CN105149962A - 回转式管材切割与加工的数控机组 - Google Patents

Abstract

回转式管材切割与加工的数控机组：是集成了回转切割机构、双驱动履带式伺服送料机构、板框组合式输送带储料架、后续加工硬件配置机构、产品卸料收集机构组成，整套机组的运行由数控系统控制，可以实现以整根管材为原材料从自动送料、自动续料、自动切断、自动进行后续工艺加工、自动收集产品的一条龙无人值守式生产，生产效率极高。

Description

回转式管材切割与加工的数控机组

技术领域：

本发明涉及一种回转式管材切割与加工的数控机组。

背景技术：

以往对管材管件的加工制造，大多是用切管机先把整根的管材按需要的长度切断，再分多道工序依次完成管件制品的打孔、折弯、组合焊接等等后续加工生产，这种方法需要多名工人操作多台的加工设备，而且工序繁杂生产效率很低，质量很难保证，尤其是对异型管材的切割其切割断面不垂直，有毛刺，还严重变形，不能适应后续组合产品的机械化自动焊接。

要保证管件的切口平滑不变形，目前最好的方法是用激光或等离子切割，但由于异型管材的不规则形，激光或等离子切割技术很难在异型管材制作管件领域得到应用。

发明内容：

本发明提供了一种回转式切割与加工的数控机组，简称为“回转切割机组”。本发明的回转切割机组是将以往需要由多台设备、多名工人、分多道工序完成的管件加工过程集成在了一套流水线机组上一条龙的一次完成，可以适用在所有以管材为原材料的各种管件的加工制造，可以实现无人职守式生产，

该回转切割机组的“回转切割机构”是本发明最核心的技术。

本发明的回转割机构包括一个固定座，固定座内设计有中心孔，中心孔内设置了气缸活塞与中空的活塞杆，活塞杆穿出固定座后面的端盖形成一个可以往复动作的内部汽缸，在固定座的前面连接一个滑盘轴，滑盘轴内孔前端带一个圆型斜面，弹性夹头从滑盘轴前端穿入与中空汽缸杆的内孔螺纹连接。滑盘轴外面通过滑动轴承依次安装有一个带皮带槽的主动齿轮，一个带外齿的滑盘，滑盘内侧面上安装两个从动齿轮，滑盘外侧面上有两个锯片齿轮盒，锯片齿轮盒内设有两个同步带轮和同步带，两个锯片齿轮盒的输出轴端各安装一个锯片，锯片齿轮盒壳体外侧设有可调整高度的滚轮支架与滚轮，从动齿轮与主动齿轮齿合通过从动齿轮轴与锯片齿轮盒内的主动同步带轮链接，固定座上安装一个防护罩，防护罩前面设有一个带凹槽的滑动轨道。

加工管材时，预先将整根管材穿过固定座的孔由弹性夹头穿出放置在锯片的切割位置，开通压缩空气给固定座孔内的气缸充气，活塞推动活塞杆带动弹性夹头向后拉动加紧管材。电动机带动主动齿轮转动，通过从动齿轮与从动齿轮轴将动力传递给齿轮盒，齿轮盒内的同步带又将动力传动给输出轴，输出轴带动锯片高速运转产生对管材的切割动力。带齿的滑盘用步进电机或伺服电机驱动旋转，带动两个锯片齿轮盒做回转运动，该回转运动又迫使锯片齿轮盒上滚轮离开防护罩上的滑动轨道凹糟向内压进实现两个锯片的进给将管材切断。

此种方法可以适用于各种材质、各种断面形状、各种壁厚的管材切断，尤其是对其他切割方法难于切割的大口径的管材的切断，其切割断面平齐、无毛刺、不变形。

为实现对各类管件的全自动化生产，以回转切割机构为核心提出一套完整系统的全自动的机组系列产品。

为便于描述现仅以家具行业用方管制备高低双层床铺中间产品为例加以描述。高低床铺中间产品的备料都是人工用无毛刺切割据将各类管材锯断，再由人工移到另外的钻床上去打孔，有的一件管件上就需要钻出多达十几个不同直径的孔，有的钻孔后还需要在管件的两端内焊接封头。本发明的机组在制造其管件时，可以实现以整根管材为原材料，从自动送料、自动续料、自动切断、自动钻孔、自动收集产品的无人值守式生产，只需十秒钟左右就可生产一只产品，生产效率极高。

本发明的回转式切割机组，由回转切割机构、双驱动履带式伺服送料机构、板框组合式输送带储料架、多个钻孔机构、产品卸料收集机构组成，整套机组的运行由数控系统控制。除回转切割机构在前面已经详细描述外，下面再对其他相关机构加以描述，

1、双驱动履带式伺服送料机构：

所述的双驱动履带式伺服送料机构，包括一个底板，在底板的两侧分别固定两块支板，两块支板上安装两根圆形导轨，导轨上用滑块连接两块可以开合的活动托板，活动托板的开合动作由安在支板一侧中间位置的汽缸推动，两块托板下面的一端分别安装两个反方向旋转的蜗轮蜗杆减速器，该减速器的蜗杆体内制成六方型通孔，在两根六方形通孔内同轴的贯穿一根六方型花键轴，花键轴的一端用联轴器与驱动电机连接。在其中一个减速器下面的伸出轴上安装一个失电制动器，另一个减速器下面的伸出轴上安装一个编码器。在减速机伸出托板上面的轴杆上各安装一个主动同步带轮，在托板的另一端相对应主动轮安装从动轮，主动轮与从动轮表面套装双面齿的同步带，主动轮与从动轮之间的同步带内安装多个支撑介轮，由此组成一部可计数编码的双驱动履带式伺服送料机构，该双驱动履带式伺服送料机构的有益特点是可以在无限长度内输送各种长度的原料，同步带对原料表面的阻尼面积大可以有效的防止送料机构在启动瞬间原料的拖曳及停止瞬间原料的惯性造成的滑移误差，提高了自动化机组的控制与加工精度。

2、板框组合式输送带储料架：

板框组合式输送带储料架：是由板材经折弯焊接做成的组件装配组合而成，组件分为基座围板、输送带部件总成、防护罩盖板。六块基座围板竖立起来，用螺栓将其头尾相互连接组合就成为闭合的长方形的框架基座，多个输送带部件总成用螺栓连接在储料架框架基座的上面，输送带部件总成的前端设置有挡边，多个输送带部件总成的动力滚筒轴用轴杆连接用同一个低速电机驱动，输送带部件总成之间的空档处用防护罩盖板遮盖防护，在防护罩外面输送带的前端安装一个提料气缸，提料气缸的缸杆的伸出端固定一个手指气缸，从而组合成一个美观大方的便于远途销售运输的板框式储料架整体。使用时由人工把众多的管材排满在输送带上，启动电机驱动输送带转动使管材紧密成排贴近在输送带前挡边处，关掉电机等待数控系统的运行指令。当数控系统的运行指令出现时，手指汽缸由管材的外侧加紧管材，提料气缸杆伸出带动一根管材向前伸出直至上述的伺服送料机构的两个同步带之间停止，手指气缸松开提料汽缸缩回复位，等待数控系统的送料指令。

3、钻孔机构：

钻孔机构包括一个壳体，带内孔的轴杆，轴杆孔内设有弹性夹套，弹性夹套与轴杆用锁紧螺母锁紧，轴杆通过轴承安装在壳体内，轴杆后端安装同步带轮，同步带轮用后锁紧螺母锁紧。

4、产品卸料收集机构：

产品卸料收集机构比较简单，是在机组的出口处安装一条不等边角铁，在角铁的立边上安装两个卸料汽缸，加工完的管件在角铁的宽边表面由后面加工的管材推动向前移动，当移动到设定位置时数控系统给出卸料指令，卸料汽缸杆伸出将产品推出掉落在集料箱内。

上述所有部件机构除储料架以外全部安装在一个机械机箱底座的相应位置，由此构成了本发明的回转式切割机组。

附图说明：

附图1是本发明回转切割机构的剖视图。

附图2是本发明回转切割机构前端面示意图。

附图3是本发明回转式切割机组的钻孔机构剖视图。

附图4是本发明回转式切割机组的双驱动履带式伺服送料机构端面侧视图。

附图5是本发明回转式切割机组双驱动履带式伺服送料机构的俯视投影图。

附图6的板框组合式输送带储料架结构示意图。

附图7是本发明回转式切割机组部件在机箱上的布局和板框组合式输送带储料架位置布局俯视图。

下面结合附图再进一步说明。

参照图1，本发明的回转割机构包括一个固定座1，固定座内设计有中心孔，中心孔内设置了气缸活塞3与中空的活塞杆13，活塞杆穿出固定座后面的端盖2形成一个可以往复动作的内部汽缸，在固定座1的前面连接一个滑盘轴7，滑盘轴7内孔前端带一个圆型斜面，弹性夹头8从滑盘轴7前端穿入与中空汽缸杆13的内孔螺纹连接。滑盘轴7外面通过滑动轴承12依次安装有一个带皮带槽的主动齿轮5，一个带外齿的滑盘10，滑盘10内侧面上安装两个从动齿轮6，滑盘7外侧面上有两个锯片齿轮盒11，锯片齿轮盒11内设有两个同步带轮和同步带，两个锯片齿轮盒11的输出轴端各安装一个锯片9，锯片齿轮盒11壳体外侧设有可调整高度的滚轮支架与滚轮，从动齿轮6与主动齿轮5齿合通过从动齿轮轴与锯片齿轮盒11内的主动同步带轮链接，固定座上安装一个防护罩4，防护罩4前面设有一个带凹槽的滑动轨道。

参照附图2，本发明回转式切割机构前端面中的21是带凹槽的滑动轨道，22是锯片齿轮盒内的主动同步带轮，26是从动同步带轮，24是同步带，25是锯片齿轮盒的壳体，23是滚轮支架与滚轮，27是锯片。

参照附图3，本发明回转式切割机组的钻孔机构包括一个壳体1，带内孔的轴杆2，轴杆2孔内设有弹性夹套3，弹性夹套3与轴杆2用锁紧螺母4锁紧，轴杆2通过轴承5安装在壳体1内，轴杆后端安装同步带轮6，同步带轮6用后锁紧螺母7锁紧。

参照附图4，本发明回转式切割机组所述的双驱动履带式伺服送料机构，包括一个底板41，在底板的两侧分别固定两块支板42，两块支板42上安装两根圆型导轨47，导轨47上用滑块连接两块可以开合的活动托板48，活动托板48的开合动作由安在支板中间的汽缸46推动，两块托板48下面的一端分别安装两个反方向旋转的蜗轮蜗杆减速器43，该减速器43的蜗杆制成六方型通孔，在两根六方型通孔内同轴的贯穿一根六方型花键轴44，花键轴44的一端用联轴器与驱动电机410连接。在其中一个减速器43下面的伸出轴上安装一个失电制动器45，另一个减速器43下面的伸出轴上安装一个编码器411，在两个减速机43伸出托板48上面的轴杆上各安装一个主动同步带轮49。

参照附图5、附图4中提及的活动托板48，在本附图5中的编号为51，附图4中提及的主动同步带轮49，在本附图5中的编号为55。在托板51的另一端相对应主动轮55安装从动轮52，主动轮55与从动轮52表面套装双面齿的同步带54，托板51的后面还安装一个物料检测光电传感器53.由此组成一部可编码的双驱动伺服送料机构，该双驱动履带式伺服送料机构的有益特点是可以在无限长度内输送各种长度的原料，同步带54对管材表面的阻尼面积大可以有效的防止送料机构在启动瞬间管材的拖曳及停止瞬间管材的惯性造成的滑移误差，提高了自动化机组的加工精度。

参照附图6、本发明回转式切割机组的板框组合式输送带储料架，是由板材经折弯焊接做成的组件装配组合而成，组件分为基座围板61，输送带部件总成63，其中最少六块基座围板61竖立起来，用螺栓将其头尾相互连接组合成闭合的长方型的框架基座，多个输送带部件总成63，分别用螺栓连接在储料架框架基座的上面，多个输送带部件总成63用同一个低速电机驱动，多个输送带部件总成之间的空档处用防护罩盖板64遮盖防护，在输送带部件总成63前端面安装一个提料气缸62，提料气缸62的缸杆的伸出端固定一个手指气缸65，在输送带部件总成63的前端还设置有挡边66.从而组合成一个美观大方的便于远途销售运输的板框式储料架整体。使用时由人工把众多的管材排满在输送带部件总成63上，启动电机驱动输送带部件总成63转动使管材紧密成排贴近在前挡边66处，关掉电机等待数控系统的运行指令。当数控系统的运行指令出现时，手指汽缸65由管材的外侧加紧管材，提料气缸62缸杆伸出带动一根管材向前伸出直至上述的伺服送料机构的两个同步带54之间停止，手指气缸65松开提料气缸62缩回复位，等待数控系统的送料指令。

参照附图7，本发明回转式切割机组，除储料架710之外，所述的双驱动履带式伺服送料机构72，回转式切割机构73，钻孔机构机构74，都安装在一个机箱底座71的相应部位上，机箱底座71上设置有两条工业铝合金型材75，专供安装多个钻孔机构74所用，钻孔机构74可以在工业铝合金型材75的任何位置上紧固，以适应管件不同距离孔位的需要，机箱底座71上在两条工业铝合金型材75中间安装了一条浅槽型轨道76，伺服送料机构72送出的管材在该浅槽型轨道76上滑行到位后压紧定位。产品卸料收集机构的角铁77连接在机箱底座71的末端外侧，卸料汽缸78固定在角铁77的侧边上，产品收集箱79放置在卸料机构的前方。板框组合式输送带储料架710放置在伺服送料机构72的后面，并调整到所提出的管材能够进入伺服送料机构72的同步带中间位置。

具体实施方法：

第一次开机的准备：首先由人工在板框组合式输送带储料架输送带上排满管材原料，开启输送带驱动电机让输送带把管材原料紧密推至前挡边处关闭输送带电机，人工将挡边处的第1根管材向前抽出使料头穿过回转回转切割机构的夹头孔到达切割枪位置，启动数控系统的自动循环加工程序，机组按数控系统预编程序开始工作。第1工序，双驱动履带式伺服送料机构的同步带由汽缸推进加紧管材，卸料汽缸推出做一次空动作，同时回转式切割机构的内部气缸充气夹头夹紧管材，同时切割机构启动完成管材的齐头去除废料，第2工序，钻孔机构启动开始一次性将管材上孔加工完成，(只有在切孔的位置有金属管材时此工序的钻孔机构才进入工作，否则钻孔机构不启动)，卸料汽缸退回。第3工序，双驱动履带式伺服送料机构的同步带保持夹紧，回转切割机构的夹头松开，第4工序，双驱动履带式伺服送料机构的驱动电机启动将管材送出到预定的需要长度停止。以后开始进入由第1-4工序循环重复的加工产品。

当第一根管材的尾部脱离伺服送料机构的光电传感器时，传感器向数控系统反馈信号，加工工序立即停止，输送带储料架的驱动电机启动推动管材前进到挡边处，手指气缸夹紧最外边的管材，提料汽缸伸出把管材送入伺服送料机构的同步带中间，数控系统跟着启动一次1—4工序的循环将上一根管材剩余的料尾加工成成品，使料尾残留最短，然后伺服送料机构的电机启动继续送料把残余料尾推出并将新的管材头部送到回转切割机构的切割锯片处。

以后的加工就周而复始的无限重复上述过程实现连续不停地加工生产。如果中间出现故障，在超过设定的工序限时后机组会自动停机发出报警通知操作人员检查排除故障。在排除故障后把未完成加工的管材头部推回到回转仿型切割机构的切割枪处，重新启动程序即可。

如上所述的回转式切割机组，其板框组合式输送带储料架，双驱动履带式伺服送料机构，回转式切割机构的组合构成了本发明回转式切割机组的通用部分，钻孔机构与上述机构的组合完成了对特定产品的切割后的后续钻孔加工，对特定产品的组合均属于个例的，本发明回转式切割机组通过对各种不同特定产品采用特定工艺措施，配合特定后续加工装置组合可以实现所有用以管材为原料的管件生产中成为系列化的全自动流水线。

如上所述的回转式切割机组，其回转式型切割机构、双驱动履带式伺服送料机构、板框组合式输送带储料架，都是独立的创新产品，可以单独应用在其他领域发挥其特有的有益效果。

例如1：本发明的回转式切割机构应用在金属制管机组上，替代现有的跟踪截断装置，所截断的管材具有速度块、切口平直、无毛刺、不变形、可以免除用户在加工管件时再齐头的过程，可以节省料头料尾的材料浪费，

例如2：本发明回转式切割机组的双驱动履带式伺服送料机构、板框组合式输送带储料架可与其他数控机床床及冲压机床等组合实现可靠美观大方的全自动生产流水线。

Claims (6)

1.一种回转式管材切割与加工的数控机组，其特征在于：以回转式切割机构为核心，组合了一个板框组合式输送带储料架独立功能部件，一个双驱动履带式伺服送料机构的独立功能部件，有两个以上的钻孔机构独立功能部件，产品卸料收集功能部件组成，除板框组合式输送带储料架独立功能部件外，都依次组装在一个基座上的不同位置形成一个整体，与板框组合式输送带储料架独立功能部件对接并由数控系统总体控制。

2.根据权利要求1所述的回转式管材切割与加工的数控机组的回转式管材切割机构特征在于：包括一个固定座1，固定座内设计有中心孔，中心孔内设置了气缸活塞3与中空的活塞杆13，活塞杆穿出固定座后面的端盖2形成一个可以往复动作的内部汽缸，在固定座1的前面连接一个滑盘轴7，滑盘轴7内孔前端带一个圆型斜面，弹性夹头8从滑盘轴7前端穿入与中空汽缸杆13的内孔螺纹连接，滑盘轴7外面通过滑动轴承12依次安装有一个带皮带槽的主动齿轮5，一个带外齿的滑盘10，滑盘10内侧面上安装两个从动齿轮6，滑盘7外侧面上有两个锯片齿轮盒11，锯片齿轮盒11内设有两个同步带轮和同步带，两个锯片齿轮盒11的输出轴端各安装一个锯片9，锯片齿轮盒11壳体外侧设有可调整高度的滚轮支架与滚轮，从动齿轮6与主动齿轮5齿合通过从动齿轮轴与锯片齿轮盒11内的主动同步带轮链接，固定座上安装一个防护罩4，防护罩4前面设有一个带凹槽的滑动轨道。

3.根据权利要求1所述回转式管材切割与加工的数控机组的双驱动履带式伺服送料机构特征在于：双驱动履带式伺服送料机构，包括一个底板41，在底板的两侧分别固定两块支板42，两块支板42上安装两根圆形导轨47，导轨47上用滑块连接两块可以开合的活动托板48，活动托板48的开合动作由安在支板中间的汽缸46推动，两块托板48下面的一端分别安装两个反方向旋转的蜗轮蜗杆减速器43，该减速器43的蜗杆制成六方型通孔，在两根六方形通孔内同轴的贯穿一根六方型花键轴44，花键轴44的一端用联轴器与驱动电机410连接。在其中一个减速器43下面的伸出轴上安装一个失电制动器45，另一个减速器43下面的伸出轴上安装一个编码器411，在托板的另一端相对应主动轮安装从动轮，主动轮与从动轮表面套装双面齿的同步带，主动轮与从动轮之间的同步带内安装多个支撑介轮，托板的后面还安装一个物料检测光电传感器。

4.根据权利要求1所述的回转式管材切割与加工的数控机组的钻孔机构包括一个壳体1，带内孔的轴杆2，轴杆2孔内设有弹性夹套3，弹性夹套3与轴杆2用锁紧螺母4锁紧，轴杆2通过轴承5安装在壳体1内，轴杆后端安装同步带轮6，同步带轮6用后锁紧螺母7锁紧。

5.根据权利要求1所述的回转式管材切割与加工的数控机组的板框组合式输送带储料架是由板材经折弯焊接做成的组件装配组合而成，组件分为基座围板61，输送带部件总成63，其中最少六块基座围板61竖立起来用螺栓将其头尾相互连接组合成闭合的长方型的框架基座，多个输送带部件总成63分别用螺栓连接在储料架框架基座的上面，多个输送带部件总成63用同一个低速电机驱动，多个输送带部件总成之间的空档处用防护罩盖板64遮盖防护，在输送带部件总成63前端面安装一个提料气缸62，提料气缸62的缸杆的伸出端固定一个手指气缸65，在输送带部件总成63的前端还设置有挡边66.从而组合成一个美观大方的便于远途销售运输的板框式储料架整体。

6.根据权利要求1所述的回转式管材切割与加工的数控机组的双驱动履带式伺服送料机构72，回转式切割机构73，钻孔机构机构74，都安装在一个机箱底座71的相应部位上，机箱底座71上设置有两条工业铝合金型材75，钻孔机构74可以在工业铝合金型材75的任何位置上紧固，机箱底座71上在两条工业铝合金型材75中间安装浅槽型轨道76，产品卸料收集机构的角铁77连接在机箱底座71的末端外侧，卸料汽缸78固定在角铁77的侧边上，产品收集箱79放置在卸料机构的前方。板框组合式输送带储料架710放置在伺服送料机构72的后面，并调整到所提出的管材能够进入伺服送料机构72的同步带中间位置。