本發(fā)明涉及金屬帶鋸床技術(shù)，尤其是一種周期液控快速鋸切裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

在普通金屬帶鋸床中帶鋸條的切削過程中，受到切割材料固有切割頻率的影響，在鋸切過程中會產(chǎn)生的鋸屑，這些鋸屑有長有短，而且鋸屑在冷卻后會自然呈卷狀形，并充滿容屑槽，特別是長條鋸屑，因為具有一定的長度，故及其容易纏繞于帶鋸條上，加上呈卷狀形的鋸屑會，長條鋸屑充滿容屑槽導(dǎo)致帶鋸條拉齒的問題，阻止了鋸齒的正常下鋸，因此很難達(dá)到快速鋸切。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)合理，使用方便的周期液控快速鋸切裝置及其控制方法，避免了鋸齒的非常規(guī)損壞，提高了鋸切效率和鋸切的精度，實現(xiàn)了高精度快速鋸切，方便快捷。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案：這種周期液控快速鋸切裝置，包括鋸床、控制系統(tǒng)，鋸床內(nèi)設(shè)有通過控制系統(tǒng)控制的液壓裝置，液壓裝置包括伺服電機(jī)、主傳動輪、從傳動輪、驅(qū)動液壓缸、三通接頭、第一液壓管、第二液壓管、第三液壓管、第一執(zhí)行液壓缸、第二執(zhí)行液壓缸、第一壓塊、第二壓塊、第一壓塊定位銷軸、第二壓塊定位銷軸、帶鋸條，其中控制系統(tǒng)用于控制伺服電機(jī)，伺服電機(jī)用于驅(qū)動主傳動輪，從傳動輪位于主傳動輪下方，從傳動輪的外圈表面與主傳動輪的外圈表面呈緊密貼合，驅(qū)動液壓缸位于從傳動輪下方，驅(qū)動液壓缸的活塞桿隨從傳動輪的轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)上下運(yùn)動，驅(qū)動液壓缸的壓縮腔通過第一液壓管與三通接頭的輸入口連通，三通接頭的輸出口通過第二液壓管、第三液壓管分別與第一執(zhí)行液壓缸、第二執(zhí)行液壓缸的壓縮腔連通，第一壓塊、第二壓塊的上表面分別與第一執(zhí)行液壓缸、第二執(zhí)行液壓缸的伸出端端面緊密貼合，第一壓塊、第二壓塊 的下表面與帶鋸條的背部緊密貼合，第一壓塊、第二壓塊上均開有條形孔，條形孔內(nèi)設(shè)有用于加固第一壓塊、第二壓塊的壓塊定位銷軸。這樣，帶鋸條通過液壓裝置實現(xiàn)傳動，這比機(jī)械傳動優(yōu)越，可借助閥或變量泵、變量馬達(dá)在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)1：2000，并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速，傳遞運(yùn)動均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時速度較穩(wěn)定，而且液壓裝置借助于溢流閥等易于實現(xiàn)過載保護(hù)，同時具有自潤滑功能，因此使用壽命長，液壓傳動容易實現(xiàn)自動化，特別是采用液壓控制和電器控制結(jié)合使用時，能很容易地實現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)，而且可以實現(xiàn)遙控。液壓裝置經(jīng)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計、制造和推廣使用，且重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，慣性小。

進(jìn)一步完善，伺服電機(jī)的活塞桿置于主傳動輪的偏心位置處。這樣，主傳動輪的偏心設(shè)置使得液控裝置可實現(xiàn)上升、下降兩個運(yùn)動方式，結(jié)構(gòu)簡單、合理，使用方便。

進(jìn)一步完善，主傳動輪和從傳動輪為凸輪機(jī)構(gòu)，從傳動輪的正反面上均開有內(nèi)槽，其中驅(qū)動液壓缸的活塞桿上安裝有一對沿內(nèi)槽內(nèi)周面輪廓運(yùn)行的柱體。這樣，采用凸輪機(jī)構(gòu)是因為凸輪機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)高速化，提高驅(qū)動液壓缸的運(yùn)動頻率，增加液體流量的流動速度，從而提高執(zhí)行液壓缸的運(yùn)動頻率，實現(xiàn)帶鋸條的快速往復(fù)運(yùn)動，快速切斷鋸屑，提高效率。內(nèi)槽和柱體的設(shè)置是為了防止從傳動輪與驅(qū)動液壓缸的活塞桿失去配合關(guān)系，增加使用穩(wěn)定性。

進(jìn)一步完善，控制系統(tǒng)包括里氏硬度計、測距傳感器、壓力傳感器、交流變頻器、光柵尺、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、比例閥放大器、上位機(jī)、下位機(jī)，上位機(jī)通過RS接口與下位機(jī)進(jìn)行信息交互，下位機(jī)包括相連的MCU、CPLD，其中MCU分別與里氏硬度計、測距傳感器、壓力傳感器、上位機(jī)的觸摸液晶屏相連、伺服電機(jī)相連，CPLD與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、比例閥放大器相連。這樣，控制系統(tǒng)利用這些硬件實現(xiàn)對帶鋸條智能控制，上位機(jī)的觸摸液晶屏用于設(shè)定鋸床運(yùn)行參數(shù)，設(shè)置鋸切工件有關(guān)橫截面的寬度等運(yùn)行參數(shù)，下發(fā)運(yùn)行控制命令和運(yùn)行參數(shù)，上位機(jī)同時負(fù)責(zé)顯示、存儲下位機(jī)上傳的各種信息，下位機(jī)用于接收上位機(jī)發(fā)送的命令、參數(shù)等信息，控制和管理鋸床的鋸切工藝流程，上傳實時的鋸切工況參數(shù)，測距傳感器實現(xiàn)對鋸齒與工件橫截面進(jìn)行一個距離測試，制定一個有效參考間距，用于監(jiān)測帶鋸條上是否纏有鋸屑，從而保證正常加工，十分合理。

進(jìn)一步完善，在控制系統(tǒng)的上位機(jī)觸摸液晶屏上預(yù)設(shè)有多種工件橫截面類型和參數(shù)， 根據(jù)鋸切工件的橫截面形狀在觸摸液晶屏上進(jìn)行選擇和參數(shù)設(shè)定，或建立自定義的工件橫截面類型和參數(shù)；鋸切開始，里氏硬度計對工件的硬度進(jìn)行檢測，里氏硬度計將測試值上傳給MCU中，MCU根據(jù)讀取到的硬度進(jìn)行檢測，并結(jié)合帶鋸床行業(yè)推薦的金屬材料鋸切速度和進(jìn)給量表確定初始鋸切速度，并利用測距傳感器實現(xiàn)對鋸齒與工件橫截面進(jìn)行一個距離測試，定一個有效參考間距，控制系統(tǒng)驅(qū)動伺服電機(jī)啟動，伺服電機(jī)帶動主傳動輪轉(zhuǎn)動，主傳動輪帶動從傳動輪轉(zhuǎn)動，當(dāng)主傳動輪轉(zhuǎn)動到最大位移位置時，將從傳動輪往下壓，促使驅(qū)動液壓缸中的液體通過第一液壓管、第二液壓管、第三液壓管和三通接頭分別流入到第一執(zhí)行液壓缸、第二執(zhí)行液壓缸中，驅(qū)動第一壓塊、第二壓塊將帶鋸條往下壓；反之，當(dāng)主傳動輪轉(zhuǎn)動到最小位移位置時，將從傳動輪往上帶，第一壓塊、第二壓塊受到帶鋸條往上的壓力，促使第一執(zhí)行液壓缸、第二執(zhí)行液壓缸中的液體通過第一液壓管、第二液壓管、第三液壓管和三通接頭回流到驅(qū)動液壓缸中，帶鋸條復(fù)位，隨著鋸切的逐步進(jìn)行，鋸切過程中所產(chǎn)生的鋸屑也越來越多，部分長條鋸屑纏繞于帶鋸條上，每一次復(fù)位，測距傳感器都會對鋸齒與工件橫截面的間距做一個測距分析，并與有效參考間距進(jìn)行反復(fù)比較，并將這些收集到的間距信息反饋給上位機(jī)，上位機(jī)根據(jù)所得到的信息加快伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩頻率，使得纏繞于帶鋸條上的鋸屑可在與工件橫截面進(jìn)行淺接觸的過程中被隨即切斷，脫離帶鋸條，保證帶鋸條的正常下鋸鋸切，同時也對鋸齒進(jìn)行保護(hù)。這樣，控制裝置用于控制液壓裝置的使用，液控裝置實現(xiàn)對帶鋸條的控制，利用偏心設(shè)置的主傳動輪實現(xiàn)帶鋸條的上升、下降兩個運(yùn)動方式，通過對帶鋸條在鋸切過程中不斷的下壓和復(fù)位，從而來改變鋸切過程中的固有切割頻率，控制系統(tǒng)則將調(diào)節(jié)切割頻率變得簡單、快捷，并達(dá)到最佳的切割頻率，并且在鋸切過程中，帶鋸條不斷的下壓和復(fù)位的往復(fù)運(yùn)動過程中能將長條鋸屑破碎，防止在鋸切過程中長條鋸屑卷成卷后充滿容屑槽將帶鋸條抬起影響鋸切效率。

本發(fā)明有益的效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、使用效果好，利用控制裝置和液壓裝置的相結(jié)合使設(shè)備的運(yùn)行更加智能化，通過改變鋸切過程中的固有切割頻率，從而達(dá)到最佳的切割頻率，且能將長條鋸屑破碎杜絕了在鋸切過程中長條鋸屑卷成卷后充滿容屑槽將帶鋸條抬起的問題，從而提高了鋸切效率和鋸切的精度，實現(xiàn)了高精度快速鋸切，值得推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明液壓裝置的平面示意圖；

圖2為本發(fā)明圖1中A部分的局部放大示意圖；

圖3為本發(fā)明圖1中B部分的局部放大示意圖；

圖4為本發(fā)明從傳動輪和驅(qū)動液壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖

圖5為本發(fā)明鋸架進(jìn)給控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖；

圖6為本發(fā)明的鋸切控制流程圖。

附圖標(biāo)記說明：鋸床1，控制系統(tǒng)2，液壓裝置3，伺服電機(jī)4，主傳動輪5，從傳動輪6，驅(qū)動液壓缸7，三通接頭8，第一液壓管9，第二液壓管10，第三液壓管11，第一執(zhí)行液壓缸12，第二執(zhí)行液壓缸13，第一壓塊14，第二壓塊15，帶鋸條16，內(nèi)槽17，柱體18，條形孔19，壓塊定位銷軸20，里氏硬度計21，測距傳感器22，壓力傳感器23，交流變頻器24，光柵尺25，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器26，比例閥放大器27，上位機(jī)28，下位機(jī)29，MCU29-1，CPLD29-2。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

參照附圖1-4：控制系統(tǒng)2用于控制伺服電機(jī)4，伺服電機(jī)4用于驅(qū)動主傳動輪5，從傳動輪6位于主傳動輪5下方，從傳動輪6的外圈表面與主傳動輪5的外圈表面呈緊密貼合，驅(qū)動液壓缸7位于從傳動輪6下方，驅(qū)動液壓缸7的活塞桿隨從傳動輪6的轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)上下運(yùn)動，驅(qū)動液壓缸7的壓縮腔通過第一液壓管9與三通接頭8的輸入口連通，三通接頭8的輸出口通過第二液壓管10、第三液壓管11分別與第一執(zhí)行液壓缸12、第二執(zhí)行液壓缸13的壓縮腔連通，第一壓塊14、第二壓塊15的上表面分別與第一執(zhí)行液壓缸12、第二執(zhí)行液壓缸13的伸出端端面緊密貼合，第一壓塊14、第二壓塊15的下表面與帶鋸條18的背部緊密貼合，第一壓塊14、第二壓塊15上均開有條形孔19，條形孔19內(nèi)設(shè)有用于加固第一壓塊14、第二壓塊15的壓塊定位銷軸20；伺服電機(jī)4的活塞桿置于主傳動輪5的偏心位置處；主傳動輪5和從傳動輪6為凸輪機(jī)構(gòu)，從傳動輪6的正反面上均開有內(nèi)槽17，其中驅(qū)動液壓缸7的活塞桿上安裝有一對沿內(nèi)槽17內(nèi)周面輪廓運(yùn)行的柱體18。

附圖5：控制系統(tǒng)2的硬件采用上下位機(jī)分層結(jié)構(gòu)，兩者通過RS232接口進(jìn)行信息交互。上位機(jī)28是配置觸摸屏的嵌入式系統(tǒng)，用戶通過上位機(jī)觸摸液晶屏設(shè)定鋸床運(yùn)行參數(shù)，設(shè)置鋸切工件有關(guān)橫截面的寬度等運(yùn)行參數(shù)，下發(fā)運(yùn)行控制命令和運(yùn)行參數(shù)；上位機(jī)28同時負(fù)責(zé)顯示、存儲下位機(jī)29上傳的各種信息，如當(dāng)前鋸切速度、加工尺寸，加工數(shù)量等。 下位機(jī)29控制器接收上位機(jī)28發(fā)送的命令、參數(shù)等信息，控制和管理鋸床的鋸切工藝流程，上傳實時的鋸切工況參數(shù)。

附圖6：按時間先后順序、控制系統(tǒng)2的控制流程包括如下主要功能模塊：初始化——下載表1，輸入工件的橫截面類型和參數(shù)，生成帶鋸條位置與工件寬度的關(guān)系表。利用測距傳感器22與工件橫截面之間指定一個有效參考間距。讀里氏硬度計21檢測值，確定帶鋸條16的鋸切速度。驅(qū)動液壓缸7啟動。第一執(zhí)行液壓缸12、第二執(zhí)行液壓缸13啟動。帶鋸條16快速下降，即切入工進(jìn)模式，帶鋸條16的鋸切速度減半、進(jìn)行低進(jìn)給速度的開環(huán)控制，隨著帶鋸條16逐漸與工件形成切割關(guān)系后，即鋸切工進(jìn)模式，進(jìn)行恒鋸切力變進(jìn)給速度的前饋+反饋復(fù)合控制，鋸切完成后，轉(zhuǎn)入下一工序，帶鋸條快速上升復(fù)位，此時測距傳感器實現(xiàn)檢測帶鋸條16與工件橫截面之間的間距是否符合有效參考間距，如果符合，那么帶鋸條將執(zhí)行下一個切割命令，如果不符合，那么帶鋸條16將執(zhí)行不斷的下壓和復(fù)位的往復(fù)運(yùn)動的命令，從而將那些纏繞于帶鋸條16上的長條鋸屑切斷，使之與其分離，使得鋸齒能夠暴露在外。

雖然本發(fā)明已通過參考優(yōu)選的實施例進(jìn)行了圖示和描述，但是，本專業(yè)普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可作形式和細(xì)節(jié)上的各種各樣變化。