专利名称：程控自动锯石机的制作方法
〖技术领域〗本发明涉及一种石材锯切机械，特别是属于一种可以实施PLC可编程控制的自动锯石机。
〖背景技术〗目前，在石材加工领域，由于工作环境较差和劳动力相对低廉，致使该领域的加工设备技术水平普遍相对落后，自动化水平相对较低。与本发明较为接近的机型是一种四立柱式锯石机，在四根立柱支撑的机架上，布置安装机头的主横梁，锯片的垂直进刀或退刀是通过机头的螺纹丝杠实现的；锯片纵向进刀是通过机头在主横梁上的纵向运动实现的。上述机型的弊端在于由螺纹丝杠实现锯片的垂直进刀，切割过程产生的震动无法缓冲，容易造成金刚石刀头脱落和破碎现象，影响锯片和设备本身的使用寿命；通过机头在主横梁上的往复运动实现锯片纵向进刀，久而久之，会使主横梁的中间部位塌落，从而影响加工质量。另外，上述机型在加工完一块石头后必须停止运转，待更换另一块石头后方可重新投入生产，因此要求每一台机必须有一人或多人在加工现场值守，工作效率低，劳动强度大。
〖发明内容〗本发明的目的即在于提供一种新型的程控自动锯石机，通过优化锯石机的结构形式和控制方式，继而达到改善生产工艺，提高自动化生产水平，降低劳动强度，提高生产效率，降低生产成本的目的。
本发明所公开的程控自动锯石机，包括机架、主机传动与切割装置、锯片垂直进给装置、横向分片运动装置、石料纵向进给装置和可编程控制装置；其特征在于，所谓的机架包括支柱(5)和由支柱支撑的侧梁(11)，以及横跨于侧梁之上的主横梁(6)；所谓的主机传动与切割装置包括切割电机(14)、锯片轴(16)以及两者之间的传动机构(15)，锯片轴上安装锯片(8)；所谓的锯片垂直进给装置包括液压缸(7)和为其提供压力并实施控制的液压站(21)；液压缸的活塞杆(22)伸出端固定于主横梁上，而由上板(17)、下板(19)和与两者连接的导柱(18)组成的框架与液压缸的缸体(20)固结在一起并随之作垂直运动；切割电机(14)的支座和锯片轴的轴承座(24)即固定于上述框架上；横向分片运动装置包括布置在侧梁(11)上的支撑主横梁的支座(25)及其上固定的丝杠螺母(26)、与该丝杠螺母配合的丝杠(27)，和驱动丝杠(27)转动的分片电机(29)、变向齿轮箱(28)、连接杆(30)以及布置于连接杆(30)与丝杠之间相互啮合的锥齿轮(31)和锥齿轮(32)；所谓的石料纵向进给装置包括料车(9)和承载料车的轨道(10)，以及牵引料车运动的料车电机(12)、拉锁(13)；所谓的可编程控制装置包括单机人机界面(2)、单机可编程控制器PLC(4)，两者之间通过工业总线(3)实现数据传输；以及与可编程控制器PLC的输入端连接的指令按钮、行程限位开关、过载保护热继电器和分片电机旋转编码器(38)、与单机可编程控制器PLC的输出端连接的电机开关继电器的线圈、液压电磁阀的控制线圈以及工作状况指示灯。
由于本发明所公开的程控自动锯石机，采用立柱式机架结构，配合石料纵向进给装置，使切割行程不再受锯机的尺寸限制，一台甚至多台料车可连续进给，更换石料无需停机，提高了生产效率。另外，锯片垂直进给装置采用了液压缸和导柱组成的升降与悬吊结构，在一定程度上可消除切割过程中产生的震动，提高了刀头的切割速度和使用寿命，在一定程度上可消除因震动造成的锯片基体的金属老化，从而提高锯片基体的使用寿命，降低切割成本，减少维护成本和使用成本。另外，由于本发明采用可编程控制器PLC参与控制，利用工业局域网技术可方便实现多机与远程控制终端的信息传输，一人可同时操作多台机器，自动化程度高，达到了提高生产效率，降低劳动强度和生产成本的积极效果。
〖
〗附图部分公开了本发明的具体实施例图1，本发明多机组网系统示意图；图2，程控自动锯石机正视图；图3，程控自动锯石机左侧视图；图4，本发明的石料纵向进给装置正视图；图5，本发明石料纵向进给装置俯视图；图6，本发明主机传动和垂直进给装置正视图；图7，本发明主机传动和垂直进给装置俯视图；图8，本发明主机传动和垂直进给装置左侧视图；图9，A-A向视图；图10，本发明横向分片运动装置俯视图11，B-B向视图；图12，C-C向视图；图13，D局部放大示意图；图14，E局部放大示意图；图15，本发明液压站工作原理图；图16，本发明总电源控制原理图；图17，可编程控制器PLC供电控制原理图；图18，本发明单机人机界面与可编程控制器PLC连接示意图；图19，本发明电气控制原理图(总图一)；图20，本发明电气控制原理图(总图二)；图21，可编程控制器PLC控制原理图(输入一)；图22，可编程控制器PLC控制原理图(输入二)；图23，可编程控制器PLC控制原理图(输入三)；图24，可编程控制器PLC控制原理图(输出一)；图25，可编程控制器PLC控制原理图(输出二)；图26，可编程控制器PLC控制原理图(输出三)；图27，可编程控制器PLC控制原理图(接分片电机旋转编码器)。
〖具体实施方式
〗下面结合附图作进一步的说明如前文所述，本发明所公开的程控自动锯石机，包括机架、主机传动与切割装置、锯片垂直进给装置、横向分片运动装置、石料纵向进给装置和可编程控制装置。
如图2、图3所示，本发明的机架包括4根支柱(5)和由支柱支撑的2条侧梁(11)，以及横跨于侧梁之上的1条主横梁(6)。
如图4、图5所示，所谓的石料纵向进给装置包括料车(9)和承载料车的轨道(10)，以及牵引料车运动的料车电机(12)、拉锁(13)，拉锁一端固结在料车上。
如图6～8所示，主机传动与切割装置包括切割电机(14)、锯片轴(16)以及两者之间的传动机构(15)，锯片轴上安装锯片(8)。所谓的传动机构(15)可以是由小带轮、皮带、大带轮组成的皮带传动机构，也可以采用链条传动或齿轮传动，其效果是相同的。
为改善切割效果，本发明设有冷却水装置，如图3、图6、图19所示，包括冷却水电机(37)、水泵(39)、冷却水管(40)。
如图8～9所示，锯片垂直进给装置包括液压缸(7)和为其提供压力并实施控制的液压站(21)，液压缸的活塞杆(22)伸出端固定于主横梁上，而由上板(17)、下板(19)和与两者连接的6根导柱(18)组成的框架与液压缸的缸体(20)固结在一起并随之作垂直运动；切割电机(14)的支座固定于上述框架的上板(17)上，锯片轴的轴承座(24)固定于上述框架的下板(19)上；为加强导向作用，导柱(18)外装有与之配合的导向套(23)；导向套固定于主横梁上。
如图15所示，所谓的液压站(21)包括油泵(36)、油泵电机(35)、压力调节阀(34)和电磁阀(33)，以及单向阀、油表、液控阀等附件，通过管路连接。
如图10～14所示，横向分片运动装置包括布置在2条侧梁(11)上的支撑主横梁的2个支座(25)及其上固定的丝杠螺母(26)、与该丝杠螺母配合的丝杠(27)，和驱动丝杠(27)转动的分片电机(29)、变向齿轮箱(28)、连接杆(30)以及布置于连接杆与丝杠之间相互啮合的锥齿轮(31)和锥齿轮(32)。显然，所谓的丝杠和丝杠螺母有2套，分左旋和又旋。
如图1、图18所示，所谓的可编程控制装置包括单机人机界面(2)、单机可编程控制器PLC(4)，两者之间通过工业总线(3)实现数据传输；在此实施例中，所谓的单机可编程控制器PLC(4)采用的是“西门子S7-200-CPU224+EM223”，所谓的工业总线(3)采用的是Rs485总线。
图1所示为本发明多机组联成网、远程监控的系统结构，利用组态软件和RS485总线模块，实现2台或2台以上单机人机界面(2)、单机可编程控制器PLC(4)和远程监控终端(1)之间的通讯，从而构成远程监控网络。远程监控终端(1)和单机可编程控制器PLC(4)都有独立的地址，在远程监控终端(1)主站上用组态软件为每台单机虚拟一个同现场控制功能一样的控制界面，通过RS485总线，向每台单机可编程控制器PLC写入数据、读回数据、下达命令，实现一人多机、远程监控的生产模式。
图21～27所示，是基于采用“西门子S7-200-CPU224+EM223”型号的单机可编程控制器PLC和Rs485总线的本发明的可编程控制原理。
如图21所示，与可编程控制器PLC的输入端分别连接有冷却水开启按钮(SB01)、液压站启动按钮(SB02)、切割装置上升退刀按钮(SB03)、切割装置下降进刀按钮(SB04)、横向分片运动向后按钮(SB05)、横向分片运动向前按钮(SB06)。
如图22所示，与可编程控制器PLC的输入端还连接有料车向右运动按钮(SB07)、料车向左运动按钮(SB08)、自动切割流程启动按钮(SB09)。如图22所示，与可编程控制器PLC的输入端还连接有切割装置上升限位开关(SQ01)、切割装置下降限位开关(SQ02)、分片运动向前限位开关(SQ03)。
如图23所示，与可编程控制器PLC的输入端还连接有分片运动向后限位开关(SQ04)、料车向左运动限位开关(SQ05)、料车向右运动限位开关(SQ06)等行程限位开关，以及冷却水电机过载保护热继电器(FR01)、切割电机过载保护热继电器(FR02)、液压站电机过载保护热继电器(FR03)、料车电机过载保护热继电器(FR04)、分片电机过载保护热继电器(FR05)。
如图21、图27所示，与可编程控制器PLC的输入端还连接有分片电机旋转编码器(38)。因其属于公知技术，在市场上可以购得，故不作特殊说明。
如图24所示，与可编程控制器PLC的输出端连接有冷却水电机开关继电器的线圈(KM01)、切割电机电源开关继电器的线圈(KM02)、切割电机角运行开关继电器的线圈(KM03)、切割电机星启动开关继电器的线圈(KM04)、液压站电机开关继电器的线圈(KM05)。
如图25所示，与可编程控制器PLC的输出端连接有料车向左运动开关继电器的线圈(KM06)、料车向右运动开关继电器的线圈(KM07)、横向分片运动向前开关继电器的线圈(KM08)、横向分片运动向后开关继电器的线圈(KM09)、控制切割装置上升的电磁阀(33)控制线圈(YV01)和切割装置上升状态指示灯(HL08)。
如图26所示，与可编程控制器PLC的输出端连接有控制切割装置下降的电磁阀(33)控制线圈(YV02)、切割装置下降状态指示灯(HL09)、冷却水电机运行状态指示灯(HL01)、切割电机运行状态指示灯(HL02)、液压站电机运行状态指示灯(HL03)、料车向左运动指示灯(HL04)、料车向右运动指示灯(HL05)、横向分片运动向前指示灯(HL06)、横向分片运动向后指示灯(HL07)。
本发明所公开的程控自动锯石机，其自动切割流程是通过远程监控终端(1)和单机可编程控制器PLC，或直接由单机可编程控制器PLC控制自动完成的。单机可编程控制器PLC的控制流程如下闭合总电源开关K1，使系统通电；打开人机界面或远程监控终端的界面，设定切割装置的单次下刀量、横向分片运动的分片数量、横向分片运动的切板厚度等数据，按液压站启动按钮(SB02)，使液压站电机(35)运行，建立油压；按切割装置上升退刀按钮(SB03)，控制切割装置上升的电磁阀控制线圈(YV01)吸，液压缸推动切割装置上升到达上升限位。按料车向右运动按钮(SB07)，料车电机(12)旋转，由拉索拖动料车将石料运至切割装置下，按横向分片运动向前按钮(SB06)，分片电机(29)运转，通过横向分片运动装置带动主机传动与切割装置，运动至切割起始位置，完成对刀。
按冷却水开启按钮(SB01)，冷却水电机(37)运转，开始向锯片喷洒冷却水，按自动切割流程启动按钮(SB09)，切割电机(14)启动，同时，料车向左运动开关继电器的线圈(KM06)吸，料车开始向左进给，进入此切割位的第一道切割过程，当碰到料车左侧限位时，料车向左运动开关继电器的线圈(KM06)放，料车停止，第一道切割结束。然后，控制切割装置下降的电磁阀控制线圈(YV02)吸，液压缸推动切割装置下降，按设定值赋予切割装置一定的下刀量后，控制切割装置下降的电磁阀控制线圈(YV02)放，下刀动作停止，料车向右运动开关继电器的线圈(KM07)吸，料车开始向右进给，进入此切割位的第二道切割过程，当碰到料车右侧限位时，料车向右运动开关继电器的线圈(KM07)放，料车停止，第二道切割结束。控制切割装置下降的电磁阀控制线圈(YV02)吸，液压缸推动切割装置下降，按设定值再次赋予切割装置一定的下刀量后，控制切割装置下降的电磁阀控制线圈(YV02)放，下刀停止，料车向左运动开关继电器的线圈(KM06)再吸，料车开始向左进给，进入此切割位的第三道切割过程，......重复以上动作直到切割装置下降碰到下降限位开关时，料车再进给至对面的限位开关，即完成此切割位的最后一道切割，料车进给停止，此切割位的切割过程结束。
一切割位的切割过程结束后，控制切割装置上升的电磁阀控制线圈(YV01)吸，液压缸推动切割装置上升到达上升限位后，上升停止，横向分片运动向前开关继电器的线圈(KM08)吸，分片电机运行，带动左、右旋丝杠同步旋转，带动主机传动与切割装置向前进给，同时旋转编码器计数，当旋转编码器计数值等于设定值时，横向分片运动向前开关继电器的线圈(KM08)放，分片结束，重复上述自动切割流程。
当锯机切片的数量等于设定的切片数量时，主机传动和切割装置上升到上限位，切割电机停止运转，冷却水装置停止工作，料车回到右限位，横向分片运动向后开关继电器的线圈(KM09)吸，分片电机翻转，带动主机传动与切割装置向后运动，至分片后限位时停止，自动切割流程结束。
权利要求
1.一种程控自动锯石机，包括机架、主机传动与切割装置、锯片垂直进给装置、横向分片运动装置、石料纵向进给装置和可编程控制装置；其特征在于，所谓的机架包括支柱(5)和由支柱支撑的侧梁(11)，以及横跨于侧梁之上的主横梁(6)；所谓的主机传动与切割装置包括切割电机(14)、锯片轴(16)以及两者之间的传动机构(15)，锯片轴上安装锯片(8)；所谓的锯片垂直进给装置包括液压缸(7)和为其提供压力并实施控制的液压站(21)；液压缸的活塞杆(22)伸出端固定于主横梁上，而由上板(17)、下板(19)和与两者连接的导柱(18)组成的框架与液压缸的缸体(20)固结在一起并随之作垂直运动；切割电机(14)的支座和锯片轴的轴承座(24)即固定于上述框架上；横向分片运动装置包括布置在侧梁(11)上的支撑主横梁的支座(25)及其上固定的丝杠螺母(26)、与该丝杠螺母配合的丝杠(27)，和驱动丝杠(27)转动的分片电机(29)、变向齿轮箱(28)、连接杆(30)以及布置于连接杆(30)与丝杠之间相互啮合的锥齿轮(31)和锥齿轮(32)；所谓的石料纵向进给装置包括料车(9)和承载料车的轨道(10)，以及牵引料车运动的料车电机(12)、拉锁(13)；所谓的可编程控制装置包括单机人机界面(2)、单机可编程控制器PLC(4)，两者之间通过工业总线(3)实现数据传输；与可编程控制器PLC的输入端连接有指令按钮、行程限位开关、过载保护热继电器和分片电机旋转编码器(38)、与单机可编程控制器PLC的输出端连接有电机开关继电器的线圈、液压电磁阀的控制线圈以及工作状况指示灯。
2.根据权利要求1所述的程控自动锯石机，其特征还在于设有冷却水装置，包括冷却水电机(37)、水泵(39)和冷却水管(40)。
3.根据权利要求2所述的程控自动锯石机，其特征还在于所谓的导柱(18)外装有与之配合的导向套(23)；导向套固定于主横梁上。
4.根据权利要求3所述的程控自动锯石机，其特征还在于，所谓的液压站(21)包括油泵(36)、油泵电机(35)、压力调节阀(34)和电磁阀(33)，通过管路连接。
5.根据权利要求1所述的程控自动锯石机，其特征还在于，2台或2台以上所谓的单机人机界面(2)、单机可编程控制器PLC(4)，利用组态软件和RS485总线模块，实现与远程监控终端(1)之间的通讯。
6.根据权利要求5所述的程控自动锯石机，其特征还在于，所谓的远程监控终端(1)和单机可编程控制器PLC(4)都有独立的地址，在远程监控终端(1)主站上用组态软件为每台单机可编程控制器PLC虚拟一个同现场控制功能一样的控制界面，通过RS485总线，向每台单机可编程控制器PLC写入数据、读回数据、下达命令。
7.根据权利要求6所述的程控自动锯石机，其特征还在于，所谓的单机可编程控制器PLC的控制流程如下闭合总电源开关K1，使系统通电；打开人机界面或远程监控终端的界面，设定切割装置的单次下刀量、横向分片运动的分片数量、横向分片运动的切板厚度，按液压站启动按钮(SB02)，使液压站电机(35)运行；按切割装置上升退刀按钮(SB03)，控制切割装置上升的电磁阀控制线圈(YV01)吸，液压缸推动切割装置上升到达上升限位；按料车向右运动按钮(SB07)，料车电机(12)旋转，将石料运至切割装置下方；按横向分片运动向前按钮(SB06)，分片电机(29)运转，带动主机传动与切割装置运动至切割起始位置，完成对刀；按冷却水开启按钮(SB01)，冷却水电机(37)运转，向锯片喷洒冷却水；按自动切割流程启动按钮(SB09)，切割电机(14)启动，同时，料车向左运动开关继电器的线圈(KM06)吸，料车开始向左进给，进入此切割位的第一道切割过程，碰到料车左侧限位时，料车向左运动开关继电器的线圈(KM06)放，料车停止，第一道切割结束；然后，控制切割装置下降的电磁阀控制线圈(YV02)吸，液压缸推动切割装置下降，按设定值赋予切割装置下刀量后，控制切割装置下降的电磁阀控制线圈(YV02)放，下刀动作停止，料车向右运动开关继电器的线圈(KM07)吸，料车开始向右进给，进入此切割位的第二道切割过程，当碰到料车右侧限位时，料车向右运动开关继电器的线圈(KM07)放，料车停止，第二道切割结束；控制切割装置下降的电磁阀控制线圈(YV02)吸，液压缸推动切割装置下降，按设定值再次赋予切割装置下刀量后，控制切割装置下降的电磁阀控制线圈(YV02)放，下刀停止，料车向左运动开关继电器的线圈(KM06)吸，料车开始向左进给，进入此切割位的第三道切割过程；重复以上动作直到切割装置下降碰到下降限位开关时，料车再进给至对面的限位开关，即完成此切割位的最后一道切割，料车进给停止，此切割位的切割过程结束；此切割位的切割过程结束后，控制切割装置上升的电磁阀控制线圈(YV01)吸，液压缸推动切割装置上升到达上升限位后，上升停止，横向分片运动向前开关继电器的线圈(KM08)吸，分片电机运行，带动主机传动与切割装置向前进给，同时旋转编码器计数，当旋转编码器计数值等于设定值时，横向分片运动向前开关继电器的线圈(KM08)放，分片结束，重复上述自动切割流程；当锯机切片的数量等于设定的切片数量时，主机传动和切割装置上升到上限位，切割电机停止运转，冷却水装置停止工作，料车回到右限位，横向分片运动向后开关继电器的线圈(KM09)吸，分片电机翻转，带动主机传动与切割装置向后运动，至分片后限位时停止，自动切割流程结束。
全文摘要
程控自动锯石机，属于一种可以实施PLC可编程控制的自动锯石机。机架包括支柱(5)、侧梁(11)、主横梁(6)。锯片垂直进给装置包括液压缸(7)和液压站(21)。石料纵向进给装置包括料车(9)和轨道(10)，以及料车电机(12)、拉锁(13)。可编程控制装置包括单机人机界面(2)、单机PLC(4)，两者之间通过工业总线(3)通讯。本发明的立柱式机架结构配合石料纵向进给装置，使切割行程不再受锯机的尺寸限制，更换石料无需停机；锯片垂直进给装置采用液压系统，可消除震动，提高刀头的切割速度和使用寿命；另外，本发明采用工业局域网技术可方便实现多机与远程控制终端的信息传输，一人可同时操作多台机器。
文档编号B28D7/02GK101049719SQ20061004352
公开日2007年10月10日 申请日期2006年4月8日 优先权日2006年4月8日
发明者张友民, 李金拔 申请人:张友民