CN110497032A - 一种超声振动自动控制切管装置 - Google Patents

一种超声振动自动控制切管装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超声振动自动控制切管装置，该切管装置包括用于切开管件的超声振动自动进给切割系统、工作台和设于工作台上的用于带动管件转动的转动系统，超声振动自动进给切割系统包括设置在转动系统上方的圆盘刀具、与圆盘刀具传动连接的进给电机、切割力信号数据采集传感器和控制器，转动系统包括设于工作台上的转动电机和两个管件滚筒，转动电机带动两个管件滚筒转动，两个管件滚筒带动管件转动。与现有技术相比，本发明管件转动稳定，切割性能好，减少了管件切割部位的切口内径缩小量，利用自动控制使管件和圆盘刀具间的切割力保持恒定，减少圆盘刀具磨损，工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、成本低廉，使用维护方便。

Description

一种超声振动自动控制切管装置
技术领域
本发明涉及一种切管机，尤其是涉及一种超声振动自动控制切管装置。
背景技术
切管机广泛应用于机械制造、建筑等领域，由于经常需要切割各种管材，切管机已经成为越来越重要的切割设备。
随着计算机技术的高速发展，机械制造等行业得到飞速的发展，传统的切割加工过程中，当切割大口径的管材时，存在作业量大、操作较困难、生产效率低等弊端。研发自动化程度高、简单实用的切管装置，在高效而廉价地加工出生产所需要产品的同时，操作及维护方便，降低生产成本，提高生产效率是亟待解决的问题。
中国实用新型CN200920307700.X公开了一种切管机，包括机架，在机架上方设有刀架，在刀架上安装有切割刀片，在刀架的下方设有滚轮，滚轮套接在滚轮轴上，滚轮轴安装在机架上，刀架的一端设有刀架升降装置，刀架的另一端设有刀片下压装置，滚轮轴连接有驱动机构，驱动机构固定在机架上，该实用新型利用液压泵下压，操作困难复杂，生产效率低，并且切割力不能实时有效控制，导致切割管件质量差；直接利用电机驱动滚轮的转动，容易产生故障，维护成本高，实用性差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种超声振动自动控制切管装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种超声振动自动控制切管装置，该切管装置包括用于切开管件的超声振动自动进给切割系统、工作台和设于工作台上的用于带动管件转动的转动系统。
优选地，所述的超声振动自动进给切割系统包括圆盘刀具、进给电机、切割力信号数据采集传感器和控制器，所述的控制器分别与切割力信号数据采集传感器和进给电机连接，所述的进给电机用于带动圆盘刀具上下进给，所述的切割力信号数据采集传感器用于采集圆盘刀具的切割力数据，使用时，所述的切割力信号数据采集传感器实时采集圆盘刀具的切割力数据并传输至控制器，所述的控制器根据切割力数据控制进给电机转动，进而控制圆盘刀具上下进给，使切割力保持恒定，减少圆盘刀具磨损，改善管件切割质量。
切割力信号数据采集传感器固定在导杆轴上，其基本原理是在导杆轴上粘贴应变片，利用弹性变形范围内轴向变形量与轴向载荷呈线性关系的原理，通过测量应变量得到轴向力。
优选地，所述的超声振动自动进给切割系统还包括导杆轴传动机构和导杆轴，所述的导杆轴传动机构与进给电机连接，所述的导杆轴一端与导杆轴传动机构连接，另一端与圆盘刀具固定连接，使用时，所述的进给电机通过导杆轴传动机构带动导杆轴和圆盘刀具上下进给。
导杆轴传动机构优选为蜗轮蜗杆减速机，进给电机经蜗轮蜗杆减速机减速后，使导杆轴上下运动。
优选地，所述的超声振动自动进给切割系统还包括用于带动圆盘刀具振动的超声振动机构，所述的超声振动机构设于导杆轴上，使用超声振动机构带动圆盘刀具振动，能改善切割性能，减少管件切割部位的切口内径缩小量。
超声振动机构优选为单向直线超声振动机构，其结构包括超声波发生器、超声换能器、超声变幅杆。超声波发生器通过超声换能器促使超声变幅杆产生振动，带动导杆轴及连带的圆盘刀具产生超声振动。
优选地，所述的转动系统包括转动电机和两个管件滚筒，所述的转动电机带动两个管件滚筒转动，所述的两个管件滚筒带动管件转动。
优选地，所述的管件滚筒包括滚筒、滚筒转轴和滚筒齿轮，所述的滚筒转轴贯穿滚筒，所述的滚筒齿轮设于滚筒转轴的一端。
优选地，所述的转动系统还包括转动传动机构，所述的转动电机通过转动传动机构与管件滚筒传动连接。
优选地，所述的转动传动机构包括三角带、蜗杆、蜗轮、传动齿轮和惰轮，所述的三角带一端与转动电机转动连接，另一端与蜗杆转动连接，所述的蜗杆与蜗轮啮合传动，所述的蜗轮与传动齿轮同轴转动，所述的传动齿轮与惰轮啮合传动，所述的惰轮与滚筒齿轮啮合传动，使用时，所述的转动电机通过三角带带动蜗杆转动，所述的蜗杆带动蜗轮转动，所述的传动齿轮与蜗轮同轴转动，并且，所述的传动齿轮带动惰轮转动，所述的惰轮带动两个滚筒齿轮转动，进而带动两个管件滚筒转动。
优选地，所述的管件滚筒上设有宽度均匀的波纹，保证管件不发生滑动。
优选地，所述的超声振动自动进给切割系统上还设有用于显示切割力数据的显示器，所述的显示器与控制器连接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明进行切管时，利用切割力信号数据采集传感器和控制器，实时调整导杆轴和固定在导杆轴上的圆盘刀具上下移动，使管件和圆盘刀具间的切割力保持恒定，减少圆盘刀具磨损，改善管件切割部位的质量；
(2)本发明进行切管时，利用管件滚筒带动管件转动，滚筒上设有宽度均匀的波纹，使管件的转动足够稳定；
(3)本发明进行切管时，超声振动自动进给切割系统中的超声振动机构带动圆盘刀具振动，改善切割性能，减少管件切割部位的切口内径缩小量；
(4)转动系统的转动传动机构采用带传动、蜗轮蜗杆传动、齿轮传动组成的传动方案带动管件转动，工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、成本低廉，使用维护方便。
附图说明
图1为本发明的一种超声振动自动控制切管装置整体结构图；
图2为本发明的一种超声振动自动控制切管装置侧面图；
图3为本发明中超声振动进给切割控制系统框图；
图4为本发明中转动系统结构图；
图5为本发明中滚筒和滚筒转轴的结构图。
其中，1、进给电机，2、导杆轴传动机构，3、切割力信号数据采集传感器，4、导杆轴，5、超声振动机构，6、圆盘刀具，7、显示器，8、转动电机，9、三角带，10、蜗杆，11、蜗轮，12、传动齿轮，13、惰轮，14、管件滚筒，141、滚筒转轴，142、滚筒，143、滚筒齿轮，15、管件，16、工作台，17、目标切割力输入，18、控制器，19、切割力数据采集处理器，20、目标切割力输出，21、切割力反馈控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。
实施例：
一种超声振动自动控制切管装置，该切管装置包括超声振动自动进给切割系统、工作台16和设于工作台16上的转动系统，转动系统用于带动管件15转动，本实施例中管件15为金属管。
如图1、2所示，超声振动自动进给切割系统用于切开管件16，超声振动自动进给切割系统包括圆盘刀具6、进给电机1、超声振动机构5、导杆轴传动机构2、导杆轴4、切割力信号数据采集传感器3、控制器18和显示器7，导杆轴传动机构2与进给电机1连接，导杆轴4一端与导杆轴传动机构2连接，另一端与圆盘刀具6固定连接，并且超声振动机构5固定在导杆轴4上，显示器7与控制器18连接。
使用时，所述的进给电机1通过导杆轴传动机构2带动导杆轴4和圆盘刀具6上下进给，所述的超声振动机构5带动导杆轴4和圆盘刀具6振动，控制器18分别与切割力信号数据采集传感器3和进给电机1连接，切割力信号数据采集传感器3实时采集圆盘刀具6的切割力数据并传输至控制器18，控制器18根据切割力数据控制进给电机1转动，进而控制圆盘刀具6上下进给，使切割力保持恒定，加工过程中，显示器7会实时显示切割力数据。
切割力信号数据采集传感器3用于采集圆盘刀具6的切割力数据并传输至控制器18，所述的控制器18用于根据切割力数据控制进给电机1转动，进而控制圆盘刀具6上下进给，使圆盘刀具6的切割力恒定。本实施例中，控制器18内设有切割力数据采集处理器19和切割力反馈控制器21。
如图1、2、4所示，转动系统包括转动电机8、转动传动机构和两个管件滚筒14，管件滚筒14包括滚筒142、滚筒转轴141和滚筒齿轮143，滚筒转轴141贯穿滚筒142，滚筒转轴141一端设有齿轮槽，滚筒齿轮143通过齿轮槽与滚筒转轴141固定连接，转动传动机构包括三角带9、蜗杆10、蜗轮11、传动齿轮12和惰轮13，三角带9一端与转动电机8转动连接，另一端与蜗杆10转动连接，蜗杆10与蜗轮11啮合传动，蜗轮11与传动齿轮12同轴转动，传动齿轮12与惰轮13啮合传动，惰轮13与滚筒齿轮143啮合传动，使用时，转动电机8通过三角带9带动蜗杆10转动，蜗杆10带动蜗轮11转动，传动齿轮12与蜗轮11同轴转动，传动齿轮12带动惰轮13转动，惰轮13带动两个滚筒齿轮143转动，进而带动两个管件滚筒14转动。
如图5所示，管件滚筒14的滚筒142中间开设有底部角度为90度的刀槽，滚筒142上设有宽度均匀的波纹，如图5所示波纹的倾斜角度为X＝25°～35°和Y＝25°～35°，波纹间距(滚花)t＝2～3mm，均匀的波纹增加了管件滚筒14与金属管之间的摩擦力，保证金属管不发生滑动的现象，其中X、Y、t根据滚筒142的大小在上述范围内有所变化。
本发明在实际应用时，转动电机8带动两个管件滚筒14旋转，管件滚筒14上的波纹与金属管之间的摩擦力带动金属管旋转，实现切割时的主运动；通过超声振动自动进给切割系统，实时控制圆盘刀具6上下进给移动，保持金属管和圆盘刀具6间的切割力保持恒定，实现对金属管的切割。
本实用新型使用时，超声振动自动进给切割系统的控制原理如图3所示，在控制器中输入目标切割力输入17的数值，控制器控制导杆轴4和圆盘刀具6进给，同时切割力信号数据采集传感器3将切割力数据实时传输给切割力数据采集处理器19，当切割力大于目标切割力输入17时，导杆轴4及固定在导杆轴4上的圆盘刀具6向上微调；当切割力小于目标切割力输入17时，切割力反馈控制器21实时调整导杆轴4和圆盘刀具6向下进给，使金属管和圆盘刀具6间的切割力保持恒定。
上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种超声振动自动控制切管装置，其特征在于，该切管装置包括用于切开管件(15)的超声振动自动进给切割系统、工作台(16)和设于工作台(16)上的用于带动管件(15)转动的转动系统。
2.根据权利要求1所述的一种超声振动自动控制切管装置，其特征在于，所述的超声振动自动进给切割系统包括设置在转动系统上方的圆盘刀具(6)、与圆盘刀具(6)传动连接的进给电机(1)、与圆盘刀具(6)相适配的切割力信号数据采集传感器(3)和控制器(18)，所述的控制器(18)分别与切割力信号数据采集传感器(3)和进给电机(1)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种超声振动自动控制切管装置，其特征在于，所述的超声振动自动进给切割系统还包括导杆轴传动机构(2)和导杆轴(4)，所述的导杆轴传动机构(2)与进给电机(1)连接，所述的导杆轴(4)一端与导杆轴传动机构(2)连接，另一端与圆盘刀具(6)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种超声振动自动控制切管装置，其特征在于，所述的超声振动自动进给切割系统还包括用于带动圆盘刀具(6)振动的超声振动机构(5)，所述的超声振动机构(5)设于导杆轴(4)上。
5.根据权利要求1所述的一种超声振动自动控制切管装置，其特征在于，所述的转动系统包括设于工作台(16)上的转动电机(8)和两个管件滚筒(14)，所述的转动电机(8)带动两个管件滚筒(14)转动，两个管件滚筒(14)带动管件(15)转动。
6.根据权利要求5所述的一种超声振动自动控制切管装置，其特征在于，所述的管件滚筒(14)包括滚筒(142)、滚筒转轴(141)和滚筒齿轮(143)，所述的滚筒转轴(141)贯穿滚筒(142)，所述的滚筒齿轮(143)设于滚筒转轴(141)的一端，所述的转动电机(8)与滚筒齿轮(143)传动连接。
7.根据权利要求6所述的一种超声振动自动控制切管装置，其特征在于，所述的转动系统还包括转动传动机构，所述的转动电机(8)通过转动传动机构与滚筒齿轮(143)传动连接。
8.根据权利要求7所述的一种超声振动自动控制切管装置，其特征在于，所述的转动传动机构包括三角带(9)、蜗杆(10)、蜗轮(11)、传动齿轮(12)和惰轮(13)，所述的三角带(9)绕设在转动电机(8)与蜗杆(10)之间，所述的蜗杆(10)与蜗轮(11)啮合传动，所述的蜗轮(11)与传动齿轮(12)同轴转动，所述的传动齿轮(12)与惰轮(13)啮合传动，所述的惰轮(13)与滚筒齿轮(143)啮合传动。
9.根据权利要求5所述的一种超声振动自动控制切管装置，其特征在于，所述的管件滚筒(14)上设有宽度均匀的波纹。
10.根据权利要求2所述的一种超声振动自动控制切管装置，其特征在于，所述的超声振动自动进给切割系统上还设有用于显示切割力数据的显示器(7)，所述的显示器(7)与控制器(18)电连接。
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