一种方管锯切机的锯切方法与流程

本发明涉及锯切机领域，尤其涉及了一种方管锯切机的锯切方法。

背景技术：

现有方管的锯切一般主要有两种形式，一种将原料方管直角锯切成多根两端均为直角端部方管，另一种是将原料方管斜切成多根两端为锐角端部的方管，第一种方管的锯切非常简单，而第二中方管由于是锐角端部，因此在在一些特殊的场合和行业中需要大量使用，例如机架生产领域中或者是汽车的客车车身框架制作中需要使用不同长度、不同端部角度的第二种方管，然目前实现斜切的方法只能切割同一种规格的方管，也就是说只能锯切同一长度、同样端部角度的方管，这种切割方法应用的范围局限，规格较为单一，无法锯切多种规格的方管，同时，每根原料方管因锯切长度的限制会造成较长的尾料剩余，方管的利用率较低，无形中生产成本增加，利润降低，因此，需要发明一种可以同时适用于多种不同规格方管的切割方法，以提高方管的利用率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种方管锯切机的锯切方法，该锯切方法同时适用于多种不同规格方管的切割，提高了每根原料方管的利用率，缩短了尾料长度，进而降低了成本。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种方管锯切机的锯切方法，包括以下步骤：

1)向锯切机的控制系统中输入表格形式的任务单，所述任务单中包括生产件任务单，生产件任务单中包含每根生产件的两端的端部角度、长度和方管的长宽尺寸信息；

2)控制系统读取、分析并模拟切割上述生产件任务单中的生产件各参数，其中分析的原则是：根据切上一根生产件留存下的留存角度先分析生产件任务单中的所有生产件的两端的端部角度的规格，选取端部角度与该留存角度相同的生产件切割；若无角度相同的生产件或端部角度与留存角度相同但留存方管的长度不满足生产件长度时，则分析生产件任务单中的所有长度的规格，选取生产件任务单中长度规格与留存方管长度规格相同或相近，并且角度规格与留存角度最为相近的生产件进行切割；

3)分析模拟完成后得出多种模拟切割顺序，选择一种方管利用率最高的一次最优模拟切割顺序，并得出所需原料方管的根数，通过三角函数关系计算出模拟切割顺序中切割每一刀时留存方管的输送长度和锯片的旋转角度；

4)方管锯切机按照一次最优模拟切割顺序锯切原料方管。

其中优选的，所述分析原则中，设定已切掉的生产件后，留存方管的留存角度为α，查找端部角度中包含一个与α最接近的角度β的一类生产件，选择该类生产件作为下一次切割的对象生产件，当β>α时，以留存方管的管端钝角顶点作为基准点需要切割掉δ角度，δ＝|β-α|；当β小于α时，以留存方管的管端的留存角度α的顶点作为基准点需要切割掉δ角度，δ＝|β-α|，而后通过三角函数关系计算得出要切割第一端部时留存方管所要输送的长度，锯切机按照计算结果夹送留存方管输送指定长度后切割对象生产件中的第一个端部角度，然后锯片旋转到与该对象生产件另一个端部角度相同的角度后，再通过三角函数关系计算得出该切割另一端部时所要输送的长度，锯切机按照计算结果夹送留存方管输送指定长度后切割对象生产件中的另一个端部角度。

其中优选的，若方管为矩形管时，该锯切方法中还包括在方管上料时对方管的摆放状态进行调整，使方管的按照设定的摆放状态切割。

其中优选的，所述任务单还包括替补料任务单，该替补料任务单中包含的各替补料的长度规格，替补料的端部角度均为90°；控制系统的分析过程中，若留存方管的长度与任务单中的生产件长度均不符合时，控制系统计算选择合适长度的替补料切割。

进一步优选的，若锯切机出现故障时，控制系统综合剩余的原料方管数量和故障时剩余的留存方管长度，然后按照上述的同样的方式重新分析模拟得出一种方管利用率最高的二次最优模拟切割顺序，并计算出二次最优模拟切割顺序时所需原料方管的根数，将二次最优模拟切割顺序所需原料方管的根数和剩余原料方管数量和留存方管长度比较，得出是否需要额外补充方管以及需要补充的方管数量，锯切机按照二次最优模拟切割顺序再次启动锯切。

进一步优选的，所述锯切方法还包含对锯切后的生产件进行分拣的过程，将不同规格的方管分送至不同的储料框内。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该锯切方法利用控制系统可以分析生产件任务单中的所有方管规格，优先考虑方管的端部角度再考虑方管的长度，从而模拟出多种切割顺序，选择一种最优模拟切割顺序进行切割，该锯切方法能够同时适用于多种不同规格方管的切割，提高方管的利用率较高，生产成本降低，方管的锯切效率提高。

又由于其中优选的，所述分析原则中，设定已切掉的生产件后，留存方管的留存角度为α，查找端部角度中包含一个与α最接近的角度β的一类生产件，选择该类生产件作为下一次切割的对象生产件，当β>α时，以留存方管的管端钝角顶点作为基准点需要切割掉δ角度，δ＝|β-α|；当β小于α时，以留存方管的管端的留存角度α的顶点作为基准点需要切割掉δ角度，δ＝|β-α|，而后通过三角函数关系计算得出要切割第一端部时留存方管所要输送的长度，锯切机按照计算结果夹送留存方管输送指定长度后切割对象生产件中的第一个端部角度，然后锯片旋转到与该对象生产件另一个端部角度相同的角度后，再通过三角函数关系计算得出该切割另一端部时所要输送的长度，锯切机按照计算结果夹送留存方管输送指定长度后切割对象生产件中的另一个端部角度，利用上述的分析原则，可以减少每一个生产件的端部角度锯切时产生的废料，进一步提高方管的利用率。

又由于所述任务单还包括替补料任务单，该替补料任务单中包含的各替补料的长度规格，替补料的端部角度均为90°；控制系统的分析过程中，若留存方管的长度与任务单中的生产件长度均不符合时，控制系统计算选择合适长度的替补料切割，该替补料可以有效分散在各根方管的锯切过程中，当锯切时无法锯切生产件时，可以锯切替补料，进一步确保方管的利用率处于较高水平。

又由于锯切机出现故障时，控制系统综合剩余的原料方管数量和故障时剩余的留存方管长度，然后按照上述的同样的方式重新分析模拟得出一种方管利用率最高的二次最优模拟切割顺序，并计算出二次最优模拟切割顺序时所需原料方管的根数，将二次最优模拟切割顺序所需原料方管的根数和剩余原料方管数量和留存方管长度比较，得出是否需要额外补充方管以及需要补充的方管数量，锯切机按照二次最优模拟切割顺序再次启动锯切，该处理方式可以更多的利用故障时的剩余留存方管，并且通过再次分析模拟，提示是否要补充原料方管。

又由于所述锯切方法还包含对锯切后的生产件进行分拣的过程，将不同规格的方管分送至不同的储料框内，避免了生产件出料后人工分选不同规格的方管，省时省力，大大提高了方管切割的工作效率。

附图说明

图1是本发明实施例一β>α时锯切生产件第一端部时的锯切原理图；

图2是本发明实施例二β＜α时锯切生产件第一端部时的锯切原理图；

图3是本发明实施例一中锯切生产件第二端部时的锯切原理图；

图4是本发明实施例三中锯切生产件第二端部时的锯切原理图；

图5是本发明实施例四中留存方管无法锯切生产件时的锯切原理图；

图6是本发明实施例涉及的方管锯切机结构示意图；

图7是图6中i处的结构放大示意图；

图8是方管锯切机的锯切主机结构示意图；

图9是锯切主机的剖视示意图；

图10是图9的俯视示意图；

附图中：1.留存方管；101.基准面；102.平行面；2.定夹钳；3.机架；4.进料输送平台；5.定位机构；501.定位板；502.定位气缸；6.进料夹钳；7.进料伺服电机；8.丝杠螺母机构；9.锯切主机；10.出料夹钳；11.出料伺服电机；12.接料板；13.储料框；14.动夹钳；15.上压夹钳；16.旋转座；17.锯片；18.原料方管；19.锯片电机；20.升降电机；21.升降基座；22.旋转伺服电机；23.机箱。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

一种方管锯切机的锯切方法，包括以下步骤：

1)向锯切机的控制系统中输入表格形式的任务单，所述任务单中包括生产件任务单，生产件任务单中包含每根生产件的两端的端部角度、长度和方管的长宽尺寸信息；该生产件任务单以微软的excel表格实现。而锯切机的控制系统以目前领域中常用的工业电脑作为整个锯切机的智能控制硬件。两端具有端部角度的生产件的长度在行业中均是以生产件的最长面的长度为准。

2)控制系统读取、分析并模拟切割上述生产件任务单中的生产件各参数，其中分析的原则是：根据切上一根生产件留存下的留存角度先分析生产件任务单中的所有生产件的两端的端部角度的规格，选取端部角度与该留存角度相同的生产件切割，在切割原料方管18的第一刀时，由于原料方管的端部为直角，因此此时该存留角度为90°；若无角度相同的生产件或端部角度与留存角度相同但留存方管1的长度不满足生产件长度时，则分析生产件任务单中的所有长度的规格，选取生产件任务单中长度规格与留存方管1长度规格相同或相近，并且角度规格与留存角度最为相近的生产件进行切割；

3)分析模拟完成后得出多种模拟切割顺序，选择一种方管利用率最高的一次最优模拟切割顺序，并得出所需原料方管18的根数，通过三角函数关系计算出模拟切割顺序中切割每一刀时留存方管1的输送长度和锯片17的旋转角度δ；

4)方管锯切机按照一次最优模拟切割顺序锯切原料方管18。

实施例一

如图1所示，该实施例一按照上述的整个切割方法进行切割，首先，该方管的截面可以为正方形或者长方形，若为正方形，方管的任一侧面朝上锯切状态均相同，方管可在切割之前无需翻料，当然一般行业中也有需要在专门的面上切割，也需要翻料操作。若方管的截面为长方形，需要对长方形的方管翻料，使方管的特定面朝上使其处于指定的摆放状态切割。而这个翻料过程在方管的上料时实现，在专利号为:zl201510134362.4名称为一种矩形管自动上料装置的专利中公开了矩形管的上料和翻料，在此就不赘述。

该实施例中所要锯切的生产件是β>α时情况，设定已切掉的生产件后，留存方管1的留存角度为α，查找端部角度中包含一个与α最接近的角度β的一类生产件，选择该类生产件作为下一次切割的对象生产件，当β>α时，以留存方管1的管端钝角顶点作为基准点需要切割掉δ角度，δ＝β-α；而后通过三角函数关系计算得出要切割第一端部时留存方管1所要输送的长度，锯切机按照计算结果夹送留存方管1输送指定长度后切割对象生产件中的第一个端部角度(第一端部)，然后锯片17旋转到与该对象生产件另一个端部角度相同的角度后，再通过三角函数关系计算得出该切割另一端部时所要输送的长度，锯切机按照计算结果夹送留存方管1输送指定长度后切割对象生产件中的另一个端部角度(第二端部)。

其中，如图1所示，留存方管1的留存角度为α，锯片17锯切了该α角度后锯片17也处于α角度位置，图1中ab线即为锯片17所处直线上；生产件任务单中若有端部角度为α的对象生产件，则无需锯切，留存该角度，直接锯切对象生产件的第二端部，然后通过上述的分析原则将该对象生产件锯切，此时该根生产件锯切无废料。而若该类对象生产件锯切完成后没有与端部角度α相同的生产件，则考虑端部角度与α相近的角度为β的生产件。

本实施例中，如图9和图10，该图是示意性的示意了锯切主机9的结构，其中，锯片17绕其水平x轴转动安装在升降基座21上，升降基座21则由下而上竖直滑动安装在旋转座16上，其中，旋转座16和升降基座21之间可通过竖直导轨实现竖直滑动，升降基座21上安装于驱动锯片17转动的锯片电机19，该锯片电机19与锯片17之间可以直接通过齿轮机构连接，旋转座16上安装有驱动升降基座21升降实现进刀或退刀的升降电机20，当然，旋转座16的上端则具有方便锯片漏出的条孔，该升降电机20与升降基座21之间通过丝杠螺母机构实现传动，旋转座16是绕竖直y轴转动安装于锯切主机9的机箱23上并由旋转伺服电机22，旋转伺服电机22与旋转座16之间是齿轮传动，旋转座16通过轴承实现绕y轴的转动安装。y轴与x轴相交于锯片17的圆心，也就是说，旋转座16旋转就会带动锯片17绕过自身圆心的y轴旋转，从而实现角度调节，而旋转伺服电机22为目前的常规动力，可以精确的控制旋转角度。在图6、图8、图9和图10中也有表示，本领域技术人员根据上述的描述是可以实现的。

再如图1所示，方管的一侧设置了定夹钳2，如图6和图8中所示，一般管材的锯切均需要夹持，才能确保管材锯切的进度，其夹钳的机构也是目前的常规结构，如cn201220645096-圆锯切断机专用夹钳就公开了一种常用定夹钳2，而本实施中，定夹钳2作为基准面101，方便计算。由于y轴的位置是确定，而定夹钳2是固定不动，因此，y轴到定夹钳2的基准面101之间的垂直距离也是已知距离。

如图1所示，该图表示的锯切对象生产件第一端部的端部角度，ab线为锯片17锯切了留存角度后所处位置，锯片17先退刀后再绕其旋转中心o点旋转调整至a1b1线位置，a1b1为需要锯切β角度锯片17转动后的角度线，生产件的宽度h1为已知量，那么过o点垂直于留存方管1的基准面101形成线段od，垂直于留存方管1的与基准面101平行的平行面102形成线段oc，该od长度即为y轴到到定夹钳2的基准面101之间的垂直距离也是已知距离，因此，通过三角函数关系可以计算得知：oc＝h1-od，tanα＝oc/ac，tanβ＝oc/a1c，aa1＝ac-a1c＝oc/tanα-oc/tanβ，而aa1的长度即为锯切该留存方管1第一端部时需要输送的长度，方管被锯切机的进料夹钳6输送aa1长度后，锯片17锯切，此时三角形a1b1b2对应的方管为锯掉的废料，该废料尺寸最小。

锯切完该生产件的第一端部后，需要锯切该生产件的第二端部角度β1，此时如图3所示，首先，假设锯片17处于ab线上锯切了该生产件的第一端部的端部角度β，锯片初始状态是处于ab线上，然后锯片17旋转到a1b1所在直线上，该线段a1b1与第二端部的端部角度β1相同，如图3中，同上可知，由于旋转中心o点到基准面101之间的垂直距离od长度已知，该生产件的长边长度l已知，b1d＝od/tanβ1；bd＝od/tanβ；那么l2＝b1b＝od/tanβ1+od/tanβ，那么管材移动的距离l3＝l-l2，从而可以计算出且该生产件第二端部时留存方管1所要移动的距离。

实施例二

该实施例与实施例一的锯切方法基本类似，只是，在从生产件任务单中选取的对象生产件的第一端部的端部角度β小于α时，以留存方管1的管端的留存角度α的顶点作为基准点需要切割掉δ角度，δ＝|β-α|，而后通过三角函数关系计算得出要切割第一端部时留存方管1所要输送的长度，锯切机按照计算结果夹送留存方管1输送指定长度后切割对象生产件中的第一个端部角度，然后锯片17旋转到与该对象生产件另一个端部角度相同的角度后，再通过三角函数关系计算得出该切割另一端部时所要输送的长度，锯切机按照计算结果夹送留存方管1输送指定长度后切割对象生产件中的另一个端部角度。

如图2所示，图中留存角度β小于α，那么假设锯片17最开始处于ab线上，然后锯片17线退刀处于退刀位后再旋转到a1b1所在直线上，此时锯片17需要切割对应的角度为β，留存方管1需要移动bb1距离，根据三角函数关系计算可知：bd＝od/tanα，b1d＝od/tanβ；bb1＝b1d-bd＝od/tanβ-od/tanα，由于od长度已知，那么锯切该端部角度时留存方管1移动距离bb1为已知量，锯切机的进料夹钳6可执行该移动距离。留存方管1移动到位后，留存方管的ab边移动到了a2b1，此时锯切的废料为三角形a1a2b1对应的方管。

同理，锯切生产件的第二端部时也按照上述的计算方法计算。

实施例三

如图4所示，该实施例与实施例一以及实施例二的锯切方法基本类似，生产件的第一端部可以按照实施例一和实施例二中的锯切方法锯切，但是该生产件的第二端部的角度线与实施例一中的角度线不同，也就是说实施例一中角度线a2b2与基准面101的下游指向面的夹角图3中所示的β1为锐角，实施例三中角度线a2b2与基准面101的下游指向面的夹角为钝角如图4所示的180°-β1，该实施例中锯片17初始状态是处于ab线上，然后锯片17旋转到a1b1所在直线上，该线段a1b1与第二端部的端部角度β1相同，如图4中，同上可知，由于旋转中心o点到基准面101之间的垂直距离od长度已知，由于该生产件的长度l已知，oc＝h1-od，a1c＝oc/tanβ1；ca＝oc/tanα；那么l2＝a1a＝＝oc/tanβ1+oc/tanβ，那么管材移动的距离l3＝l-l2，从而可以计算出且该生产件第二端部时留存方管1所要移动的距离。

实施例四

如图5所示，该实施例中与前述的实施例的锯切方法相似，只是，该留存方管1的长度无法再切割生产件任务单中生产件的长度，此时，可以在生产件任务单中增加替补料任务单，该替补料任务单中包含的各替补料的长度规格，替补料的端部角度均为90°；控制系统的分析过程中，若留存方管1的长度与任务单中的生产件长度均不符合时，控制系统计算选择合适长度的替补料切割。如图5所示，锯片初始位置处于ab线上，而锯切替补料时锯片需要旋转至a1d的位置，该图中只需要将留存方管1移动bd距离，该bd＝od/tanα，通过该三角函数关系计算得知留存方管1所要移动的距离，而此时的留存方管1可以切割多个替补料，最终使留存方管1尽可能的全部利用，减少废料的产生。

在实施例一至实施例四的锯切方法中，若锯切机出现故障时,此时锯切机需要停机检修，此时锯切机上会还有剩余未切割的方管，方管上料架上也还存有多根原料方管18，控制系统综合剩余的原料方管18数量和故障时剩余的留存方管1长度，然后按照上述实施例一至实施例四中同样的方式重新分析模拟得出一种方管利用率最高的二次最优模拟切割顺序，并计算出二次最优模拟切割顺序时所需原料方管18的根数，将二次最优模拟切割顺序所需原料方管18的根数和剩余原料方管18数量和留存方管1长度比较，得出是否需要额外补充方管以及需要补充的方管数量，锯切机按照二次最优模拟切割顺序再次启动锯切。只要锯切机停机，那么控制系统均重新分析模拟得出最优模拟切割顺序，直至将生产家任务单中的所有生产件切割。

上述的锯切方法对每一刀的锯切状况均清楚明了，可以精确的控制方管的锯切，使其利用率提高。

所述锯切方法还包含对锯切后的生产件进行分拣的过程，将不同规格的方管分送至不同的储料框13内，其出料夹钳10夹持该生产件可送至对应的储料框13内。

如图6至图8所示，该图中表示了实现上述的锯切方法的方管锯切机，该方管锯切机包括进料输送平台4，该进料输送平台4上设置了输送辊，进料输送平台4的底部设置了定位机构5，该定位机构5包括一个铰接在定位基座上的定位板501，定位板501与定位气缸502的活塞杆铰接，定位气缸502的缸体铰接在定位基座上，定位板501的作用是用来对原料方管18的端部进行定位，那么从而确定原料方管18的端头位置，从而方便控制系统得知原料方管18的端部位置，确定输送距离。

而在管材锯切机的现有技术中，都需要对原料方管18进行定位，一般采用的定位方式是直线驱动方式，即通过气缸驱动定位板501直线运动阻挡原料方管18的前进，实现端部定位。

在如图6所示，该管材锯切机在进料输送平台4的侧面滑动安装了进料夹钳6，该进料夹钳6是由进料伺服电机7驱动，进料伺服电机7与进料夹钳6之间通过丝杠螺母机构8传动连接；进料伺服电机7驱动进料夹钳6移动，进料夹钳6夹持原料方管18精确移动。

如图8所示，该管材锯切机的锯切主机9的上游和下游均安装有定夹钳2和动夹钳14，从侧面夹持方管，定夹钳2可定位方管的基准面101，锯切主机9的上方设置有上压夹钳15，用于从上方压紧方管，而锯切主机9的锯片17绕其水平x轴转动安装在旋转座16上，旋转座16是绕竖直y轴转动安装于机箱23上，机箱23与机架3衔接，升降基座21则由下而上竖直滑动安装在旋转座16上并由升降电机20驱动完成进刀或退刀，升降基座21上安装有驱动锯片17绕x轴旋转的锯片电机19，机箱23上安装有驱动旋转座16旋转的旋转伺服电机22，旋转伺服电机22与旋转座16之间通过齿轮传动。y轴与x轴相交于锯片17的圆心，也就是说，旋转座16旋转就会带动锯片17绕过自身圆心的y轴旋转，从而实现角度调节，而旋转伺服电机为目前的常规动力，可以精确的控制旋转角度。而锯片17在调整角度时是在退刀位调节，即升降基座21下降到退刀位时锯片17位于方管的下方，方便方管的输送。

再如图6所示，锯切后的生产件由出料夹钳10夹持出料，出料夹钳10的安装方式与进料夹钳6的安装方式相同，出料夹钳10夹持生产件利用出料伺服电机11驱动到对应的储料框13周围，然后松开生产件，生产件掉落在接料板12上，然后接料板12是倾斜状或者可以翻转，使生产件掉落到储料框13内，不同规格的生产件通过出料伺服电机11驱动出料夹钳10移动到不同的位置，掉落到不同的出料框内，实现分拣。

以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。