CN103817450A - 板材自动边界探测切割装置及切割方法 - Google Patents

板材自动边界探测切割装置及切割方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种板材自动边界探测切割装置及切割方法，包括工作台，所述工作台上固定两对称设置的X向导轨，两X向导轨之间设置有切割组件及固定横梁，所述切割组件沿X向导轨滑动连接，所述固定横梁包括前梁及后梁，所述前梁、后梁分别固定在X向导轨两端，前梁、后梁分别与X向导轨垂直设置，所述前梁与后梁之间固定有X向滚珠丝杠，所述X向滚珠丝杠与X向导轨相平行，X向滚珠丝杠与第一电机连接，所述切割组件与X向滚珠丝杠固定连接。该板材自动边界探测切割装置及切割方法自动化程度较高，降低了工人的劳动力，可以满足多种切割要求，切割精度高，在已有的不规则毛坯板材面积上浪费最小，大大降低了成本。

Description

板材自动边界探测切割装置及切割方法
技术领域
本发明涉及一种板材切割装置，尤其涉及一种板材自动边界探测切割装置及切割方法。
背景技术
目前，不规则毛坯板材切割生产中，大多数根据成品形状要求采用手工放样后再切割方式。目前虽有按照计算机中图形，在已有规则毛坯材料上进行放样的方法，然而仍然需要人工不断地调整板材的位置，人工放样难做到给定面积上浪费最小，也不能精准切割所需板料，误差较大，且人工成本高、工作量大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了提供一种板材自动边界探测切割装置及切割方法，切割精确，自动化程度高，能够保证废料面积最小，降低生产成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种板材自动边界探测切割装置，包括工作台，所述工作台上固定两对称设置的X向导轨，两X向导轨之间设置有切割组件及固定横梁，所述切割组件沿X向导轨滑动连接，所述固定横梁包括前梁及后梁，所述前梁、后梁分别固定在X向导轨两端，前梁、后梁分别与X向导轨垂直设置，所述前梁与后梁之间固定有X向滚珠丝杠，所述X向滚珠丝杠与X向导轨相平行，X向滚珠丝杠与第一电机连接，所述切割组件与X向滚珠丝杠固定连接。
通过第一电机、X向导轨及X向滚珠丝杠的配合，可以控制整个切割组件沿X方向（即X向滚珠丝杠）滑动。 
所述切割组件包括移动支架、Y向滚珠丝杠及火焰头组件，所述移动支架沿X向导轨滑动连接，移动支架上设置有Y向导轨，所述Y向导轨与X向导轨相垂直，所述火焰头组件沿Y向导轨滑动连接, 所述Y向滚珠丝杠与第二电机连接，火焰头组件与Y向滚珠丝杠固定连接。
所述移动支架通过固定块与X向滚珠丝杠固定连接。
所述火焰头组件包括滑板及等离子火焰头，所述滑板沿Y向导轨滑动连接，所述等离子火焰头固定在滑板底部，等离子火焰头一侧设置有光纤传感器，滑板通过卡块与Y向滚珠丝杠固定连接。
通过第二电机、Y向导轨及Y向滚珠丝杠的配合，可以控制切割组件的等离子火焰头沿Y方向（即Y向滚珠丝杠）滑动。
由于等离子火焰头可沿Y方向、X方向运动，因此可以精确地切割板材，也可在板材上开设不同花型的孔。
由于板材在切割时可能会移动，因此，所述移动支架及前梁上固定有若干能够夹紧板材的夹紧组件，所述夹紧组件包括气缸、夹块及传感器，所述气缸控制夹块上下移动。通过均匀分布的夹紧组件即可有效地将板材夹紧，保证切割精度。
由于被切掉的废料会掉落造成污染，因此，本发明在工作台上设置有出料盒，所述出料盒对应设置在板材下方，被切掉的废料由于重力作用直接掉落在出料盒内，以便收集。
本发明还提供一种板材自动边界探测切割装置的切割方法，包括如下步骤：
步骤一：首先，待切割板材通过皮带输送至工作台上，并逐渐向前移动；
步骤二：当前梁上的传感器感应到板材时，第一电机驱动切割组件移动至X向原点，第二电机驱动火焰头组件移动至Y向原点；
步骤三：当移动支架上的传感器感应到板材时，各夹紧组件将板材夹紧；
步骤四：第一电机驱动切割组件的火焰头组件以一个或多个脉冲当量沿板材Y向单位移动，并将光纤传感器接收到反射信息的位置和接收不到反射信息的位置分别存于计算机中，作为板材Y方向的两边界点坐标，直到走到Y向另一端停止，完成Y向扫描一次，接着，第二电机驱动切割组件以一个或多个脉冲当量沿X方向单位移动，第一电机驱动切割组件的火焰头组件沿Y向的反向扫描一次，回到Y向的原点，以原点为参考再次记录板材Y方向的两边界点坐标，以此反复进行，直至切割组件再向板材所在的X方向行走一个或多个脉冲当量后，光纤传感器接收不到反射信息为止；
步骤五：计算机将保存的板材轮廓坐标通过样条拟合算法拟合出轮廓曲线，将图形库中待切割成品图形采用拼凑成矩形或圆形的方式，在不规则毛坯板材轮廓线所围成的面积上放样，保证残留废料面积最小为原则；
步骤六：第二电机驱动切割组件沿X方向运动，同时第一电机驱动切割组件的火焰头组件沿Y方向运动，等离子火焰头切割出所需成品图形。 
本发明的有益效果是：本发明板材自动边界探测切割装置及切割方法采用光纤传感器伺服边界探测后，再自动规划需要的成品形状图形，然后进行切割，自动化程度较高，降低了工人的劳动力，可以满足多种切割要求，切割精度高，在已有的不规则毛坯板材面积上浪费最小，大大降低了成本。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明板材自动边界探测切割装置的一较佳实施例的立体结构示意图；
图2是本发明板材自动边界探测切割装置的俯视图；
图3是本发明板材自动边界探测切割装置的火焰头组件的立体结构示意图；
图4是本发明板材自动边界探测切割装置的火焰头组件的主视图；
图5是本发明板材自动边界探测切割装置的火焰头组件的侧视图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1、图2所示，一种板材自动边界探测切割装置，包括工作台1，所述工作台1上固定两对称设置的X向导轨3，两X向导轨3之间设置有切割组件及固定横梁，所述切割组件沿X向导轨3滑动连接，所述固定横梁包括前梁4及后梁5，所述前梁4、后梁5分别固定在X向导轨3两端，前梁4、后梁5分别与X向导轨3垂直设置，所述前梁4与后梁5之间固定有X向滚珠丝杠6，所述X向滚珠丝杠6与X向导轨3相平行，X向滚珠丝杠6与第一电机连接，所述切割组件与X向滚珠丝杠6固定连接。
所述切割组件包括移动支架12、Y向滚珠丝杠7及火焰头组件9，所述移动支架12沿X向导轨3滑动连接，移动支架12上设置有Y向导轨8，所述Y向导轨8与X向导轨3相垂直，所述火焰头组件9沿Y向导轨8滑动连接, 所述Y向滚珠丝杠7与第二电机连接，火焰头组件9与Y向滚珠丝杠7固定连接。
所述移动支架12通过固定块10与X向滚珠丝杠6固定连接。
如图3-5所示的火焰头组件9，包括滑板91及等离子火焰头93，所述滑板91沿Y向导轨8滑动连接，所述等离子火焰头93固定在滑板91底部，等离子火焰头93一侧设置有光纤传感器94，滑板91通过卡块92与Y向滚珠丝杠7固定连接。
由于板材2在切割时可能会移动，因此，所述移动支架12及前梁4上固定有若干能够夹紧板材2的夹紧组件11，所述夹紧组件11包括气缸、夹块及传感器，所述气缸控制夹块上下移动。通过均匀分布的夹紧组件11即可有效地将板材2夹紧，保证切割精度，传感器可以感应到板材2。
由于被切掉的废料会掉落造成污染，因此，本发明在工作台1上设置有出料盒，所述出料盒对应设置在板材2下方，被切掉的废料由于重力作用直接掉落在出料盒内，以便收集。
本发明还提供一种板材自动边界探测切割装置的切割方法，包括如下步骤：
步骤一：首先，待切割板材2通过皮带输送至工作台1上，并逐渐向前移动；
步骤二：当前梁4上的传感器感应到板材2时，第一电机驱动切割组件移动至X向原点，第二电机驱动火焰头组件9移动至Y向原点；
步骤三：当移动支架12上的传感器感应到板材2时，各夹紧组件11将板材2夹紧；
步骤四：第一电机驱动切割组件的火焰头组件9以一个或多个脉冲当量沿板材2的Y向单位移动（即火焰头组件9沿Y向导轨8滑动），并将光纤传感器94接收到反射信息的位置和接收不到反射信息的位置分别存于计算机中，作为板材2的Y方向的两边界点坐标，直到走到Y向另一端停止，完成Y向扫描一次，接着，第二电机驱动切割组件以一个或多个脉冲当量沿X方向单位移动（即切割组件沿X向导轨3滑动），第一电机驱动切割组件的火焰头组件9沿Y向的反向扫描一次，回到Y向的原点，以原点为参考再次记录板材2的Y方向的两边界点坐标，以此反复进行，直至切割组件再向板材2所在的X方向行走一个或多个脉冲当量后，光纤传感器94接收不到反射信息为止；
步骤五：计算机将保存的板材2轮廓坐标通过样条拟合算法拟合出轮廓曲线，将图形库中待切割成品图形采用拼凑成矩形或圆形的方式，在不规则毛坯板材2轮廓线所围成的面积上放样，保证残留废料面积最小为原则；
步骤六：第二电机驱动切割组件沿X方向运动，同时第一电机驱动切割组件的火焰头组件9沿Y方向运动，等离子火焰头93切割出所需成品图形。 
加工时，待切割板材2通过皮带输送至工作台1上，并逐渐向前移动；当前梁4上的两个传感器感应到板材2时，第一电机驱动X向滚珠丝杠6旋转，从而带动切割组件移动至X向原点，此时，第二电机驱动Y向滚珠丝杠7旋转，从而带动火焰头组件9移动至Y向原点；板材2继续移动，当移动支架12上的传感器感应到板材2时，各夹紧组件11的气缸控制夹块将板材2夹紧，准备进入板材测量阶段；第一电机驱动切割组件的火焰头组件9以一个或多个脉冲当量沿板材2的Y向单位移动，并将光纤传感器94接收到反射信息的位置（即板材2的Y向原点）和接收不到反射信息的位置（即板材2的Y向终点）分别存于计算机中，作为板材2的Y方向的两边界点坐标，直到走到板材2的Y向终点停止，完成Y向扫描一次，接着，第二电机驱动切割组件以一个或多个脉冲当量沿X方向单位移动，第一电机驱动切割组件的火焰头组件9沿Y向的反向扫描一次，回到Y向原点，以原点为参考再次记录板材Y方向的两边界点坐标，以此反复进行（即采用S型走线逐渐将整个板材2扫描），直至切割组件再向板材2所在的X方向行走一个或多个脉冲当量后，光纤传感器94接收不到反射信息为止，此时整个板材2的轮廓曲线收集完成，准备进入数据分析阶段；计算机将保存的板材2轮廓坐标通过样条拟合算法拟合出轮廓曲线，将图形库中待切割成品图形采用拼凑成矩形或圆形的方式，在不规则毛坯板材2轮廓线所围成的面积上放样，保证残留废料面积最小为原则，最后进入切割阶段；第二电机驱动切割组件沿X方向运动，同时第一电机驱动切割组件的火焰头组件9沿Y方向运动，等离子火焰头93切割出所需成品图形，切割掉落的废料掉入下方的出料盒内收集。
本发明可以将不同形状、规格的板,2加工成所需要的规则形状，切割的面积达到最小化的浪费，另外，本发明还可在板材2上开孔或切割出不同的花型，提高板材2的美观度，切割范围十分广。
本发明的有益效果是：本发明板材自动边界探测切割装置及切割方法采用光纤传感器94伺服边界探测后，再自动规划需要的成品形状图形，然后进行切割，自动化程度较高，降低了工人的劳动力，可以满足多种切割要求，切割精度高，在已有的不规则毛坯板材2面积上浪费最小，大大降低了成本。 
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种板材自动边界探测切割装置，其特征在于：包括工作台，所述工作台上固定两对称设置的X向导轨，两X向导轨之间设置有切割组件及固定横梁，所述切割组件沿X向导轨滑动连接，所述固定横梁包括前梁及后梁，所述前梁、后梁分别固定在X向导轨两端，前梁、后梁分别与X向导轨垂直设置，所述前梁与后梁之间固定有X向滚珠丝杠，所述X向滚珠丝杠与X向导轨相平行，X向滚珠丝杠与第一电机连接，所述切割组件与X向滚珠丝杠固定连接。
2.如权利要求1所述的板材自动边界探测切割装置，其特征在于：所述切割组件包括移动支架、Y向滚珠丝杠及火焰头组件，所述移动支架沿X向导轨滑动连接，移动支架上设置有Y向导轨，所述Y向导轨与X向导轨相垂直，所述火焰头组件沿Y向导轨滑动连接, 所述Y向滚珠丝杠与第二电机连接，火焰头组件与Y向滚珠丝杠固定连接。
3.如权利要求2所述的板材自动边界探测切割装置，其特征在于：所述火焰头组件包括滑板及等离子火焰头，所述滑板沿Y向导轨滑动连接，所述等离子火焰头固定在滑板底部，等离子火焰头一侧设置有光纤传感器，滑板通过卡块与Y向滚珠丝杠固定连接。
4.如权利要求2所述的板材自动边界探测切割装置，其特征在于：所述移动支架通过固定块与X向滚珠丝杠固定连接。
5.如权利要求2所述的板材自动边界探测切割装置，其特征在于：所述移动支架上固定有若干能够夹紧板材的夹紧组件。
6.如权利要求1所述的板材自动边界探测切割装置，其特征在于：所述前梁上固定有若干能够夹紧板材的夹紧组件。
7.如权利要求5或6所述的板材自动边界探测切割装置，其特征在于：所述夹紧组件包括气缸、夹块及传感器，所述气缸控制夹块上下移动。
8.如权利要求1所述的板材自动边界探测切割装置，其特征在于：所述工作台上设置有出料盒，所述出料盒对应设置在板材下方。
9.一种板材自动边界探测切割装置的切割方法，其特征在于：所述切割方法采用如权利要求1-8所述的板材自动边界探测切割装置，包括如下步骤：
步骤一：首先，待切割板材通过皮带输送至工作台上，并逐渐向前移动；
步骤二：当前梁上的传感器感应到板材时，第一电机驱动切割组件移动至X向原点，第二电机驱动火焰头组件移动至Y向原点；
步骤三：当移动支架上的传感器感应到板材时，各夹紧组件将板材夹紧；
步骤四：第一电机驱动切割组件的火焰头组件以一个或多个脉冲当量沿板材Y向单位移动，并将光纤传感器接收到反射信息的位置和接收不到反射信息的位置分别存于计算机中，作为板材Y方向的两边界点坐标，直到走到Y向另一端停止，完成Y向扫描一次，接着，第二电机驱动切割组件以一个或多个脉冲当量沿X方向单位移动，第一电机驱动切割组件的火焰头组件沿Y向的反向扫描一次，回到Y向的原点，以原点为参考再次记录板材Y方向的两边界点坐标，以此反复进行，直至切割组件再向板材所在的X方向行走一个或多个脉冲当量后，光纤传感器接收不到反射信息为止；
步骤五：计算机将保存的板材轮廓坐标通过样条拟合算法拟合出轮廓曲线，将图形库中待切割成品图形采用拼凑成矩形或圆形的方式，在不规则毛坯板材轮廓线所围成的面积上放样，保证残留废料面积最小为原则；
步骤六：第二电机驱动切割组件沿X方向运动，同时第一电机驱动切割组件的火焰头组件沿Y方向运动，火焰头组件上的等离子火焰头切割出所需成品图形。
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