CN107139244A - 一种手自一体式纸筒切割装置及切割控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手自一体式纸筒切割装置，包括回转动力装置、法兰盘、锁紧抓、右限位开关、托料辊、锯片、锯头、切割电机、左限位开关、光电测距装置、锯头动力装置、定尺驱动装置、传动齿条、后机架、前机架、前后移动轨道、左右移动轨道。本发明的手自一体式纸筒切割装置及切割控制方法，依靠托架辊和纸筒中心定位法兰来实现纸筒定位和纸筒夹紧；可以实现手动和自动切割方式的转换，能够实现连续切割纸筒，有效地提高纸筒切割工作效率，有效地提高纸筒切割精度。

Description

一种手自一体式纸筒切割装置及切割控制方法

技术领域

本发明涉及纸筒生产及钢铁深加工技术领域，具体涉及一种手自一体式纸筒切割装置及切割控制方法。

背景技术

冷轧钢卷原卷分条时，需要把大的钢卷分割成窄的小条然后重新卷成小的的钢卷，再重新卷取的时候需要用到纸筒作为内衬胆使用，使用内胆纸筒的好处，一是防止窄条卷塌卷，二是提高横切成才率减轻钢板卷轴印，三是有的满足客户的要求，有的客户要求必须配备纸筒内胆。由于每个客户所需求的钢卷宽度规格不一，从而导致所配套的纸筒内胆宽窄宽度也不同。因为从厂家购买回来纸筒长度都在一米以上，所以必须把长的纸筒切割成一段段的窄条。

目前，所有的生产用纸筒的切割任务都是靠人力来完成的，人要事先在长的纸筒上用卷尺测量好所需的长度规格，并用记号笔划上线做好标记，然后再用手提式电动切割机，沿事先做好标记的线切割一圈。采用人工切割纸筒存在三个问题：1)切割长度精度不高；2)切割断面高高低低，凹凸不平；3)连续切割效率工作效率不高。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明为了克服上述人工切割纸筒的缺陷问题，提出了一种手自一体式纸筒切割装置及切割控制方法，本发明可以对纸筒进行固定、夹紧和切割长度定尺，有效地提高纸筒切割精度；本发明可以实现手动和自动切割方式的转换，能够实现连续切割纸筒，有效地提高纸筒切割工作效率。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种手自一体式纸筒切割装置，包括前机架、后机架、托料辊、回转动力装置、法兰盘、锁紧抓、切割头总成、光电测距装置、定尺驱动装置、前后移动轨道、左右移动轨道，所述托料辊通过轴承座固定安装在前机架上，所述回转动力装置安装在前机架上，所述法兰盘安装在回转动力装置的动力输出轴上，法兰盘上安装有所述锁紧抓，所述前后移动轨道、左右移动轨道固定安装在后机架上，所述切割头总成安装在后机架上的前后移动轨道和左右移动轨道上，切割头总成包括锯片、锯头、切割电机、锯头动力装置，所述锯片、锯头、切割电机、锯头动力装置依次连接，后机架上安装有传动齿条、光电测距装置，所述定尺驱动装置与切割头总成相连并安装在传动齿条上。

进一步地，所述托料辊为空心的钢棍，所述钢棍的两端安装轴承座，通过螺栓将轴承座固定在前机架上。

进一步地，所述法兰盘上安装有四个锁紧抓。

进一步地，所述锁紧抓以焊接的形式固定在法兰盘上。

进一步地，所述锁紧抓上安装有固定螺栓。

进一步地，固定螺栓为普通M12外六角螺栓。

进一步地，所述左右移动轨道的两端安装有左限位开关和右限位开关。

进一步地，所述后机架的两端安装有左机械挡块和右机械挡块。

进一步地，所述前后移动轨道、左右移动轨道为不锈钢钢轨，所述不锈钢钢轨通过螺栓固定在后机架上。

手自一体式纸筒切割控制方法，包括以下步骤：

S1、将待切割的纸套筒放在托料辊上，纸筒的一端悬空，另一端插到法兰盘的锁紧抓上，锁紧固定螺栓固定纸筒；

S2、打开操作电源，给PLC、触摸屏及变频器上电；

S3、将操作模式切换到手动模式；

S4、操作锯头左右移动按钮，将锯片的断面和待切割的纸筒断面对齐，完成对刀任务；

S5、将手动操作模式切换为自动模式；

S6、在触摸屏的参数设置对话框中，依次输入需要切割的纸筒宽度，每次自动切割个数为3个；

S7、点击触屏上开始切割按钮，定尺驱动装置驱动锯头总成，锯片、锯头、切割电机、锯头动力装置四部分向左移动，当到达要切割尺寸时定尺驱动装置停止驱动；

S8、回转动力装置带动法兰盘和锁紧抓转动，纸筒被带着一起做回转运动，锯头动力装置驱动锯片、锯头向前移动，锯片在切割电机的带动下开始转动；

S9、直到纸筒被切开后，定尺驱动装置驱动切割总成后退，到达后限位时停止；

S10、定尺驱动装置驱动锯头总成，锯片、锯头、切割电机、锯头动力装置四部分再次向左移动，重复步骤S8-S9，完成另外两段切割任务；

S11、当完成三段切割任务后，切割机回到后限位，所有动作全部停止；

S12、如果纸筒的余量充足，并且切割尺寸相同的情况下，可以再次启动开始切割按钮，重复步骤S7-S10；

S13、当定尺驱动装置向左移动碰到左限位开关时，定尺驱动装置驱动锯头总成向右移动，当右移至右限位开关时，一个纸筒自动切割任务全部完成，所有的动作全部停止；

S14、继续切割可以安装新的纸筒，输入切割长度，无需切割可以关闭操作电源，关闭总开关，清理现场卫生。

(三)有益效果

本发明的有益效果：手自一体式纸筒切割装置及切割控制方法，依靠托架辊和纸筒中心定位法兰来实现纸筒定位和纸筒夹紧；操作人员在人机界面的的对话框中输入所要切割纸筒的宽度，人机界面将所得到的长度数据，通过通讯的数据线传递给PLC，PLC外接一支光电测距装置，在切割头移动的过程中光电测距装置所测得的数值与人机界面所得到的数据一致时，切割头就会停止移动完成切割长度的定尺，有效地提高纸筒切割精度；本发明可以实现手动和自动切割方式的转换，能够实现连续切割纸筒，有效地提高纸筒切割工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明装置结构图；

图2为本发明装置的PLC电气原理图；

图3为本发明装置电气控制原理图；

图中，1回转动力装置、2法兰盘、3锁紧抓、4右限位开关、5、右机械挡块、6托料辊、7锯片、8锯头、9切割电机、10左限位开关、11光电测距装置、12锯头动力装置、13右机械挡块、14定尺驱动装置、15传动齿条、16后机架、17前机架、18前后移动轨道、19左右移动轨道；KA1锯头左移中间继电器、KA2锯头左移中间继电器、KA3锯头前进中间继电器、KA4锯头后退中间继电器、KA5锯片旋转中间继电器、KA6纸筒旋转中间继电器、KA7主控中间继电器、FR1定尺电机热继电器、FR2切割电机热继电器、FR3纸筒旋转电机热继电器、KM1锯头左移接触器、KM2锯头右移接触器、KM3锯头前进接触器、KM4锯头后退接触器、KM5锯片旋转接触器、KM6纸筒旋转接触器、KM7主控接触器。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，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。

结合图1，本发明的手自一体式纸筒切割装置，包括回转动力装置1、法兰盘2、锁紧抓3、右限位开关4、右机械挡块5、托料辊6、锯片7、锯头8、切割电机9、左限位开关10、光电测距装置11、锯头动力装置12、左机械挡块13、定尺驱动装置14、传动齿条15、后机架16、前机架17、前后移动轨道18、左右移动轨道19。

托料辊6通过轴承座固定安装在前机架17上，托料辊6可以为空心的钢棍，钢棍的两端安装轴承座，通过螺栓将轴承座固定在前机架17上。回转动力装置1安装在前机架17上，法兰盘2安装在回转动力装置1的动力输出轴上，法兰盘2上安装有所述锁紧抓3，法兰盘上可以安装有四个锁紧抓，锁紧抓可以以焊接的形式固定在法兰盘上。纸筒的一端悬空，另一端插到法兰盘的锁紧抓上，法兰盘和电机轴为同一旋转中心，四个锁紧抓均匀被焊接到法兰盘上，四个锁紧抓中心所形成的圆直径大小和所切割的纸套筒直径一致。为了方便固定纸筒，锁紧抓上安装有固定螺栓，固定螺栓可以为普通M12外六角螺栓，作用是顶住被切割的纸筒，使之在法兰盘的带动下做圆周旋转运动。

前后移动轨道18、左右移动轨道19固定安装在后机架16上，前后移动轨道、左右移动轨道可以为不锈钢钢轨，不锈钢钢轨可以通过螺栓固定在后机架上。切割头总成包括锯片7、锯头8、切割电机9、锯头动力装置12，锯片7、锯头8、切割电机9、锯头动力装置12依次连接。切割头总成安装在后机架上的前后移动轨道和左右移动轨道上。后机架16上安装有传动齿条15、光电测距装置11，定尺驱动装置14与切割头总成相连并安装在传动齿条15上。定尺驱动装置14带动切割头总成在左右移动轨道19上左右移动，锯头动力装置12带动锯片7、锯头8、切割电机9在前后移动轨道上前后移动。左右移动轨道19的两端安装有左限位开关10和右限位开关4。后机架16的两端安装有左机械挡块13和右机械挡块5。结合图2、图3，切割电机9通过PLC控制实现对纸筒的自动切割，电气元器件如表1所示。

表1：电气元器件明细表

代号	名称	代号	名称
				KA1	锯头左移中间继电器	FR2	切割电机热继电器
KA2	锯头右移中间继电器	FR3	纸筒旋转电机热继电器
				KA3	锯头前进中间继电器	KM1	锯头左移接触器
KA4	锯头后退中间继电器	KM2	锯头右移接触器
				KA5	锯片旋转中间继电器	KM3	锯头前进接触器
KA6	纸筒旋转中间继电器	KM4	锯头后退接触器
				KA7	主控中间继电器	KM5	锯片旋转接触器
FR1	定尺电机热继电器	KM6	纸筒旋转接触器
						KM7	主控接触器

手自一体式纸筒切割控制方法，包括以下步骤：

S1、首先将待切割的纸套筒放在托料辊6上，纸筒的一端悬空，另一端插到法兰盘2的锁紧抓3上，锁紧固定螺栓固定纸筒，使纸筒在法兰盘的带动下做圆周旋转运动；

S2、打开操作电源，给PLC、触摸屏及变频器上电；

S3、将操作模式，切换到手动模式；

S4、操作锯头左右移动按钮，将锯片的断面和待切割的纸筒断面对齐，完成对刀任务，如果纸筒断面的断口质量不好可以手动进刀将不好的一段先切除，再退回来也可以完成对刀；

S5、将手动模式切换为自动模式；

S6、在触摸屏的参数设置对话框中，依次输入需要切割的纸筒宽度每次自动切割个数为3个，每次输入长度可以相同也可以不同；

S7、输完参数后点触屏上开始切割按钮，切割长度定尺驱动装置14驱动切割头总成，锯片、锯头、切割电机、锯头动力装置四部分向左移动，当到达要切割尺寸时切割长度定尺驱动装置停止驱动；

S8、回转动力装置1带动法兰盘和锁紧抓转动，纸筒被带着一起做回转运动，锯头动力装置12驱动锯片7、锯头8向前移动，锯片7在切割电机9的带动下开始转动；

S9、直到纸筒被切开后，切割长度定尺驱动装置14驱动切割头总成后退，到达后限位时停止；

S10、切割长度定尺驱动装置14驱动切割头总成，锯片、锯头、切割电机、锯头动力装置四部分再次向左移动重复S8-S9，完成另外两段切割任务；

S11、当完成三段切割任务后，切割机回到后限位，所有动作全部停止；

S12、如果纸筒的余量充足，并且切割尺寸相同的情况下，可以再次启动开始切割按钮，重复S7-S10；

S13、当切割长度定尺驱动装置14向左移动碰到左限位开关10时，切割长度定尺驱动装置14驱动切割头总成向右移动，当右移至右限位开关4时，一个纸筒自动切割任务全部完成，所有的动作全部停止；

S14、继续切割可以安装新的纸筒，输入切割长度，无需切割可以关闭操作电源，关闭总开关，清理现场卫生。

开机前准备：检查锯片是否松动，防护罩是否完好，操作按钮是否破损，完成作业后清理导轨风琴防尘罩的碎屑。

打开电源开关后，触摸屏开始启动。开机首页画面有参数设定、操作界面、状态显示界面，这三个按钮可点击进入相对应的页面。参数设定：用来输入自动运行模式下切三段的尺寸；操作界面：有操作电源开关和自动切割是开始和停止按钮。每次开机后首先要在这里点击操作电源ON，如果自动运行过程中按下急停后也需要重新点击操作电源ON，然后切换到手动运行后把电锯开到右边限位处，并退刀到后限位；状态显示画面：用于方便维修人员查看故障点，所有运行条件是否满足。

电锯行程距离是108厘米，纸套筒被夹具夹住的7厘米锯不到。一个1.2米的纸套筒需要等分三段，那么在参数设定界面输入[34]-[40]-[0]。1.12米的纸套筒要切11段10厘米长，那么在参数设定界面输入[10]-[10]-[10]，先用手动模式把电锯移3厘米对到纸筒边缘边处，并退刀到后限位，然后在操作界面里面点开始切割钮，这时电锯会自动切完三段停下后，再次点开始切割钮，这时电锯接着自动切三段，切完9段以后，再次点开始，这时电锯继续向转盘移动，到7厘米时遇到限位，电锯会自动回到最左边初始位。

综上所述，本发明实施例可以实现以下功能：

1)切割长度定尺：由操作人员在人机界面的的对话框中输入所要切割纸筒的宽度，人机界面将所得到的长度数据，通过通讯的数据线传递给PLC，PLC上会外接光电测距装置，在切割头移动的过程中光电测距装置接受的数值会不断变化，当所测得的数值与人机界面所得到的数据一致时，切割头就会停止移动完成切割长度的定尺任务，下一步就是由切割头来完成纸筒的切割任务了；

2)纸筒的固定、夹紧、回转：是依靠托架辊和纸筒中心定位法兰来实现定位和夹紧的，具体是由托架将纸筒托起，同时承担纸筒的全部重力，再由中心定位法兰来约束纸筒的回转中心，定位法兰盘上还配有4只锁紧抓，用于纸筒的锁紧和传递纸筒做连续回转运动所需的必要扭矩，扭矩的原动力是由安装在法兰盘的后端的马达提供，马达的旋转速度的快慢可以通过调节驱动马达的变频器参数来实现；

3)自动切割：当切割头总成的自动定尺任务完成以后，会在PLC的程序段里触发一个切割头开始自动切割的条件，当接受到这个信号时切割后上的切割锯片开始旋转，伴随着锯片的持续运转切割头总成会带动锯片逐渐接触到要切割的纸筒，当锯片接触到纸筒是切割正式开始，纸筒在法兰盘的带动下连续的做回转运动，锯片在切割头总成的带动下不断的向前推移，切割断面的深度不断的加大，当锯片将纸筒完全切透，也就是切割头碰到前进限位开关是时，切割头总成带动锯片后退，退出纸筒被切割的有效范围，直至完全退到后限位开关的位置，锯片停止转动，切割头总成也停止后退运动，这时定尺马达驱动切割头向下一个切割长度移动，当光电测距装置测量到达指定长度时，切割头总成又会再次切割纸筒。

本发明的手自一体式纸筒切割装置及切割控制方法，依靠托架辊和纸筒中心定位法兰来实现纸筒定位和纸筒夹紧；操作人员在人机界面的的对话框中输入所要切割纸筒的宽度，人机界面将所得到的长度数据，通过通讯的数据线传递给PLC，PLC外接一支光电测距装置，在切割头移动的过程中光电测距装置所测得的数值与人机界面所得到的数据一致时，切割头就会停止移动完成切割长度的定尺，有效地提高纸筒切割精度；本发明可以实现手动和自动切割方式的转换，能够实现连续切割纸筒，有效地提高纸筒切割工作效率

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：其依然可以对前述各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各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种手自一体式纸筒切割装置，其特征在于：包括前机架、后机架、托料辊、回转动力装置、法兰盘、锁紧抓、切割头总成、光电测距装置、定尺驱动装置、前后移动轨道、左右移动轨道，所述托料辊通过轴承座固定安装在前机架上，所述回转动力装置安装在前机架上，所述法兰盘安装在回转动力装置的动力输出轴上，法兰盘上安装有所述锁紧抓，所述前后移动轨道、左右移动轨道固定安装在后机架上，所述切割头总成安装在后机架上的前后移动轨道和左右移动轨道上，切割头总成包括锯片、锯头、切割电机、锯头动力装置，所述锯片、锯头、切割电机、锯头动力装置依次连接，后机架上安装有传动齿条、光电测距装置，所述定尺驱动装置与切割头总成相连并安装在传动齿条上。

2.如权利要求1所述的手自一体式纸筒切割装置，其特征在于：所述托料辊为空心的钢棍，所述钢棍的两端安装轴承座，通过螺栓将轴承座固定在前机架上。

3.如权利要求1所述的手自一体式纸筒切割装置，其特征在于：所述法兰盘上安装有四个锁紧抓。

4.如权利要求3所述的手自一体式纸筒切割装置，其特征在于：所述锁紧抓以焊接的形式固定在法兰盘上。

5.如权利要求4所述的手自一体式纸筒切割装置，其特征在于：所述锁紧抓上安装有固定螺栓。

6.如权利要求5所述的手自一体式纸筒切割装置，其特征在于：固定螺栓为普通M12外六角螺栓。

7.如权利要求1所述的手自一体式纸筒切割装置，其特征在于：所述左右移动轨道的两端安装有左限位开关和右限位开关。

8.如权利要求1所述的手自一体式纸筒切割装置，其特征在于：所述后机架的两端安装有左机械挡块和右机械挡块。

9.如权利要求1所述的手自一体式纸筒切割装置，其特征在于：所述前后移动轨道、左右移动轨道为不锈钢钢轨，所述不锈钢钢轨通过螺栓固定在后机架上。

10.一种手自一体式纸筒切割控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将待切割的纸套筒放在托料辊上，纸筒的一端悬空，另一端插到法兰盘的锁紧抓上，锁紧固定螺栓固定纸筒；

S2、打开操作电源，给PLC、触摸屏及变频器上电；

S3、将操作模式切换到手动模式；

S4、操作锯头左右移动按钮，将锯片的断面和待切割的纸筒断面对齐，完成对刀任务；

S5、将手动操作模式切换为自动模式；

S6、在触摸屏的参数设置对话框中，依次输入需要切割的纸筒宽度，每次自动切割个数为3个；

S7、点击触屏上开始切割按钮，定尺驱动装置驱动切割头总成，锯片、锯头、切割电机、锯头动力装置四部分向左移动，当到达要切割尺寸时定尺驱动装置停止驱动；

S8、回转动力装置带动法兰盘和锁紧抓转动，纸筒被带着一起做回转运动，锯头动力装置驱动锯片、锯头向前移动，锯片在切割电机的带动下开始转动；

S9、直到纸筒被切开后，定尺驱动装置驱动切割总成后退，到达后限位时停止；

S10、定尺驱动装置驱动切割头总成，锯片、锯头、切割电机、锯头动力装置四部分再次向左移动，重复步骤S8-S9，完成另外两段切割任务；

S11、当完成三段切割任务后，切割机回到后限位，所有动作全部停止；

S12、如果纸筒的余量充足，并且切割尺寸相同的情况下，可以再次启动开始切割按钮，重复步骤S7-S10；

S13、当定尺驱动装置向左移动碰到左限位开关时，定尺驱动装置驱动切割头总成向右移动，当右移至右限位开关时，一个纸筒自动切割任务全部完成，所有的动作全部停止；

S14、继续切割可以安装新的纸筒，输入切割长度，无需切割可以关闭操作电源，关闭总开关，清理现场卫生。