一種弓鋸工具機自動鋸切下料控制系統的製作方法
2023-10-09 21:36:49 3
本發明涉及一種鋸切工具機自動鋸切下料控制系統，具體地說是一種通過對普通弓鋸工具機的製造或對舊鋸切工具機進行改造時，增設一種能實現對需鋸切棒料的自動定長、送料、夾緊、切料等動作的弓鋸工具機自動鋸切下料控制系統。
背景技術：
國內常用的鋸切下料機器主要有圓鋸床、砂輪切割機、弓鋸床、帶鋸床，鋸床下料機器已廣泛應用於鋼鐵、機械、汽車、造船、石油、礦山和航空航天等國民經濟各領域。在機械加工行業的標準件生產、零件加工中下料往往是第一道必不可少的工序，提高下料效率是提高零件加工效率的基礎。採用人工下料勞動強度大、生產率低，已被逐步淘汰。鋸切作為金切加工的起點，已成為零件加工過程中重要的組成環節，精確地鋸切可以節約材料，減小二次加工量和提高生產效率。
以往手工鋸切，普通弓鋸鋸切下料機器從啟動鋸床、下料長度量取、夾緊到開始鋸切都需要人參與，鋸切完成後，又需鬆開鉗口等操作，鋸切過程勞動強度大；加上許多鋸床鋸切速度不能調整，鋸切效率低；鋸切範圍窄等缺點，為適應當前工業的發展和提高設備自動化水平，必須對普通鋸切工具機的製造或對舊鋸切工具機進行改造時，增設一種能實現對需鋸切棒料的自動定長、送料、夾緊、切料等動作的鋸切工具機自動鋸切下料控制系統，以便整體提高鋸切工具機鋸切下料自動化水平。
技術實現要素：
本發明的目的是要解決現有的弓鋸工具機鋸切下料設備及技術存在的問題，而提供一種適應性強、可靠性好、自動化程度高的、能實現對需鋸切棒料的自動定長、送料、夾緊、切料等動作的弓鋸工具機自動鋸切下料控制系統，以提高鋸切工具機整體自動化水平。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是：提供一種弓鋸工具機自動鋸切下料控制系統，包括氣動控制裝置、PLC控制器硬體部分、數據存儲器和上位機，所述的數據存儲器通過USB連接上位機，所述的上位機中開發有自動鋸切控制軟體，在上位機屏幕上設有觸摸式操作界面，通過觸控螢幕操作界面實現人機互動；
所述的氣動控制裝置設有氣源及通過管道串接的空氣過濾器、減壓閥、油霧氣和壓力表，壓力表後的管道中連接有5個氣控機構；所述的氣源為5個氣控機構供氣，空氣過濾器、減壓閥、油霧氣組成氣動三聯件，用以淨化、過濾氣源和減壓至壓力表額定供給的氣源壓力；所述的5個氣控機構分別是左右夾緊氣控機構，上下夾緊氣控機構、鋸切夾緊氣控機構、支撐杆推動氣控機構、鋸切控制氣控機構；所述的5個氣控機構結構相同，均由二位五通電磁換向閥、無杆腔單向節流閥、有杆腔單向節流閥、單杆雙作用氣缸和消音器組成，每個二位五通電磁換向閥內均有電磁換向閥線圈；通過5個氣控機構完成對鋸切棒料的左右夾緊或鬆開、上下夾緊或鬆開、鋸切夾緊或鬆開、支撐杆推動或拉回、弓鋸鋸切臂下降或上升的操作；
所述的PLC硬體部分以PLC控制器為中心，PLC控制器通過RS232與上位機連接，PLC控制器與按鈕/檢測開關電連接；PLC控制器通過步進電機驅動器連接步進電機；PLC控制器通過5個中間繼電器分別連接5個電磁換向閥線圈，即PLC控制器通過左右夾緊中間繼電器連接左右夾緊電磁換向閥線圈、通過上下夾緊中間繼電器連接上下夾緊電磁換向閥線圈、通過鋸切夾緊中間繼電器連接鋸切夾緊電磁換向閥線圈、通過支撐杆推動中間繼電器連接支撐杆推動電磁換向閥線圈、通過鋸切控制中間繼電器連接鋸切控制電磁換向閥線圈；所述按鈕/檢測開關中的電源開關用於啟、停弓據工具機和控制系統，按鈕/檢測開關中檢測行程開關用於檢測步進電機極限位置的動作；所述步進電機驅動器用於驅動步進電機，PLC控制器檢測到各開關量觸點變化後，發出脈衝使步進電機驅動器驅動步進電機轉動或輸出開關量，PLC控制器的輸出端去驅動中間繼電器，中間繼電器的觸點去驅動電磁換向閥線圈得電或失電，進而控制電磁換向閥換向；
所述的數據存儲器用於存儲鋸切日期、鋸切長度、鋸切量的數據信息；
所述的上位機通過觸控螢幕上操作按鈕或設置的參數傳遞至PLC控制器控制弓鋸工具機自動下料的操作。
所述的控制系統設有手動操作模式和自動操作模式。
所述的上位機觸控螢幕操作界面上設有左右夾緊/鬆開按鈕，上下夾緊/鬆開按鈕，鋸切夾緊/鬆開按鈕，支撐杆推動/拉回按鈕，鋸切上升/下降按鈕，自動啟動指示燈，復位指示燈，電機正轉按鈕，正轉到位指示燈，電機反轉按鈕，反轉到位指示燈，送料按鈕，切料長度設置，操作其中的左右夾緊/鬆開按鈕、上下夾緊/鬆開按鈕、鋸切夾緊/鬆開按鈕、支撐杆推動/拉回按鈕、鋸切上升/下降按鈕分別用於實現左右夾緊/鬆開棒料、上下夾緊/鬆開棒料、鋸切夾緊/鬆開棒料、推動/拉回支撐杆、鋸弓臂上升/下降；所述的指示燈用於指示操作狀態，電機正轉按鈕操作步進電機正轉，電機反轉按鈕操作步進電機反轉，切料長度設置用於對鋸切棒料長度進行設置，送料按鈕實現手動送料，送料的長度為設置的切料長度。
所述的自動鋸切下料控制的操作包括如下步驟：
步驟⑴、控制模式判斷：控制系統開機後，弓鋸工具機中所有執行部件復位到初始位置；PLC硬體部分的按鈕/檢測開關檢測與控制模式轉換按鈕相連的觸點狀態，若檢測到控制模式的觸點處於手動模式狀態，則PLC控制器使控制模式進入到手動模式，通過上位機上的觸控螢幕點壓所需按鈕控制各氣缸的伸出與縮回的運行，以及通過步進電機的正、反轉實現送料運行；若檢測到控制模式的觸點處於自動模式，則PLC控制器使控制模式進入到自動模式，並完成設置所需鋸切料的長度的操作；
步驟⑵、自動送料：開啟自動模式後，上下夾緊氣控機構控制單杆雙作用氣缸B上下夾緊鋸切棒料，左右夾緊氣控機構控制單杆雙作用氣缸A左右夾緊鋸切棒料，且左右和上下夾緊夾持點的位置要靠在鋸切點的旁邊；步進電機正轉將棒料運送至設置的切料長度後，鋸切夾緊氣控機構控制單杆雙作用氣缸C夾緊鋸切的鋸切棒料；
步驟⑶、鋸切準備：鋸切前單杆雙作用氣缸A、單杆雙作用氣缸B先鬆開鋸切棒料，步進電機運動至極限位置，單杆雙作用氣缸A、單杆雙作用氣缸B再夾緊鋸切棒料，支撐杆推動氣控機構控制單杆雙作用氣缸D推動支撐杆，為鋸切臂下降鋸切作準備；
步驟⑷、自動鋸切：鋸切準備完成後，鋸切控制氣控機構控制單杆雙作用氣缸E推動鋸切控制把手，鋸切臂開始下降進行鋸切，鋸切臂下降到極限位置後，觸碰按鈕/檢測開關中的機械式行程開關，鋸切控制氣控機構控制單杆雙作用氣缸E拉動鋸切控制把手，鋸切臂開始上升，鋸切執行部件復位。
本發明的弓鋸工具機自動鋸切下料控制系統是在普通鋸切工具機的製造或對舊弓鋸工具機進行改造時，增設本控制系統，實現對需鋸切棒料的自動定長、送料、夾緊、切料等動作，具有鋸切範圍廣、效率高、自動化程度高、定位精度高等特點，同時通過觸控螢幕可方便地實現人機互動的操作。
本發明的弓鋸工具機自動鋸切下料控制系統具有如下優點：
⑴、本發明的弓鋸工具機自動鋸切下料控制系統操作簡單，可選擇手動和自動操作模式，自動操作模式能實現自動送料、夾緊、鋸切等操作，觸控螢幕界面設置能方便進行人機互動及數據存儲，自動化程度高、效率高。
⑵、本發明的控制系統，採用氣動控制進行夾緊及推動動作，環保、無汙染，維護保養方便，氣動控制裝置迴路中採用排氣節流控制，可改變氣缸縮回和伸出的運動速度，衝擊力小。
⑶、本發明的控制系統可方便切料長度設置，切料的精度為1mm。
⑷、本發明的控制系統適應能力強且可靠性高，適用於在多種鋸切工具機在新造或改造時增設，可提高鋸切工具機整體自動化水平。
附圖說明
圖1為本發明控制系統中的氣動控制裝置結構示意圖。
圖2為本發明控制系統的電氣結構框圖。
圖3為本發明控制系統的上位機觸控螢幕界面結構示意圖。
圖4為本發明控制系統的自動鋸切下料的步驟流程圖。
上述圖中：1—氣源，2—空氣過濾器，3—減壓閥，4—油霧氣，5—壓力表；
6—左右夾緊氣控機構，6.1—左右夾緊電磁換向閥A，6.2—無杆腔單向節流閥A，6.3—有杆腔單向節流閥A，6.4—單杆雙作用氣缸A，6.5—消音器A；
7—上下夾緊氣控機構，7.1—上下夾緊電磁換向閥B，7.2—無杆腔單向節流閥B，7.3—有杆腔單向節流閥B，7.4—單杆雙作用氣缸B，7.5—消音器B；
8—鋸切夾緊氣控機構，8.1—鋸切夾緊電磁換向閥C，8.2—無杆腔單向節流閥C，8.3—有杆腔單向節流閥C，8.4—單杆雙作用氣缸C，8.5—消音器C；
9—支撐杆推動氣控機構，9.1—支撐杆推動電磁換向閥D，9.2—無杆腔單向節流閥D，9.3—有杆腔單向節流閥D，9.4—單杆雙作用氣缸D，9.5—消音器D；
10—鋸切控制氣控機構，10.1—鋸切控制電磁換向閥E，10.2—無杆腔單向節流閥E，10.3—有杆腔單向節流閥E，10.4—單杆雙作用氣缸E，10.5—消音器E；
11—數據存儲器，12—上位機，13—按鈕/檢測開關，14—PLC控制器，15—步進電機驅動器，16—步進電機，18—上下夾緊中間繼電器，19—鋸切夾緊中間繼電器，20—支撐杆推動中間繼電器，21—鋸切控制中間繼電器；
22—左右夾緊電磁換向閥線圈，23—上下夾緊電磁換向閥線圈，24—鋸切夾緊電磁換向閥線圈，25—支撐杆推動電磁換向閥線圈，26—鋸切控制電磁換向閥線圈；
31—左右夾緊/鬆開按鈕，32—上下夾緊/鬆開按鈕，33—電機正轉按鈕，34—正轉到位指示燈，35—反轉到位指示燈，36—電機反轉按鈕，37—切料長度設置，38—送料按鈕，39—支撐杆推動/拉回按鈕，40—復位指示燈，41—自動啟動指示燈，42—鋸切上升/下降按鈕，43—鋸切夾緊/鬆開按鈕。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明的弓鋸工具機自動鋸切下料控制系統作進一步說明，但本發明的實施不限於此。
實施例1：本發明提供一種弓鋸工具機自動鋸切下料控制系統，包括氣動控制裝置、PLC硬體部分、數據存儲器11和上位機12。
所述的氣動控制裝置，如圖1所示。設有與氣源1及通過管道串接的空氣過濾器2、減壓閥3、油霧氣4、壓力表5，壓力表後的管道中連接有5個氣控機構；所述的氣源為整個氣動控制裝置供氣，空氣過濾器、減壓閥、油霧氣組成氣動三聯件，用以淨化、過濾氣源和減壓至壓力表額定供給的氣源壓力；所述的5個氣控機構分別是左右夾緊氣控機構6，上下夾緊氣控機構7、鋸切夾緊氣控機構8、支撐杆推動氣控機構9、鋸切控制氣控機構10；所述的5個氣控機構結構相同，均由二位五通電磁換向閥、無杆腔單向節流閥、有杆腔單向節流閥、單杆雙作用氣缸和消音器組成，每個二位五通電磁換向閥內均有電磁換向閥線圈。
所述的左右夾緊氣控機構6設有左右夾緊電磁換向閥A6.1、無杆腔單向節流閥A6.2、有杆腔單向節流閥A6.3、單杆雙作用氣缸A6.4和消音器A6.5；當左右夾緊氣控機構的左右夾緊電磁換向閥A6.1中的左右夾緊電磁換向閥線圈22通電時，左右夾緊電磁換向閥A6.1的左位工作，單杆雙作用氣缸A6.4無杆腔進氣，單杆雙作用氣缸A6.4的活塞伸出，推動壓板將棒料左右夾緊；當左右夾緊電磁換向閥線圈22斷電時，左右夾緊電磁換向閥A6.1的右位工作，單杆雙作用氣缸A6.4有杆腔進氣，單杆雙作用氣缸的活塞縮回，推動壓板將棒料左右鬆開，氣動迴路中採用排氣節流控制，可通過調節無杆腔單向節流閥A6.2、有杆腔單向節流閥A6.3中節流閥的開度，便可改變氣缸活塞縮回和伸出的運動速度，這種氣動控制方式，活塞運行穩定，衝擊力小。
同樣上下夾緊氣控機構7設有上下夾緊電磁換向閥B7.1、無杆腔單向節流閥B7.2、有杆腔單向節流閥B7.3、單杆雙作用氣缸B7.4、消音器B7.5；鋸切夾緊氣控機構8設有鋸切夾緊電磁換向閥C8.1、無杆腔單向節流閥C8.2、有杆腔單向節流閥C 8.3、單杆雙作用氣缸C8.4、消音器C 8.5；支撐杆推動氣控機構9設有支撐杆推動電磁換向閥D9.1、無杆腔單向節流閥D9.2、有杆腔單向節流閥D9.3、單杆雙作用氣缸D9.4、消音器D9.5；鋸切控制氣控機構10設有鋸切控制電磁換向閥E10.1、無杆腔單向節流閥E10.2、有杆腔單向節流閥E10.3、單杆雙作用氣缸E10.4、消音器E10.5；這4個氣動控制機構的控制過程與左右夾緊氣控機構6類同。
通過上述5個氣控機構完成對鋸切棒料左右夾緊或鬆開、上下夾緊或鬆開、鋸切夾緊或鬆開、支撐杆推動或拉回、弓鋸鋸切臂下降或上升的運行。
參見圖2，所述的PLC硬體部分以PLC控制器14為中心，PLC控制器通過RS232連接上位機12，上位機通過USB連接數據存儲器11；PLC控制器與按鈕/檢測開關13連接；PLC控制器通過步進電機驅動器15連接步進電機16；PLC控制器通過左右夾緊中間繼電器17連接左右夾緊電磁換向閥線圈22；PLC控制器通過上下夾緊中間繼電器18連接上下夾緊電磁換向閥線圈23；PLC控制器通過鋸切夾緊中間繼電器19連接鋸切夾緊電磁換向閥線圈24；PLC控制器通過支撐杆推動中間繼電器20連接支撐杆推動電磁換向閥線圈25；PLC控制器通過鋸切控制中間繼電器21連接鋸切控制電磁換向閥線圈26；所述按鈕/檢測開關13的電源開關用於啟、停弓據工具機和控制系統，按鈕/檢測開關中按鈕/檢測開關13中行程開關用於檢測步進電機極限位置的動作；所述步進電機驅動器用於驅動步進電機，PLC控制器14通過RS232與上位機進行通訊，通過在上位機的觸控螢幕界面上設置參數或操作按鈕傳遞至PLC控制器中，PLC控制器檢測到各開關量觸點變化後，發出脈衝使步進電機驅動器15驅動步進電機16轉動或輸出開關量控制各二位五通電磁換向閥線圈通斷，PLC控制器的輸出端分別去驅動各中間繼電器，各中間繼電器的觸點則去驅動所連接的電磁換向閥線圈得電或失電，進而控制相應的電磁換向閥換向。
所述的數據存儲器11通過USB連接上位機12，數據存儲器用來存儲鋸切日期、鋸切長度、鋸切數量的信息數據。
所述的上位機12通過RS232與PLC控制器進行通訊，上位機中開發有自動鋸切控制軟體，並在上位機上設有觸摸式操作界面，即通過觸控螢幕實現人機互動，通過在上位機的觸控螢幕上操作按鈕或設置參數傳遞至PLC控制器控制弓鋸工具機自動下料的操作。
參見圖3，圖3為上位機12的觸控螢幕操作界面，設置有左右夾緊/鬆開按鈕31，上下夾緊/鬆開按鈕32，電機正轉按鈕33，正轉到位指示燈34，反轉到位指示燈35，電機反轉按鈕36，切料長度設置37，送料按鈕38，支撐杆推動/拉回按鈕39，復位指示燈40，自動啟動指示燈41，鋸切上升/下降按鈕42，鋸切夾緊/鬆開按鈕43。其中左右夾緊/鬆開按鈕31、上下夾緊/鬆開按鈕32、鋸切夾緊/鬆開按鈕43、支撐杆推動/拉回按鈕39、鋸切上升/下降按鈕42，與5個氣控機構相對應，分別操作可實現左右夾緊/鬆開棒料、上下夾緊/鬆開棒料、鋸切夾緊/鬆開棒料、推動/拉回支撐杆、弓鋸鋸切臂上升/下降；指示燈主要對操作狀態進行指示，電機正轉按鈕33操作步進電機16正轉，電機反轉按鈕36操作步進電機16反轉，在切料長度設置37中可輸入切料的長度，由於受導軌長度限定，切料長度小於等於500mm，送料按鈕38實現手動送料，送料的長度亦為設置的切料長度。
所述的控制系統設有手動操作模式和自動操作模式。
使用本發明提供的弓鋸工具機自動鋸切下料控制系統，自動鋸切下料控制的操作步驟如圖4所示：
步驟⑴、控制模式判斷：控制系統開機後，弓鋸工具機中所有執行部件復位到初始位置，PLC硬體部分的按鈕/檢測開關13檢測與控制模式轉換按鈕相連的觸點狀態，若檢測到控制模式的觸點處於手動模式狀態，則PLC控制器14使控制模式進入到手動模式，通過上位機上的觸控螢幕點壓所需按鈕控制各氣缸的伸出與縮回的運行，以及通過步進電機的正、反轉實現送料運行，若檢測到控制模式的觸點處於自動模式，則PLC控制器14使控制模式進入到自動模式，並完成設置所需鋸切料的長度的操作。
步驟⑵、自動送料：開啟自動模式後，上下夾緊氣控機構7控制單杆雙作用氣缸B7.4上下夾緊鋸切棒料，左右夾緊氣控機構6控制單杆雙作用氣缸A 6.4左右夾緊鋸切棒料，且左右和上下夾持點的位置靠在需要鋸切點的旁邊，避免棒料竄動；步進電機16正轉將棒料運送至設置的切料長度後，鋸切夾緊氣控機構8控制單杆雙作用氣缸C 8.4夾緊鋸切的棒料。
步驟⑶、鋸切準備：由於鋸切時，對棒料夾緊所需力較大，若不能夾緊棒料，則棒料容易竄動，導致鋸條斷裂；鋸切前，先使單杆雙作用氣缸A 6.4、單杆雙作用氣缸B 7.4鬆開棒料，步進電機16運動至極限位置；再使單杆雙作用氣缸A 6.4、單杆雙作用氣缸B 7.4夾緊棒料，支撐杆推動氣控機構9控制單杆雙作用氣缸D 9.4推動支撐杆，為弓鋸鋸切臂下降鋸切作準備。
步驟⑷、自動鋸切：鋸切準備完成後，鋸切控制氣控機構10控制單杆雙作用氣缸E10.4推動鋸切控制把手，鋸弓鋸切臂開始下降進行鋸切，鋸弓鋸切臂下降到極限位置後，觸碰按鈕/檢測開關13中的機械式行程開關，鋸切控制氣控機構10控制單杆雙作用氣缸E 10.4拉動鋸切控制把手，鋸弓鋸切臂開始上升，鋸切執行部件復位。
本發明的弓鋸工具機自動鋸切下料控制系統適應能力強且可靠性高，在新造或對普通弓鋸工具機改造中增設本控制系統可提高鋸切工具機整體自動化水平。本系統也適用於其它新老鋸切工具機的自動控制。