CERI起停式飞剪控制原理x.ppt
启停式曲柄飞剪电力传动计算分析
上式 中 ：
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ２ 一 Ｏ １ 作者简 介 ： 潘 帆（ １ ９ ８ ０ 一） ， 男， 安徽省无为县人 ， 本科 ， 工程 师 ， 研究方 向： 轧钢机械 。
４ ３
Ｅｑｕ ｉ ｐｍｅ ｎ ｔ Ｍ ａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． ５， ２ ０１ ５
图 １ 为 双轴 式 四连杆 飞 剪 中的一 组 四连 杆 机 构 简 图。源 于该 四连杆机 构 的特 点 ， 剪 刃在剪 入一 剪 断 弧， 刀杆 Ｅ Ｃ垂 直 于轧 件 。
始剪角 ：
， ＝ ０ ３ ＂ Ｃｃｏｓ
了 飞剪 在 高速 情 况 下 的频 繁 启制 动 ， 目前该 飞 剪 剪 过 程 中 的运 动 轨迹 可 视 为 一 段 半 径 为 Ａｃ的 正 圆 圆
Ｖ ＝（ １ ． ０ ３—１ ． ２ ０）
由弹性变 形算 出的水 平拉 力 为 ：
Ｑ： Ｅ Ｆ
始 剪 时 电机 的转 速
Ｖ Ｘ Ｕ Ｘ ３ ０ ００ ０
凡
ｓ
式中 ：
Ｅ为 剪切 温度 下 轧件 的 弹性模 量 ， Ｎ ／ ｍｍ ； 为剪 断 时 ， 飞 剪到 轧辊 间 的距离 ， ｍｍ。
飞 剪适 用 于 剪切 断 面 大但 运 行 速度 低 的轧件 。 曲柄 式 飞剪 的工 作 制为 启 停工 作 制 ，曲柄 式 飞剪 一 般 采 用 低 转 动 惯量 、 大输 出转 矩 的直 流 电 机驱 动 剪 切 ， 助
Ｐ ＿ 一 连杆 座到曲柄座间的垂直距离 ； ｍ ｍ
口 一刀杆和连杆之 间的夹角 ； 。
计 的重要 内容 ， 介绍 了关 于启停式 曲柄飞剪传动 电机 选型计 算的通 用数 学模 型。 关键词 ： 曲柄式飞剪 ； 剪切计算 ； 电机选 型
飞剪的原理PPT课件
2、连续工作制：
电机功率： A---剪切功
N A (kw)
t
T---两次剪切的间隔时间
ξ——系数，对简单机构，ξ=5，复杂机构ξ=15~20
35
三、飞轮力矩的确定
无论是那种类型的飞剪，在剪切时都有系统因减速而释放的能 量E用于克服剪切功A。
而飞轮的能量： GD 2n2
E
N m
730
A GD 2 730
即：
v=2πRn/60≡v0
由此可解出： n=60v0/2πR
此时的定尺长度为：L=2πRk
确定基本定尺与基本转速：设k=1，R=Rmax时，nj=nmin ， Lmax=Lj ；
实际剪切时，主轴速度n上调定尺L下调，为保持速度同步剪刃回 转半径R成比例下调。n= (1~2)nj，L=（1~0.5)Lj。
24
刀片侧隙调整机构
25
二、曲柄飞剪（又称《施罗曼飞剪》） 用途：冷连轧横切机组，对运动着的带钢进行定尺剪切。 特点： 1、与送料辊分别驱动（53kw/85kw），矫直—夹送辊减速机为 差动式，由液压马达对速度进行微调，并由脉冲发生器进行监控。
26
曲柄飞剪系统布置图
27
2、剪切机构
如图所示，曲柄以匀速转 动，位于连杆及摇杆上的上 下剪刃作弧形运动；在无空 切的情况下，飞剪主轴每转 一圈剪切一次。
l
式中E为轧件的弹性模量，l 为轧件的长度，Δl为在剪切
终了时，轧件的伸长量。它 由剪切时刀片的水平移动量
Δl1与轧件的水平移动量Δl0
确定：
Δl= Δl1 - Δl0
33
• 水平力计算
对轧件: Δl0 =v0t
现在的问题是求剪切时间t 及
飞剪的应用与自动控制原理方法
飞剪的工作原理吕建东2014年3月18号飞剪的逻辑控制过程由PLc系统实现，在上位机系统可设定定尺剪的控制参数(其中包括定尺的长度Ll、定尺数量N、剪切因子等)、启动，停止，测试定尺剪，在生产过程中，由18#机架后面的热金属探测器检测到钢材头部的时间Tn，同时开始计时，根据时问和成品机架的线速度S、热金属探测器到定尺剪交叉位之间的距离LO 可以计算出定尺剪启动剪切的时间点Tn+1。
其中：Tn+1=Tn+(LO+L1‘N)／SPLC系统根据不同的速度、品种规格计算和优化出最佳的剪切曲线㈣，通过DP总线把速度的给定值传送到定尺剪的直流传动系统，完成每一个剪切周期。
1硬件构成及功能棒材生产线一般配置三台剪子，本生产线根据实际的需要增加了一台飞剪，因此本系统又四台飞剪，分别为1#、2#、3#、3B#剪，l#、2#飞剪用于生产过程的切头、切尾、碎断，3#、3B#剪根据上位机系统的设定完成不同规格品种的定尺剪切，把轧件跟据预先设定的长度按不同的倍数进行剪切，分段送到冷床，确保定尺的精度，以提高定尺率，优化产品的技术经济指标。
飞剪动作执行过程包括剪切及定位。
飞剪在正常剪切过程下有三个可能运行状态(运行速度)：自动速度、碎断速度、测试速度。
在生产过程中使用最多的之中状态是自动状态。
碎断速度的使用是轧件在生产过程如果出现不正常现象，需要对轧件进行碎断处理时用到。
测试速度主要是作为准备生产前对设备时候正常状态的测试。
飞剪系统由两部分组成：一是直流传动装置，二是逻辑控制单元(属于基础自动化级)。
飞剪的自动速度匹配信号是基础自动化级给定的。
飞剪在剪刀位置安装由位置检测编码器和定位接近开关，在剪机前有热会属探测器。
它的基本原理是：当有轧件来时，热金属检测器HMD检测到轧件信号后，飞剪电机经过启动延时，以超前于前一架轧机线速度一定量的速度启动，达到自动剪切速度值，先加速后匀速，运行至剪切点时，剪刃闭合，对轧件进行剪切。
然后，飞剪进入定位过程。
(轧制成形设备教学课件)第7章-3飞剪机
飞剪机在轧制成形中的未来应用前景
扩大应用范围
随着轧制成形技术的不断发展，飞剪机将应用于 更多领域，如汽车、航空航天、造船等。
提高生产效率
通过改进飞剪机的性能和提高自动化程度，可以 大幅提高轧制成形生产的效率和产品质量。
促进产业升级
飞剪机的应用将促进轧制成形产业的升级和转型， 推动相关产业的快速发展。
飞剪机的工作原理与结构
飞剪机通常由传动系统、剪切机构、控制系统等部分组成。其工作原理主要是通过电机驱动，经过一系列的齿轮和链条传动 ，使上下两片剪刀做相对运动，将金属板材剪切成预设长度。
飞剪机的结构紧凑、简单，具有较高的可靠性和稳定性。其传动系统一般采用齿轮或链条传动，能够实现快速、准确的剪切 动作。剪切机构通常采用高强度材料制作，以保证长期使用下的精度和稳定性。控制系统则采用先进的电气元件和控制系统 ，实现自动化和智能化控制，提高生产效率和产品质量。
除了日常检查的内容，还要检查 飞剪机的切割精度、刀片磨损情
况以及调整刀片的位置。
每月保养
对飞剪机的传动系统、润滑系统进 行全面检查和保养，更换磨损的零 部件，清洗油路系统。
年度保养
对飞剪机进行全面拆解检查，更换 易损件，对重要部件进行修复或更 换，对电气系统进行检查和保养。
飞剪机常见故障及排除方法
选择合适的飞剪机考虑因素
剪切材料
不同材料的剪切特性不 同，选择适合材料的飞 剪机可以提高剪切质量
和效率。
剪切尺寸和精度
生产效率
维护成本
根据剪切材料的大小和 精度要求选择合适的飞
剪机型号。
考虑飞剪机的生产效率， 选择能够满足生产需求
的设备。
选择结构简单、易于维 护的飞剪机可以降低长
起停式曲柄飞剪剪切力能参数计算及仿真分析
起动时间内达到剪切所需的速度，从电机起动到剪
切终了，曲柄转过的角度之和＆必须满足允许起动
转角口７（式１０），而且电机实际起动时间￡’应小于电
机加速时间ｆ。剪切时不允许剪刃速度下降幅度太
大，以防止剪刃速度滞后于轧件速度。
∑ａ≤口’
（１０）
仁丽‰ 电机起动时间的计算式为：
（…１１７）
。３８．２（Ｍｅ，一Ｍｋ）
剪切材质为２０号钢的庐４８ ｍｍ圆钢。轧件运 动速度为７．５３５ ３ ｍ／ｓ，剪切温度为７６０℃时，单位 剪切阻力ｒ一８８ ＭＰａ。飞剪机曲柄转速变化的规律 及所对应的曲柄转角见表１。表中所列在一个剪切 周期内曲柄转过的各相见图３。利用笔者建立的力 能参数计算模型计算出的结果见表２。 ３．３仿真结果分析
ｗｉｔｈ ０ｎ—ｏｆｆ ｓｗｉｔｃｈ
允许转角要求。取这样的速度降和飞轮，所释放的 动能为７．５５９ ｋＮｍ，满足了剪切功７．２３８ ｋＮｍ的需 要，能够剪切温度为７６０℃、直径为声４８ ｍｍ的圆钢。 电机起动所需时间为ｏ．６１８ １ ｓ，小于Ｏ．６２ ｓ，也在允 许范围内。电机型号为ＤＭＡ３３１５，电机起动所需力 矩７．５５９ ｋＮｍ，起动所需功率２７３．１２ ｋＷ，均小于电 机额定力矩７．５８２ ｋＮｍ和额定功率２８０ ｋＷ，表明 电机带飞轮空载起动没有问题。
规格采用３种剪切方式：①不带飞轮、不用连杆的滚 筒回转式；②不带飞轮的曲柄回转式；③带飞轮的曲 柄回转式（以下简称曲柄飞剪）。飞轮５的连接由横 移内齿圈３（见图２）来实现。
２ 剪切力能参数的计算模型
２．１ 剪切角
剪切角乒，即开始剪切时曲柄与垂直线的夹角， 可由下式计算：
ｃ洲一ｆ孚一ｚ髓一ｃ）／Ｒ
（１）
相对于相邻两次剪切时间，ＶＭＣ４０Ｎ飞剪机每 次剪切时间很短，工作制度为起停式，即飞剪机一般 处于静止状态。剪切时，采用低惯量、大扭矩直流电
IHI摆式飞剪工作原理及剪切机构运动学模型
虑到 r1 = r4 ,θ4 - θ3 =θ2 - θ1 ,经整理并令实部与虚
部分别相等可求得参数 r3 ,ω4 :
r3 = - r4ω4 sin (θ2 - θ1 ) ,
(6)
ω4
=
r3 r1ω1 cos (θ1 - θ2 ) r4 r2 cos (θ4 - θ3 )
=
r3 r2
ω1
.
(7)
212 飞剪本体分析
上的空切齿轮 M19 ,M16 以及轴 Ⅵ上的齿轮 M20 ,M21 来 驱动的. 这种驱动方式为获得倍尺剪切创造了条件 , 这部分驱动齿轮全部设置在空切传动箱 25 中. 此 外 ,上刀架 1 经与其铰接的内摇杆 10 通过摇杆曲柄 轴 11 、带有偏心套的连杆 12 和主轴 8 相连接 ,构成 一对连杆系统. 当主轴 8 转动时就可以实现上 、下刀 架的往复摆动. 主轴 8 的转速可以通过剪切机构齿 轮系 S 来改变 ,从而实现剪刃与带钢在水平方向上 同步. 112 空切机构
图 3 剪切摆动机构示意图
211 同步机构分析
21111 机构位置分析
IHI 摆式飞剪的同步机构为双导杆机构 ,如图 4
所示.
用复数描述每一杆件
,其中杆长
γ i
是复数的
模 ,δi 是复数的幅角 , 对于 △OAO1 , 满足如下关系
式:
r1 ejθ1 = e + r2 ejθ2 .
(1)
θ2
= arctan
即定尺长度 L = KL0 (其中 , K 为倍尺系数) . 速度比
i 的变换是通过空切轴 Ⅴ, Ⅶ上的齿轮系和空切换 档离合器 E , F , G 实现的. 其中 ,轴 Ⅴ驱动活套在主 轴 8 上的内偏心套 5 ,轴 Ⅶ驱动活套在主轴 8 上的外 偏心套 4 ;轴 Ⅶ左端通过油缸 28 控制牙嵌式离合器 26 与微调电动机 27 相连接 ,微调电动机在主电机 不能准确地停到换档位置时 ,进行微调对位.
CERIS起停式飞剪控制原理解析
CERI起停式飞剪控制原理(培训提纲)PRELOA D STROB1.1STROB1.2OUT1HSCAPMDRIVEA B ZG E90-30 PLCA B ZMM MHMD-1HMD-2REF A OA B ZPGPGPG飞剪控制柜飞 剪夹送辊M HMD-0上游机架起停式飞剪控制系统示意图1.CERIS飞剪系统主要特点：•操作简单•维护方便•工作稳定•剪切精度高•最大的产品收得率2.飞剪控制系统配置2.1 机械部分：•由电机、齿轮减速箱、剪机以及碎料收集装置组成。
•剪机为组合式结构，分三种形式：回转式、曲柄式，曲柄+飞轮。
•碎料收集装置：带有剪前转辙器，带有剪后切废导板，左右料箱，料箱切换溜槽。
2.飞剪控制系统配置2.2 电气部分•检测元件：–HMD-0、HMD-1、HMD-2–轧线出口脉冲编码器–电机轴脉冲编码器–原位接近开关–润滑油压力开关–飞轮投入接近开关–曲柄投入接近开关2.飞剪控制系统配置•PLC–CPU–高速计数器模块HSC–轴定位模块APM–数字输入输出模块DI/DO•全数字直流传动•集中操作台（含HMI）CS，机旁操作箱CB3.轧件长度测量及剪切长度控制•脉冲数与长度的关系—脉冲当量轧件通过长度L=N*LPP–N: 成品轧机编码器输出脉冲增量–LPP:脉冲当量,即单位脉冲对应的轧件长度 mm, 当成品轧机工作辊径不变时，LPP基本为常数。
–L与N成正比，长度测量变成脉冲计数。
3.轧件长度测量及剪切长度控制•从工作辊径计算脉冲当量—辊径优先（理论计算法）LPP= *Dw/(PPR*i)–LPP—脉冲当量–Dw—工作辊径–PPR—编码器每转脉冲数–i—轧机减速箱速比3.轧件长度测量及剪切长度控制•通过两个HMD测量脉冲当量—测量优先（直接测量法）LPP=L/N–LPP—脉冲当量–L—HMD-1~HMD-2之间的距离–N—轧机头部通过HMD-1~HMD-2时记录的脉冲数•计算工作辊径：Dw=LPP*PPR*i/3.轧件长度测量及剪切长度控制•以上两种方法的优缺点：–辊径优先：LPP值稳定不变（优）辊径估计不准，辊径变化不能自（缺）。
追剪飞剪控制原理
追剪飞剪控制原理Understanding the principles of chase cutting and flying cutting is essential to achieving effective control over cutting processes.了解追剪和飞剪的原理对于有效控制剪切过程至关重要。
Chase cutting involves the use of a cutting tool that follows a predetermined path to remove material from a workpiece. This technique is commonly used in CNC machining to create intricate shapes and patterns with precision and accuracy. The tool moves along the workpiece, removing material as it follows the specified path.追剪涉及使用一个剪切工具，该工具沿着预定的路径移动，从工件上移除材料。
这种技术通常用于数控加工，以精确和准确地创建复杂的形状和图案。
工具沿着工件移动，沿着指定的路径移除材料。
Flying cutting, on the other hand, involves the use of a cutting tool that moves at a high speed to quickly remove material from the workpiece. This technique is commonly used in industries thatrequire high-speed cutting, such as the production of plastic, rubber, and metal components. The tool moves swiftly across the workpiece, producing precise cuts in a short amount of time.另一方面，飞剪涉及使用一个高速移动的剪切工具，以快速地从工件上移除材料。
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LPP=L/N
– LPP—脉冲当量 – L—HMD-1~HMD-2之间的距离 – N—轧机头部通过HMD-1~HMD-2时记录的脉
冲数
• 计算工作辊径：
Dw=LPP*PPR*i/
4.轧件长度测量及剪切长度控制
• 以上两种方法的优缺点：
– 辊径优先：LPP值稳定不变（优） 辊径估计不准，辊径变化不能自（缺）。 好的工艺师对工作辊径的估计误差为1%左
CERI起停式飞
剪控制原理
（培训提纲）
Final stand
HMD-0 M
HMD-1 M
PG
Start_stop shear skematic diagram
Pinchroll
Shear
HMD-2
M
M PG
PG
T400
CBP profibus
A B Z
A B Z
Siemens S7-300 PLC
4.轧件长度测量及剪切长度控制
• 清除测量记录的几种情况：
– 出口机架切换 – 进入退出模拟剪切 – 轧线长时间停止15以上(可能换辊) – 手动清除：诊断功能，测量记录，清除
5.轧件线速度测量
• 线速度等于脉冲当量乘以脉冲频率 V=LPP*f/1000
– V—线速度（m/s） – LPP—脉冲当量 – f—脉冲频率
• 碎料收集装置：带有剪前转辙器，带有剪 后切废导板，左右料箱，料箱切换溜槽。
3.飞剪控制系统配置
3.2 电气部分 • 检测元件：
– HMD-0、HMD-1、HMD-2 – 轧线出口脉冲编码器 – 电机轴脉冲编码器 – 原位接近开关 – 润滑油压力开关 – 飞轮投入接近开关 – 曲柄投入接近开关
3.飞剪控制系统配置
• 原位标定步骤： 在就地操作箱上选择就地操作，就地指示灯亮； 按住就地箱上的故障响应钮，再按一下飞剪 “投入/原位” 钮，系统进入原位标定状 态，飞剪 “投入/原位” 灯闪烁； 待系统搜索到剪刃原位接近开关停止后，飞剪 "投入/原位" 灯继续闪烁，操作反点停_正点操作开关，进行正反向点动操作，使剪刃垂直闭合； 再按下飞剪关断按钮，标定结束。 按一下飞剪 “投入/原位” 钮，待系统搜索到剪刃原位接近开关停止后，飞剪 “投
入/原 位" 灯常亮，观察剪刃是正常位置，再按一下单剪切钮，进一步观察剪刃位置。
7.飞剪剪切周期控制
• 位置控制：由T400自动实现
• 速度控制：HMI上速度超前率设定（考虑入切角）
• 加速度控制：与剪刃速度平方成正比。
– 剪刃起动距离恒定—便于剪切长度控制
– 剪刃起动距离恒定 S=V2 /2a，使控制简洁，剪切准确。
MasterDrive
A B Z
Shear control cubicle
1.CERI飞剪系统主要特点：
• 操作简单 • 维护方便 • 工作稳定 • 剪切精度高 • 最大的产品收得率
2.CERI飞剪系统主要功能：
2.1 工艺控制功能
•
自动切头控制
•
自动切尾控制
•
自动碎段控制
•
倍尺分段剪切控制
•
分段剪切优化设定控制
6.剪刃位置控制
• 飞剪剪刃位置控制是由T400模块(含 CERISTAR飞剪控制软件)与传动装置共同 组成的高精度的伺服控制系统。
控制结构上由内到外依次是电流环、速度 环、位置环。
• 剪刃位置检测：飞剪电机轴端增量编码器 与原位标定接近开关共同完成。
6.剪刃位置控制
• 剪刃坐标定义：剪刃闭合时为0，原位为 1024，剪刃一周为4096。
右， 一般的工艺人员对工作辊径的估计误差 一般为3-5%。
工作辊径的变化原因：轧辊压下量调整，轧 辊磨损，轧辊温度变化引起的轧辊变形等等。
4.轧件长度测量及剪切长度控制
– 测量优先：LPP准确度高，能自动适应辊径变 化（优）
易产生随机误差（缺）， 弥补办法：将测量记录多次平均。
注意测量记录平均值的记忆性，在辊径突变 或模拟剪切后应将测量记录清零。
当成品轧机工作辊径不变时，LPP基本为常数。 – L与N成正比，长度测量变成脉冲计数。
4.轧件长度测量及剪切长度控制
• 从工作辊径计算脉冲当量—辊径优先 （理论计算法）
LPP=*Dw/(PPR*i)
– LPP—脉冲当量 – Dw—工作辊径 – PPR—编码器每转脉冲数 – i—轧机减速箱速比
4.轧件长度测量及剪切长度控制
• 原位搜索 • 原位标定：搜索原位开关位置，在机旁操
作箱上操作。
6.剪刃位置控制
原位标定步骤
• 当按飞剪投入/原位按钮后，飞剪剪刃位置不在正常位置时，需要进行原位标定。 剪刃位置偏移的原因： 原位接近开关的档板松了 原位接近开关有问题 重新下装了程序 找不到剪刃位置的原因： 找不到接近开关 送到APM模块的脉冲有问题
– 起动力矩T与加速度a成正比。如剪切速度20m/s时，起 动电流为2倍额定电流,剪切速度10m/s时, 起动电流为 0.5倍额定电流。
– 轧制速度下降后，飞剪起动力矩以平方的关系迅速下 降，冲击电流大大减小，可大大减小飞剪起动对传动 装置及机械的冲击，延长设备使用寿命，同时还可以 节省能源。
2.3 彩色触模屏人机接口主要功能
• 全中文界面 • 飞剪控制功能的选择 • 飞剪控制参数的设定 • 飞剪工作状态显示 • 飞剪辅助诊断功能 • 润滑压力监控 • 故障报警功能
3.飞剪控制系统配置
3.1 机械部分：
• 由电机、齿轮减速箱、剪机以及碎料收集 装置组成。
• 剪机为组合式结构，分三种形式：回转式、 曲柄式，曲柄+飞轮。
• PLC
– CPU – 数字输入输出模块DI/DO
• 全数字直流传动 • 集中操作台（含HMI）CS，机旁操作箱CB
4.轧件长度测量及剪切长度控制
• 脉冲数与长度的关系—脉冲当量 轧件通过长度L=N*LPP
– N: 成品轧机编码器输出脉冲增量 – LPP:脉冲当量,即单位脉冲对应的轧件长度 mm,
•
分段剪切优化调整控制
•
棒材尾钢末端伸出控制
•
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
脉冲当量突变剔除控制
•
倍尺根数调整（20段）
•
倍尺长度调整（20段）
•
1＃热检容错功能
•
分段飞剪应急剪切
•
分段飞剪采样控制
•
单剪切控制
•
就地点动控制
•
首根附加长度可变
2.CERI飞剪系统主要功能：
2.2 飞剪系统自身基本控制功能
• 自动测长测速 • 位置闭环控制 • 可变加速度控制 • 模拟剪切功能 • 传动测试功能 • 快速原位标定功能