CN202356777U

CN202356777U - 三维数字式自动变坡口切割系统

Info

Publication number: CN202356777U
Application number: CN2011204383476U
Authority: CN
Inventors: 李�浩; 伊莉
Original assignee: Fastcam Software (shanghai) Co Ltd
Current assignee: Fastcam Software (shanghai) Co Ltd
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-11-08

Abstract

本实用新型公开一种三维数字式自动变坡口切割系统，其特征在于，一数控切割机包括：一控制箱挂于梁上，所述控制箱的一侧固定安装有一连杆坡口切割头，所述控制箱内部设有一用于调节所述切割头高度的Z轴电机，用于调节所述连杆坡口切割头摆角的B轴电机和C轴电机，所述梁内设有用于调节所述控制箱水平位置的X轴电机和Y轴电机。

Description

三维数字式自动变坡口切割系统

技术领域

本实用新型涉及一种切割系统，尤其涉及一种数字式自动变坡口切割系统。

背景技术

在过去10年里，全球主要数控切割机厂家在坡口切割机的开发上进行了大量的投入和尝试，开发了多种不同结构和款式的坡口切割机，而且在我国一些企业，特别是船舶制造企业，已经购买和使用了不同类型的坡口切割机，但是，坡口切割应用的情况并不理想，许多坡口切割机都只是作为垂直切割使用。

以船舶制造企业为例，通常使用TRIBON软件进行船体设计和切割前的编程套料。零件本身带有坡口信息，在套料时零件间距设为10mm，在编程时无法增加鼠耳，也就无法产生坡口切割程序。若要增加鼠耳(20mm)，零件间距就要设到50mm，钢材利用率就太低了，这就是坡口切割机无法应用的主要障碍之一。

回转头的加工运动精度和坡口软件的编程技术是另外两个关键障碍，特别是针对Ｙ型和Ｋ型坡口的切割，尽管能切割出坡口的形状，但是零件尺寸特别是根高和坡口角度不是大就是小，无法达到精度要求。

目前坡口切割机在应用中的主要问题如下：

1、坡口切割头多采用回转运动方式，存在电缆线的缠绕问题，因此，不能做到连续切割；

2、坡口切割时，在零件拐角处都要切割鼠耳（LOOP），影响钢材套料利用率；

3、坡口切割大多只能切割简单的V型坡口，不能切割更为常见的K型和Y型坡口；

4、坡口切割只能切割零件的外角坡口，不能切割内角坡口；

5、缺乏完整的坡口切割参数数据库，尽管坡口形状切割对了，但切割尺寸不是大就是小；

6、坡口切割机价格昂贵，阻碍了坡口切割机的普及和发展。

实用新型内容

本实用新型公开了一种数字式自动变坡口切割控制系统，用以解决现有技术中切割控制系统不能做到连续切割、材料利用率低、能切割坡口的种类较少的问题。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种三维数字式自动变坡口切割系统，其中，一数控切割机包括：一控制箱挂于梁上，所述控制箱的一侧固定安装有一连杆坡口切割头，所述控制箱内部设有一用于调节所述切割头高度的Z轴电机，用于调节所述连杆坡口切割头摆角的B轴电机和C轴电机，所述梁内设有用于调节所述控制箱水平位置的X轴电机和Y轴电机。

上述的三维数字式自动变坡口切割系统，其中，一机床置于所述数控切割机的下方，一卡盘旋转装置安装在所述机床上，所述卡盘旋转装置包括：一卡盘，用于卡住管材；一A轴电机，用于控制所述卡盘旋转，所述数控机具有一与所述A轴电机相连的A轴控制信号输出端。

上述的三维数字式自动变坡口切割系统，其中，所述数控机内包括：一主板，两运动控制卡插于主板上，所述两运动控制卡由终端控制，所述两运动控制卡分别通过并口连接到端子板，再分出三个小并口连接到各伺服，运动控制卡输出两种信号，一种由并口经过端子板到伺服制动，另一种由扁线经过光电隔离卡后再由并口连接给端子板控制电机和开关等。

上述的三维数字式自动变坡口切割系统，其中，所述终端包括：一数据读取模块，用于读取外部设备预存的管材参数和图形文件，一切割机控制模块，用于将所述数据读取模块读取的图形文件转换成基于X、Y、Z三轴和A、B、C三轴的运行参数并将该运行参数送入A轴电机、B轴电机、C轴电机、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机，实现对A轴电机、B轴电机、C轴电机、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机的运行状态进行控制。

上述的三维数字式自动变坡口切割系统，其中，所述终端还包括一切割状态选择模块，所述切割状态选择模块包括：一加速切割模块，用于基于所述切割机控制模块输出的数据整体提高切割的速度，一减速切割模块，用于基于所述切割机控制模块输出的数据整体降低切割的速度，一切割运行模块，用于基于所述切割机控制模块输出的数据控制切割的开始和暂停，一切割停止模块，用于停止一切切割操作。

上述的三维数字式自动变坡口切割系统，其中，所述终端包括一参数设置模块，用于设置所述A轴电机、B轴电机、C轴电机、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机的最大速度、最大加速度和控制过程参数。

上述的三维数字式自动变坡口切割系统，其中，所述终端包括一手动定位模块，用于将调整的X、Y、Z、A、B、C坐标的数据转换为对A轴电机、B轴电机、C轴电机、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机进行控制的信号，实现所述连杆坡口切割头的定位。

上述的三维数字式自动变坡口切割系统，其中，所述切割头同时具有等离子切割和火焰切割的功能，所述终端具有一切割模式选择模块与所述切割头的切割模式选择端口相连。

上述的三维数字式自动变坡口切割系统，其中，还包括一连杆机械臂，所述切割头安装在所述连杆机械臂上，所述A轴电机、B轴电机分别用于控制连杆机械臂在A轴方向和B轴方向移动，从而实现切割头在A轴方向和B轴方向的切割，所述连杆机械臂的控制信号输入端口与所述终端的连杆机械臂切割控制信号输出端口相连。

上述的三维数字式自动变坡口切割系统，其中，一数控机包括：一与所述Z轴电机相连的Z轴控制信号输出端，用于向所述Z轴电机提供控制信号，一与所述B轴电机相连的B轴控制信号输出端，用于向所述B轴电机提供控制信号，一与所述C轴电机相连的C轴控制信号输出端，用于向所述C轴电机提供控制信号，一与所述X轴电机相连的X轴控制信号输出端，用于向所述X轴电机提供控制信号，一与所述Y轴电机相连的Y轴控制信号输出端，用于向所述Y轴电机提供控制信号。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统解决了现有技术中切割控制系统不能做到连续切割、材料利用率低、能切割坡口的种类较少的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1是本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统的结构示意图；

图2是本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统的结构框图示意图；

图3是本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统的数控机的模块图；

图4是本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统的三轴驱动电路的模块图；

图5是本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统的终端的模块图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明：

图1是本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统的结构示意图，图2是本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统的结构框图，请参见图1、图2，一种三维数字式自动变坡口切割系统，其中，一数控切割机40包括：一控制箱403悬挂于一梁402上，梁402可以引导控制箱403水平移动，控制箱403的一侧固定安装有一连杆坡口切割头405，用于切割钢管或钢板，控制箱403内部设有一用于调节切割头405高度的Z轴电机4033，用于调节连杆坡口切割头405摆角的B轴电机4031和C轴电机4032，梁402内设有用于调节控制箱403水平位置的X轴电机4021和Y轴电机4022；一数控机401包括：一与Z轴电机4033相连的Z轴控制信号输出端，用于向Z轴电机4033提供控制信号，一与B轴电机4031相连的B轴控制信号输出端，用于向B轴电机4031提供控制信号，一与C轴电机4032相连的C轴控制信号输出端，用于向C轴电机4032提供控制信号，一与X轴电机4021相连的X轴控制信号输出端，用于向X轴电机4021提供控制信号，一与Y轴电机4022相连的Y轴控制信号输出端，用于向Y轴电机4022提供控制信号，通过控制X轴电机4021、Y轴电机4022和Z轴电机4033，用于使得控制箱403可以实现三轴移动，通过控制B轴电机4031和C轴电机4032，使得控制箱403可以控制切割口实现两轴移动，进而使得本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统可以进行X、Y、Z、B、C五轴的切割。

本实施例中还包括一机床置于数控切割机40的下方，还包括一卡盘404旋转装置安装，卡盘404旋转装置包括：一卡盘404，用于卡住管材；一A轴电机4041，用于控制卡盘404旋转，数控机401具有一与A轴电机4041相连的A轴控制信号输出端，使得数控机401可以控制A轴电机4041旋转，进而使得管件可以沿A轴旋转，从而可以实现X、Y、Z以及A、B、C共六轴的切割，A轴切割仅适用与管件的切割。

图3是本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统的数控机的模块图，图4是本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统的三轴驱动电路的模块图，请参见图3、图4，在实施例一的基础上，本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统的数控机401包括：两个三轴驱动电路2分别与一终端1连接，终端1提供控制指令，每一三轴驱动电路2的三个信号输出端223均与一伺服驱动器3相连，也就是说两个三轴驱动电路2的六个信号输出端223分别连接有六个伺服驱动器3，两三轴驱动电路2均根据终端1提供的控制指令进行处理后，处理后两三轴驱动电路2输出脉冲控制信号给六个伺服驱动器3，六个伺服驱动器3对伺服电机进行控制，通过六个伺服驱动器3对伺服电机的控制，最终实现通过终端1对六轴管板切割机的控制。

本实施例中的终端1为工业计算机，工业计算机具有良好的扩展性、稳定性抗干扰性，能够保证切割的精度。

本实施例中的三轴驱动电路包括：一运动控制卡21的控制信号输入端212与终端1相连，运动控制卡212的控制信号输出端211与一端子板22的输入端222相连，端子板22的三个信号输出端223分别与三个伺服驱动器3连接，端子板22的信号输出端221与运动控制卡21的信号输入端213相连，运动控制卡21接收终端1的控制信号后进行处理后从控制信号输出端211输出一脉冲信号，端子板22接受到该脉冲信号后，然后分别输送给伺服驱动器3，伺服驱动器3对电机进行控制，实现六轴切割，同时端子板22接收伺服驱动器3传送过来的反馈信号，并将其送入运动控制卡21，运动控制卡21根据反馈数据对发出的脉冲进行调节，保证了切割的精度。

本实施例中的端子板22的反馈信号输出端221与运动控制卡21的反馈信号输入端213之间连接有一光电隔离卡23，光电隔离卡23的作用是将输入的电信号转换为光信号，之后又转为电信号，其中端子板上的输入输出信号没写，输入口由光电隔离卡返回运动控制卡。

本实施例中的运动控制卡21的控制信号输出端211与端子板22的输入端222之间的连接线为屏蔽线，采用屏蔽线的目的是防止出现电磁干扰。

本实施例中的光电隔离卡23与运动控制卡21通过扁线连接。

本实施例中的运动控制卡21插在工业计算机的工业主板的的插槽上进行数据传输。

图5是本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统的终端的模块图，请参见图5，在上述实施例的基础上，本实用新型三维数字式自动变坡口切割系统的终端包括：一数据读取模块502，用于读取外部设备预存的管板参数和NC文件，便于使用者了解管板的具体情况，一切割机控制模块501，用于将数据读取模块502读取的图形文件转换成基于X、Y、Z三轴和A、B、C三轴的运行参数并将该运行参数送入A轴电机4041、B轴电机4031、C轴电机4032、X轴电机4021、Y轴电机4022、Z轴电机4033，实现对A轴电机4041、B轴电机4031、C轴电机4032、X轴电机4021、Y轴电机4022、Z轴电机4033的运行状态进行控制，并同时立体显示。

本实施例中的终端还包括一切割状态选择模块506，切割状态选择模块506包括：一加速切割模块5061，用于基于切割机控制模块501输出的数据整体提高切割的速度，一减速切割模块5062，用于基于切割机控制模块501输出的数据整体降低切割的速度，一切割运行模块5063，用于基于切割机控制模块501输出的数据控制切割的开始和暂停，一切割停止模块5064，用于停止一切切割操作，通过设置加速切割模块5061、减速切割模块5062、切割运行模块5063和一切割停止模块5064可以实现对切割机运行状态全面、精确的控制。

本实施例中的终端包括一参数设置模块503，用于设置A轴电机4041、B轴电机4031、C轴电机4032、X轴电机4021、Y轴电机4022、Z轴电机4033的最大速度、最大加速度和控制过程参数。

本实施例中的终端包括一手动定位模块504，用于将调整的X、Y、Z、A、B、C坐标的数据转换为对A轴电机4041、B轴电机4031、C轴电机4032、X轴电机4021、Y轴电机4022、Z轴电机4033进行控制的信号，实现连杆坡口切割头405的定位，便于精确的进行定位，以保证切割的质量。

本实施例中的切割头405同时具有等离子切割和火焰切割的功能，终端具有一切割模式选择模块505与，用于分别控制切割头405进行等离子切割和火焰切割。

本实施例中还包括一连杆机械臂，切割头安装在所述连杆机械臂上， A轴电机、B轴电机分别用于控制连杆机械臂在A轴方向和B轴方向移动，从而实现切割头在A轴方向和B轴方向的切割。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型数字式自动变坡口切割控制系统解决了现有技术中切割控制系统不能做到连续切割、材料利用率低、能切割坡口的种类较少的问题。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本实用新型的实质内容，在此不予赘述。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。

因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种三维数字式自动变坡口切割系统，其特征在于，一数控切割机包括：一控制箱挂于梁上，所述控制箱的一侧固定安装有一连杆坡口切割头，所述控制箱内部设有一用于调节所述切割头高度的Z轴电机，用于调节所述连杆坡口切割头摆角的B轴电机和C轴电机，所述梁内设有用于调节所述控制箱水平位置的X轴电机和Y轴电机。

2.根据权利要求1所述的三维数字式自动变坡口切割系统，其特征在于，一机床置于所述数控切割机的下方，一卡盘旋转装置安装在所述机床上，所述卡盘旋转装置包括：一卡盘，用于卡住管材；一A轴电机，用于控制所述卡盘旋转，所述数控机具有一与所述A轴电机相连的A轴控制信号输出端。

3.根据权利要求1所述的三维数字式自动变坡口切割系统，其特征在于，所述数控机内包括：一主板，两运动控制卡插于主板上，所述两运动控制卡由终端控制，所述两运动控制卡分别通过并口连接到端子板，再分出三个小并口连接到各伺服，运动控制卡输出两种信号，一种由并口经过端子板到伺服制动，另一种由扁线经过光电隔离卡后再由并口连接给端子板控制电机和开关等。

4.根据权利要求1所述的三维数字式自动变坡口切割系统，其特征在于，所述终端包括：一数据读取模块，用于读取外部设备预存的管材参数和图形文件，一切割机控制模块，用于将所述数据读取模块读取的图形文件转换成基于X、Y、Z三轴和A、B、C三轴的运行参数并将该运行参数送入A轴电机、B轴电机、C轴电机、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机，实现对A轴电机、B轴电机、C轴电机、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机的运行状态进行控制。

5.根据权利要求1所述的三维数字式自动变坡口切割系统，其特征在于，所述终端还包括一切割状态选择模块，所述切割状态选择模块包括：一加速切割模块，用于基于所述切割机控制模块输出的数据整体提高切割的速度，一减速切割模块，用于基于所述切割机控制模块输出的数据整体降低切割的速度，一切割运行模块，用于基于所述切割机控制模块输出的数据控制切割的开始和暂停，一切割停止模块，用于停止一切切割操作。

6.根据权利要求1所述的三维数字式自动变坡口切割系统，其特征在于，所述终端包括一参数设置模块，用于设置所述A轴电机、B轴电机、C轴电机、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机的最大速度、最大加速度和控制过程参数。

7.根据权利要求1所述的三维数字式自动变坡口切割系统，其特征在于，所述终端包括一手动定位模块，用于将调整的X、Y、Z、A、B、C坐标的数据转换为对A轴电机、B轴电机、C轴电机、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机进行控制的信号，实现所述连杆坡口切割头的定位。

8.根据权利要求1所述的三维数字式自动变坡口切割系统，其特征在于，所述切割头同时具有等离子切割和火焰切割的功能，所述终端具有一切割模式选择模块与所述切割头的切割模式选择端口相连。

9.根据权利要求1所述的三维数字式自动变坡口切割系统，其特征在于，还包括一连杆机械臂，所述切割头安装在所述连杆机械臂上，所述A轴电机、B轴电机分别用于控制连杆机械臂在A轴方向和B轴方向移动，从而实现切割头在A轴方向和B轴方向的切割，所述连杆机械臂的控制信号输入端口与所述终端的连杆机械臂切割控制信号输出端口相连。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的三维数字式自动变坡口切割系统，其特征在于，一数控机包括：一与所述Z轴电机相连的Z轴控制信号输出端，用于向所述Z轴电机提供控制信号，一与所述B轴电机相连的B轴控制信号输出端，用于向所述B轴电机提供控制信号，一与所述C轴电机相连的C轴控制信号输出端，用于向所述C轴电机提供控制信号，一与所述X轴电机相连的X轴控制信号输出端，用于向所述X轴电机提供控制信号，一与所述Y轴电机相连的Y轴控制信号输出端，用于向所述Y轴电机提供控制信号。