CN103962632B - 一种全自动卧式金属圆锯机及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动卧式金属圆锯机及其方法。它包括压力传感器、接近传感器、激光测距传感器、光电传感器、PLC控制器、单片机、LED显示器、三相异步电动机、磁粉电机、切割伺服电机、送料电机、送料夹紧液压缸、端料分离电机、补料电机、液压缸、刀具、刀架系统装置、送料夹紧装置、端料分离装置、补料装置、主夹装置。本发明采用电气控制元件对普通金属圆锯机进行自动化改进，结构简单，成本低廉，提高了传统金属圆锯机的自动化程度，生产效率高，安全性能好，适用于大批量不同规格金属棒料的长时间切割。

Description

一种全自动卧式金属圆锯机及其方法

技术领域

本发明涉及机加工的领域，尤其针对一种全自动卧式金属圆锯机及其方法。

背景技术

锯床以圆锯片、锯带或锯条等为刀具，锯切金属圆料、方料、管料和型材等的机床。圆锯床按圆锯片的进给方向分为卧式（水平进给）、立式（垂直进给）和摆式（绕一支点摆动进给）3种。圆锯床在机械加工过程中垂直滑道上下进退刀，进刀稳定，刀具寿命长，锯切精度高，多组齿轮传动适合重型切削，精度稳定，结构坚固，可保持动作可靠性，独特的主夹钳设计，夹持力强又牢固，滑道自动给油润滑，使用PLC控制器，冷切液自动循环，确保工作切面平滑，无料自动停机，锯屑集中处理方便干净，因此圆锯床已经得到广泛的推广和使用。

随着现代制造工业朝着高效、高精度和经济性的方向发展，锯切作为金属加工的起点，已成为零件加工过程中重要组成环节。但锯切加工尤其是圆锯机切断金属时通常伴随着过大的振动和噪声，因此，导致锯切加工存在很大的不平稳性，这严重地制约了锯切效率的提高。因此，如何提高锯切效率、避免锯切成为整条生产线的瓶颈成为锯切及锯床领域关注的焦点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于卧式全自动金属圆锯机的智能控制系统。

全自动卧式金属圆锯机包括压力传感器、接近传感器、激光测距传感器、光电传感器、PLC控制器、单片机、LED显示器、三相异步电动机、磁粉电机、切割伺服电机、送料电机、送料夹紧液压缸、端料分离电机、补料电机、液压缸、刀具、刀架系统装置、送料夹紧机构、端料分离装置、补料装置、主夹装置；PLC控制器分别与压力传感器、接近传感器、激光测距传感器、光电传感器、单片机、三相异步电动机、磁粉电机、切割伺服电机、送料电机、送料夹紧液压缸、端料分离电机、补料电机、液压缸相连，单片机输出端与LED显示器相连，三相异步电动机安装在圆锯机底座，并通过减速箱传动与刀具相连，切割伺服电机安装在圆锯机机台上部，并通过丝杆与刀架系统装置相连，送料电机安装在圆锯机底座后部，并通过丝杆与送料夹紧机构相连，端料分离电机安装在圆锯机机台，并与端料分离装置相连，补料电机安装在圆锯机底座，并与补料装置相连，液压缸安装在圆锯机机台上部，并与主夹装置相连。

所述的压力传感器、信号放大器、带通滤波器、A/D转换器、PLC控制器、单片机、LED显示器顺次相连构成记忆保压检测系统。

所述的PLC控制器型号为CP1H-X40DR-A。

全自动卧式金属圆锯机的切割方法包括以下步骤：

1）启动机器，压力传感器采集压力信号，经处理后判断记忆保压检测系统是否持续工作无中断；若持续工作无中断，则确认提示设定内容；若记忆保压系统中断，则进入步骤2)；

2）补料装置平台倾斜，进行自动补料；

3）送料夹紧机构夹紧补充的待加工材料，通过激光测距传感器进行待加工材料直径检测，并显示在LED显示屏上；

4）根据检测到的待加工材料直径，最大切割直径为110mm，设定切割速度，设定切割料头长度和工件长度，确定提示设定内容后，磁粉电机转动工作，三相异步电机带动减速箱主轴使刀具开始高速旋转；

5）送料夹紧机构夹紧待加工材料向切割机构移动，当安装在圆锯机机台上的一组光电传感器感应到料头时，送料夹紧机构暂停，确定料头位置后继续向切割机构移动；

6）送料夹紧机构将待加工材料送至切割机构时，液压缸控制安装在圆锯机机台上的主夹装置从X、Z两个方向将待加工材料固定；

7）切割伺服电机启动，带动丝杆旋转，从而带动刀架系统装置向待加工材料垂直方向进给，切割待加工材料；

8）切割待加工材料时，主夹装置夹紧待加工材料，送料夹紧机构松开工件，并退回与设定工件长度相等的距离，再次夹紧待加工材料；

9）待加工材料切割完毕后，主夹装置松开，切割伺服电机反向转动使刀具抬高并且刀架系统远离切割平台；

10）送料夹紧机构向切割方向输送与设定工件长度相等的距离，并重复步骤7)～步骤10)；

11）当接近传感器检测到余料长度小于设定工件长度时，启动端料分离系统，将料尾落至端料箱与工件箱分开，补料装置自动补料并重复步骤4)～步骤11)。

使用本发明及其方法，其记忆保压检测系统，极大的提高了机械加工效率。原料直径检测系统，规避了人为疏忽，提高了安全性，减少了事故发生率，也降低了设备维护费用；本发明在普通的手动操作的圆锯床设备的基础上改进而成，采用电气控制元件控制零件的自动加工，对落后的半自动或手动圆锯床进行自动化改造，通过自动化系统解决圆锯床全自动运行问题，充分利用了设备资源，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。

附图说明

图1为卧式全自动金属圆锯机的控制系统的结构框图；

图2为本发明的记忆保压检测系统的电路框图；

图3为全自动卧式金属圆锯机的切割方法原理图；

图4为卧式全自动金属圆锯机的三维图Ⅰ；

图5为卧式全自动金属圆锯机的三维图Ⅱ。

具体实施方式

如图1所示，全自动卧式金属圆锯机包括压力传感器、接近传感器、激光测距传感器、光电传感器、PLC控制器、单片机、LED显示器、三相异步电动机8、磁粉电机3、切割伺服电机1、送料电机、送料夹紧液压缸2、端料分离电机、补料电机、液压缸13、刀具、刀架系统装置6、送料夹紧机构4、端料分离装置7、补料装置、主夹装置5和齿轮箱12；PLC控制器分别与压力传感器、接近传感器、激光测距传感器、光电传感器、单片机、三相异步电动机8、磁粉电机3、切割伺服电机1、送料电机、送料夹紧液压缸2、端料分离电机、补料电机、液压缸13相连，单片机输出端与LED显示器相连，三相异步电动机8安装在圆锯机底座11，并通过减速箱传动与刀具相连，切割伺服电机1安装在圆锯机机台10上部，并通过丝杆与刀架系统装置6相连，送料电机安装在圆锯机底座11后部，并通过丝杆与送料夹紧机构4相连，端料分离电机安装在圆锯机机台10，并与端料分离装置7相连，补料电机安装在圆锯机底座11，并与补料装置相连，液压缸13安装在圆锯机机台10上部，并与主夹装置5相连。

如图2所示，所述的压力传感器、信号放大器、带通滤波器、A/D转换器、PLC控制器、单片机、LED显示器顺次相连构成记忆保压检测系统。

所述的PLC控制器型号为CP1H-X40DR-A。

如图3-5所示，全自动卧式金属圆锯机的切割方法包括以下步骤：

1）启动机器，压力传感器采集压力信号，经处理后判断记忆保压检测系统是否持续工作无中断；若持续工作无中断，则确认提示设定内容；若记忆保压系统中断，则进入步骤2)；

2）补料装置平台倾斜，进行自动补料；

3）送料夹紧机构4夹紧补充的待加工材料，通过激光测距传感器进行待加工材料直径检测，并显示在LED显示屏上；采用此激光测距传感器，先由激光二极管对准送料夹紧机构4夹口断面发射激光脉冲，经其反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上，可检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。

4）根据检测到的待加工材料直径，最大切割直径为110mm，设定切割速度，设定切割料头长度和工件长度，确定提示设定内容后，磁粉电机3转动工作，三相异步电机带动减速箱主轴使刀具开始高速旋转；圆锯机切割具有极大的冲击，磁粉电机3输出轴作为减速箱输出轴的过渡轴，稳固了减速箱输出轴，使锯片的切割更加顺畅，减小冲击，延长锯片的使用寿命。

5）送料夹紧机构4夹紧待加工材料向切割机构移动，当安装在圆锯机机台10上的一组光电传感器感应到料头时，送料夹紧机构4暂停，确定料头位置后继续向切割机构移动；

6）送料夹紧机构4将待加工材料送至切割机构时，液压缸13控制安装在圆锯机机台10上的主夹装置5从X、Z两个方向将待加工材料固定；

7）切割伺服电机1启动，带动丝杆旋转，从而带动刀架系统装置6向待加工材料垂直方向进给，切割待加工材料；

8）切割待加工材料时，主夹装置5夹紧待加工材料，送料夹紧机构松开工件，并退回与设定工件长度相等的距离，再次夹紧待加工材料；

9）待加工材料切割完毕后，主夹装置5松开，切割伺服电机1反向转动使刀具抬高并且刀架系统远离切割平台；

10）送料夹紧机构向切割方向输送与设定工件长度相等的距离，并重复步骤7)～步骤10)；

11）当接近传感器检测到余料长度小于设定工件长度时，启动端料分离系统，将料尾落至端料箱与工件箱分开，补料装置自动补料并重复步骤4)～步骤11)。通过一个杠杆机构放大了待加工材料与送料夹紧机构4的接触信号，极大的减小了因为待加工材料本身表面凹凸不均对信号产生的影响，灵敏度极高。

Claims (4)

1.一种全自动卧式金属圆锯机，其特征在于包括压力传感器、接近传感器、激光测距传感器、光电传感器、PLC控制器、单片机、LED显示器、三相异步电动机、磁粉电机、切割伺服电机、送料电机、送料夹紧液压缸、端料分离电机、补料电机、液压缸、刀具、刀架系统装置、送料夹紧机构、端料分离装置、补料装置、主夹装置；PLC控制器分别与压力传感器、接近传感器、激光测距传感器、光电传感器、单片机、三相异步电动机、磁粉电机、切割伺服电机、送料电机、送料夹紧液压缸、端料分离电机、补料电机、液压缸相连，单片机输出端与LED显示器相连，三相异步电动机安装在圆锯机底座，并通过减速箱传动与刀具相连，切割伺服电机安装在圆锯机机台上部，并通过丝杆与刀架系统装置相连，送料电机安装在圆锯机底座后部，并通过丝杆与送料夹紧机构相连，端料分离电机安装在圆锯机机台，并与端料分离装置相连，补料电机安装在圆锯机底座，并与补料装置相连，液压缸安装在圆锯机机台上部，并与主夹装置相连；磁粉电机输出轴作为减速箱输出轴的过渡轴。

2.根据权利要求1所述的一种全自动卧式金属圆锯机，其特征在于所述的压力传感器、信号放大器、带通滤波器、A/D转换器、PLC控制器、单片机、LED显示器顺次相连构成记忆保压检测系统。

3.根据权利要求1所述的一种全自动卧式金属圆锯机，其特征在于所述的PLC控制器型号为CP1H-X40DR-A。

4.一种实施如权利要求1所述全自动卧式金属圆锯机的切割方法，其特征在于包括以下步骤：

1）启动机器，压力传感器采集压力信号，经处理后判断记忆保压检测系统是否持续工作无中断；若持续工作无中断，则确认提示设定内容；若记忆保压系统中断，则进入步骤2)；

2）补料装置平台倾斜，进行自动补料；

3）送料夹紧机构夹紧补充的待加工材料，通过激光测距传感器进行待加工材料直径检测，并显示在LED显示屏上；

4）根据检测到的待加工材料直径，最大切割直径为110mm，设定切割速度，设定切割料头长度和工件长度，确定提示设定内容后，磁粉电机转动工作，三相异步电机带动减速箱主轴使刀具开始高速旋转；

5）送料夹紧机构夹紧待加工材料向切割机构移动，当安装在圆锯机机台上的一组光电传感器感应到料头时，送料夹紧机构暂停，确定料头位置后继续向切割机构移动；

6）送料夹紧机构将待加工材料送至切割机构时，液压缸控制安装在圆锯机机台上的主夹装置从X、Z两个方向将待加工材料固定；

7）切割伺服电机启动，带动丝杆旋转，从而带动刀架系统装置向待加工材料垂直方向进给，切割待加工材料；

8）切割待加工材料时，主夹装置夹紧待加工材料，送料夹紧机构松开工件，并退回与设定工件长度相等的距离，再次夹紧待加工材料；

9）待加工材料切割完毕后，主夹装置松开，切割伺服电机反向转动使刀具抬高并且刀架系统远离切割平台；

10）送料夹紧机构向切割方向输送与设定工件长度相等的距离，并重复步骤7)～步骤10)；

11）当接近传感器检测到余料长度小于设定工件长度时，启动端料分离系统，将料尾落至端料箱与工件箱分开，补料装置自动补料并重复步骤4)～步骤11)。