[发明专利]一种基于板宽的剪板机剪程控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种剪板机的剪程控制方法，具体说是一种基于板宽的剪板机剪程控制方法。

背景技术

剪板机借助于运动的上刀片和固定的下刀片，按照板材所需要的尺寸将板材剪切断裂分离。剪板机常用来剪裁直线边缘的板料毛坯，主要用于金属加工行业，属于锻压机械中的一种。剪程过短会因剪切不完全而造成板材报废；剪程过长会降低工作效率，增加能源消耗。因此对于剪程的精确控制是十分必要的。

目前剪板机的剪程控制主要为上下限位开关控制、时间继电器控制、电位计控制三种方法。

上下限位开关控制方法主要通过机床提供的上下限位开关信号对剪程进行控制，当检测到下限位开关信号时即判定刀架运行至下限位，停止剪切动作。这样的设计，每次刀架在剪切时都会从上限位运行至下限位，增加了不必要的能源消耗。

时间继电器控制方法主要通过控制刀架执行剪切动作的时间来控制剪程，相对于上下限位控制剪程已经有了很大的进步，已经可以根据设置时间的长短来控制剪切行程的大小。但是由于时间受人的主观影响较大，在调试和使用中会带来一定的误差，难以达到很高的控制精度。

电位计控制方法中，刀架位置会通过电位计反馈成电压值。根据实时监测电压值的变化，计算出当前刀架所在的位置，以此来控制刀架到达指定位置。此种控制方式有一定的局限性，因为电位计只可以反馈出垂直方向的刀架行程，如果刀架的剪切角改变时，系统不会自动调整板料宽度和电位计反馈值的对应关系，所以剪切精度就不能保证，剪切同样板宽的板料会出现不能完全切断或是切断板料后又下行过长距离的情况，为保证剪切精度，用户需要再一次标定板料宽度和电位计反馈值的对应关系，这种方法严重影响剪切效率，也提高了机床厂家后期的维护成本。

目前业内在剪程方面的研究以上下限位开关控制、时间继电器控制为主，电位计控制用的很少，主要是因为板宽控制精度无法满足用户要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能够根据板材宽度，精确控制剪程的方法。

本发明方法的基本原理。剪板机中，运动控制部件控制剪板机刀架垂直运动，其剪程测量部件测量刀架运动距离。当剪板机执行剪切动作时，剪程测量部件实时测量当前剪程，并通过算法将当前剪程转化为当前剪切板宽，直到测量出当前剪切板宽等于目标板宽时，通过运动控制部件停止剪切动作。

计算标定角度下的当前剪切板宽：

根据三角函数,刀架在标定角度α_norm下执行剪切动作，垂直方向的剪程S与水平方向的剪切板宽W满足线性关系：

根据电位计特性，刀架运动位置S与电位计反馈来的电压值V也满足线性关系：

V＝S×K_p (1-2)

其中：K_P为电位计系数。

调试阶段，在标定角度下执行剪切动作，测量并记录出最大剪切板宽和最小剪切板宽以及与之对应的监测电位计采集到的电压值：(W₁，V₁)、(W₀，V₀)。

由于反馈电压与标定角度下的剪切板宽成线性关系，可以将这两组数据拟合一元函数，推导出在标定角度下监测电位计采集到的电压值与当前剪切板宽的对应关系：

W＝K_norm×V+B_norm(1-3),

式中：乘常数加常数B_norm＝W₀-K_norm×V₀。

为了提高算法精度，增加测量数据，可以将该公式用于多组数据对W和V进行分段的线性拟合。即：将剪板机剪切角度调节至标定角度α_norm，在该标定角度下执行剪切动作。按照设定的间隔，记录下实际剪切板宽W(W＝{w_i|i＝0,1,……,n})和与之对应的监测电位计采集到的电压值V(V＝{v_i|i＝0,1,……,n})。至少记录两组以上数据(n≥1)，优选，数据中包含最大剪切板宽和最小剪切板宽以及对应的电压值。多组数据对W和V进行分段线性拟合，得到：乘常数K_norm，加常数B_norm。从而确定由监测电位计采集到的电压值计算对应剪切板宽的数学模型W＝K_norm×V+B_norm。

剪切角与剪切板宽关联计算：

根据标定角度下的数据建立参数表1：