一种锯片导向装置及其调节方法
【专利摘要】本发明公开了一种锯片导向装置，在锯片两侧布置空气静压的导向盘，形成间隙，稳定压力的气源P提供压缩空气，压缩空气通过气动伺服阀分别送到导向盘后进入锯片两侧的间隙，形成压力p1和p2，对锯片产生推力。气动伺服阀可以通过控制器发来的信号控制其开口大小，从而控制其出口压力的大小，锯片的振动位移和速度通过位移传感器测量并送给控制器，控制器根据位移传感器的信号对气动伺服阀进行控制。该装置采用了气动力进行锯片导向的主动振动控制，用锯片两侧气体推力，从而使锯片振动控制类型为稳定控制，可以提高控制精度，增加了锯片的稳定性。
【专利说明】一种锯片导向装置及其调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种锯片导向装置及其调节方法。
【背景技术】
[0002] 锯在整个工程领域有重要作用，已广泛应用于采矿、石油、机械、钢铁等领域。
[0003] 减小锯片的厚度，可以减小锯路损失，节约材料，所以锯片正向薄型方向发展；但 锯片厚度减小以后，横向刚度变小，而使锯片在加工过程中稳定性恶化，振动加剧，从而导 致了锯切加工精度与表面质量下降、锯片磨损加剧、锯片寿命下降；同时，为了提高生产效 率，需要提高圆锯片的转速，高速锯切时，锯片横向振动更大，显著增加锯切噪声，严重污染 环境。
[0004] 提高锯片稳定性，降低其横向振动的措施主要有改进锯片结构和增加锯片导向装 置，其中改进锯片由于受到空间影响，只能在一定程度上改善锯片稳定性；增加锯片导向装 置则是目前比较有效的方案。
[0005] 目前有多种锯片导向装置，可以分为接触式和非接触式，传统的导向装置是接 触式导向装置，在导向装置与锯片之间可以注入流体介质，如水、气或油，不仅可以润滑 而且可以冷却锯片，接触式导向装置导向力大，支撑刚度高，但导向装置与锯片之间存在 摩擦，一方面容易发热，另一方面摩擦也会导致锯片振动；同时导向装置与锯片间的间隙 (0? 07?0? 076mm)调整困难。
[0006] 非接触导向装置可以避免上述问题，目前有多种方案，专利CA1061222中提出了 一种锯的浮动导向装置方案，该方案是使用气体作为基本的介质的，使气体在锯片导向装 置的表面与转动的锯片之间形成持续稳定的流动膜。该方案为非接触导向装置的基本结 构，主要问题是导向力小，支承刚度不足。
[0007] 专利US6705188提出了一种对原有的锯片的导向装置的冷却系统改进，采用专门 的有三角形槽的锯片，更好地将油水混合物带到锯片上在锯片表面形成一个液体膜，有利 于对锯片进行润滑和冷却，该方案未能提高支撑刚度。
[0008] 专利US7584688中提出了一种磁性介质的导向方案。该方案中将导向装置加上了 磁性的材料（永磁或电磁材料），而后在冷却液和润滑液里添加磁性颗粒，可以使磁性润滑 液吸附在导向装置与锯片间的间隙中，提高了导向装置的支承刚度和导向力，但该方案由 于电磁铁对锯片的吸力，因此，容易导致锯片的不稳定。
[0009] 专利US5159866中提供了一种改进型的具有高承载能力的锯片导向装置。该发 明利用在导向装置边缘产生的超音速气流而导致的气体高压，在导向装置内部产生较高的 气体压力从而提高支承刚度和导向力，该方案由于超音速导致比较严重的气流噪声。
[0010] 七十年代，有人提出通过对圆锯片横向振动主动控制的研究，主要是在锯片两侧 安装电磁铁为导向装置，锯片通过传感器进行在线振动测量，根据锯片横向振动位移，按比 例调节圆锯片两侧电磁铁的吸力，以达到在线控制锯片振动和自动调节控制力的目的。该 方案由于采用电磁铁吸引锯片的吸力为导向力，使振动控制系统为不稳定控制类型，因此， 控制精度有限，而且容易导致系统不稳定。
【发明内容】
[0011] 本发明旨在提供一种锯片导向装置，提高了锯片导向的控制精度，使系统稳定性 提高。本发明还提供了该锯片导向装置的调节方法。
[0012] 本发明提供的一种锯片导向装置，包括控制器，控制器与位移传感器连接，锯片位 于位移传感器的有效感应区域内；控制器两端设有第一气动伺服阀和第二气动伺服阀，第 一气动伺服阀和第二气动伺服阀与气源P连通；锯片两侧设置有第一导向盘和第二导向 盘，第一导向盘中心设有第一通孔，第二导向盘中心设有第二通孔，第一导向盘与锅片之间 形成第一间隙，第二导向盘与锯片之间形成第二间隙；气源通过第一气动伺服阀经第一导 向盘通往第一间隙，气源通过第二气动伺服阀经第二导向盘通往第二间隙。
[0013] 所述锯片导向装置的调节方法：在锯片两侧布置稳压空气的第一导向盘和第二导 向盘，形成第一间隙和第二间隙，稳定压力的气源提供压缩空气，压缩空气通过气动伺服阀 分别送到第一导向盘和第二导向盘，然后进入第一间隙和第二间隙，形成压力pi和P2,对 锯片产生推力；气动伺服阀通过控制器发来的信号控制其开口大小，从而控制其出口压力 的大小，锯片的振动位移和速度通过位移传感器测量并送给控制器，控制器根据位移传感 器的信号对第一气动伺服阀或第二气动伺服阀进行控制。
[0014] 实施原理：主要是针对以下三种状态进行调节：
[0015] (1)当锯片未发生振动，即x= 0(基准点）时，第一间隙和第二间隙存在的气压 pi和p2相等，因此，锯片不会发生偏移；当锯切开始后，锯片由于锯切力的激励导致锯片的 横向振动；
[0016] (2)当锯片横向振动到左侧的某一瞬时时，此时，x〈0,第一间隙增加、第二间隙减 小，第一间隙的增加造成pl减小为pl'，同时由于第二间隙的减小导致P2增加为p2'，形成 Apl=P2'-pl' ;同时，振动的位移和速度由位移传感器检出，振动控制器收到该信号后发 出控制指令给第一气动伺服阀，减小阀开口量，从而减小第一间隙的空气静压：从pl'减小 为pl''，p2'不变，形成锯片两侧压差Ap2 =p2'-pl'' ;在AP2的驱动和锯片本身的弹性 力作用下，锯片向x= 0处移动，从而控制锯片的振动，AP2>AP1，因此，锯片能快速回复到 x= 0的位置；锯片向x= 0方向移动过程中，第一气动伺服阀的开口逐渐达到初始值。
[0017] (3)当锯片横向振动到右侧的某一瞬时时，此时，x>〇,第二间隙增加、第一间隙减 小，第二间隙的增加也会造成P2减小为p2'，同时由于第一间隙的减小导致pl增加为pl'， 形成Apl=pl'-p2' ;同时，振动的位移和速度由位移传感器检出，振动控制器收到该信号 后发出控制指令给第二气动伺服阀，减小阀开孔量，从而减小第二间隙的空气静压：从P2' 减小为p2''，pl'不变，形成锯片两侧压差Ap2 =pl'_p2'' ;最后在Ap2的驱动和锯片本 身的弹性力作用下，锯片向x= 0处移动，从而控制锯片的振动；AP2>Apl，因此，锯片回复 到x= 0的位置比较迅速；锯片向x= 0方向移动过程中，第二气动伺服阀的开口逐渐达到 初始值。
[0018] 本发明中，某瞬时气动伺服阀的控制信号大小采用如下公式：
【权利要求】
1. 一种锯片导向装置，包括控制器，其特征在于：所述控制器与位移传感器连接，锯片 位于位移传感器的有效感应区域内；控制器两端设有第一气动伺服阀和第二气动伺服阀， 第一气动伺服阀和第二气动伺服阀与气源连通；锯片两侧设置有第一导向盘和第二导向 盘，第一导向盘中心设有第一通孔，第二导向盘中心设有第二通孔，第一导向盘与锅片之间 形成第一间隙，第二导向盘与锯片之间形成第二间隙；气源通过第一气动伺服阀经第一导 向盘通往第一间隙，气源通过第二气动伺服阀经第二导向盘通往第二间隙。
2. -种权利要求1所述的锯片导向装置的调节方法，其特征在于：在锯片两侧布置稳 压空气的第一导向盘和第二导向盘，形成第一间隙和第二间隙，稳定压力的气源提供压缩 空气，压缩空气通过气动伺服阀分别送到第一导向盘和第二导向盘，然后进入第一间隙和 第二间隙，形成压力pl和P2,对锯片产生推力；气动伺服阀通过控制器发来的信号控制其 开口大小，从而控制其出口压力的大小，锯片的振动位移和速度通过位移传感器测量并送 给控制器，控制器根据位移传感器的信号对第一气动伺服阀或第二气动伺服阀进行控制。
3. 根据权利要求2所述的锯片导向装置的调节方法，其特征在于： (1)当锯片未发生振动，即x=0时，间隙7和8形成的气压pl和p2相等，因此，锯片不 会发生偏移；当锯切开始后，锯片由于锯切力的激励导致锯片的横向振动； (2)当锯片横向振动到左侧的某一瞬时时，此时，x〈0时，间隙7的增加造成pl减小为 pl'，同时由于间隙8的减小导致p2增加为p2'，形成Apl=P2'-pl' ;同时，振动的位移和速 度由位移传感器11检出，振动控制器1收到该信号后发出控制指令给气动伺服阀2,减小阀 开口量，从而减小间隙7的空气静压：从pl'减小为pl''，p2'不变，形成锯片5两侧压差 Ap2=p2'_pl'' ;在Ap2的驱动和锅片本身的弹性力作用下，锅片向x=0处移动，从而控制 锅片的振动，Ap2>Apl，因此，锅片回到x=0; (3)当锅片横向振动到右侧的某一瞬时时，此时，x>0时，间隙8的增加也会造成p2减 小为P2'，同时由于间隙7的减小导致pl增加为pl'，形成APl=Pl'-p2' ;同时，振动的位 移和速度由位移传感器11检出，振动控制器1收到该信号后发出控制指令给气动伺服阀3， 减小阀开孔量，从而减低间隙8的空气静压：从p2'减小为p2''，pl'不变，形成锯片5两侧 压差AP2=pl'-p2'' ;最后在AP2的驱动和锯片本身的弹性力作用下，锯片向x=0处移动， 从而控制锅片的振动，A p2> A pl，因此，锅片回到x=0。
【文档编号】B23D47/02GK104400114SQ201410756153
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月10日 优先权日:2014年12月10日
【发明者】梁义维, 赵利平, 郭继保, 李敏 申请人:太原理工大学