一種全自動臥式金屬圓鋸機(jī)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全自動臥式金屬圓鋸機(jī)及其方法。它包括壓力傳感器、接近傳感器、激光測距傳感器、光電傳感器、PLC控制器、單片機(jī)、LED顯示器、三相異步電動機(jī)、磁粉電機(jī)、切割伺服電機(jī)、送料電機(jī)、送料夾緊液壓缸、端料分離電機(jī)、補(bǔ)料電機(jī)、液壓缸、刀具、刀架系統(tǒng)裝置、送料夾緊裝置、端料分離裝置、補(bǔ)料裝置、主夾裝置。本發(fā)明采用電氣控制元件對普通金屬圓鋸機(jī)進(jìn)行自動化改進(jìn)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，提高了傳統(tǒng)金屬圓鋸機(jī)的自動化程度，生產(chǎn)效率高，安全性能好，適用于大批量不同規(guī)格金屬棒料的長時間切割。
【專利說明】一種全自動臥式金屬圓鋸機(jī)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)加工的領(lǐng)域，尤其針對一種全自動臥式金屬圓鋸機(jī)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋸床以圓鋸片、鋸帶或鋸條等為刀具，鋸切金屬圓料、方料、管料和型材等的機(jī)床。圓鋸床按圓鋸片的進(jìn)給方向分為臥式(水平進(jìn)給)、立式(垂直進(jìn)給)和擺式(繞一支點(diǎn)擺動進(jìn)給)3種。圓鋸床在機(jī)械加工過程中垂直滑道上下進(jìn)退刀，進(jìn)刀穩(wěn)定，刀具壽命長，鋸切精度高，多組齒輪傳動適合重型切削，精度穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)堅固，可保持動作可靠性，獨(dú)特的主夾鉗設(shè)計，夾持力強(qiáng)又牢固，滑道自動給油潤滑，使用PLC控制器，冷切液自動循環(huán)，確保工作切面平滑，無料自動停機(jī)，鋸屑集中處理方便干凈，因此圓鋸床已經(jīng)得到廣泛的推廣和使用。
[0003]隨著現(xiàn)代制造工業(yè)朝著高效、高精度和經(jīng)濟(jì)性的方向發(fā)展，鋸切作為金屬加工的起點(diǎn)，已成為零件加工過程中重要組成環(huán)節(jié)。但鋸切加工尤其是圓鋸機(jī)切斷金屬時通常伴隨著過大的振動和噪聲，因此，導(dǎo)致鋸切加工存在很大的不平穩(wěn)性，這嚴(yán)重地制約了鋸切效率的提高。因此，如何提高鋸切效率、避免鋸切成為整條生產(chǎn)線的瓶頸成為鋸切及鋸床領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于臥式全自動金屬圓鋸機(jī)的智能控制系統(tǒng)。
[0005]全自動臥式金屬圓鋸機(jī)包括壓力傳感器、接近傳感器、激光測距傳感器、光電傳感器、PLC控制器、單片機(jī)、LED顯示器、三相異步電動機(jī)、磁粉電機(jī)、切割伺服電機(jī)、送料電機(jī)、送料夾緊液壓缸、端料分離電機(jī)、補(bǔ)料電機(jī)、液壓缸、刀具、刀架系統(tǒng)裝置、送料夾緊裝置、端料分離裝置、補(bǔ)料裝置、主夾裝置；PLC控制器分別與壓力傳感器、接近傳感器、激光測距傳感器、光電傳感器、單片機(jī)、三相異步電動機(jī)、磁粉電機(jī)、切割伺服電機(jī)、送料電機(jī)、送料夾緊液壓缸、端料分離電機(jī)、補(bǔ)料電機(jī)、液壓缸相連，單片機(jī)輸出端與LED顯示器相連，三相異步電動機(jī)安裝在圓鋸機(jī)底座，并通過減速箱傳動與刀具相連，切割伺服電機(jī)安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺上部，并通過絲桿與刀架系統(tǒng)裝置相連，送料電機(jī)安裝在圓鋸機(jī)底座后部，并通過絲桿與送料夾緊裝置相連，端料分離電機(jī)安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺，并與端料分離裝置相連，補(bǔ)料電機(jī)安裝在圓鋸機(jī)底座，并與補(bǔ)料裝置相連，液壓缸安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺上部，并與主夾裝置相連。
[0006]所述的壓力傳感器、信號放大器、帶通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、PLC控制器、單片機(jī)、LED顯示器順次相連構(gòu)成記憶保壓檢測系統(tǒng)。
[0007]所述的PLC控制器型號為CP1H-X40DR-A。
[0008]全自動臥式金屬圓鋸機(jī)的切割方法包括以下步驟:
I)啟動機(jī)器，壓力傳感器采集壓力信號，經(jīng)處理后判斷記憶保壓檢測系統(tǒng)是否持續(xù)工作無中斷；若持續(xù)工作無中斷，則確認(rèn)提示設(shè)定內(nèi)容；若記憶保壓系統(tǒng)中斷，則進(jìn)入步驟2)； 2)補(bǔ)料裝置平臺傾斜，進(jìn)行自動補(bǔ)料；
3)送料夾緊機(jī)構(gòu)夾緊補(bǔ)充的代加工材料，通過激光測距傳感器進(jìn)行待加工材料直徑檢測，并顯示在LED顯示屏上；
4)根據(jù)檢測到的待加工材料直徑，最大切割直徑為110mm，設(shè)定切割速度，設(shè)定切割料頭長度和工件長度，確定提示設(shè)定內(nèi)容后，磁粉電機(jī)轉(zhuǎn)動工作，三相異步電機(jī)帶動減速箱主軸使刀具開始高速旋轉(zhuǎn)；
5)送料夾緊機(jī)構(gòu)夾緊待加工材料向切割機(jī)構(gòu)移動，當(dāng)安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺上的一組光電傳感器感應(yīng)到料頭時，送料夾緊機(jī)構(gòu)暫停，確定料頭位置后繼續(xù)向切割機(jī)構(gòu)移動；
6)送料夾緊機(jī)構(gòu)將待加工材料送至切割機(jī)構(gòu)時，液壓缸控制安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺上的主夾裝置從X、Z兩個方向?qū)⒋庸げ牧瞎潭ǎ?br> 7)切割伺服電機(jī)啟動，帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，從而帶動刀架系統(tǒng)裝置向待加工材料垂直方向進(jìn)給，切割待加工材料；
8)切割待加工材料時，主夾裝置夾緊待加工材料，送料夾緊機(jī)構(gòu)松開工件，并退回與設(shè)定工件長度相等的距離，再次夾緊待加工材料；
9)待加工材料切割完畢后，主夾裝置松開，切割伺服電機(jī)反向轉(zhuǎn)動使刀具抬高并且刀架系統(tǒng)遠(yuǎn)離切割平臺；
10)送料夾緊機(jī)構(gòu)向切割方向輸送與設(shè)定工件長度相等的距離，并重復(fù)步驟7)?步驟
10)；
11)當(dāng)接近傳感器檢測到余料長度小于設(shè)定工件長度時，啟動端料分離系統(tǒng)，將料尾落至端料箱與工件箱分開，補(bǔ)料裝置自動補(bǔ)料并重復(fù)步驟4)?步驟11)。
[0009]使用本發(fā)明及其方法，其記憶保壓檢測系統(tǒng)，極大的提高了機(jī)械加工效率。原料直徑檢測系統(tǒng)，規(guī)避了人為疏忽，提高了安全性，減少了事故發(fā)生率，也降低了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用；本發(fā)明在普通的手動操作的圓鋸床設(shè)備的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，采用電氣控制元件控制零件的自動加工，對落后的半自動或手動圓鋸床進(jìn)行自動化改造，通過自動化系統(tǒng)解決圓鋸床全自動運(yùn)行問題，充分利用了設(shè)備資源，降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為臥式全自動金屬圓鋸機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明的記憶保壓檢測系統(tǒng)的電路框圖；
圖3為全自動臥式金屬圓鋸機(jī)的切割方法原理圖；
圖4為臥式全自動金屬圓鋸機(jī)的三維圖1;
圖5為臥式全自動金屬圓鋸機(jī)的三維圖1I。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，全自動臥式金屬圓鋸機(jī)包括壓力傳感器、接近傳感器、激光測距傳感器、光電傳感器、PLC控制器、單片機(jī)、LED顯示器、三相異步電動機(jī)、磁粉電機(jī)、切割伺服電機(jī)、送料電機(jī)、送料夾緊液壓缸、端料分離電機(jī)、補(bǔ)料電機(jī)、液壓缸、刀具、刀架系統(tǒng)裝置、送料夾緊裝置、端料分離裝置、補(bǔ)料裝置、主夾裝置；PLC控制器分別與壓力傳感器、接近傳感器、激光測距傳感器、光電傳感器、單片機(jī)、三相異步電動機(jī)、磁粉電機(jī)、切割伺服電機(jī)、送料電機(jī)、送料夾緊液壓缸、端料分離電機(jī)、補(bǔ)料電機(jī)、液壓缸相連，單片機(jī)輸出端與LED顯示器相連，三相異步電動機(jī)安裝在圓鋸機(jī)底座，并通過減速箱傳動與刀具相連，切割伺服電機(jī)安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺上部，并通過絲桿與刀架系統(tǒng)裝置相連，送料電機(jī)安裝在圓鋸機(jī)底座后部，并通過絲桿與送料夾緊裝置相連，端料分離電機(jī)安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺，并與端料分離裝置相連，補(bǔ)料電機(jī)安裝在圓鋸機(jī)底座，并與補(bǔ)料裝置相連，液壓缸安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺上部，并與主夾裝置相連。
[0012]如圖2所示，所述的壓力傳感器、信號放大器、帶通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、PLC控制器、單片機(jī)、LED顯示器順次相連構(gòu)成記憶保壓檢測系統(tǒng)。
[0013]所述的PLC控制器型號為CP1H-X40DR-A。
[0014]如圖3-5所示，全自動臥式金屬圓鋸機(jī)的切割方法包括以下步驟:
1)啟動機(jī)器，壓力傳感器采集壓力信號，經(jīng)處理后判斷記憶保壓檢測系統(tǒng)是否持續(xù)工作無中斷；若持續(xù)工作無中斷，則確認(rèn)提示設(shè)定內(nèi)容；若記憶保壓系統(tǒng)中斷，則進(jìn)入步驟2)；
2)補(bǔ)料裝置平臺傾斜，進(jìn)行自動補(bǔ)料；
3)送料夾緊機(jī)構(gòu)夾緊補(bǔ)充的代加工材料，通過激光測距傳感器進(jìn)行待加工材料直徑檢測，并顯示在LED顯示屏上；采用此激光測距傳感器，先由激光二極管對準(zhǔn)送料夾緊裝置夾口斷面發(fā)射激光脈沖，經(jīng)其反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上，可檢測極其微弱的光信號。記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經(jīng)歷的時間，即可測定目標(biāo)距離。
[0015]4)根據(jù)檢測到的待加工材料直徑，最大切割直徑為110mm，設(shè)定切割速度，設(shè)定切割料頭長度和工件長度，確定提示設(shè)定內(nèi)容后，磁粉電機(jī)轉(zhuǎn)動工作，三相異步電機(jī)帶動減速箱主軸使刀具開始高速旋轉(zhuǎn)；圓鋸機(jī)切割具有極大的沖擊，磁粉電機(jī)輸出軸作為減速箱輸出軸的過度軸，穩(wěn)固了減速箱輸出軸，使鋸片的切割更加順暢，減小沖擊，延長鋸片的使用壽命。
[0016]5)送料夾緊機(jī)構(gòu)夾緊待加工材料向切割機(jī)構(gòu)移動，當(dāng)安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺上的一組光電傳感器感應(yīng)到料頭時，送料夾緊機(jī)構(gòu)暫停，確定料頭位置后繼續(xù)向切割機(jī)構(gòu)移動；
6)送料夾緊機(jī)構(gòu)將待加工材料送至切割機(jī)構(gòu)時，液壓缸控制安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺上的主夾裝置從X、Z兩個方向?qū)⒋庸げ牧瞎潭ǎ?br> 7)切割伺服電機(jī)啟動，帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，從而帶動刀架系統(tǒng)裝置向待加工材料垂直方向進(jìn)給，切割待加工材料；
8)切割待加工材料時，主夾裝置夾緊待加工材料，送料夾緊機(jī)構(gòu)松開工件，并退回與設(shè)定工件長度相等的距離，再次夾緊待加工材料；
9)待加工材料切割完畢后，主夾裝置松開，切割伺服電機(jī)反向轉(zhuǎn)動使刀具抬高并且刀架系統(tǒng)遠(yuǎn)離切割平臺；
10)送料夾緊機(jī)構(gòu)向切割方向輸送與設(shè)定工件長度相等的距離，并重復(fù)步驟7)?步驟
10)；
11)當(dāng)接近傳感器檢測到余料長度小于設(shè)定工件長度時，啟動端料分離系統(tǒng)，將料尾落至端料箱與工件箱分開，補(bǔ)料裝置自動補(bǔ)料并重復(fù)步驟4)?步驟11)。通過一個杠桿機(jī)構(gòu)放大了待加工材料與送料夾緊機(jī)構(gòu)的接觸信號，極大的減小了因為待加工材料本身表面凹凸不均對信號產(chǎn)生的影響，靈敏度極高。
【權(quán)利要求】
1.一種全自動臥式金屬圓鋸機(jī)，其特征在于包括壓力傳感器、接近傳感器、激光測距傳感器、光電傳感器、PLC控制器、單片機(jī)、LED顯示器、三相異步電動機(jī)、磁粉電機(jī)、切割伺服電機(jī)、送料電機(jī)、送料夾緊液壓缸、端料分離電機(jī)、補(bǔ)料電機(jī)、液壓缸、刀具、刀架系統(tǒng)裝置、送料夾緊裝置、端料分離裝置、補(bǔ)料裝置、主夾裝置；PLC控制器分別與壓力傳感器、接近傳感器、激光測距傳感器、光電傳感器、單片機(jī)、三相異步電動機(jī)、磁粉電機(jī)、切割伺服電機(jī)、送料電機(jī)、送料夾緊液壓缸、端料分離電機(jī)、補(bǔ)料電機(jī)、液壓缸相連，單片機(jī)輸出端與LED顯示器相連，三相異步電動機(jī)安裝在圓鋸機(jī)底座，并通過減速箱傳動與刀具相連，切割伺服電機(jī)安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺上部，并通過絲桿與刀架系統(tǒng)裝置相連，送料電機(jī)安裝在圓鋸機(jī)底座后部，并通過絲桿與送料夾緊裝置相連，端料分離電機(jī)安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺，并與端料分離裝置相連，補(bǔ)料電機(jī)安裝在圓鋸機(jī)底座，并與補(bǔ)料裝置相連，液壓缸安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺上部，并與主夾裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動臥式金屬圓鋸機(jī)，其特征在于所述的壓力傳感器、信號放大器、帶通濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、PLC控制器、單片機(jī)、LED顯示器順次相連構(gòu)成記憶保壓檢測系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動臥式金屬圓鋸機(jī)，其特征在于所述的PLC控制器型號為 CP1H-X40DR-A。
4.一種實施如權(quán)利要求1所述全自動臥式金屬圓鋸機(jī)的切割方法，其特征在于包括以下步驟: . 1)啟動機(jī)器，壓力傳感器采集壓力信號，經(jīng)處理后判斷記憶保壓檢測系統(tǒng)是否持續(xù)工作無中斷；若持續(xù)工作無中斷，則確認(rèn)提示設(shè)定內(nèi)容；若記憶保壓系統(tǒng)中斷，則進(jìn)入步驟2)； .2)補(bǔ)料裝置平臺傾斜，進(jìn)行自動補(bǔ)料； . 3)送料夾緊機(jī)構(gòu)夾緊補(bǔ)充的代加工材料，通過激光測距傳感器進(jìn)行待加工材料直徑檢測，并顯示在LED顯示屏上； . 4)根據(jù)檢測到的待加工材料直徑，最大切割直徑為110mm，設(shè)定切割速度，設(shè)定切割料頭長度和工件長度，確定提示設(shè)定內(nèi)容后，磁粉電機(jī)轉(zhuǎn)動工作，三相異步電機(jī)帶動減速箱主軸使刀具開始高速旋轉(zhuǎn)； . 5)送料夾緊機(jī)構(gòu)夾緊待加工材料向切割機(jī)構(gòu)移動，當(dāng)安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺上的一組光電傳感器感應(yīng)到料頭時，送料夾緊機(jī)構(gòu)暫停，確定料頭位置后繼續(xù)向切割機(jī)構(gòu)移動； . 6)送料夾緊機(jī)構(gòu)將待加工材料送至切割機(jī)構(gòu)時，液壓缸控制安裝在圓鋸機(jī)機(jī)臺上的主夾裝置從X、Z兩個方向?qū)⒋庸げ牧瞎潭ǎ? 7)切割伺服電機(jī)啟動，帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，從而帶動刀架系統(tǒng)裝置向待加工材料垂直方向進(jìn)給，切割待加工材料； .8)切割待加工材料時，主夾裝置夾緊待加工材料，送料夾緊機(jī)構(gòu)松開工件，并退回與設(shè)定工件長度相等的距離，再次夾緊待加工材料；. 9)待加工材料切割完畢后，主夾裝置松開，切割伺服電機(jī)反向轉(zhuǎn)動使刀具抬高并且刀架系統(tǒng)遠(yuǎn)離切割平臺； .10)送料夾緊機(jī)構(gòu)向切割方向輸送與設(shè)定工件長度相等的距離，并重復(fù)步驟7)~步驟 . 10)；11)當(dāng)接近傳感器檢測到余料長度小于設(shè)定工件長度時，啟動端料分離系統(tǒng)，將料尾落至端料箱與工件箱分開，補(bǔ)料裝置自動補(bǔ)料并重復(fù)步驟4)~步驟11)。
【文檔編號】B23Q15/00GK103962632SQ201410147051
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】丁林虎, 丁水平, 江夏燕, 韓鑒, 徐屬斌 申請人:浙江虎鼎機(jī)械制造有限公司