CN108356998B - 陶瓷管坯的同步切割装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种陶瓷管坯的同步切割装置和方法，切割装置包括管坯滑槽、检测机构，以及切割组件；所述检测机构设置于管坯滑槽的一端，用于检测设置于管坯滑槽中管坯的移动速度，所述切割组件在控制程序的控制下，与管坯同步同向移动，并在管坯长度达到预定长度时，启动对向设置的切割片对管坯进行对向切割，本发明能够大幅度提高管坯材料的切割质量和切割效率。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷管材或棒材的加工技术领域，尤其是涉及一种适用于不同管径的陶瓷管坯的自动化同步切割装置及方法。
背景技术
随着材料科技的发展，陶瓷、石墨类管材、棒材由于其高硬度、耐高温、以及改性后产生的诸如导电、导热性能，使得其在石油、化工、冶炼、烧结、磨具、模具等各行业各种制造业装备中得到广泛的应用。管材及棒材坯料成型后的切割方式，目前采用的方式大多处于手动、半自动或者简单自动化的状况，目前尚无智能化、柔性化的全自动切割生产线。
而手动切割是通过人工借助切割工具，按照既定的长度，对照位置标示采用刀具手动切割。通过皮带输送线完成输送。这种切割方式耗费人力物力，切割长度精度不高，端面变形严重造成废料比例较大。流转效率低下。而现有的自动化定长切割是按照设定好的长度定长切割，采用皮带输送机完成输送。输送机和实际挤出速度无法完全同步，易造成切口缺陷。粗放输送方式易损伤管坯表面，改变切割长度需要手动调整设备，精度不高，换型时间长。
因此，陶瓷管材或棒材的加工技术领域急需一种自动化程度高、且切割质量高的陶瓷管坯切割装置，以满足高端陶瓷管坯切割的市场需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷管坯的同步切割装置和切割方法，以提高陶瓷管坯或棒坯材料的切割质量和切割效率。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种陶瓷管坯的同步切割装置，包括管坯滑槽、检测机构，以及切割组件；所述检测机构设置于管坯滑槽的一端，用于检测设置于管坯滑槽中管坯的移动速度，所述切割组件在控制程序的控制下，与管坯同步同向移动，并在管坯长度达到预定长度时，启动对向设置的切割片对管坯进行对向切割。
优选地，所述管坯滑槽的底部设有一定数量的气孔，所述气孔中吹出的压力空气在管坯滑槽的底部形成一层支撑气膜。
优选地，所述同步切割装置包括支撑底座，所述切割组件包括移动机构，所述移动机构设于所述支撑底座上，用于驱动所述切割组件与管坯同步同向移动或复位至初始位置。
优选地，所述切割组件包括设于所述移动机构上的切割头旋转及进给机构，所述切割头旋转及进给机构用于驱动切割头绕管坯轴心做旋转运动，并以一定的进给速度和进给量驱动设于切割头上的切割片对向旋转切割管坯。
优选地，所述切割组件还包括设于移动机构上的夹持机构和升降调节机构，所述夹持机构用于在切割片对管坯进行切割时，柔性夹紧管坯；所述升降调节机构用于调整对向设置的切割片的中心线与管坯的中心轴线相重合。
优选地，所述检测机构为非接触测速传感器，其检测到管坯的移动速度，并计算出管坯的长度后反馈给同步切割装置的控制系统。
本发明还揭示了一种陶瓷管坯的同步切割方法，其包括如下步骤：
S1、管坯沿管坯滑槽向前移动，并由检测机构检测出管坯的移动速度；
S2、切割组件在控制程序的控制下，与管坯同步同向移动；
S3、在管坯达到预设的长度后，切割组件驱动对向设置的切割片对管坯进行对向切割。
优选地，所述步骤S1中，管坯滑槽的底部通过气孔中吹出的压力空气形成有支撑气膜。
优选地，所述步骤S3中，所述切割组件对管坯切割前，需要通过升降调节机构预先调整对向设置的切割片的中心线与管坯的中心轴线相重合，并在切割组件对管坯切割时，由夹持机构柔性夹紧管坯。
优选地，所述切割方法还包括切割完成后，切割组件上的移动机构、切割头旋转及进给机构、夹持机构的复位动作。
本发明通过非接触测速传感器实时测得管坯的移动速度和长度，并利用运动控制卡以测得的管坯的实时速度和长度为控制依据，经过运动控制算法处理，在挤出管坯达到长度时，控制切割组件实时以管坯的速度向同方向移动，达到切割组件和管坯同步运动、相对速度无限接近于零的效果。然后夹持机构闭合柔性夹持住管坯，启动两边切割片同时进给旋转切入管坯至一定深度，然后旋转机构运动一定范围，切断管坯。
与现有技术相比，本发明使得陶瓷管切割生产可以构建全自动生产线，并达到一定程度的柔性化生产；有效保证了产品表面质量、直线度、切口质量等技术指标，大大减少了废料比例。同时，管坯的切割长度可以在一定范围内通过参数设置任意调整，通过简单设备调整可以适应不同管径的生产，大大提高了管坯材料的切割质量和切割效率。
附图说明
图1是本发明陶瓷管坯同步切割装置的立体示意图；
图2是本发明陶瓷管坯同步切割装置切割组件的立体示意图；
图3是图2的侧向示意图；
图4是切割头旋转及进给机构的立体示意图；
图5是旋转机构的剖视示意图；
图6是示出进给机构的侧视示意图；
图7是本发明陶瓷管坯同步切割方法的流程图。
附图标记
非接触测速传感器1，安装支架11，安装板12，管坯滑槽2，管坯3，移动机构4，第一驱动电机41，第一丝杆螺母组42，移动板43，第一导轨44，第一滑块45，升降调节机构5，调节手轮52，第二丝杆螺母组53，第二滑块54、第二导轨55，连杆56，切割头旋转及进给机构6，旋转机构61，进给机构62，旋转基座611，立板612，轴承支撑组件613，大齿轮614，小齿轮615，旋转驱动电机616，旋转检测传感器617，进给驱动电机621，传动杆622，第三导轨623，切割头固定组件624，切割头51，夹持机构7，夹持机构基座71，气动夹紧件72，柔性夹块73，送料机构8，支撑底座9，支撑板91
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明所揭示的陶瓷管坯的同步切割装置，其包括检测机构，管坯滑槽，切割组件、控制系统及支撑底座。所述检测机构用于检测从管坯挤出装置中挤出的管坯在所述管坯滑槽中向前传输的运动速度，并计算出长度后反馈给控制系统，通过控制系统的控制程序控制切割组件保持与管坯同步移动的同时对管坯进行切割，并将切割后的管坯通过送料装置送出。
具体来说，如图1所示，所述检测机构在本实施例中为一非接触测速传感器1，其通过安装支架11设于管坯滑槽2一端的支撑板91上，并通过安装板12可进行上下调节其安装位置，非接触测速传感器1通过非接触的方式，对管坯滑槽2中的管坯3的移动速度进行检测，并计算出管坯移动的长度后反馈给控制系统。
所述管坯滑槽2设于支撑板91上，由数段组成，本实施例中的管坯滑槽2为V型气浮滑槽，其在滑槽的底部设置有大量微小气孔，该等微小气孔通过设于支撑板下方的密闭空腔连接到高压风机(图未示)上。从高压风机中送出的压力空气通过微小气孔吹出，在V型气浮滑槽底部形成一层支撑气膜。多段V型气浮滑槽2托住管坯3，使得管坯3漂浮于V型气浮滑槽内，并依靠管坯从管坯挤出装置中的挤出力和惯性就可以向前运动。管坯运动过程很少有接触摩擦出现，从而确保了挤出质量稳定、表面质量保护完好。
结合图2至图6所示，所述切割组件包括移动机构4、升降调节机构5、切割头旋转及进给机构6，以及夹持机构7。所述移动机构4设于切割装置的支撑底座9上，用于水平方向上平移切割组件，使得切割组件和管坯的运动保持同步，并在一次切割完成后带动切割组件回复至初始位置。结合图2所示，移动机构4包括第一驱动电机41、第一丝杆螺母组42、移动板43，第一导轨44和第一滑块45，第一驱动电机41带动第一丝杆螺母组42旋转，通过丝杆螺母组42上的螺母带动移动板43通过第一滑块45在第一导轨44上的移动进行移动，从而带动设于移动板43上的升降调节机构5、切割头旋转及进给机构6，以及夹持机构7一同移动。
所述升降调节机构5设于移动机构4的移动板43上，用于根据切割的管坯的不同管径进行调节对向设置的切割片的中心位置，本实施例中的切割片为对称安装于管坯两侧每一切割头51的末端，以实现同时对管坯的对向切割，使得切割片作用于管坯3上的切割力能够相互抵消，从而避免了单向切割可能造成的变形。本实施例中的升降调整机构5上端与切割头旋转及进给机构6相连接，包括依次连接的调节手轮52，第二丝杆螺母组53，第二滑块54、第二导轨55，以及连杆56。第二丝杆螺母组53设于第二导轨55的上方，其旋转丝杆和旋转螺母可左右旋转，左旋螺母和右旋螺母分别通过连接块连接第二滑块54，并分别与两根连杆56相连，两根连杆56连接到上方的旋转基座上。通过旋转第二丝杆螺母组53的左右旋丝杆，使得两根连杆56的夹角发生变化，从而实现上方切割头旋转及进给机构6的升降调节。
切割头旋转及进给机构6包括旋转机构61和进给机构62，旋转机构用于驱动切割片绕管坯轴心做旋转运动，实现对管坯的完全切割。本实施例中旋转机构包括旋转基座611，立板612，轴承支撑组件613，大齿轮614、小齿轮615，以及旋转驱动电机616和旋转检测传感器617。所述旋转驱动电机616与小齿轮615相连接，小齿轮615与大齿轮614啮合实现对大齿轮旋转的驱动。大齿轮614与旋转基座611之间有轴承支撑组件613。大齿轮614中心为空心孔，便于管坯及气浮滑槽通过。旋转基座611两侧设置有两个立板612，立板612与旋转基座611两侧通过沟槽形成可以自由滑动结构且可以通过螺钉锁死固定连接关系。立板612底部与移动机构4的移动板43紧固连接。
所述进给机构62用于根据预设的管坯直径，通过控制系统的程序控制切割片的进给速度和进给量，其包括进给驱动电机621、传动杆622、第三导轨623，切割头固定组件624、切割头51(图5中只示出单侧的切割头，另一侧切割头未示出，且切割片也未示出)，切割片位置传感器及位置检测开关。切割头51固定设置于切割头固定组件624上，进给驱动电机621带动传动杆622，进而带动切割头固定组件624连同切割头51、切割片进行移动，并通过位置检测开关检测到切割片的具体位置，确保超程停机并报警。
所述夹持机构7亦设置于移动机构4上，用于在切割管坯3时夹紧固定管坯，以防止切割力造成管坯变形。本实施例中，夹持机构包括夹持机构基座71，设于夹持机构基座71上的气动夹紧件72，以及柔性夹块73。所述夹持机构基座71连接于移动机构4的移动板43上，所述气动夹紧件72上延伸形成有夹爪。所述柔性夹块73连接到所述夹爪上并在夹紧时与管坯表面相接触，柔性夹块73由两瓣半圆形柔性构件组成，半圆形柔性构件合上时形成一个正好等于管坯直径的圆孔。夹持机构7的高度也可以通过手动调节气动夹紧件72中心高度进行调整。
优选地，本发明陶瓷管坯的自动化同步切割装置还包括对完成切割的陶瓷管坯进行移动到预定位置的送料机构8，以完成对陶瓷管坯的切割及送料。
使用时，从管坯挤出装置挤出的管坯沿V形气浮滑槽2在挤出力及惯性的作用下向前移动，通过非接触测速传感器1检测到其移动速度和移动长度，或通过计算得到移动长度后反馈给控制系统。切割组件在控制系统的控制下，在移动机构4的带动下以与管坯同步的速度向前移动。升降调节机构5根据预先输入的管坯直径，调节两切割头51及切割片的中心位置，使其与管坯中心轴线相重合。当管坯的长度达到预先设计的需要长度时，夹持机构7夹紧管坯，旋转机构61驱动两切割片绕管坯轴心做旋转运动以对管坯进行对向切割，同时，进给机构62根据预先设定的进给量及进给速度驱动两片切割片进给对切，直至完成对管坯的切割后，由送料机构将切下的管坯移送走。夹持机构7、切割头旋转及进给机构6、移动机构4恢复至初始状态，以准备对下一段管坯进行切割，依次往复运动，完成对陶瓷管坯的自动化同步切割的过程。
由此，本发明陶瓷管坯的同步切割方法，包括如下切割步骤：
S1、管坯沿管坯滑槽在挤出力和惯性作用下向前移动，并由检测机构检测出管坯的移动速度；
S2、切割组件在控制系统的控制下，以与管坯同步同向移动；
S3、在管坯达到预设的长度后，切割组件驱动两对向设置的切割片对管坯进行对向切割。
所述步骤S1中，管坯滑槽的底部通过气孔中吹出的压力空气形成有支撑气膜。
所述步骤S3中，所述切割组件对管坯切割前，需要通过升降调节机构预先调整对向设置的切割片的中心线与管坯的中心轴线相重合，并在切割组件对管坯切割时，由夹持机构夹紧管坯。同时，切割片在切割头旋转及进给机构驱动下，以预设的旋转速度、进给量及进给速度进行切割。
以上切割动作完成后，送料机构将切下的管坯移走，所述切割组件上的移动机构、切割头旋转及进给机构、夹持机构在控制系统的控制下复位。
本发明实施例以陶瓷管坯的切割为例进行说明了同步切割装置及切割方法，然本发明所揭示的同步切割装置及切割方法，亦适用于陶瓷棒坯、石墨管坯或棒坯及类似材料及类似形状工件的切割加工，其都涵盖于本发明的保护范围中。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种陶瓷管坯的同步切割装置，其特征在于：包括管坯滑槽、检测机构，以及切割组件；所述检测机构设置于管坯滑槽的一端，用于检测设置于管坯滑槽中管坯的移动速度，所述切割组件包括移动机构，设于所述移动机构上的切割头旋转及进给机构，以及设于所述移动机构上的夹持机构和升降调节机构，所述切割组件在控制程序的控制下，与管坯同步同向移动，并在管坯长度达到预定长度时，启动对向设置的切割片对管坯进行对向切割。
2.根据权利要求1所述的陶瓷管坯的同步切割装置，其特征在于：所述管坯滑槽的底部设有一定数量的气孔，所述气孔中吹出的压力空气在管坯滑槽的底部形成一层支撑气膜。
3.根据权利要求1所述的陶瓷管坯的同步切割装置，其特征在于：所述同步切割装置包括支撑底座，所述移动机构设于所述支撑底座上，用于驱动所述切割组件与管坯同步同向移动或复位至初始位置。
4.根据权利要求3所述的陶瓷管坯的同步切割装置，其特征在于：所述切割头旋转及进给机构用于驱动切割头绕管坯轴心做旋转运动，并以一定的进给速度和进给量驱动设于所述切割头上的切割片对向旋转切割管坯。
5.根据权利要求3所述的陶瓷管坯的同步切割装置，其特征在于：所述夹持机构用于在所述切割片对管坯进行切割时，柔性夹紧管坯；所述升降调节机构用于调整对向设置的切割片的中心线与管坯的中心轴线相重合。
6.根据权利要求1所述的陶瓷管坯的同步切割装置，其特征在于：所述检测机构为非接触测速传感器，其检测到管坯的移动速度，并计算出管坯的长度后反馈给同步切割装置的控制系统。
7.一种根据权利要求1-6任意一项所述的陶瓷管坯的同步切割装置的切割方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、管坯沿管坯滑槽向前移动，并由检测机构检测出管坯的移动速度；
S2、切割组件在控制程序的控制下，与管坯同步同向移动；
S3、在管坯达到预设的长度后，切割组件驱动对向设置的切割片对管坯进行对向切割。
8.根据权利要求7所述的切割方法，其特征在于：所述步骤S1中，管坯滑槽的底部通过气孔中吹出的压力空气形成有支撑气膜。
9.根据权利要求7所述的切割方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述切割组件对管坯切割前，需要通过升降调节机构预先调整对向设置的切割片的中心线与管坯的中心轴线相重合，并在切割组件对管坯切割时，由夹持机构柔性夹紧管坯。
10.根据权利要求7所述的切割方法，其特征在于：还包括切割完成后，所述切割组件上的移动机构、切割头旋转及进给机构、夹持机构的复位动作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |