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

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，提高勞動生產(chǎn)率，同時也使得企業(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)的廣泛運用，智能化精密切割將成為切割行業(yè)今后發(fā)展的趨勢。

傳統(tǒng)的板材切割機采用繼電器、時間繼電器控制方式，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，維修維護費用大。最主要的問題是在自動控制中，由于采用時間繼電器定時控制切割時間，定時精度差，電機速度受電源波動影響大，因而切割誤差較大，降低成品率，增加拋磨難度。

現(xiàn)有的板材滑動切割化裝置具有以下方面的不足：

(1)不能實現(xiàn)自動化控制，操作人員需要時刻守在機器旁邊，不但浪費了大量的人力和時間，而且增加了切割過程對于人體的傷害。

(2)電動機的速度不可調(diào)，電動機的工作效率低，電能的損耗大。

(3)需要通過人力對板材進行固定，裝置的可靠性低，浪費人力成本。

(4)鋸盤裸露在外面，在切割過程中，鋸盤容易對人身造成傷害。

(5)采用的絲桿螺母機構(gòu)，成本高，同時運動復(fù)雜而不可靠，適用性差。

(6)切割機構(gòu)工作不穩(wěn)定。

(7)鋸盤不能自動在導(dǎo)軌上回程到起點，無法對第二塊板材進行自動切割。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種自動化板材滑動切割一體化裝置，(1)該裝置采用plc控制實現(xiàn)自動控制，解決了現(xiàn)有的板材滑動切割化裝置不能實現(xiàn)自動化控制，操作人員需要時刻守在機器旁邊，不但浪費了大量的人力和時間，而且增加了切割過程對于人體的傷害的問題。(2)該裝置在可逆電機部分，采用變頻調(diào)速方式，解決了現(xiàn)有的板材滑動切割化裝置的電動機的速度不可調(diào)，電動機的工作效率低，電能的損耗大的問題。(3)該裝置通過壓料氣缸對板材進行壓緊固定,解決了現(xiàn)有的板材滑動切割化裝置需要通過人力對板材進行固定，裝置的可靠性低，浪費人力成本的問題。(4)該裝置在鋸盤上設(shè)有防護罩，解決了現(xiàn)有的板材滑動切割化裝置在切割過程中，鋸盤容易對人身造成傷害的問題。(5)該裝置采用鋼絲繩40來代替機床中普遍采用的絲桿螺母機構(gòu)，解決了現(xiàn)有的板材滑動切割化裝置采用的絲桿螺母機構(gòu)，成本高，同時運動復(fù)雜而不可靠，適用性差的問題。(6)該裝置的脹緊輪可以對鋼絲繩起引導(dǎo)和脹緊的作用,解決了現(xiàn)有的板材滑動切割化裝置切割機構(gòu)工作不穩(wěn)定的問題。(7)該裝置鋼絲繩的可逆電機為可逆電機，在切割結(jié)束后，可以使行走機架在導(dǎo)軌上回程到起點，解決了現(xiàn)有的板材滑動切割化裝置的鋸盤不能自動在導(dǎo)軌上回程到起點，無法對第二塊板材進行自動切割的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種自動化板材滑動切割一體化裝置，包括支架、導(dǎo)軌、行走機架、電機、plc控制系統(tǒng)、若干壓料氣缸；導(dǎo)軌設(shè)置在支架上面，行走機架上設(shè)安裝有切割機構(gòu)，行走機架上的行走輪與導(dǎo)軌構(gòu)成滾動配合，行走機架由牽引機構(gòu)牽引在導(dǎo)軌限定的方向上移動，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，鋸盤的切割動力由電機提供，電機與鋸盤之間設(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。顯露在行走機架上方的鋸盤上設(shè)有防護罩。電機設(shè)置在行走機架上。plc控制系統(tǒng)控制各壓料氣缸夾緊板材；并控制牽引機構(gòu)牽引行走機架在導(dǎo)軌限定的方向上移動，對板材進行切割；當(dāng)plc控制系統(tǒng)檢測到板材切割完畢，通過控制變頻器反轉(zhuǎn)可逆電機，可逆電機通過牽引機構(gòu)上的牽引行走機架沿著導(dǎo)軌返回。

進一步地，牽引機構(gòu)包含鋼絲繩，鋼絲繩兩端分別與行走機架相連以形成一個封閉線路，鋼絲繩的牽引方向與導(dǎo)軌限定的移動方向相吻合，鋼絲繩的牽引動力由可逆電機提供，可逆電機的輸入/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)成滾動配合。

進一步地，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，鋼絲繩與行走機架之間間隔設(shè)有脹緊輪。

進一步地，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的定子繞組供電的頻率，對可逆電機進行調(diào)速；電池用于補償變頻器內(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控制實現(xiàn)自動控制，操作人員不用時刻守在機器旁邊，不但節(jié)省了大量的人力和時間，更能夠極大的減少切割過程對于人體的傷害。

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

(3)該裝置通過壓料氣缸對板材進行壓緊固定，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)有防護罩，防止在切割過程中，鋸盤對人身造成傷害。

(5)該裝置采用鋼絲繩40來代替機床中普遍采用的絲桿螺母機構(gòu)，鋼絲牽引相對于絲桿牽引，其成本相對較低，同時運動簡便而可靠，并可以切割大規(guī)格的板材，極大地增強了適用性。

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

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

附圖說明

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。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，進一步闡述本發(fā)明。

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

導(dǎo)軌11設(shè)置在支架10上面，行走機架20上設(shè)安裝有切割機構(gòu)，行走機架20上的行走輪21與導(dǎo)軌11構(gòu)成滾動配合，行走機架20由牽引機構(gòu)牽引在導(dǎo)軌11限定的方向上移動，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，防止板材在切割過程中出現(xiàn)異動，在切割開始之前對板材進行壓緊，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的切割動力由電機31提供。電機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。顯露在行走機架20上方的鋸盤30上設(shè)有防護罩331。電機31設(shè)置在行走機架20上。

為滿足本切割機設(shè)計方案，實現(xiàn)對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，因為鋸盤直徑較大，可以切割較厚的板材。在鋸盤30上設(shè)有防護罩331，是為了防止在切割過程中，鋸盤30對人身造成傷害。

具體地，所述牽引機構(gòu)包含鋼絲繩40；鋼絲繩40兩端分別與行走機架20相連以形成一個封閉線路，鋼絲繩40的牽引方向與導(dǎo)軌11限定的移動方向相吻合，鋼絲繩40的牽引動力由可逆電機41提供?？赡骐姍C41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)成滾動配合。

采用鋼絲繩40來代替機床中普遍采用的絲桿螺母機構(gòu)，鋼絲牽引相對于絲桿牽引，其成本相對較低，同時運動簡便而可靠，并可以切割大規(guī)格的板材，極大地增強了本發(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與行走機架20之間間隔設(shè)有脹緊輪13。

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

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穿過氣缸安裝板。氣缸通過活塞桿連接于止壓盤。氣缸控制活塞桿下壓，帶動止壓盤，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)以上板材切割機的基本構(gòu)成，本設(shè)計在此基礎(chǔ)上加以實現(xiàn)與改進，plc控制系統(tǒng)實現(xiàn)以下過程：

放上板材——板材壓緊——啟動主軸切割機構(gòu)——牽引機構(gòu)拖動切割機構(gòu)進行行進完成對板材的切割——切割機構(gòu)返回——切割機構(gòu)停止運轉(zhuǎn)——松開切割好的板材。

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

表1plc控制輸入點對應(yīng)功能

工作原理：

通過電氣控制部分的設(shè)計，本發(fā)明選用了基于plc的邏輯控制系統(tǒng)，并且采用了手動的調(diào)速方式對鋸料行進進行調(diào)節(jié)。實現(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，自動實現(xiàn)對于板材的壓緊，壓緊到位后自動啟動電機31通過皮帶輪32、33帶動鋸盤30。切割機構(gòu)啟動完畢。

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

按下鋸料行進起動按鈕，plc控制系統(tǒng)通過控制變頻器起動可逆電機41，可逆電機41通過鋼絲繩40的牽引行走機架20沿著導(dǎo)軌11對板材進行切割。當(dāng)plc控制系統(tǒng)檢測到板材切割完畢，通過控制變頻器反轉(zhuǎn)可逆電機41，可逆電機41通過鋼絲繩40的牽引行走機架20沿著導(dǎo)軌11返回。

在此過程中，可以直接按下手動返回按鈕，實現(xiàn)對于切割機構(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，自動松開板材，此時板材切割完畢，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，外接氣源對壓料氣缸充氣，實現(xiàn)對于板材的壓緊，壓緊到位后自動啟動電機31通過皮帶輪32、33帶動鋸盤30。

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

按下鋸料行進起動按鈕，plc控制系統(tǒng)控制通過變頻器起動可逆電機41，可逆電機41通過鋼絲繩40的牽引行走機架20沿著導(dǎo)軌11對板材進行切割。當(dāng)plc檢測不到板材時，plc控制系統(tǒng)控制變頻器反轉(zhuǎn)可逆電機41，可逆電機41通過鋼絲繩40的牽引行走機架20沿著導(dǎo)軌11返回。

在此過程中，可以直接按下手動返回按鈕，實現(xiàn)對于切割機構(gòu)的提前返回。

按下主軸停止按鈕，支架10上的壓料氣缸112松開板材，此時板材切割完成，此時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；電池用于補償變頻器內(nèi)部線路上的能量損失。

變頻器是通過變壓器改變可逆電機41定子繞組供電的頻率來達到調(diào)速的目的。常用三相交流異步電動機的定子由鐵心及繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子繞組做成籠型，俗稱鼠籠型電動機。當(dāng)在定子繞組上接入三相交流電時，在定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對運動，使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機轉(zhuǎn)動起來。電機磁場的轉(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為磁極對數(shù)。

當(dāng)p＝1時，n1＝3000r/min；p＝2時，n1＝1500r/min?？梢姶艠O對數(shù)p越多，轉(zhuǎn)速n1越慢。

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

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

綜合式(5.1)和式(5.2)可以得出

由式(5.3)可以看出，對于成品電機，其磁極對數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，則電機的轉(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的同步轉(zhuǎn)速，進而達到異步電機調(diào)速的目的。

但是，為了保持在調(diào)速時電機的最大轉(zhuǎn)矩不變，必須維持電機的磁通量恒定，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)的同時還要調(diào)整電壓(variablevoltage)，故簡稱vvvf(裝置)。

通過電工理論可知，轉(zhuǎn)矩與磁通量(最大值)成正比，在轉(zhuǎn)子參數(shù)值一定時，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)動異步電機，實現(xiàn)無級速。上述的兩次變換可簡化為ac－dc－ac(交－直－交)變頻方式。

本發(fā)明選用日立變頻調(diào)速器，型號為l300p～l10hf的機型作為調(diào)速控制，實現(xiàn)可逆電機41的正反轉(zhuǎn)，手動/自動調(diào)速以及故障信號指示。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例?？梢岳斫猓绢I(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)想到的其它改進和變化均應(yīng)認為包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。