Устройство управления летучими ножницами Советский патент 1987 года по МПК B23D36/00 

Изобретение относится к автомати- | зации прокатного производства и пред назначейо для управления летучими ножницами, производящими резку проката на ходу на заданные мерные длины.

Цель изобретения - снижение динамических нагрузок и увеличение срока службы оборудования.

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства управления летучими ножницами, на фиг,2 - тахограм- мы летучих ножниц и диаграммы тока электродвигателя ножниц; на фиг.З - функциональная схема блока автоматического регулирования скорости ножниц; на фиг,А - функциональная схема блока переключения,

.Устройство содержит блок 1 автоматического регулирования скорости ножниц 2, датчики 3 и А скоростей проката и ножниц соответственно, датчик 5 положения ножей, задатчик 6 отрезаемой длины проката, сумматор 7, интег ратор 8, блок 9 переключения, ключ 10, множительно-делительные блоки 11 - 14 и интеграторы 15 и 16,

На фиг,2 йриведены тахограммы 17 и 18 летучих ножниц и диаграммы 19 и,20 тока электродвигателя ножниц, где точки F и F соответствуют моменту реза при различной заданной длине порезки.

Блок автоматического регулирования скорости ножниц построен по прин ципу подчиненного регулирования параметров электропривода и содержит пропорциональный регулятор 21 скорости, регулятор 22 тока, усилитель мощности, например, тиристорный преобразователь 23, датчик 24 тока и . электродвигатель 25,

Блok 9 переключения содержит компараторы 26 и 27, одновибраторы 28 и 29, элемент И 30 и триггеры 31 и 32.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии, соответствующем моменту, непосредственно предшествующему очередному резу, на входы сумматора 7, и интегратора 8 подается сигнал V с выхода датчика 3, пропорциональный скорости проката. На выходе сумматора 7 сигнал У„, задания скорости равен V, , так как сигнал 4V на выходе множнтельно- делительного блока 13 в указанный

момент времени равен нулю. Так как сигнал V отрабатывается блоком I автоматического регулирования с некоторой статической ошибкой регуля- тора Скорости, на вход интегратора 8 подается также сигнал VH , пропорциональный фактической скорости ножниц, в .результате чего на., выходе это

го блока имеется сигнал

U

dl

. .

(1)

0

который подается на вход блока 1, компенсируя статическую погрешность скорости и обеспечивая, тем самьм, 5 синхронизацию скоростей проката и ножниц, а следовательно, равенство сигналов V и V. , Сигнал задания диЧ п

намического тока I электроприводу, формируемый на выходе множительно0 делительного блока 14, в исходном состоянии равен нулю.

Начало цикла х ррезки определяется сигналом, вьщаваемым датчиком 5 положения ножей ножниц в момент окончания предыдущего реза. По этому сигналу, подаваемому на первый вход блока переключения, на втором выходе последнего формируется сигнал, открывающий Ключ 10, через которьй на вход первого множительно-делитель- ного блока 11 подается сигнал „, На вход умножения первого множительно- делительного блока 11, а также на входы деления второго, третьего и

5 четвертого множительно-делительных блоков. 12 - 14 с выхода задатчика 6 отрезаемой длины подается величина заданного рассогласования пути

40

uL L - L

мим

(2)

где L - заданная мерная длина реэки, L - минимальная длина отрезаемоМИН

го проката, равная периметру траектории ножей ножниц в цикле резки, ,

На вход деления блока 11 с другого выхода задатчика 6 подается вели- чина

L , L - L ,(3)

где величина перемещения проката, соответствующая части времени цикла порезки t , в тече- ние которой ножницы отрабатывают заданное рассогласование пути л1;. величина перемещения проката, соответствующая части Ефемени цикла порезки t ,

в течение которой заверпается переходный процесс изменения скорости ножниц и происходит их синхронизация со скоростью проката.

При постоянной скорости подачи полосы Vn время t отработки заданного рассогласования пути L определяется вьфажением

ь

у„

(4)

Выходной сигнал множительно-дели- тельного блока 11 определяется выра- J5

жением

v

uL

которое с учетом (4) имеет вид

/

AL

и

Этот сргнал подается на входы ин-,

тегратора 15, а также второго, треть- выражение(8)величине -g- : его и четвертого множительно-дели- тельных блоков 12-14.

N

-Ч

4

30

, 2K.t2 . 8 Подставив в это выражение значение К и решив относительно

лучаем

t- t.

t , поНа выходе интегратора 15 сигнал N увеличивается в соответствии с вьфажением

N. f V (t)dt t. (6)

Сигнал NI подается на вход умноже- Величину сигнала Н на выходе ин- ния множительно-делительного блока тегратора 15 в этот момент времени 12, выходной сигнал V которого опре- определяем, подставив в выражение деляется выражением

(12)

(6) значение

4.IUL Ч

где К т- - постоянный коэффициент,

Сигнал v подается на вход интегпратора 16 и на вход умножения множительн(Э-делительного блока 14.

На выходе интегратора 16 сигнал N определяется выражением

2fiL 1

N

t

(8)

Этот сигнал подается на вход умножения множительно-делительного блока 13 и третий вход блока 9 переключения. В результате на выходе блока 13 формируется сигнал &.V :

ли - HU

K,

16&L

(9)

где

К н- - постоянный коэффициент.

На выходе множительно-делительно- го блока 14 формируется сигнал задания тока электроприводу 1 , определяемый выражением

4 дЬ

из

Н5

(10)

По истечении времени t , когда

сигнал N, достигает значения

ЛЬ

Т

с первого выхода блока 9 переключения вьщается сигнал, по которому ра- 20 ота интегратора 15 реверсируется и сигнал N на его выходе начинает уменьшаться. Величину интервала времени t. можно определить, приравняв

выражение(8)величине -g- :

N

-Ч

4L

(П)

, 2K.t2 . 8 Подставив в это выражение значение К и решив относительно

лучаем

t- t.

t , по(12)

Величину с тегратора 15 определяем, п

(6) значение

(7)

40

t t

Ь

При этом

N

it t

AL

4

(13)

Начиная с момента времени t, изменения сигналов на выходах блоков будут описываться следующими выражениями. Сигнал N определяемся выражением

N

(14)

55

нием

t.

(15)

-Сигнал N определяется выражением

,

1304994

n i.t

(23)

N

it

2 & L a, t,

(24)

uV

16 &1 32 &L

и

t +

(25)

f5

32 uL 32 &L -Hb , Tf . tb

(26)

20

С момента времени, когда сигнал N изменяет свой знак, сигнал N , начинает уменьшаться и в момент времени t,, когда он снова становится рав-25

лЬ

ным величине , на первом выходе о

блока 9 переключения исчезает сигнал, реверсир тощий работу интегратора 15. Величину интервала времени t можно 30 определить, приравняв выражение (16)

&L

величине - : о

N

at t,z

(19)

Решая это уравнение относительно 40 t,, получаем

1-Т

(20)

В момент времени t величина сиг- нала N,j на выходе интегратора 15 определяется путем подстановки значения tj в выражение (14)

&L &L 3

Т t7 4 п

N

1 ,

4L

Т

(2)

Начиная с момента времени t, , сигналы на выходах блоков описьшают- ся следующими выражениями:

-.L.t;

-q

(22)

Сигнал &V , являющийся сигналом задания приращения скорости ножниц, подается на входы сумматора 7 и интегратора 8, На выходе сумматора 7 сигнал задания ст орости формируется в соответствии с выражением

V.

нзУ„ - liV..

(27)

На выходе интегратора 8 сигнал рассогласования л t формируется в соответствии с выражением

&1 д1с + I V, (t)dt j . .

(28)

- V.. (t)dt - f &V (t)dt

Под воздействием сигналов задания

скорости и пути блок 1 отрабатывает заданное рассогласование пути 4L, изменяя скорость ножниц по описаннр- - му кусочно-параболическому закону,

Для компенсации динамической ошибки регулятора скорости на четвертьй вход блока 1, являющийся входом регулятора тока, подается сигнал 1 задания динамического тока, являющийся производной от сигнала ьУ„ задан

М

ного приращения скорости ножниц. При этом сигналом д1 компенсируется лишь статическая ошибка регулятора скорости и динамическая ошибка регулятора тока,

В момент времени t t, когда сиг2 на выходе интегратора 16 уменьнал N

мается до нуля, на втором выходе блока 8 переключения сигнал становится равным нулю и ключ 10 закрывается, Сигналы лУ„. на выходе блока 13 и I на выходе блока 14 при этом также становятся равными нулю.

После завершения переходного процесса скорость ножниц синхронизируется со скоростью проката, а величина л на выходе интегратора 8 к моменту t окончания цикла порезки, со- ответсткующему началу следующего реза, определяется в соответствии с выражением (28) и равна

Д,

&Е„ + L С или с учетом (1) и (2)

ЛЕ

t-t,

М,

.o

Из выражения (29) видно, что в предлагаемом устройстве отработка заданного рассогласования пути осуществляется без ошибки, чем обеспечива-|5 которого соединен с выходом сумматоется высокая точность порезки проката на заданные длины,

В отличие от известного в предлагаемом устройстве формирования тахо- граммы летучих ножниц осуществляется 20 по кусочно-параболическому закону, в результате чего изменение тока электродвигателя (момента на валу ле- я-учих ножниц) происходит не ступен30

чато, а по линейному треугольному за-25 умножения которого подсоединен к выходу второго интегратора, вход которого соединен с первым входом второго множительно-делительного блока и выходом первого множительно-делительного блока, вход деления которого подсоединен к второму выходу задатчика отрезаемой длины, отличающееся тем, что, с целью снижения динамических нагрузок и увели-. 35 чения срока службы оборудования, оно снабжено третьим интегратором, третьим и четвертым множительно-делитель- ными блоками, входы деления которых соединены с первым выходом задатчика отрезаемой длины проката,., а первые входы - с выходом первого множительно-делительного блока, выход третьего интегратора соединен с третьим входом блока переключения и входом умножения третьего множительно- делительного блока, выход которого подсоединен к второму и третьему вхо-. дам сумматора и.первого интегратора, а вход третьего интегратора соединен

кону. При этом исключаются удары в кинематических звеньях механизма ножниц.. Кроме того, в предлагаемом устройстве в момент синхронизации скоростей проката и ножниц производная . от скорости ножниц равна нулю, что позволяет существенно уменьшить время завершения переходного процесса и увеличить время движения ножниц на пониженной скорости, благодаря чему улучшаются энергетические показатели устройства..

Положительный эффект применения устройства создается за счет снижения динамических нагрузок и увеличения срока службы оборудования летучих ноЯсниц,

Формула изобретения 45

Устройство управления летучими ножницами, содержащее блок автомати- .ческого регулирования скорости нож40

ниц, датчики скорости проката и нож-50 с выходом второго множительно-делиниц, датчик положения ножей, задат- чик отрезаемой длины проката, сумматор, два множительно-делительных блока, два интегратора, ключ и блок переключения, первый вход которого со- 55 кого регулирования.скорости ножниц.

-

10

единен с датчиком положения ножей, а первый и второй выходы - с управляющими входами первого интегратора и ключа, вход которого соединен с выходом датчика скорости проката, а выход - с первым входом первого мно- жительно-делительного блока, выход датчика скорости- ножниц соединен с первым входом блока автоматического регулирования скорости ножниц и первым входом первого интегратора, выход которого подсоединен к второму входу блока автоматического регулирования скорости ножниц, третий вход

ра, первый вход которого подсоединен к выходу датчика скорости проката и второму входу первого интегратора, первьш выход задатчика отрезаемой длины проката соединен с вторым входом блока переключения, входом умножения первого множительно-делитель- ного блока и входом деления второго .множительно-делительного блока, вход

30

25 35

25 35

40

тельного блока и с входом умножения четвертого множите. гьно-делительного блока, выход которого подсоединен к четвертому входу блока автоматкчесФиг,1

Изобретение касается автоматизации прокатного производства и может использоваться для управления летучими ножпицами, производящими резку проката на ходу на заданные мерные длины. Цель изобретения - снижение динамических нагрузок и увеличение срока службы оборудования. Изобретение осуществляет резку проката на ходу на заданные мерные длины путем регулирования соотношения средней за цикл резки скорости ножниц и скорости подачи проката с выравниванием этих скоростей к моменту реза. В промежутках между резами скорость ножниц изменяется по кусочно-параболическому закону, которому соответствует симметричная треугольная диаграмма динамического тока электродвигателя при разгоне и торможении привода. Изменение динамического тока осуществляется по линейному закону, в результате чего исключаются удары в кинематических звеньях механизма ножниц, что способствует уменьшению износа и увеличению срока службы ме- ханооборудования, Устройство формирует оптимальный для данной кусочно- параболической, тахограммы сигнал задания скорости, обеспечивающий минимум тепловых потерь в электроприводе, а также соответствующий указанной та- хограмме сигнал задания динамического тока, способствующий повьш1ению быстродействия системы регулирования скорости. Высокая точность порезки мерных длин (в том числе и при разгоне агрегата или переводе его на другую, технологическую скорость) достигается путем устранения ошибки, вызванной статизмом системы регулирования скорости. 4 ил. о S (Л со о 4 СО IX) 4

Фиг. 2

Редактор П. Гереши

Составитель А. Сергеев

Техред Л.Сердюкова Корректор А, Обручар

Заказ 1372/12Тираж 976Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ФигМ