CN204621767U - 智能切割系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能切割系统，该系统包括：机身；方向轴，方向轴与机身相连接；切割单元，切割单元与方向轴相连接，切割单元用于执行对工件的切割动作；工件转台，工件转台设置在机身上，工件转台包括两个相对设置工位，且工件转台能够将两个工位中的每一个转换到切割单元下方以进行切割操作；动力单元，动力单元分别与切割单元、工件转台和方向轴相连接用以提供驱动力；和控制单元，该控制单元分别与切割单元、工件转台、方向轴和动力单元相连接。该智能切割系统可以减少切割过程中上下料的时间，从而减低时间成本，并且增加对切割刀具的检测方案，保证了切割效果和切割安全。

Description

智能切割系统

技术领域

本实用新型涉及切割技术领域，尤其涉及一种智能切割系统。

背景技术

随着现代机械加工业的快速发展，对切割的质量、精度要求的不断提高，对提高生产效率、降低生产成本、具有高智能化的自动切割功能的要求也在提升。

在机械加工过程中，常用的工件切割方式有手工切割、半自动切割机切割及数控切割机切割。手工切割灵活方便，但手工切割质量差、尺寸误差大、材料浪费大、后续加工工作量大，同时劳动条件恶劣，生产效率低。半自动切割机中仿形切割机，切割工件的质量较好，由于其使用切割模具，不适合于单件、小批量和大工件切割。其它类型半自动切割机虽然降低了工人劳动强度，但其功能简单，只适合一些较规则形状的零件切割。数控切割相对手动和半自动切割方式来说，可有效地提高工件切割地效率、切割质量，同时，减轻操作者地劳动强度。

常用的数控切割设备有激光切割机、火焰切割机等。然而，这些设备在使用过程中对工件的厚度都有限制，厚度过大的工件无法进行切割。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种智能切割系统，以切割砂轮为切割工具、以数控系统进行智能控制，在切割厚度和加工速度方面都有明显的优势。

根据本实用新型的一个方面提出了一种智能切割系统，包括：

机身；

方向轴，方向轴与机身相连接；

切割单元，切割单元与方向轴相连接，切割单元用于执行对工件的切割动作；

工件转台，工件转台设置在机身上，工件转台包括两个相对设置工位，且工件转台能够将两个工位中的每一个转换到切割单元下方以进行切割操作；

动力单元，动力单元分别与切割单元、工件转台和方向轴相连接用以提供驱动力；和

控制单元，控制单元分别与切割单元、工件转台、方向轴和动力单元相连接。

进一步地，切割单元包括：

刀具；

刀库，刀库设置在机身上，用于存放所述刀具，且刀库的刀具出口位于切割单元的运动范围内；

电主轴，电主轴与刀具中执行切割操作的刀具相连接，用于驱动刀具的转动；和

主轴旋转轴，主轴旋转轴与方向轴相连接，且主轴旋转轴与电主轴相连接，使得电主轴能够在主轴旋转轴的驱动下旋转。

进一步地，刀具为切割砂轮。

进一步地，刀库包括上层托刀滑板和下层托刀滑板，其中，上层托刀滑板用于存放被更换下来的刀具，下层托刀滑板用于存放待使用刀具。

进一步地，智能切割系统还包括：

激光传感器，激光传感器设置在机身上，且位于工件转台的上方，用于对刀具进行检测。

进一步地，工件转台包括：工件转换轴和工件旋转轴，其中，工件转换轴包括：

交换托盘，交换托盘设置在工件转换轴的顶部，且交换托盘具有长方形结构、两端设置U型开口；

两个工件托盘，两个工件托盘具有“工”型结构，且“工”型结构的两个水平部分均设置有连接装置，“工”型结构的竖直部分能够容置在交换托盘的U型开口内，使得两个工件托盘分别被支撑在交换托盘的两个U型开口中；

工件旋转轴与工件转换轴相邻接，工件旋转轴的顶部承接两个工件托盘中的一个，工件旋转轴设置在切割单元的下方，且工件旋转轴能够以该工件旋转轴的中轴线为旋转轴旋转，

进一步地，工件转换轴还包括液压托盘交换器，液压托盘交换器设置在交换托盘的下方，且液压托盘交换器与机身相连接，液压托盘交换器包括：

提升油缸；

回转油缸，回转油缸设置在提升油缸上方、交换托盘的下方，回转油缸用于提升油缸停止上升后根据控制单元的指令旋转；和

行程开关，行程开关设置在提升油缸内部，行程开关用于检测所述提升油缸和所述回转油缸的运动信息并将所述运动信息传送到所述控制单元。

进一步地，工件旋转轴包括：

工件旋转电机，工件旋转电机设置在工件旋转轴的下部，用于为工件旋转轴的旋转提供动力；

减速器，减速器设置在工件旋转电机的顶部；

转接盘，转接盘设置在减速器顶部，并且能够与转换到工件旋转轴上的一个工件托盘通过工件托盘底部的连接装置相连接；

连接盘，连接盘设置在减速器的外侧，连接盘具有用于配合减速器的中心通孔，并且连接盘设置在机身上以用于将减速器与机身相连接；和

密封圈，密封圈设置在转接盘与连接盘的接合处。

进一步地，智能切割系统还包括：

工件压头，工件压头设置在机身上，且工件压头设置在工件旋转轴的上方，用于对转换到工件旋转轴上的工件进行压紧操作。

进一步地，方向轴包括：

Y轴滑台，Y轴滑台与地面平行，且Y轴滑台通过Y轴线轨与机身相连接，使得Y轴滑台能够在Y轴线轨上滑动；

X轴滑台，X轴滑台的滑动方向平行于地面且垂直于Y轴滑台的滑动方向，X轴滑台通过铺设在Y轴滑台上的X轴线轨与Y轴滑台相连接，使得X轴滑台能够在X轴线轨上滑动；和

Z轴滑台，Z轴滑台的滑动方向垂直于地面，且Z轴滑台通过铺设在X轴滑台上的Z轴线轨与X轴滑台相连接，使得Z轴滑台能够在Z轴线轨上滑动。

进一步地，动力单元包括液压站、电控箱和液压气动箱。

进一步地，智能切割系统还包括：

安全光栅，安全光栅设置在工件转台的远离切割单元的一侧。

根据本实用新型的智能切割系统具有以下优点：1.切割厚度范围大，2.切割效率高，3.切割精度高；4.实现由X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台三个滑动方向与主轴旋转轴、工件旋转轴组成的6轴5联动的智能系统。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的智能切割系统的俯视图；

图2是根据本实用新型实施例的智能切割系统的工件转轴的结构示意图；和

图3是根据本实用新型实施例的智能切割系统的侧视图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本实用新型的说明性、非限制性实施例，对根据本实用新型的智能切割系统和方法做进一步说明。

参照图1，根据本实用新型实施例的智能切割系统包括机身0、方向轴、切割单元、工件转台、动力单元和控制单元10。工件转台设置有个可以放置工件的工位，控制单元10控制工件转台将其上两个工位中的一个转换到切割单元下方，由切割单元对工件进行切割操作，同时，通过控制方向转轴可以调整切割单元的切割角度，完成多角度的精确切割。

机身0为智能打磨、切割系统的安装基础。方向轴与机身0相连接，同时与切割单元相连接，从而可以调整切割单元在三维空间的切割方向。由于在大工件的切割中，不同工件的切割点的位置可能差别较大，所以采用方向轴调整切割单元在三维空间的位置非常必要。切割单元与上述方向转轴相连接，用于在控制单元10的控制下执行对工件的切割动作。工件转台设置在机身0上，包括两个相对设置的工位，并且该工件转台的两个工位中的每一个都可以转换到切割单元下方以便于完成该工位上放置的工件的切割，使得切割过程与上下料操作可以同时进行，进一步提高了工作效率。动力单元分别与切割单元、工件转台和方向转轴相连接用以提供驱动力。控制单元10分别与切割单元、工件转台、方向轴和动力单元相连接，完成对整个切割过程的智能控制。

参照图1，切割单元包括刀具21、刀库22、电主轴23和主轴旋转轴24。

刀具21为切割单元的切割部件。刀库22设置在机身0上，用于存放被替换下来的刀具21以及备用刀具，具体换刀过程将在下文中做详细描述，该刀库22的刀具出口位于切割单元的运动范围内，通过控制单元控制切割单元移动到刀库出口位置，然后由由控制单元10控制方向轴进行空间定位，实现自动换刀操作。电主轴23与刀具21相连接，用于驱动刀具21的转动。主轴旋转轴24与上述方向转轴相连接，使得切割单元可以在方向转轴的调整下做三维运动；同时，主轴旋转轴24与电主轴23相连接，使得主轴旋转轴24可以在控制单元10的控制下执行水平方向上的180度的旋转，进一步带动与其连接的电主轴23、刀具21的旋转，使得刀具21可以根据待切割工件上的切割点位置的不同而做适当的旋转调整，达到多角度切割的效果。例如，刀具21可以为切割砂轮，从而可以完成对较厚的工件的切割工作。然而，刀具不限于此，根据实际切割需要可以采用本领域常用的其它任何形式的切割工具。

进一步地，刀库22包括上层托刀滑板和下层托刀滑板，上层托刀滑板用于存放被更换下来的刀具21，下层托刀滑板用于存放待使用的刀具21。将刀具21分为两层存放在刀库22中，使得刀具21存放整齐，方便工作人员更换；提前预备多片刀具21，以应对切割过程中发生意外或刀具使用疲劳而需要换刀的情况。需要说明的是，刀库22内部设计可以根据具体工况进行做出改变，例如，当所需切割刀具为不同类型的刀具时，可以根据刀具的类型将刀库22设置为多层。

进一步地，根据本实用新型实施例的智能切割系统的切割单元还包括激光传感器25，该激光传感器25设置在切割单元上侧，用于对刀具21进行检测。激光传感器25可以对刀具21的外形进行扫描，将扫描结果反馈给控制单元10，控制单元10将该结果与控制单元10内存储的刀具数据进行比较，当比较结果显示该刀具21已达到使用极限时，对刀具21进行换刀操作。对切割刀具的使用情况进行检测可以保证切割过程的安全，以及切割的效果。

参照图2，根据本实用新型实施例的智能切割系统的工作转台包括工件转换轴11和工件旋转轴12。

工件转换轴11可以通过控制单元10的控制将该两个工件托盘111上的工件依次转换到切割单元的下方以对工件托盘111上放置的工件进行切割操作。该工件转换轴11包括交换托盘112和两个工件托盘111。交换托盘112设置在工件转换轴11的顶部，并且，该交换托盘112具有长方形结构，在该长方形结构的两端设置U型开口，从而可以容置两个交换托盘111，并完成交换工件位置的作用。工件托盘111为两个，该两个工件托盘111均具有“工”型结构，“工”型结构的两个水平部分均设置有连接装置114，分别用以与工件托盘111上部的工件及工件旋转轴12相连接；“工”型结构的竖直部分可以容置在交换托盘112的U型开口内，使得两个工件托盘111分别被支撑在交换托盘112的两个U型开口内。工件托盘111与交换托盘112的上述结构使得工件托盘111转换到工件旋转轴12上后，工件托盘111与工件旋转轴12相连接，从而工件托盘111可以在工件旋转轴12的驱动下旋转。使用工件转换轴11使得系统的上下料不需要单独分离出一部分时间来上下料，可以降低时间成本、提高工作效率。

工件旋转轴12与上述工件转换轴11相邻接，该工件旋转轴12的顶部用于承接工件托盘111中的一个，并且该工件旋转轴12设置在切割单元的下方，使得所承接的工件托盘111上放置的工件处于待切割的位置；另外，该工件旋转轴12能够以该工件旋转轴12的中轴线为旋转轴进行旋转，使得工件可以在水平面内做360度任意角度定位、旋转，进一步增加了切割范围与切割角度。

进一步地，工件转换轴11还包括液压托盘交换器，该液压托盘交换器设置在交换托盘112下方，并且与机身0相连接。液压托盘交换器包括提升油缸113、回转油缸115和行程开关(图中未示出)。液压托盘交换器的提升油缸113可以根据控制单元10的指令上升或下降。回转油缸115设置在提升油缸113的上方、交换托盘112的下方，该回转油缸115可以根据控制单元10的控制在提升油缸113停止上升后进行旋转，并带动与其相连接的交换托盘112的转动，从而将切割完成的工件转离切割单元下侧，同时将其它待切割工件旋转至切割单元下侧，完成上料操作。该步骤用时短，可以大大节约时间成本。行程开关设置在提升油缸113内部，可以根据控制单元10指令检测提升油缸113的上升与下降以及回转油缸的旋转信息，并且将检测到的运动信息传送到控制单元。上述工件转换轴的工作过程如下：由工作人员将待加工工件放置在工件托盘111上，当工件旋转轴12上的上一个工件切割完成后，控制单元10控制提升油缸113上升，提升油缸113上升预定高度后，提升油缸113的内置行程开关向控制单元10发出上升完成的信号，控制单元10收到提升油缸113上升完成的信号后向回转油缸115发出旋转指令，回转油缸115旋转预定角度，将两个工件托盘111中的另一个旋转至工件旋转轴12的顶部，完成向工件旋转轴12的上料操作。

工件旋转轴12包括工件旋转电机121、减速器122、转接盘123、连接盘124和密封圈125。工件旋转电机121设置在工件旋转轴12的下部，用于为工件旋转轴12的旋转提供驱动力。减速器122设置在工件旋转电机121的上侧，且该减速器122的上侧设置转接盘123，在工件旋转轴12旋转的过程中，减速器122可以降低转速、增加转矩，起到匹配转速和传递转矩的作用。转接盘123设置在减速器122的顶部，该转接盘123可以通过连接装置114与转换到工件旋转轴12上的工件托盘111相连接，起到固定工件托盘111的效果，使得切割过程平稳安全。连接盘124设置在减速器122的外侧，并且具有用于配合减速器122的中心通孔，同时该连接盘124设置在机身0上用以将减速器122与机身0相连接，保证工件旋转轴12运行平稳，且该连接盘124可以为多个。密封圈125设置在转接盘123与连接盘124之间，起到密封作用，保证切割过程中产生的碎屑及粉尘等废弃物进入工件旋转轴12内部而对减速器122和工件旋转电机121造成损害。

进一步地，根据本实用新型实施例的智能切割系统还包括工件压头13，该工件压头13设置在机身0上，且位于工件旋转轴12的上方，用于对转换到工件旋转轴12上的工件进行压紧操作，使工件、工件托盘111和工件旋转轴12连接牢固，保证切割安全。

进一步地，方向转轴包括X轴滑台31、Y轴滑台32和Z轴滑台33。Y轴滑台32的滑动方向与地面平行，且通过Y轴线轨(图中未示出)与所述机身0相连接，使得Y轴滑台32能够在所述Y轴线轨上滑动，调整与其相连接的切割单元在Y轴滑台滑动方向上的位置。X轴滑台31的滑动方向平行于地面且垂直于Y轴滑台32的滑动方向，该X轴滑台31通过铺设在Y轴滑台32上的X轴线轨(图中未示出)与Y轴滑台32相连接，使得X轴滑台31能够在X轴线轨上滑动，从而调整与其连接的切割单元在X轴滑台31滑动方向上的位置。Z轴滑台33的滑动方向垂直于地面，且该Z轴滑台33通过铺设在X轴滑台31上的Z轴线轨与X轴滑台31相连接，使得Z轴滑台33能够在Z轴线轨上滑动，从而调整与其相连接的切割单元在Z轴滑台33滑动方向上的位置。调整切割单元在各轴上的位置变化，可以调整切割单元在三维空间的位置变化，以适应对大小不同、切割位置不同的工件的切割操作，完成多角度、多方位的切割作业。

所以，根据本实用新型实施例的智能切割系统实现了实现由X轴滑台31、Y轴滑台32、Z轴滑台33三个滑动方向与主轴旋转轴24、工件旋转轴12组成的6轴5联动的智能切割系统。

进一步地，动力单元包括液压站、电控箱和液压气动箱，分别为根据本实用新型实施例的智能切割系统的其它部件的运行提供驱动力，且该液压站、电控箱和液压气动箱的设置位置可以根据具体工况进行选择。

进一步地，根据本实用新型的智能切割系统还包括安全光栅4，该安全光栅设置在工作转台的远离切割单元的一侧，即，设置在工人对工作转台进行上下料的位置，用于监测安全光栅的覆盖范围内是否有工作人员正在进行上下料，若监测到有工作人员或其它物体时，则停止工件转换轴11的动作，但是切割动作继续，从而保证了工件转换过程中不会伤害到工作人员，或者因其它物体而造成系统部件损害。

根据上述智能切割系统的切割过程如下：转动工件转换轴11，将放置有工件的工件托盘111转动至切割单元下方，等待切割；调整方向转轴，将切割单元移动至激光传感器25的检测位置，利用激光传感器25对刀具21的刀具信息进行检测，若刀具21已达到使用极限，则进行换刀操作，若刀具21符合切割刀具的要求，则继续切割操作；控制方向转轴，将切割单元移动至工件的待切割点的位置；使用切割单元对工件进行切割操作，同时，切割过程中，可以由方向转轴与工件旋转轴12相配合，使得刀具21可以完成多角度、多方位的切割。上述智能切割方法中，上料和下料的过程可以在切割的过程中完成，切割完成后只需要转动工作转台就可以完成为切割单元的上下料操作，可以大大节约时间成本。

尽管对本实用新型的典型实施例进行了说明，但是显然本领域技术人员可以理解，在不背离本实用新型的精神和原理的情况下可以进行改变，其范围在权利要求书以及其等同物中进行了限定。

Claims (12)

1.一种智能切割系统，其特征在于，所述智能切割系统包括：

机身；

方向轴，所述方向轴与所述机身相连接；

切割单元，所述切割单元与所述方向轴相连接，所述切割单元用于执行对工件的切割动作；

工件转台，所述工件转台设置在所述机身上，所述工件转台包括两个相对设置工位，且所述工件转台能够将所述两个工位中的每一个转换到所述切割单元下方以进行切割操作；

动力单元，所述动力单元分别与所述切割单元、所述工件转台和所述方向轴相连接用以提供驱动力；和

控制单元，所述控制单元分别与所述切割单元、所述工件转台、所述方向轴和所述动力单元相连接。

2.根据权利要求1所述的智能切割系统，其特征在于，所述切割单元包括：

刀具；

刀库，所述刀库设置在所述机身上，用于存放所述刀具，且所述刀库的刀具出口位于所述切割单元的运动范围内；

电主轴，所述电主轴与所述刀具中执行切割操作的刀具相连接，用于驱动所述刀具的转动；和

主轴旋转轴，所述主轴旋转轴与所述方向轴相连接，且所述主轴旋转轴与所述电主轴相连接，使得所述电主轴能够在所述主轴旋转轴的驱动下旋转。

3.根据权利要求2所述智能切割系统，其特征在于，所述刀具为切割砂轮。

4.根据权利要求2所述智能切割系统，其特征在于，所述刀库包括上层托刀滑板和下层托刀滑板，其中，所述上层托刀滑板用于存放被更换下来的刀具，所述下层托刀滑板用于存放待使用刀具。

5.根据权利要求1所述的智能切割系统，其特征在于，所述智能切割系统还包括：

激光传感器，所述激光传感器设置在所述机身上，且位于所述工件转台的上方，用于对所述刀具进行检测。

6.根据权利要求1所述的智能切割系统，其特征在于，所述工件转台包括：

工件转换轴和工件旋转轴，其中，所述工件转换轴包括：

交换托盘，所述交换托盘设置在所述工件转换轴的顶部，且所述交换托盘具有长方形结构、两端设置U型开口；

两个工件托盘，所述两个工件托盘具有“工”型结构，且所述“工”型结构的两个水平部分均设置有连接装置，所述“工”型结构的竖直部分能够容置在所述交换托盘的U型开口内，使得所述两个工件托盘分别被支撑在所述交换托盘的两个U型开口中；

所述工件旋转轴与所述工件转换轴相邻接，所述工件旋转轴的顶部承接所述两个工件托盘中的一个，所述工件旋转轴设置在所述切割单元的下方，且所述工件旋转轴能够以该工件旋转轴的中轴线为旋转轴旋转。

7.根据权利要求6所述的智能切割系统，其特征在于，所述工件转换轴还包括液压托盘交换器，所述液压托盘交换器设置在所述交换托盘的下方，且所述液压托盘交换器与所述机身相连接，所述液压托盘交换器包括：

提升油缸；

回转油缸，所述回转油缸设置在所述提升油缸上方、所述交换托盘的下方，所述回转油缸用于在所述提升油缸停止上升后根据所述控制单元的指令旋转；和

行程开关，所述行程开关设置在所述提升油缸内部，所述行程开关用于检测所述提升油缸和所述回转油缸的运动信息并将所述运动信息传送到所述控制单元。

8.根据权利要求6所述的智能切割系统，其特征在于，所述工件旋转轴包括：

工件旋转电机，所述工件旋转电机设置在所述工件旋转轴的下部，用于为所述工件旋转轴的旋转提供动力；

减速器，所述减速器设置在所述工件旋转电机的顶部；

转接盘，所述转接盘设置在所述减速器顶部，并且能够与转换到所述工件旋转轴上的所述一个工件托盘通过所述工件托盘底部的连接装置相连接；

连接盘，所述连接盘设置在所述减速器的外侧，所述连接盘具有用于配合所述减速器的中心通孔，并且所述连接盘设置在所述机身上以用于将所述减速器与所述机身相连接；和

密封圈，所述密封圈设置在所述转接盘与所述连接盘的接合处。

9.根据权利要求6所述的智能切割系统，其特征在于，所述智能切割系统还包括：

工件压头，所述工件压头设置在所述机身上，且所述工件压头设置在所述工件旋转轴的上方，用于对转换到所述工件旋转轴上的工件进行压紧操作。

10.根据权利要求1所述的智能切割系统，其特征在于，所述方向轴包括：

Y轴滑台，所述Y轴滑台与地面平行，且所述Y轴滑台通过Y轴线轨与所述机身相连接，使得所述Y轴滑台能够在所述Y轴线轨上滑动；

X轴滑台，所述X轴滑台的滑动方向平行于地面且垂直于所述Y轴滑台的滑动方向，所述X轴滑台通过铺设在所述Y轴滑台上的X轴线轨与所述Y轴滑台相连接，使得所述X轴滑台能够在所述X轴线轨上滑动；和

Z轴滑台，所述Z轴滑台的滑动方向垂直于地面，且所述Z轴滑台通过铺设在所述X轴滑台上的Z轴线轨与所述X轴滑台相连接，使得所述Z轴滑台能够在所述Z轴线轨上滑动。

11.根据权利要求1所述的智能切割系统，其特征在于，所述动力单元包括液压站、电控箱和液压气动箱。

12.根据权利要求1所述的智能切割系统，其特征在于，所述智能切割系统还包括：

安全光栅，所述安全光栅设置在所述工件转台的远离切割单元的一侧。