Устройство управления летучими ножницами, снабженными механизмом выравнивания скоростей

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к. системам управления оборудованием летучих ножниц, работающих в режиме непрерывного вращения и снабженных механизмом выравнивания скоростей. Цель изобретения - повышение точности порезки и улучшение ja4ecTBa реза,- достигаетс: за счет повышени быстродействи аналогового и цифрового регул торгз скорости на прот жении всего цикла поре - ки путем изменени коэффициента усилени ! в контуре регулировани скорости пропорционально фактическому текущему, значению суммарного момента инерции электропривода, вычисл емому блоком вычислени момента инерции. 2 ил. Изобретение относитс к машиностроению, в частности к конструкции систем управлени оборудованием летучих ножниц, работающих в режиме непрерывного вращени и снабженных механизмом выравн)- вани скоростей (МВС), используемым на высокоскоростных агрегатах поперечной резки рулонного проката и устанавливав-' мым между приводным электродвигателем и барабанами летучих ножниц (ЛН) дл выравнивани в момент реза линейной скорости ножей со скоростью проката. При этом величина устанавливаемого в МВС эксцентриситета однозначно определ етс задан ной длиной порезки проката и диаметром барабанов Л Н. Заданна длина порезки при этом обеспечиваетс регулированием средней за один оборот скорости привода ЛН и скорости проката.Известна установка дл резки полосового проката, снабженна двум упругодемпфирующими элементами, один из которых соединен с правильной машиной, а другой - с валом ведущего барабана ножниц.Недостатком этой системы вл етс наличие специального тормозного двигател и системы управлени к нему, что существенно усложн ет ее, а также очень малый диа N О 00О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 23 D 25/00, 36/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4812607/02 (22) 09.02,90 (46) 15.02.92, Бюл, № 6 (71) Украинский государственный проектный и проектно-конструкторский институт

"Тяжпромэлектропроект" . (72) С.Я.Волков, В.Ф.Каиль, Ю.M,Êðèòñêèé;

Г.Ф,Ранио, И,Д,Розов, В.П.Руденко и

В.И.Холодный (53) 621.967 (088.8) (56) Фишбейн В.Г. и др. Цифроаналоговая система управления электроприводом летучих ножниц.— Электротехническая промышленность. Сер. "Электропривод", 1978, вып. . 7(69), с. 13 — 16.

Авторское свидетельство СССР

N 1006105, кл. В 23 D 25/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N1107970,,кл. В 23 D 25/00, 1983, Авторское свидетельство СССР

N 1234072, кл. В 23 D 25/16, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1440627, кл, В 23 0 25/00, 1987.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции систем управления оборудованием летучих ножниц, работающих в режиме непрерывного вращения и снабженных механизмом выравнивания скоростей (МВС), используемым на высокоскоростных агрегатах поперечной резки рулонного проката и устанавливаемым между приводным электродвигателем и барабанами летучих ножниц (ЛН) для вы-. равнивания в момент реза линейной скорости ножей со скоростью проката. При этом величина устанавливаемого в МВС эксцентриситета однозначно определяется задан„„ЯЦ „„1 712080 А1 (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕТУЧИМИ НОЖНИЦАМИ, СНАБЖЕННЫМИ МЕХАНИЗМОМ ВЫРАВНИВАНИЯ СКОРОСТЕЙ (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к. системам управления оборудованием летучих ножниц, работающих в режиме непрерывного вращения и снабженных механизмом выравнивания скоростей. Цель изобретения — повышение точности порезки и улучшение качества реза,— достигается за счет повышения быстродействия аналогового и цифрового регулятор з скорости на протяжении всего цикла пореки путем изменения коэффициента усиле- 3 ния. в контуре регулирования скорссти пропорционально фактическому текущему значению суммарного момента инерции электропривода, вычисляемому блоком вычисления момента инерции. 2 ил, С>

QO ной длиной порезки проката и диаметром барабанов ЛН. Заданная длина порезки при этом обеспечивается регулированием средней за один оборот скорости привода ЛН и скорости проката.

° ей

Известна установка для резки llollOcoваго проката, снабженная двумя упругодемпфирующими элементами, один из которых соединен с правильной машиной, а другой — с валом ведущего барабана ножниц.

Недостатком этой системы является наличие специального тормозного двигателя и системы управления к нему, что существенно усложняет ее, а также очень малый диа1712080 пазон изменения точно отрезаемых длин ввиду весьма ограниченной зоны деформации упругодемпфирующих элементов (порядка 5 ). Кроме того, при переходах на другие длины порезки, а также при технологических изменениях скорости разрезаемого проката в этой системе необходимо дополнительно проворачивать датчик реза до исключения "подергиваний" при резе.

Известно уcòðîéñòâî для управления летучими ножницами, работающими в режиме непрерывного вращения, в котором при помощи датчиков перемещения проката и ножниц, преобразователя код — частота, реверсивного счетчика и еще некоторых элементов фактически реализована цифроаналоговая следящая система регулирования уровня скорости двигателя ножниц в соответствии с заданной длиной порезки.

Недостатками этого устройства являются недостаточная точность отрезания мерных длин и ухудшение качества реза, обусловленные несоответствием линейной скорости ножей ножниц и скорости проката в момент реза, а также циклической потерей при обнулении реверсивного счетчика сигнала в цифровом регуляторе, который компенсирует погрешность аналогового регулирования скорости, Известно также устройство управления летучими ножницами, содержащее блоки согласования по положению и по скорости, а также первый, второй и третий блоки коррекции, Устройство фиксирует ошибку в длине порезки, сравнивает ее с допуском и при необходимости приступает к ее устранению.

Недостатками этого устройства являются повышенная сложность, а также недостаточная точность порезки, вызванная медленным устранением ошибки в длине порезки, что особенно неприемлемо для высокодинамичных агрегатов поперечной резки рулонного проката.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления летучими ножницами, работающими в режиме непрерывного вращения, содержащее связанные с валом ножниц через механизм выравнивания скоростей привод, тахогенератор, импульсный датчик перемещения ножниц и датчик реза, импульсный датчик перемещения проката, связанный с прокатом посредством мерительных роликов, последовательно соединенные преобразователь код— частота, реверсивный счетчик, первый преобразователь код — напряжение и.регулятор скорости, последовательно соединенные нереверсивный счетчик, блок компенсации динамического момента, второй преобразователь код — напряжение и блок умножения, а также квадратор, преобразователь частота — напряжение и задатчик длины, Это устройство работает как цифроаналоговая

5 следящая система регулирования уровня скорости двигателя ножниц в соответствии с заданной длиной порезки, а для устранения влияния на вал приводного двигателя переменного в цикле порезки динамическо10 ro момента, обусловленного неравномерностью вращения вала барабанов ЛН, производится его компенсация путем формирования в каждом цикле порезки сигнала задания динамического тока и подачи его на 15 второй вход регулятора тока привода ЛН.

Однако такое устройство характеризуется недостаточной точностью отрезания мерных длин и ухудшением качества реза, обусловленными колебаниями скорости

20 двигателя от действия не полностью скомпенсированного динамического момента, Эффект неточной компенсации возникает за счет временного несоответствия сигнала задания динамического тока фактическому

25 динамическому моменту с учетом инерционности контура регулирования тока, Причем отмеченные колебания скорости двигателя не могут быть устранены аналоговым и цифровым регуляторами скорости ввиду их по30 нижен ного быстродействия, В свою очередь, коэффициенты усиления аналогового и цифрового регуляторов скорости, оп-, ределяющие их быстродействие, выби1 раются из условий устойчивости и заданно35 го качества регулирования процесса в.зависимости от параметров силовой части системы, в частности от момента инерции движущихся масс. При наличии MBC суммарный момент инерции, приведенный к ва40 лу двигателя, ввиду переменного в цикле порезки передаточного отношения МВС является величиной переменной, и по условиям устойчивости регуляторы скорости рассчитываются с учетом наименьшего зна45 чения суммарного момента инерции, а это означает, что в течение значительной части оборота ЛН, когда суммарный момент инерции привода значительно больше минимального, регуляторы скорости имеют, 50 пониженное быстродействие и не могут устранить колебания скорости вала приводно1, го двигателя от действия не полностью скомпенсированного динамического момента.

55 Цель изобретения — повышение точности порезки и улучшение качества реза, Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены последовательно соединенные блок вычисления момента инерции, третий преобразователь код — напря1712080

10

Lo тз =fn (2) 20

30

35 скорости

45

Е L — Lo

Lз + Lо (3) 50

55 жение и второй блок умножения, второй вход которого соединен с выходом регулятора скорости, а выход подсоединен к первому входу привода ножниц, причем выход нереверсивного счетчика подключен к первому входу блока вычисления момента инерции, второй вход которого соединен с выходом задатчика длины.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2— фун кц ион ал ьная схема и ри вода летучих ножниц.

Устройство содержит привод 1 летучих ножниц (ЛН) 2, сочлененных с приводом через механизм 3 выравнивания скоростей (MBC). С валом привода ножниц связаны тахогенератор 4, импульсный датчик 5 пере- . мещения ножниц и датчик 6 реза, С прокатом 7 посредством мерительных роликов 8 связан импульсный 9 датчик перемещения проката.

B контур цифрового регулирования скорости привода ЛН входят преобразователь

10 код — частота в качестве задатчика частоты, связанный с задатчиком 11 длины, реверсивный счетчик 12, первый преобразователь 13 код — напряжение, замкнутый контур аналогового регулирования скорости и датчик 5.

B контур аналогового регулирования скорости входят регулятор 14 скорости, привод 1 летучих ножниц и тахогенератор 4, а также преобразователь 15 частота — напряжение в качестве аналогового задатчика

Канал компенсации динамического момента составляют нереверсивный счетчик

16, блок 17 компенсации динамического момента, квадратор 19, второй преобразователь 18 код — напряжение и первый блок 20 умножения.

Канал компенсации переменного момента инерции составляют блок 21 вычисления момента инерции, третий преобразователь 22 код — напряжение и второй блок

23 умножения, Привод 1 летучих ножниц содержит приводной электродвигатель 24, питаемый от усилителя 25 мощности, в качестве которого может быть использован, например, тиристорный преобразователь,. и контур регулирования тока приводного двигателя, включающий в себя регулятор тока на усилителе 26 и датчик 27 тока, Устройство работает следующим образом.

Мерная порезка проката на заданные длины производится за счет непрерывного цифрового регулирования угловой скорОсти двигателя ножниц в соответствии с выражением a — - — =2л —, (1)

Vn Lo Vn

Вн -з -з где Vn — скорость прокатки;

RH, Lo — соответственно радиус и периметр образцов ЛН;

1 з — заданная длина отрезаемых листов.

Регулирование угловой скорости двигателя ножниц в соответствии с соотношением (1) реализуется путем формирования частотного сигнала задания в соответствии с выражением где fn — частотный сигнал с выхода датчика 9, пропорциональный скорости проката.

Преобразователь 15 частота-напряжение преобразуетсигнал f3 в пропорциональный ему сигнал Un аналогового задания скорости привода. Точное поддержание скорости привода ЛН на уровне, соответствующем частоте f3, осуществляется путем астатического цифрового регулирования при помощи реверсивного счетчика 12, в котором сравниваются частоты задания f3 и обратной связи fH от датчика 5. Первый преобразователь 13 код-напряжение преобразует выходной сигнал реверсивного счетчика 12 в аналоговый сигнал hU, непрерывно компенсирующий погрешность аналогового контура регулирования скорости привода ножниц. МВСЗ преобразует равномерное вращение привода ножниц в неравномерное внутри одного оборота вращение барабанов Л Н таким образом, чтобы, сохранив среднюю за один оборот скорость,обеспечить в момент реза равенство линейных скоростей ножей ножниц и проката. Величина эксцентриситета М ВС 3 устанавливается в зависимости от отрезаемой длины в соответствии с соотношением где vP — относительный и абсолютный эксцентриситет МВС;

r — радиус кривошипов MBC.

Неравномерность вращения вала барабанов ЛН внутри каждого оборота вызывает появление динамических моментов на валу приводного двигателя, в результате чего возникают колебания скорости вала приводного двигателя, отрицательно влияющие

1712080 на точность порезки отрезаемых длин и качество реза, Так как отмеченный динамический момент зависит от установленного эксцентриситета, т.е. от заданной длины отрезаемого листа, и является функцией угла поворота вала привода

Ядран =16 йРд F (La, а), (4) где Ie — момент инерции барабанов ЛН;

Е(Ь, a) — относительный динамический момент, т.е. момент при единичной угловой скорости приводного вала и при единичном моменте инерции барабанов ЛН, то для частичного устранения его влияния на вал приводного двигателя осуществляется его компенсация путем формирования в каждом цикле порезки сигнала задания динамического тока Ui и подачи его на второй вход регулятора 26 тока привода 1 ЛН. Для этой цели в нереверсивном счетчике 16 с момента времени, определяемого сигналом датчика реза, формируется код угла а поворота вала приводного двигателя путем подсчета импульсов частоты fH. В блоке 17 компенсации динамического момента по величине кодов а и формируется код Мд относительного динамического момента

F(L>, а), соответствующего текущему значению угла поворота приводного вала при заданной длине порезки. Блок 17 выполнен на основе элемента программируемой памяти, каждая страница памяти которого определяется кодом L3, адрес ячейки в каждой странице — кодом а, а содержимое каждой ячейки памяти представляет собой код Мд, который преобразователем 18 преобразуется в пропорциональное ему напряжение 0д, последнее в блоке БУ-1 20 умножается на сигнал К вд, поступающий в выхода квадpampa 19. Таким образом, на выходе первого блока 20 умножения образуется сигнал

Ulq задания динамического тока в полном соответствии с выражением (4). В момент прихода очередного сигнала от датчик реза обнуляется нереверсивный счетчик 16, и цикл работы блока 17 повторяется.

За счет временного несоответствия с учетом инерционности контура регулирования тока сигнала задания динамического тока фактическому динамическому моменту при изменениях в широких пределах рабочей скорости двигателя имеет место неполная компенсация указанного динамического момента, приводящая к колебаниям скорости двигателя. Поэтому для эффективного устранения указанных колебаний реализован канал компенсации переменного момента инерции, позволяющий добиться

15 (5) 50

45 максимального быстродействия аналогово- го и цифрового регуляторов скорости на протяжении всего цикла порезки. Известно, что в системах подчиненного регулирования параметров для достижения максимального быстродействия в контуре регулирования скорости при выполнении заданных требований к устойчивости коэффициент регулятора скорости должен быть пропорционален моменту инерции электропривода.

Поэтому выходной сигнал регулятора 14 скорости умножается во втором блоке 23 умножения на сигнал Ui, пропорциональный коду Ni суммарного момента инерции 1-. электропривода с МВС, который определя- ется соотношением где 1д — момент инерции двигателя;

i(L3,Q ) = lcd> — мгновеннре значение передаточного отношения MBC.

Код Nl формируется в блоке 21 вычисления момента инерции по величине кодов аи L>, (Блок 21 вычисления момента инерции, как и блок 17, выполнен на основе элемента программируемой памяти, каждая страница которого определяется кодом. L3, адрес ячейки в каждой странице определяется кодом а, а содержимое каждой ячейки представляет собой код Ni. Блок 21 работает циклически, синхронно с блоком 17, а цикл определяется ростом содержимого нереверсивного счетчика 16 и его обнулением в момент реза.

Таким образом, применение изобретения позволяет повысить качество и точность реза за счет повышения быстродействия аналогового и цифрового регуляторов скорости на протяжении всего цикла порезки листа путем изменения коэффициента усиления в контуре регулирования скорости пропорционально фактическому текущему значению суммарного момента инерции электропривода, определяемого в блоке вычисления момента инерции.

Формула изобретения

Устройство управления летучими ножницами, снабженными механизмом выравнивания скоростей, содержащее связанные с валом ножниц через механизм выравнивания скоростей привод летучих ножниц, тахогенератор,,импульсный датчик перемещения ножниц и датчик реза, импульсный датчик перемещения проката, последовательно соединенные преобразователь код — частота, реверсивный счетчик, первый

1712080

Фиг. 1 и реоб разо вател ь код — напряжение и регулятор скорости, последовательно соединенные нереверсивный счетчик, блрк компенсации динамического момента, второй преобразователь код — напряжение и 5

-. блок умножения, а также квадратор, преобразователь частота-напряжение и задатчик длины отрезаемого проката, выход которого подсоединен к кодовому входу преобразователя код — частота, импульсный вход кото- 10 рого подсоединен к выходу импульсного, датчика перемещения проката, а выход через преобразователь частота — напряжение — к второму входу регулятора скорости, выход импульсного датчика перемещения- 15 ножниц подсоединен к второму входу реверсивного счетчика и счетному вхОду нереверсивного счетчика, вход сброса которого подсоединен к выходу датчику реза, выход задатчика длины отрезаемого проката под- 20 соединен к второму входу блока компенсации динамического момента, а выход тахогенератора подсоединен к третьему входу регулятора скорости и входу квадратора, выход которого подсоединен к второму входу блока умножения, выход блока умножения подсоединен к второму входу привода летучих ножниц, отл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности порезки и улучшения качества реза, оно снабжено последовательно соединенными блоком вычисления момента инерции, третьим преобразователем код — напряжение и вторым блоком умножения, причем второй вход второго блока умножения подсоединен к выходу регулятора скорости, а выход- к первому входу привода летучих ножниц, выход нереверсивного счетчика подсоединен к первому входу блока вычисления момента инерции, к второму входу которого подсоединен выход задатчика длины отрезаемого листа, 1712080

I (I

Уагивею ЗЯквроИивЯвеюь| наиросви леяучиунофуиц

I

1 !

t

1

Регурреор

ФОКВ

g,. c

40

50

Составитель И.Розов

Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 494 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5