CN106881657A - 一种工程石材的电气自动化切割系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工程石材的电气自动化切割系统，所述的系统主要包括：石材固定系统、石材切割系统、自动化控制系统；通过传感器将带切割的石材位置进行数据化统计，然后输入要求的切割工艺，进行自动化切割，在切割过程中无需人为操作，智能完成操作过程，数据化分析精确，切割效率高，对于工程上使用的大规格石材或者形状不规则的石材，切割准确度高，人工成本低，具有很好的市场应用价值。

Description

一种工程石材的电气自动化切割系统
技术领域
本发明属于机电工程机械设计技术领域，具体来讲是涉及一种工程石材的电气自动化切割系统。
背景技术
石材由于在天然环境中存在，所以形状奇特各异，在使用之前需要将石材进行整形，而整形过程中切割是一种必须的手段，目前常见的是石材机械切割，是一种由切割刀组、石料输送台、定位导板及机架组成的多刀多级石材切割机。
切割刀组在石料输送台上部并置于机架上，切割刀组之间固定定位导板；切割刀组由电动机、皮带、刀轮轴、切割刀具组成，切割刀具固定在刀轮轴上。这种石材切割机可分别对石料进行不同深度的切割加工，可对小于1m3以下的石料进行加工，能变废为宝，大大节约石料资源，也有利于保护环境。可对各种类型的石料进行机械切割加工，加工效率较高，加之有效利用小型石料，使生产成本较低。
在机械加工过程中，板材切割常用方式有手工切割、半自动切割机切割及数控切割机切割。手工切割灵活方便，但手工切割质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后续加工工作量大，同时劳动条件恶劣，生产效率低。半自动切割机中仿形切割机，切割工件的质量较好，由于其使用切割模具，不适合于单件、小批量和大工件切割。其它类型半自动切割机虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一些较规则形状的零件切割。数控切割相对手动和半自动切割方式来说，可有效地提高板材切割地效率、切割质量，减轻操作者地劳动强度。随着现代机械工业的发展，对板材切割加工的工作效率和产品质量的要求也同时提高。因而数控切割机的市场潜力还是很大、市场前景比较乐观。
从各种数控切割机应用情况来看，国内生产的数控切割机的技术水平、整机性能等整体水平都取得了可喜的进步，逐步赶上国际先进水平，满足用户的需要，但是在实现“自动化、多功能和高可靠性”的方面还是有所欠缺，特别是针对大型工程用石材，提高整机自动化水平和系统稳定性，完善系统功能成为其技术发展的新方向。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种机械自动化程度高，控制精确，人工成本工程石材的电气自动化切割系统。
本发明的技术方案为：一种工程石材的电气自动化切割系统，主要包括：石材固定系统、石材切割系统、自动化控制系统；所述的石材固定系统包括滑板、输送带、稳定支架、平台移动滑轨、传感器、固定卡头、固定导轨、平台调节装置、液压开关、平台；所述的石材切割系统包括切割动力电机、伸缩机构、位移控制器、吸灰装置、砂轮；所述的自动化控制系统包括无线通讯接收器、电气自动化控制器、导线、人机操作面板；所述的稳定支架水平放置在地面上，上侧焊接有平台移动滑轨，所述的平台移动滑轨上方通过嵌入式滑动轴承与平台连接，所述的平台与平台调节装置连接，通过液压开关控制平台的平衡及移动，所述的稳定支架与滑板、输送带水平紧密连接，所述的平台安装有传感器，中心横向有固定导轨，所述的固定导轨上带有固定卡头；所述的切割动力电机通过传动轴连接砂轮，并通过伸缩机构连接到位移控制器；所述的电气自动化控制器连接位移控制器和无线通讯接收器，所述的人机操作面板通过导线与电气自动化控制器连接。
进一步的，所述的传感器为设置在平台四个角落的线阵传感器，所述的线阵传感器配置有多个光接收元件，所述的传感器用于测量石材上各点的坐标，所述的传感器还包括电气电路、触发器、信息存储器、无线通讯数据发射器，所述的触发器触发信息存储器记录坐标，电气电路将光接收元件与触发器、信息存储器、无线通讯数据发射器串联，将获取的坐标信息数据通过无线通讯数据发射器发射到所述的无线通讯接收器。
进一步的，所述的电气自动化控制器具有坐标编码单元，所述的位移编码单元与所述的位移控制器相连以便计算出所述砂轮在进行切割作业时的位移，所述的电气自动化控制器还包括行程开关，所述的行程开关通过人机操作面板控制，所述的行程开关与所述的坐标编码单元相连以便向所述的坐标编码单元置入设定切割位移。
进一步的，所述的人机操作面板包括面板壳体、电路板模块、数据存储器、液晶显示屏、功能按键，电路板模块设于面板壳体内，液晶显示屏和功能按键设于面板壳体表面，数据线连接电路板模块与电气自动化控制器，所述的电路板模块中设置有微处理器，安装有自动化切割程序。
进一步的，所述的自动化切割程序包括数据分析模块、功能设置模块、切割驱动模块，所述的数据分析模块是指通过无线通讯接收器接收到的传感器坐标数据进行分析，确定石材在切割区域内的具体位置坐标，并将坐标数据存储；所述的功能设置模块是对待切割的石材进行符合要求的切割数据设置，所述的切割数据包括切割深度和切割范围，所述的切割深度和切割范围包括直线、平面、弧形、曲面；所述的切割驱动模块是将设置好的切割数据与待切割的石材坐标数据进行比对分析后，将实际的切割数据进行转换，然后传输到位移控制器进行切割作业。
进一步的，所述的平台调节装置指通过液压开关控制的液压动力装置，所述的液压动力装置包括液压油缸、液压油管、泄压阀、液压臂，所述的液压臂与平台底部通过压力板连接，推动平台在平台移动滑轨范围内移动，液压油缸的活塞杆与液压臂连接，所述的液压开关控制泄压阀和液压臂的工作。
进一步的，所述的砂轮的连接有离心泵和喷水装置，所述的离心泵的叶轮与所述的砂轮同轴安装于的驱动轴上，所述的驱动轴与切割动力电机的输出轴连接，所述的喷水装置包括V形喷水管，所述的V形喷水管设置有朝向所述的砂轮的喷嘴，所述的V形喷水管的进水口通过连接管与所述的离心泵的出水口连接。
进一步的，所述的无线通讯接收器通过红外通讯接收所述的石材坐标数据。
进一步的，所述的砂轮是一种复合陶瓷砂轮，其主要成分按质量百分比计包括，金刚石磨料80-95％、结合剂5-20％；所述结合剂的重量份组成为：SiO210-20份，Al2O35-15份，TiO25-8份，CaF23-5份，粘土粉20-30份、滑石粉20-45份、硼玻璃粉25-50份；将原料混合后，加入结合剂，等静压成型，压力为20-22MPa，加热焙烧后进行精加工处理，然后将胚体砂轮固定在金属基体上，得到所述的砂轮，采用复合金属陶瓷结合剂和制备的砂轮具有加工效率高，满足对各种石材加工使用要求，使用寿命长。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：该系统通过传感器将带切割的石材位置进行数据化统计，然后输入要求的切割工艺，进行自动化切割，在切割过程中无需人为操作，智能完成操作过程，数据化分析精确，切割效率高，对于工程上使用的大规格石材或者形状不规则的石材，切割准确度高，人工成本低，具有很好的市场应用价值。
附图说明
图1是本发明所述的一种工程石材的电气自动化切割系统的结构示意图；
其中，1-切割动力电机，2-伸缩机构，3-位移控制器，4-无线通讯接收器，5-电气自动化控制器，6-吸灰装置，7-导线，8-人机操作面板，9-滑板，10-输送带，11-稳定支架，12-平台移动滑轨，13-传感器，14-固定卡头，15-固定导轨，16-平台调节装置，17-液压开关，18-平台，19-砂轮。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图及具体实施例为例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例：如图1所示，一种工程石材的电气自动化切割系统，主要包括：石材固定系统、石材切割系统、自动化控制系统；
石材固定系统包括滑板9、输送带10、稳定支架11、平台移动滑轨12、传感器13、固定卡头14、固定导轨15、平台调节装置16、液压开关17、平台18；稳定支架11水平放置在地面上，上侧焊接有平台移动滑轨12，平台移动滑轨12上方通过嵌入式滑动轴承与平台18连接，平台18与平台调节装置16连接，通过液压开关17控制平台18的平衡及移动，稳定支架11与滑板9、输送带10水平紧密连接，平台18安装有传感器13，中心横向有固定导轨15，固定导轨15上带有固定卡头14；
传感器13为设置在平台8四个角落的线阵传感器，线阵传感器配置有多个光接收元件，传感器13用于测量石材上各点的坐标，传感器13还包括电气电路、触发器、信息存储器、无线通讯数据发射器，触发器触发信息存储器记录坐标，电气电路将光接收元件与触发器、信息存储器、无线通讯数据发射器串联，将获取的坐标信息数据通过无线通讯数据发射器发射到无线通讯接收器4。
平台调节装置16指通过液压开关17控制的液压动力装置，液压动力装置包括液压油缸、液压油管、泄压阀、液压臂，液压臂与平台18底部通过压力板连接，推动平台18在平台移动滑轨12范围内移动，液压油缸的活塞杆与液压臂连接，液压开关17控制泄压阀和液压臂的工作。
石材切割系统包括切割动力电机1、伸缩机构2、位移控制器3、吸灰装置6、砂轮19；切割动力电机1通过传动轴连接砂轮19，并通过伸缩机构2连接到位移控制器3；
砂轮19的连接有离心泵和喷水装置，离心泵的叶轮与砂轮19同轴安装于的驱动轴上，驱动轴与切割动力电机1的输出轴连接，喷水装置包括V形喷水管，V形喷水管设置有朝向砂轮19的喷嘴，V形喷水管的进水口通过连接管与离心泵的出水口连接。
砂轮19是一种复合陶瓷砂轮，其主要成分按质量百分比计包括，金刚石磨料90％、结合剂10％；所述结合剂的重量份组成为：SiO215份，Al2O310份，TiO26.5份，CaF24份，粘土粉25份、滑石粉32.5份、硼玻璃粉37.5份；将原料混合后，加入结合剂，等静压成型，压力为21MPa，加热焙烧后进行精加工处理，然后将胚体砂轮固定在金属基体上，得到砂轮19，采用复合金属陶瓷结合剂和制备的砂轮具有加工效率高，满足对各种石材加工使用要求，使用寿命长。
自动化控制系统包括无线通讯接收器4、电气自动化控制器5、导线7、人机操作面板8；电气自动化控制器5连接位移控制器3和无线通讯接收器4，人机操作面板8通过导线7与电气自动化控制器5连接，无线通讯接收器4通过红外通讯接收石材坐标数据。
电气自动化控制器5具有坐标编码单元，位移编码单元与位移控制器3相连以便计算出所述砂轮19在进行切割作业时的位移，电气自动化控制器5还包括行程开关，行程开关通过人机操作面板8控制，行程开关与坐标编码单元相连以便向坐标编码单元置入设定切割位移。
人机操作面板8包括面板壳体、电路板模块、数据存储器、液晶显示屏、功能按键，电路板模块设于面板壳体内，液晶显示屏和功能按键设于面板壳体表面，数据线连接电路板模块与电气自动化控制器5，电路板模块中设置有微处理器，安装有自动化切割程序。
自动化切割程序包括数据分析模块、功能设置模块、切割驱动模块，数据分析模块是指通过无线通讯接收器4接收到的传感器13坐标数据进行分析，确定石材在切割区域内的具体位置坐标，并将坐标数据存储；功能设置模块是对待切割的石材进行符合要求的切割数据设置，切割数据包括切割深度和切割范围，切割深度和切割范围包括直线、平面、弧形、曲面；切割驱动模块是将设置好的切割数据与待切割的石材坐标数据进行比对分析后，将实际的切割数据进行转换，然后传输到位移控制器3进行切割作业。
利用本发明的电气自动化切割系统，对某工程用的大型石材进行切割，石材的尺寸为200x300x150cm，要求切割沿高度方向进行弧形切割，长度和宽度不变，操作方法为：将待切割的石材通过输送带10输送至平台18，然后调节固定导轨15上的固定卡头14进行固定，打开液压开关17，使用平台调节装置16确定好平台18处于水平位置，使用人机操作面板8打开传感器13，对石材的位置坐标进行数据统计然后通过无线通讯接收器4传输到电气自动化控制器5进行分析，然后输入需要切割的弧度对应的数据，进行自动切割，在切割过程中，吸灰装置6将灰尘吸走并通过管道收集，位移控制器3控制伸缩机构2的位置变换，使砂轮19与石材进行接触并完成切割过程。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种工程石材的电气自动化切割系统，其特征在于，所述的系统主要包括：石材固定系统、石材切割系统、自动化控制系统；所述的石材固定系统包括滑板(9)、输送带(10)、稳定支架(11)、平台移动滑轨(12)、传感器(13)、固定卡头(14)、固定导轨(15)、平台调节装置(16)、液压开关(17)、平台(18)；所述的石材切割系统包括切割动力电机(1)、伸缩机构(2)、位移控制器(3)、吸灰装置(6)、砂轮(19)；所述的自动化控制系统包括无线通讯接收器(4)、电气自动化控制器(5)、导线(7)、人机操作面板(8)；所述的稳定支架(11)水平放置在地面上，上侧焊接有平台移动滑轨(12)，所述的平台移动滑轨(12)上方通过嵌入式滑动轴承与平台(18)连接，所述的平台(18)与平台调节装置(16)连接，通过液压开关(17)控制平台(18)的平衡及移动，所述的稳定支架(11)与滑板(9)、输送带(10)水平紧密连接，所述的平台(18)安装有传感器(13)，中心横向有固定导轨(15)，所述的固定导轨(15)上带有固定卡头(14)；所述的切割动力电机(1)通过传动轴连接砂轮(19)，并通过伸缩机构(2)连接到位移控制器(3)；所述的电气自动化控制器(5)连接位移控制器(3)和无线通讯接收器(4)，所述的人机操作面板(8)通过导线(7)与电气自动化控制器(5)连接。
2.如权利要求1所述的一种工程石材的电气自动化切割系统，其特征在于，所述的传感器(13)为设置在平台(8)四个角落的线阵传感器，所述的线阵传感器配置有多个光接收元件，所述的传感器(13)用于测量石材上各点的坐标，所述的传感器(13)还包括电气电路、触发器、信息存储器、无线通讯数据发射器，所述的触发器触发信息存储器记录坐标，电气电路将光接收元件与触发器、信息存储器、无线通讯数据发射器串联，将获取的坐标信息数据通过无线通讯数据发射器发射到所述的无线通讯接收器(4)。
3.如权利要求1所述的一种工程石材的电气自动化切割系统，其特征在于，所述的电气自动化控制器(5)具有坐标编码单元，所述的位移编码单元与所述的位移控制器(3)相连以便计算出所述砂轮(19)在进行切割作业时的位移，所述的电气自动化控制器(5)还包括行程开关，所述的行程开关通过人机操作面板(8)控制，所述的行程开关与所述的坐标编码单元相连以便向所述的坐标编码单元置入设定切割位移。
4.如权利要求1所述的一种工程石材的电气自动化切割系统，其特征在于，所述的人机操作面板(8)包括面板壳体、电路板模块、数据存储器、液晶显示屏、功能按键，电路板模块设于面板壳体内，液晶显示屏和功能按键设于面板壳体表面，数据线连接电路板模块与电气自动化控制器(5)，所述的电路板模块中设置有微处理器，安装有自动化切割程序。
5.如权利要求1所述的一种工程石材的电气自动化切割系统，其特征在于，所述的自动化切割程序包括数据分析模块、功能设置模块、切割驱动模块，所述的数据分析模块是指通过无线通讯接收器(4)接收到的传感器(13)坐标数据进行分析，确定石材在切割区域内的具体位置坐标，并将坐标数据存储；所述的功能设置模块是对待切割的石材进行符合要求的切割数据设置，所述的切割数据包括切割深度和切割范围，所述的切割深度和切割范围包括直线、平面、弧形、曲面；所述的切割驱动模块是将设置好的切割数据与待切割的石材坐标数据进行比对分析后，将实际的切割数据进行转换，然后传输到位移控制器(3)进行切割作业。
6.如权利要求1所述的一种工程石材的电气自动化切割系统，其特征在于，所述的平台调节装置(16)指通过液压开关(17)控制的液压动力装置，所述的液压动力装置包括液压油缸、液压油管、泄压阀、液压臂，所述的液压臂与平台(18)底部通过压力板连接，推动平台(18)在平台移动滑轨(12)范围内移动，液压油缸的活塞杆与液压臂连接，所述的液压开关(17)控制泄压阀和液压臂的工作。
7.如权利要求1所述的一种工程石材的电气自动化切割系统，其特征在于，所述的砂轮(19)的连接有离心泵和喷水装置，所述的离心泵的叶轮与所述的砂轮(19)同轴安装于的驱动轴上，所述的驱动轴与切割动力电机(1)的输出轴连接，所述的喷水装置包括V形喷水管，所述的V形喷水管设置有朝向所述的砂轮(19)的喷嘴，所述的V形喷水管的进水口通过连接管与所述的离心泵的出水口连接。
8.如权利要求1所述的一种工程石材的电气自动化切割系统，其特征在于，所述的无线通讯接收器(4)通过红外通讯接收所述的石材坐标数据。
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