Спосіб автоматичного керування летучими ножицями для різання торців прокату

УКРАЇНА (19) UA (11) 37537 (13) U (51) МПК (2006) B23D 36/00 B23D 25/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС в идається під в ідпов ідальність в ласника патенту ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) СПОСІБ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ ЛЕТУЧИМИ НОЖИЦЯМИ ДЛЯ РІЗАННЯ ТОРЦІВ ПРОКАТУ (13) хилення ножів ножиців від лінії різу, прогнозування часу проходження торця прокату на дільниці синхронізації, визначення величини прискорення (сповільнення), коефіцієнта підсилення системи регулювання швидкості. Зазначені операції виконуються в момент входу прокату в початок дільниці синхронізації. Далі розрахована трикутна діаграма зміни швидкості обертання барабана ножиців у функції часу реалізується системою регулювання швидкості обертання барабана ножиців без обліку переміщення металу [деклараційний патент України №58734 на винахід, МПК7 B23D36/00, B23D25/00 бюлетень №8, опублікований 15.08.2003]. Загальним недоліком наведених способів є відсутність контролю кута повороту ножиців у процесі відпрацьовування розрахованої діаграми швидкості, передбачається, що кут повороту барабана ножиців дорівнює інтегралу від розрахованої діаграми швидкості й кутове переміщення ба 37537 Корисна модель ставиться до галузі металургійного виробництва й може бути використана на безперервно-заготовчих і сортових станах при різанні торців розкату летучими ножицями. Відомий спосіб різання передніх торців розкату, що містить у собі датчики положення й швидкості обертання барабана ножиців, фотодатчик положення торців прокату й пристрій, що формує по показанням датчиків у деякий момент часу , закон зміни швидкості обертання барабана ножиців у функції часу, який потім реалізується незалежно від стану ви ще зазначених датчиків [А.С. СРСР №1637963, МПК5 B23D36/00, Б. І. №12 опубліковано 30.03.1991р.]. Найбільш близьким по істотним ознакам і технічному результату, що досягається, є спосіб автоматичного керування летучими ножицями для різання передніх торців прокату, який включає операції виділення ділянки синхронізації, виміру швидкості обертання барабана ножиців і кута від (11) щенням ножів ножиць Rb*Fb(t) виконують за формулою dL(t)=Lpr(t)-Rb*Fb(t), де Rb - радіус барабана ножиць, м; Fb(t) - кут повороту ножів ножиць від осі різання, рад.; t - час процесу синхронізації від моменту входу прокату на ділянку синхронізації до моменту різання торця прокату, с; визначають та формують завдання wz(t) на вхід регулятора швидкості прокату за формулою: wz(t)=[vpr+K*dL(t)]/R b , якщо wz(t)=wz max, wz(t)=wz(0)+ +emax*sign[dwz(t)/dt]*t, якщо abs[dwz(t)/dt]>e max, де vpr - лінійна швидкість руху прокату, м/с; К - коефіцієнт регулятора неузгодженості dL(t); ωz max - максимально припустима швидкість обертання барабана, рад./с; еmах - максимально припустиме прискорення (сповільнення) при зміні швидкості обертання барабана, рад./с2. UA (21) u200809757 (22) 25.07.2008 (24) 25.11.2008 (46) 25.11.2008, Бюл.№ 22, 2008 р. (72) ПОЗНЯКОВ ПЕТРО ПАВЛОВИЧ, UA, РОЗУМНИЙ ЮРІЙ РОСТИСЛАВОВИЧ, UA, ТРЕТ'ЯК ДМИТРО ВАДИ МОВИЧ, U A, ФАЙНШТЕЙН ВІЛЕН ГРИГОРОВИЧ, UA, ЦВІТНОВ ВІТАЛІЙ ОЛЕКС АНДРОВИЧ, UA, ЩУР ВІТАЛІЙ АНДРІЙОВИЧ, UA (73) НАЦІОН АЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ КРИВОРІЗЬКА ВИЩА МЕТАЛУРГІЙНА ШКОЛА, U A (57) Спосіб автоматичного керування летучими ножицями для різання торців прокату, що включає виділення за допомогою дискретних датчиків ділянки шляху р уху прокату, обчислення швидкості переміщення прокату, прогнозування переміщення торця прокату до моменту різання, вимір швидкості обертання барабана ножиць і їхнього кутового переміщення, який відрізняється тим, що обчислення різниці між прогнозованим переміщенням переднього торця прокату Lрr(t) і лінійним перемі U 2 (19) 1 3 37537 рабана ножиців буде повністю визначатися заданою діаграмою швидкості від часу. У дійсності в системі регулювання швидкості обертання барабана ножиців можливі помилки через наступні фактори: а) погрішностей тахогенератора, що вимірює швидкість обертання барабана ножиців; б) погрішностей пристроїв, що перетворюють сигнал тахогенератора для уведення в систему регулювання швидкості, наприклад, погрішностей аналого-цифрового перетворювача при наявності цифрової системи регулювання, в) погрішностей пристроїв, що формують задану діаграму швидкості обертання барабана ножиців; г) зазорів у механічній і в електричній (безструмова пауза при реверсі струму) частини привода; д) динамічних помилок системи регулювання швидкості при обмеженому часу на синхронізацію. Наявність помилок приводить до необхідності збільшувати довжину частини прокату, що відрізається, для виключення аварій, тобто до збільшення кількості невикористованого металу. Загальними ознаками найближчого аналога й технічного рішення, що заявляється, є виділення за допомогою дискретних датчиків ділянки шляху руху прокату, обчислення швидкості переміщення прокату, прогнозування переміщення торця прокату до моменту різання, виміру швидкості обертання барабана ножиців і їхнього кутового переміщення. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення способу автоматичного керування летучими ножицями для різання торців прокату шляхом безперервного прогнозування залежності переміщення торця розкату від часу, безперервного виміру кута повороту барабана ножиців і зміни швидкості обертання барабана у функції часу залежно від неузгодженості між зазначеними вище величинами, що дозволить зменшити довжину частини прокату, що відрізається, тобто приведе до збільшення виходу придатного за рахунок підвищення точності зачищення. Очікуваним технічним результатом корисної моделі, що заявляється (способу автоматичного керування летучими ножицями для різання торців прокату), є зменшення неузгодженості швидкості прокату зі швидкістю обертання летучи х ножиців. Це дозволить знизити ударні навантаження на механізми летучих ножиців , зменшити витрату електроенергії і як наслідок підвищити точність зачищення. Зазначений технічний результат досягається тим, що в способі автоматичного керування летучими ножицями для різання торців прокату, що включає виділення за допомогою дискретних датчиків ділянки шляху руху прокату, обчислення швидкості переміщення прокату, прогнозування переміщення торця прокату до моменту різання, виміру швидкості обертання барабана ножиців і їхнього кутового переміщення, відповідно до корисної моделі, що заявляється, обчислення різниці між прогнозованим переміщенням переднього торця прокату Lpr(t) і лінійним переміщенням ножів 4 ножиців Rb*Fb(t) виконують за формулою dL(t)=Lpr(t)-Rb*Fb(t), де Rb - радіус барабана ножиців, Fb(t) - кут повороту ножів ножиців від осі різання, t - час процесу синхронізації від моменту входу прокату на ділянку синхронізації до моменту різання торця прокату, визначають й формують завдання wz(t) на вхід регулятора швидкості прокату за формулами: wz(t)=[vpr+K*dL(t)]/R b , якщо wz(t)=wz max, wz(t)=wz(0)+ +emax*sign[dwz(t)/dt]*t, якщо abs[dwz(t)/dt]>e max де: vpr - лінійна швидкість руху прокату, К - коефіцієнт регулятора неузгодженості dL(t), wzmax максимально-припустима швидкість обертання барабана, еmах - максимально-припустиме прискорення(сповільнення) при зміні швидкості обертання барабана. Сутність технічного рішення, яке заявляється, полягає в тім, що за допомогою датчиків, які контролюють переміщення торця прокату й установлених на відомій відстані друг від др уга, визначають швидкість руху прокату й залежність зміни відстані від торця розкату до осі різання ножиців. Переміщення прокату визначають з умови, що швидкість руху прокату постійна. Виміряють кут повороту ножів ножиців від осі різання й обчислюють неузгодженість: dL(t)=Lpr(t)-Rb*Fb(t), де: Lpr(t) - відстань від торця розкату до осі різання ножиців; Rb - радіус барабана ножиців; Fb(t)- кут повороту ножів ножиців від осі різання t - час процесу син хронізації від моменту входу прокату на ділянку синхронізації до моменту різання торця прокату. Визначають й формують завдання на вхід регулятора швидкості прокату за формулами: wz(t)=[vpr+K*dL(t)]/R b , якщо wz(t)=wz max, wz(t)=wz(0)+ +emax*sign[dwz(t)/dt]*t, якщо abs[dwz(t)/dt]>e max де: vpr - лінійна швидкість руху прокату, м/с; К - коефіцієнт регулятора неузгодженості dL(t); wz max - максимально-припустима швидкість обертання барабана, рад/с; emaх - максимально-припустиме прискорення(сповільнення) при зміні швидкості обертання барабана, рад/с2; Величина К визначається при проектуванні системи синхронізації по загальним правилам розрахунку підлеглих систем регулювання параметрів електроприводів. Сутність корисної моделі та приклад реалізації пояснюється схемою на фіг. 1, де показана блок схема процесу синхронізації положення ножів ножиців і передньою торця прокату. Процес синхронізації переднього торця прокату відбувається наступним чином. При виході переднього торця прокату 1 із кліті 2 перед ножицями спрацьовує датчик наявності металу 3, що реагує на проходження повз нього торця прокату. 5 37537 По фронту сигналу датчика 3 в обчислювальному пристрої 4 починається відлік часу. При подальшому р усі прокату в момент проходження переднього торця прокату повз датчик наявності металу 5, він спрацьовує й видає сигнал у пристрій 4, по фронту якого зупиняється відлік часу й у ньому фіксується час руху переднього торця прокату ti від датчика 3 до датчика 5. Відстань по осі руху прокату між лініями спрацьовування датчиків 3 й 5 заздалегідь відомо й дорівнює Li. Пристрій 4 визначає швидкість руху прокату за формулою: vpr=Li/ti. Далі в процесі руху прокату до моменту різання пристрій 4 провадить безупинно: а) - обчислення шляху переміщення переднього торця прокату від датчика 5 до осі різа ножиців 6, причому за нуль відліку цього шляху й часу t прийнята точка положення переднього торця прокату на осі різа, за формулою: Lpr=Ls-vpr*t; б) - обчислення кутового переміщення барабана ножиців Fb(t), по сигналах датчика повороту 7 вала барабана або вала двигуна 8, за нуль відліку кута прийняте положення вала барабана в момент різа; в) - обчислення різниці між прогнозованим переміщенням переднього торця прокату й лінійним переміщенням ножів ножиців: dL(t)=Lpr(t)-Rb*Fb(t); г) - обчислення заданого значення швидкості обертання барабана ножиців: wz(t)=[vpr+K*dL(t)]/R b , якщо wz(t)=wz max, Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 6 wz(t)=wz(0)+ +emax*sign[dwz(t)/dt]*t, якщо abs[dwz(t)/dt]>e max д) - обчислене завдання кутової швидкості обертання барабана передається в систему регулювання швидкості барабана ножиців 9, що, порівнюючи задане значення швидкості із сигналом датчика кутової швидкості 10, виробляє сигнал керування джерелом живлення 11 двигуна 8, забезпечуючи одержання заданої швидкості обертання барабана ножиців. В якості датчика 3 можна використати датчик статичного стр уму двигуна кліті перед ножицями, по фронті сигналу якого буде запускатися пристрій 4 для початку відліку часу. Величина Li у цьому випадку це відстань між віссю кліті 2 і віссю датчика 5. Процес синхронізації заднього торця прокату відбувається аналогічно передньому, але з наступними змінами. При виході заднього торця прокату 1 із кліті 2 перед ножицями вимикається датчик 3, по зрізу сигналу якого в пристрої 4 починається відлік часу. При подальшому р усі прокату в момент проходження заднього торця прокату датчик 5 спрацьовує й видає сигнал у пристрій 4, по зрізу якого зупиняється відлік часу й у пристрої 4 фіксується час руху заднього торця прокату від датчика 3 до датчика 5. Далі процес синхронізації повністю аналогічний попередньому випадку. Використання способу автоматичного керування летучими ножицями, що заявляється, дозволить знизити ударні навантаження на механізми летучих ножиців, збільшити вихід придатного за рахунок підвищення точності зачищення й зменшити витрати електроенергії. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601