CN104149205B - 大跨度桥式智能切石方法及其切石机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大跨度桥式智能切石方法及其切石机，该切石方法是用于自动对多块石材荒料进行定位切割；该切石机包括两条纵梁、一条横梁、滑动架、升降架、切割机构以及控制装置；两条纵梁平行架设在支撑体上，两条纵梁之间为工作区；横梁架设在两条纵梁上；滑动架装配于横梁上；升降架装配于该滑动架上；该切割机构装配在升降架上，切割机构用于切割石材；该控制装置用于控制切石机按序动作。本发明的切石机及切石方法能够有效地提高石材荒料的切割效率，降低了工作人员在切割过程中的劳动量，也能够很好地降低生产成本；且在切割过程中，能够一次精确切割多块石材荒料，且所得到的石材板厚度均匀，石材板表面平整度好，产品质量好。

Description

大跨度桥式智能切石方法及其切石机

技术领域

本发明涉及一种石材切割方法及其切割设备，特别是指一种大跨度桥式智能切石方法及其切石机。

背景技术

现有的桥式切石机由于技术的局限性，使得切石机一次只能切割一块石材荒料，且现有的切石机在切割石材荒料时，是将石材荒料固定放置在特定的位置，需要将石材荒料摆放至特定的朝向后才能开始切割，这需要大量的人力、物力和时间来完成该定位工作，而石材荒料进行切割时需要有工作人员持续操作切石机。现有的桥式切石机的石材荒料切割效率十分低下，而人力成本投入高，工作人员的劳动强度大。另外，现有的切石机切割石材时锯片是与正常的转速下刀，由于转速较快，这就容易使石材荒料表面产生破损，切割完成的石材板靠近在起始下刀的边沿也会出现厚度较小、表面切割痕迹明显、平整度差等缺点。

发明内容

本发明提供一种大跨度桥式智能切石方法及其切石机，以克服现有的桥式切石机存在的石材荒料切割效率低下、人力成本投入高、工作人员的劳动强度大、自动化程度低等问题。

本发明采用如下技术方案：

大跨度桥式智能切石方法，该切石方法包括依次进行的下述步骤：

a.进料：将至少两块的石材荒料移入切石机的切割机构的工作区；

b.参数设定：人工通过无线遥控操作切石机使得切割机构依次移动至各个石材荒料的第一次下刀位置，切石机的控制系统记录各个石材荒料的第一次下刀坐标，通过无线遥控设置各个石材荒料的切割片数以及所要切割的每一片石材板的厚度；

c.定位、切割：切石机根据第一下刀坐标自动将切割机构移至第一个石材荒料的第一次下刀位置，然后根据切割片数和石材板厚度参数切割该石材荒料，完成一块石材荒料的切割后，切石机自动将切割机构快速移动至下一石材荒料的第一下刀位置，以同样的方式完成工作区内所有石材荒料的切割，快完成所有石材荒料的切割时，切石机配置的无线报警器即发出提示；每切割一片石材板，切割机构的锯片先低速下刀，在石材荒料上开切深度为5～25厘米的预切缝（预切缝并不一定是一次切割形成，它可以是反复多次切割形成），然后锯片以正常转速在预切缝的基础上进一步深入切割，直至完成一片石材板的切割，预切缝的切割方式使得锯片在刚开始下刀时更为平稳，有效改善了由于锯片晃动而导致石材板切割面平整度不理想的缺陷。

更进一步地：

步骤b中还人工设置了各个石材荒料沿切石机切割方向的长度参数，切石机根据该长度参数控制切割机构在切割方向上的行程。切割机构在切割方向的行程为A，石材荒料沿切割方向的长度为B，切割机构的锯片的半径为R，A=B+R。切石机切割时，锯片从下刀位置点沿当前切割方向切割，切割行程为A时，切割机构的锯片改变旋转方向，切割机构增加切割深度，然后锯片沿起点方向返回切割；来回反复，锯片切割到下限深度位置时，锯片停止切割；切割机构上升，锯片自动沿纵梁方向移动一片石材板的厚度距离，继续切割。切石机按照设定的片数切割完成后，锯片自动移动到下一石材荒料的第一下刀位置。

当然，上述切石机也可以根据切割机构驱动锯片旋转的电机的电流变化来控制锯片的行程。当切割机构在切割石材荒料时电机的电流较大，而锯片空切时电机的电流较小，在沿锯片切割方向的一个切割行程中，电机的电流会的变化过程为：先维持在大致一个较高值Ia，然后逐步降低至较小值Ib，如果电流值达到Ib后没有上升趋势，则表示锯片处于空切状态。当锯片空切时，切石机自动改变锯片旋转方向，并增加切割深度后，切割机构沿上一次切割的相反切割方向返回切割；如果切石机的锯片在起始位置进行切割时处于空切状态，则切石机自动将锯片移动至下一片石材板或者下一石材荒料的第一下刀位置。

此外，当锯片切到石材荒料比较硬的部分时（切割机构的电机电流会增大），切石机可以自动调节切割方向的行进速度，有效地防止锯片卡刀。

一种切石机，该切石机采用上述的大跨度桥式智能切石方法切割石材，该切石机包括两条纵梁（纵梁的长度为5～15米）、一条横梁、滑动架、升降架、切割机构以及控制装置。两条纵梁平行架设在支撑体上，两条纵梁之间形成上述工作区。横梁架设在两条纵梁上，横梁采用齿轮和齿排的传动方式沿纵梁方向前后移动。滑动架装配于横梁上，滑动架沿横梁方向移动。升降架装配于该滑动架上。该切割机构包括依次传动连接的电机、传动轴和旋转轴，电机固定装配于该升降架的顶部，该升降架的底部设有传动箱，该旋转轴装配于该传动箱，该传动轴下端延伸至该传动箱内与旋转轴内端传动连接，该旋转轴外端装配上述锯片。该控制装置用于控制切石机按序动作。

更为具体地：

上述升降架由一体连接的顶板、导向柱和底板，顶板和底板通过四根导向柱连接。四根导向柱分别滑动架的四个角落且贯穿滑动架的厚度方向，四根导向柱均为圆周面经精度硬铬处理的圆钢，具有与滑动架连接间隙小、整体刚性好、切割时晃动小、使用寿命长等优点。顶板还固定装配有升降油缸，该升降油缸的缸杆外端顶压连接该滑动架，该升降油缸用于推动该升降架作升降动作。

上述升降架还设有竖杆，竖杆与上述顶板和/或上述底板固定连接，竖杆固定设有竖向布置的第一齿条，上述滑动架固定设有第一旋转编码器，第一旋转编码器设有定轴旋转的第一齿轮，该第一齿轮与该第一齿条啮合连接，该第一旋转编码器用于监测升降架的上下行程。上述横梁固定设有第二齿条，上述滑动架固定设有第二旋转编码器，第二旋转编码器设有定轴旋转的第二齿轮，该第二齿轮与该第二齿条啮合连接，该第二旋转编码器用于监测滑动架的横向行程。上述纵梁固定设有第三齿条，上述滑动架固定设有第三旋转编码器，第三旋转编码器设有定轴旋转的第三齿轮，该第三齿轮与该第三齿条啮合连接，该第三旋转编码器用于监测横梁的纵向行程。采用齿条与旋转编码器的配合使用，能够十分精确地控制升降架升降行程、滑动架的横向滑动行程以及横梁的纵向滑动行程，达到精确切割石材的效果，提升切割品质。

此外，横梁的两端还有液压锁紧装置，在切割石材荒料时，液压锁紧装置将横梁的两端牢牢地固定在纵梁上，以确保切割时整体机身不晃动，使得板材平整度更为理想、刀头寿命显著提高。

工作区内设有一个或者多个石材荒料置放台，石材荒料置放台底部设有动力机构，动力机构用于驱动石材荒料置放台定轴旋转。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明的切石方法能够有效地提高石材荒料的切割效率，降低了工作人员在切割过程中的劳动量，也能够很好地降低生产成本；且在切割过程中，能够一次精确切割多块石材荒料，且预切缝的切割方式使得锯片在刚开始下刀时更为平稳，所得到的石材板厚度均匀，石材板表面平整度好，产品质量好。而使用本发明的切石机通过液压锁紧装置、升降架导向柱与滑动架无缝连接等设计，使得在切割过程中，锯片发生晃动的情况得到有效改善，锯片旋转更为平稳；此外，采用齿条（齿条包括第一齿条、第二齿条和第三齿条）与旋转编码器（旋转编码器包括第一旋转编码器、第二旋转编码器和第三旋转编码器）的配合使用，能够十分精确地控制升降架升降行程、滑动架的横向滑动行程以及横梁的纵向滑动行程，达到精确切割石材的效果，提升切割品质。

附图说明

图1为本发明的切石机的立体结构示意图。

图2为图1中的局部A的放大图。

图3为图2中的局部B的放大图。

图4为石材荒料置放台摆放石材荒料的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

一种切石机。参照图1，该切石机包括两条纵梁11、一条横梁12、滑动架13、升降架14、切割机构15以及控制装置。该控制装置用于控制切石机的切割机构15、升降架14、滑动架13以及横梁12根据控制系统的指令按序动作。

继续参照图1，两条纵梁11平行架设在支撑体2上，纵梁11的长度为11米，两条纵梁11之间的区域为工作区10；横梁12架设在两条纵梁11上。继续参照图1，上述纵梁11固定设有第三齿条111，上述滑动架13固定设有第三旋转编码器，第三旋转编码器设有定轴旋转的第三齿轮，该第三齿轮与该第三齿条111啮合连接，该第三旋转编码器用于监测横梁12的纵向行程。

参照图4，工作区10内可以设有一个或者多个石材荒料置放台101，待切割的石材荒料3放置于该石材荒料置放台101上，石材荒料置放台101底部设有动力机构，动力机构用于驱动石材荒料置放台101定轴旋转。该石材荒料置放台101的结构设置具备以下优势，待切割的石材荒料3移至工作区10时，如图4所示，不需要对石材荒料3的摆放朝向作过多的调整，只要保证石材荒料3所要切割的面在侧面即可。在采集第一下刀坐标时，如果石材荒料3的切割面与锯片表面不平行，则可以通过旋转石材荒料置放台101，使得石材荒料3的待切割面与锯片表面平行，然后切石机记录切割机构的下刀坐标以及石材荒料置放台101的旋转角度等参数。该石材荒料置放台101的设置能够有效降低工作人员将石材荒料3移入工作区10后对石材荒料3的摆放方位作调整的工作量，提高石材荒料3的切割效率，也能够提高石材荒料3的切割面的选取精度，提高石材荒料3的利用率，降低切割废料量。

横梁12采用齿轮和齿排的传动方式沿纵梁11方向前后移动。继续参照图1，滑动架13装配于横梁12上，滑动架13沿横梁12方向移动。继续参照图1，上述横梁12固定设有第二齿条121，上述滑动架13固定设有第二旋转编码器，第二旋转编码器设有定轴旋转的第二齿轮，该第二齿轮与该第二齿条121啮合连接，该第二旋转编码器用于监测滑动架13的横向行程。此外，横梁12的两端还有液压锁紧装置，在切割石材荒料3时，液压锁紧装置将横梁12的两端牢牢地固定在纵梁11上，以确保切割时整体机身不晃动，使得板材平整度更为理想、刀头寿命显著提高。

继续参照图1，上述升降架14装配于滑动架13上。升降架14由一体连接的顶板141、导向柱142和底板143，顶板141和底板143通过四根导向柱142连接。四根导向柱142分别滑动架13的四个角落且贯穿滑动架13的厚度方向，四根导向柱142均为圆周面经精度硬铬处理的圆钢，具有与滑动架13连接间隙小、整体刚性好、切割时晃动小、使用寿命长等优点。顶板141还固定装配有两个同步运行的升降油缸144，该升降油缸144的缸杆145外端顶压连接该滑动架13的顶板141，该升降油缸144用于推动该升降架14作升降动作。参照图1、图2、图3，上述升降架14还设有竖杆146，竖杆146与上述顶板141和/或上述底板143固定连接，竖杆146固定设有竖向布置的第一齿条147，上述滑动架13固定设有第一旋转编码器148，第一旋转编码器148设有定轴旋转的第一齿轮149，该第一齿轮149与该第一齿条147啮合连接，该第一旋转编码器148用于监测升降架14的上下行程，并将监测到行程数据发送给控制装置。

继续参照图1，该切割机构15包括依次传动连接的电机151、传动轴152和旋转轴153，电机151固定装配于该升降架14的顶部，该升降架14底板143的底部固定设有传动箱154，该旋转轴153装配于该传动箱154，该传动轴152下端延伸至该传动箱154内与旋转轴153内端传动连接，该旋转轴153外端用于装配锯片。

大跨度桥式智能切石方法，该切石方法的实施优选采用上述切石机，该切石方法包括依次进行的下述步骤：

a.进料：如图1、图4所示，将四块的石材荒料3移入工作区10内石材荒料置放台101上，对石材荒料3摆放稍作调整，使得所要的切割面垂直地面；

b.参数设定：人工通过无线遥控操作切石机使得切割机构依次移动至各个石材荒料3的第一次下刀位置，切石机的控制系统记录各个石材荒料3的第一次下刀坐标，通过无线遥控设置各个石材荒料3的切割片数以及所要切割的每一片石材板的厚度；

c.定位、切割：切石机根据第一下刀坐标自动将切割机构移至第一个石材荒料3的第一次下刀位置，然后根据切割片数和石材板厚度参数切割该石材荒料3，完成一块石材荒料3的切割后，切石机自动将切割机构快速移动至下一石材荒料3的第一下刀位置，以同样的方式完成工作区10内所有石材荒料3的切割，快完成所有石材荒料3的切割时，切石机配置的无线报警器即发出提示；每切割一片石材板，切割机构的锯片先低速下刀，在石材荒料3上开切深度为5～25厘米的预切缝（预切缝并不一定是一次切割形成，它可以是反复多次切割形成），然后锯片以正常转速在预切缝的基础上进一步深入切割，直至完成一片石材板的切割，预切缝的切割方式使得锯片在刚开始下刀时更为平稳，有效改善了由于锯片晃动而导致石材板切割面平整度不理想的缺陷。

另外，为了降低锯片空切时的耗时、耗电，提高切割效率，降低使用成本。步骤b中还人工设置了各个石材荒料3沿切石机切割方向的长度参数，切石机根据该参数控制锯片在切割方向上的行程。切割机构15在切割方向的行程为A，石材荒料沿切割方向的长度为B，切割机构15的锯片的半径为R，则A=B+R。切石机切割时，锯片从下刀位置点沿当前切割方向切割，切割行程为A时，切割机构15的锯片改变旋转方向，切割机构15增加切割深度，然后锯片沿起点方向返回切割；来回反复，锯片切割到下限深度位置时，锯片停止切割；切割机构15上升，锯片自动沿纵梁方向移动一片石材板的厚度距离，继续切割。切石机按照设定的片数切割完成后，锯片自动移动到下一石材荒料的第一下刀位置。

当然，还可以进一步地优化控制系统：上述切石机也可以根据切割机构15驱动锯片旋转的电机的电流变化来控制锯片的行程。当切割机构15在切割石材荒料时电机151的电流较大，而锯片空切时电机151的电流较小，在沿锯片切割方向的一个切割行程中，电机151的电流会的变化过程为：先维持在大致一个较高值Ia，然后逐步降低至较小值Ib，如果电流值达到Ib后没有上升趋势，则表示锯片处于空切状态。当锯片空切时，切石机自动改变锯片旋转方向，并增加切割深度后，切割机构15沿上一次切割的相反切割方向返回切割；如果切石机的锯片在起始位置进行切割时处于空切状态，则切石机自动将锯片移动至下一片石材板或者下一石材荒料的第一下刀位置。此外，当锯片切到石材荒料3比较硬的部分时，切石机可以自动调节切割方向的行进速度，有效地防止锯片卡刀。

此外，切割预切缝时，可以采用两种方式：一是，每切割一块石材板时，切石在完成预切缝的切割后，直接加快锯片的转速进行深入切割；二是，切石机先在低速状态下，完成工作区10内所有石材荒料3的预切缝的切割工作后，再恢复锯片的转速为正常转速，然后根据每一预切缝的坐标逐一地进行深入切割。本实施方式优选第一中预切缝的切割方式。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.大跨度桥式智能切石方法，其特征在于，该切石方法包括依次进行的下述步骤：

a.进料：将至少两块石材荒料移入切石机的切割机构的工作区；

b.参数设定：人工操作切石机使得切割机构依次移动至各个石材荒料的第一次下刀位置，切石机的控制系统记录各个石材荒料的第一次下刀坐标，人工设置各个石材荒料的切割片数以及所要切割的每一片石材板的厚度；

c.定位、切割：切石机根据第一下刀坐标自动将切割机构移至第一个石材荒料的第一次下刀位置，然后根据切割片数和石材板厚度参数切割该石材荒料，完成一块石材荒料的切割后，切石机自动将切割机构移动至下一石材荒料的第一下刀位置，以同样的方式完成工作区内所有石材荒料的切割；每切割一片石材板，切割机构的锯片先低速下刀，在石材荒料上开切深度为5～25厘米的预切缝，然后锯片以正常转速在预切缝的基础上进一步深入切割，直至完成一片石材板的切割。

2.如权利要求1所述的大跨度桥式智能切石方法，其特征在于：步骤b中还人工设置了各个石材荒料沿切石机切割方向的长度参数，切石机根据该长度参数控制切割机构在切割方向上的行程。

3.如权利要求2所述的大跨度桥式智能切石方法，其特征在于：所述切割机构在切割方向的行程为A，石材荒料沿切割方向的长度为B，切割机构的锯片的半径为R，A=B+R。

4.一种切石机，其特征在于，该切石机采用权利要求1至3任一所述的大跨度桥式智能切石方法切割石材，该切石机包括两条纵梁、一条横梁、滑动架、升降架、切割机构以及控制装置；两条纵梁平行架设在支撑体上，两条纵梁之间形成所述工作区；横梁架设在两条纵梁上，横梁沿纵梁方向移动；滑动架装配于横梁上，滑动架沿横梁方向移动；升降架装配于该滑动架上；该切割机构包括依次传动连接的电机、传动轴和旋转轴，电机固定装配于该升降架的顶部，该升降架的底部设有传动箱，该旋转轴装配于该传动箱，该传动轴下端延伸至该传动箱内与旋转轴内端传动连接，该旋转轴外端装配所述锯片；该控制装置用于控制切石机按序动作。

5.如权利要求4所述的一种切石机，其特征在于：所述升降架由一体连接的顶板、导向柱和底板，顶板和底板通过导向柱连接；导向柱贯穿所述滑动架；顶板还固定装配有升降油缸，该升降油缸的缸杆外端顶压连接该滑动架，该升降油缸用于推动该升降架作升降动作。

6.如权利要求5所述的一种切石机，其特征在于：所述升降架还设有竖杆，竖杆与所述顶板和/或所述底板固定连接，竖杆固定设有竖向布置的第一齿条，所述滑动架固定设有第一旋转编码器，第一旋转编码器设有定轴旋转的第一齿轮，该第一齿轮与该第一齿条啮合连接，该第一旋转编码器用于监测升降架的上下行程。

7.如权利要求4所述的一种切石机，其特征在于：所述横梁固定设有第二齿条，所述滑动架固定设有第二旋转编码器，第二旋转编码器设有定轴旋转的第二齿轮，该第二齿轮与该第二齿条啮合连接，该第二旋转编码器用于监测滑动架的横向行程。

8.如权利要求4所述的一种切石机，其特征在于：所述纵梁固定设有第三齿条，所述滑动架固定设有第三旋转编码器，第三旋转编码器设有定轴旋转的第三齿轮，该第三齿轮与该第三齿条啮合连接，该第三旋转编码器用于监测横梁的纵向行程。