CN102626948B - 多功能电脑绳锯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能电脑绳锯，包括切割机构、旋转进给机构、料车进给机构、控制系统；其中旋转进给机构中的旋转轴一端连接有第一驱动装置；在旋转轴的一侧固定连接有一对旋转臂的一端，其另一侧固定连接有张紧机构安装座；切割机构中的一对被动轮转动地设置在一对旋转臂的另一端；工作时切割绳作水平切割运动；同时切割绳又以旋转轴为转动中心，以旋转臂的长度为半径，作旋转进给运动；并与料车的水平横向进给运动形成差补运算，实现异形切割运动。本发明结构简单独特，设备造价低，安装简单可靠，切割时噪音低、耗电量低，石材加工成本低，故障率低，工作效率高，能够切割出一次方程、二次方程表达出来的所有图形。

Description

多功能电脑绳锯

技术领域

本发明属于石材切割机械技术领域，具体是涉及用于石材异形切割的多功能电脑绳锯。 

背景技术

目前，石材的异形切割一般采用圆筒锯、电脑异形切机、龙门绳锯，其存在的不足如下： 

(1)圆筒锯的加工形状、尺寸均有局限性，对应不同规格的加工图形，所需刀具多，设备造价高；切割时噪音大，石材易碎，浪费原材料，用工多，耗电量高。 

(2)电脑异形切机的工作效率低，制成品加工面粗糙，还需后期人工打磨；生产成本高，切割时噪音大，耗电量高。 

(3)龙门绳锯为龙门式框架结构，采用金刚石串珠绳的垂直切割和垂直进给以及工作台的水平横向进给组合而成的异形切割运动，该金刚石串珠绳张紧在一个主动轮和一个从动轮上，通过液压系统驱动方式进行金刚石串珠绳的张紧调整，因而结构复杂，设备造价高，故障率高，安装费时费工，生产成本高。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现在技术的不足而提供一种结构简单独特，设备造价低，安装简单可靠，切割时噪音低、耗电量低，石材加工成本低， 故障率低，使用寿命长，工作效率高，自动化程度高，能够切割出一次方程、二次方程表达出来的所有图形的多功能电脑绳锯。 

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是： 

多功能电脑绳锯，包括切割机构、旋转进给机构、料车进给机构、控制系统；其中：所述切割机构包括主电机、主动轮、一对被动轮、金刚石串珠绳；在主电机输出轴上安装有主动轮；该一对被动轮与主动轮呈三角形设置，在主动轮与一对被动轮上张紧有金刚石串珠绳；其特征是， 

所述旋转进给机构包括旋转轴、旋转臂以及第一驱动装置；其中旋转轴一端连接有第一驱动装置；所述旋转轴的一侧固定连接有一对旋转臂的一端，该旋转轴的另一侧固定连接有张紧机构安装座； 

所述切割机构中的一对被动轮转动地设置在一对旋转臂的另一端，位于一对被动轮之间的一段金刚石串珠绳上面转动地设置有一对导向轮；所述主电机通过电机安装板设置在张紧机构安装座上； 

工作时，金刚石串珠绳在主电机、主动轮和被动轮的带动下，其位于一对被动轮与一对导向轮之间的一段金刚石串珠绳作水平切割运动；同时，金刚石串珠绳又在第一伺服电机、旋转轴和旋转臂的带动下，以旋转轴为转动中心，以旋转臂的长度为半径，作旋转进给运动；并与在第二伺服电机驱动下的料车和待加工石材的水平横向进给运动形成差补运算，实现所加工曲线图形的异形切割运动。 

所述第一驱动装置包括第一伺服电机、第一减速器、第一联轴器，其中第一伺服电机直连第一减速器，又通过第一联轴器与旋转轴的一端连接。 

所述导向轮通过可调支架设置在旋转臂上，在可调支架上设有横向滑槽和竖向滑槽。 

所述导向轮的外圆周面上设有环形凹槽，其位于下部的环形凹槽面压在金刚石串珠绳的上部。 

所述金刚石串珠绳是由钢丝绳和设置在钢丝绳上的金刚石组成的；该金刚石串珠绳环绕张紧在主动轮与一对被动轮的外圆周面上设有的环形凹槽中，并且既能随同主动轮和被动轮进行公转，同时又能自转。 

还包括金刚石串珠绳张紧机构，该金刚石串珠绳张紧机构设置在张紧机构安装座上，该金刚石串珠绳张紧机构包括手轮、张紧丝杠、设置在丝母座上的丝母、一对导向轴、两对滑套、弹簧、电机安装板；其中：手轮安装在张紧丝杠的一端，该张紧丝杠与丝母座上设有的丝母形成螺纹连接配合，该张紧丝杠穿过电机安装板的另一端套装有弹簧，该弹簧由弹簧垫片挡住；固定在电机安装板下面的两对滑套与设置在导向轴座上的一对导向轴形成滑动配合，在电机安装板的上面设置有主电机。 

所述控制系统包括设置在控制箱内的触摸屏或电脑、PLC运动控制器、两套伺服驱动器、变频器；其中变频器与主电机电连接，两套伺服驱动器分别与第一伺服电机、第二伺服电机电连接；在控制箱体的正面设有变频器面板、若干个控制按钮。 

所述料车进给机构包括第二伺服电机、第二减速器、第二联轴器、丝杠、丝母、导向轨、料车；其连接关系是：第二伺服电机通过第二减速器、第二联轴器与丝杠一端连接，该丝杠通过一对丝杠支撑座沿横向设置在导向轨之间，该丝杠的中间部分与丝母形成螺纹连接配合，该丝母固装在料车的前端下部；料车通过滚轮支承在沿水平横向设置的导向轨上，并能在第二伺服电机的带动下进行水平横向进给运动。 

本发明与已有技术相比，具有以下优点和积极效果： 

(1)本发明多功能电脑绳锯采用的是金刚石串珠绳的水平切割和旋转进给以及料车的横向进给组合方式，因而其结构简单独特，安装简单可靠，设备造价低，故障率低，切割时噪音低，耗电量低，原材料利用率高，石材加工成本低，使用寿命长，自动化程度度，工作效率高，切割范围广。本发明与现有常规设备相比，石材加工成本可降低50％以上，原材料利用率可提高30％以上。 

(2)本发明主要用于切割异形石材如马路弯道石、S形板、L形板等，其能够切割出以下所有曲线图形：圆弧、椭园弧、直线、斜线及其组合图形如L型、S型等利用一次方程、二次方程所能表达出来的所有图形，完全可以代替全部的龙门绳锯和圆筒锯以及大部分电脑异形切机的功能。 

(3)本发明具有断绳、断水报警功能以及故障诊断功能：水在切割时起冷却金刚石串珠绳的作用，当水泵损坏、停止送水时，能自动进行断水报警。断绳时，能实现自动停机和自动报警功能。本发明还具有过载、过流、欠压保护功能，出现伺服故障时也能自动报警。 

(4)本发明自动化程度高，可以实现群控、远控，也可以自动实现单循环、多循环的切割方式；其中，单循环切割方式指单片切割，多循环切割方式指多片连续切割。 

(5)本发明采用人机界面的触摸屏功能，数据输入简单，电脑操作简单、直观，使用寿命长，特别适应于粉尘及高湿度季节的恶劣工作环境。根据待加工石材的材质，灵活地选择合适的切割速度和进给量。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图； 

图2为本发明的侧视结构示意图； 

图3为金刚石串珠绳张紧机构的结构示意图。 

图中：1、立柱A；2、第一伺服电机；3、第一减速器；4、第一联轴器；5、轴承座；6、旋转轴；7、被动轮；8、导向轮；9、待加工石材；10、金刚石串珠绳；11、可调支架；12、主动轮；13、主电机；14、金刚石串珠绳张紧机构；14-1、导向轴；14-2、导向轴座；14-3、张紧丝杠；14-4、手轮；14-5、丝母座；14-6、弹簧；14-7、电机安装板；14-8、张紧机构安装座；15、立柱B；16、控制箱；17、触摸屏；18、变频器面板；19、控制按钮；20、导向轨；21、第二伺服电机；22、第二减速器；23、第二联轴器；24、丝杠；25、丝杠支撑座；26、丝母；27、料车；28、28a、旋转臂。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细描述： 

由图1-图3可知，本发明多功能电脑绳锯包括切割机构、旋转进给机构、料车进给机构、控制系统，还包括金刚石串珠绳张紧机构，其中： 

旋转进给机构：参照图1、图2。 

所述旋转进给机构包括旋转轴6、旋转臂28以及第一驱动装置；该第一驱动装置包括第一伺服电机2、第一减速器3、第一联轴器4；其连接关系是：第一伺服电机2直连第一减速器3，又通过第一联轴器4与旋转轴6的一端连接。该旋转轴6又通过一对轴承座5支承安装在立柱A1、立柱B15上。 

在旋转轴6的一侧固定连接有一对旋转臂28的一端，该一对旋转臂的另一端分别通过垂直转轴和轴承座安装有一对被动轮7，又分别通过水平转轴和轴承座安装有一对导向轮8；在旋转轴的另一侧固定连接有张紧机构安装座14-8。 

在工作过程中，旋转进给机构不仅能够实现金刚石串珠绳的旋转进给运动， 而且还能够实现金刚石串珠绳的旋转退出运动。图2所表示的是旋转进给机构中的旋转臂28、28a在旋转进给过程中所处的两个具体位置。 

切割机构：参照图1、图2。 

所述切割机构包括主电机13、主动轮12、一对被动轮7、金刚石串珠绳10和一对导向轮8；其连接关系是：在主电机输出轴上安装有主动轮12，该主动轮12通过金刚石串珠绳10与一对被动轮7形成传动连接。所述金刚石串珠绳10为金刚石串珠绳，是由钢丝绳和设置在钢丝绳上的金刚石组成的；该金刚石串珠绳10环绕张紧在主动轮与一对被动轮的外圆周面上设有的环形凹槽中，并且位于两个从动轮和两个导向轮之间的一段金刚石串珠绳在主电机13的带动下能作水平切割运动。 

所述一主动轮12与一对被动轮7呈三角形布置且位于同一平面上，并进行了微小角度的调整，从而使金刚石串珠绳10既能随同主动轮12和被动轮7进行公转，同时又能自转。 

切割机构与旋转进给机构的工作过程是：由主电机13通过主动轮12带动金刚石串珠绳10和被动轮7一起转动，从而实现金刚石串珠绳的水平切割运动；同时第一伺服电机2驱动旋转轴6转动，并带动旋转臂28和金刚石串珠绳10等以旋转轴6为转动中心，以旋转臂28的长度为半径进行旋转，从而实现金刚石串珠绳的旋转进给运动。 

所述导向轮8位于两个被动轮7之间，并通过可调支架11安装在旋转臂28上，在可调支架11上设有横向滑槽和竖向滑槽，通过上述横向滑槽和竖向滑槽可以调整导向轮8的左右位置和上下位置。该导向轮8的外圆周面上也设有环形凹槽，其下部的环形凹槽面压在金刚石串珠绳上部。导向轮的作用是：改变金刚石串珠绳的受力情况，保护被动轮；并可根据待加工石材的不同切割宽度 和高度进行水平调整和高度调整。 

所述可调支架11上还设置有与水泵连通的水枪，水枪的出水口位于绳锯的正上方。 

金刚石串珠绳张紧机构：参照图3。 

所述金刚石串珠绳张紧机构14设置在张紧机构安装座14-8上。该金刚石串珠绳张紧机构14包括手轮14-4、张紧丝杠14-3、设置在丝母座14-5上的丝母、一对导向轴14-1、两对滑套、弹簧14-6、电机安装板14-7、张紧机构安装座14-8；其中：主电机13设置在电机安装板14-7的上面，在电机安装板14-7的下面固定有两对滑套，该两对滑套与设置在导向轴座14-2上的一对导向轴14-1形成滑动配合，该导向轴座14-2又固定在张紧机构安装座14-8上。手轮14-4安装在张紧丝杠一端，该张紧丝杠14-3与丝母座14-5上设有的丝母形成螺纹连接配合；在张紧丝杠14-3穿过电机安装板14-7的另一端套装有弹簧14-6，该弹簧为压缩弹簧，由弹簧垫片挡住，起自动补偿和柔性顶推作用，可进行瞬间应力变化的自动调整补偿，稳定金刚石串珠绳的切割运动。 

当金刚石串珠绳需要张紧调整时，转动手轮14-4即可通过张紧丝杠与丝母的螺纹配合以及滑套沿导向轴的滑动，来实现电机安装板14-7上的主电机13、主电机输出轴上的主带轮12的前后位置移动，从而调节环绕在主动轮与一对被动轮上的金刚石串珠绳10的张紧力，进而保证切割运动的平稳，提高切割质量和加工精度。 

本实施例中，金刚石串珠绳张紧机构采用丝杠与丝母螺纹配合以及滑套与导向轴滑动配合的机械驱动结构，当然也可以采用其它驱动结构，例如：由气动装置或者液压系统来驱动电机安装板的移动，从而实现金刚石串珠绳的张紧调整。 

料车进给机构：参照图1、图2。 

所述料车进给机构包括第二伺服电机21、第二减速器22、第二联轴器23、丝杠24、丝母26、导向轨20、料车27；其连接关系是：第二伺服电机21直连第二减速器22，并通过第二联轴器23与丝杠24一端连接，该丝杠24通过一对丝杠支撑座25沿横向设置在导向轨20之间，该丝杠24的中间部分与丝母26形成螺纹连接配合，该丝母26固装在料车27的前端下部；导向轨20沿水平横向固定在地面基础上，料车27通过滚轮支承在导向轨20上，料车在第二伺服电机21的带动下能够实现水平横向进给运动。 

切割时，在料车27的工作台面上放置待加工石材9，并使料车及待加工石材位于旋转臂28的下方且靠近一对导向轮7之间的一段金刚石串珠绳10。启动第二同服电机21，通过第二减速器22和第二联轴器23以及丝杠24与丝母26的螺纹配合作用，带动料车及待加工石材沿导向轨20作水平横向进给运动。 

控制系统：参照图1。 

所述控制系统包括设置在控制箱16内的触摸屏17或电脑、PLC运动控制器、两套伺服驱动器、变频器、其它电气件；其中：变频器与主电机13电连接，两套伺服驱动器分别与第一伺服电机2、第二伺服电机21电连接；在控制箱体的正面设有变频器面板18、若干个控制按钮19。 

控制系统的功能是： 

①实现圆弧、直线或斜线构成的曲线的运动控制； 

②自动加工，无需监控，加工完成自动停机； 

③断水、断绳自动停机报警； 

④手动控制和自动控制两种模式； 

⑤手动自动定尺； 

⑥导向轮自动调整； 

⑦伺服、变频器、断水、断绳、工作状态及各种故障自动报警及文字提示； 

⑧记忆加工、快速定位。 

控制系统的作用是： 

①输入所加工图形的参数，然后报告加工情况及设备工作状态； 

②差补运算：通过差补运算，得到两台伺服的运转参数，实现所要加工的曲线图形； 

③控制加工速度。根据待加工石材的材质，灵活地选择合适的切割速度和进给量。 

控制系统的工作步骤如下： 

①通过触摸屏或电脑输入曲线数据，包括圆弧直径、弦长或弧长、圆弧朝向或圆弧的起点角度和终点角度；触摸屏或电脑在屏幕上绘出曲线图并显示坐标及极限尺寸； 

②启动水泵、启动主机； 

③按自动加工按钮，设备进入自动加工状态； 

④加工结束、自动停机、声音提示。 

本发明多功能电脑绳锯的工作原理及工作过程如下：参照图1-图2。 

工作原理是：本设备的一个单循环工作周期是由切割过程和快速退出过程两部分组成，其中切割过程又包括金刚石串珠绳的水平切割和旋转进给以及料车的水平横向进给，同时金刚石串珠绳的旋转进给运动与料车的横向进给运动形成差补运算，从而实现所加工曲线图形的异形切割运动。 

工作过程是： 

第一步，先将所要加工的曲线图形参数输入到触摸屏或电脑中；上述图形 参数是指直径、弧长或弦长或起点加终点角度以及切割片数、切割厚度，其中切割厚度包含锯路宽度。 

第二步，可以在直线切割时，输入起点和终点毛标值； 

也可以是在直线切割时，输入起点或终点毛标值，加直线的斜率和长度； 

还可以是在直线切割时，输入起点或终点毛标值，加直线的斜率或与水平轴的夹角。 

第三步，电脑自动计算出所需石材尺寸。 

第四步，选择合适的石料放置于沿纵轴方向的矿车上。 

第五步，手动调整金刚石串珠绳的高度，使其高于石材最高面。 

第六步，启动主电机、水泵工作，按下控制系统中的自动按钮，设备进入自动加工过程中，先进行第一片异形板材的切割；当第一片异形板材的切割完成后，金刚石串珠绳沿旋转切割的反向自动快速退出并停止于预定的位置，然后料车实现横向自动进给，然后进入第二片异形板材的切割，依次循环往复。 

当金刚石串珠绳在主电机、旋转轴的带动下，旋转切割同一片异形板材时，料车同时进行水平横向的进给运动；反之，当加工完毕，金刚石串珠绳需要从切割槽中快速退出时，料车同时也进行反向的水平横向退出运动。 

Claims (8)

1.多功能电脑绳锯，包括切割机构、旋转进给机构、料车进给机构、控制系统；其中：所述切割机构包括主电机(13)、主动轮(12)、一对被动轮(7)、金刚石串珠绳(10)；在主电机输出轴上安装有主动轮；该一对被动轮与主动轮呈三角形设置，在主动轮与一对被动轮上张紧有金刚石串珠绳(10)；其特征是，

所述旋转进给机构包括旋转轴(6)、旋转臂(28)以及第一驱动装置；其中旋转轴一端连接有第一驱动装置；所述旋转轴的一侧固定连接有一对旋转臂的一端，该旋转轴的另一侧固定连接有张紧机构安装座(14-8)；

所述切割机构中的一对被动轮(7)转动地设置在一对旋转臂(28)的另一端，位于一对被动轮(7)之间的一段金刚石串珠绳(10)上面转动地设置有一对导向轮(8)；所述主电机(13)通过电机安装板(14-7)设置在张紧机构安装座(14-8)上；

工作时，金刚石串珠绳(10)在主电机(13)、主动轮(12)和被动轮(7)的带动下，其位于一对被动轮与一对导向轮(8)之间的一段金刚石串珠绳作水平切割运动；同时，金刚石串珠绳又在第一伺服电机(2)、旋转轴和旋转臂的带动下，以旋转轴(6)为转动中心，以旋转臂(28)的长度为半径，作旋转进给运动；并与在第二伺服电机(21)驱动下的料车(27)和待加工石材(9)的水平横向进给运动形成差补运算，实现所加工曲线图形的异形切割运动。

2.如权利要求1所述的多功能电脑绳锯，其特征是，所述第一驱动装置包括第一伺服电机(2)、第一减速器(3)、第一联轴器(4)，其中第一伺服电机直连第一减速器，又通过第一联轴器与旋转轴的一端连接。

3.如权利要求1所述的多功能电脑绳锯，其特征是，所述导向轮(8)通过可调支架(11)设置在旋转臂(28)上，在可调支架上设有横向滑槽和竖向 滑槽。

4.如权利要求3所述的多功能电脑绳锯，其特征是，所述导向轮(8)的外圆周面上设有环形凹槽，其位于下部的环形凹槽面压在金刚石串珠绳(10)的上部。 

5.如权利要求4所述的多功能电脑绳锯，其特征是，所述金刚石串珠绳(10)是由钢丝绳和设置在钢丝绳上的金刚石组成的；该金刚石串珠绳(10)环绕张紧在主动轮与一对被动轮的外圆周面上设有的环形凹槽中，并且既能随同主动轮(12)和被动轮(7)进行公转，同时又能自转。 

6.如权利要求1所述的多功能电脑绳锯，其特征是，还包括金刚石串珠绳张紧机构，该金刚石串珠绳张紧机构设置在张紧机构安装座(14-8)上，该金刚石串珠绳张紧机构包括手轮(14-4)、张紧丝杠(14-3)、设置在丝母座(14-5)上的丝母、一对导向轴(14-1)、两对滑套、弹簧(14-6)、电机安装板(14-7)；其中：手轮(14-4)安装在张紧丝杠(14-3)的一端，该张紧丝杠与丝母座上设有的丝母形成螺纹连接配合，该张紧丝杠穿过电机安装板的另一端套装有弹簧(14-6)，该弹簧由弹簧垫片挡住；固定在电机安装板(14-7)下面的两对滑套与设置在导向轴座(14-2)上的一对导向轴(14-1)形成滑动配合，在电机安装板(14-7)的上面设置有主电机(13)。 

7.如权利要求1或6所述的多功能电脑绳锯，其特征是，所述控制系统包括设置在控制箱(16)内的触摸屏(17)或电脑、PLC运动控制器、两套伺服驱动器、变频器；其中变频器与主电机(13)电连接，两套伺服驱动器分别与第一伺服电机(2)、第二伺服电机(21)电连接；在控制箱体的正面设有变频器面板(18)、若干个控制按钮(19)。 

8.如权利要求7所述的多功能电脑绳锯，其特征是，所述料车进给机构包 括第二伺服电机(21)、第二减速器(22)、第二联轴器(23)、丝杠(24)、丝母(26)、导向轨(20)、料车(27)；其连接关系是：第二伺服电机(21)通过第二减速器(22)、第二联轴器(23)与丝杠(24)一端连接，该丝杠(24)通过一对丝杠支撑座(25)沿横向设置在导向轨(20)之间，该丝杠(24)的中间部分与丝母(26)形成螺纹连接配合，该丝母(26)固装在料车(27)的前端下部；料车(27)通过滚轮支承在沿水平横向设置的导向轨(20)上，并能在第二伺服电机(21)的带动下进行水平横向进给运动。