专利名称：一种气动式飞锯智能控制定尺装置及其实现方法
技术领域：
本发明涉及自动控制领域，尤其是涉及钢管生产线上的一种在线切断定尺装置。本发明还涉及该定尺装置的实现方法。
在焊管生产线上，经高频焊接的钢管需要一种按生产要求连续切断的装置-飞锯。
目前已有应用的电动式和电液控制式飞锯可以实现闭环控制、且定尺精度高，但因价格昂贵、限制了它们的应用。而在焊管生产线目前得到广泛使用的是气动式飞锯，它利用两个气缸控制压缩空气来驱动飞锯。气动式飞锯价格低廉、但因无法实现闭环控制、所以定尺精度低、误差大。因此，解决气动式飞锯定尺精度低的问题，有着广泛的应用前景。
本发明的目的是设计一种高精度智能定尺装置，用于焊管厂家对旧飞锯进行技术改造或供焊管机组生产厂家为其气动式飞锯配套使用。为此，本发明还提供一种可以不利用闭环控制而提高定尺的方法。
为达到上述目的，本发明采用利用单片机为硬件核心，扩展有程序存贮器，数据存贮器，可编程接口等外围元件，组成一智能系统；在轧机上加装测速装置，主要由计数辊、增量式光电编码器、计数辊架组成。计数辊与钢管磨擦接触，钢管行走时磨擦计数辊，两者间无滑动，以等线速度运动。计数辊带动光电编码器，两者转动的角速度相同。这样，就把钢管长度变换为对应的脉冲数，经光电隔离后输入智能系统。单片机对管长、管速检测计算，并根据飞锯小车运动规律、加速度等因素，进行综合运算，判断飞锯小车的最佳推出时刻，当飞锯小车速度与管速同步并达到给定长度时，单片机依次发出夹紧、落锯、抬锯松夹、返回等命令，完成切断一根钢管的全部动作。
本发明所提供的不利用闭环控制提高气动式飞锯定尺精度方法是由研究气动式飞锯的工作原理发现，气动式飞锯的定尺误差主要是由飞锯小车推出的提前时间的变化所引起的，利用单片机把该时间测出，并把它作为锯切下一根钢管的提前时间。因为飞锯在锯切相邻连续两根钢管的提前时间，不会有大的变化。利用数学中以常量代替变量的思维方法，就可以把本根钢管的提前时间，作为下根钢管的提前时间的依据。只要这个提前时间一确立，单片机就可以根据钢管速度发出夹紧和飞锯小车的推出指令，就能提高定尺精度。
由于采用了上述的结构设计和提高气动式飞锯定尺精度的方法，本发明在用于对气动式旧飞锯进行技术改造时，具有气动部分不需作任何改动，和改造时间短、改造过程简单、方法科学实用、费用低廉、定尺精度高等特点。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的主程序流程图；图2为本发明的中断服务子程序流程图；本发明的特点是采用利用单片机为硬件核心，扩展有程序存贮器，数据存贮器，可编程接口等外围元件，组成一智能系统；在轧机上加装测速装置，主要由计数辊、增量式光电编码器、计数辊架组成。计数辊与钢管磨擦接触，钢管行走时磨擦计数辊，两者间无滑动，以等线速度运动。计数辊带动光电编码器，两者的转动的角速度相同。这样，就把钢管长度变换为对应的脉冲数，经光电隔离后输入智能系统。单片机对管长、管速检测计算，并根据飞锯小车运动规律、加速度等因素，进行综合运算，判断飞锯小车的最佳推出时刻，当飞锯小车速度与管速同步并达到给定长度时，单片机依次发出夹紧、落锯、抬锯松夹、返回等命令，完成切断一根钢管的全部动作。再结合图1、图2、气动式飞锯定尺切断的流程包括1、飞锯小车推出2、加速跟踪3、钳口夹紧4、落锯5、抬锯、6、松卡7、飞锯小车返回等一系列动作。而与定尺精度有关的，只有飞锯小车的推出时刻和钳口夹紧两个流程动作。钳口夹紧时，钢管与小车速度接近同步，两者相对速差小，对定尺精度影响不大。飞锯小车推出时间的早晚，对定尺精度的影响至关重要。提前推出，虽然飞锯小车与钢管速度同步较早，可钢管没达到定尺长度，产生负误差；飞锯小车推出太晚，速度同步时，可能钢管已超长，产生正的误差。
然而，气动式飞锯小车的推出和确切夹紧是需要一定时间的，这主要包括电磁阀的换向时间、气体在管路和阀门中流动所需时间，气缸从有气到积蓄一定压力能推动飞锯小车亦需时间。这一时间称为提前时间，当飞锯小车夹紧钢管，即飞锯小车与钢管速度同步时，定尺误差不会存在，夹紧以后的动作不会对定尺长度有影响。
由于提前时间是一个变量，气压的波动、电磁阀、气缸的润滑情况、新、旧工作状态的变化、负荷的变化等，都会使提前时间发生变化。提前时间的变化，会产生气动式飞锯的定尺误差。因为飞锯在锯切相邻连续两根钢管的提前时间，不会有大的变化。利用数学中以常量代替变量的思维方法，就可以把本根钢管的提前时间，作为下根钢管的提前时间的依据。只要这个提前时间一确立，单片机就可以根据钢管速度发出夹紧和飞锯小车的推出指令，就能提高定尺精度。
设钢管的定尺长度为Ld、Tx为飞锯小车加速到和钢管速度同步时所用时间、Tx时间内钢管行长为Lg、Lx是夹紧时飞锯小车的行长，那么飞锯小车推出时的钢管行长Lo为Lo=Ld+Lx-Lg单片机通过测长传感器进行长度检测和速度计算，一直对钢管这两个参数进行监测。钢管长达到Lo，单片机发出推出飞锯小车指令，Tx时间后，发出卡紧指令。卡紧后管长计数器清零，对下一根钢管开始计数，然后依次完成切断一根钢管的全部动作。
当然，本发明所阐明的在锯切时把本根钢管的提前时间，作为下根钢管提前时间的依据的设计思路，是本发明提高气动式飞锯定尺精度的核心。凡仅仅靠变换电子结构而达到本发明目的的各种变换，均应落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种气动式飞锯智能控制定尺装置，其特征在于利用单片机为硬件核心，扩展有程序存贮器，数据存贮器，可编程接口等外围元件，组成一智能系统；在轧机上加装测速装置，主要由计数辊、增量式光电编码器、计数辊架组成，计数辊与钢管磨擦接触，钢管行走时磨擦计数辊，两者间无滑动，以等线速度运动，计数辊带动光电编码器，两者的转动的角速度相同，这样，就把钢管长度变换为对应的脉冲数，经光电隔离后输入智能系统；单片机对管长、管速检测计算，并根据飞锯小车运动规律、加速度等因素，进行综合运算，判断飞锯小车的最佳推出时刻，当飞锯小车速度与管速同步并达到给定长度时，单片机依次发出夹紧、落锯、抬锯松夹、返回等命令，完成切断一根钢管的全部动作。
2.一种制造权利要求1所述的气动式飞锯智能控制定尺装置实现方法气动式飞锯的定尺误差主要是由飞锯小车推出的提前时间的变化所引起的，其特征在于利用单片机把该时间测出，并把它作为锯切下一根钢管的提前时间；因为飞锯在锯切相邻连续两根钢管的提前时间，不会有大的变化，利用数学中以常量代替变量的思维方法，就可以把本根钢管的提前时间，作为下根钢管的提前时间的依据，只要这个提前时间一确立，单片机就可以根据钢管速度发出夹紧和飞锯小车的推出指令，就能提高定尺精度。
3.根据权利要求2所述的气动式飞锯智能控制定尺装置实现方法，所述的提前时间，是由设钢管的定尺长度为Ld、Tx为飞锯小车加速到和钢管速度同步时所用时间、Tx时间内钢管行长为Lg、Lx是夹紧时飞锯小车的行长，其特征在于飞锯小车推出时的钢管行长Lo为Lo=Ld+Lx-Lg单片机通过测长传感器进行长度检测和速度计算，一直对钢管这两个参数进行监测，钢管长达到Lo，单片机发出推出飞锯小车指令，Tx时间后，发出卡紧指令。卡紧后管长计数器清零，对下一根钢管开始计数，然后依次完成切断一根钢管的全部动作。
全文摘要
本发明公开了一种气动式飞锯智能控制定尺装置及其实现方法,用于焊管厂家对气动式旧飞锯进行技术改造或供焊管机组生产厂为其气动式飞锯配套使用。技术上利用单片机进行钢管的长度检测和速度计算,对参数进行监测。从而提高气动式飞锯的定尺精度。本发明在用于对气动式飞锯进行技术改造时,气动部分不必作任何改动,具有改造时间短、改造过程简单、方法科学实用、费用低廉、定尺精度高等特点,有广阔的市场和应用前景。
文档编号B23D51/00GK1217962SQ97122339
公开日1999年6月2日 申请日期1997年11月24日 优先权日1997年11月24日
发明者张正晓 申请人:张正晓