本發(fā)明涉及切割技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動(dòng)化板材滑動(dòng)切割一體化裝置。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今的工業(yè)領(lǐng)域中，板材切割是成品加工過(guò)程中最為重要的步驟。也是保證成品質(zhì)量的重要工序。利用先進(jìn)的現(xiàn)代切割技術(shù)，不但可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)也使得企業(yè)產(chǎn)品的制造成本大幅度下降，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。隨著新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)的廣泛運(yùn)用，智能化精密切割將成為切割行業(yè)今后發(fā)展的趨勢(shì)。

傳統(tǒng)的板材切割機(jī)采用繼電器、時(shí)間繼電器控制方式，但控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，接線比較多，系統(tǒng)的可靠性較低，維修維護(hù)費(fèi)用大。最主要的問(wèn)題是在自動(dòng)控制中，由于采用時(shí)間繼電器定時(shí)控制切割時(shí)間，定時(shí)精度差，電機(jī)速度受電源波動(dòng)影響大，因而切割誤差較大，降低成品率，增加拋磨難度。

現(xiàn)有的板材滑動(dòng)切割化裝置具有以下方面的不足：

(1)不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，操作人員需要時(shí)刻守在機(jī)器旁邊，不但浪費(fèi)了大量的人力和時(shí)間，而且增加了切割過(guò)程對(duì)于人體的傷害。

(2)電動(dòng)機(jī)的速度不可調(diào)，電動(dòng)機(jī)的工作效率低，電能的損耗大。

(3)需要通過(guò)人力對(duì)板材進(jìn)行固定，裝置的可靠性低，浪費(fèi)人力成本。

(4)鋸盤裸露在外面，在切割過(guò)程中，鋸盤容易對(duì)人身造成傷害。

(5)采用的絲桿螺母機(jī)構(gòu)，成本高，同時(shí)運(yùn)動(dòng)復(fù)雜而不可靠，適用性差。

(6)切割機(jī)構(gòu)工作不穩(wěn)定。

(7)鋸盤不能自動(dòng)在導(dǎo)軌上回程到起點(diǎn)，無(wú)法對(duì)第二塊板材進(jìn)行自動(dòng)切割。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種自動(dòng)化板材滑動(dòng)切割一體化裝置，(1)該裝置采用plc控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，解決了現(xiàn)有的板材滑動(dòng)切割化裝置不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，操作人員需要時(shí)刻守在機(jī)器旁邊，不但浪費(fèi)了大量的人力和時(shí)間，而且增加了切割過(guò)程對(duì)于人體的傷害的問(wèn)題。(2)該裝置在可逆電機(jī)部分，采用變頻調(diào)速方式，解決了現(xiàn)有的板材滑動(dòng)切割化裝置的電動(dòng)機(jī)的速度不可調(diào)，電動(dòng)機(jī)的工作效率低，電能的損耗大的問(wèn)題。(3)該裝置通過(guò)壓料氣缸對(duì)板材進(jìn)行壓緊固定,解決了現(xiàn)有的板材滑動(dòng)切割化裝置需要通過(guò)人力對(duì)板材進(jìn)行固定，裝置的可靠性低，浪費(fèi)人力成本的問(wèn)題。(4)該裝置在鋸盤上設(shè)有防護(hù)罩，解決了現(xiàn)有的板材滑動(dòng)切割化裝置在切割過(guò)程中，鋸盤容易對(duì)人身造成傷害的問(wèn)題。(5)該裝置采用鋼絲繩40來(lái)代替機(jī)床中普遍采用的絲桿螺母機(jī)構(gòu)，解決了現(xiàn)有的板材滑動(dòng)切割化裝置采用的絲桿螺母機(jī)構(gòu)，成本高，同時(shí)運(yùn)動(dòng)復(fù)雜而不可靠，適用性差的問(wèn)題。(6)該裝置的脹緊輪可以對(duì)鋼絲繩起引導(dǎo)和脹緊的作用,解決了現(xiàn)有的板材滑動(dòng)切割化裝置切割機(jī)構(gòu)工作不穩(wěn)定的問(wèn)題。(7)該裝置鋼絲繩的可逆電機(jī)為可逆電機(jī)，在切割結(jié)束后，可以使行走機(jī)架在導(dǎo)軌上回程到起點(diǎn)，解決了現(xiàn)有的板材滑動(dòng)切割化裝置的鋸盤不能自動(dòng)在導(dǎo)軌上回程到起點(diǎn)，無(wú)法對(duì)第二塊板材進(jìn)行自動(dòng)切割的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種自動(dòng)化板材滑動(dòng)切割一體化裝置，包括支架、導(dǎo)軌、行走機(jī)架、電機(jī)、plc控制系統(tǒng)、若干壓料氣缸；導(dǎo)軌設(shè)置在支架上面，行走機(jī)架上設(shè)安裝有切割機(jī)構(gòu)，行走機(jī)架上的行走輪與導(dǎo)軌構(gòu)成滾動(dòng)配合，行走機(jī)架由牽引機(jī)構(gòu)牽引在導(dǎo)軌限定的方向上移動(dòng)，各壓料氣缸分別設(shè)置在支架上，位于導(dǎo)軌的外側(cè)。切割機(jī)構(gòu)包括一旋轉(zhuǎn)式的鋸盤，鋸盤的回轉(zhuǎn)面平行于導(dǎo)軌的限定方向，鋸盤的切割動(dòng)力由電機(jī)提供，電機(jī)與鋸盤之間設(shè)有相互配合的第一皮帶輪、第二皮帶輪；第二皮帶輪的輪軸與鋸盤的回轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置；第一皮帶輪、第二皮帶輪的輪軸相互平行。顯露在行走機(jī)架上方的鋸盤上設(shè)有防護(hù)罩。電機(jī)設(shè)置在行走機(jī)架上。plc控制系統(tǒng)控制各壓料氣缸夾緊板材；并控制牽引機(jī)構(gòu)牽引行走機(jī)架在導(dǎo)軌限定的方向上移動(dòng)，對(duì)板材進(jìn)行切割；當(dāng)plc控制系統(tǒng)檢測(cè)到板材切割完畢，通過(guò)控制變頻器反轉(zhuǎn)可逆電機(jī)，可逆電機(jī)通過(guò)牽引機(jī)構(gòu)上的牽引行走機(jī)架沿著導(dǎo)軌返回。

進(jìn)一步地，牽引機(jī)構(gòu)包含鋼絲繩，鋼絲繩兩端分別與行走機(jī)架相連以形成一個(gè)封閉線路，鋼絲繩的牽引方向與導(dǎo)軌限定的移動(dòng)方向相吻合，鋼絲繩的牽引動(dòng)力由可逆電機(jī)提供，可逆電機(jī)的輸入/輸出端分別連接變頻器和減速箱，減速箱的輸出端連有滾輪，滾輪的輪軸與鋸盤的回轉(zhuǎn)軸相平行，鋼絲繩與滾輪構(gòu)成滾動(dòng)配合。

進(jìn)一步地，滾輪分別設(shè)置在導(dǎo)軌限定方向的兩端且輪軸位于同一水平線上，鋼絲繩與行走機(jī)架之間間隔設(shè)有脹緊輪。

進(jìn)一步地，變頻器包含整流器、逆變器、變壓器、電池，整流器將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；逆變器將直流電再轉(zhuǎn)換成所需頻率的交流電；變壓器用于改變電壓并隔離輸入/輸出的電路；變頻器改變可逆電機(jī)的定子繞組供電的頻率，對(duì)可逆電機(jī)進(jìn)行調(diào)速；電池用于補(bǔ)償變頻器內(nèi)部線路上的能量損失。

本發(fā)明的有益效果：

(1)該裝置采用plc控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，操作人員不用時(shí)刻守在機(jī)器旁邊，不但節(jié)省了大量的人力和時(shí)間，更能夠極大的減少切割過(guò)程對(duì)于人體的傷害。

(2)該裝置在可逆電機(jī)部分，采用變頻調(diào)速方式，提高了電動(dòng)機(jī)的工作效率，減少電能的損耗。

(3)該裝置通過(guò)壓料氣缸對(duì)板材進(jìn)行壓緊固定，提高了裝置的可靠性，減少了人力成本。

(4)該裝置在鋸盤上設(shè)有防護(hù)罩，防止在切割過(guò)程中，鋸盤對(duì)人身造成傷害。

(5)該裝置采用鋼絲繩40來(lái)代替機(jī)床中普遍采用的絲桿螺母機(jī)構(gòu)，鋼絲牽引相對(duì)于絲桿牽引，其成本相對(duì)較低，同時(shí)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)便而可靠，并可以切割大規(guī)格的板材，極大地增強(qiáng)了適用性。

(6)該裝置的脹緊輪可以對(duì)鋼絲繩起引導(dǎo)和脹緊的作用，使切割機(jī)構(gòu)工作更加穩(wěn)定。

(7)該裝置鋼絲繩的可逆電機(jī)為可逆電機(jī)，在切割結(jié)束后，可以使行走機(jī)架在導(dǎo)軌上回程到起點(diǎn)，對(duì)第二塊板材進(jìn)行切割。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的側(cè)視圖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的俯視圖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的后視圖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明中的plc控制系統(tǒng)的后電路原理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1所示，一種自動(dòng)化板材滑動(dòng)切割一體化裝置，包括支架10、導(dǎo)軌11、行走機(jī)架20、電機(jī)31、plc控制系統(tǒng)、4個(gè)壓料氣缸112。

導(dǎo)軌11設(shè)置在支架10上面，行走機(jī)架20上設(shè)安裝有切割機(jī)構(gòu)，行走機(jī)架20上的行走輪21與導(dǎo)軌11構(gòu)成滾動(dòng)配合，行走機(jī)架20由牽引機(jī)構(gòu)牽引在導(dǎo)軌11限定的方向上移動(dòng)，各壓料氣缸112分別設(shè)置在支架10上，位于導(dǎo)軌11的外側(cè)。

壓料氣缸112用于壓緊板材，防止板材在切割過(guò)程中出現(xiàn)異動(dòng)，在切割開(kāi)始之前對(duì)板材進(jìn)行壓緊，各壓料氣缸112的氣源分別由外部提供，分別由電磁閥控制。

切割機(jī)構(gòu)包括一旋轉(zhuǎn)式的鋸盤30，鋸盤30的回轉(zhuǎn)面平行于導(dǎo)軌11的限定方向，鋸盤30的切割動(dòng)力由電機(jī)31提供。電機(jī)31與鋸盤30之間設(shè)有相互配合的第一皮帶輪32、第二皮帶輪33；第二皮帶輪33的輪軸與鋸盤30的回轉(zhuǎn)軸同軸設(shè)置；第一皮帶輪32、第二皮帶輪33的輪軸相互平行。顯露在行走機(jī)架20上方的鋸盤30上設(shè)有防護(hù)罩331。電機(jī)31設(shè)置在行走機(jī)架20上。

為滿足本切割機(jī)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)于木材石材的兼容行，鋸盤30采用可更替鋸盤，可兼容砂輪鋸盤和鋸齒鋸盤，因?yàn)殇彵P直徑較大，可以切割較厚的板材。在鋸盤30上設(shè)有防護(hù)罩331，是為了防止在切割過(guò)程中，鋸盤30對(duì)人身造成傷害。

具體地，所述牽引機(jī)構(gòu)包含鋼絲繩40；鋼絲繩40兩端分別與行走機(jī)架20相連以形成一個(gè)封閉線路，鋼絲繩40的牽引方向與導(dǎo)軌11限定的移動(dòng)方向相吻合，鋼絲繩40的牽引動(dòng)力由可逆電機(jī)41提供?？赡骐姍C(jī)41的輸入/輸出端分別連有變頻器和減速箱42。減速箱42的輸出端連有滾輪12，滾輪12的輪軸與鋸盤30的回轉(zhuǎn)軸相平行，鋼絲繩40與滾輪12構(gòu)成滾動(dòng)配合。

采用鋼絲繩40來(lái)代替機(jī)床中普遍采用的絲桿螺母機(jī)構(gòu)，鋼絲牽引相對(duì)于絲桿牽引，其成本相對(duì)較低，同時(shí)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)便而可靠，并可以切割大規(guī)格的板材，極大地增強(qiáng)了本發(fā)明的適用性。

具體地，滾輪12分別設(shè)置在導(dǎo)軌11限定方向的兩端且輪軸位于同一水平線上，鋼絲繩40與行走機(jī)架20之間間隔設(shè)有脹緊輪13。

脹緊輪13可以對(duì)鋼絲繩40起引導(dǎo)和脹緊的作用，使切割機(jī)構(gòu)工作更加穩(wěn)定。選擇將鋼絲繩40的可逆電機(jī)設(shè)置成可逆電機(jī)41，是為了在切割結(jié)束后，使行走機(jī)架在導(dǎo)軌11上回程到起點(diǎn)，對(duì)第二塊板材進(jìn)行切割。

具體地，各壓料氣缸112的結(jié)構(gòu)相同；分別包括氣缸、氣缸安裝板、連接板、止壓盤和止壓底板。

連接板的下邊沿立設(shè)于止壓底板的上面的一端；連接板的上邊沿連接于氣缸安裝板下平面的一端。氣缸安裝板與止壓底板相平行。氣缸安裝板、止壓底板之間的間隔用于放置板材。氣缸安裝板上面安裝有氣缸。止壓盤位于氣缸安裝板的下方?；钊麠U穿過(guò)氣缸安裝板。氣缸通過(guò)活塞桿連接于止壓盤。氣缸控制活塞桿下壓，帶動(dòng)止壓盤，將鋼板固定在止壓盤和止壓底板之間。壓料氣缸112的止壓底板分別通過(guò)螺絲固定設(shè)置在支架10上。氣缸的氣源由外部提供，分別由電磁閥控制。

根據(jù)以上板材切割機(jī)的基本構(gòu)成，本設(shè)計(jì)在此基礎(chǔ)上加以實(shí)現(xiàn)與改進(jìn)，plc控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下過(guò)程：

放上板材——板材壓緊——啟動(dòng)主軸切割機(jī)構(gòu)——牽引機(jī)構(gòu)拖動(dòng)切割機(jī)構(gòu)進(jìn)行行進(jìn)完成對(duì)板材的切割——切割機(jī)構(gòu)返回——切割機(jī)構(gòu)停止運(yùn)轉(zhuǎn)——松開(kāi)切割好的板材。

如圖4所示，為plc控制系統(tǒng)的電路原理圖，plc控制系統(tǒng)的各控制輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功能如下表1所示：

表1plc控制輸入點(diǎn)對(duì)應(yīng)功能

工作原理：

通過(guò)電氣控制部分的設(shè)計(jì)，本發(fā)明選用了基于plc的邏輯控制系統(tǒng)，并且采用了手動(dòng)的調(diào)速方式對(duì)鋸料行進(jìn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)的功能如下：

plc控制系統(tǒng)選擇全程切割方式：

板材放在支架10上，按下主軸起動(dòng)按鈕，plc控制系統(tǒng)控制支架10上的壓料氣缸112電磁閥打開(kāi)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)于板材的壓緊，壓緊到位后自動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)31通過(guò)皮帶輪32、33帶動(dòng)鋸盤30。切割機(jī)構(gòu)啟動(dòng)完畢。

此時(shí)，可根據(jù)板材的厚度，plc控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)電阻器旋鈕，通過(guò)調(diào)節(jié)rp，改變可逆電機(jī)的行進(jìn)速度。

按下鋸料行進(jìn)起動(dòng)按鈕，plc控制系統(tǒng)通過(guò)控制變頻器起動(dòng)可逆電機(jī)41，可逆電機(jī)41通過(guò)鋼絲繩40的牽引行走機(jī)架20沿著導(dǎo)軌11對(duì)板材進(jìn)行切割。當(dāng)plc控制系統(tǒng)檢測(cè)到板材切割完畢，通過(guò)控制變頻器反轉(zhuǎn)可逆電機(jī)41，可逆電機(jī)41通過(guò)鋼絲繩40的牽引行走機(jī)架20沿著導(dǎo)軌11返回。

在此過(guò)程中，可以直接按下手動(dòng)返回按鈕，實(shí)現(xiàn)對(duì)于切割機(jī)構(gòu)的提前返回。

按下主軸停止按鈕，支架10上的壓料氣缸112電磁閥關(guān)閉，自動(dòng)松開(kāi)板材，此時(shí)板材切割完畢，可取下切割好的板材。

plc控制系統(tǒng)選擇短程程切割方式：

板材放在支架10上，按下主軸起動(dòng)按鈕，plc控制系統(tǒng)控制支架10上的壓料氣缸112電磁閥打開(kāi)，外接氣源對(duì)壓料氣缸充氣，實(shí)現(xiàn)對(duì)于板材的壓緊，壓緊到位后自動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)31通過(guò)皮帶輪32、33帶動(dòng)鋸盤30。

根據(jù)板材的厚度，plc控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)電阻器旋鈕，改變可逆電機(jī)的行進(jìn)速度。

按下鋸料行進(jìn)起動(dòng)按鈕，plc控制系統(tǒng)控制通過(guò)變頻器起動(dòng)可逆電機(jī)41，可逆電機(jī)41通過(guò)鋼絲繩40的牽引行走機(jī)架20沿著導(dǎo)軌11對(duì)板材進(jìn)行切割。當(dāng)plc檢測(cè)不到板材時(shí)，plc控制系統(tǒng)控制變頻器反轉(zhuǎn)可逆電機(jī)41，可逆電機(jī)41通過(guò)鋼絲繩40的牽引行走機(jī)架20沿著導(dǎo)軌11返回。

在此過(guò)程中，可以直接按下手動(dòng)返回按鈕，實(shí)現(xiàn)對(duì)于切割機(jī)構(gòu)的提前返回。

按下主軸停止按鈕，支架10上的壓料氣缸112松開(kāi)板材，此時(shí)板材切割完成，此時(shí)可取下切割好的板材。

變頻器包含整流器(rectifier)、逆變器(inverter)、變壓器、電池。

其中，整流器將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；逆變器將直流電再轉(zhuǎn)換成所需頻率的交流電。變壓器用于改變電壓并隔離輸入/輸出的電路；電池用于補(bǔ)償變頻器內(nèi)部線路上的能量損失。

變頻器是通過(guò)變壓器改變可逆電機(jī)41定子繞組供電的頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。常用三相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子由鐵心及繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子繞組做成籠型，俗稱鼠籠型電動(dòng)機(jī)。當(dāng)在定子繞組上接入三相交流電時(shí)，在定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。電機(jī)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用n1表示

式中：f為三相交流電源頻率，一般為50hz。

p為磁極對(duì)數(shù)。

當(dāng)p＝1時(shí)，n1＝3000r/min；p＝2時(shí)，n1＝1500r/min。可見(jiàn)磁極對(duì)數(shù)p越多，轉(zhuǎn)速n1越慢。

轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速n比磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n1要慢一點(diǎn)，所以稱為異步電機(jī)，這個(gè)差別用轉(zhuǎn)差率s表示：

當(dāng)加上電源轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間，n＝0，這時(shí)s＝1；起動(dòng)后的極端情況n＝n1，則s＝0，即s在0～1之間變化。一般異步電機(jī)在額定負(fù)載下的s＝(1～6)％。

綜合式(5.1)和式(5.2)可以得出

由式(5.3)可以看出，對(duì)于成品電機(jī)，其磁極對(duì)數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)調(diào)速的目的。

但是，為了保持在調(diào)速時(shí)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變，必須維持電機(jī)的磁通量恒定，因此定子的供電電壓也要作相應(yīng)調(diào)節(jié)。變頻器就是在調(diào)整頻率(variablefrequency)的同時(shí)還要調(diào)整電壓(variablevoltage)，故簡(jiǎn)稱vvvf(裝置)。

通過(guò)電工理論可知，轉(zhuǎn)矩與磁通量(最大值)成正比，在轉(zhuǎn)子參數(shù)值一定時(shí)，轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比。

變頻器的工作是把市電(380v、50hz)通過(guò)整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件(gto、gtr或igbt)組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電，由于采用微處理器編程的正弦脈寬調(diào)制(spwm)方法，使輸出波形近似正弦波，用于驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)速。上述的兩次變換可簡(jiǎn)化為ac－dc－ac(交－直－交)變頻方式。

本發(fā)明選用日立變頻調(diào)速器，型號(hào)為l300p～l10hf的機(jī)型作為調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)可逆電機(jī)41的正反轉(zhuǎn)，手動(dòng)/自動(dòng)調(diào)速以及故障信號(hào)指示。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其它改進(jìn)和變化均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。