CN110977204B - 一种多规格管料同批下料的切管分管系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多规格管料同批下料的切管分管系统及其操作方法，包括机械本体与电气控制系统。所述机械本体由送管装置、切管装置、分管装置组成。送管装置以伺服电机为动力，推动管材进入切管装置；切管装置使用激光切割器将管料切分成长度不一的管件；分管装置的机架与分管盖板形成斜坡可按管件长度将管件分选进五个机架隔断中。所述电气控制系统由GUS400嵌入式运动控制器、对射式光电开关、伺服电机、伺服驱动器、电磁阀、控制面板组成，可控制切管分管系统按程序实现全自动运作。本发明可以实现自动上料、测量管料长度，可将管料切分成四种不同长度的管件并按长度分选；根据编程方式不同，可实现不同功能。

Description

一种多规格管料同批下料的切管分管系统

技术领域

本发明属于机械加工设备领域，具体是一种多规格管料同批下料的切管分管系统。

背景技术

随着我国装备制造业的发展，高精度、多品类的管材生成需求愈发明显，现在国内开始发展的管材三维矢量精确成形系统可完成高精度、多种类的管材加工，备料要求在短时间提供多种长度的原材料管件；传统的切管设备在同批次连续加工中只能切出一种长度的管件，当原材料管料长度与所需管件长度整数倍数值相差较大时，就会造成大量的余料浪费，且当同时有多种长度管件的切割需求时，传统设备只能安排多批次生产，效率较低。

对工业生产中的管材切割下料问题，已经有了大量的基于整数规划的数学模型可以提供余料最少，生产效率最高的切管方案，但这些下料方案都需要将一根管料切割成几段长度不同的管件。由此，传统切管设备亦无法将基于整数规划的钢管最优化下料方案付诸实施。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种多规格管料同批下料的切管分管系统，可以在同批次管材下料中切出最多四种长度的管件并按长度分别放置，藉此实施基于整数规划的钢管最优化下料方案。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种多规格管料同批下料的切管分管系统，包括机械本体与电气控制系统，其特征在于，所述机械本体由送管装置、切管装置、分管装置组成，所述送管装置位于系统的最上游，所述送管装置安装有对射式光电开关一的一侧为出料端，所述切管装置位于系统的中游，所述切管装置装有送管轮的一端为进料侧，所述分管装置位于系统下游，切管装置放置在送管装置的出料端，且切管装置的进料侧与送管装置相邻，所述切管装置包括机架、送管轮组件、辅助送管轮组件、切管装置对射式光电开关二、气动卡盘组件、激光切割组件及控制面板组件，所述机架是由钢板连接而成的中空结构，所述机架内部空腔安装有电气控制系统，所述气动卡盘组件安装在机架上部凸起的一个垂直空间中，气动卡盘在远离送管装置的方向伸出机架，所述送管轮组件与辅助送管轮组件平行布置在机架靠近送管装置的一侧，所述送管轮轴心到辅助送管轮轴心的连线与气动卡盘轴心线垂直，所述切管装置对射式光电开关二安装在送管轮组件与辅助送管轮组件之间的机架上表面，与送管轮轴心到辅助送管轮轴心的连线平行，所述激光切割组件与控制面板组件安装在机架远离送管装置一侧的机架上表面；

所述气动卡盘组件包括第三伺服电机、气动卡盘以及传动机构，所述传动机构设置在机架空腔内；

所述第三伺服电机垂直安装于机架靠近送管装置一侧的外表面，电机轴通过机架上开的通孔伸入机架内，连接在传动机构输入端的同步带轮上，所述气动卡盘垂直布置在机架远离送管装置一侧的外表面，并与传动机构输出空心轴连接，所述输出空心轴外圆设有一圈同步带轮，所述输出空心轴通过第一轴承与第二轴承安装在机架内，所述同步带轮以及输出空心轴通过同步带传动连接。

所述送管轮组件包括送管轮以及第二伺服电机，所述第二伺服电机安装在机架空腔内，电机轴从机架上表面的通孔伸出，所述送管轮固定套接在第二伺服电机的输出轴上；

所述辅助送管轮组件包括辅助送管轮、连接轮轴以及推送气缸，所述推送气缸安装在机架空腔内，，所述连接轮轴的一端与推送气缸顶杆固定连接，另一端从机架上表面的长方形孔伸出，所述辅助送管轮以间隙配合安装在连接轮轴伸出机架的一端，所述辅助送管轮可绕连接轮轴自由转动；

所述送管轮与辅助送管轮的外侧壁上皆设有防滑纹。

分管装置布置于切管装置的右侧，所述电气控制系统由GUS400嵌入式运动控制器、对射式光电开关、伺服电机、伺服驱动器、电磁阀、控制面板组成，电气控制系统中的对射式光电开关由对射式光电开关一、切管装置对射式光电开关二组成，电气控制系统安装于切管装置内，

所述分管装置包括分管机架、斜板、分管气缸组以及盖板组，所述分管机架由方管焊接而成，其上表面呈斜坡状，分管机架按一定间隔设置有垂直板，所述垂直板将分管机架分隔出五个独立隔间，所述盖板组由五个结构相同的盖板构成，每个盖板铺设在分管机架上表面上，且分别位于五个独立隔间上方；

所述盖板一侧有轴孔，所述轴孔内设有销轴，所述盖板通过销轴安装在机架上，可上下开合，所述盖板与垂直板上平面在分管机架上形成平滑的斜坡，所述斜板固定在分管机架上表面较高的一侧，与分管机架形成一个两段式的斜坡结构。

更进一步，所述送管装置包括料架、推管支架、托管支架、推管小车以及取管机构，所述推管支架一端为垂直面，另一端为三角形支架面，所述托管支架由方管焊接而成，其上表面每隔固定长度布置一道横梁，托管支架末端的一根横梁的中间位置安装有对射式光电开关一，在其余的每根横梁上布置一对托管轮组，所述托管轮组以横梁中分线为对称轴呈V形对称布置，所述推管支架与托管支架首尾相接放置，所述推管支架有垂直面的一端与托管支架安装有托管轮组的一端相贴合，所述料架为上端面为倾斜平面的支撑架，所述料架布置于托管支架侧面，且料架倾斜平面最低面的侧面与托管支架侧平面贴合，所述料架位于托管支架靠近推管支架的一端，所述取管机构平行布置于托管支架上端面上，且取管机构与料架倾斜平面的底面的高度相同，所述推管支架、托管支架、料架通过地脚螺丝固定，所述推管小车设于推管支架上端面上；

所述推管支架的上平面装配有一对平行直线导轨，两个所述平行直线导轨中的左侧导轨下方安装有沿导轨平行方向布置的斜齿条，所述平行直线导轨与斜齿条的长度相同且略短于推管支架上平面的长度，所述推管小车安装于两个平行直线导轨上；

所述推管小车包括车体、导轨滑块、第一伺服电机以及斜齿轮，所述车体由一块平面底板和与之垂直的一块侧板焊接而成，所述导轨滑块共设有四个，四个所述导轨滑块安装在车体的平面底板下表面，并与推管支架上平面的平行直线导轨呈一边两个的规则相配合，所述第一伺服电机垂直安装在车体的平面底板的上表面，且电机轴穿过车体的平面底板的轴孔且伸出车体的平面底板的下表面，所述斜齿轮安装在第一伺服电机的电机轴上，且与推管支架上的斜齿条相啮合；

所述取管机构包括取管气缸组、取管架，所述取管气缸组由四个取管气缸构成，分别为第一取管气缸、第二取管气缸、第三取管气缸、第四取管气缸，四个所述取管气缸按一边两个的规则竖直固定于托管支架两侧，所述取管架为平面框架结构，上表面靠左侧位置设置有垂直突起结构，所述垂直突起结构右侧的上表面为左低右高的斜坡，所述取管架侧壁与四个取管气缸的顶杆连接，所述取管气缸组未伸出时，取管架与托管支架上平面紧密贴合，所述料架上端面倾斜平面最低的管料处于取管架的右端上方。

更进一步，所述分管气缸组包括五个结构相同的分管气缸，五个所述分管气缸分别固定于盖板下靠近切管装置一侧的垂直板上，气缸顶杆上安装有滚轮，所述滚轮抵于盖板下表面上。

更进一步，其运行步骤具体如下：

步骤一：将管料依次并列成排放置在料架上，在控制面板上以数组形式输入切管方案，并将数组下标n初始化为0，在输入切管方案后，切管分管系统在GUS400嵌入式运动控制器中的程序控制下自动运行；

步骤二：启动推管小车回零，零点设定于推管支架上侧平行直线导轨远离托管支架的一端；

步骤三：启动取管气缸组，取管机构动作，从料架取下一根管料放置在托管轮组上；

步骤四：延时一段时间，等待取管动作完成，启动第一伺服电机，所述推管小车向托管轮组方向移动，推动管料沿托管轮组向切管装置移动；

步骤五：管料前端触发对射式光电开关一，GUS400嵌入式运动控制器读取第一伺服电机的编码器位置，计算出当前管长，当管长符合切管方案要求的长度时，进行后面的步骤，否则报错；

步骤六：管料前端触发切管装置对射式光电开关二，GUS400嵌入式运动控制器接收到信号，启动推送气缸，推送气缸推动辅助送管轮压住管料，同时推管小车后退回原点；

步骤七：延时一段时间，等待辅助送管轮动作到位，启动第二伺服电机，所述管料在送管轮的滚动摩擦下向气动卡盘方向移动一定距离，移动此距离后，所述管料前端正好与激光切割器射线位置对齐；

步骤八：以目前位置为第n段管件起点，按照切管方案驱动第二伺服电机使管料位移第n段管的管长后停止，同时启动对应的分管气缸顶起盖板，关闭其他分管气缸；

步骤九：在GUS400嵌入式运动控制器中将n加一；

步骤十：启动气动卡盘，夹紧管料；

步骤十一：延时一段时间，等待气动卡盘夹紧后，控制推送气缸回缩，辅助送管轮松开管料；

步骤十二：延时一段时间，等待推送气缸缩回到位，启动第三伺服电机与激光切割器，第三伺服电机驱动气动卡盘旋转，所述气动卡盘夹住管料被激光切割器旋转着切割一周形成管件，从气动卡盘落向斜板，管件沿斜坡向下滚动，遇到对应隔间时，由于盖板被顶起，落入隔间；

步骤十三：关闭激光切割器，关闭第三伺服电机，启动推送气缸带动辅助送管轮压住管料；

步骤十四：延时一段时间等待推送气缸到位，松开气动卡盘；

步骤十五：重复步骤八至步骤十四，直到本根管料上所有管件已经切割完，仅剩余料。

步骤十六：第二伺服电机旋转，当对射式光电开关一没有被遮挡信号，说明余料尾端已经离开送管装置，不会干涉后一根管料上料；同时启动分管机架余料隔间对应的分管气缸，关闭其他分管气缸；

步骤十七：控制器控制第二伺服电机以较高速度转动一定圈数，将余料管抛至分管装置斜板，并滚落至余料隔间；

步骤十八：停转第二伺服电机并控制推送气缸回缩；

步骤十九：重复步骤三～步骤十八，直至本批管料全部加工完成。

本发明的有益效果：本发明在进行多种长度管件的切割时可同批次生产，无需安排多批次生产，无需人员根据生产产品的不同规程而采用多个机器进行加工，从而大大节约管道的生产加工速度，大大的提高了生产效率，同时本发明能够同时生产不同长度和批次的管道，并且对不同长度的管道进行分类收集，大大提高加工和管道的分类效率，降低工人的工作负担，由于本发明能够同时对不同长度的管道进行加工，因此可根据原材料管料长度进行有效切割计划，避免了大量的余料浪费，大大的节省了材料，节约了成本。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种多规格管料同批下料的切管分管系统的总体结构示意图。

图2为本发明一种多规格管料同批下料的切管分管系统的送管装置的结构示意图。

图3为本发明一种多规格管料同批下料的切管分管系统的送管装置侧面剖视图。

图4为本发明一种多规格管料同批下料的切管分管系统的取管机构的未取管的结构示意图。

图5为本发明一种多规格管料同批下料的切管分管系统的取管机构的取管的结构示意图。

图6为本发明一种多规格管料同批下料的切管分管系统的切管装置的结构示意图。

图7为本发明一种多规格管料同批下料的切管分管系统的切管装置俯视图。

图8为本发明一种多规格管料同批下料的切管分管系统的送管轮组件以及辅助送管轮组件的正面剖视图。

图9为本发明一种多规格管料同批下料的切管分管系统的分管装置的结构示意图。

图10为本发明一种多规格管料同批下料的切管分管系统的分管装置的侧面剖视图。

具体实施方式

参阅图1-10所示，一种多规格管料同批下料的切管分管系统，包括机械本体与电气控制系统，机械本体由送管装置1、切管装置2、分管装置3组成，送管装置1位于系统的最上游，送管装置1安装有对射式光电开关一117的一侧为出料端，切管装置2位于系统的中游，切管装置2装有送管轮201的一端为进料侧，分管装置3位于系统下游，切管装置2放置在送管装置1的出料端，且切管装置2的进料侧与送管装置1相邻，分管装置3布置于切管装置的右侧，电气控制系统由GUS400嵌入式运动控制器、对射式光电开关、伺服电机、伺服驱动器、电磁阀、控制面板组成，电气控制系统中的对射式光电开关由对射式光电开关一、对射式光电开关二组成，电气控制系统安装于切管装置2内。

如图2所示，送管装置1包括料架101、推管支架109、托管支架111、推管小车115以及取管机构116，推管支架109一端为垂直面，另一端为三角形支架面，托管支架111由方管焊接而成，其上表面每隔固定长度布置一道横梁，托管支架111末端的一根横梁的中间位置安装有对射式光电开关一117，在其余的每根横梁上布置一对托管轮组112，托管轮组112以横梁中分线为对称轴呈V形对称布置，推管支架109与托管支架111首尾相接放置，推管支架109有垂直面的一端与托管支架111安装有托管轮组112的一端相贴合，料架101为上端面为倾斜平面的支撑架，料架101布置于托管支架111侧面，且料架101倾斜平面最低面的侧面与托管支架111侧平面贴合，料架101位于托管支架111靠近推管支架109的一端，取管机构116平行布置于托管支架111上端面上，且取管机构116与料架101倾斜平面的底面的高度相同，推管支架109、托管支架111、料架101通过地脚螺丝固定，推管小车115设于推管支架109上端面上。

如图3所示，推管支架109的上平面装配有一对平行直线导轨104，两个平行直线导轨104中的左侧导轨下方安装有沿导轨平行方向布置的斜齿条103，平行直线导轨104与斜齿条103的长度相同且略短于推管支架109上平面的长度，推管小车115安装于两个平行直线导轨104上。

推管小车115包括车体108、导轨滑块107、第一伺服电机106以及斜齿轮105，车体108由一块平面底板和与之垂直的一块侧板焊接而成，导轨滑块107共设有四个，四个导轨滑块107安装在车体108的平面底板下表面，并与推管支架109上平面的平行直线导轨104呈一边两个的规则相配合，第一伺服电机106垂直安装在车体108的平面底板的上表面，且电机轴穿过车体108的平面底板的轴孔且伸出车体108的平面底板的下表面，斜齿轮105安装在第一伺服电机106的电机轴上，且与推管支架109上的斜齿条103相啮合。

如图4-5所示，取管机构116包括取管气缸组110、取管架113，取管气缸组110由四个取管气缸构成，分别为第一取管气缸、第二取管气缸、第三取管气缸、第四取管气缸，四个取管气缸按一边两个的规则竖直固定于托管支架111两侧，取管架113为平面框架结构，上表面与靠左侧的位置设置有垂直突起结构114，垂直突起结构右侧的上表面为左低右高的斜坡，取管架113侧壁与四个取管气缸的顶杆连接，取管气缸组110未伸出时，取管架113与托管支架111上平面紧密贴合，料架101上端面倾斜平面最低的管料102处于取管架113的右端上方，取管气缸组110未伸出时，取管架113落在托管支架111上平面，料架101上一根管料102处于取管架113的右端上方，当取管气缸组110伸出，取管架113被抬起，将管料102抬起，管料102顺着取管架113右侧上表面的斜坡向左滚动至垂直突起结构114处停止；当取管气缸组110再次缩回，取管架113落回托管支架111上平面，管料102落在托管轮组112上，同时下一根管料沿料架101的倾斜平面滚动至取管架113上方。

如图6-7所示，切管装置2包括机架206、送管轮组件21、辅助送管轮组件22、切管装置对射式光电开关二205、气动卡盘组件23、激光切割组件209及控制面板组件208，机架206是由钢板连接而成的中空结构，所述机架206内部空腔安装有电气控制系统，气动卡盘组件23安装在机架206上部凸起的一个垂直空间中，气动卡盘207在远离送管装置1的方向伸出机架206，送管轮组件21与辅助送管轮组件22平行布置在机架206靠近送管装置1的一侧，送管轮201轴心到辅助送管轮203轴心的连线与气动卡盘207轴心线垂直，切管装置对射式光电开关二205安装在送管轮组件21与辅助送管轮组件22之间的机架206上表面，与送管轮201轴心到辅助送管轮203轴心的连线平行，激光切割组件209与控制面板组件208安装在机架206远离送管装置1一侧的机架206上表面。

气动卡盘组件23包括第三伺服电机204、气动卡盘207以及传动机构，传动机构设置在机架206空腔内。

第三伺服电机204垂直安装于机架206靠近送管装置1一侧的外表面，电机轴通过机架206上开的通孔伸入机架206内，连接在传动机构输入端的同步带轮216上，气动卡盘207垂直布置在机架206远离送管装置1一侧的外表面，并与传动机构输出空心轴213连接，输出空心轴213外圆设有一圈同步带轮，输出空心轴213通过第一轴承211与第二轴承214安装在机架206内，同步带轮216以及输出空心轴213通过同步带215传动连接。

如图8所示，送管轮组件21包括送管轮201以及第二伺服电机202，第二伺服电机202安装在机架206空腔内，电机轴从机架上表面的通孔伸出，送管轮201固定套接在第二伺服电机202的输出轴上。

辅助送管轮组件22包括辅助送管轮203、连接轮轴218以及推送气缸217，推送气缸217安装在机架206空腔内，连接轮轴218的一端与推送气缸217顶杆固定连接，另一端从机架206上表面的长方形孔219伸出，辅助送管轮203以间隙配合安装在连接轮轴218伸出机架206的一端，辅助送管轮203可绕连接轮轴218自由转动。

送管轮201与辅助送管轮203的外侧壁上皆设有防滑纹。

如图9-10所示，分管装置3包括分管机架301、斜板302、分管气缸组303以及盖板组304，分管机架301由方管焊接而成，其上表面呈斜坡状，分管机架301按一定间隔设置有垂直板312，垂直板312将分管机架301分隔出五个独立隔间313，盖板组304由五个结构相同的盖板3041构成，每个盖板3041铺设在分管机架301上表面上，且分别位于五个独立隔间313上方。

盖板3041一侧有轴孔，轴孔内设有销轴305，盖板3041通过销轴305安装在机架上，可上下开合，盖板3041与垂直板312上平面在分管机架301上形成平滑的斜坡，斜板302固定在分管机架301上表面较高的一侧，与分管机架301形成一个两段式的斜坡结构。

分管气缸组303包括五个结构相同的分管气缸3031，五个分管气缸3031分别固定于盖板3041下靠近切管装置2一侧的垂直板312上，气缸顶杆上安装有滚轮311，滚轮311抵于盖板304下表面上。

一种多规格管料同批下料的切管分管系统的操作方法，其特征在于其运行步骤，以单管方案切割为例，使用步骤具体如下：

步骤一：将管料102依次并列成排放置在料架101上，在控制面板上以数组形式输入切管方案，并将数组下标n初始化为0，在输入切管方案后，切管分管系统在GUS400嵌入式运动控制器中的程序控制下自动运行。

步骤二：启动推管小车115回零，零点设定于推管支架上侧平行直线导轨104远离托管支架111的一端。

步骤三：启动取管气缸组110，取管机构动作，从料架101取下一根管料102放置在托管轮组112上。

步骤四：延时一段时间，等待取管动作完成，启动第一伺服电机106，推管小车115向托管轮组112方向移动，推动管料102沿托管轮组112向切管装置2移动。

步骤五：管料前端触发对射式光电开关一117，GUS400嵌入式运动控制器读取第一伺服电机106的编码器位置，计算出当前管长，当管长符合切管方案要求的长度时，进行后面的步骤，否则报错。

步骤六：管料前端触发切管装置对射式光电开关二205，GUS400嵌入式运动控制器接收到信号，启动推送气缸217，推送气缸217推动辅助送管轮203压住管料，同时推管小车115后退回原点。

步骤七：延时一段时间，等待辅助送管轮203动作到位，启动第二伺服电机202，管料102在送管轮201的滚动摩擦下向气动卡盘207方向移动一定距离，移动此距离后，管料102前端正好与激光切割器射线位置对齐。

步骤八：以目前位置为第n段管件起点，按照切管方案驱动第二伺服电机202使管料位移第n段管的管长后停止，同时启动对应的分管气缸3031顶起盖板3041，关闭其他分管气缸3031。

步骤九：在GUS400嵌入式运动控制器中将n加一；

步骤十：启动气动卡盘207，夹紧管料102。

步骤十一：延时一段时间，等待气动卡盘207夹紧后，控制推送气缸217回缩，辅助送管轮203松开管料。

步骤十二：延时一段时间，等待推送气缸217缩回到位，启动第三伺服电机204与激光切割器，第三伺服电机204驱动气动卡盘207旋转，气动卡盘207夹住管料102被激光切割器旋转着切割一周形成管件，从气动卡盘207落向斜板302，管件沿斜坡向下滚动，遇到对应隔间时，由于盖板3041被顶起，落入隔间。

步骤十三：关闭激光切割器，关闭第三伺服电机204，启动推送气缸217带动辅助送管轮203压住管料。

步骤十四：延时一段时间等待推送气缸217到位，松开气动卡盘207。

步骤十五：重复步骤八至步骤十四，直到本根管料102上所有管件已经切割完，仅剩余料。

步骤十六：第二伺服电机202旋转，当对射式光电开关一117没有被遮挡信号，说明余料尾端已经离开送管装置，不会干涉后一根管料上料。同时启动分管机架301余料隔间对应的分管气缸3031，关闭其他分管气缸3031。

步骤十七：控制器控制第二伺服电机202以较高速度转动一定圈数，将余料管抛至分管装置斜板302，并滚落至余料隔间。

步骤十八：停转第二伺服电机202并控制推送气缸217回缩；

步骤十九：重复步骤三～步骤十八，直至本批管料全部加工完成。

需要说明的是，步骤一中所述切管方案指的是将管料按何种顺序切割为哪几种长度不同的管件的计划，在一般生产需求中，有单管方案与多管方案。

在所述单管方案中，每根管料都以相同的规划被切分。例如在单管模式下，需要切 割N根长度为L的管料，每根管料被切为n₁根长度a的管件，n₂根长度b的管件，n₃根长度c的管 件，n₄根长度d的管件，并按N次循环，单管方案需满足

。单管方案的结 果一般使用如下一维数组在程序中输入。

其中各元素数值为本根原料管切分的各管件长度值。

在所述多管方案中，系统会在一次连续切割中切割多根管材，每根管材按不同的规划被切分。多管方案由基于整数规划的切管算法得出。

应用举例如下：一批原材料管长L，需要切分出n₁根长度a的管件，n₂根长度b的管 件，n₃根长度c的管件，n₄根长度d的管件，且因为

，所以不适用于单 管方案；使用如下方法计算出的多管方案，所需原料管数最少。

第一步，计算切割模式的种类，所述切割模式指多管方案中单根管料被如何切分。

设

。

单根管料被切分出K₁根长度a的管件，K₂根长度b的管件，K₃根长度c的管件，K₄根长度d的管件；

有限制条件

可编制程序枚举

整数解如下：

第二步，根据切割模式，通过整数规划算法得出多管方案。

设按照第i种模式切割的原材料管的根数为x_i根（i=1,2,3….n）;第i模式切割的 余料为t_i（m）；第 i 种模式下切分出

根长度a的管件，

根长度b的管件，

长度c的管 件，

根长度d的管件。

以切割原材料管的总根数最少为目标，有

为保证方案可切出需要的各种管件数量，有约束条件

通过程序对上式求解后可得系统所需的多管方案如下。

根据此切管方案，切管机按模式1切割x₁根原料管，按模式2切割x₂根原料管，按模式i切割x_i根原料管，按模式n切割x_n根原料管。多管方案在实施时可看做多个单管方案的组合。

多管方案在程序的表达和输入也是由多个不同的单管方案一维数组构成的二维数组。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多规格管料同批下料的切管分管系统，包括机械本体与电气控制系统，其特征在于，所述机械本体由送管装置（1）、切管装置（2）、分管装置（3）组成，所述送管装置（1）位于系统的最上游，所述送管装置（1）安装有对射式光电开关一（117）的一侧为出料端，所述切管装置（2）位于系统的中游，所述切管装置（2）装有送管轮（201）的一端为进料侧，所述分管装置（3）位于系统下游，切管装置（2）放置在送管装置（1）的出料端，且切管装置（2）的进料侧与送管装置（1）相邻，所述切管装置（2）包括机架（206）、送管轮组件（21）、辅助送管轮组件（22）、切管装置对射式光电开关二（205）、气动卡盘组件（23）、激光切割组件（209）及控制面板组件（208），所述机架（206）是由钢板连接而成的中空结构，所述机架（206）内部空腔安装有电气控制系统，所述气动卡盘组件（23）安装在机架（206）上部凸起的一个垂直空间中，气动卡盘（207）在远离送管装置（1）的方向伸出机架（206），所述送管轮组件（21）与辅助送管轮组件（22）平行布置在机架（206）靠近送管装置（1）的一侧，所述送管轮（201）轴心到辅助送管轮（203）轴心的连线与气动卡盘（207）轴心线垂直，所述切管装置对射式光电开关二（205）安装在送管轮组件（21）与辅助送管轮组件（22）之间的机架（206）上表面，与送管轮（201）轴心到辅助送管轮（203）轴心的连线平行，所述激光切割组件（209）与控制面板组件（208）安装在机架（206）远离送管装置（1）一侧的机架（206）上表面；

所述气动卡盘组件（23）包括第三伺服电机（204）、气动卡盘（207）以及传动机构，所述传动机构设置在机架（206）空腔内；

所述第三伺服电机（204）垂直安装于机架（206）靠近送管装置（1）一侧的外表面，电机轴通过机架（206）上开的通孔伸入机架（206）内，连接在传动机构输入端的同步带轮（216）上，所述气动卡盘（207）垂直布置在机架（206）远离送管装置（1）一侧的外表面，并与传动机构输出空心轴（213）连接，所述输出空心轴（213）外圆设有一圈同步带轮，所述输出空心轴（213）通过第一轴承（211）与第二轴承（214）安装在机架（206）内，所述同步带轮（216）以及输出空心轴（213）通过同步带（215）传动连接；

所述送管轮组件（21）包括送管轮（201）以及第二伺服电机（202），所述第二伺服电机（202）安装在机架（206）空腔内，电机轴从机架上表面的通孔伸出，所述送管轮（201）固定套接在第二伺服电机（202）的输出轴上；

所述辅助送管轮组件（22）包括辅助送管轮（203）、连接轮轴（218）以及推送气缸（217），所述推送气缸（217）安装在机架（206）空腔内，所述连接轮轴（218）的一端与推送气缸（217）顶杆固定连接，另一端从机架（206）上表面的长方形孔（219）伸出，所述辅助送管轮（203）以间隙配合安装在连接轮轴（218）伸出机架（206）的一端，所述辅助送管轮（203）可绕连接轮轴（218）自由转动；

所述送管轮（201）与辅助送管轮（203）的外侧壁上皆设有防滑纹；

分管装置（3）布置于切管装置（2）的右侧，所述电气控制系统由GUS400嵌入式运动控制器、对射式光电开关、伺服电机、伺服驱动器、电磁阀、控制面板组成，电气控制系统中的对射式光电开关由对射式光电开关一、切管装置对射式光电开关二组成，电气控制系统安装于切管装置（2）内，

所述分管装置（3）包括分管机架（301）、斜板（302）、分管气缸组（303）以及盖板组（304），所述分管机架（301）由方管焊接而成，其上表面呈斜坡状，分管机架（301）按一定间隔设置有垂直板（312），所述垂直板（312）将分管机架（301）分隔出五个独立隔间（313），所述盖板组（304）由五个结构相同的盖板（3041）构成，每个盖板（3041）铺设在分管机架（301）上表面上，且分别位于五个独立隔间（313）上方；

所述盖板（3041）一侧有轴孔，所述轴孔内设有销轴（305），所述盖板（3041）通过销轴（305）安装在分管机架上，可上下开合，所述盖板（3041）与垂直板（312）上平面在分管机架（301）上形成平滑的斜坡，所述斜板（302）固定在分管机架（301）上表面较高的一侧，与分管机架（301）形成一个两段式的斜坡结构。

2.根据权利要求1所述的一种多规格管料同批下料的切管分管系统，其特征在于，所述送管装置（1）包括料架（101）、推管支架（109）、托管支架（111）、推管小车（115）以及取管机构（116），所述推管支架（109）一端为垂直面，另一端为三角形支架面，所述托管支架（111）由方管焊接而成，其上表面每隔固定长度布置一道横梁，托管支架（111）末端的一根横梁的中间位置安装有对射式光电开关一（117），在其余的每根横梁上布置一对托管轮组（112），所述托管轮组（112）以横梁中分线为对称轴呈V形对称布置，所述推管支架（109）与托管支架（111）首尾相接放置，所述推管支架（109）有垂直面的一端与托管支架（111）安装有托管轮组（112）的一端相贴合，所述料架（101）为上端面为倾斜平面的支撑架，所述料架（101）布置于托管支架（111）侧面，且料架（101）倾斜平面最低面的侧面与托管支架（111）侧平面贴合，所述料架（101）位于托管支架（111）靠近推管支架（109）的一端，所述取管机构（116）平行布置于托管支架（111）上端面上，且取管机构（116）与料架（101）倾斜平面的底面的高度相同，所述推管支架（109）、托管支架（111）、料架（101）通过地脚螺丝固定，所述推管小车（115）设于推管支架（109）上端面上；

所述推管支架（109）的上平面装配有一对平行直线导轨（104），两个所述平行直线导轨（104）中的左侧导轨下方安装有沿导轨平行方向布置的斜齿条（103），所述平行直线导轨（104）与斜齿条（103）的长度相同且略短于推管支架（109）上平面的长度，所述推管小车（115）安装于两个平行直线导轨（104）上；

所述推管小车（115）包括车体（108）、导轨滑块（107）、第一伺服电机（106）以及斜齿轮（105），所述车体（108）由一块平面底板和与之垂直的一块侧板焊接而成，所述导轨滑块（107）共设有四个，四个所述导轨滑块（107）安装在车体（108）的平面底板下表面，并与推管支架（109）上平面的平行直线导轨（104）呈一边两个的规则相配合，所述第一伺服电机（106）垂直安装在车体（108）的平面底板的上表面，且电机轴穿过车体（108）的平面底板的轴孔且伸出车体（108）的平面底板的下表面，所述斜齿轮（105）安装在第一伺服电机（106）的电机轴上，且与推管支架（109）上的斜齿条（103）相啮合；

所述取管机构（116）包括取管气缸组（110）、取管架（113），所述取管气缸组（110）由四个取管气缸构成，分别为第一取管气缸、第二取管气缸、第三取管气缸、第四取管气缸，四个所述取管气缸按一边两个的规则竖直固定于托管支架（111）两侧，所述取管架（113）为平面框架结构，上表面靠左侧位置设置有垂直突起结构（114），所述垂直突起结构右侧的上表面为左低右高的斜坡，所述取管架（113）侧壁与四个取管气缸的顶杆连接，所述取管气缸组（110）未伸出时，取管架（113）与托管支架（111）上平面紧密贴合，所述料架（101）上端面倾斜平面最低的管料（102）处于取管架（113）的右端上方。

3.根据权利要求2所述的一种多规格管料同批下料的切管分管系统，其特征在于，所述分管气缸组（303）包括五个结构相同的分管气缸（3031），五个所述分管气缸（3031）分别固定于盖板（3041）下靠近切管装置（2）一侧的垂直板（312）上，气缸顶杆上安装有滚轮（311），所述滚轮（311）抵于盖板（3041）下表面上。

4.根据权利要求3所述的一种多规格管料同批下料的切管分管系统，其特征在于，其单管切割运行步骤具体如下：

步骤一：将管料（102）依次并列成排放置在料架（101）上，在控制面板上以数组形式输入切管方案，并将数组下标n初始化为0，在输入切管方案后，切管分管系统在GUS400嵌入式运动控制器中的程序控制下自动运行；

步骤二：启动推管小车（115）回零，零点设定于推管支架上侧平行直线导轨（104）远离托管支架（111）的一端；

步骤三：启动取管气缸组（110），取管机构（116）动作，从料架（101）取下一根管料（102）放置在托管轮组（112）上；

步骤四：延时一段时间，等待取管动作完成，启动第一伺服电机（106），所述推管小车（115）向托管轮组（112）方向移动，推动管料（102）沿托管轮组（112）向切管装置（2）移动；

步骤五：管料前端触发对射式光电开关一（117），GUS400嵌入式运动控制器读取第一伺服电机（106）的编码器位置，计算出当前管长，当管长符合切管方案要求的长度时，进行后面的步骤，否则报错；

步骤六：管料前端触发切管装置对射式光电开关二（205），GUS400嵌入式运动控制器接收到信号，启动推送气缸（217），推送气缸（217）推动辅助送管轮（203）压住管料，同时推管小车（115）后退回原点；

步骤七：延时一段时间，等待辅助送管轮（203）动作到位，启动第二伺服电机（202），所述管料（102）在送管轮（201）的滚动摩擦下向气动卡盘（207）方向移动一定距离，移动此距离后，所述管料（102）前端正好与激光切割器射线位置对齐；

步骤八：以目前位置为第n段管件起点，按照切管方案驱动第二伺服电机（202）使管料位移第n段管的管长后停止，同时启动对应的分管气缸（3031）顶起盖板（3041），关闭其他分管气缸（3031）；

步骤九：在GUS400嵌入式运动控制器中将n加一；

步骤十：启动气动卡盘（207），夹紧管料（102）；

步骤十一：延时一段时间，等待气动卡盘（207）夹紧后，控制推送气缸（217）回缩，辅助送管轮（203）松开管料；

步骤十二：延时一段时间，等待推送气缸（217）缩回到位，启动第三伺服电机（204）与激光切割器，第三伺服电机（204）驱动气动卡盘（207）旋转，所述气动卡盘（207）夹住管料（102）被激光切割器旋转着切割一周形成管件，从气动卡盘（207）落向斜板（302），管件沿斜坡向下滚动，遇到对应隔间时，由于盖板（3041）被顶起，落入隔间；

步骤十三：关闭激光切割器，关闭第三伺服电机（204），启动推送气缸（217）带动辅助送管轮（203）压住管料；

步骤十四：延时一段时间等待推送气缸（217）到位，松开气动卡盘（207）；

步骤十五：重复步骤八至步骤十四，直到本根管料（102）上所有管件已经切割完，仅剩余料；

步骤十六：第二伺服电机（202）旋转，当对射式光电开关一（117）没有被遮挡信号，说明余料尾端已经离开送管装置，不会干涉后一根管料上料；同时启动分管机架（301）余料隔间对应的分管气缸（3031），关闭其他分管气缸（3031）；

步骤十七：控制器控制第二伺服电机（202）转动一定圈数，将余料管抛至分管装置斜板（302），并滚落至余料隔间；

步骤十八：停转第二伺服电机（202）并控制推送气缸（217）回缩；

步骤十九：重复步骤三～步骤十八，直至本批管料全部加工完成。

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