CN109807956A - 切口制样设备及切口制样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种切口制样设备及切口制样方法。切口制样设备包括夹持装置、切割移动装置、切割刀、控制装置以及测量装置。其中，夹持装置用于夹持固定管材。切割刀用于切割管材。切割移动装置与切割刀连接，用于驱切割刀移动。测量装置安装在切割移动装置上，用于获取管材的位置参数以及管材的结构参数。控制装置与测量装置以及切割移动装置电连接，用于根据预设的切割深度以及切割长度并结合位置参数与结构参数生成切割流程，同时依据切割流程控制切割移动装置，以使切割移动装置驱动切割刀对管材进行切割。从而实现对管材进行全自动切口制样，避免了人为操作所带来的切割误差，提高了管材切口制样的精确度与稳定性。

Description

切口制样设备及切口制样方法

技术领域

本发明涉及管材加工技术领域，特别是涉及一种切口制样设备及切口制样方法。

背景技术

PE(聚乙烯)管材由于其耐腐蚀性强、力学性能好、使用寿命长及环保等优势已逐步取代钢管，在城市给排水、燃气等管道系统中广泛使用。但管材在生产、运输及施工等过程中受温度、压力和点载荷等外界因素的影响，容易造成管材慢速裂纹扩展，而慢速裂纹扩展是影响PE管材使用最主要的失效模式。因此，评价PE管材的耐慢速裂纹扩展性能在管材制造中非常重要。

切口管试验(NPT)是评价管材的耐慢速裂纹扩展性能的常用方法之一，该试验方法要求在管材上切出符合试验要求的切口，切口制样的精度直接影响试验的过程及结果。传统的管材切口制样需要人为操作对管材进行切割，导致管材切口误差大，难以达到试验的样品要求。

发明内容

基于此，有必要针对如何提高切口制样精度问题，提供一种切口制样设备及切口制样方法。

一种切口制样设备，包括：

夹持装置，用于夹持管材；

切割刀，用于对所述管材进行切割；

切割移动装置，并且所述切割移动装置与所述切割刀连接，用于驱动所述切割刀移动；

测量装置，安装在所述切割移动装置上，用于获取所述管材的位置参数以及所述管材的结构参数；以及，

控制装置，与所述测量装置以及切割移动装置电连接，用于根据预设的切割深度以及切割长度并结合所述位置参数与所述结构参数生成切割流程，同时根据所述切割流程控制所述切割移动装置，以使所述切割移动装置驱动所述切割刀对所述管材进行切割。

上述切口制样设备能通过测量装置精准获取到管材的空间位置以及长度、壁厚等结构参数，并且能通过控制装置自动生成切割流程，从而实现对管材进行全自动切口制样，避免了人为操作所带来的切割误差，提高了管材切口制样的精确度与稳定性。

在其中一个实施例中，所述夹持装置包括间隔设置的第一夹持件以及第二夹持件，所述第一夹持件上设置有第一卡槽以及所述第二夹持件设置有第二卡槽。

在其中一个实施例中，所述夹持装置还包括与所述第一夹持件连接的第一气缸以及与所述第二夹持件连接第二气缸，所述第一气缸以及所述第二气缸均与所述控制装置电连接，用于驱动所述管材做靠近或远离所述切割刀的运动。

在其中一个实施例中，所述切口制样设备还包括放料装置，所述放料装置设置于所述第一夹持件以及第二夹持件之间，所述放料装置与所述控制装置电连接，所述放料装置用于将所述管材放入所述夹持装置中或将所述管材从所述夹持装置取出。

在其中一个实施例中，所述放料装置包括连杆、支撑架以及动力缸，所述连杆穿设在所述支撑架上，所述动力缸与所述支撑架的一端连接，所述动力缸用以驱动所述支撑架绕所述连杆转动。

在其中一个实施例中，所述切割移动装置包括用于驱动所述切割刀沿所述管材的轴向移动的长度进给装置，所述长度进给装置包括滑动导轨、滑动底座以及滑动机架，所述滑动导轨的延伸方向与所述管材的轴向一致，所述滑动底座与所述滑动导轨滑动配合，所述滑动机架与所述滑动底座连接。

在其中一个实施例中，所述切割移动装置包括用于驱动所述切割刀沿所述管材的径向移动的深度进给装置，所述深度进给装置包括第一伸缩件，所述第一伸缩件的一端连接所述滑动机架，所述第一伸缩件的另一端连接所述切割刀。

在其中一个实施例中，所述第一伸缩件内设置有用以吸附切屑的吸尘装置，所述吸尘装置包括吸尘软管以及与所述吸尘软管连接的吸尘电机。

在其中一个实施例中，所述切割刀为V型刀或槽铣刀，所述切割刀与所述控制装置电连接。

在其中一个实施例中，所述结构参数包括所述管材的长度以及所述管材的壁厚。

在其中一个实施例中，所述切口制样设备还包括工作台，所述夹持装置设置在工作台下，所述切割移动装置可活动地设置在所述工作台上，所述工作台上还开设有切割槽，所述切割槽正对所述切割刀。

在其中一个实施例中，所述工作台上设置有标尺。

在其中一个实施例中，切口制样设备还包括警示灯，所述警示灯与所述控制装置电连接，所述警示灯用于提示所述切口制样设备现所处的工作状态或非工作状态或异常状态。

在其中一个实施例中，切口制样设备还包括控制面板，所述控制面板与所述控制装置电连接，所述控制面板上设置有启动按钮、急停按钮、模式切换按钮，所述启动按钮用于连通所述切割刀以及所述切割移动装置的供电；所述急停按钮用于关闭所述切割刀以及所述切割移动装置的供电；所述模式切换按钮用于实现手动模式与自动模式之间的切换。

在其中一个实施例中，所述切口制样设备还包括管材翻转装置，所述管材翻转装置与所述控制装置电连接，用于驱动所述管材绕周向转动。

在其中一个实施例中，所述测量装置为红外扫描设备或激光扫描设备。

一种切口制样方法，包括以下步骤：

发送夹持指令，所述夹持指令用于控制夹持装置固定管材；

获取测量装置检测到的所述管材的位置参数以及所述管材的结构参数；

根据预设的所述管材的切割深度、切割长度及所述位置参数与所述结构参数生成切割流程，发送切割指令，所述切割指令用于控制切割移动装置驱动切割刀对所述管材进行切割。

上述管材切口制样方法能通过控制装置获取测量装置检测到管材的位置以及结构参数，并且能通过控制装置实现全自动对管材进行切口制样，避免了人为操作所带来的切割误差，提高了管材切口制样的精确度与稳定性。

附图说明

图1为一实施例的切口制样设备的正视图；

图2为图1中所示的切口制样设备的立体图；

图3为一实施例的切口制样方法的流程图。

其中：

100、切口制样设备； 110、夹持装置； 111、第一夹持件；

1111、第一卡槽； 112、第二夹持件； 1121、第二卡槽；

113、第一气缸； 114、第二气缸； 120、切割移动装置；

121、长度进给装置； 1211、滑动导轨； 1212、滑动底座；

1213、滑动机架； 122、深度进给装置； 1221、第一伸缩件；

130、切割刀； 131、刀具； 132、电机；

140、控制装置； 150、测量装置； 160、放料装置；

161、连杆； 162、支撑架； 163、动力缸；

170、工作台； 171、切割槽。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1以及图2，一实施例的切口制样设备100包括夹持装置110、切割移动装置120、切割刀130、控制装置140以及测量装置150。其中，夹持装置110用于夹持固定管材。切割刀130用于切割管材，以在管材上形成试验所需的切口。切割移动装置120与切割刀130连接，用于驱切割刀130移动，以使切割刀130切出所需长度与深度的切口。测量装置150安装在切割移动装置120上，并且测量装置150能跟随切割移动装置120移动。测量装置150优选为红外扫描设备或激光扫描设备。测量装置150用于对管材进行扫描，以获取管材的位置参数以及管材的结构参数。具体地，管材的位置参数用于反映此时管材的空间位置，管材的位置参数可由测量装置150先测量管材外壁到测量装置150的距离，再经过控制装置140的换算后得到。管材的结构参数包括但不限于管材的长度以及壁厚。管材的结构参数由测量装置150跟随切割移动装置120移动过程中，对管材进行整体扫描后得到。

进一步地，控制装置140作为切口制样设备100的控制中心，用于对管材切口制样中的装夹、测量以及切割整个过程进行全自动控制。具体地，控制装置140与测量装置150以及切割移动装置120电连接。在切割前可在控制装置140内输入预设的切割深度以及切割长度。控制装置140从测量装置150中获取管材的位置参数与结构参数，并根据预设的切割深度、预设的切割长度、管材的位置参数以及管材的结构参数自动生成切割流程。同时控制装置140依据该切割流程控制切割移动装置120，切割移动装置120驱动切割刀130对管材进行切割，最终在管材上形成符合试验要求的切口。

上述切口制样设备100能通过测量装置150精准获取到管材的空间位置以及长度、壁厚等结构参数。并且能通过控制装置140自动生成切割流程，从而实现对管材进行全自动切口制样，避免了人为操作所带来的切割误差，提高了管材切口制样的精确度与稳定性。

在本实施例中，切口制样设备100还包括工作台170，夹持装置110设置在工作台170下，切割移动装置120可活动地设置在工作台170上，并且夹持装置110与切割刀130对应设置。工作台170上还开设有切割槽171，切割槽171正对切割刀130，从而切割刀130能在切割移动装置120的驱动下穿过切割槽171对管材进行切割。

具体地，夹持装置110包括间隔设置的第一夹持件111以及第二夹持件112。第一夹持件111上设置有第一卡槽1111，第二夹持件112设置有第二卡槽1121。进一步地，第一卡槽1111与第二卡槽1121均为V形槽。第一夹持件111以及第二夹持件112分别用于夹持管材的两端。

进一步地，第一夹持件111下连接有第一气缸113，第二夹持件112连下接第二气缸114。第一气缸113以及第二气缸114均与控制装置140电连接。在管材装夹完成后，第一气缸113以及第二气缸114能带动管材上升，做靠近切割刀130的运动。在管材切割完成后，第一气缸113以及第二气缸114能带动管材下降，做远离切割刀130的运动。值得说明的是，第一气缸113以及第二气缸114也可以采用液压缸等代替，在此不做限制。

在本实施例中，切口制样设备100还包括用于对管材进行上下料操作的放料装置160。放料装置160设置于第一夹持件111以及第二夹持件112之间，并且放料装置160与控制装置140电连接，放料装置160用于将管材放入夹持装置110中或将所述管材从夹持装置110取出。

具体地，放料装置160包括连杆161、支撑架162以及动力缸163。所述连杆161可活动地穿设在支撑架162上。动力缸163与支撑架162的一端连接，动力缸163用以驱动支撑架162绕连杆161转动。在上料时，管材放置上支撑架162上，动力缸163收缩，使得支撑架162绕连杆161转动，以致支撑架162的靠近动力缸163的一端下降，支撑架162的远离动力缸163的一端抬起。此时支撑架162形成倾斜结构，管材能沿着支撑架162滚入第一卡槽1111以及第二卡槽1121内。在管材切口切割完成后，第一夹持件111与第二夹持件112下落至初始位置。此时动力缸163伸长，使得支撑架162绕连杆161转动，以致支撑架162的靠近动力缸163的一端上升，支撑架162的远离动力缸163的一端下落。管材被支撑架162顶出第一卡槽1111以及第二卡槽1121，并沿着支撑架162滚出切口制样设备100，此时下料完成。

具体地，在本实施例中，切割移动装置120包括用于驱动切割刀130沿管材的轴向移动的长度进给装置121以及用于驱动切割刀130沿管材的径向移动的深度进给装置122，其中，长度进给装置121包括滑动导轨1211、滑动底座1212以及滑动机架1213。滑动导轨1211包括两根，分别安装在工作台170两侧，并且滑动导轨1211的延伸方向与管材的轴向一致。滑动底座1212的数量也为两个，滑动底座1212与滑动导轨1211滑动配合。滑动机架1213与滑动底座1212连接。

具体地，深度进给装置122安装在滑动机架1213上，并能跟随滑动机架1213沿滑动导轨1211移动。进一步地，深度进给装置122包括第一伸缩件1221，第一伸缩件1221的一端连接滑动机架1213，第一伸缩件1221的另一端连接切割刀130。第一伸缩件1221与控制装置140电连接，第一伸缩件1221的伸缩动作能实现切割刀130在管材的径向方向上移动，以控制切口的切割深度。

进一步地，第一伸缩件1221内设置有吸尘装置(未示出)，吸尘装置包括吸尘软管以及与吸尘软管连接的吸尘电机。吸尘装置能吸附管材切割时产生的切屑，防止切屑掉入切口中，影响后续切割的精度。

在本实施例中，切割刀130包括刀具131以及与刀具131连接的电机132，电机132与控制装置140电连接。进一步地，切割刀130为V型刀或槽铣刀，当管材壁厚大于50mm时，切割刀130采用槽铣刀。当管材壁厚小于50mm时，切割刀130采用V型刀。

在本实施例中，切口制样设备100还包括控制面板(未示出)，控制面板与控制装置140电连接。控制面板上设置有启动按钮、急停按钮以及模式切换按钮。其中，启动按钮用于连通切割刀130以及切割移动装置120的供电，以启动切割过程。急停按钮用于在某些紧急情况下关闭切割刀130以及所述切割移动装置120的供电，防止意外发生。模式切换按钮用于实现手动模式与自动模式之间的切换。在自动模式下切割过程由控制装置140全程控制。在手动模式下，切口制样设备100与工人配合完成切割过程，例如在手动模式下，由工人完成管材的上下料或切割刀130的对刀工作。

在本实施例中，工作台170上设置有标尺，用于在手动模式下辅助员工进行切割。

进一步地，切口制样设备100还包括警示灯(未示出)，警示灯设置在工作台170上，并且警示灯与控制装置140电连接。警示灯用于提示切口制样设备100所处的工作状态或非工作状态或异常状态。例如当切口制样设备100处于工作状态时，警示等亮绿光。当切口制样设备100处于非工作状态时，警示灯不亮。当切口制样设备100处于异常状态时，警示灯亮红灯。

具体地，切口制样设备100还包括管材翻转装置(未示出)，管材翻转装置与控制装置140电连接，用于驱动管材绕管材自身周向转动。当需要在管材的周向上切出多个切口时。管材完成一个切口的切割后，通过管材翻转装置将管材翻转一定角度，从而能在管材上进行另一个切口的切割。如此重复，即可在管材的周向上切出多个切口。

在其中一个实施例中，管材翻转装置包括传送带(未示出)，传送带设置在第一夹持件111以及第二夹持件112之间。当管材完成第一个切口切割后，第一夹持件111以及第二夹持件112下落到初始位置，此时管材外壁与传送带抵接，传送带带动管材绕周向转动一定角度。第一夹持件111以及第二夹持件112再上升，此时可对管材进行第二个切口的切割。如此类推，直至在管材的周向上切出所需的切口个数。

参见图3，本申请还提供一种切口制样方法，具体地，包括以下步骤：

S110:发送夹持指令，夹持指令用于控制夹持装置固定管材；

具体地，在其中一个实施例中，放料装置160将管材送入夹持装置110中，控制装置140发出夹持指令，夹持装置110将管材固定并通过第一气缸113以及第二气缸114将管材抬升至顶。

S120:获取测量装置检测到的管材的位置参数以及管材的结构参数；

具体地，控制装置140能获取到测量装置150测量的管材外壁到测量装置150的距离，再经过控制装置140的换算后得到管材的位置参数。控制装置110还能获取到测量装置150对管材进行整体扫描后得到管材的结构参数。其中棺材的结构参数包括但不限于管材的长度以及壁厚。

S130:根据预设的管材的切割深度、切割长度及位置参数与结构参数生成切割流程，发送切割指令，切割指令用于控制切割移动装置驱动切割刀对管材进行切割；

具体地，在切割前，将预设的管材的切割深度以及预设的切割长度输入控制装置140中，控制装置140根据预设的管材的切割深度、切割长度及位置参数与结构参数生成切割流程，并依切割流程向切割移动装置120发送切割指令。进一步地，长度进给装置121根据切割指令控制切割刀130的长度进给量，深度进给装置12根据切割指令2控制切割刀130的深度进给量。在切割过程中吸尘装置及时将切屑吸走。

进一步地，待切口切割完成后还包括以下步骤：

S140:发出退出指令，退出指令用于控制切割移动装置120驱动切割刀130退回初始位置，并用于驱动夹持装置110下降到初始位置；

上述切口制样方法通过测量装置150精准获取到管材的空间位置以及长度、壁厚等结构参数。并且能通过控制装置140自动生成切割流程，从而实现对管材进行全自动切口制样，避免了人为操作所带来的切割误差，提高了管材切口制样的精确度与稳定性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种切口制样设备，其特征在于，包括：

夹持装置，用于夹持管材；

切割刀，用于对所述管材进行切割；

切割移动装置，与所述切割刀连接，用于驱动所述切割刀移动；

测量装置，安装在所述切割移动装置上，用于获取所述管材的位置参数以及所述管材的结构参数；以及，

控制装置，与所述测量装置以及切割移动装置电连接，用于根据预设的切割深度以及切割长度并结合所述位置参数与所述结构参数生成切割流程，同时依据所述切割流程控制所述切割移动装置，以使所述切割移动装置驱动所述切割刀对所述管材进行切割。

2.根据权利要求1所述的切口制样设备，其特征在于，所述夹持装置包括间隔设置的第一夹持件以及第二夹持件，所述第一夹持件上设置有第一卡槽，所述第二夹持件设置有第二卡槽；所述夹持装置还包括与所述第一夹持件连接的第一气缸以及与所述第二夹持件连接第二气缸，所述第一气缸以及所述第二气缸均与所述控制装置电连接，用于驱动所述管材做靠近或远离所述切割刀的运动。

3.根据权利要求2所述的切口制样设备，其特征在于，所述切口制样设备还包括放料装置，所述放料装置设置于所述第一夹持件以及第二夹持件之间，所述放料装置与所述控制装置电连接，所述放料装置用于将所述管材放入所述夹持装置中或将所述管材从所述夹持装置取出；所述放料装置包括连杆、支撑架以及动力缸，所述连杆穿设在所述支撑架上，所述动力缸与所述支撑架的一端连接，所述动力缸用以驱动所述支撑架绕所述连杆转动。

4.根据权利要求1所述的切口制样设备，其特征在于，所述切割移动装置包括用于驱动所述切割刀沿所述管材的轴向移动的长度进给装置，所述长度进给装置包括滑动导轨、滑动底座以及滑动机架，所述滑动导轨的延伸方向与所述管材的轴向一致，所述滑动底座与所述滑动导轨滑动配合，所述滑动机架与所述滑动底座连接。

5.根据权利要求4所述的切口制样设备，其特征在于，所述切割移动装置包括用于驱动所述切割刀沿所述管材的径向移动的深度进给装置，所述深度进给装置包括第一伸缩件，所述第一伸缩件的一端连接所述滑动机架，所述第一伸缩件的另一端连接所述切割刀。

6.根据权利要求5所述的切口制样设备，其特征在于，所述第一伸缩件内设置有用以吸附切屑的吸尘装置，所述吸尘装置包括吸尘软管以及与所述吸尘软管连接的吸尘电机。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的切口制样设备，其特征在于，所述切口制样设备还包括工作台，所述夹持装置设置在工作台下，所述切割移动装置可活动地设置在所述工作台上，所述工作台上还开设有切割槽，所述切割槽正对所述切割刀。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的切口制样设备，其特征在于，所述切口制样设备还包括控制面板，所述控制面板与所述控制装置电连接，所述控制面板上设置有启动按钮、急停按钮以及模式切换按钮，所述启动按钮用于连通所述切割刀以及所述切割移动装置的供电；所述急停按钮用于关闭所述切割刀以及所述切割移动装置的供电；所述模式切换按钮用于实现手动模式与自动模式之间的切换。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的切口制样设备，其特征在于，所述切口制样设备还包括管材翻转装置，所述管材翻转装置与所述控制装置电连接，用于驱动所述管材绕周向转动。

10.一种切口制样方法，其特征在于，包括以下步骤：

发送夹持指令，所述夹持指令用于控制夹持装置固定管材；

获取测量装置检测到的所述管材的位置参数以及所述管材的结构参数；

根据预设的所述管材的切割深度、切割长度及所述位置参数与所述结构参数生成切割流程，发送切割指令，所述切割指令用于控制切割移动装置驱动切割刀对所述管材进行切割。