CN214490089U - 一种智能切割系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能切割系统，包括：切割装置，具有一砂轮、一动力机构和一调整机构，砂轮设置于调整机构上，通过调整机构可调节砂轮在竖直方向的位置，动力机构与砂轮相连接，用于带动砂轮旋转；移动装置，具有一工作平台和一移动机构，工作平台设置于移动机构上，通过移动机构水平方向的前后移动、左右移动可调整工作平台的位置，进而可将固定在工作平台上的待切割工件移动至砂轮的下方位置处；控制器，分别与动力机构、调整机构、移动机构相连接，并控制动力机构的旋转、调整机构的移动以及移动机构的移动。本实用新型通过智能切割系统，设置多种切割模式，通过不同的材料给定不同的切割模式，从而完成切割任务。

Description

一种智能切割系统

技术领域

本实用新型涉及切割控制技术领域，尤其涉及一种大工件旋转夹紧切割时的自动上料和定尺位移控制的智能切割系统。

背景技术

机械工件在加工制造过程中，往往需要切割来提高工件的质量性能。在机械工件的切割中，工件稳定性不高会导致切割的质量及效率均低，还容易造成残次品的产生。现有的切割装置在使用时存在以下缺陷：

(1)目前切割机的驱动力多采用气缸或油缸，在使用时存在着驱动力不稳定、容易打掉刀盘且安全性不高的缺陷。

(2)目前的切割机在使用时灵活性差、智能化程度低，切割时需要人工手动对待切割工件的位置进行调整，容易出现机械误差，造成切割的工件的切口不精确，影响工件的切割质量。

(3)在不改变切割机机床尺寸的情况下，无法对大直径大工件进行切割。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的在于，提供一种智能切割系统，旨在解决背景技术中所指出的问题。

为了达到上述实用新型目的，进而采取的技术方案如下：

一种智能切割系统，包括底座，所述底座上设有切割装置和移动装置；

切割装置，具有一砂轮、一动力机构和一调整机构，所述砂轮设置于所述调整机构上，通过调整机构可调节砂轮在竖直方向的位置，所述动力机构与所述砂轮相连接，用于带动砂轮旋转；

移动装置，具有一工作平台和一移动机构，所述工作平台设置于所述移动机构上，通过移动机构水平方向的前后移动、左右移动可调整工作平台的位置，进而可将固定在工作平台上的待切割工件移动至所述砂轮的下方位置处；

控制器，分别与所述动力机构、所述调整机构、所述移动机构相连接，并控制所述动力机构的旋转、所述调整机构的移动以及所述移动机构的移动。

作为本实用新型的进一步改进，所述动力机构包括第一电机、传动轴、安装立板，所述传动轴可转动的设置在安装立板上，所述传动轴的一端通过第一传动皮带与第一电机的输出轴连接，另一端通过第二传动皮带与所述砂轮的转轴连接。

其中，所述第一电机为变频电机。

作为本实用新型的进一步改进，所述调整机构包括第一伺服电机、蜗杆、蜗轮、支撑板，所述第一伺服电机的输出轴通过第三传动皮带与蜗杆的输入端连接，所述蜗轮可转动的设置在传动轴上，所述支撑板平行设有两个，所述支撑板的一端与所述蜗轮固定连接，另一端与砂轮的转轴转动连接，通过蜗轮和蜗杆的配合作用，使得支撑板带动砂轮一起绕蜗轮上下摆动，从而调整砂轮在竖直方向上的位置。

作为本实用新型的进一步改进，两个所述支撑板之间设有多个支撑柱，用于加强支撑板绕蜗轮上下摆动时的稳定性。

作为本实用新型的进一步改进，所述移动机构包括第一滑动单元和第二滑动单元，所述第一滑动单元固定设置在第二滑动单元上，所述第一滑动单元包括第二伺服电机、第一滑台、第一丝杠和第一滑块，所述第二伺服电机的输出端与第一丝杠的一端连接，所述第一丝杠上安装有第一滑块，且第一滑块可在第一丝杠上沿水平方向左右移动，所述第一滑块上固定有第一滑台，所述工作平台固定在所述第一滑台上；所述第二滑动单元包括第三伺服电机、第二滑台、第二丝杠和第二滑块，所述第三伺服电机的输出端与第二丝杠的一端连接，所述第二丝杠上安装有第二滑块，且第二滑块可在第二丝杠上沿水平方向前后移动，所述第二滑块上固定有第二滑台。

作为本实用新型的进一步改进，所述工作平台上设有多个倒T形槽，便于与工件连接。

作为本实用新型的进一步改进，该智能切割系统还包括一旋转夹紧装置，所述旋转夹紧装置设置在所述工作平台上，所述旋转夹紧装置包括：

一夹紧机构，具有一三爪卡盘和一夹紧驱动机构，所述三爪卡盘与所述夹紧驱动机构连接，所述夹紧驱动机构用于驱动所述三爪卡盘的三个活动卡爪向中心靠近或退出；

一旋转机构，与所述三爪卡盘连接，用于驱动所述三爪卡盘转动。

所述夹紧驱动机构包括连接轴、正转棘轮、反转棘轮、第一齿轮和第二电机、气缸和拔叉，所述连接轴的一端与三爪卡盘固定连接，另一端上固定设有正转棘轮和反转棘轮，所述第二电机的输出轴上设置有与正转棘轮/反转棘轮相啮合的第一齿轮，所述气缸的活塞端设置有拔叉，且所述第一齿轮的一端位于所述拔叉的开口内。

通过气缸控制拔叉移动，拔叉带动第一齿轮沿第二电机的输出轴滑动实现第一齿轮分别与正转棘轮、反转棘轮的啮合，当第一齿轮与正转棘轮啮合时，第二电机带动第一齿轮沿顺时针方向转动，与第一齿轮啮合的正转棘轮同向转动，此时三爪卡盘的三个活动卡爪向中心靠近；当第一齿轮与反转棘轮啮合时，第二电机带动第一齿轮沿逆时针方向转动，与第一齿轮啮合的反转棘轮同向转动，此时三爪卡盘的三个活动卡爪向中心退出。

所述旋转机构包括第三电机和关节轴承，所述关节轴承可转动的套设在所述连接轴上，所述第三电机输出轴上设置有第二齿轮，所述第二齿轮与关节轴承的外圈啮合，所述三爪卡盘上设有卡盘套，所述卡盘套固定在所述关节轴承上。

通过带动第三电机第二齿轮转动，与第二齿轮啮合的关节轴承的外圈随第二齿轮一起转动，同时带动固定在关节轴承上卡盘套转动，进而通过卡盘套带动三爪卡盘以及被夹紧在三爪卡盘内的待切割工件一起转动。

作为本实用新型的进一步改进，所述三爪卡盘包括盘体和三个均布的活动卡爪，三个均布的活动卡爪导向部分的下面有螺纹且与盘体上的螺纹相啮合，通过第一齿轮带动正转棘轮/反转棘轮正转/反转，进而带动盘体正转/反转，盘体上的螺纹同时带动三个活动卡爪向中心靠近或退出，以适应不同型号规格的待切割工件。

作为本实用新型的进一步改进，所述切割装置和所述移动装置均设置在所述底座上，所述底座的下方设置有马蹄轮，便于移动该智能切割系统。

所述底座上设有保护罩，所述切割装置、所述移动装置以及旋转夹紧装置均设置在所述保护罩内，所述保护罩上设有推拉门，且所述推拉门上还设有透明观察窗。

所述控制器可对切割装置的切割动力速度控制，所述控制器通过一变频器和动力机构相连，实现切割不同工件的速度控制；对应于不同的切割金属和硬度等级，我们进行设置了不同的电机转速和电流供应值的消耗监控，从而得出有效的切割数据。通过对数据的保存覆盖了理论数据和参考数值，最终达到参考值和实际值的一致。

所述控制器可对移动装置的位移调整进行控制，具有三组伺服电机分别控制各部分执行机构，分别于X轴控制移动机构，Y轴控制整体工作台，Z轴控制刀臂的上下砍锯动作，控制精度为0.01mm，可实现精密切割；通过对三轴的设置，可以实现智能切割系统各种模式的切换。

可以令X轴和Y轴保存不动，只对Z轴设置下降速度，从而得出一种竖直切割模式；

可以令X和Z轴设置保存不动，对Y轴设置移动速度，从而得出一种水平切割模式；

可以根据材质的不同设置Y轴的移动量，以及Z轴的下降模式(比如进5 退2模式和进3退1模式)，实现难切割材料的切割过程，通过对X轴的移动实现对夹紧工件的切割距离的有效定尺；从而实现智能切割。

所述控制器可对旋转夹紧装置进行自动控制，通过三爪卡盘内上的传感器感应到工件后，发出指令开启夹紧电机进行夹紧，达到预定夹紧力后，拨动气缸调整拨叉位置实现保持夹紧动作的旋转，通过循环指令，可以实现工件的连续切割动作；

该智能切割系统还设有排风系统，通过保护罩顶部的排风装置，排出切割过程的废气和湿气；所述排风系统、排风装置均为本领域技术人员的常规技术手段。

该智能切割系统还设有冷却循环装置，所述控制器还可对冷却循环装置的进行控制，通过配置磁选装置，对冷却砂轮切割后的金属杂质进行磁选，从而达到冷却液的循环利用；所述冷却循环装置、磁选装置均为本领域技术人员的常规技术手段。

该智能切割系统还设有报警系统，为实现安全切割设置门打开时报警灯闪烁并无法启动切割电机的电器程序，以及切割片到达预定磨损位置后的报警。所述报警系统为本领域技术人员所常用的报警系统。

本实用新型的有益效果是：

(1)切割精度高：切割机的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向采用了独立的三维工作台的形式，采用伺服电机和丝杠、滑块的结构形式调节X轴方向和Y轴方向的切割量，采用伺服电机和蜗轮蜗杆的结构形式调节Z轴方向切割量，采用伺服电机，可以实现0.01mm的位移精度，保证了走刀量的准确到位。

支撑板之间设有多个支撑柱增加了支撑板绕蜗轮上下摆动时的稳定性，保证了砂轮调整位移时的准度和精度。

旋转夹紧工装，采用三爪卡盘，通过关节轴承的齿轮和小齿轮啮合从而实现夹紧后的旋转，该旋转结构旋转精度高，同心度能够保证。可以实现切割过程，同时工件旋转，并且保证旋转刀口位置的绝对值。

(2)切割效率高：本实用新型切割装置的动力采用变频电机，通过变频器调节转速，对应不同钢材，不同硬度，不同规格，采用不同的变频调节速度。以满足最大的工作效率。本实用新型最大的特点是可以保持一定的压力值，不用像传统的人工进行手动压下完成切割，伺服电机控制上下蜗轮蜗杆，使得砂轮切割头始终以一定速度和扭矩进行压下，以保证切割过程最大的切割量。

(3)可对大工件进行切割：通过设置旋转夹紧装置，可以实现大工件的夹持并旋转，通过正转棘轮、反转棘轮可使三爪卡盘的三个活动卡爪向中心靠近或退出，从而实现对大工件的夹紧或松开，通过旋转机构可带动被夹持在三爪卡盘内的大工件转动，实现对大工件的旋转切割，在同等机床尺寸的情况下，对切割片的使用率提高50％。以直径为400mm的切割片为例，传统的切割装置可以切割直径为130mm的工件，而本实用新型通过设置旋转夹紧装置可以满足直径为260mm工件的切割。本实用新型大大提高了切割能力，在大幅度降低设备成本的情况下，最大程度的提高了设备的工作能力。

(4)智能控制：通过设置控制器，可控制动力机构的旋转、所述调整机构的移动、所述移动机构的移动以及旋转夹紧装置的夹紧和旋转，实现切割机的只能操作。

(5)安全性高，使用方便：通过设置全封闭的保护罩，可以提高切割过程的安全性，在底座的下方四角处设置马蹄轮，便于移动此智能切割系统。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的第二视角结构示意图；

图3为本实用新型涉及切割装置和移动装置的结构示意图；

图4为图3中A部结构的放大图；

图5为图3中涉及切割装置和移动装置的第二视角结构示意图；

图6为图5中B部结构的放大图；

图7为本实用新型涉及旋转夹紧装置的结构示意图；

图8为图7中涉及夹紧机构的结构示意图；

图9为本实用新型涉及控制器的连接示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例1

如图1-6所示，一种智能切割系统，包括底座4，所述底座4上设有切割装置1和移动装置2；

切割装置1，具有一砂轮11、一动力机构12和一调整机构13，所述砂轮11 设置于所述调整机构13上，通过调整机构13可调节砂轮11在竖直方向的位置，所述动力机构12与所述砂轮11相连接，用于带动砂轮11旋转；

移动装置2，具有一工作平台21和一移动机构22，所述工作平台21设置于所述移动机构22上，通过移动机构22水平方向的前后移动、左右移动可调整工作平台21的位置，进而可将固定在工作平台21上的待切割工件移动至所述砂轮11的下方位置处；

控制器5，分别与所述动力机构12、所述调整机构13、所述移动机构22相连接，并控制所述动力机构12的旋转、所述调整机构13的移动以及所述移动机构22的移动。

所述动力机构12包括第一电机121、传动轴122、安装立板123，所述传动轴122可转动的设置在安装立板123上，所述传动轴122的一端通过第一传动皮带124与第一电机121的输出轴连接，另一端通过第二传动皮带125与所述砂轮11的转轴连接。

其中，所述第一电机121为变频电机，通过变频器调节第一电机121的转速，对应不同钢材，不同硬度，不同规格，采用不同的变频调节速度。

所述调整机构13包括第一伺服电机131、蜗杆132、蜗轮133、支撑板134，所述第一伺服电机131的输出轴通过第三传动皮带135与蜗杆132的输入端连接，所述蜗轮133可转动的设置在传动轴122上，所述支撑板134平行设有两个，所述支撑板134的一端与所述蜗轮133固定连接，另一端与砂轮11的转轴转动连接，通过蜗轮133和蜗杆132的配合作用，使得支撑板134带动砂轮11一起绕蜗轮 133上下摆动，从而调整砂轮11在竖直方向上的位置。

两个所述支撑板134之间设有多个支撑柱136，用于加强支撑板134绕蜗轮133上下摆动时的稳定性。

所述移动机构22包括第一滑动单元和第二滑动单元，所述第一滑动单元固定设置在第二滑动单元上，所述第一滑动单元包括第二伺服电机221、第一滑台 222、第一丝杠223和第一滑块224，所述第二伺服电机221的输出端与第一丝杠223的一端连接，所述第一丝杠223上安装有第一滑块224，且第一滑块224 可在第一丝杠223上沿水平方向左右移动，所述第一滑块224上固定有第一滑台222，所述工作平台21固定在所述第一滑台222上；所述第二滑动单元包括第三伺服电机225、第二滑台226、第二丝杠227和第二滑块228，所述第三伺服电机225的输出端与第二丝杠227的一端连接，所述第二丝杠227上安装有第二滑块228，且第二滑块228可在第二丝杠227上沿水平方向前后移动，所述第二滑块228上固定有第二滑台226。

所述工作平台21上设有多个倒T形槽211，便于与工件连接。

实施例2

基于实施例1的结构基础上，在实施例2中，该智能切割系统还包括一旋转夹紧装置3，所述旋转夹紧装置3设置在所述工作平台21上，如图7-8所示，所述旋转夹紧装置3包括：

一夹紧机构31，具有一三爪卡盘311和一夹紧驱动机构312，所述三爪卡盘311与所述夹紧驱动机构312连接，所述夹紧驱动机构312用于驱动所述三爪卡盘311的三个活动卡爪3112向中心靠近或退出；

一旋转机构32，与所述三爪卡盘311连接，用于驱动所述三爪卡盘311转动。

所述夹紧驱动机构312包括连接轴313、正转棘轮314、反转棘轮315、第一齿轮316和第二电机317、气缸318和拔叉319，所述连接轴313的一端与三爪卡盘311固定连接，另一端上固定设有正转棘轮314和反转棘轮315，所述第二电机317的输出轴上设置有与正转棘轮314/反转棘轮315相啮合的第一齿轮 316，所述气缸318的活塞端设置有拔叉319，且所述第一齿轮316的一端位于所述拔叉319的开口内。

通过气缸318控制拔叉319移动，拔叉319带动第一齿轮316沿第二电机317 的输出轴滑动实现第一齿轮316分别与正转棘轮314、反转棘轮315的啮合，当第一齿轮316与正转棘轮314啮合时，第二电机317带动第一齿轮316沿顺时针方向转动，与第一齿轮316啮合的正转棘轮314同向转动，此时三爪卡盘311 的三个活动卡爪3112向中心靠近；当第一齿轮316与反转棘轮315啮合时，第二电机317带动第一齿轮316沿逆时针方向转动，与第一齿轮316啮合的反转棘轮315同向转动，此时三爪卡盘311的三个活动卡爪3112向中心退出。

所述旋转机构32包括第三电机321和关节轴承322，所述关节轴承322可转动的套设在所述连接轴313上，所述第三电机321输出轴上设置有第二齿轮 323，所述第二齿轮323与关节轴承322的外圈啮合，所述三爪卡盘311上设有卡盘套324，所述卡盘套324固定在所述关节轴承322上。

通过带动第三电机321第二齿轮323转动，与第二齿轮323啮合的关节轴承的外圈随第二齿轮323一起转动，同时带动固定在关节轴承上卡盘套324转动，进而通过卡盘套324带动三爪卡盘311以及被夹紧在三爪卡盘311内的待切割工件一起转动。

所述三爪卡盘311包括盘体3111和三个均布的活动卡爪3112，三个均布的活动卡爪3112导向部分的下面有螺纹且与盘体3111上的螺纹相啮合，通过第一齿轮316带动正转棘轮314/反转棘轮315正转/反转，进而带动盘体3111正转/反转，盘体3111上的螺纹同时带动三个活动卡爪3112向中心靠近或退出，以适应不同型号规格的待切割工件。

所述切割装置1和所述移动装置2均设置在所述底座4上，所述底座4的下方设置有马蹄轮41，便于移动该智能切割系统。

所述底座4上设有保护罩42，所述切割装置1、所述移动装置2以及旋转夹紧装置3均设置在所述保护罩42内，所述保护罩42上设有推拉门421，且所述推拉门上还设有透明观察窗422。

如图9所示，通过控制器5控制第一伺服电机131、第二伺服电机221和第三伺服电机225工作，可调整工作平台21在水平方向的前后移动和左右移动，以及砂轮11在Z轴方向切割量，采用伺服电机，可以实现0.01mm的位移精度，保证了走刀量的准确到位。通过控制器器5控制第一电机121可控制砂轮11的工作状态；通过控制器器5控制第二电机317和气缸318的协调工作，可控制三爪卡盘311的三个活动卡爪3112向中心靠近或退出，以适应不同型号规格的待切割工件，实现对工件的夹紧和松开；通过控制器5控制第三电机321，可实现被夹紧在三爪卡盘311内的待切割工件的转动，从而实现对待切割工件的转动切割。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进、部件拆分或组合等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能切割系统，包括底座，其特征在于，所述底座上设有切割装置和移动装置；

切割装置，具有一砂轮、一动力机构和一调整机构，所述砂轮设置于所述调整机构上，通过调整机构可调节砂轮在竖直方向的位置，所述动力机构与所述砂轮相连接，用于带动砂轮旋转；

移动装置，具有一工作平台和一移动机构，所述工作平台设置于所述移动机构上，通过移动机构水平方向的前后移动、左右移动可调整工作平台的位置，进而可将固定在工作平台上的待切割工件移动至所述砂轮的下方位置处；

控制器，分别与所述动力机构、所述调整机构、所述移动机构相连接，并控制所述动力机构的旋转、所述调整机构的移动以及所述移动机构的移动。

2.根据权利要求1所述一种智能切割系统，其特征在于，所述动力机构包括第一电机、传动轴、安装立板，所述传动轴可转动的设置在安装立板上，所述传动轴的一端通过第一传动皮带与第一电机的输出轴连接，另一端通过第二传动皮带与所述砂轮的转轴连接。

3.根据权利要求1所述一种智能切割系统，其特征在于，所述调整机构包括第一伺服电机、蜗杆、蜗轮、支撑板，所述第一伺服电机的输出轴通过第三传动皮带与蜗杆的输入端连接，所述蜗轮可转动的设置在传动轴上，所述支撑板平行设有两个，所述支撑板的一端与所述蜗轮固定连接，另一端与砂轮的转轴转动连接，通过蜗轮和蜗杆的配合作用，使得支撑板带动砂轮一起绕蜗轮上下摆动，从而调整砂轮在竖直方向上的位置。

4.根据权利要求1所述一种智能切割系统，其特征在于，所述移动机构包括第一滑动单元和第二滑动单元，所述第一滑动单元固定设置在第二滑动单元上，所述第一滑动单元包括第二伺服电机、第一滑台、第一丝杠和第一滑块，所述第二伺服电机的输出端与第一丝杠的一端连接，所述第一丝杠上安装有第一滑块，且第一滑块可在第一丝杠上沿水平方向左右移动，所述第一滑块上固定有第一滑台，所述工作平台固定在所述第一滑台上；所述第二滑动单元包括第三伺服电机、第二滑台、第二丝杠和第二滑块，所述第三伺服电机的输出端与第二丝杠的一端连接，所述第二丝杠上安装有第二滑块，且第二滑块可在第二丝杠上沿水平方向前后移动，所述第二滑块上固定有第二滑台。

5.根据权利要求1所述一种智能切割系统，其特征在于，该智能切割系统还包括一旋转夹紧装置，所述旋转夹紧装置设置在所述工作平台上，所述旋转夹紧装置包括：

一夹紧机构，具有一三爪卡盘和一夹紧驱动机构，所述三爪卡盘与所述夹紧驱动机构连接，所述夹紧驱动机构用于驱动所述三爪卡盘的三个活动卡爪向中心靠近或退出；

一旋转机构，与所述三爪卡盘连接，用于驱动所述三爪卡盘转动。

6.根据权利要求5所述一种智能切割系统，其特征在于，所述夹紧驱动机构包括连接轴、正转棘轮、反转棘轮、第一齿轮和第二电机、气缸和拔叉，所述连接轴的一端与三爪卡盘固定连接，另一端上固定设有正转棘轮和反转棘轮，所述第二电机的输出轴上设置有与正转棘轮/反转棘轮相啮合的第一齿轮，所述气缸的活塞端设置有拔叉，且所述第一齿轮的一端位于所述拔叉的开口内。

7.根据权利要求6所述一种智能切割系统，其特征在于，所述旋转机构包括第三电机和关节轴承，所述关节轴承可转动的套设在所述连接轴上，所述第三电机输出轴上设置有第二齿轮，所述第二齿轮与关节轴承的外圈啮合，所述三爪卡盘上设有卡盘套，所述卡盘套固定在所述关节轴承上。

8.根据权利要求1所述一种智能切割系统，其特征在于，所述控制器还包括有报警模块，为实现安全切割设置门打开时报警灯闪烁并无法启动切割电机的电器程序，以及切割片到达预定磨损位置后的报警。

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