连接，且整个链式线槽呈平行式的设置于小车支架的一侧，而小车定位装置则设置于链式线槽上。
5.如权利要求4或权利要求2所述的一种剪切控制模型的开发平台，其特征在于，所述的剪刃模拟装置(B6)包括剪刃模拟装置支架(B61)、电磁吸铁￠6 、剪刃位置衔铁(B63)、 剪刃前位置传感器(B64)和剪刃后位置传感器(B65)，其具体为，剪刃模拟装置支架固定设置于运载小车组件(B)的运载小车本体(B5)上，电磁吸铁则设置于剪刃模拟装置支架上， 而剪刃位置衔铁连接在电磁吸铁上，且剪刃位置衔铁的一端正对了棒材运行模拟装置(A) 的同步传送带(A4)，剪刃位置衔铁的另一端的两侧则分别设置有剪刃前位置传感器和剪刃后位置传感器。
专利摘要一种剪切控制模型的开发平台，在一固定平台设置有一棒材运行模拟装置和运载小车组件，棒材运行模拟装置的同步传送带的路径上设置的定尺检测轮组件通过编码器发出的长度脉冲信号与运载小车组件交互，根据长度脉冲信号计算出长度值，当长度值达到设定的长度时，运载小车组件的运载小车由原点零速起动并在棒材模拟运行装置的同步传送带的同方向作加速前进，即从左至右或从右往左运动，当运载小车本体的线速度与棒材运行模拟装置的同步传送带的线速度达到同步运动时，在运载小车本体上的剪刃模拟装置中的电磁吸铁和剪刃位置衔铁快速动作进行模拟剪切。本实用新型能对模型进行全部测试，开发进行周期短，消耗小而且维护成本低。
文档编号G05B17/02GK202205042SQ20112031930
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者单益全, 张伟钢, 王青, 陈冬生 申请人:宝山钢铁股份有限公司