Способ разделения листового проката и установка для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК B23D15/06 

г f

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам и устройствам для разметки листового материала перед порезкой его на заготовки различной длины.

Цель изобретения - повышение производительности и качества получаемых заготовок из листового материала.

На фиг.1 изображена схема установки для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - позиция разметки установки для разделения листового проката на фиг.3 - механизм перемещения источников света; на фиг.4 - то же, для поперечных источников света; на фиг.5 - блок-схема обработки информации; на фиг.6 - блок-схема управления операциями обработки информации; на фиг.7 - материнский лист в ходе разметки, вид сверху; на фиг.8 - диаграмма к расчетам для определения вписываемости изогнутого материнского листа.

Способ разделения листового проката включает размещение листа на позиции разметки, разметку с использованием световых линий, проецируемых на поверхность листа источником света, и его последующую порезку на заготовки с заданными размерами. Разметку выполняют путем проецирования на поверхность листа ортогональной

дающим столом 4, предназначенным для расположения обрезаемых листов на пути двойных ножниц 5 для обрезки кромок, за которыми следуют обрезные ножницы 6. Последние обеспечивают вырезание дочерних листов и материнского листа.

В конце установки предусмотрен отводящий стол 7 для дочерних листов. Разметочный пункт 1 содержит разметочный стол 8, верхняя часть которого образована рольгангом 9, на котором может перемещаться материнский лист ТМ, подаваемый из прокатного стана (не показан).

На входном конце зтого стола, т.е. между ним и выходом из ного стана, установлен портал 10, поперечно перекрывающий путь, определенный листом. Справа от стола 8, в направлении продвижения листа, предусмотрена кромочная линейка 11, к которой прикладывается материнский лист в ходе разметки. Вдоль противоположной стороны стола установлена рампа 12 с источниками 13a-13g света, (семь, в данном случае), тогда как на портале установлены два из этих источников 14а и 14Ь. Источниками света, преимущественно,являются лазеры, которые могут перекрьшаться с помощью обтюраторов, когда производимые ими лучи не используются.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам и устройствам для разметки листового материала перед порезкой его на заготовки различной длины. Целью изобретения является улучшение условий труда, повышение точности реза и качества получаемых заготовок. Способ разметки листового материала включает размещение листа на позиции разметки, разметку с использованием /JC световых линий. Разметка выполняется путем проецирования на поверхность листа ортогональной сетки световых линий (СЛ), последовательного параллельного перемещения крайних СЛ для определения вписываемости по ширине и длине и определения их максимальных значений. Далее осуществляют последовательное параллельное перемещение остальных СЛ для определения заданного набора заготовок и определяют координаты этих СЛ относительно краЙ7 них. Для исключения дефектов, находящихся на поле листа, осуществляют параллельное перемещение соответст- вующих продольных или поперечных СЛ. Установка для осуществления способа содержит разметочный пункт 1, верхняя часть которого вьтолнена в виде рольганга 9. Над рольгангом расположен портал 10 с источником света 14. Вдоль рольганга 9 размещена рампа с источниками света 13. Управление установкой осуществляется от электронно-вычислительной машины. 2 с. и 19 3.п. ф-лы, 8 ил. I5d /Je 13 f с со со 1 СО 00 о СЛ СЫ

сетки световых линий, последователь- 35 Световые источники 14а и 14Ь производят каждый два параллельных луча FI и F, находящиеся в одной плоскости и направленные вниз под разными углами, создающие, таким образом.

ного параллельного перемещения крайних световых линий для определения вписываемости по ширине и длине и определения их максимальных значений

последовательного параллельного пере- 40 на материнском листе продольные свемещения остальных световых линий для определения заданного набора заготовок и определения координат этих световых линий относительно крайних. Для исключения дефектов, находящихся на поле листа, осуществляют параллельное перемещение соответствующих предельных или поперечных световых линий. Положение световых линий кортовые линии t и t. Лазеры могут

быть выполнены с цилиндрической оптикой или с развёрткой.

Каждый световой источник 13a-13g 45 производит световой луч F таким образом, чтобы проецировать на листе столько же поперечных линий t Эти лучи, преимущественно, создаются лазерами с разверткой в изменяемой ректируют в зависимости от температу- 50 плоскости. Источники 13a-13g установ- ры размечаемого листа и изменения его лены качающимися на опорах для того, ширины.чтобы производимые ими линии могли

Установка для разделения листово- быть помещены по выбору оператора в го проката содержит разметочный пункт изменяемом заданном месте зоны мате- 1, снабженный на своем выходном конце 55 ринского листа, для которой предназ- ножницами 2 для обрезки головной час- начен рассматриваемый лазер. ти материнских листов ТМ, вслед за Другими словами, линии tj.g которыми предусмотрен маркировочный могут перемещаться в продольном на- блок 3. Этот блок установлен над по- правлении по усмотрению оператора

товые линии t и t. Лазеры могут

посредством соответствующего управления движениями световых источников I3a-13g.

Механизм 15 перемещения световых источников 14а и 14Ь содержит подитп ники 16, которые закреплены на портале 10 и в которых установлен шариковый винт 17. Опорная каретка 18, содержащая гайки 19, установлена по- движной в продольном перемещении на винте, когда последний приводится вг вращение. Эта каретка поддерживает тот или другой из источников света 14а или 14Ь, представляющих здесь каждый два лазера 20а и 20Ь, дающих соответственно лучи F и F.

Винт 17 может быть приведен во вращение шаговым двигателем 21 муфты 22. С винтом 17 также спарено угло- вое кодирующее устройство 23, преимущественно многооборотного абсолютного типа. Это кодирующее устройство способно выдавать двоичный код типа Грэй, величина которого является функцией линейного перемещения каретки 18 вдоль винта 17. Этот код преобразуется в чисто двоичный код в преобразователе 24, за которым следует контур 25 коррекции размерных допус- ков и командно-вычислительный блок 26, который соединен с шаговым двигателем 21, а также с вычислительной мащиной 27 (фиг.5).

Механизм 15, предназначенный для светового источника 14Ь, содержит, кроме того, редуктор 28,29 из-за относительно большой длины бесконечного винта 17 этого механизма. Этот редуктор также связан с кодирующим уст- ройством 23.

Механизм 30 перемещения одного из световых источников 13a-13g содержит лазер 31 с разверткой, установленной на опоре 32, качающейся вокруг гори- зонтальной оси, причем оптическая ось лазера наклонена по отношению к горизонтали так, чтобы луч F мог чертить поперечную линию на материнском листе ТМ. Качающаяся опора уста- новлена с возможностью вращения в неподвижной консоли 33.

Механизм, кроме того, содержит шариковый винт 34, на котором установлен подвижный в продольном перемещении храповик 35, через который проходят два гладких стержня 36, закрепленные в качающейся опоре 32. Винт 34 через редуктор 37 связан с шаговым

. юJ5

20 25 ЗО

5 до

З Q

5

двигателем 38, а с угловым кодирующим устройством 39 - через муфту 40.

Как и в механизме 15 источников 14а и 14Ь, кодирующее устройство 39 соединено с преобразователем 41 кода Грэя в двоичный код, за которым следует контур 42 компенсации допусков, к которому подключен командно-вычислительный блок 43, соединенный с вычислительной машиной 27.

Система 44 обработки информации и управления включает в качестве центрального компонента микроЭВМ или вычислительную мащину 27, вокруг которой сгруппированы следующие периферийные компоненты.

Общее управление приводами и изготовлением материнских и дочерних листов осуществляется с помощью центральной вычислительной машины 45 большой мощности, которой может быть вычислительная машина управления - предприятием. Вычислительная машина 45 хранит в памяти и ведет заказы на листы, поставляемые клиентам. Заказы передаются по линии 46 к вычислительной машине 27 настоящей установки в виде документа, названного карточкой разметки. Этот документ, который может быть материализован на печатном устройстве, содержит размеры и металлургические характеристики обрабатываемых листов.

Вычислительная машина 27 также соединена линиями 47-49 соответственно со световыми источниками 13a-13g, 14а и 14Ь, с пультом 50 управления разметкой, с экраном 51 или другим устройством воспроизведения информации - линией 52, при этом все компоненты расположены в разметочном пункте 1.

Информация, полученная в ходе разметки, передается в вычислительную машину 45 управления, а также по линиям 53 и 54 на ножницы 5 и 6, которые снабжены пультами 55 и 56 управления и индикаторными экранами 57 и 58. Информация, касающаяся координат разметочного листа, передается линией 59 в маркировочный блок 3, который составляет к каждому вьфезаемому дочернему листу полную идентификационную формулу. Обрезные ножницы 2 соединены с вычислительной машиной 27 линией 52. Устройство 60 для замера температуры предусмотрено для внесения корректировки по длине и компенса1лни таким образом возможного расгаирения листов в зависимости от температуры. Это устройство соединено с вычисли- тельной машиной 27 линией 61. Другое устройство 62, соединенное с вычислительной машиной 27 линией 63,позволяет, в случае необходимости, учитывать изменения толщины от одного листа к другоыу, изменения, которые могут влиять на замеры, проведенные при посредничестве положений лазеров в ходе разметки.

Операторский пульт 50 также под- ключен к вычислительной машине 27 линиями 64-66, по которым передаются приказы, относящиеся к дефектам, обнаруженным на материнских листах в ходе разметки, таким, как изогнутый лист, лист недостаточной.длины, лист с неустранимыми дефектами и т.п.

Установка для разделения листовог проката работает следуюп1им образом.

При подходе материнского листа к обрезным ножницам 2 от прокатного стана (при этом лист проходит под порталом 10) оп ератор запрашивает с помощью клавиатуры пульта 50 характеристики рассматриваемого материнс- кого листа, уточняя номер прокатки. Эти характеристики, заложенные в карточку разметки, посылаются в вычислительную машину 27 вычислительной машиной 45 управления и высвечиваются на экране 51 (операции 67 и 68, фиг.6).

Получившая таким образом данные, относящиеся к положению и характеристикам размеченных дочерних , - вычислительная машина автоматически приводит-двигатель 21 и световой источник 14Ь, перемещающий световую линию t, для определения размещения левой кромки листа по направлению перемещения, которая далее называетс большой кромкой. Лист продвигается будучи приложенным к линейке 11 свое противоположной кромкой, назьгеаемой далее малой кромкой. Линия t шой кромки размещена на теоретическо расстоянии 1„ от этой линейки 11.

Я КС

Лист расположен таким образом, что его передний край или головка оказывается под ножницами 2, обреза

ется и оператор управляет световьм источником 14а для перемещения линий малой кромки t,, причем эта команд набирается на пульте 50 и передается

5 0

5 о

Q с л

5

соответствующему механизму 15 (фиг.З) при посредничестве вычислительной маишны 27 .

Перемещая линию t,, оператор пытается отодвинуть, насколько это возможно, неровности края малой кромки материнского листа (фиг.7), что может быть выполнено только при условии потери относительно широкой полосы листа. В данном примере материнский лист содержит, например, боковой дефект D, который следует устранить при вырезке дочерних листов (значение дефектов сильно преувеличено для лучшего пояснения).

Переместив таким образом линию t( , оператор закрепляет выбранное по уоже- ние на своем пульте 50, что вводит соответствующие данные в память вычислительной машины 27 (операция 69, фиг.6).

Во время регулировки линии t, лазеры 14а и 14Ь перемещаются совместно с одной и той же амплитудой в том же направлении так, что линии С,и t, сохраняют то же расстояние.

Оператор в этих условиях проверяет, верна ли вписываемость по ширине (нет ли дефектов справа от линии t , глядя в направлении перемещения листа). Если она является правильной, вписываемость по ширине определяется, положение линии t утверждается оператором и вводится в память в вычислительную машину 27. В противном случае оператор осуществляет корректировку, чтобы затем утвердить новое положение (операция 70), что приводит к полезной ширине, меньшей максимальной ширины (не показано).

Из-за наличия дефекта D на противоположной кромке материнский лист имеет в данном примере полезную ширину 1, действительно меньшую, чем

ширина 1

/nof.c

, НО этот дефект устраняется другим образом, и дочерние листы, окончательно обрезанные, имеют, таким образом, ширину 1„ох;,не- смотря на наличие дефекта.

Данные вписываемости по полезной ширине и по максимальной ширине появляются на экране 51 оператора (операции 71 и 72).

Установка, следовательно, готова к приему данных, приводящих к вписываемости ло длине материнского листа ТМ. Отрезные ножницы 2 дают опорную линию по его длине после обрезки

головки листа и/или производят обрезку образца. Однако, согласно варианту, эта опорная линия по длине может быть также, получена оптически с помощью одного из поперечных лазеров (13a-13g). Этот лазер называется головным лазером.

Оператор выбирает и устанавливает один из поперечных лазеров рампы 12 в зависимости от теоретической длины листа (хвостовой лазер) так, чтобы отодвинуть все неровности к краю, противоположному головке, и утверждает выбранное таким образом положение. Эта операция, следовательно, дает в вычислительную машину 27 величину полезной длины, заключенной между лезвием ножниц 2 и утвержденным положением хвостового лазера, учитывая в необходимом случае взятие образца в головке листа. Образцы могут быть выбраны в других местах последнего, и данные по длине, относящиеся к этому, берутся из вычислительной машины 45 управления, которая при посредничестве вычислительной машины 27 прикладывает их к рассматриваемым лазерам рампы 12.

Положение хвостового лазера утверждается (операция 73).

Вычислительная машина 27, получив данные о температуре посредством устройства 60, делает запрос, следует ли скорректировать величину установленной длины, чтобы скомпенсировать температурное удлинение (операция 73а). Оператор может затем утвердить эту длину (74) или исправить ее (75)

I

При отсутствии дефектов вычислительная машина 27 вписывает непосредственно в материнский лист ТМ некоторое число дочерних листов (операция 76), учитывая, с одной стороны, i гр- точку разметки, которую она получила из вычислительной машины 45 и, с другой стороны, размеры, отмеченные кромочными лазерами и хвостовым лазером.

В эту последнюю операцию могут быть включены различные подпрограммы.

Прежде всего, оператор может (фиг.7) осуществить разграничение мертвых полос ВМ (операция 77), чтобы изолировать в листе дефект D (или другой дефект, находящийся где- то в листе) посредством соответствующей команды лазерам 13d и 13е.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Оператор также может разгранич11ть дополнительную изымаемую полосу (операция 78), после чего программа переходит к операции 79 запроса разметки, которая начинает расчет вычислительной машиной окончательной разметки листа в зависимости от всех предварительно введенных данных. Вычислительная машина устанавливает все лазеры, от лазера 13а до хвостового лазера, и результат высвечивается на экране 51 (операция 80).

Если операт -р желает изменить окончательную разметку (операция 81) программа зацикливается на операции 80, чтобы могла быть установлена исправленная разметка.

Затем программа переходит к опера- 82 утверждения маркировки, что блокирует любое измерение в разметочном пункте 1, причем план разметки остается неизменным до удаления листа.

После утверждения вычислительная машина 27 закладывает все данные в свою память (операция 83).

Таким образом, обработанный материнский лист позволяет во всех случаях размещение дочерних листов в соответствии с карточкой разметки и с заказами, определяющими параметры дочерних листов, учитывая собственные допуски материнского листа, температуру, толщину листа и т.п. Однако в некоторых случаях накопление допуском не позволяет осуществить разметку с оптимальным размещением. В этом случае предлагаемая установка позволяет найти компромисс размещения, приводящий к оптимальному использованию материала материнского листа, полностью соблюдая требуемые допуски на уровне проката, выходящего из установки.

В общем случае дочерние листы поставляются с номинальным размером по длине С„, который никогда не должен быть ниже. Напротив, листы поставляются с Номинальным размером, увеличенным на положительный допуск е, причем в использовании желательно, чтобы длина поставляемого проката имела возможно больший размер С„+е, назьгеаемый максимальной длиной.

Когда в конце операции 76 (фиг.6) оператор определил и утвердил полезную длину 1„ материнского листа, может оказаться, что эта длипа будет недостаточной, учитывая длину изымавмой полосы, для того, чтобы при вырезке все дочерние листы, требуемые карточкой разметки, имели размеры .

Если полезная длина In материнского листа вьше суммы длин размера дочерних листов и минимального ра изымаемой полосы, вычислительная машина 27 осуществляет расчет средней, принимая при разметке длину дочерних листов, величиной (операция 8А, фиг.6).

Напротив, если полезная длина 1 меньше суммы длин размера дочерних листов и изымаемой полосы, вычислительная машина программируется так, чтобы установить размещение, которое устраняет один или несколько дочерних листов, тогда отходы материнского листа перерабатываются (опера- 1Ц1Я 85) .

В некоторых случаях дочерние листы могут быть изготовлены с допуском находящимся вблизи номинальной величины, например в случае, когда эти листы служат для изготовления труб.

В этом случае после определения полезной длины 1 материнского листа (операция 76) оператор вводит предельные значения L и L диапазона принятых допусков. В вычислительной машине 27 создается схема таким об- разоМ, чтобы выполнить подпрограмму распределения (операция 86), базирующуюся на расчете, устанавливающем число X листов длиной Ij/v и число у длиной L.

В первую очередь эта подпрогрдм- ма проверяет, делится ли L на i. , если да, то вычислительная машина указьшает .число х Ь„/Ь„ листов с максимальной длиной L,, при этом число у листов с минимальной длиной L п равно нулю.

Если L не делится на L, вычислительная маошна выполняет алгоритм:

е т.„-е

L

Т m J

..,

X - число листов длиной L;, (максимальной) ;

у - число листов длиной L (минимальной) ;

полезная длина материнского

п

листа;

- коэффициент, указывающий отношение суммы длин дочерних листов к полезной длине ма- теринского листа.

Этот алгоритм позволяет вычислительной машине 27 определить максимальное число дочерних листов, которое можно разместить в рассматриваемом материнском листе.

Подпрограмма может включать инструкции, принятые по желанию оператора, проводящие разметку дочерних листов, длины которых являются промежу- точными между L и L, по формуле

Ь„ L : L

1 ;

где L - промежуточная длина дочерних листов.

Вычислительная машина может осуществлять подпрограмму распределения (операция 87), учитывая дефекты, существующие в материнском листе и отмеченные до этого. В этом случае вычислительная машина 27 рассматривает каждый участок материнского листа ТМ, свободный от дефектов, как матсринский лист длиной L. Последний рассматривается как новый материнский лист, в котором размещение может устанавливаться указанным образом.

Подпрограмма содержит инструкции,

позволяющие перегруппировывать полосы, не используемые в этих вторичных материнских листах вследствие расчета распределения.с полосами, свободными от дефектов, что приводит к оптимальному использованию материала.

Оператор, установив, что полезная ширина L., полученная во время операции 70, недостаточна, визуально проверяет лист, чтобы установить, имеет ли лист малую ширину, либо он изогнут так, что правильное размещение по ширине не может быть нормально осуществлено. В общем случае листы

все гда лежат на размегочном пункте 1 таким образом, что их вогнутый край повернут к линейке 11.

Если лист изогнут, оператор ;зклго- чает (операция 88) подпрограмму

изогнутый лист (операция 89), и вычислительная машина 27 рассчитывает вписываемость по следующему алгоритму (фиг.8):

11

f

Чь

L + L

reb

где 1 ширина, выкраиваемая из изогнутого материнского листа;

теоретическая ширина изогнутого материнского листа ; стрелка внутренней дуги (от линейки 11) изогнутого материнского листа; длина хорды внутренней дуги; выкраиваемая длина; ширина,выкраиваемая после обрезки материнского листа. Расчет и Ц позволяет определить вписываемость ширине путем сравнения ly, и 1 размеченных дочерних

10

Чь- f L - Lr - ЧеЬготовки, включающий размещение листа на позиции разметки, разметку с использованием световых линий, проецируемых на поверхность листа источни- ками света, и его последующую порезку режущими элементами разделительных устройств, отличающий- с я тем, что, с целью повышения про изводительности и качества получаем1. изделий, разметку выполняют путем проецирования на поверхность листа ортогональной сетки световых линий, последовательного параллельного пере мещеция противоположных крайних световых линий для определения вписьгоае мости по ширине и длине листового проката, последовательного параллель ного перемещения световых линий, пер пендикулярных направлению подачи лис тового проката для определения задан ного набора заготовок, определения координат этих световых линий относи тельно крайних и установка листа относительно упомянутых режущих элемен тов в соответствии с координатами.

U

20

25

листов и число размещаемых дочерних листов на вьжраиваемой длине.

После операции 83 накопления информации о вписываемости вычислительной машине 27 может быть отдан приказ передать соответствующие данные другим органам установки для обрезки, 30 получают путем обрезки одной из стоа именно маркировочной машине 3, кромочным ножницам 5 и ножницам 6 для установки длины, причем данные также могут быть накоплены в центральной вычислительной машине 45 управления.

Маркировочный блок 3 принимает данные по длине, соответствующие началам дочерних листов, и с помощью этих данных прикладывает маркировку к дочерним листам, идентифицируемым таким образом.

То же самое может быть в отношении ножниц 5 и 6, которые могу г управляться непосредственно данными вписываемости, установленными в разметочном пункте, или управляться оператором, получающим эти данные и вводящим их на пульте управления, принадлежащем ножницам.

В последнем случае план обрезки дочерних листов передается оператору ножниц 6. Он содержит продолжение приказов по установке подвижного упора ножниц, необходимых.для получения до,черних листов. Формула изобретения

37330512

готовки, включающий размещение листа на позиции разметки, разметку с использованием световых линий, проецируемых на поверхность листа источни- ками света, и его последующую порезку режущими элементами разделительных устройств, отличающий- с я тем, что, с целью повышения производительности и качества получаем1.х изделий, разметку выполняют путем проецирования на поверхность листа ортогональной сетки световых линий, последовательного параллельного пере- мещеция противоположных крайних световых линий для определения вписьгоае- мости по ширине и длине листового проката, последовательного параллельного перемещения световых линий, перпендикулярных направлению подачи листового проката для определения заданного набора заготовок, определения координат этих световых линий относительно крайних и установка листа относительно упомянутых режущих элементов в соответствии с координатами.

U

20

25

, 30 получают путем обрезки одной из сто

рон листового проката, перпендикулярной направлению подачи.

кромке листа осуществляют путем параллельного перемещения последней поперечной световой линии, при этом остальные поперечные световые линии устанавливают в соответствии с длинами мерных заготовок.

разметки измеряют температуру размечаемого листа и осуществляют соответствующую корректировку положения поперечных световых линий.

5

0

5

0

5

.. г

5

корректировки поло- по п.11

о т л и0

для определения и жения датчиков.

снабжена датчиками измерения толщины разрезаемого листа, соединенными с электронной вычислительной машиной.

на с приводами разделительных устройств .

Фиг, 4

33ui о

,r-eb

Фиг. 8