火焰切割机切割板坯边部检测方法

火焰切割机切割板坯边部检测方法
【专利摘要】本发明是一种火焰切割机切割板坯边部检测方法，包括：辊道光栅触发，板坯进入切割机区域，触发二个激光检测器光栅即第一光栅和第二光栅；测量板坯边部距离，存储第一、第二割枪的行走距离设定值D1、D2；触发光栅第三光栅时，辊道以定位低速运动；触发第四光栅后测长轮升起与板坯下表面接触并被动转动；触发第五光栅后测长轮后的辊道电机编码器开始计数，通过PLC计算出板坯经过第五光栅的长度，定位板坯；使板坯切割位置自动定位，各割枪按照设定值向板坯边部行走；打开各割枪的预热氧，开始边部预热；预热一定时间后打开各割枪的切割氧开始切割板坯；以及当两枪相遇后切割结束。本发明的方法提高板坯边部检测的准确性和改善边部预热效果。
【专利说明】火焰切割机切割板坯边部检测方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种板材切割过程的检测方法，尤其是涉及一种火焰切割机切割板坯边部检测方法。

【背景技术】
[0002]火焰切割机是厚板二切线火焰切割的主要设备，用于把矫直的铸坯切割成所需的定尺长度。目前厚板使用的厚板二切线火焰切割机的组成如图1所示，由两台切割大车即切割大车I和切割大车2组成，其中每台切割大车上设有两把割枪la、lb，单台大车1、2可以对板坯3进行一切二切割，也可以两台大车1、2 —起对板坯3进行一切三切割。切割机本体由切割机水冷车体、行走传动装置、割枪小车行走上下导轨、割枪小车传动装置、割枪升降总成、割枪升降传动装置等部件组成。火焰切割机由电气自动控制系统控制。厚板部二切线火焰切割机的基本工艺流程如图2所示:当辊道光栅触发，板坯3进入切割机区域后，板坯切割位置自动定位:如定位好，则进行板坯边部自动检测；如未定位好，则人工干预重新检测边部以进行板坯边部自动检测，接着边部预热、开始切割至切割结束。
[0003]具体说，在上述流程中的“板坯边部自动检测”步骤中，切割大车1、2上的两把割枪la、2a向板坯3的边部运动，并在到达板坯边部位置后停止，然后打开割枪la、2a的预热氧开始对板坯边部预热，当预热程序指定的一段时间后，切割氧打开，开始切割板坯。图1中示出割枪Ia切割区域、割枪2a的第一、第二切割区域分别为300、1100、300mm。
[0004]由图2的流程可以看出，“板坯边部自动检测”的准确与否直接影响到下一步工序“边部预热”的效果，进而对板坯的切割质量有很大影响。
[0005]目前使用的边部检测方法如下:
[0006]待切割板坯3经过对中装置对中后，喷印子坯号码，随后进入切割区域。板坯进入切割区域定位好后，切割机可编程逻辑控制器(PLC)根据从上位机接收到的板坯宽度w以及LI和L2，计算两把割枪la、lb (即I号割枪、3号割枪)的行走距离Dl和D2，计算完成后两把割枪la、2a从原点开始延割枪轨道向板坯3运动，直到到达设定的行走距离。边部检测示意图如图3所示。
[0007]计算公式为:Dl=Ll_w/2,D2=L2_w/2。
[0008]其中:
[0009]W:板坯宽度。
[0010]LI:1号割枪距离辊道中心线的距离，由I号割枪Ia上安装的增量型编码器测量得出。
[0011]L2:2号割枪2a距离辊道中心线的距离，由I号割枪上安装的增量型编码器测量得出。在切割机调试时使两把枪la、2a距离辊道中心线的距离相等，即L1=L2。
[0012]Dl:1号割枪Ia距离板坯边部的距离，即I号割枪Ia边部检测行走设定值。
[0013]?2:2号割枪距离板坯边部的距离，即2号割枪2a边部检测行走设定值。由于L1=L2，因此 D1=D2。
[0014]上述边部检测方法存在以下缺陷:
[0015]在生产中，板坯对中装置不可能完全将板坯对中在辊道中心线上，厚板部二切线的对中装置在将板坯对中后实际是偏向2号割枪2a方向，并且随板坯3的重量变化而不同，因此生产中板坯3进入切割区域定位好以后的实际情况如图4所示:
[0016]在这种情况下，由于没有有效的检测手段，切割机并不知道板坯3实际已经偏离中心线并偏向2号割枪2a —侧，因此在计算时还是使用前述的公式计算两把割枪la、2a的边部检测设定值，结果就会导致2号割枪2a已经过了板坯3的边部，而I号割枪Ia还未到达板坯3的边部。如果割枪la、2a不能准确的到达板坯3的边部并停止下来预热板坯，将导致板坯边部割不穿，切割后的子坯无法分坯。上述情况一旦发生，尤其是板坯3 —侧没有割穿时，前一块子坯在运送过程中受到后一块子坯的拉力及辊道5向前的合力作用，会在辊道上发生偏离，极易损坏辊道两侧设备。如发生边部割不断的问题，操作工需要手动开动切割枪对边部进行补刀，以完全切断板坯，这会对生产及物流速度造成影响。


【发明内容】

[0017]本发明的目的是提供一种火焰切割机切割板坯边部检测方法，以提高割枪对于板坯边部检测的准确性，从而改善边部预热效果，提高切割质量，加快生产物流速度。
[0018]本发明的技术方案如下:一种火焰切割机切割板坯边部检测方法，火焰切割机包括第一割枪和第二割枪，该检测方法通过边部检测装置实施，该边部检测装置包括可编程逻辑控制器(PLC)、多个设置在辊道侧的光栅、辊道光栅和辊道电机编码器，其中二个光栅为激光检测器光栅并位于板坯切割区域前一组辊道的侧面，二个激光检测器光栅中的一个的发射光线与辊道中心线垂直，并与另一个成一个角度，所述检测方法包括:
[0019]辊道光栅触发，板坯进入切割机区域，触发所述二个激光检测器光栅即第一光栅和第二光栅；
[0020]测量板坯边部距离，存储第一割枪的行走距离设定值D1，存储第二割枪的行走距离设定值D2 ；
[0021]触发其它的光栅:触发光栅第三光栅时，辊道以定位低速运动；触发第四光栅后测长轮升起与板坯下表面接触并被动转动；触发第五光栅后测长轮后的辊道电机编码器开始计数，通过所述PLC计算出板坯经过第五光栅的长度，定位板坯；
[0022]使板坯切割位置自动定位，第一割枪和第二割枪按照设定值向板坯边部行走；
[0023]打开各割枪的预热氧，开始边部预热；
[0024]预热一定时间后打开各割枪的切割氧开始切割板坯；
[0025]当两枪相遇后切割结束。
[0026]所述第一和第二激光检测器光栅的发射端与第二割枪的距离为固定值h，所述第一和第二激光检测器光栅与辊道电机编码器一起记录板坯头部的位置。
[0027]当板坯进入该组辊道触发辊道光栅后，辊道电机编码器开始计数，当板坯触发第一激光检测器光栅时记录位置I的编码器读值，当板坯挡住第二激光检测器光栅时记录位置2的编码器读值，切割机PLC程序根据编码器读值之差乘以编码器系数f计算出板坯行进长度b:b=(位置2-位置l)*f ;测量激光检测器光栅距离板坯边部的距离a根据以下公式计算得出:a=b/tang(a);其中:α:第一光栅和第二光栅的夹角，安装时设定为某个角度；第二割枪预热时的行走距离设定值Dl根据以下公式计算得出:Dl=a-h ;其中h:第二割枪距离光栅的位置，安装时测量好为固定值；根据以下公式计算出第一割枪的行走设定值D2:D2=L-w-Dl，其中定值L是第一和第二割枪在原点位置时的距离，w是板坯宽度。
[0028]测量计算出第一和第二割枪的预热行走距离设定值Dl和D2并存储在数据块中。
[0029]本发明的有益效果是:在切割机区域采用本发明的边部检测方法，并在切割机PLC内增加相应的计算程序，因此能够根据板坯的实际偏离情况，检测并计算出火焰切割机割枪在板坯边部自动检测时的行进量，避免了板坯预热点找不准的问题，提高了预热效果，提高了板坯切断率，增快了生产物流节奏。

【专利附图】

【附图说明】
[0030]图1是火焰切割机组成的侧视示意图；
[0031]图2是现有火焰切割机的基本工艺流程图；
[0032]图3是现有割枪边部检测示意图；
[0033]图4是采用现有工艺在生产中板坯进入切割区域定位后的实际情况示意图；
[0034]图5是实施本发明一个实施例的火焰切割机边部检测方法的设备布置示意图；
[0035]图6是本发明一个实施例的火焰切割机边部检测方法的流程图。

【具体实施方式】
[0036]为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述【具体实施方式】，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。
[0037]本发明一个实施例的火焰切割机切割板坯边部检测方法，通过如图5所示的边部检测装置实施。火焰切割机包括第一割枪Ia (即I号割枪)和第二割枪2a (即2号割枪)，该边部检测装置包括可编程逻辑控制器(PLC)、多个例如5个设置在辊道5侧的光栅4a、4b、4c、4d、4e、辊道光栅4f和辊道电机编码器(未标示)，其中二个光栅4a、4b为激光检测器光栅并位于板坯切割区域前一组辊道的侧面，激光检测器光栅4a的发射光线与辊道5中心线垂直，并与激光检测器光栅4b成一个角度α。
[0038]所述检测方法,如图6所示,包括:
[0039]辊道光栅4f触发，板坯3进入切割机区域，触发所述二个激光检测器光栅即第一光栅4a和第二光栅4b ；
[0040]测量板坯3的边部距离,存储第一割枪Ia的行走距离设定值Dl，存储第二割枪2a的行走距离设定值D2 ；
[0041]触发其它的光栅:触发光栅第三光栅4c时，辊道5以定位低速运动；触发第四光栅4d后测长轮升起与板坯3的下表面接触并被动转动；触发第五光栅4e后，测长轮后的辊道电机编码器开始计数，通过PLC计算出板坯3经过第五光栅4e的长度，并定位板坯3 ;
[0042]使板还3的切割位置自动定位,第一割枪Ia和第二割枪2a按照设定值向板还3的边部行走；
[0043]打开各割枪la、2a的预热氧，开始边部预热；
[0044]预热一定时间后打开各割枪la、2a的切割氧开始切割板坯3 ；
[0045]当两枪相遇后切表I]结束。
[0046]所述第一和第二激光检测器光栅4a、4b的发射端与第二割枪2a的距离为固定值h，所述第一和第二激光检测器光栅4a、4b与辊道电机编码器一起记录板坯3头部的位置。当板坯3进入该组辊道触发辊道光栅4f后，辊道电机编码器开始计数，当板坯3触发第一激光检测器光栅4a时记录位置I的编码器读值，当板坯3挡住第二激光检测器光栅4b时记录位置2的编码器读值，切割机PLC程序根据编码器读值之差乘以编码器系数f计算出板坯行进长度b:b=(位置2-位置l)*f ;测量激光检测器光栅4a、4b距离板坯3边部的距离a根据以下公式计算得出:a=b/tang(a);其中:α为第一光栅和第二光栅的夹角，安装时设定为某个角度；第二割枪2a预热时的行走距离设定值Dl根据以下公式计算得出:Dl=a_h ；其中h为第二割枪2a距离光栅4a、4b的位置，安装时测量好为固定值；根据以下公式计算出第一割枪Ia的行走设定值D2:D2=L-w-Dl，其中定值L是第一和第二割枪la、2a在原点位置时的距离，w是板坯3的宽度。测量计算出第一和第二割枪的预热行走距离设定值Dl和D2并存储在数据块中。
[0047]现进一步具体说明上述测量方法的原理、步骤和特点。
[0048]本发明在切割区域前一组辊道的侧面增加两组激光检测器光栅4a和光栅4b，光栅4a的光线与辊道中心线垂直，且发射端与第二割枪(2号割枪)2a的距离为固定值h，这两组光栅连同本组辊道电机上的编码器一起记录板坯头部的位置。
[0049]当板坯3进入该组辊道5触发辊道光栅4f后，辊道电机编码器开始计数，当板坯3触发光栅4a时记录位置I的编码器读值，当板坯3挡住光栅4b时记录位置2的编码器读值，切割机PLC程序根据编码器读值之差乘以编码器系数f可以计算出图5中b的长度:b=(位置2-位置I) *f ;
[0050]则测量光栅距离板坯边部的距离a可以根据以下公式计算得出:
[0051]a=b/tang ( α )；
[0052]α:光栅4a和光栅4b的夹角，安装时设定为某个角度。
[0053]a值计算出以后，第二割枪(2号割枪)2a预热时的行走距离设定值Dl可以根据以下公式计算得出:
[0054]Dl=a-h ；
[0055]h:第二割枪2a距离光栅的位置，安装时测量好，为固定值。
[0056]两把割枪la、2a在原点位置时的距离是一个定值L，根据板坯宽度w及Dl，可以计算出第一割枪的行走设定值D2:
[0057]D2=L-w-Dl ；
[0058]通过上述方法，测量计算出两把割枪的预热行走距离设定值Dl和D2并存储在数据块中。边部检测完成后，板坯继续前进开始板坯的切割位置定位，当板坯头部触发光栅4c时，辊道3以定位低速运行，板坯触发光栅4d时，测长轮上升与板坯3下表面接触并跟随板坯被动转动，板坯触发光栅4e时，测长轮上编码器开始计数，从而计算出板坯3经过光栅4e的长度，当该长度到达切割目标时板坯3停止运行，板坯3定位完成。随后开始边部预热进程，割枪I和割枪2按照测量出的Dl和D2设定值前进，到达该设定值后，预热氧打开，开始对板坯3边部进行预热，预热一定时间后割枪la、2a以切割速度相向运行，开始切割板坯3。
[0059]综上所述，在切割机区域采用本发明的边部检测方法，并在切割机PLC内增加相应的计算程序，因此能够根据板坯的实际偏离情况，检测并计算出火焰切割机割枪在板坯边部自动检测时的行进量，避免了板坯预热点找不准的问题，提高了预热效果，提高了板坯切断率，增快了生产物流节奏。
[0060]本发明的火焰切割机板坯边部自动检测方法，可用于替代本类型火焰切割机原来的板坯边部检测方法，具有推广到同类火焰切割机使用的实际效果。
[0061]应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.一种火焰切割机切割板还边部检测方法,火焰切割机包括第一割枪和第二割枪,该检测方法通过边部检测装置实施，该边部检测装置包括可编程逻辑控制器(PLC)、多个设置在棍道侧的光栅、棍道光栅和棍道电机编码器，其特征在于，其中二个光栅为激光检测器光栅，并位于板坯切割区域前一组辊道的侧面，所述二个激光检测器光栅中的一个的发射光线与辊道中心线垂直，并与另一个成一个角度，所述检测方法包括: 辊道光栅触发，板坯进入切割机区域，触发所述二个激光检测器光栅即第一光栅和第二光栅； 测量板坯边部距离，存储第一割枪的行走距离设定值D1，存储第二割枪的行走距离设定值D2 ； 触发其它的光栅:触发光栅第三光栅时，辊道以定位低速运动；触发第四光栅后测长轮升起与板坯下表面接触并被动转动；触发第五光栅后测长轮后的辊道电机编码器开始计数，通过所述PLC计算出板坯经过第五光栅的长度，定位板坯； 使板坯切割位置自动定位，第一割枪和第二割枪按照设定值向板坯边部行走； 打开各割枪的预热氧，开始边部预热； 预热一定时间后打开各割枪的切割氧开始切割板坯； 当两枪相遇后切割结束。
2.根据权利要求1所述的火焰切割机切割板坯边部检测方法，其特征在于，所述第一和第二激光检测器光栅的发射端与第二割枪的距离为固定值h，所述第一和第二激光检测器光栅与辊道电机编码器一起记录板坯头部的位置。
3.根据权利要求2所述的火焰切割机切割板坯边部检测方法，其特征在于，当板坯进入该组辊道触发辊道光栅后，辊道电机编码器开始计数，当板坯触发第一激光检测器光栅时记录位置I的编码器读值，当板坯挡住第二激光检测器光栅时记录位置2的编码器读值，切割机PLC程序根据编码器读值之差乘以编码器系数f计算出板坯行进长度b:b=(位置2-位置I) *f ;测量激光检测器光栅距离板坯边部的距离a根据以下公式计算得出:a=b/tang(a);其中:a:第一光栅和第二光栅的夹角，安装时设定为某个角度；第二割枪预热时的行走距离设定值Dl根据以下公式计算得出:Dl=a_h ;其中h:第二割枪距离光栅的位置，安装时测量好为固定值；根据以下公式计算出第一割枪的行走设定值D2:D2=L-w-Dl,其中定值L是第一和第二割枪在原点位置时的距离，w是板坯宽度。
4.根据权利要求3所述的火焰切割机切割板坯边部检测方法，其特征在于，测量计算出的第一和第二割枪的预热行走距离设定值存储在数据块中。
【文档编号】B23K7/10GK104511678SQ201310461968
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】郗宏刚, 严伟国, 王红, 沈大良 申请人:宝山钢铁股份有限公司