CN112757378A - 一种在线型材切割机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线型材切割机，包括机身、下刀机构、切割机构、夹持机构、检测机构和控制机构；所述机身包括机床和机架，所述机床上设有产品流道，所述下刀机构、切割机构、夹持机构、检测机构均围绕所述产品流道布置在所述机床上，所述机架用于支撑所述机床；所述机床活动安装在所述机架上，在所述夹持机构夹紧型材时，机床随型材的流动而同步移动，所述切割机还包括复位机构，其用于所述机床的复位。本发明切割机在进行型材切割时，机床随型材移动，不会堵塞挤出机出料，可以避免型材出现规律性瑕疵，使产品质量得到提高。

Description

一种在线型材切割机

技术领域

本发明涉及一种在线型材切割机，其应用于塑钢型材等的实时在线切割。背景技术

塑钢型材实时在线切割的过程大体介绍如下：型材经挤出机挤出后，直接流入切割机的产品流道，等待切割。切割长度由光电开关控制。在型材流动到光电开关位置时，切割机得到开关回传的信号，开始切断动作。切割机的锯片(盘锯)安装在摆臂上，此时，下刀气缸控制摆臂下落完成切割动作。切割动作完成后，下刀气缸控制摆臂上提等待下次切割任务。上述过程为第一次的切割动作，其为真正意思上的在线切割。但在现有技术中，该阶段只能完成型材产品a的粗略分断。如要切成图1所示的45度角以便拼接成直角时，还需将第一次切割得到的毛坯进行第二、第三次的人工切割。第二次切割是通过手动切割机将型材切成比目标长度长大约10毫米的直角件，第三次则是在直角件两头再分别切出45度角。

上述型材在线切割方法具有如下问题：

1)多次切割造成生产过程中半成品的库存量大，不仅占用较多的生产场地，而且多次切割中的周转过程易导致产品划伤，损坏，报废等，另外，还造成人员工时增加等增大制造成本的问题；

2)人工切割风险大，危险系数高，容易造成重大安全事故，而且二次、三次的人工切割过程中，电锯长时间处于运转状态，也造成较大能耗；

3)切割机在切割的过程中，锯片堵塞挤出机出料，导致挤出的型材出现规律性瑕疵；

4)在线切割时，切割长度即为光电开关与锯片之间的距离，长度调整时，很难一次性调到理想长度，费时费力，而且长度误差大；

5)上面手动切割机，通常采用通用型碳刷电机带动盘锯，为了轻便，这种切割机通常采用铸铝机身，其耐磨性和刚性都较差，寿命短，而且价格贵；

6)上面在线切割机的摆臂如鳄鱼剪式运动，活动关节采用铰销结构，干磨无润滑，容易磨损，导致整机切割角度、垂直度误差大。

发明内容

本发明的发明目的是，提供一种能提高产品质量的在线型材切割机。

本发明的发明目的通过如下技术方案实现：一种在线型材切割机，包括机身、下刀机构、切割机构、夹持机构、检测机构和控制机构；

所述机身包括机床和机架，所述机床上设有产品流道，所述下刀机构、切割机构、夹持机构、检测机构均围绕所述产品流道布置在所述机床上，所述机架用于支撑所述机床；

所述切割机构安装在所述下刀机构上，由下刀机构带动在切割工位与等待工位间切换，所述夹持机构用于型材切割前的夹持定位，所述检测机构用于型材流出长度检测，所述控制机构与所述下刀机构、切割机构、夹持机构、检测机构分别相连，其用于协调各机构的动作从而完成型材的切割；

其特征在于，所述机床活动安装在所述机架上，在所述夹持机构夹紧型材时，机床随型材的流动而同步移动，所述切割机还包括复位机构，其用于所述机床的复位。

所述检测机构采用具有双向检测功能的检测机构。

本发明切割机在进行型材切割时，机床随型材移动，不会堵塞挤出机出料，可以避免型材出现规律性瑕疵，使产品质量得到提高。

所述机床随型材的流动而同步移动是在型材本身流动力的推动下发生的。

所述切割机构包括盘锯，切割时，所述盘锯与型材的夹角等于产品的目标角。即本发明不局限于现有技术中盘锯垂直型材布置的方案，其与型材的夹角可以大于90度(一般小于180度)，也可以小于90度。因为本发明中，切割机机床随型材移动，机床与型材之间相对静止，能较为准确的通过一次切割直接得到目标角。

所述切割机包括两个切割机构，这两个切割机构的盘锯相近设置，同步切割，切割时，它们一个作用在相邻两段型材中前段的末端，另一个作用在相邻两段型材中后段的前端。

如上设置的在线型材切割机对产品的切割能一次成型，省却了现有技术中的第二、第三次的人工切割步骤，不仅能提升加工效率，降低加工成本(主要指人力成本和手动切割机消耗等)，而且能节省大量的库存空间，降低产品的不合格率，避免多种安全隐患等。

为了解决现有技术中通过光电开关控制型材长度及随之带来的长度调整困难的问题，本发明对切割机的检测机构作出如下调整：

所述检测机构通过旋转光电编码器实现长度检测，其构成优选如下，包括旋转光电编码器、长度检测轮、长度测量摆臂和拉簧，所述旋转光电编码器与所述长度检测轮同轴装配，并转动安装在所述长度测量摆臂上，所述拉簧与所述长度测量摆臂相连，使该摆臂上的所述长度检测轮与型材表面弹性相贴。

流动的型材通过长度检测轮驱动旋转光电编码器旋转，旋转光电编码器通过光电转换，将其转轴的角位移信号转换成脉冲信号输出到控制机构的PLC，PLC根据所得脉冲数量即可计算型材的流出长度。

所述控制机构包括控制中心和触摸屏，所述控制中心根据所述长度检测轮的外圆周长计算型材的流出长度，并根据所述触摸屏的输入对所述长度检测轮的外圆周长进行修正。

所述控制中心根据产品有效长度和锯口废料长度计算产品总切割长度，并根据所述触摸屏的输入对所述锯口废料长度进行修正。

锯口废料长度通常与盘锯的设置距离相关，盘锯位置明确了，其长度应该来说也就明确了。本发明中将其设置为变量，主要用于吸收刀具磨损和机械结构变化引入的误差。

所述切割机构采用三相异步无刷电机通过皮带传动机构驱动所述盘锯间隙做工，即在型材流出长度到达设定值后，该电机启动，在锯断后，该电机停止。该措施有利于提高电机的使用寿命，同时降低能耗。

所述下刀机构包括下刀摆臂，该摆臂的下刀活动关节采用轴承座连接结构，该结构磨损小，寿命长，有利于提高整机的切割精度。

所述切割机还包括防护罩，所述防护罩固定在所述机床上，将所述机床上的各机构包围其中。

所述夹持机构包括位于产品流道前端的预压机构和靠近盘锯设置、用于与盘锯配合的切割压紧机构；

所述切割压紧机构包括压紧气缸和固定块，所述固定块平贴固定在所述产品流道上，其底面设有凹槽，型材产品从其凹槽中通过，所述压紧气缸固定在所述产品流道下方的机床上，杆轴竖直向上；

收到所述控制机构的控制信号后，所述预压机构和所述切割压紧机构同步动作，压紧产品流道上的型材产品，其中，所述压紧气缸的杆轴由下往上运动，穿过产品流道流道板上的通孔将型材产品夹紧在其与所述固定块之间。

相比于现有技术，本发明主要具有如下有益效果：

1)本发明切割机在进行型材切割时，机床随型材移动，不会堵塞挤出机出料，可以避免型材出现规律性瑕疵，使产品质量得到提高；

2)本发明在线型材切割机对产品的切割能一次成型，省却了现有技术中的第二、第三次的人工切割步骤，能节省大量的半成品库存空间，降低产品的不合格率和人工成本以及手动切割机的消耗，避免多种安全隐患，降低能源损耗，本发明在线型材切割机的出品不仅质量稳定而且效率高。

附图说明

图1为45度角型材产品的结构示意图；

图2为本发明优选实施例的在线型材切割机的主要功能部件的结构示意图；

图3、图4为本发明优选实施例的在线型材切割机不同视角的两个整体结构示意图。

具体实施方式

本发明中的在线型材切割机对接型材挤出机，用于将挤出机挤出的型材切割成任意长度、任意角度，可以一次性完成型材的加工，而且质量稳定，效率高。

图2展示了本发明优选实施例的在线型材切割机的主要功能部件。如图2所示，机床11水平设置，其上方12为其产品流道，型材产品a在其上流动。产品流道12中间分断形成相间一定距离的两段。两段的相近端设有与盘锯31(后文介绍)倾角适配的斜角，切割时，盘锯31分别沿着这两个斜角进行。

下刀机构2主要由摆臂21和下刀气缸22组成。摆臂21安装在锯机垫高安装板15上。锯机垫高安装板15将摆臂21位置抬高到大致与产品流道12平齐。摆臂21由板材拼接而成，呈狭长无盖的盒装，其后端固连转轴211。摆臂21通过转轴211铰接在其两侧的两轴承座151中。轴承座151固定在锯机垫高安装板15上。下刀气缸22固定在机床11背面，上部从机床11相应位置处的开孔中穿出，杆轴竖直向上并通过铰轴221铰接在摆臂21底面中部位置。下刀气缸22的杆轴与缸体之间设有磁感应传感器，锯断感应信号由其发出。

切割机构3安装在下刀机构2的摆臂21上。切割机构3主要包括盘锯31、电机32和皮带传动机构。盘锯31通过其中轴转动安装在摆臂21前端底面。电机32采用三相异步无刷电机，安装在摆臂21顶面中部，并通过皮带传动机构带动盘锯31的中轴进而带动盘锯间隙做工。具体如下控制：型材长度到达设定值后，启动盘锯电机做工，控制机构的PLC收到锯断信号后，控制电机停止工作，该控制方式有利于提高电机的使用寿命，降低能耗。

本实施例设置两套切割机构3，每套分别由一套下刀机构2控制，从而在切割工位与等待工位之间切换。本实施例旨在将型材切割出45度角，以便拼接成直角。与之适配，两切割机构3的盘锯31垂直设置，分别与型材呈45度角。

本实施例中，两盘锯31相近设置，分别用于切割出相邻两段型材中前段型材的尾端角度和后段型材的前端角度。两盘锯31相近处间隔仅5mm左右。切割时，两盘锯31同时下刀，切断后中间段废料由下方机床11上设置的开孔112掉落。

本实施例中夹持机构主要由两部分组成：位于产品流道12前端的预压机构41和与盘锯31配合的切割压紧机构42。如图2所示，预压机构41安装在产品流道12上方，其由预压气缸构成。在收到控制机构的控制信号后，其杆轴伸长，顶着其前端的压紧块411靠近产品流道12，与产品流道12配合夹紧型材产品a。切割压紧机构42包括压紧气缸421和固定块422。固定块422平贴固定在产品流道12上，其底面设有凹槽，型材产品a从其凹槽中通过。压紧气缸421固定在产品流道12下方的机床11上，杆轴竖直向上。

当控制机构检测到设定数量的脉冲(后文介绍)后，预压机构41的预压气缸由上往下快速压紧型材产品a，使得被切端长度保持稳定不变。同时两个切断压紧机构42的压紧气缸421由下往上运动，穿过产品流道12流道板上的通孔将型材产品a夹紧在其与固定块422之间。

如图2所示，本实施例两套切割压紧机构42分别作用在即将分断的两段型材的相近端。两切割压紧机构42的两固定块422的相近端，同其下方产品流道12的分断端头一样，也设有与盘锯31倾角适配的斜角，使盘锯31切割时，可以沿着压紧块422和产品流道12分断端上的斜角将夹于它们之间的型材产品a分断开，以降低切断过程中产品震动对切割精度的影响。

本实施例中的检测机构51包括双向旋转光电编码器511、长度检测轮512、摆臂513和拉簧(未画出)，双向旋转光电编码器511与长度检测轮512同轴装配，并转动安装在摆臂513的前端，拉簧一端连接摆臂513，另一端连在摆臂513的固定座上，使摆臂513上的长度检测轮512与型材产品表面弹性相贴。型材流动，驱动长度检测轮512带动双向旋转光电编码器511旋转，双向旋转光电编码器511通过光电转换，将其转轴的角位移信号转换成脉冲信号输出到控制机构的PLC，PLC根据所得脉冲数量即可计算型材流出长度。本实施例中的双向旋转光电编码器511可以双向计量，使得盘锯31完成切割任务其机床11被拉回原位后，其控制机构还能准确的掌握型材产品的流出长度数据。另外，采用双向旋转光电编码器，也可以杜绝切割过程中产生的震动导致检测轮逆转产生的长度误差。

图3、图4是本实施例在线型材切割机不同视角的两个整体结构示意图。图3为正视图，图4为左视图。本实施例在线型材切割机还包括用于支撑机床11的机架13，它们共同构成了在线型材切割机的机身。机架13的顶部设有两条与产品流道12平行的直线导轨131，机床11通过滑块111安装在直线导轨131上。

当双向旋转光电编码器511检测到型材产品流出到达设定长度时，夹持机构动作夹紧型材，在上游挤出机对产品的挤出推力作用下，机床11整体随产品移动，同时下刀机构2和切割机构3开始工作，待完全切断后，夹持机构松开，切割机构3停止工作，下刀机构2控制盘锯31抬起，复位机构的复位气缸61将机床11拉回原点，结束单次作业周期。复位气缸61安装在机架13上，其活动轴与机床11的底面相连。复位气缸61采用三位五通中央排气电磁阀，常态下气缸可在外力下自由伸缩。

本实施例机床11采用活动结构，避免了切割时盘锯堵塞型材造成产品规律性瑕疵问题的发生。14为在线型材切割机的防护罩，其由四个面构成，固定在机床11上，将机床11上的各机构包围其中，形成一种封闭结构，杜绝切割过程中各种工伤事故的发生，使设备更加安全可靠。

15为信息输入触摸屏，其为本实施例控制机构的一部分。本实施例控制机构主要由PLC和与之连接的信息输入触摸屏15构成。上文中的下刀机构2、切割机构3、夹持机构、检测机构、复位机构分别与PLC相连，由PLC协调各机构动作从而顺利完成型材产品的切割。16为电控箱，17为按钮操作盒。

本实施例切割长度的计算

计算公式A＝B+C，单位毫米。

总切割长度A，产品有效长度B，锯口废料长度C。

双向旋转光电编码器单位脉冲检测移动长度计算公式：F＝E/D

D为编码器分辨率，本实施例中为2000脉冲/转，E为编码器检测轮周长，本实施例中为为200毫米，即200毫米/转，F为单个脉冲对应的型材产品的移动长度，精确到0.1毫米。根据PLC获得的脉冲数，即可求得型材产品的流出长度。

由上面公式可以推断出影响产品长度的主要因数有产品有效长度B(其设定由用户通过触摸屏输入)，锯口废料长度C。影响计算精度的主要因素是编码器的分辨率和检测轮周长。实际生产过程中，检测轮的周长会随着使用过程中的磨损而变化，故为提高长度测量的精度，其值可通过人机界面即上述触摸屏随时修正，而刀具的磨损和机械结构的变化则可直接通过触摸屏修正锯口废料长度变量C来调整。修正量具体以实际测量值为准，将测得的数据直接输入到触摸屏规定的地址中即可。

另外还需要说明的是，本发明在线型材切割机具有较好的通用性，不仅可用于制冷冰箱行业塑钢型材、塑料型材等的在线切割，也可用于加工建筑类型材，如铝材、铝合金型材等。

Claims (10)

1.一种在线型材切割机，包括机身、下刀机构、切割机构、夹持机构、检测机构和控制机构；

所述机身包括机床和机架，所述机床上设有产品流道，所述下刀机构、切割机构、夹持机构、检测机构均围绕所述产品流道布置在所述机床上，所述机架用于支撑所述机床；

所述切割机构安装在所述下刀机构上，由下刀机构带动在切割工位与等待工位间切换，所述夹持机构用于型材切割前的夹持定位，所述检测机构用于型材流出长度检测，所述控制机构与所述下刀机构、切割机构、夹持机构、检测机构分别相连，其用于协调各机构的动作从而完成型材的切割；

其特征在于，所述机床活动安装在所述机架上，在所述夹持机构夹紧型材时，机床随型材的流动而同步移动，所述切割机还包括复位机构，其用于所述机床的复位。

2.根据权利要求1所述的在线型材切割机，其特征在于，所述检测机构采用具有双向检测功能的检测机构。

3.根据权利要求1或2所述的在线型材切割机，其特征在于，所述机床随型材的流动而同步移动是在型材本身流动力的推动下发生的。

4.根据权利要求1所述的在线型材切割机，其特征在于，所述切割机构包括盘锯，切割时，所述盘锯与型材的夹角等于产品的目标角。

5.根据权利要求4所述的在线型材切割机，其特征在于，所述切割机包括两个切割机构，这两个切割机构的盘锯相近设置，同步切割，切割时，它们一个作用在相邻两段型材中前段的末端，另一个作用在相邻两段型材中后段的前端。

6.根据权利要求2所述的在线型材切割机，其特征在于，所述检测机构通过旋转光电编码器实现长度检测，其构成如下，包括旋转光电编码器、长度检测轮、长度测量摆臂和拉簧，所述旋转光电编码器与所述长度检测轮同轴装配，并转动安装在所述长度测量摆臂上，所述拉簧与所述长度测量摆臂相连，使该摆臂上的所述长度检测轮与型材表面相贴。

7.根据权利要求6所述的在线型材切割机，其特征在于，所述控制机构包括控制中心和触摸屏，所述控制中心根据所述长度检测轮的外圆周长计算型材的流出长度，并根据所述触摸屏的输入对所述长度检测轮的外圆周长进行修正。

8.根据权利要求5所述的在线型材切割机，其特征在于，所述控制中心根据产品有效长度和锯口废料长度计算产品总切割长度，并根据所述触摸屏的输入对所述锯口废料长度进行修正。

9.根据权利要求1所述的在线型材切割机，其特征在于，所述在线型材切割机还包括防护罩，所述防护罩固定在所述机床上，将所述机床上的各机构包围其中。

10.根据权利要求5所述的在线型材切割机，其特征在于，所述夹持机构包括位于产品流道前端的预压机构和靠近盘锯设置、用于与盘锯配合的切割压紧机构；

所述切割压紧机构包括压紧气缸和固定块，所述固定块平贴固定在所述产品流道上，其底面设有凹槽，型材产品从其凹槽中通过，所述压紧气缸固定在所述产品流道下方的机床上，杆轴竖直向上；

收到所述控制机构的控制信号后，所述预压机构和所述切割压紧机构同步动作，压紧产品流道上的型材产品，其中，所述压紧气缸的杆轴由下往上运动，穿过产品流道流道板上的通孔将型材产品夹紧在其与所述固定块之间。

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