一种多规格管料同批下料的切管分管系统及其操作方法
专利汇可以提供一种多规格管料同批下料的切管分管系统及其操作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种多规格管料同批下料的切管分管系统及其操作方法，包括机械本体与电气控制系统。所述机械本体由送管装置、切管装置、分管装置组成。送管装置以伺服 电机 为动 力 ，推动管材进入切管装置；切管装置使用 激光切割 器将管料切分成长度不一的管件；分管装置的 机架 与分管盖板形成斜坡可按管件长度将管件分选进五个机架隔断中。所述电气控制系统由GUS400嵌入式运动 控制器 、对射式光电 开关 、 伺服电机 、伺服 驱动器 、电磁 阀 、控制面板组成，可控制切管分管系统按程序实现全自动运作。本发明可以实现自动上料、测量管料长度，可将管料切分成四种不同长度的管件并按长度分选；根据编程方式不同，可实现不同功能。，下面是一种多规格管料同批下料的切管分管系统及其操作方法专利的具体信息内容。
1.一种多规格管料同批下料的切管分管系统，包括机械本体与电气控制系统，其特征在于，所述机械本体由送管装置（1）、切管装置（2）、分管装置（3）组成，所述送管装置（1）位于系统的最上游，所述送管装置（1）安装有对射式光电开关一（117）的一侧为出料端，所述切管装置（2）位于系统的中游，所述切管装置（2）装有送管轮（201）的一端为进料侧，所述分管装置（3）位于系统下游，切管装置（2）放置在送管装置（1）的出料端，且切管装置（2）的进料侧与送管装置（1）相邻，分管装置（3）布置于切管装置（2）的右侧，所述电气控制系统由GUS400嵌入式运动控制器、对射式光电开关、伺服电机、伺服驱动器、电磁阀、控制面板组成，电气控制系统中的对射式光电开关由对射式光电开关一、对射式光电开关二组成，电气控制系统安装于切管装置（2）内。
2.根据权利要求1所述的一种多规格管料同批下料的切管分管系统，其特征在于，所述送管装置（1）包括料架（101）、推管支架（109）、托管支架（111）、推管小车（115）以及取管机构（116），所述推管支架（109）一端为垂直面，另一端为三角形支架面，所述托管支架（111）由方管焊接而成，其上表面每隔固定长度布置一道横梁，托管支架（111）末端的一根横梁的中间位置安装有对射式光电开关一（117），在其余的每根横梁上布置一对托管轮组（112），所述托管轮组（112）以横梁中分线为对称轴呈V形对称布置，所述推管支架（109）与托管支架（111）首尾相接放置，所述推管支架（109）有垂直面的一端与托管支架（111）安装有托管轮组（112）的一端相贴合，所述料架（101）为上端面为倾斜平面的支撑架，所述料架（101）布置于托管支架（111）侧面，且料架（101）倾斜平面最低面的侧面与托管支架（111）侧平面贴合，所述料架（101）位于托管支架（111）靠近推管支架（109）的一端，所述取管机构（116）平行布置于托管支架（111）上端面上，且取管机构（116）与料架（101）倾斜面的底面的高度相同，所述推管支架（109）、托管支架（111）、料架（101）通过地脚螺丝固定，所述推管小车（115）设于推管支架（109）上端面上；
所述推管支架（109）的上平面装配有一对平行直线导轨（104），两个所述平行直线导轨（104）中的左侧导轨下方安装有沿导轨平行方向布置的斜齿条（103），所述平行直线导轨（104）与斜齿条（103）的长度相同且略短于推管支架（109）上平面的长度，所述推管小车（115）安装于两个平行直线导轨（104）；
所述推管小车（115）包括车体（108）、导轨滑块（107）、第一伺服电机（106）以及斜齿轮（105），所述车体（108）由一块平面底板和与之垂直的一块侧板焊接而成，所述导轨滑块（107）共设有四个，四个所述导轨滑块（107）安装在车体（108）的平面底板下表面，并与推管支架（109）上平面的直线导轨（104）呈一边两个的规则相配合，所述第一伺服电机（106）垂直安装在车体（108）的平面底板的上表面，且电机轴穿过车体（108）的平面底板的轴孔伸出车体（108）的平面底板的下表面，所述斜齿轮（105）安装在第一伺服电机（106）的电机轴上，且与推管支架（109）上的斜齿条（103）相啮合；
所述取管机构（116）包括取管气缸组（110）、取管架（113），所述取管气缸组（110）由四个取管气缸构成，分别为第一取管气缸、第二取管气缸、第三取管气缸、第四取管气缸，四个所述取管气缸按一边两个的规则竖直固定于托管支架（111）两侧，所述取管架（113）为平面框架结构，上表面靠左侧位置设置有垂直突起结构（114），所述垂直突起结构右侧的上表面为左低右高的斜坡，所述取管架（113）侧壁与四个气缸的顶杆连接，所述取管气缸组（110）未伸出时，取管架（113）与托管支架（111）上平面紧密贴合，所述料架（101）上端面斜面最低的管料（102）处于取管架（113）的右端上方。
3.根据权利要求1所述的一种多规格管料同批下料的切管分管系统，其特征在于，所述切管装置（2）包括机架（206）、送管轮组件（21）、辅助送管轮组件（22）、切管装置对射式光电开关二（205）、气动卡盘组件（23）、激光切割组件（209）及控制面板组件（208），所述机架（206）是由钢板连接而成的中空结构，所述机架（206）内部空腔安装有电气控制系统，所述气动卡盘组件（23）安装在机架（206）上部凸起的一个垂直空间中，气动卡盘（207）在远离送管装置（1）的方向伸出机架（206），所述送管轮组件（21）与辅助送管轮组件（22）平行布置在机架（206）靠近送管装置（1）的一侧，所述送管轮（201）轴心到辅助送管轮（203）轴心的连线与气动卡盘（207）轴心线垂直，所述切管装置对射式光电开关二（205）安装在送管轮组件（21）与辅助送管轮组件（22）之间的机架（206）上表面，与送管轮（201）轴心到辅助送管轮（203）轴心的连线平行，所述激光切割组件（209）与控制面板组件（208）安装在机架（206）远离送管装置（1）一侧的机架（206）上表面；
所述气动卡盘组件（23）包括第三伺服电机（204）、气动卡盘（207）以及传动机构，所述传动机构设置在机架（206）空腔内；
所述第三伺服电机（204）安装于机架（206）靠近送管装置（1）一侧的垂直外表面，电机轴通过机架（206）上开的通孔伸入机架（206）内，连接在传动机构输入端的同步带轮（216）上，所述气动卡盘（207）布置在机架（206）远离送管装置（1）一侧的垂直外表面，并与传动机构输出空心轴（213）连接，所述输出空心轴（213）外圆设有一圈同步带轮，所述输出空心轴（213）通过第一轴承（211）与第二轴承（214）安装在机架（206）内，所述同步带轮（216）以及输出空心轴（213）通过同步带（215）传动连接；
所述送管轮组件（21）包括送管轮（201）以及第二伺服电机（202），所述第二伺服电机（202）安装在机架（206）空腔内，电机轴从机架上表面的通孔伸出，所述送管轮（201）固定套接在第二伺服电机（206）的输出轴上；
所述辅助送管轮组件（22）包括辅助送管轮（203）、连接轮轴（218）以及推送气缸（217），所述推送气缸（217）安装在机架（206）空腔内，所述推送气缸（217）顶杆伸缩的线路与送管轮（201）轴心到辅助送管轮（203）轴心的连线重合，所述连接轮轴（218）的一端与推送气缸（217）顶杆固定连接，另一端从机架（206）上表面的长方形孔（219）伸出，所述辅助送管轮（203）以间隙配合安装在连接轮轴（218）伸出机架（206）的一端，所述辅助送管轮（203）可绕连接轮轴（218）自由转动；
所述送管轮（201）与辅助送管轮（203）的外侧壁上皆设有防滑纹。
4.根据权利要求1所述的一种多规格管料同批下料的切管分管系统，其特征在于，所述分管装置（3）包括分管机架（301）、斜板（302）、分管气缸组（303）以及盖板组（304），所述分管机架（301）由方管焊接而成，其上表面呈斜坡状，分管机架（301）按一定间隔设置有垂直板（312），所述垂直板（312）将分管机架（301）分隔出五个独立隔间（313），所述盖板组（304）由五个结构相同的盖板（3041）构成，每个盖板（3041）铺设在分管机架（301）上表面上，且分别位于五个独立隔间（313）上方；
所述盖板（3041）一侧有轴孔，所述轴孔内设有销轴（305），所述盖板（3041）通过销轴（305）安装在机架上，可上下开合，所述盖板（3041）与垂直板（312）上平面在分管机架（301）上形成平滑的斜坡，所述斜板（302）固定在机架（301）上表面较高的一侧，与分管机架（301）形成一个两段式的斜坡结构。
5.根据权利要求4所述的一种多规格管料同批下料的切管分管系统，其特征在于，所述分管气缸组（303）包括五个结构相同的分管气缸（3031），五个所述分管气缸（3031）分别固定于盖板（3041）下靠近切管装置（2）一侧的垂直板（312）上，所述气缸顶杆上安装有滚轮（311），所述滚轮（311）抵于盖板（304）下表面上。
6.一种多规格管料同批下料的切管分管系统的操作方法，其特征在于其运行步骤，以单管方案切割为例步骤具体如下：
步骤一：将管料（102）依次并列成排放置在料架（101）上，在控制面板（208）上以数组形式输入切管方案，并将数组下标n初始化为0，在输入切管方案后，切管分管系统在GUS400嵌入式运动控制器中的程序控制下自动运行；
步骤二：启动推管小车（115）回零，零点设定于推管支架上侧平行直线导轨（104）远离托管支架（111）的一端；
步骤三：启动取管气缸组（110），取管机构（116）动作，从料架（101）取下一根管料（102）放置在托管轮组（112）上；
步骤四：延时一段时间，等待取管动作完成，启动第一伺服电机（106），所述推管小车（115）向托管轮组（112）方向移动，推动管料（102）沿托管轮组（112）向切管装置（2）移动；
步骤五：管料前端触发对射式光电开关一（117），嵌入式运动控制器读取第一伺服电机（106）的编码器位置，计算出当前管长，当管长符合切管方案要求的长度时，进行后面的步骤，否则报错；
步骤六：管料前端触发切管装置对射式光电开关二（205），嵌入式运动控制器接收到信号，启动推送气缸（217），推送气缸（217）推动辅助送管轮（203）压住管料，同时推管小车（115）后退回原点；
步骤七：延时一段时间，等待辅助送管轮（203）动作到位，启动第二伺服电机（202），所述管料（102）在送管轮（201）的滚动摩擦下向气动卡盘（207）方向移动一定距离，移动此距离后，所述管料（102）前端正好与激光切割器（209）射线位置对齐；
步骤八：以目前位置为第n段管件起点，按照切管方案驱动第二伺服电机（202）使管料位移第n段管的管长后停止，同时启动对应的分管气缸（3031）顶起盖板（3041），关闭其他分管气缸（3031）；
步骤九：在嵌入式运动控制器中将n加一；
步骤十：启动气动卡盘（207），夹紧管料（102）；
步骤十一：延时一段时间，等待气动卡盘（207）夹紧后，控制推送气缸（217）回缩，辅助送管轮（203）松开管料；
步骤十二：延时一段时间，等待推送气缸（217）缩回到位，启动第三伺服电机（204）与激光切割器（209），第三伺服电机（204）驱动气动卡盘（207）旋转，所述气动卡盘（207）夹住管料（102）被激光切割器（209）旋转着切割一周形成管件，从气动卡盘（207）落向斜板（302），管件沿斜坡向下滚动，遇到对应隔间时，由于盖板（3041）被顶起，落入隔间；
步骤十三：关闭激光切割器（209），关闭第三伺服电机（204），启动推送气缸（217）带动辅助送管轮（203）压住管料；
步骤十四：延时一段时间等待推送气缸（217）到位，松开气动卡盘（207）；
步骤十五：重复步骤八至步骤十四，直到本根管料（102）上所有管件已经切割完，仅剩余料；
步骤十六：第二伺服电机（202）旋转，至对射式光电开关一（117）没有被遮挡信号，说明余料尾端已经离开送管装置，不会干涉后一根管料上料；
同时启动分管机架（301）余料隔间对应的分管气缸（3031），关闭其他分管气缸（3031）；
步骤十七：控制器控制第二伺服电机（202）以较高速度转动一定圈数，将余料管抛至分管装置斜板（302），并滚落至余料隔间；
步骤十八：停转第二伺服电机（202）并控制推送气缸（217）回缩；
步骤十九：重复步骤三～步骤十八，直至本批管料全部加工完成。
一种多规格管料同批下料的切管分管系统及其操作方法
技术领域
背景技术
发明内容
所述推管小车包括车体、导轨滑块、第一伺服电机以及斜齿轮，所述车体由一块平面底板和与之垂直的一块侧板焊接而成，所述导轨滑块共设有四个，四个所述导轨滑块安装在车体的平面底板下表面，并与推管支架上平面的直线导轨呈一边两个的规则相配合，所述第一伺服电机垂直安装在车体的平面底板的上表面，且电机轴穿过车体的平面底板的轴孔伸出车体的平面底板的下表面，所述斜齿轮安装在第一伺服电机的电机轴上，且与推管支架上的斜齿条相啮合；
所述取管机构包括取管气缸组、取管架，所述取管气缸组由四个取管气缸构成，分别为第一取管气缸、第二取管气缸、第三取管气缸、第四取管气缸，四个所述取管气缸按一边两个的规则竖直固定于托管支架两侧，所述取管架为平面框架结构，上表面靠左侧位置设置有垂直突起结构，所述垂直突起结构右侧的上表面为左低右高的斜坡，所述取管架侧壁与四个气缸的顶杆连接，所述取管气缸组未伸出时，取管架与托管支架上平面紧密贴合，所述料架上端面斜面最低的管料处于取管架的右端上方。
所述第三伺服电机安装于机架靠近送管装置一侧的垂直外表面，电机轴通过机架上开的通孔伸入机架内，连接在传动机构输入端的同步带轮上，所述气动卡盘布置在机架远离送管装置一侧的垂直外表面，并与传动机构输出空心轴连接，所述输出空心轴外圆设有一圈同步带轮，所述输出空心轴通过第一轴承与第二轴承安装在机架内，所述同步带轮以及输出空心轴通过同步带传动连接。
所述送管轮与辅助送管轮的外侧壁上皆设有防滑纹。
步骤二：启动推管小车回零，零点设定于推管支架上侧平行直线导轨远离托管支架的一端；
步骤三：启动取管气缸组，取管机构动作，从料架取下一根管料放置在托管轮组上；
步骤四：延时一段时间，等待取管动作完成，启动第一伺服电机，所述推管小车向托管轮组方向移动，推动管料沿托管轮组向切管装置移动；
步骤五：管料前端触发对射式光电开关一，嵌入式运动控制器读取第一伺服电机的编码器位置，计算出当前管长，当管长符合切管方案要求的长度时，进行后面的步骤，否则报错；
步骤六：管料前端触发切管装置对射式光电开关二，嵌入式运动控制器接收到信号，启动推送气缸，推送气缸推动辅助送管轮压住管料，同时推管小车后退回原点；
步骤七：延时一段时间，等待辅助送管轮动作到位，启动第二伺服电机，所述管料在送管轮的滚动摩擦下向气动卡盘方向移动一定距离，移动此距离后，所述管料前端正好与激光切割器射线位置对齐；
步骤八：以目前位置为第n段管件起点，按照切管方案驱动第二伺服电机使管料位移第n段管的管长后停止，同时启动对应的分管气缸顶起盖板，关闭其他分管气缸；
步骤九：在嵌入式运动控制器中将n加一；
步骤十：启动气动卡盘，夹紧管料；
步骤十一：延时一段时间，等待气动卡盘夹紧后，控制推送气缸回缩，辅助送管轮松开管料。
步骤十四：延时一段时间等待推送气缸到位，松开气动卡盘；
步骤十五：重复步骤八至步骤十四，直到本根管料上所有管件已经切割完，仅剩余料。
步骤十八：停转第二伺服电机并控制推送气缸回缩；
步骤十九：重复步骤三～步骤十八，直至本批管料全部加工完成。
具体实施方式
201轴心到辅助送管轮203轴心的连线平行，激光切割组件209与控制面板组件208安装在机架206远离送管装置1一侧的机架206上表面。
203轴心的连线重合，连接轮轴218的一端与推送气缸217顶杆固定连接，另一端从机架206上表面的长方形孔219伸出，辅助送管轮203以间隙配合安装在连接轮轴218伸出机架206的一端，辅助送管轮203可绕连接轮轴218自由转动。
可编制程序枚举 整数解如下：
第二步，根据切割模式，通过整数规划算法得出多管方案。
通过程序对上式求解后可得系统所需的多管方案如下。
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