CN105798200B - 一种数控高精密飞剪高速切丝机 - Google Patents

Abstract

一种数控高精密飞剪高速切丝机，包括机架、测速部件、伺服电机、齿轮箱、切刀盘、切刀，机架上装有测速部件与齿轮箱；伺服电机轴与齿轮箱连接，齿轮箱连接两个切刀盘，齿轮箱能使两个切刀同速度反方向转动；切刀盘上设有切刀，两个切刀的位置匹配，在切刀盘同速转动时，切刀两个同时到达切割的金属线材。本发明的有益效果为：实现了单一设备不做机械调整，在一定范围内可以剪切出任意长度的金属线材,减少了设备在工作中的机械调整,提高了工作效率.增加了设备的通用性，实现了一机多用，降低了用户生产成本。控制系统实现数字化控制，控制精度高，操作简单，实现自动化生产。长度精度有很大的提高，提升产品合格率，减少了材料的浪费。

Description

一种数控高精密飞剪高速切丝机

技术领域

本发明涉及金属线材的剪切设备。

背景技术

现在金属线材的切丝机，是在金属线材的上下两侧各设有一个切刀盘，两个切刀盘均布设有两把切刀。用电机带动两个切刀盘同速反向转动，两个切刀盘的切刀刃口同时接触金属线材，完成剪切。剪切时，切刀盘的切刀刃口切向线速度必须和送丝的线速度一致。如果切刀速度比送丝快的话，会对金属线材产生牵引力，速度慢的话则会对金属线材产生挤压力，这两种情况会引起金属线材的拉伤或挤伤、且切丝长度精度下降、切刀磨损加快。所以送丝机构送丝速度与切丝机切刀盘的转速是恒定的速比关系。切丝长度靠刀盘直径控制，一种长度规格只能使用相应刀盘直径的切刀盘齿轮箱体组件，产品长度规格更换非常麻烦。

现在金属线材切丝机送丝机构中的送丝辊转速与切刀盘转速是固定的机械传动比方式，当送丝辊出现打滑时，切丝长度精度根本无法保证，且送丝辊与切刀盘之间的距离很远，中间常用同步带传动，由于机械传动系统的误差，切丝长度精度相对比较低，500mm长度精度一般在±1.5mm。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数字化运动控制系统可设定切丝长度且长度高精度的切丝机，通过数字化运动控制模块对各个高精度编码器检测到的位置速度数字信号进行处理，控制伺服电机带动刀盘齿轮箱体组件，在不改变切刀盘的直径时，在一定范围内可以任意设定切断金属线材的长度，且大大提高切丝的长度精度。

本发明的技术方案具体为：

一种数控高精密飞剪高速切丝机，包括机架、测速部件、伺服电机、齿轮箱、切刀盘、切刀，机架上装有测速部件与齿轮箱；伺服电机轴与齿轮箱连接，齿轮箱连接两个切刀盘，齿轮箱能使两个切刀同速度反方向转动；切刀盘上设有切刀，两个切刀的位置匹配，在切刀盘同速转动时，切刀两个同时到达切割的金属线材。

所述齿轮箱上装有导丝管，金属线材从导丝管穿过，导丝管使金属线材对准切刀刃口中心。

所述测速部件包括金属线材上方和下方的对称位置的两个滚轮，其中一滚轮为压丝轮，另一轮为测速轮；测速轮通过轴承固定在轴承座上，轴承座固定在安装座上，连接测速轮的测速轮轴的末端上连接编码器，编码器电联接数字化运动控制系统；压丝轮通过转轴固定在摆臂一端，摆臂中间连接摆臂中间轴，摆臂中间轴固定在安装座上,形成摆臂的支点，摆臂另一端接汽缸的活塞杆，气缸固定在安装座上。

测速部件通过编码器与数字化运动控制系统电联接；伺服电机通过伺服电机控制器与数字化运动控制系统电联接；切刀盘剪切工作原点位置通过接近开关与数字化运动控制系统电联接。

该机器包含数字化运动控制系统，所述数字化运动控制系统包括HMI系统，控制模块，伺服控制器，编码器，接近开关；通过HMI系统输入剪切长度参数Ⅰ，金属线材经过测速部件的测速轮时，测速轮上的编码器可以测得金属线材通过的速度参数Ⅱ，其将测量的数据通过脉冲信号给控制模块，接近开关从切刀盘测到切刀的剪切工作起始位置信号参数Ⅲ，从伺服电机控制器测到电机的转速参数Ⅳ，控制模块根据参数Ⅰ、参数Ⅱ、参数Ⅲ、参数Ⅳ计算出电机需要的参数Ⅴ，然后将参数Ⅴ输出给伺服电机控制器，伺服电机控制器控制电机的剪切区和非剪切区旋转速度，切刀的位置通过伺服电机控制器反馈到控制模块，控制模块通过PID调整伺服电机速度给定参数Ⅴ。

本发明的有益效果为：

实现了单一设备不做机械调整，在一定范围内可以剪切出任意长度的金属线材,减少了设备在工作中的机械调整,提高了工作效率.

增加了设备的通用性，实现了一机多用，降低了用户生产成本。

设备功能的增强变相缩短了生产制造的生产管理成本,制造成本,生产周期等。提高了生产制造企业的生产效率.

控制系统实现数字化控制，控制精度高，操作简单，实现自动化生产。

长度精度有很大的提高，提升产品合格率，减少了材料的浪费。

由于剪切长度精度非常高，生产出成品直接不经过外加工就能运用到某些要求特别高的行业，降低了用户生产成本和提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明的俯视示意图。

图3是测速部件的示意图。

图4是本发明的控制系统原理图。

具体实施方式：

如图1和图2所示，一种基于数字化运动控制系统可设定切丝长度且长度高精度的切丝机，包括机架1、测速部件2、伺服电机11、齿轮箱6、切刀盘7、切刀8，机架上包含测速部件2与齿轮箱6；伺服电机11轴与齿轮箱6直接连接，齿轮箱6连接两个切刀盘7，齿轮箱6能使两个切刀7同速度反方向转动；切刀盘7上设有切刀8，两个切刀8的位置匹配，在切刀盘7同速转动时，切刀8两个同时到达切割的金属线材。齿轮箱6上装有导丝管5，金属线材从导丝管5穿过，导丝管5使金属线材对准切刀刃口中心。

如图3所示，测速部件包括金属线材上方和下方的对称位置的两个滚轮，其中一滚轮为压丝轮4，另一轮为测速轮3；测速轮3通过轴承固定在轴承座上，轴承座固定在安装座上，连接测速轮3的测速轮轴的末端上连接编码器10，编码器10电连接数字化运动控制系统；压丝轮4通过转轴固定在摆臂12一端，摆臂12中间连接摆臂中间轴，摆臂中间轴固定在安装座上,形成摆臂的支点，摆臂12另一端接汽缸的活塞杆，气缸固定在安装座上。

测速部件的工作原理为：

平时汽缸的活塞杆处于收缩状态，将压丝轮4移开和测速轮3之间形成一定的距离，方便线材顺利通过。工作时，汽缸通入压缩空气，使汽缸杆顶出，在摆臂12作用下，使压丝轮4和测速轮3压紧金属线材，使金属线材运动的线速度转化为测速轮3的转速，然后由测速轮3后端的编码器10输出脉冲信号。

如图4所示：测速部件2通过编码器与数字化运动控制系统电联接；伺服电机11通过伺服电机控制器与数字化运动控制系统电联接；切刀盘4剪切工作原点位置通过接近开关与数字化运动控制系统电联接；数字化运动控制系统设有HMI系统（人机交换平台），控制模块，伺服控制器，编码器，接近开关。通过HMI系统输入剪切长度参数Ⅰ，金属线材经过测速部件的测速轮时，测速轮上的编码器10可以测得金属线材通过的速度参数Ⅱ，其将测量的数据通过脉冲信号给控制模块，接近开关从切刀盘测到切刀的剪切工作起始位置信号参数Ⅲ，从伺服电机控制器测到电机的转速参数Ⅳ，控制模块根据参数Ⅰ、参数Ⅱ、参数Ⅲ、参数Ⅳ计算出电机需要的参数Ⅴ，然后将参数Ⅴ输出给伺服电机控制器，伺服电机控制器控制电机的剪切区和非剪切区旋转速度，切刀的位置通过伺服电机控制器反馈到控制模块，控制模块通过PID调整伺服电机速度给定参数Ⅴ。

本发明的工作原理为：

金属线材穿过测速部件，测速部件中的气缸通气顶起，压丝轮压住金属线材，金属线材然后穿过过丝管，金属线材进入到切刀盘位置。测速部件测出金属线材的线速度，通过HMI系统（人机交换平台）输入所需剪切长度，及接近开关检测的原点位置信号，数字化运动控制系统根据以上的参数和检测信号自动计算并控制伺服驱动器驱动伺服电机转动，带动刀盘齿轮箱组件做切丝工作。伺服电机带动齿轮箱6使切刀盘7转动，刀盘的转动与线材的线速度不再是恒定的速比关系，而是把整根丝的切丝过程分为剪切区和非剪切区；剪切区时保证切刀盘切刀刃口切向速度和金属线材的线速度保持一致；非剪切区时，调整切刀盘速度，来适应不同的剪切长度。在剪切金属线材的长度需要调整时，只需要通过人机交换平台对剪切长度参数进行修改，便可实现。

实现了设备不做机械调整，可以在一定范围内剪切出任意长度的金属线材。

本发明的技术方案剪切长度直接由编码器检测，即使送丝辊出现打滑也不影响长度精度。切刀盘采用硬齿面磨削齿轮传动，传动中安装有消除齿轮间隙的机构，保证了使用寿命，提高了传动精度。所以长度精度比现有设备有很大的提高，500mm长度精度达到±0.5mm。

Claims (4)

1.一种数控高精密飞剪高速切丝机，包括机架（1）、测速部件（2）、伺服电机（11）、齿轮箱（6）、切刀盘（7）、切刀（8），其特征在于：机架（1）上装有测速部件（2）与齿轮箱（6）；伺服电机轴与齿轮箱（6）连接，齿轮箱（6）连接两个切刀盘（7），齿轮箱（6）能使两个切刀同速度反方向转动；切刀盘（7）上设有切刀（8），两个切刀（8）的位置匹配，在切刀盘（7）同速转动时，切刀（8）两个同时到达切割的金属线材；

该机器包含数字化运动控制系统，所述数字化运动控制系统包括HMI系统，控制模块，伺服电机控制器，编码器，接近开关；通过HMI系统输入剪切长度参数Ⅰ，金属线材经过测速部件的测速轮时，测速轮上的编码器（10）能测得金属线材通过的速度参数Ⅱ，其将测量的数据通过脉冲信号给控制模块，接近开关从切刀盘测到切刀的剪切工作起始位置信号参数Ⅲ，从伺服电机控制器测到电机的转速参数Ⅳ，控制模块根据参数Ⅰ、参数Ⅱ、参数Ⅲ、参数Ⅳ计算出电机需要的参数Ⅴ，然后将参数Ⅴ输出给伺服电机控制器，伺服电机控制器控制电机的剪切区和非剪切区旋转速度，切刀的位置通过伺服电机控制器反馈到控制模块，控制模块通过PID调整伺服电机速度给定参数Ⅴ；

剪切区时保证切刀盘切刀刃口切向速度和金属线材的线速度保持一致；非剪切区时，调整切刀盘速度，来适应不同的剪切长度。

2.如权利要求1所述的数控高精密飞剪高速切丝机，其特征在于：所述齿轮箱（6）上装有导丝管（5），金属线材从导丝管（5）穿过，导丝管（5）使金属线材对准切刀刃口中心。

3.如权利要求1所述的数控高精密飞剪高速切丝机，其特征在于：所述测速部件包括金属线材上方和下方的对称位置的两个滚轮，其中一滚轮为压丝轮（4），另一轮为测速轮（3）；测速轮（3）通过轴承固定在轴承座上，轴承座固定在安装座上，连接测速轮（3）的测速轮轴的末端上连接编码器（10），编码器（10）电联接数字化运动控制系统；压丝轮（4）通过转轴固定在摆臂（12）一端，摆臂（12）中间连接摆臂中间轴，摆臂中间轴固定在安装座上,形成摆臂的支点，摆臂（12）另一端接汽缸的活塞杆，气缸固定在安装座上。

4.如权利要求3所述的数控高精密飞剪高速切丝机，其特征在于：测速部件（2）通过编码器与数字化运动控制系统电联接；伺服电机（11）通过伺服电机控制器与数字化运动控制系统电联接；切刀盘剪切工作原点位置通过接近开关与数字化运动控制系统电联接。