专利名称：一种切管装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种自动切管设备，具体的说是一种切管装置及其控制方法。
背景技术：
自动切管机在工业生产中有着广泛的应用。常用自动切管机对应的管径都在50mm 以下，且采用单个锯片直线切割的方式，针对较大管径也有采用车削方式的自动切管机。采 用单锯片直线切割的方式，受锯片大小和驱动机构行程的限制，使得其仅适用于小管径的 场合；而采用车削方式可以切割较大管径，但是产生的长铁屑的收集较难，使得该种切割方 式效率较低且只能单机作业，不适合与自动生产线配套。目前制造业对生产线的自动化程 度的需求日益增强，所以开发设计一种切割大管径、能与自动生产线配套、安全、可靠、高效 的自动切管机成为一个亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种针对 大管径，采用锯片切割方式，快速可靠的切管装置及其控制方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是本发明切管装置包括用于将管料输送至切管机构进行切管操作的送管机构以及 执行切管操作的切管机构，送管机构的出料部分与切管机构的进料部分衔接，且送管机构 的接料架位于使管料中心与切管机构的过管孔中心保持同轴的位置。所述送管机构具有支撑框架、接料架、料头检测开关，送料机构导轨、料到位检测 开关以及内孔卡盘，料头检测开关和料到位检测开关分别安装于支撑框架的前端部和中 部，送料机构导轨与支撑框架水平固定连接，内孔卡盘安装于送料机构导轨上并与该送料 机构导轨滑动连接；支撑框架竖直固定于地面上，接料架与支撑框架沿竖直方向滑动连接。所述切管机构包括主卡、锯片、蜗轮大盘、床体以及扇形齿条，床体固定于地面上， 蜗轮大盘轴向水平嵌设于床体中，嵌入床体部分的蜗齿与蜗杆相啮合，蜗杆的两端支撑于 床体上；锯片固定安装于锯片轴的一端，锯片轴另的一端通过传动装置与驱动装置转动连 接；蜗轮大盘上设有具有规定位移量的槽，锯片轴的一端位于槽中。所述锯片为两个，其锯片轴分别通过两个主轴电机驱动，两个锯片在槽中的移动 由两个锯片进给伺服电机驱动；蜗轮大盘通过大盘进给伺服电机驱动。所述接料架的位置通过料架升降伺服电机调整；内孔卡盘的位置由送管伺服电机 调整。本发明切管装置的控制方法包括以下步骤开始，启动自检程序，参数、机构初始化；判断管料是否运送到位，如到位，则由送管伺服电机将内孔卡盘送入管内，内孔卡 盘的卡爪张开，将管料卡紧，开始送管；料头检测开关开始检测料头，当料头到达料头检测开关时，记录送管伺服电机的当前位置为管料起始位置；当送管伺服电机当前实际位置减去管料起始位置等于切管机构厚度加上切管长 度时，送管伺服电机停止送料；调用切管子程序，进行切管操作；切管完成后判断是否需要继续切管操作，如果需要继续，则记录送管伺服电机当 前位置为切断管位置，继续送管操作直到送管伺服电机当前位置与切断管位置之差等于切 管机构厚度与切管长度之和，停止送管；再次调用切管子程序，进行切管操作，循环往复直至不需要继续切管，结束主程 序。所述切管子程序的控制方法如下切管程序开始，位于床体上的主卡卡紧；主轴电机启动，带动锯片旋转，达到锯片旋转速度后，启动锯片进给伺服电机带动 锯片轴以锯片快进速度进给；到达锯片快进终位后，再改为锯片工进速度进给；到达锯片工进终位后，启动蜗轮大盘进给伺服电机，带动蜗轮大盘以大盘工进速 度旋转，从而带动锯片作旋切运动；大盘进给伺服电机到达蜗轮大盘进给终位后，主轴电机开始减速，同时锯片进给 伺服电机以锯片快退速度反向旋转带动锯片退回到锯片进给初始位置；待锯片回到锯片进给初始位置后，主卡松开，由大盘进给伺服电机带动蜗轮大盘 反向旋转回到大盘初始位置，切管子程序结束。本发明具有以下有益效果及优点1.本发明结构新颖，采用了扇形齿条齿轮机构、蜗轮蜗杆机构，通过铣削的方式实 现大管径管料的定长切削。2.本发明除机械结构外，还包括完善的电气控制程序，保证整个切管过程可靠高 效。3.本发明结构充分利用了伺服系统定位快速、准确的特点，从而保证切管的误差 在0. Imm以内，切口平整，无毛刺。4.由于采用铣削的方式，可以采用通用的排屑器对切割过程中产生的铁屑进行收 集处理，使整个机床结构紧凑，利于推广。
图1为本发明装置的工作原理示意图；图2为本发明装置结构简图；图3为本发明方法控制程序流程图；图4为本发明方法中切管子程序流程图。
具体实施例方式如图1、2所示，本发明切管装置包括用于将管料输送至切管机构进行切管操作 的送管机构以及执行切管操作的切管机构，送管机构的出料部分与切管机构的进料部分衔接，且送管机构的接料架21位于使管料中心与切管机构的过管孔18中心保持同轴的位置。所述送管机构具有支撑框架20、接料架21头检测开关5，送料机构导轨6、料到位 检测开关7以及内孔卡盘8，料头检测开关5和料到位检测开关7分别安装于支撑框架20 的前端部和中部，送料机构导轨6与支撑框架20水平固定连接，内孔卡盘8安装于送料机 构导轨6上并与该送料机构导轨6滑动连接；支撑框架20竖直固定于地面上，接料架21与 支撑框架20沿竖直方向滑动连接。料头检测开关5和料到位检测开关7接至切管装置控 制器的输入端。所述切管机构包括主卡1、两个锯片2、蜗轮大盘3、床体12以及扇形齿条16，床体 12固定于地面上，蜗轮大盘13轴向水平嵌设于床体12中，嵌入床体12部分的蜗齿与蜗杆 17相啮合，蜗杆17的两端支撑于床体12上；锯片2固定安装于锯片轴14的一端，锯片轴 14另的一端通过传动装置与驱动装置转动连接；蜗轮大盘13上设有具有规定位移量的槽， 锯片轴14的一端位于槽中。所述两个锯片2的锯片轴14通过两个主轴电机3驱动，弧形齿条16与齿轮15啮 合，齿轮15由锯片进给伺服电机11驱动，使两个锯片2分别在各自的弧形槽中移动，使锯 片以铣切的方式将管壁切透；蜗轮大盘13通过大盘进给伺服电机4驱动；接料架21的位置 通过料架升降伺服电机10调整。切管机构是实现切管操作的重要机构。送管机构将管定位好后，先是由切管机构 的主卡1将管料卡紧，保证在切管过程中管料不会发生窜动；卡紧管以后，蜗轮大盘3在大 盘进给伺服电机4的作用下转动到初始位置，同时两个锯片2也在两个锯片进给伺服电机 11的作用下回到各自的初始位置。主卡1通过液压控制将管料卡紧，其工作过程如下控制主卡油缸的电磁阀得电， 主卡1将管料卡紧，电磁阀失电，主卡1松开。本发明采用的控制器为西门子SIM0TI0N D435伺服运动控制器，料头检测开关5 和管料到位检测开关7采用山武的漫反射光电开关，伺服电机带有增量式编码器。本实施例以长度为6m，管径为133mm的管料为例，每段切割465mm。如图3所示，本发明一种切管装置的控制方法如下开始，启动自检程序，参数、机构初始化；参数包括切管机构厚度675mm、切管长 度465mm、管料起始位置0mm、切断管位置0mm、蜗轮大盘初始位置0mm、锯片进给初始位置 0mm、锯片旋转速度60RPM、锯片快进速度20mm/s、锯片工进速度5mm/s、锯片快进终位30mm、 锯片工进终位60mm、蜗轮大盘进给终位978mm、锯片快退速度20mm/s、大盘工进速度5mm/s、 大盘快退速度20mm/s ；判断管料是否运送到位；如到位，则由送管伺服电机9将内孔卡盘8送入管内，内 孔卡盘8的卡爪张开，将管料卡紧，开始送管；料头检测开关5开始检测料头，当料头到达料头检测开关5时，记录送管伺服电机 9的当前位置为管料起始位置为300mm，该位置为实际检测位置；当送管伺服电机9当前实际位置减去管料起始位置300mm等于切管机构厚度 675mm加上切管长度465mm时，送管伺服电机9停止送料；调用切管子程序，进行切管操作；切管完成后判断是否需要继续切管操作，如果需要继续，则记录送管伺服电机9当前位置为切断管位置1440mm(切管机构厚度675mm+加管长度465mm+管料起始位置 300mm)，继续送管操作直到送管伺服电机9当前位置与切断管位置1440mm之差等于切管机 构厚度675mm与切管长度465mm之和，停止送管；再次调用切管子程序，进行切管操作，循环往复直至不需要继续切管，结束主程 序。所述切管子程序的控制过程如下切管子程序开始，位于床体12上的主卡1卡紧；主轴电机3启动，带动锯片2旋转，达到设定转速60RPM后，启动锯片进给伺服电 机11带动锯片轴14以快进速度20mm/s进给；到达锯片2快进终位30mm后，再改为工进速度5mm/s进给，到达工进终位60mm ；启动蜗轮大盘进给伺服电机4，带动蜗轮大盘13以大盘进给速度5mm/s进给旋转， 从而带动锯片2做旋切运动；大盘进给伺服电机4到达蜗轮大盘进给终位978mm后，主轴电机3开始减速直到 停止，同时锯片进给伺服电机11反向旋转带动锯片2以锯片快退速度20mm/s退回到锯片 进给初始位置Omm ；待锯片2回到锯片进给初始位置Omm后，由大盘进给伺服电机4带动蜗轮大盘13 以大盘快退速度20mm/s反向旋转回到大盘初始位置Omm/s，主卡1松开，蜗轮大盘13倒转 到大盘初始位置Omm，切管子程序结束。
权利要求
1.一种切管装置，其特征在于包括用于将管料输送至切管机构进行切管操作的送管 机构以及执行切管操作的切管机构，送管机构的出料部分与切管机构的进料部分衔接，且 送管机构的接料架位于使管料中心与切管机构的过管孔(18)中心保持同轴的位置。
2.按权利要求1所述的切管装置，其特征在于所述送管机构具有支撑框架(20)、接料 架(21)、料头检测开关(5)，送料机构导轨(6)、料到位检测开关(7)以及内孔卡盘(8)，料 头检测开关(5)和料到位检测开关(7)分别安装于支撑框架00)的前端部和中部，送料机 构导轨(6)与支撑框架OO)水平固定连接，内孔卡盘(8)安装于送料机构导轨(6)上并与 该送料机构导轨(6)滑动连接；支撑框架OO)竖直固定于地面上，接料架与支撑框架 (20)沿竖直方向滑动连接。
3.按权利要求1所述的切管装置，其特征在于所述切管机构包括主卡(1)、锯片O)、 蜗轮大盘(13)、床体(1 以及扇形齿条(16)，床体(1 固定于地面上，蜗轮大盘(13)轴 向水平嵌设于床体(1 中，嵌入床体(1 部分的蜗齿与蜗杆(17)相啮合，蜗杆(17)的两 端支撑于床体(12)上；锯片(2)固定安装于锯片轴(14)的一端，锯片轴(14)另的一端通 过传动装置与驱动装置转动连接；蜗轮大盘(1 上设有具有规定位移量的槽，锯片轴(14) 的一端位于槽中。
4.按权利要求2所述的切管装置，其特征在于所述锯片(2)为两个，其锯片轴(14)分 别通过两个主轴电机C3)驱动，两个锯片( 在槽中的移动由两个锯片进给伺服电机(11) 驱动；蜗轮大盘(1 通过大盘进给伺服电机(4)驱动。
5.按权利要求2所述的切管装置，其特征在于所述接料架的位置通过料架升降 伺服电机(10)调整；内孔卡盘⑶的位置由送管伺服电机(9)调整。
6.一种切管装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤开始，启动自检程序，参数、机构初始化；判断管料是否运送到位，如到位，则由送管伺服电机将内孔卡盘送入管内，内孔卡盘的 卡爪张开，将管料卡紧，开始送管；料头检测开关开始检测料头，当料头到达料头检测开关时，记录送管伺服电机的当前 位置为管料起始位置；当送管伺服电机当前实际位置减去管料起始位置等于切管机构厚度加上切管长度时， 送管伺服电机停止送料；调用切管子程序，进行切管操作；切管完成后判断是否需要继续切管操作，如果需要继续，则记录送管伺服电机当前位 置为切断管位置，继续送管操作直到送管伺服电机当前位置与切断管位置之差等于切管机 构厚度与切管长度之和，停止送管；再次调用切管子程序，进行切管操作，循环往复直至不需要继续切管，结束主程序。
7.按权利要求6所述的切管装置的控制方法，其特征在于所述切管子程序的控制方 法如下切管程序开始，位于床体上的主卡卡紧；主轴电机启动，带动锯片旋转，达到锯片旋转速度后，启动锯片进给伺服电机带动锯片 轴以锯片快进速度进给；到达锯片快进终位后，再改为锯片工进速度进给；到达锯片工进终位后，启动蜗轮大盘进给伺服电机，带动蜗轮大盘以大盘工进速度旋 转，从而带动锯片作旋切运动；大盘进给伺服电机到达蜗轮大盘进给终位后，主轴电机开始减速，同时锯片进给伺服 电机以锯片快退速度反向旋转带动锯片退回到锯片进给初始位置；待锯片回到锯片进给初始位置后，主卡松开，由大盘进给伺服电机带动蜗轮大盘反向 旋转回到大盘初始位置，切管子程序结束。
全文摘要
本发明涉及一种切管装置及其控制方法，装置包括用于将管料输送至切管机构进行切管操作的送管机构以及执行切管操作的切管机构，送管机构的出料部分与切管机构的进料部分衔接，且送管机构的接料架位于使管料中心与切管机构的过管孔中心保持同轴的位置；方法为参数、机构初始化；管料如运送到位则开始送管；当料头到达料头检测开关时，记录送管伺服电机的当前位置为管料起始位置；当满足条件1时，送管伺服电机停止送料；调用切管子程序；切管完成后如果需要继续，则记录送管伺服电机当前位置为切断管位置，继续送管操作直到满足条件2；再次调用切管子程序，进行切管操作。本发明通过铣削的方式实现大管径管料的定长切削，保证整个切管过程可靠高效。
文档编号B23D47/04GK102101199SQ20091024841
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者史勃, 吴景辉, 张环宇, 朱军, 郭永成 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所