CN203509299U

CN203509299U - 一种管材切割线性插补和动态补偿装置

Info

Publication number: CN203509299U
Application number: CN201320591921.0U
Authority: CN
Inventors: 亓化振; 赵广; 陈超
Original assignee: JINAN HUAHAN ELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JINAN HUAHAN ELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2023-09-24

Abstract

本实用新型公开了一种管材切割线性插补和动态补偿装置，包括升降轴连接板（8），其特征是：所述升降轴连接板（8）上设置有旋转气缸（1）和切割机构，所述旋转气缸（1）通过联接轴（2）连接检测臂（3），所述检测臂（3）的前端设置有一组感应开关。本实用新型通过三个感应开关信号的有无来判断割枪与工件的位置关系，当管材与割枪的距离发生变化时，检测臂带动割枪随着距离的变化而上下浮动，能够实时调节割枪的高度，保证割枪与工件之间距离为一固定值，并且该检测补偿平滑过渡，避免出现突变，动态响应速度快，不会产生滞后现象。

Description

一种管材切割线性插补和动态补偿装置

技术领域

本实用新型涉及管材切割领域，具体地讲，涉及一种管材切割线性插补和动态补偿装置。

背景技术

管材切割设备工作时，需要工件旋转，并且在工件母线方向上割枪12来回移动，实现管材的切割过程。根据切割工艺的要求，割枪12和工件的距离基本为一固定值，才能有效的保证切割质量和切割精度。由于管材在加工时本身就存在一定的几何偏差，另外管材在运输过程中的变形，导致实际切割的管材不是标准的圆管。管材在旋转时，管材与割枪12之间的高度差是不断变化的，距离小时容易碰撞损坏割枪12，距离大时割枪12断弧无法切断，另外高度不断的变化使切割的管材出现毛边，切割质量不合格。为了保证切割精度和切割质量，需要检测工件与割枪12之间的距离，然后进行补偿，确保工件切割时，割枪12与工件之间的高度差是个固定值。目前，管切割设备上主要有两种检测方式：一种是使用位移或激光传感器，对工件进行预检测，根据检测数据对切割轨迹进行线性插补补偿；一种是采用机械浮动装置进行检测。目前这两种方式存在下列不足之处：

位移或激光传感器的预检测补偿方式。在工件切割前，采用对切割轨迹上多点采集的方式，记录下各点上割枪12与工件的高度差，然后进行多点间的线性插补，预先计算出相贯轨迹上所有点的切割高度，再通过控制器进行电气补偿。这种补偿方式需要预先在切割轨迹上运行一次，大大降低了切割效率。另外，位移传感器与激光传感器价格比较高，增加了设备成本。

机械浮动检测装置。在割枪12的两侧加检测臂，检测臂与工件之间是通过万向滚珠接触，当工件转动时，整个检测臂会随着工件的高低变化而变化，达到检测的目的。这种浮动装置虽不需要预检测，但是结构比较大，为了达到好的检测目的，浮动检测臂离割枪12比较近，当割枪12需要摆动，切割坡口时，便限制了坡口的角度。因此，这种机械浮动装置有比较大的局限性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种管材切割线性插补和动态补偿装置及方法，实时调节割枪的高度，提高工件的切割质量和切割精度。

本实用新型采用如下技术方案实现实用新型目的：

一种管材切割线性插补和动态补偿装置，包括升降轴连接板（8），其特征是：所述升降轴连接板（8）上设置有旋转气缸（1）和切割机构，所述旋转气缸（1）通过联接轴（2）连接检测臂（3），所述检测臂（3）的前端设置有一组感应开关。

作为对本技术方案的进一步限定，所述感应开关包括最下位感应开关（4）、中间位感应开关（5）和最上位感应开关（6），所述最下位感应开关（4）、中间位感应开关（5）和最上位感应开关（6）等距分布，所述最下位感应开关（4）高度大于中间位感应开关（5），所述中间位感应开关（5）高度大于最上位感应开关（6），且所述最下位感应开关（4）和中间位感应开关（5）的高度差等于所述中间位感应开关（5）和最上位感应开关（6）的高度差。

作为对本技术方案的进一步限定，所述切割机构包括摆动轴（11），所述摆动轴（11）通过摆轴连接板（10）连接摆轴臂（9）,所述摆轴臂（9）的另一端设置有割枪（12），当检测臂（3）摆到水平位置时，中间位感应开关（5）底端与所述割枪（12）割嘴处于同一高度。

作为对本技术方案的进一步限定，所述旋转气缸连接（1）、最下位感应开关（4）、中间位感应开关（5）和最上位感应开关（6）都连接控制器，所述控制器连接伺服驱动电机，所述伺服驱动电机连接所述升降轴连接板（8）。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过三个感应开关信号的有无来判断割枪与工件的位置关系，当管材与割枪的距离发生变化时，检测臂带动割枪随着距离的变化而上下浮动，能够实时调节割枪的高度，保证割枪与工件之间距离为一固定值，并且该检测补偿平滑过渡，避免出现突变，动态响应速度快，不会产生滞后现象。由于本实用新型的实时补偿保证了割枪与工件的距离，整个切割过程不会出现断弧的现象，工件的切割质量好，切割出的坡口精度高。与预检测的补偿方式比，本实用新型只需要三个感应开关，不需要价格较贵的位移传感器，节省了成本；而且不需要预先检测，可实时的检测补偿，提高了加工效率；与机械浮动装置相比，该检测***结构简单，可以随时将检测臂收起，占用空间小。由于机械浮动装置自身结构的特点，在切割时限制了割枪摆动的角度，因此只能切坡口角度较小的工件，而本检测***却不影响割枪摆动角度。

附图说明

图1为本实用新型切割检测装置的三维立体图。

图2为本实用新型检测臂的三维立体图。

图3为检测臂垂直状态示意图。

图4为检测臂水平状态示意图。

图5为图4的右视结构示意图。

图6缓速动态插补调整流程图。

图中1、旋转气缸，2、联接轴，3、检测臂，4、最下位感应开关，5、中间位感应开关，6、最上位感应开关，7、加工工件，8、升降轴联接板，9、摆轴臂，10、摆轴联接板，11、摆动轴，12、割枪。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例对本实用新型作更进一步的详细描述。

参见图1-图6，本实用新型包括升降轴连接板8，所述升降轴连接板8上设置有旋转气缸1和切割机构，所述旋转气缸1通过联接轴2连接检测臂3，所述检测臂3的前端设置有一组感应开关。

所述感应开关包括最下位感应开关4、中间位感应开关5和最上位感应开关6，所述最下位感应开关4、中间位感应开关5和最上位感应开关6等距分布，所述最下位感应开关4高度大于中间位感应开关5，所述中间位感应开关5高度大于最上位感应开关6，且所述最下位感应开关4和中间位感应开关5的高度差等于所述中间位感应开关5和最上位感应开关6的高度差。

所述切割机构包括摆动轴11，所述摆动轴11通过摆轴连接板10连接摆轴臂9,所述摆轴臂9的另一端设置有割枪12，当检测臂3摆到水平位置时，中间位感应开关5底端与所述割枪12割嘴处于同一高度。

所述旋转气缸连接1、最下位感应开关4、中间位感应开关5和最上位感应开关6都连接控制器，所述控制器连接伺服驱动电机，所述伺服驱动电机连接所述升降轴连接板8。

正常状态下检测臂3是处在图2所示的垂直状态下，开始检测前，旋转气缸1带动检测臂3从图2所示状态旋转90度，旋转到图3所示的水平状态下。当检测臂3到达水平位置后，三个感应开关4、5、6正好处在加工工件7的中心线的正上方，即处在管最高点的正上方。当加工工件7旋转时，感应开关4、5、6和割枪12始终处在加工工件7最高点正上方，保证切割时感应开关4、5、6与加工工件7之间的高度差是准确的。

如图3所示，在安装时，三个感应开关（4、5、6号感应开关）有各自不同的安装高度，感应开关5为中间位开关，它与割枪12是等高的，另外两个最下位感应开关4（对应点C）和最上位感应开关6（对应点A）与中间位感应开关5（对应点B）相差±1mm，中间位感应开关5与加工工件7之间的固定间距为H，即加工工件7与割枪12的固定高度差。

在加工工件7进行加工时，检测臂3摆到水平位置后，如果三个感应开关4、5、6都没有信号，表明中间位感应开关5与加工工件7的间距大于H，则控制器控制伺服驱动电机快速下降，***处于检测准备中，到最下位感应开关4有信号时为止，***开始检测。***开始检测后，伺服驱动电机将缓速调整，当最下位感应开关4有信号，而中间位感应开关5与最上位感应开关6无信号时，检测臂3与割枪12同时缓速下降，检测臂进如动态插补调整过程，在最下位感应开关4与中间位感应开关5的高度差范围内，***采用线性插补方法调整检测臂3和割枪12的下降速度，平滑过度到中间位感应开关5有信号时的位置。当最下位感应开关4和中间位感应开关5同时有信号而最上位感应开关6无信号时，检测臂3缓速上升，直到中间位感应开关5没有信号时，停止上升，在最下位感应开关4和最上位感应开关6所确定的高度范围内，检测***始终处于缓速动态调整过程中。感应开关4、5、6同时有信号时，表示割枪12与工件的距离小于固定值，检测臂3先快速上升，当最上位感应开关6无信号而中间位感应开关5和最下位感应开关4有信号时，检测臂3开始缓速上升，检测***又进入缓速动态调整过程，直到中间位感应开关5没有信号时，停止上升，。当整个加工过程完成后，检测臂3摆动回垂直位置，即回到图2所示的状态，检测完毕。

缓速动态调整采用的方法：缓速动态调整包括下降缓速动态调整和上升缓速动态调整两个过程：将A、B两点和B、C两点之间的距离设定为1mm，将伺服控制器的脉冲当量设定为0.01mm/pulse。在整个缓速动态插补调整中可建立线性插补函数F＝100-v·t，F为到达B点所需调整的脉冲数，v为动态调整的速度，t为动态调整时间。假定在进入上升缓速动态插补调整过程（由C调整至B点），直到调整到割枪12与加工工件7的高度差为固定值H（mm）的过程中，加工工件7旋转过程中高度是不变的，则加工工件7与割枪12的实际高度差为D＝H-0.01·F，也即为D＝H-1+0.01·v·t。v的大小的选取关系着调整速度的快慢，由于调整幅度很小，是在±1mm的范围内调整，调整速度过快容易调整过度而断弧或碰撞割枪12，调整过慢容易使动态响应性降低，该***中v（pulse/s）可选取在50-75pulse/s范围内为宜。在下降缓速动态插补调整过程（由A调整至B点）中，则加工工件7与割枪12的实际高度差为D＝H+0.01·F，也即为D＝H+1-0.01·v·t，调整速度的快慢与由C至B的调整过程是一致的。如果在缓速动态插补调整过程中，由于加工工件7的高低发生变化，使调整过程（由C调整至B点）直接过度到（由A点调整至B）点的过程，则插补函数不变，加工工件7与割枪12的实际高度差由D＝H-0.01·F转变为D＝H+0.01·F，反之转换过程相反的话，加工工件7与割枪12的实际高度差由D＝H+0.01·F转化为D＝H-0.01·F。

本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种管材切割线性插补和动态补偿装置，包括升降轴连接板（8），其特征是：所述升降轴连接板（8）上设置有旋转气缸（1）和切割机构，所述旋转气缸（1）通过联接轴（2）连接检测臂（3），所述检测臂（3）的前端设置有一组感应开关。

2.根据权利要求1所述的管材切割线性插补和动态补偿装置，其特征是：所述感应开关包括最下位感应开关（4）、中间位感应开关（5）和最上位感应开关（6），所述最下位感应开关（4）、中间位感应开关（5）和最上位感应开关（6）等距分布，所述最下位感应开关（4）高度大于中间位感应开关（5），所述中间位感应开关（5）高度大于最上位感应开关（6），且所述最下位感应开关（4）和中间位感应开关（5）的高度差等于所述中间位感应开关（5）和最上位感应开关（6）的高度差。

3.根据权利要求2所述的管材切割线性插补和动态补偿装置，其特征是：所述切割机构包括摆动轴（11），所述摆动轴（11）通过摆轴连接板（10）连接摆轴臂（9）,所述摆轴臂（9）的另一端设置有割枪（12），当检测臂（3）摆到水平位置时，中间位感应开关（5）底端与所述割枪（12）割嘴处于同一高度。

4.根据权利要求3所述的管材切割线性插补和动态补偿装置，其特征是：所述旋转气缸连接（1）、最下位感应开关（4）、中间位感应开关（5）和最上位感应开关（6）都连接控制器，所述控制器连接伺服驱动电机，所述伺服驱动电机连接所述升降轴连接板（8）。