专利名称：型材自动化切割系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于制造业、造船业、钢结构等行业中对角钢、槽钢、工字钢之类的型材定尺切割、端头加工、切角、打标记、开流水孔、安装孔、对不锈钢之类的特殊材质型材切割加工的型材自动化切割系统。
背景技术：
型钢材料在使用前，大多会根据使用要求对型钢进行一定的加工、切制。在没有设备的情况下，一般都是采用人工制作，多数采用火焰切割方式(主要有割把、氧气、乙炔等组成)。采用人工制作存在以下缺陷1、精度难以保证；由于型钢长度较长，重量较大，在制作时极不方便。所以在制作时，精度很难保证，特别是对于加工特殊形状，及加工尺寸严格时，更难以保证其精度。2、效率底下；由于是纯手工制作，其上料及完成后出料均需靠人工搬运，而且割制完后还需等其冷却后才能进行搬运，以避免烫伤等现象，所以手工制作时，很难提高效率。3、安全系数低；由于手工制作所采用的均为易燃易爆气体，特别是在露天环境、交叉作业时，极易发生安全事故。对于较大型钢，靠人工搬运，也极不安全。中国专利局在CN 201693^9U实用新型专利说明书中公开了一种型钢切割装置， 包括切割头机构、偏移机构以及主机架机构，该偏移机构位于切割头机构及主机架机构之间；该型钢切割装置为自动切割装置，可以代替人工手把切割作业；可以使割枪产生-5. 5 度至+5. 5度的倾斜，模拟人工切割动作，实现翼缘板内侧0至3mm残留的要求。但是该装置只能起到自动切割的作用，移动不便，在切割的过程中还需要人工搬运型钢，由于型钢材料的特点是重量大、长度长，搬运极不方便，大大地增加操作人员的劳动强度，同时难免被型钢划伤或砸伤，危及操作人员的人身安全。为此，需要提出一种自动化切割设备以解决上述问题。
发明内容本实用新型为解决上述技术问题提供一种型材自动化切割系统，达到高精度自动化切割、自动化搬运、提高加工效率及安全生产的目的。本实用新型的目的是由下述技术方案实现的一种型材自动化切割系统，所述切割系统是由机器人控制的数控切割系统，数控切割系统的割枪设置在机器人的臂端；所述型材自动化切割系统还包括向下倾斜侧设有排料器的斜面摆料台、上面设有横向进料机构的进料台、前面设有夹钳装置的送料机构、切割间、出料机构、进料检测器、料尾检测器、料头检测器和控制系统；所述切割间的一端有进料口，另一端有出料口 ；在切割间内，进料口和出料口之间，前后对应设有两个自动定位机构，该两个自动定位机构之间构成切割区，所述机器人设置在切割间内，机器人臂端的割枪处于所述切割区范围内；所述料头检测器设置在所述进料口和后边的所述自动定位机构之间；所述进料台的出料端对应所述自动定位机构设置在所述切割间外的进料口处；所述送料机构设置在所述进料台的一侧；所述斜面摆料台设置在所述进料台的另一侧，其向下倾斜的一侧位于所述进料台的上面；所述出料机构的进料端对应所述自动定位机构设置在所述切割间外的出料口处；所述进料检测器设置在所述进料台另一侧的上面；所述料尾检测器设置在所述送料机构中夹钳装置的前面； 所述各部件中用于控制执行机构和用于检测型材位置的电器元件的信号输入端和信号输出端与所述控制系统中相应的端口电连接。所述切割间内进料口的上方设有横向导轨滑块机构；所述机器人固定在该横向导轨滑块机构中的滑块上；所述数控切割系统的割枪是大功率等离子高进度割枪。所述切割间内设有定位架，定位架的支撑脚采用调节地脚与地面衔接；所述两个自动定位机构设置在该定位架上面的中部和前部；该两个自动定位机构的结构相同，每一个所述自动定位机构有一个水平横向固定在所述定位架上面的支撑板，所述支撑板上面的两侧分别相应地设有支座，该支撑板的一侧还设有竖向导轨滑块机构和竖向定位气动装置，另一侧还设有横向定位气动装置，所述支撑板两侧的支座之间居中地设有横向导轨滑块机构，该横向导轨滑块机构的一侧设有固定的竖直转动定位辊，该横向导轨滑块机构中的滑块上面设有移动的竖直转动定位辊，该滑块与所述设置在支撑板另一侧的横向定位气动装置连接；所述两个竖直转动定位辊前、后两边各有一个横向设置在所述支撑板两侧支座上的下转动定位辊，所述两个下转动定位辊的上方有两个与所述设置在支撑板一侧的竖向导轨滑块机构中的滑块连接的上转动定位辊，该滑块与所述设置在支撑板一侧的竖向定位气动装置连接；前边的一个所述自动定位机构中，所述两个下转动定位辊一侧的轴与各自的下转动定位辊固定连接或接为一体，该轴穿过所述支撑板一侧的支座的轴孔通过传动机构与电机的输出轴连接；所述定位架上面的后部横向设有至少一个转动进料辊，所述转动进料辊两侧的转动轴分别通过轴承和具有调高装置的轴承座固定在所述定位架的两侧。所述切割间的支撑脚采用调节地脚与地面衔接，切割间的两侧有玻璃门，顶部有排尘系统和监控系统，底部对应所述切割区设有废料集装车。所述进料台由至少两个子进料台纵向拼接而成，所述子进料台有一个台架，台架的支撑脚采用调节地脚与地面衔接；台架上面横向设有转动进料辊，该转动进料辊两侧的转动轴分别通过轴承和具有调高装置的轴承座固定在所述台架的两侧；所述台架上面至少设有一个横向凹槽，所述横向进料机构包括至少两个分别对应设置在所述台架上面横向凹槽中的子横向进料机构；所述子横向进料机构有一个与所述横向凹槽相应的槽口向上的槽形支架，所述槽口内横向地设有由两对同轴链轮和一对链条构成的链轮传动机构，所述槽口两边的壁上面设有双导轨滑块机构，该双导轨滑块机构中的滑块设有由气动装置构成的横向推料辊，并与所述一对链条固定连接，所述槽口一侧的底部设有竖直的转动定位辊，该转动定位辊旁设有定位检测器；所述各子横向进料机构中一侧的一对同轴链轮通过万向连杆依次串联，所述万向连杆或者所述子横向进料机构中一侧的一对同轴链轮中部的轴上通过传动机构与电机的输出轴连接。所述摆料台包括至少两个摆料器，所述摆料器是由两个高低不等的支柱通过高度及角度调节装置连接的倾斜滑道构成，该滑道向下倾斜的一侧有一个沿滑道方向上下贯通的长条形孔，所述排料器包括设置在所述长条形孔中的两个相邻的排料气动装置，靠近长条形孔低侧的排料气动装置与所述滑道固定连接，另一个排料气动装置通过设置在滑道底部的调节装置连接。所述送料机构包括沿纵向送料方向设置的具有纵向齿条的纵向导轨滑块机构，所述纵向导轨滑块机构中导轨两端各设有限位开关，所述纵向导轨滑块机构中滑块的另一侧设有垂直于所述齿条的立板，该立板的后面设有伺服电机，伺服电机的输出轴通过齿轮与所述齿条连接，该立板的前方依次设有平行于该立板的横向移动板和竖向移动板，所述横向移动板和所述立板通过横向导轨滑块机构和横向位移调节装置连接，所述竖向移动板和所述横向移动板通过竖向导轨滑块机构和竖向位移调节装置连接；该竖向移动板的前面设有所述夹钳装置，该夹钳装置包括上钳体、下钳体和夹钳气动装置，所述上钳体的一端和所述下钳体的一端与所述竖向移动板的前面铰接在一起，所述下钳体一端的下部设有限位装置，所述上钳体通过所述夹钳气动装置连接所述下钳体，所述上钳体的另一端设有上钳头， 所述下钳体是空心的，其内设有检测气动装置，该检测气动装置的活塞杆穿出下钳体另一端的中部，活塞杆的端头设有所述料尾检测器，所述下钳体另一端的下部设有下钳头。所述出料机构包括长条形水平放置的框架体、输送机构、液压系统、推料板和固定在框架体另一侧的缸体支撑架；所述框架体均用调节地脚与地面衔接；所述输送机构包括变频电机、两对同轴链轮、一对链条、长条形连接板，所述两对同轴链轮分别对应设置在所述框架体内两端侧面的轴架上，所述一对链条平行地对应设置在所述两对链轮上，所述平行的一对链条通过长条形连接板依次横向连接构成传送带，所述变频电机的输出轴与一对所述同轴链轮的传动轴固定连接，所述变频电机通过法兰与所述框架体固定连接；所述推料板平行于所述缸体支撑架并设置在所述缸体支撑架的一侧，再通过等长的摆杆沿纵向送料方向以分布的方式平行铰接，所述液压系统包括由电器控制的同步工作的液压缸，所述各液压缸的缸体分别对应部分所述等长摆杆铰接在所述缸体支撑架上，所述各液压缸的活塞杆端头分别对应部分所述等长摆杆的中部或者靠近所述缸体支撑架的部分铰接。所述控制系统包括通过总线电连接的外部自动化控制系统和机器人等离子切割控制系统，所述外部自动化控制系统包括通过总线电连接的外部机构控制中心和PLC控制中心；所述斜面摆料台中排料器的两个排料气动装置的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述设置在进料台另一侧上面的进料检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述横向进料机构中构成横向推料辊的气动装置和电机的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述横向进料机构中转动定位辊旁的定位检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述设置在送料机构中夹钳装置前面的料尾检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述送料机构中导轨两端的限位开关的检测信号输出端分别与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述送料机构中夹钳气动装置、检测气动装置和伺服电机的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述设置在切割间进料口和后边的所述自动定位机构之间的料头检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述设置在切割间出料口的出料检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述设置在切割间顶部的排尘系统的控制信号输入端与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接； 所述设置在切割间顶部的监控系统的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；前边的所述自动定位机构中竖向定位气动装置、横向定位气动装置的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；后边的所述自动定位机构中竖向定位气动装置、横向定位气动装置和电机的控制信号输入端分别与所述 PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；出料机构中变频电机和液压系统的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述机器人的信号输入端和信号输出端分别与所述机器人等离子切割控制系统对应的端口电连接；所述切割系统的信号输入端和信号输出端分别与所述机器人等离子切割控制系统对应的端口电连接。本实用新型与现有技术相比具有如下优点1.可靠性高。由于采用机器人和大功率等离子高进度割枪的技术特征，所以允许 M小时高强度、重负荷、高精度工作，满足专业化生产对加工设备的苛刻需求。2.宜人性高。由于采用摆料台、进料台、送料机构、出料机构和控制系统的技术特征，可以使设备自动化程度提高，减少人工，提高效率和安全性。3.工艺性高。掌握热切割的核心技术，采用高频等离子电源，电流稳定、切割性能提高，在割头上采用技术处理，从而保证了穿孔、切割的质量，充分抑制了穿孔飞溅大、损耗割嘴的难题。4.适用范围广。本切割设备送料机构中采用了可调的夹钳机构，可以解决不同型材的夹持、输送和定长问题，为高精度送料和切割做好准备工作。5.可靠性高。切割间配置自动定位机构，全方位夹紧工件，可以减少工件切割变形，切割质量更加稳定可靠。6.升级性高。本切割设备进料台由于采用拼装结构，为其它部件的扩充升级创造了条件，可根据工件的长工灵活机动地配置送料最大长度，充分发挥本切割设备的潜力，为用户将来的生产扩充提供技术保证。7.性/价比高。性/价比不仅体现在设备研制、加工、生产上，更是体现在日常使用和维护费用上。从结构设计、材质处理、标准件选型上，最大的体现该设备的使用寿命，从而最大限度地帮助用户压低使用和维护成本。
图1是本实用新型总体结构示意图；图2是本实用新型中切割间结构示意图；图3是本实用新型中进料台结构示意图；图4是本实用新型中横向进料机构结构示意图；图5是本实用新型切割间内的定位架、自动定位机构及机器人结构示意图；图6是本实用新型中送料机构结构示意图；图7是本实用新型中出料机构结构示意图；图8是本实用新型中摆料台构结示意图；图9是本实用新型中控制系统与各部件中电器元件的信号输入端和信号输出端电连接的示意图。
具体实施方式
8[0035]实施例1 如图1、图5和图9所示，一种型材自动化切割系统，所述切割系统是由机器人1控制的数控切割系统14，数控切割系统的割枪2设置在机器人的臂端；所述型材自动化切割系统还包括向下倾斜侧设有排料器55的斜面摆料台3、上面设有横向进料机构13的进料台4、前面设有夹钳装置69的送料机构5、切割间6、出料机构7、进料检测器12、料尾检测器100、料头检测器11和控制系统8 ；所述切割间的一端有进料口，另一端有出料口 ；在切割间内，进料口和出料口之间，前后对应设有两个自动定位机构9，该两个自动定位机构之间构成切割区10，所述机器人设置在切割间内，机器人臂端的割枪处于所述切割区范围内； 所述料头检测器设置在所述进料口和后边的所述自动定位机构之间；所述进料台的出料端对应所述自动定位机构设置在所述切割间外的进料口处；所述送料机构设置在所述进料台的一侧；所述斜面摆料台设置在所述进料台的另一侧，其向下倾斜的一侧位于所述进料台的上面；所述出料机构的进料端对应所述自动定位机构设置在所述切割间外的出料口处； 所述进料检测器设置在所述进料台另一侧的上面(通常将进料检测器设置在所述进料台另一侧的前部，参见图1和图书3)；所述料尾检测器设置在所述送料机构中夹钳装置的前面 (参见图1和图6)；上述各检测器可采用接近开关，如无源接近开关，涡流式接近开关，电容式接近开关，光电式接近开关等。所述各部件中用于控制执行机构和用于检测型材位置的电器元件的信号输入端和信号输出端与所述控制系统中相应的端口电连接。本实用新型的型材自动化切割系统在工作时，先通过吊运装置将多根型材同时放在斜面摆料台上；斜面摆料台上的型材在重力的作用下沿着斜面摆料台向斜面摆料台向下倾斜的方向滑下，最终被设置在斜面摆料台向下倾斜侧的排料器阻挡住，故多根型材可按顺序平行地排在面摆料台上，排料器在控制系统的控制下可按每根型材的加工周期一根一根地自动地将型材排放到进料台上，当进料检测器检测到进料台上有型材时，将进料检测信号传送给控制系统，控制系统收到该信号后，向横向进料机构发出进料控制信号，横向进料机构将型材从斜面摆料台这一侧推向送料机构那一侧，型材在进料台上的定位可通过控制系统控制横向进料机构的横向进给量来控制，当然也可通过下述实施例五的优选方式来控制；这时，控制系统再向送料机构发出启动控制信号，送料机构开始向进料口的方向行进，当设置在送料机构前面的夹钳装置上的料尾检测器检测到型材的尾部时，将料尾检测信号传送给控制系统，控制系统收到该信号后，向夹钳装置发出夹紧控制信号，夹钳装置夹住型材的尾部开始正式送料，在送料的过程中，当设置在所述进料口和后边的所述自动定位机构之间的料头检测器检测到型材的头部时，将料头检测信号传送给控制系统，控制系统收到该信号后，开始根据形材加工的长度计算送料机构的进给量，并确定型材的加工位置，同时还可以根据料头检测信号和料尾检测信号结合设备的相关几何尺寸计算出型材的原始长度，再根据型材加工后的长度计算出每根原始型材可加工出成品型材的根数；型材的加工位置处于切割区指定位置时，控制系统向自动定位机构发出定位控制信号，自动定位机构对型材定位夹持，此时，控制系统向机器人和数控切割系统发出切割控制信号，机器人控制割枪对型材进行加工，加工完成后，控制系统向自动定位机构发出解除定位控制信号，并向出料机构发出出料控制信号，自动定位机构解除加工后型材的定位夹持，出料机构将加工后的型材排出切割间。上述的加工过程周而复始，从而实现了整个加工过程的高精度自动化切割、自动化搬运，提高了加工效率，保证了安全生产。[0038]实施例二 本实施例中的型材自动化切割系统是对实施例一中切割设备的细化，实施例一中公开的技术内容不重复描述，实施例一公开的内容也属于本实施例公开的内容。如图5所示，所述切割间内进料口的上方设有横向导轨滑块机构15 ；所述机器人固定在该横向导轨滑块机构中的滑块16上，当然所述机器人也可以以其它壁挂的方式固定在所述切割间内进料口的上方，所述机器人还可以设置在所述切割间内出料口的上方， 或者切割间内两侧壁之一的上方；所述数控切割系统的割枪是大功率等离子高进度割枪。本实施例由于采用机器人和大功率等离子高进度割枪的技术特征，所以允许M 小时高强度，重负荷工作，满足专业化生产对加工设备的苛刻需求。所述机器人和控制系统采用日本进口设备，机器人有六轴组成，均由伺服电机联动控制，割枪的切割角度和路径由机器人控制，从而实现三维切割。机器人等离子切割控制系统采用电器及系统集成，由试校编程器和手工编程器及其他电器操作控制柜组成。实施例三本实施例中的型材自动化切割系统是对实施例二中自动定位机构的细化，实施例二中公开的技术内容不重复描述，实施例二公开的内容也属于本实施例公开的内容。如图5所示，所述切割间内设有定位架17，定位架采用方钢组焊(即组合焊接)而成，定位架的支撑脚(图中未画)采用调节地脚与地面衔接，高低、水平可调；所述料头检测器设置在所述定位架一侧的后部，所述两个自动定位机构设置在该定位架上面的中部和前部；该两个自动定位机构的结构大体相同，每一个所述自动定位机构有一个水平横向固定在所述定位架上面的支撑板18，所述支撑板上面的两侧分别相应地设有支座19，该支撑板的一侧还设有竖向导轨滑块机构20和竖向定位气动装置21，该竖向导轨滑块机构中的导轨是两条通过框形支架体竖向平行设置在支撑板一侧上的导轨，支撑板的一侧有一个孔， 该竖向定位气动装置中的缸体对应该孔与支撑板下面固定连接，其活塞杆从该孔中穿出支撑板的上面参见图5 ；另一侧还设有横向定位气动装置22，该支撑板另一侧支座的中间有一个孔，该横向定位气动装置的缸体对应该孔与支座另一侧固定连接，其活塞杆从该孔中穿出支座的一侧，参见图5 ；所述支撑板两侧的支座之间居中地设有横向导轨滑块机构23， 该横向导轨滑块机构中的导轨是两条相互平行的导轨，该横向导轨滑块机构的一侧设有固定的竖直转动定位辊24，该横向导轨滑块机构中的滑块25上面设有移动的竖直转动定位辊沈，所述滑块与所述设置在支撑板另一侧的横向定位气动装置的活塞杆连接；所述两个竖直转动定位辊前、后两边各有一个横向设置在所述支撑板两侧支座上的下转动定位辊 27，为了使定位辊转动更加灵活以及水平可调，所述下定位辊两侧的转动轴分别通过轴承和具有调高装置的轴承座固定在支座上，所述调高装置是设置在轴承座上用于固定轴承座的竖向长条形孔；所述两个下转动定位辊的上方有两个与所述设置在支撑板一侧的竖向导轨滑块机构中的滑块观连接的上转动定位辊四，所述滑块与所述设置在支撑板一侧的竖向定位气动装置的活塞杆连接；前边的一个所述自动定位机构中，所述两个下转动定位辊一侧的轴与各自的下转动定位辊固定连接或接为一体，该轴穿过所述支撑板一侧的支座的轴孔通过链轮传动机构30与电机103的输出轴连接，当然，所述链轮传动机构也可采用皮带传动机构或齿轮传动机构代替；所述定位架上面的后部横向设有两个转动进料辊，该转动进料辊也可根据实际情况设置一个或多个，所述转动进料辊两侧的转动轴分别通过轴承和具有调高装置的轴承座固定在所述定位架的两侧，所述调高装置是设置在轴承座上用于固定轴承座的竖向长条形孔。本实施例中，两个自动定位机构能够实现对被切割型材切割位置前后的两个部分进行上下左右的精确定位，大大提高了型材的切割精度，同时还避免了型材在切割过程中因受热在重力的作用下产生的变形。由于机器人设置在切割间内进料口的上方，所以进料口与后边的自动定位机构之间有较大的距离，为了顺利进料，在定位架后部设置转动进料辊。当然，如果机器人设置在切割间内出料口的上方时，那么最好在切割间内出料口和前边的自动定位机构之间设置转动出料辊。由于在前边的一个所述自动定位机构中设置了传动机构，所以可辅助出料机构将加工后的型材排出切割间。实施例四本实施例中的型材自动化切割系统是对实施例三中切割间的细化，实施例三中公开的技术内容不重复描述，实施例三公开的内容也属于本实施例公开的内容。如图2所示，切割间主要由方钢组焊而成，所述切割间的支撑脚采用调节地脚(图中未画)与地面衔接，切割间的两侧有双开门式有机玻璃门33，当然也可采用普通玻璃门以节省成本，可透视切割间内部的工作情况，顶部有排尘系统105和监控系统106，底部对应所述切割区设有废料集装车34，其余部位采用钢板封闭。本实施例中，由于采用了基本密封的切割间及排尘系统和监控系统，所以有利于环保及安全生产。实施五本实施例中的型材自动化切割系统是对实施例四中进料台和横向进料机构的细化，实施例四中公开的技术内容不重复描述，实施例四公开的内容也属于本实施例公开的内容。如图1、图3、图4所示，所述进料台由四个子进料台35纵向拼接而成(当然也可以根据实际情况由二个、三个或者多个子进料台纵向拼接或连为一体)；所述子进料台有一个台架36，台架采用方钢组焊而成，台架的支撑脚采用调节地脚(图中未画)与地面衔接；台架上面横向设有八个转动进料辊37 (也可以根据实际情况确定转动进料辊的个数)，该八个转动进料辊两侧的转动轴分别通过轴承和具有调高装置的轴承座38固定在所述台架的两侧，所述调高装置是设置在轴承座上用于固定轴承座的竖向长条形孔(参见图3);所述台架上面转动进料辊之间设有两个横向凹槽39(当然，也可根据实际情况设置一个或多个凹槽); 所述横向进料机构包括八个分别对应设置在所述四个台架上面横向凹槽中的子横向进料机构40 (也可根据台架上凹槽的个数设置相应数量的子横向进料机构);所述子横向进料机构有一个与所述横向凹槽相应的槽口向上的槽形支架41，所述槽口内横向地设有由两对同轴链轮42和一对链条43构成的链轮传动机构(也可采用相应的皮带传动机构代替之)，所述槽口两边的壁上面设有双导轨滑块机构44，该双导轨滑块机构中的滑块45设有由气动装置构成的横向推料辊46，并与所述一对链条(或皮带)固定连接，所述槽口一侧的底部设有竖直的转动定位辊47，该转动定位辊旁设有定位检测器107 ；所述各子横向进料机构中一侧的一对同轴链轮(或皮带轮)通过万向连杆48依次串联，在中间的所述子横向进料机构中一侧的一对同轴链轮(或皮带轮)中部的轴上通过链轮传动机构49与电机50的输出轴连接，所述链轮传动机构也可用皮带传动机构或者齿轮传动机构代替；所述链轮传动机构的安装位置还可以选择在所述万向连杆上。本实施例中，由于进料台支撑脚选用调节地脚，方便调节进料台的整体平整；由于转动进料辊采用轴承座固定，轴承座高低可调节，确保转动进料辊水平，受力均勻；横向进料机构通过链轮、链条的传动带动气动装置，实现对型材的传输、阻挡和定位的自动化；由于在所述转动定位辊旁设置了定位检测器，所以可通过该检测器检测进料台上的型材是否到位，如型材到位，将到位检测信号传送给控制系统，控制系统收到该信号后，向横向进料机构发出停止进料控制信号，横向进料机构即刻停止进料，这样可防止横向进料机构中的链条因过量进给被拉断；由于将电机和传动机构设置在中间的子进料台处，这样可减小串联的万向连杆变形，提高传动的一致性。传动机构采用链条、链轮传输，结构简单、拆卸方便，故障率低，易维修，各组子横向进料机构采用万向连杆连接，用一个电机传动，整体传输时精确度高，好控制。实施例六本实施例中的型材自动化切割系统是对实施例五中摆料台的细化，实施例五中公开的技术内容不重复描述，实施例五公开的内容也属于本实施例公开的内容。如图8所示，所述摆料台包括四个(或者二个、三个、多个)摆料器51，所述摆料器是由两个高低不等的支柱52通过高度及角度调节装置53连接的倾斜滑道M构成，所述的高度及角度调节装置是两对带有多个竖排孔的条形板，该两对条形板通过其最上边的孔分别与所述倾斜滑道高侧的两边和低侧的两边铰接，通过其下边的至少两个孔和螺栓分别与所述支柱上部固定连接，摆料器的高低和角度可通过选择固定条形板下边的孔来调节，该倾斜滑道向下倾斜的出料口处有一个用于安装所述排料器阳的上下贯通的长条形孔(图中未画)，所述排料器包括设置在所述长条形孔中的两个相邻的排料气动装置56，靠近长条形孔低侧的排料气动装置与所述滑道固定连接，另一个排料气动装置通过设置在滑道底部的调节装置57 (图中所示的是螺杆调节装置)连接，为了使该排料气动装置能在长条形孔中稳定调节，可在长孔和气动装置的气缸之间通过导轨滑块连接。本实施例中，每个摆料器呈20°倾斜；四个摆料器分别垂直于纵向送料方向并沿纵向送料方向均勻分布；所述支柱与地面固定连接；由于设置了排料器，所以可将多根型材同时摆放在摆料台上，在所述控制系统的控制下，排料器中排料气动装置的活赛杆有序地伸缩对型材进行阻档，将型材一根根送到进料台上，从而整个过程实现了全自动化、机械化型材加工；由于排料器设有调节装置，所以可对各种类型的型材、各种型号的型材均可实现材料摆放。实施例七本实施例中的型材自动化切割系统是对实施例六中送料机构的细化，实施例六中公开的技术内容不重复描述，实施例六公开的内容也属于本实施例公开的内容。如图6所示，所述送料机构包括沿纵向送料方向设置的具有纵向齿条58的纵向导轨滑块机构59，所述纵向导轨滑块机构中的两条导轨上下平行地设置在所述长条形支架上，导轨前、后两端各设有限位开关104，所述齿条设置在上下两导轨之间靠近上导轨，其齿朝下，所述纵向导轨滑块机构中滑块60的另一侧设有垂直于所述齿条的立板61，该立板的后面设有伺服电机62，伺服电机的输出轴通过齿轮与所述齿条连接，该立板的前方依次设有平行于该立板的横向移动板63和竖向移动板64，所述横向移动板和所述立板通过横向
12导轨滑块机构65和横向位移调节装置66连接，具体地说，所述横向导轨滑块机构中的两条导轨上下平行地设置在所述立板的前面，所述横向导轨滑块机构中的滑块设置在所述横向移动板的后面，所述横向位移调节装置为螺杆调节装置，横向设置在所述两条导轨之间， 横向位移调节装置的固定端与所述立板的前面固定连接，横向位移调节装置的移动端与所述横向移动板的后面固定连接；所述竖向移动板和所述横向移动板通过竖向导轨滑块机构 67和竖向位移调节装置68连接，具体地说，所述竖向导轨滑块机构中的两条导轨竖向平行地设置在所述竖向移动板的后面，所述竖向导轨滑块机构中的滑块设置在所述横向移动板的前面，所述竖向位移调节装置为螺杆调节装置，竖向设置在所述两条导轨之间，竖向位移调节装置的固定端与所述横向移动板的前面固定连接，竖向位移调节装置的移动端与所述竖向移动板的后面固定连接；所述夹钳装置69包括上钳体70、下钳体71和夹钳气动装置 72,所述上钳体由两条(V字形)条形侧板构成，该两条条形侧板的一端分别置于所述下钳体一端的两侧并与所述竖向移动板的前面铰接在一起，靠近两条条形侧板另一端的侧面对应设有导槽，所述夹钳气动装置的缸体固定在下钳体的上面，所述夹钳气动装置的活塞杆端头设有销座，销座上设有横向销轴，销轴的两端与所述上钳体两条条形侧板上的导槽滑动连接。当然所述上下钳体之间也可通过与所述气动装置铰接，如上钳体与气动装置的气缸铰接，下钳体与气动装置的活塞杆铰接以达到夹紧型材的目的。所述下钳体一端的下部设有限位装置73，图6中所示的限位装置是由下钳体一端的下部与竖向移动板前面接触部分构成的。该限位装置还可以是设置在竖向移动板前面铰接处下方的下钳体托板(图中未画)。所述上钳体(即两条条形侧板)的另一端设有上钳头74，所述下钳体是空心的，其内设有检测气动装置101，检测气动装置的活塞杆穿出下钳体另一端的中部，活塞杆的端头设有所述料尾检测器100，所述下钳体另一端的下部设有下钳头75。本实施例由于采用了纵向导轨滑块机构、由伺服电机驱动的齿轮齿条传动机构， 所以确保了型材精确计长；又由于采用了横向、竖向的手动调节机构，所以可适用于不同种类的型材和不同型号的型材的加工；再由于采用了由夹钳气动装置驱动的夹钳，所以加大了对型材的控制能力，进一步提高型材的加工精度；更由于采用了由检测气动装置控制的料尾检测器，当检测时，检测气动装置的活塞杆带动夹料检测器伸出，待料尾检测器检测到型材尾部时，将检测信号传送给控制系统，控制系统向检测气动装置发出回缩控制信号，检测气动装置的活塞杆带动检测器回缩，控制系统再向夹钳气动装置发出夹合控制信号，夹钳气动装置驱动上下钳体夹合，在夹合的过程中，由于上下钳体与竖向移动板铰接，所以， 不论是上钳头先接触到型材尾部的上(或者外)面还是下钳头先接触到型材尾部的下(或者内)面，最终都能够将型材尾部牢牢地夹持住，从而实现对型材夹持送料的自动化。在此说明一点，在进料台上工字钢为H位放置，槽钢为下凹位放置，角钢为直角位于上放置，其它型钢可参照所述的放置方式放置，所述纵向导轨机构中导轨前、后两端各设有限位开关，可方便地控制夹钳装置行程的极限位置。实施例八本实施例中的型材自动化切割系统是对实施例七中出料机构的细化，实施例七中公开的技术内容不重复描述，实施例七公开的内容也属于本实施例公开的内容。如图7所示，所述出料机构包括长条形水平放置的框架体76、出料检测器102 (参见图2)、输送机构77、液压系统78、推料板79和固定在框架体另一侧的缸体支撑架80 ；所述框架体主要采用方钢组焊拼接而成，均用调节地脚(图中未画)与地面衔接，高低、平整可调；所述出料检测器设置在所述出料口(本实施例中的出料检测器是设置在切割间出料口一侧的框上的，参见图1，也可以将出料检测器设置在出料机构进料端的一侧)；所述输送机构包括变频电机81、两对同轴链轮82、一对链条83、多个长条形连接板(图中未画)，所述两对同轴链轮分别对应设置在所述框架体内两端侧面的轴架84上，所述一对链条平行地对应设置在所述两对链轮上，所述平行的一对链条通过多个长条形连接板依次横向连接构成传送带，所述变频电机的输出轴与一对所述同轴链轮的传动轴固定连接，所述变频电机通过法兰85与所述框架体固定连接；所述推料板设置在所述缸体支撑架的一侧，所述推料板和所述缸体支撑架相互平行，并通过八个等长的摆杆86沿纵向送料方向以分布的方式平行铰接，所述液压系统包括由电器控制的四套同步工作的液压缸87，所述各液压缸的缸体分别对应所述等长摆杆间隔地铰接在所述缸体支撑架上，所述各液压缸的活塞杆端头分别对应部分所述等长摆杆的中部或者靠近所述缸体支撑架的部分铰接。本实施例中，当有较长的型材排出时，设置在所述切割间出料口的出料检测器会检测到，并将检测信号传送给所述控制系统，当型材被切断后，控制系统分别向所述自动定位机构和出料机构发出出料控制信号，前自动定位机构和出料机构将加工后的型材送出， 当出料检测器检测到加工后的型材尾部时，将检测信号传送给所述控制系统，控制系统分别向所述自动定位机构和出料机构发出停止出料控制信号，前自动定位机构和出料机构停止送料，控制系统再向出料机构发出推料控制信号，所述液压缸驱动推料板将加工后的型材推出出料机构，从而实现出料自动化。在此说明一下，加工后的型材也可以以纵向的方式送出(此时可不必设置出料检测器)，不过这样要占用大量的空间。实施例九本实施例中的型材自动化切割系统是对实施例八中空制系统的细化，实施例八中公开的技术内容不重复描述，实施例八公开的内容也属于本实施例公开的内容。如图9所示，所述控制系统包括通过总线电连接的外部自动化控制系统88和机器人等离子切割控制系统89，所述外部自动化控制系统包括通过总线电连接的外部机构控制中心90和PLC控制中心91 ；所述斜面摆料台中排料器的两个排料气动装置的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述设置在进料台另一侧上面的进料检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述横向进料机构中构成横向推料辊的气动装置和电机的控制信号输入端分别与所述 PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述横向进料机构中转动定位辊旁的定位检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述设置在送料机构中夹钳装置前面的料尾检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述送料机构中导轨两端的限位开关的检测信号输出端分别与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述送料机构中夹钳气动装置、 检测气动装置和伺服电机的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述设置在切割间进料口和后边的所述自动定位机构之间的料头检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述设置在切割间出料口的出料检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述设置在切割间顶部的排尘系统的控制信号输入端与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述设置在切割间顶部的监控系统的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；前边的所述自动定位机构中竖向定位气动装置、横向定位气动装置的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；后边的所述自动定位机构中竖向定位气动装置、横向定位气动装置和电机的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；出料机构中变频电机和液压系统的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述机器人的信号输入端和信号输出端分别与所述机器人等离子切割控制系统对应的端口电连接；所述切割系统的信号输入端和信号输出端分别与所述机器人等离子切割控制系统对应的端口电连接。本实施例中，由于根据各检测器的控制信号及相关参数，控制系统对各执行机构实现智能化控制，使型材自动化切割系统能够实现对各种型材的全程自动化切割。当然，各执行机构的复位过程也可通过控制系统用软件进行控制或者根据相应的检测器所获得的检测信号进行控制。本实用新型的型材自动化切割系统主要技术参数如下1、切割主要技术参数工字、H型钢腹板高度最小50毫米，最大320毫米翼板宽度最小30毫米，最大270毫米槽钢、U型钢腹板高度最小50毫米，最大320毫米翼板宽度最小30毫米，最大270毫米角钢、L型钢腹板高度最小50X50X4毫米，最大270X270X30毫米(包括腹板不对称的型钢)2、可加工型钢的长度最大长度(输入端)12000毫米最大长度(输出端)8000毫米，工件最大长度可依据客户需求延长最小长度(输入端)1000毫米3、定位重量最重6000kg4、能移动型钢的线性重量最重200kg/m5、定位精度0. Imm6、等离子电源160Kw最大切割厚度60mm最大切割速度1500mm/min7、机器人安装支架最大空程速度8m/min8、机器人最大空程速度70m/min9、机器人最大切割速度40m/min10、加工最大坡口角度60°11、设备总体噪音60dB12、设备连续工作时间24小时。
权利要求1.一种型材自动化切割系统，其特征在于所述切割系统是由机器人控制的数控切割系统，数控切割系统的割枪设置在机器人的臂端；所述型材自动化切割系统还包括向下倾斜侧设有排料器的斜面摆料台、上面设有横向进料机构的进料台、前面设有夹钳装置的送料机构、切割间、出料机构、进料检测器、料尾检测器、料头检测器和控制系统；所述切割间的一端有进料口，另一端有出料口 ；在切割间内，进料口和出料口之间，前后对应设有两个自动定位机构，该两个自动定位机构之间构成切割区，所述机器人设置在切割间内，机器人臂端的割枪处于所述切割区范围内；所述料头检测器设置在所述进料口和后边的所述自动定位机构之间；所述进料台的出料端对应所述自动定位机构设置在所述切割间外的进料口处；所述送料机构设置在所述进料台的一侧；所述斜面摆料台设置在所述进料台的另一侧，其向下倾斜的一侧位于所述进料台的上面；所述出料机构的进料端对应所述自动定位机构设置在所述切割间外的出料口处；所述进料检测器设置在所述进料台另一侧的上面； 所述料尾检测器设置在所述送料机构中夹钳装置的前面；所述各部件中用于控制执行机构和用于检测型材位置的电器元件的信号输入端和信号输出端与所述控制系统中相应的端口电连接。
2.根据权利要求1所述的型材自动化切割系统，其特征在于所述切割间内进料口的上方设有横向导轨滑块机构；所述机器人固定在该横向导轨滑块机构中的滑块上；所述数控切割系统的割枪是大功率等离子高进度割枪。
3.根据权利要求1所述的型材自动化切割系统，其特征在于所述切割间内设有定位架，定位架的支撑脚采用调节地脚与地面衔接；所述两个自动定位机构设置在该定位架上面的中部和前部；该两个自动定位机构的结构相同，每一个所述自动定位机构有一个水平横向固定在所述定位架上面的支撑板，所述支撑板上面的两侧分别相应地设有支座，该支撑板的一侧还设有竖向导轨滑块机构和竖向定位气动装置，另一侧还设有横向定位气动装置，所述支撑板两侧的支座之间居中地设有横向导轨滑块机构，该横向导轨滑块机构的一侧设有固定的竖直转动定位辊，该横向导轨滑块机构中的滑块上面设有移动的竖直转动定位辊，该滑块与所述设置在支撑板另一侧的横向定位气动装置连接；所述两个竖直转动定位辊前、后两边各有一个横向设置在所述支撑板两侧支座上的下转动定位辊，所述两个下转动定位辊的上方有两个与所述设置在支撑板一侧的竖向导轨滑块机构中的滑块连接的上转动定位辊，该滑块与所述设置在支撑板一侧的竖向定位气动装置连接；前边的一个所述自动定位机构中，所述两个下转动定位辊一侧的轴与各自的下转动定位辊固定连接或接为一体，该轴穿过所述支撑板一侧的支座的轴孔通过传动机构与电机的输出轴连接；所述定位架上面的后部横向设有至少一个转动进料辊，所述转动进料辊两侧的转动轴分别通过轴承和具有调高装置的轴承座固定在所述定位架的两侧。
4.根据权利要求1所述的型材自动化切割系统，其特征在于所述切割间的支撑脚采用调节地脚与地面衔接，切割间的两侧有玻璃门，顶部有排尘系统和监控系统，底部对应所述切割区设有废料集装车。
5.根据权利要求1所述的型材自动化切割系统，其特征在于所述进料台由至少两个子进料台纵向拼接而成，所述子进料台有一个台架，台架的支撑脚采用调节地脚与地面衔接；台架上面横向设有转动进料辊，该转动进料辊两侧的转动轴分别通过轴承和具有调高装置的轴承座固定在所述台架的两侧；所述台架上面至少设有一个横向凹槽，所述横向进料机构包括至少两个分别对应设置在所述台架上面横向凹槽中的子横向进料机构；所述子横向进料机构有一个与所述横向凹槽相应的槽口向上的槽形支架，所述槽口内横向地设有由两对同轴链轮和一对链条构成的链轮传动机构，所述槽口两边的壁上面设有双导轨滑块机构，该双导轨滑块机构中的滑块设有由气动装置构成的横向推料辊，并与所述一对链条固定连接，所述槽口一侧的底部设有竖直的转动定位辊，该转动定位辊旁设有定位检测器； 所述各子横向进料机构中一侧的一对同轴链轮通过万向连杆依次串联，所述万向连杆或者所述子横向进料机构中一侧的一对同轴链轮中部的轴上通过传动机构与电机的输出轴连接。
6.根据权利要求1所述的型材自动化切割系统，其特征在于所述摆料台包括至少两个摆料器，所述摆料器是由两个高低不等的支柱通过高度及角度调节装置连接的倾斜滑道构成，该滑道向下倾斜的一侧有一个沿滑道方向上下贯通的长条形孔，所述排料器包括设置在所述长条形孔中的两个相邻的排料气动装置，靠近长条形孔低侧的排料气动装置与所述滑道固定连接，另一个排料气动装置通过设置在滑道底部的调节装置连接。
7.根据权利要求1所述的型材自动化切割系统，其特征在于所述送料机构包括沿纵向送料方向设置的具有纵向齿条的纵向导轨滑块机构，所述纵向导轨滑块机构中导轨两端各设有限位开关，所述纵向导轨滑块机构中滑块的另一侧设有垂直于所述齿条的立板，该立板的后面设有伺服电机，伺服电机的输出轴通过齿轮与所述齿条连接，该立板的前方依次设有平行于该立板的横向移动板和竖向移动板，所述横向移动板和所述立板通过横向导轨滑块机构和横向位移调节装置连接，所述竖向移动板和所述横向移动板通过竖向导轨滑块机构和竖向位移调节装置连接；该竖向移动板的前面设有所述夹钳装置，该夹钳装置包括上钳体、下钳体和夹钳气动装置，所述上钳体的一端和所述下钳体的一端与所述竖向移动板的前面铰接在一起，所述下钳体一端的下部设有限位装置，所述上钳体通过所述夹钳气动装置连接所述下钳体，所述上钳体的另一端设有上钳头，所述下钳体是空心的，其内设有检测气动装置，该检测气动装置的活塞杆穿出下钳体另一端的中部，活塞杆的端头设有所述料尾检测器，所述下钳体另一端的下部设有下钳头。
8.根据权利要求1所述的型材自动化切割系统，其特征在于所述出料机构包括长条形水平放置的框架体、输送机构、液压系统、推料板和固定在框架体另一侧的缸体支撑架； 所述框架体均用调节地脚与地面衔接；所述输送机构包括变频电机、两对同轴链轮、一对链条、长条形连接板，所述两对同轴链轮分别对应设置在所述框架体内两端侧面的轴架上，所述一对链条平行地对应设置在所述两对链轮上，所述平行的一对链条通过长条形连接板依次横向连接构成传送带，所述变频电机的输出轴与一对所述同轴链轮的传动轴固定连接， 所述变频电机通过法兰与所述框架体固定连接；所述推料板平行于所述缸体支撑架并设置在所述缸体支撑架的一侧，再通过等长的摆杆沿纵向送料方向以分布的方式平行铰接，所述液压系统包括由电器控制的同步工作的液压缸，所述各液压缸的缸体分别对应部分所述等长摆杆铰接在所述缸体支撑架上，所述各液压缸的活塞杆端头分别对应部分所述等长摆杆的中部或者靠近所述缸体支撑架的部分铰接。
9.根据权利要求1所述的型材自动化切割系统，其特征在于所述控制系统包括通过总线电连接的外部自动化控制系统和机器人等离子切割控制系统，所述外部自动化控制系统包括通过总线电连接的外部机构控制中心和PLC控制中心；所述斜面摆料台中排料器的两个排料气动装置的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述设置在进料台另一侧上面的进料检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述横向进料机构中构成横向推料辊的气动装置和电机的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述横向进料机构中转动定位辊旁的定位检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述设置在送料机构中夹钳装置前面的料尾检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述送料机构中导轨两端的限位开关的检测信号输出端分别与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接； 所述送料机构中夹钳气动装置、检测气动装置和伺服电机的控制信号输入端分别与所述 PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述设置在切割间进料口和后边的所述自动定位机构之间的料头检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述设置在切割间出料口的出料检测器的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；所述设置在切割间顶部的排尘系统的控制信号输入端与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述设置在切割间顶部的监控系统的检测信号输出端与所述外部机构控制中心对应的检测信号输入端电连接；前边的所述自动定位机构中竖向定位气动装置、横向定位气动装置的控制信号输入端分别与所述PLC 控制中心对应的控制信号输出端电连接；后边的所述自动定位机构中竖向定位气动装置、 横向定位气动装置和电机的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；出料机构中变频电机和液压系统的控制信号输入端分别与所述PLC控制中心对应的控制信号输出端电连接；所述机器人的信号输入端和信号输出端分别与所述机器人等离子切割控制系统对应的端口电连接；所述切割系统的信号输入端和信号输出端分别与所述机器人等离子切割控制系统对应的端口电连接。
专利摘要本实用新型公开了一种型材自动化切割系统，所述切割系统是由机器人控制的数控切割系统，数控切割系统的割枪设置在机器人的臂端；所述型材自动化切割系统还包括向下倾斜侧设有排料器的斜面摆料台、上面设有横向进料机构的进料台、前面设有夹钳装置的送料机构、切割间、出料机构、进料检测器、料尾检测器、料头检测器和控制系统；本实用新型由于采用机器人和大功率等离子高进度割枪的技术特征，所以允许24小时高强度、重负荷、高精度工作，满足专业化生产对加工设备的苛刻需求，又由于采用摆料台、进料台、送料机构、出料机构和控制系统的技术特征，可以使设备自动化程度提高，减少人工，提高效率和安全性。
文档编号B23K7/00GK202106120SQ20112018829
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月7日 优先权日2011年6月7日
发明者侯志刚, 钟世勇 申请人:北京天立成信机械电子设备有限公司