CN101439519A - 一种自动切割机 - Google Patents

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Abstract

一种自动切割机，包括底盘、支架、主电机、防护罩和刀片，刀片由主电机驱动并与主电机和防护罩安装成一体。所述底盘上设有与底盘垂直的进刀丝杆，该进刀丝杆上安装有可随其转动而上、下移动的进刀滑板，所述主电机固定在进刀滑板上，所述进刀丝杆由安装在支架上的进刀电机驱动，所述进刀电机通过一自动控制单元来调节转速和转动方向，并依据该转速和转动方向进而控制切割机的进给速度以及下切与复位。该切割机由于采用自动进刀的切割方式，因而可以降低工人的劳动强度，延长电机的使用寿命，提高切割机的加工精度以及安全性能。

Description

一种自动切割机
技术领域：
本发明涉及一种切割设备，特别是一种可自动切割工件的型材切割机。
背景技术：
现有的型材切割机，均都采用手动进刀操作方式，即通过人力下压与刀片安装为一体的手柄，使刀片下切工件。这种操作方式的缺点是：1、劳动强度大；2、使用时，下压力度不好掌控，忽重忽轻对电机影响较大，严重宿短了电机的使用寿命；3、切割机在工作时刀片(均为砂轮片)只不过是起到磨削作用，所以不能受压过大，而在实际操作过程中，受生产环境等因素的影响，操作者在操作中往往性情急躁，总想一下就把工件切落，通常用力过猛，这样容易造成设备电机过载损坏以及切割片超压而出现炸片事故，危机生命安全；4、手动加压容易导致刀片在加工时左右偏摆，影响加工精度。此外，目前通常使用的切割机都没有集尘设计，工作时由于磨削所产生的火花和灰尘飞溅较大，对环境和防火都存在较大隐患。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种采用自动进刀切割方式的切割机，其不但降低了工人的劳动强度，延长了电机的使用寿命，而且加工精度高，使用安全可靠，同时，由于具有集尘设计，从而使工人的工作环境和人身安全都得到了有效改善和保障。
按照本发明提供的自动切割机，包括底盘、支架、主电机、防护罩和刀片，刀片由主电机驱动并与主电机和防护罩安装成一体。所述底盘上设有与底盘垂直的进刀丝杆，该进刀丝杆上安装有可随其转动而上、下移动的进刀滑板，所述主电机固定在进刀滑板上，所述进刀丝杆由安装在支架上的进刀电机驱动，所述进刀电机通过一自动控制单元来调节转速和转动方向，并依据该转速和转动方向进而控制切割机的进给速度以及下切与复位。
本发明还具有如下附属技术特征：
所述进刀丝杆两侧设有两根与其平行的导杆，所述进刀滑板两端可滑动地套于对应导杆上，中部与进刀丝杆螺旋配合。
所述两根导杆的上端固定在支架上，下端固定在设于底盘上的导杆固定座上，所述导杆固定座还可以限制进刀滑板的下滑位置。
所述底盘上设有夹紧机构，该夹紧机构包括活动夹板、夹紧丝杆和把手，所述活动夹板与导杆固定座之间形成工件夹持部，且该工件夹持部处设有切削槽；所述底盘上还安装有位于刀盘后侧的集尘罩，该集尘罩前端具有集尘入口、内部成型有集尘腔、下端设有集尘出口。
所述进刀丝杆上端通过一组伞齿轮与进刀电机的输出轴传动连接，所述防护罩包括上罩和下罩，上罩与主电机机壳固定连接，下罩通过活动拉杆机构与支架上端连接，刀片下切时，下罩向上收缩并容纳于上罩内。
所述自动控制单元包括电流互感器、单片机U0、调压模块及电源电路，电流互感器串接于主电机与单片机U0的RA1/AN1输入引脚之间，用于检测主电机的工作电流；单片机U0的RC2/CCP1输出引脚经输出光偶U1、由电阻R3、R4，电容C3、C4组成的滤波电路及功率放大三极管T3与调压模块72和进刀电机6相接；单片机U0的RC1/T1OSI/CCP2输出引脚经输出光偶U4、由电阻R9和电容C5组成的滤波电路、功率放大三极管T4及继电器K0与主电机相接。
所述自动控制单元还包括有启动按钮、急停按钮、上光电行程开关U2、下光电行程开关U3和复位按钮，启动按钮与单片机U0的RB7/PGD输入引脚相接，急停按钮与单片机U0的RB5输入引脚相接，上光电行程开关U2与单片机U0的RB4输入引脚相接，下光电行程开关U3与单片机U0的RB3/PGM输入引脚相接，复位按钮与单片机U0的RB6/PGC输入引脚相接。
所述单片机U0的RB7/PGD输入引脚、RB6/PGC输入引脚、RB5输入引脚、RB4输入引脚、RB3/PGM输入引脚上分别接有一上拉电阻RP1；所述单片机U0的RC2/CCP1输出引脚与输出光偶U1之间串接有限流电阻R2，RC1/T1OSI/CCP2输出引脚与输出光偶U4之间串接有限流电阻R8，所述上光电行程开关U2与下光电行程开关U3的一端分别串接有限流电阻R6和限流电阻R7。
所述单片机U0的OSC1/CLK0引脚和OSC2/CLK1引脚上接有由电容C0、C1、C2组成的振荡电路。
所述电源电路包括变压器TRANS1，该变压器具有两个输出端，其中一输出端经桥式整流块BR1、电解电容PE1、电源滤波电容PC1、12V稳压块T1、电源滤波电容PC2和电解电容PE2，为控制单元提供12V稳压电源；另一输出端经桥式整流块BR2、电解电容PE3、电源滤波电容PC3、5V稳压块T2、电源滤波电容PC4和电解电容PE4，为控制单元提供5V稳压电源。
按照本发明提供的一种自动切割机，相对现有技术具有如下优点：
首先，由于采用了自动进刀的操作方式，因而工人无须再进行弯腰加压工作，劳动强度大大降低，同时，操作过程中，进刀均匀，避免了电机超载运转的现象，使电机使用寿命得到增加，而且由于进刀速度稳定，也避免了现有技术中因用下压过猛而带来的切割片炸片以及切割片偏摆的现象，使工人操作时更加安全可靠，加工精度也得到提高。
其次，转动部份即刀片部分采用机械式全防护设计，进一步提高了切割机的安全性能。
再次，由于在刀片后侧设计有集尘罩，因而工作中磨削所产生的火花和灰尘可以通过该集尘罩来收集，以防到处飞溅，一方面改善了工作环境，另一方面也起到了防火作用，从而保障了工人的身体健康和人身安全。
附图说明：
下面结合附图和具体实施例详细介绍本发明。
图1为按照本发明所述自动切割机的立体结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大示意图；
图3为按照本发明所述自动切割机的侧视结构示意图；
图4为本发明所述自动切割机中集尘罩的结构示意图；
图5a为本发明所述自动切割机中自动控制单元的电源电路图；其可为下述控制电路提供12V和5V两种工作电源；
图5b为本发明所述自动切割机中自动控制单元的控制电路图。
具体实施方式：
参见图1、图2和图3所示，按照本发明提供的自动切割机，包括底盘1、支架2、主电机3、防护罩4和刀片5，刀片5由主电机3驱动并与主电机和防护罩4安装成一体。底盘1上设有与底盘1垂直并位于支架2内侧的进刀丝杆11，该进刀丝杆11上安装有与其螺旋配合的进刀滑板12，进刀丝杆11两侧设有两根与其平行的导杆13、14，进刀滑板12两端可滑动地套于对应导杆上，当进刀丝杆11转动时，进刀滑板12可沿两导杆13、14上下移动。主电机3固定在进刀滑板12上，因此，当进刀滑板12上下移动时，和主电机3安装成一体的刀片5也随之上下移动。支架2上端安装有进刀电机6，进刀丝杆11通过一组伞齿轮111与进刀电机6的输出轴传动连接，进刀电机6通过一自动控制单元7来调节转速和转动方向，并依据该转速和转动方向进而控制切割机的进给速度以及下切与复位。
参见图1、图2、图3和图4，所述两根导杆13、14的上端固定在支架2上，下端固定在设于底盘1上的导杆固定座15上，导杆固定座15可以限制进刀滑板12的下滑位置，以防止出现刀片5越位切割底盘1的现象。底盘1上设有夹紧机构8，该夹紧机构8包括活动夹板81、夹紧丝杆82和把手83，活动夹板81与导杆固定座15之间形成工件夹持部，通过把手83和夹紧丝杆82可以调节该工件夹持部的大小，以适应不同尺寸的工件，此外，该工件夹持部处设有切削槽84，以防止旋转中的刀片5与底盘1表面接触。底盘上1还安装有位于刀盘后侧的集尘罩9，该集尘罩9前端具有集尘入口91、内部成型有集尘腔92、下端设有集尘出口93，工作时磨削所产生的火花和灰尘通过集尘入口91进入到集尘腔92内收集，并由集尘出口93进行排放清理，这样一来，工人的工作环境和人身安全都得到了有效改善和保障。
如图1、图3所示，所述防护罩4包括上罩41和下罩42，上罩41与主电机3机壳固定连接，下罩42通过活动拉杆机构43与支架2上端连接，下罩42具有两片，并均与刀轴铰接，活动拉杆机构43由铰接在支架2上端的第一拉杆431、固定在第一拉杆下端的横杆432、分别铰接在横杆两端的第二拉杆433及第三拉杆434组成，第二拉杆433与第三拉杆434分别对应于一片下罩。刀片5下切时，活动拉杆机构43将下罩42向上拉起并置于上罩41内，以露出刀片切割工件，当刀片5向上复位后，下罩又在活动拉杆43的作用下，复位到初始位置并将刀片下端裹住，从而与上罩42一起，对刀片5实现全封闭防护，有效提高了切割机的安全性能。
参见图5a和图5b，所述自动控制单元7安装在主电机3机壳上，其包括由电流互感器71、单片机U0、调压模块72、启动按钮73、急停按钮74、上光电行程开关U2、下光电行程开关U3和复位按钮75等组成的控制电路77及电源电路76，电源电路76为控制电路77提供12V和5V两种工作电源。单片机U0的型号为PIC16F73，电流互感器71串接于主电机3与单片机U0的RA1/AN1输入引脚之间，用于检测主电机3的工作电流。单片机U0的RC2/CCP1输出引脚经输出光偶U1、由电阻R3、R4，电容C3、C4组成的滤波电路及功率放大三极管T3与调压模块72和进刀电机6相接；单片机U0的RC1/T1OSI/CCP2输出引脚经输出光偶U4、由电阻R9和电容C5组成的滤波电路、功率放大三极管T4及继电器K0与主电机3相接。启动按钮73与单片机U0的RB7/PGD输入引脚相接，急停按钮74与单片机U0的RB5输入引脚相接，上光电行程开关U2与单片机U0的RB4输入引脚相接，下光电行程开关U3与单片机U0的RB3/PGM输入引脚相接，复位按钮75与单片机U0的RB6/PGC输入引脚相接。
如上所述，该自动控制单元7的控制原理为：单片机U0随时检测启动按钮73，当得到启动信号时，由RC1/T1OSI/CCP2输出引脚输出信号，并经输出光偶U4、由电阻R9和电容C5组成的滤波电路、功率放大三极管T4及继电器K0后控制主电机3启动，进而使刀片5转动。此时，电流互感器71开始检测主电机3的工作电流(即刀片的切割电流)，并将检测到的电流信号送至单片机U0，在单片机U0内部根据一定的控制算法得到控制量，并转换成PWM信号由RC2/CCP1输出引脚输出，PWM信号经过输出光偶U1、由电阻R3、R4，电容C3、C4组成的滤波电路及功率放大三极管T3后，变成模拟控制信号送到调压模块72，通过该调压模块72控制进刀电机6的转速，进而控制刀片3的进给速度。上光电行程开关U2和下光电行程开关U3，分别用于检测切割机的上下极限位置，当单片机U0检测到切割机触到该两行程开关时，则立刻切断RC1/T1OSI/CCP2输出引脚和RC2/CCP1输出引脚的信号输出，停止切割机的进动和转动。而当切割机处于下极限位置时，则表明工件已被切割完毕，此时，按下复位按钮75，单片机U0检测到该复位信号并经内部处理后由RC2/CCP1输出信号控制进刀电机6反转，进而使刀片5快速上移并复位到初始位置。此外，在操作过程中如遇紧急情况，可以按下急停按钮74，单片机U0在检测到该急停信号后，同样也会立刻切断RC1/T1OSI/CCP2输出引脚和RC2/CCP1输出引脚的信号输出，停止切割机的进动和转动。
单片机U0的RB7/PGD输入引脚、RB6/PGC输入引脚、RB5输入引脚、RB4输入引脚、RB3/PGM输入引脚上分别接有一上拉电阻RP1；单片机U0的RC2/CCP1输出引脚与输出光偶U1之间串接有限流电阻R2，RC1/T1OSI/CCP2输出引脚与输出光偶U4之间串接有限流电阻R8，上光电行程开关U2与下光电行程开关U3的一端分别串接有限流电阻R6和限流电阻R7。单片机U0的OSC1/CLK0引脚和OSC2/CLK1引脚上接有由电容C0、C1、C2组成的振荡电路，单片机的MCLR/VP/THV输入引脚上接有复位电阻R1。
如上所述，所述电源电路76包括变压器TRANS1，该变压器具有两个输出端，其中一输出端经桥式整流块BR1、电解电容PE1、电源滤波电容PC1、12V稳压块T1、电源滤波电容PC2和电解电容PE2，为控制单元提供12V稳压电源；另一输出端经桥式整流块BR2、电解电容PE3、电源滤波电容PC3、5V稳压块T2、电源滤波电容PC4和电解电容PE4，为控制单元提供5V稳压电源。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种自动切割机，包括底盘(1)、支架(2)、主电机(3)、防护罩(4)和刀片(5)，刀片(5)由主电机(3)驱动并与主电机和防护罩(4)安装成一体，其特征在于：所述底盘(1)上设有与底盘垂直的进刀丝杆(11)，该进刀丝杆(11)上安装有可随其转动而上、下移动的进刀滑板(12)，所述主电机(3)固定在进刀滑板(12)上，所述进刀丝杆(11)由安装在支架(2)上的进刀电机(6)驱动，所述进刀电机(6)通过一自动控制单元(7)来调节转速和转动方向，并依据该转速和转动方向进而控制切割机的进给速度以及下切与复位。
2.根据权利要求1所述的自动切割机，其特征在于：所述进刀丝杆(11)两侧设有两根与其平行的导杆(13、14)，所述进刀滑板(12)两端可滑动地套于对应导杆上，中部与进刀丝杆(11)螺旋配合。
3.根据权利要求2所述的自动切割机，其特征在于：所述两根导杆(13、14)的上端固定在支架(2)上，下端固定在设于底盘(1)上的导杆固定座(15)上，所述导杆固定座(15)还可以限制进刀滑板(12)的下滑位置。
4.根据权利要求3所述的自动切割机，其特征在于：所述底盘(1)上设有夹紧机构(8)，该夹紧机构(8)包括活动夹板(81)、夹紧丝杆(82)和把手(83)，所述活动夹板(81)与导杆固定座(15)之间形成工件夹持部，且该工件夹持部处设有切削槽(84)；所述底盘上(1)还安装有位于刀盘后侧的集尘罩(9)，该集尘罩(9)前端具有集尘入口(91)、内部成型有集尘腔(92)、下端设有集尘出口(93)。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的自动切割机，其特征在于：所述进刀丝杆(11)上端通过一组伞齿轮(111)与进刀电机(6)的输出轴传动连接，所述防护罩(4)包括上罩(41)和下罩(42)，上罩(41)与主电机(3)机壳固定连接，下罩(42)通过活动拉杆机构(43)与支架(2)上端连接，刀片(5)下切时，下罩(42)向上收缩并容纳于上罩(41)内。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的自动切割机，其特征在于：所述自动控制单元(7)包括电流互感器(71)、单片机U0、调压模块(72)及电源电路(76)，电流互感器(71)串接于主电机(3)与单片机U0的RA1/AN1输入引脚之间，用于检测主电机(3)的工作电流；单片机U0的RC2/CCP1输出引脚经输出光偶U1、由电阻R3、R4，电容C3、C4组成的滤波电路及功率放大三极管T3与调压模块(72)和进刀电机(6)相接；单片机U0的RC1/T1OSI/CCP2输出引脚经输出光偶U4、由电阻R9和电容C5组成的滤波电路、功率放大三极管T4及继电器K0与主电机(3)相接。
7.根据权利要求6所述的自动切割机，其特征在于：所述自动控制单元(7)还包括有启动按钮(73)、急停按钮(74)、上光电行程开关U2、下光电行程开关U3和复位按钮(75)，启动按钮(73)与单片机U0的RB7/PGD输入引脚相接，急停按钮(74)与单片机U0的RB5输入引脚相接，上光电行程开关U2与单片机U0的RB4输入引脚相接，下光电行程开关U3与单片机U0的RB3/PGM输入引脚相接，复位按钮(75)与单片机U0的RB6/PGC输入引脚相接。
8.根据权利要求7所述的自动切割机，其特征在于：所述单片机U0的RB7/PGD输入引脚、RB6/PGC输入引脚、RB5输入引脚、RB4输入引脚、RB3/PGM输入引脚上分别接有一上拉电阻RP1；所述单片机U0的RC2/CCP1输出引脚与输出光偶U1之间串接有限流电阻R2，RC1/T1OSI/CCP2输出引脚与输出光偶U4之间串接有限流电阻R8，所述上光电行程开关U2与下光电行程开关U3的一端分别串接有限流电阻R6和限流电阻R7。
9、根据权利要求8所述的自动切割机，其特征在于：所述单片机U0的OSC1/CLKO引脚和OSC2/CLK1引脚上接有由电容C0、C1、C2组成的振荡电路。
10、根据权利要求6所述的自动切割机，其特征在于：所述电源电路(76)包括变压器TRANS1，该变压器具有两个输出端，其中一输出端经桥式整流块BR1、电解电容PE1、电源滤波电容PC1、12V稳压块T1、电源滤波电容PC2和电解电容PE2，为控制单元提供12V稳压电源；另一输出端经桥式整流块BR2、电解电容PE3、电源滤波电容PC3、5V稳压块T2、电源滤波电容PC4和电解电容PE4，为控制单元提供5V稳压电源。
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