一种具有变形检测单元的型材切割生产装置的制作方法

本实用新型涉及型材切割技术领域，特别涉及一种具有变形检测单元的型材切割生产装置。

背景技术：

目前的型材切割生产装置的割炬与被切割板材间的高度距离均采用电容式、电感式或等离子弧压式三种测控原理方式，且仅适用于割炬垂直切割的板材工件条件。这些传统方法仅适应于割炬测量头与板材工件之间形成电容、电感或等离子弧压的变化来确定割炬与板材工件的距离。其缺点是：1、割炬测量头与板材工件之间形成的电容、电感或等离子弧压值容易受到工厂周边物理环境、工件形状、工件周边材料等因素的干扰，检测精度低、稳定性差；2、传统的测控方法控制型材工件(圆管、方管、矩形管、h型钢、槽钢)的切割加工时，由于型材工件的变形、工件几何形状和断面凹凸不平等原因，割炬测量头与型材工件表面的电容、电感或等离子弧压值的变化是随机和离散不确定的值，无法实现型材工件的实时有效测量和控制以及型材工件轮廓的切割加工；3、传统的测控方法所采用零部件大多为自制，电器元器件多且散乱，集成化程度低，测量误差大、器件特性稳定性差，安装、调试和使用维护都比较麻烦。

技术实现要素：

鉴于上述分析，本实用新型旨在提供一种具有变形检测单元的型材切割生产装置，至少能解决以下问题之一：(1)现有技术中型材切割生产装置无法实时测量型材工件的变形；(2)检测精度低、稳定性差。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种具有变形检测单元的型材切割生产装置，包括：上料单元、切割单元、控制单元和变形检测单元；上料单元设有用于夹持型材工件的卡盘机构；切割单元包括割炬和立柱，割炬可移动地安装在立柱上；变形检测单元包括第一激光测量头和第二激光测量头；第一激光测量头安装在立柱的顶部，第二激光测量头安装在立柱的腰部。

进一步地，第一激光测量头通过第一支撑架固定在立柱的顶部，第一支撑架的长度可调；第一激光测量头用于测量型材工件的上表面和下表面之间的竖直距离。

进一步地，第二激光测量头通过第二支撑架固定在立柱的腰部，第二支撑架的长度可调；第二激光测量头用于测量型材工件的左侧面和右侧面之间的水平距离。

进一步地，上料单元设有第一导轨，卡盘机构固定于第一导轨的一端，卡盘机构上设有能够旋转的卡盘；

卡盘包含四个固定爪，且固定爪在卡盘的圆周上均匀对称分布。

进一步地，第一导轨上靠近切割单元的一侧还设有辅助支撑机构小车，辅助支撑机构小车能够沿着第一导轨移动。

进一步地，辅助支撑机构小车的数量为2～4个。

进一步地，辅助支撑机构小车上均设有卡爪，卡爪上装有刻度标尺。

进一步地，辅助支撑机构小车的轮子上设有锁紧机构。

进一步地，切割单元上还设有切割导轨，切割导轨上设有主滑座，主滑座能够沿着切割导轨移动，立柱固定安装在主滑座上。

进一步地，型材工件为l型钢、球扁钢、z字钢、h型钢、工字钢、槽钢或角钢。

与现有技术相比，本实用新型至少能实现以下技术效果之一：

1)本实用新型提供的具有变形检测单元的型材切割生产装置通过设置第一激光测量头和第二激光测量头，并通过对两个激光测量头的位置的精确控制，能够实现激光测量头对型材工件的多方位的测量，保证测量数据的准确，进而根据测量数据调整割炬的切割头，保证割炬的切割头与型材工件表面的相对位置固定，保证切割质量。

2)本实用新型的第一激光测量头和第二激光测量头的测量原理是激光测量，因此不会受到周边物理环境、工件形状、工件周边材料等因素的干扰问题，所测得的数据精确度高，且能够适用圆管、矩形管、方管、h型钢、工字钢、槽钢、角钢、球扁钢等多种形状的型钢的测量，适用性广。

3)本实用新型的第一激光测量头和第二激光测量头采用90度差分式安装，结合控制单元能够实时检测到型材工件90度位置的重力变形和热切割变形量，特别针对细长且薄壁的型材工件，并实时调控切割加工轨迹，精度高，效率高。

4)本实用新型通过两个激光测量头结合控制单元能够实时检测型材工件表面的凸凹变形量并实时调控割炬与型材工件表面的距离，始终保持割炬头与型材工件表面的距离恒定，从而保证工件的切割质量。

5)本实用新型通过90度差分式安装的两个激光测量头，结合型材工件上料过程的找正操作，操作人员根据两个激光测量头读数并参考辅助支撑机构小车上卡爪刻度标尺的读数，调整辅助支撑机构的卡爪使型材工件表面的位置与两个激光测量头读数一致，减少了上料和型材工件的找正时间，提高了工作效率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的特征和优点从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书文字以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。

图1为具有变形检测单元的型材切割生产装置的结构示意图。

附图标记：

1-控制单元；2-第一激光测量头；3-第二激光测量头；4-割炬；5-立柱；6-主滑座；7-辅助支撑机构小车；8-卡盘机构；9-型材工件。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种具有变形检测单元的型材切割生产装置，包括：上料单元、切割单元、控制单元1和变形检测单元；上料单元设有用于夹持型材工件9的卡盘机构8；切割单元包括割炬4和立柱5，割炬4可移动地安装在立柱5上；变形检测单元包括第一激光测量头2和第二激光测量头3；第一激光测量头2固定安装在立柱5的顶部，第二激光测量头3固定安装在立柱5的腰部。

具体的，上料单元设有第一导轨，卡盘机构8固定于第一导轨的一端，卡盘机构8上设有能够旋转的卡盘，卡盘为四爪卡盘，且固定爪在卡盘的圆周上均匀对称分布，上料时将型材固定在卡盘上，切割时，卡盘转动带动型材转动，实现型材的多方向切割。

第一导轨上靠近切割单元的一侧还设有2～4个辅助支撑机构小车7，辅助支撑机构小车7的上部分为型材工件卡紧支撑部分，下部分为可沿第一导轨移动的辅助支撑小车机构部分；辅助支撑机构小车7上的型材工件卡紧支撑部分均设有360°均匀对称分布的卡爪，每个卡爪上都装有刻度标尺；辅助支撑机构小车7能够沿着第一导轨移动，切割时，型材工件9的一端固定在卡盘上，另一端放置在多个辅助支撑机构小车7上，切割时，保证切割处位于两个辅助支撑机构小车7之间，切割完毕后，切割下来的型材成品位于其中一个辅助支撑机构小车7上，工作人员将装有型材成品的辅助支撑机构小车7移动至成品缓存区。

具体的，辅助支撑机构小车7的轮子上设有锁紧机构，切割时将辅助支撑机构小车7锁紧在第一导轨上，防止辅助支撑机构小车7在切割过程中运动导致型材变形或者切割错位等问题。

由于不同工况所需要的型材成品的长度不同，为了能够精确控制型材成品的长度，在第一导轨上设有刻度，切割时直接通过第一导轨上的刻度读数来确定切割部位，工作人员不需要再拿着尺子进行测量，节省工作时间，实现型材成品的长度的精确控制。

切割单元上还设有切割导轨，切割导轨上设有主滑座6，主滑座6能够沿着切割导轨移动，立柱5固定安装在主滑座6上，立柱5能够随着主滑座6的移动而移动至不同部位对型材进行切割。

具体的，第一激光测量头2通过第一支撑架固定在立柱5的顶部，第一支撑架的长度可调，实施时，根据工况需要，调节第一支撑架使第一激光测量头2的光轴线与割炬4的切割头的轴线平行，且保证第一激光测量头2位于型材工件上表面的正上方；第一激光测量头2用于测量型材工件9的上表面和下表面之间的竖直距离；为了保证测量数据的准确度，第一激光测量头2的光轴线与割炬4的切割头的轴线误差不超过±1°，两轴线在型材工件表面的“交点”的距离小于100mm，这样最接近型材工件的实际测量点位置。

具体的，第二激光测量头3通过第二支撑架固定在立柱5的腰部，第二支撑架的长度可调，实施时，根据工况需要，调节第二支撑架使第二激光测量头3的光轴线与割炬4的切割头的轴线垂直，且保证第二激光测量头3在竖直方向的高度与卡盘的中心的高度一致；第二激光测量头3用于测量型材工件的左侧面和右侧面之间的水平距离；第二激光测量头3的光轴线与割炬4的切割头的轴线误差不超过±1°，两轴线在型材工件表面的“交点”的距离小于100mm，这样最接近型材工件的实际测量点位置。

控制单元1固定安装在主滑座6上，控制单元1能够调取被切割的型材工件9的切割加工代码和图形，控制割炬4的切割头沿切割加工代码的数据轨迹运行，同时控制第一激光测量头2和第二激光测量头3在型材工件9的切割轨迹的关键测量点上完成实时测控，结合型材工件9的理论数据，计算并修正切割加工轨迹，得到与实际工件尺寸相符的切割运动轨迹。

为了能够及时将废料转移，型材工件9的下方设有废料小车，废料落入废料小车内，当废料小车内的废料快满时，及时将废料小车中的废料拉出去处理，集中、清理和运输都十分方便，防止废料堆积，影响生产过程。

具体的，型材可以是l型钢、球扁钢、z字钢、h型钢、工字钢、槽钢或角钢等多种形状的型钢。

实施时，在上料工作节拍中，将型材工件的一端固定在卡盘上，另一端放置在多个辅助支撑机构小车，保证待切割处位于两个辅助支撑机构小车之间，并将辅助支撑机构小车锁紧；调整第一激光测量头的光轴线与割炬的切割头的轴线平行，且保证第一激光测量头位于型材工件上表面的正上方，调整第二激光测量头的光轴线与割炬的切割头的轴线垂直，且保证第二激光测量头在竖直方向的高度与卡盘的中心的高度一致。

在切割工作节拍中，从左向右进行切割，切割之前，第一激光测量头和第二激光测量头首先在型材工件的切割轨迹的关键测量点上完成实时测控并将检测数据传至控制单元，测量过程中，首先控制单元控制型材工件分别旋转90度、180度、270度、360度，在每次旋转到位时，控制单元读取并记录两个传感器的数据，测量结束后，控制单元结合型材工件的理论数据，计算并修正切割加工轨迹，保证割炬的切割头与型材工件件的相对位置固定，控制割炬的切割头沿切割加工代码的数据轨迹进行切割。

完成型材各个面的切割后，切割下来的型材成品位于其中一个辅助支撑机构小车上，工作人员将装有型材成品的辅助支撑机构小车移动至成品缓存区，然后向右移动主滑座至下一个切割部位进行下一轮切割。

与现有技术相比，本实用新型提供的具有变形检测单元的型材切割生产装置通过设置第一激光测量头和第二激光测量头，并通过对两个激光测量头的位置的精确控制，能够实现激光测量头对型材工件的多方位的测量，保证测量数据的准确，进而根据测量数据调整割炬的切割头，保证割炬的切割头与型材工件表面的相对位置固定，保证切割质量，得到符合标准的成品。

本实用新型的第一激光测量头和第二激光测量头的测量原理是激光测量，因此不会受到周边物理环境、工件形状、工件周边材料等因素的干扰问题，所测得的数据精确度高。

本实用新型的辅助支撑机构小车能够在第一导轨上移动，也能够在切割时锁紧在第一导轨上起到固定作用，灵活性高，适用性强。

本实用新型的第一激光测量头和第二激光测量头采用90度差分式安装，结合控制单元能够实时检测到型材工件90度位置的重力变形和热切割变形量，特别针对细长且薄壁的型材工件，并实时调控切割加工轨迹，精度高，效率高。

本实用新型通过两个激光测量头结合控制单元能够实时检测型材工件表面的凸凹变形量并实时调控割炬与型材工件表面的距离，始终保持割炬头与型材工件表面的距离恒定，从而保证工件的切割质量。

本实用新型通过90度差分式安装的两个激光测量头，结合型材工件上料过程的找正操作，操作人员根据两个激光测量头读数并参考辅助支撑机构小车上卡爪刻度标尺的读数，调整辅助支撑机构的卡爪使型材工件表面的位置与两个激光测量头读数一致，减少了上料和型材工件的找正时间，提高了工作效率。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。