CN112077912A - 一种管材的自动分切设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管材的自动分切设备，涉及管材加工技术领域。本发明包括控制***、机架以及设置在机架上的上料机构、承托辊机构、夹紧辊机构、送料机构、切料机构和下料机构；承托辊机构用于承托并带动管材同步转动；承托辊机构沿其长度方向依次设有上料工位和切料工位；上料机构用于将管材输送至上料工位上；送料机构用于将管材从上料工位输送至切料工位上；夹紧辊机构用于配合承托辊机构以共同夹紧管材；切料机构用于切断管材；下料机构用于将切断的管材从切料工位上移出；控制***用于控制上述各机构的运行。本发明在刀具进刀时同步转动管材，使管材受力均匀，大大减小了崩边概率，降低了废品率，提高了加工效率，自动化程度高。

Description

一种管材的自动分切设备

技术领域

本发明涉及管材加工技术领域，具体涉及一种管材的自动分切设备。

背景技术

管材分切是管材加工的工序之一，具体是将管材根据加工需求，分切成各个长度的管段。现有技术中，这一工序通常使用分切机等设备来完成，将管材固定在分切机上，使刀具靠近并切断管材，切断后退刀，重复多次将管材切断成所需长度的管段。

现有技术中，分切机在切割管材时，沿管材的径向进刀，由于管材处于固定状态，刀具在初始进刀时，对进刀位置所施加的切断力较大，且集中于局部。这种切断方式由于受力集中的原因，容易在管材的断面上产生崩边现象，崩边现象是指管材的断面由于受力集中，在断面上形成凹槽或缺口，导致管材损坏的现象。特别的，对于一些硬度高的纸管，其韧性相对较低，在采用上述的分切机进行分切时，崩边现象出现的更加频繁，导致分切的废品率较高。另一方面，现有技术中的分切机的结构简单，自动化程度和加工效率低。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种管材的自动分切设备。本发明在刀具进刀时同步转动管材，使管材受力均匀，大大减小了崩边概率，降低了废品率，提高了加工效率，自动化程度高。

本发明所述的一种管材的自动分切设备，包括控制***、机架以及设置在所述机架上的上料机构、承托辊机构、夹紧辊机构、送料机构、切料机构和下料机构；

所述承托辊机构为动力辊且沿所述机架的长度方向延伸，所述承托辊机构用于承托并带动所述管材同步转动；所述承托辊机构沿其长度方向依次设有上料工位和切料工位；

所述上料机构设置在所述上料工位的旁侧，用于将管材输送至所述上料工位上；

所述送料机构设置在所述承托辊机构的两端，用于将管材从所述上料工位输送至所述切料工位上；

所述夹紧辊机构对应所述切料工位设置，用于配合所述承托辊机构以共同夹紧管材；

所述切料机构对应所述切料工位设置，用于切断管材；

所述下料机构对应所述切料工位的后段设置，用于将切断的管材从所述切料工位上移出；

所述上料机构、所述承托辊机构、所述夹紧辊机构、所述送料机构、所述切料机构和所述下料机构均与所述控制***电连接。

优选地，所述上料机构包括上料槽和第一顶料组件；

所述上料槽倾斜布置，用于使管材向所述上料工位的方向滚动；

所述上料槽在靠近所述上料工位的一侧设有通槽；

所述第一顶料组件设置在所述通槽的下方；所述第一顶料组件包括第一气缸和第一顶板；所述第一顶板与所述通槽相适配；所述第一气缸与所述第一顶板联动用于带动所述第一顶板上下运动；

所述第一顶板在所述第一气缸的驱动作用下，自下而上穿过所述通槽，将管材顶入所述上料工位。

优选地，所述承托辊机构包括两个承托辊以及与两个所述承托辊联动的承托辊电机，两个所述承托辊水平并排设置，且两个所述承托辊之间留有用于放置管材的间隙。

优选地，所述夹紧辊机构包括下压气缸和夹紧辊；

所述夹紧辊与所述承托辊同向延伸，且位于两个所述承托辊间隙的正上方；所述下压气缸与所述夹紧辊联动用于带动所述夹紧辊上下运动；

所述夹紧辊在所述下压气缸的驱动作用下向下运动，配合两个所述承托辊共同夹紧管材。

优选地，所述送料机构包括定位组件和推料组件；

所述定位组件设置在所述承托辊机构的后段，所述定位组件包括第一导轨、第一滑动座、第一电机、滚珠丝杆和第一挡板；所述第一导轨沿所述机架的长度方向延伸，所述第一滑动座滑动设置在所述第一导轨上，所述第一电机通过所述滚珠丝杆与所述第一滑动座联动，所述第一挡板设置在所述第一滑动座上，用于抵住管材的后端面；

所述推料组件设置在所述承托辊机构的前段，所述推料组件包括第二导轨、第二滑动座、第二电机、齿轮齿条和第二挡板；所述第二导轨沿所述机架的长度方向延伸，所述第二滑动座滑动设置在所述第二导轨上，所述第二电机通过所述齿轮齿条与所述第二滑动座联动，所述第二挡板设置在所述第二滑动座上，用于与管材的前端面接触，并推动管材朝所述第一挡板的方向运动。

优选地，所述定位组件还包括避位气缸，所述避位气缸设置在所述第一滑动座上，所述避位气缸的活塞杆与所述第一挡板相连接，且所述避位气缸活塞杆的动作方向垂直于所述第一导轨。

优选地，所述推料组件还包括缓冲气缸，所述缓冲气缸设置在所述第二滑动座上，所述缓冲气缸的活塞杆与所述第二挡板相连接，且所述缓冲气缸活塞杆的动作方向平行于所述第二导轨。

优选地，所述切料机构包括刀具、第三电机和集尘组件；所述刀具设置在所述承托辊机构的下方，所述第三电机与所述刀具联动，用于带动所述刀具向上运动以切断管材，所述集尘组件设置在所述刀具的外部。

优选地，所述下料机构包括下料板和第二顶料组件；

所述下料板倾斜布置，用于使切断的管材向远离所述切料工位的方向滚动；

所述第二顶料组件设置在所述承托辊机构的下方，所述第二顶料组件包括第二气缸和第二顶板，所述第二气缸与所述第二顶板联动用于带动所述第二顶板上下运动；

所述第二顶板在所述第二气缸的驱动作用下，自下而上伸入所述承托辊机构内，将切断的管材从所述切料工位顶入到所述下料板上。

优选地，所述下料机构还包括第一落料槽、第二落料槽和伸缩杆；

所述下料板的前端且靠近所述切料工位的一侧设有分料口；所述第一落料槽设置在所述分料口的正下方，所述第一落料槽的一端与所述机架铰接；所述伸缩杆的固定端连接所述机架，活动端连接所述第一落料槽，所述伸缩杆用于带动所述第一落料槽绕铰接位置转动；所述第二落料槽设置在所述第一落料槽的旁侧；

所述伸缩杆回缩状态下，所述第一落料槽与所述第二落料槽相互倾斜；

所述伸缩杆伸出状态下，所述第一落料槽向上翻转至与所述第二落料槽同向，使所述第一落料槽和所述第二落料槽拼接。

本发明所述的一种管材的自动分切设备，其优点在于：

1、本发明通过承托辊机构和夹紧辊机构来夹紧管材，同时通过承托辊机构的转动来带动管材同步转动，这样切料机构在进刀时，随着管材的转动，切料机构所施加的切断力依次作用于管材的各处管壁，使得切割线呈平面螺旋线状，避免了同一位置长时间集中受力，使得切断过程中，管材整体受力均匀，大大降低了崩边现象出现的频率，能有效降低废品率。各个执行机构均可通过控制***控制，可通过控制***控制管材切断过程的进行，提高了加工效率，自动化程度高。

2、上料机构包括上料槽和第一顶料组件，该种结构的上料机构，具有上料稳定高效、结构简单、控制性良好的优点。

3、承托辊机构可稳定的承托不同管径的管材，且能带动管材同步转动。

4、夹紧辊机构配合承托辊结构，能呈三角形稳定的夹紧管材，使管材在分切过程中不移位，保证管材分切过程的稳定进行，使管材断面平齐。

5、送料机构包括定位组件和推料组件，定位组件通过丝杆传动，精度高，定位组件能根据所需分切的管材长度，准确控制第一挡板与切料机构的相对位置，使得分切加工的精度高。推料组件通过齿轮齿条传动，能平稳的推动管材运动至第一挡板处，传动稳定，部件成本低。

6、定位组件还包括避位气缸，避位气缸用于带动第一挡板运动进行避位。

7、推料组件还包括缓冲气缸，缓冲气缸能提供缓冲行程，在推料组件推动管材向定位组件运动过程中，使管材运动到靠近第一挡板而不接触时停止，然后由缓冲气缸继续推动管材，使管材与第一挡板接触。

8、切料机构通过第三电机带动刀具上下运动执行切断动作，具有传动稳定、控制性良好的优点。刀具外部的集尘组件用于收集切断过程中产生的粉尘，使切割环境保持清洁。

9、下料机构包括下料板和第二顶料组件，该下料机构能稳定执行下料动作，结构简单、控制性良好。

10、下料机构通过分料口、第一落料槽和第二落料槽将分切管段、余料、废料自动输送往不同的位置，以实现自动分料，具有分料效果好、结构巧妙的优点。

附图说明

图1是本发明所述一种管材的自动分切设备的结构示意图；

图2是本发明所述上料机构与承托辊机构的相对位置示意图(其他机构隐藏)；

图3是本发明所述上料机构的结构示意图；

图4是图3的侧视图；

图5是本发明所述承托辊机构与夹紧辊机构的相对位置示意图(其他机构隐藏)；

图6是图5的正视图；

图7是本发明所述承托辊机构的结构示意图；

图8是本发明所述夹紧辊机构的结构示意图；

图9是本发明所述送料机构与承托辊机构的相对位置示意图(其他机构隐藏)；

图10是图9的俯视图；

图11是本发明所述定位组件的结构示意图；

图12是图11的俯视图；

图13是本发明所述推料组件的结构示意图；

图14是图13的俯视图；

图15是本发明所述切料机构与承托辊机构的相对位置示意图(其他机构隐藏)；

图16是本发明所述切料机构的结构示意图之一；

图17是本发明所述切料机构的结构示意图之二；

图18是本发明所述下料机构与承托辊机构的相对位置示意图(其他机构隐藏)；

图19是本发明所述下料机构下料板位置的结构示意图之一；

图20是本发明所述下料机构下料板位置的结构示意图之二；

图21是本发明所述下料机构下料板位置的结构示意图之三(伸缩杆回缩状态)；

图22是本发明所述下料机构下料板位置的结构示意图之四(伸缩杆伸出状态)；

图23是本发明所述第二顶料组件的结构示意图。

附图标记说明：1-机架，2-上料机构，21-上料槽，211-通槽，212-限位块，22-第一气缸，23-第一顶板，3-承托辊机构，31-承托辊，32-承托辊电机，4-夹紧辊机构，41-夹紧辊，42-下压气缸，5-送料机构，51-定位组件，511-第一导轨，512-第一滑动座，513-第一电机，514-滚珠丝杆，515-第一挡板，516-避位气缸，52-推料组件，521-第二导轨，522-第二滑动座，523-第二电机，524-齿轮齿条，525-第二挡板，526-缓冲气缸，6-切料机构，61-刀具，62-第三电机，63-集尘组件，7-下料机构，71-下料板，711-分料口，72-第二顶料组件，721-第二气缸，722-第二顶板，73-第一落料槽，74-第二落料槽，75-伸缩杆。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的一种管材的自动分切设备；包括控制***、机架1以及设置在机架1上的上料机构2、承托辊机构3。夹紧辊机构4、送料机构5、切料机构6和下料机构7。

请参阅图1，机架1采用钢板焊接而成，自左向右延伸(以图1所示方向为例)，整体近似呈长方体状。

承托辊机构3设置在机架1的中部，沿机架1的长度方向延伸，即承托辊机构3的轴向自左向右。承托辊机构3用于承托并带动管材同步转动，承托辊机构3在承托管材时，自身的外周面与管材的外周面相接触，并通过自身的转动带动管材同步转动。承托辊机构3沿其长度方向依次设有上料工位和切料工位，上料工位和切料工位是指承托辊机构3长度方向上所在位置不同的两处，上料工位位于承托辊机构3的前段，切料工位位于承托辊机构3的中后段。管材从上料工位处被输送到承托辊机构3上，然后被输送到切料工位处进行切断动作。

上料机构2设置在上料工位的旁侧，用于将管材输送到上料工位上。

送料机构5设置在承托辊机构3的两端，用于将管材从上料工位输送至切料工位。

夹紧辊机构4对应切料工位设置，用于配合承托辊机构3共同夹紧管材。

切料机构6对应切料工位设置，用于切断管材。

下料机构7对应切料工位的后段，用于将切断的管材从切料工位上移出。

上料机构2、承托辊机构3、夹紧辊机构4、送料机构5、切料机构6和下料机构7均与控制***电连接。

本实施例所述自动分切设备在工作时，控制***根据程序和输入指令，依次控制各执行机构执行如下步骤：

S1、上料机构2将管材输送至承托辊机构3的上料工位处；

S2、送料机构5将管材从上料工位输送至切料工位处；

S3、夹紧辊机构4向承托辊机构3的方向运动，配合承托辊机构3共同夹紧管材，同时送料机构5与管材分离，承托辊机构3转动，带动管材同步转动；

S4、切料机构6向承托辊机构3的方向运动，从管材的径向进刀进行切断动作；

S5、下料机构7将切断的管材从切料工位上移出，完成下料动作，管材分切加工完成。

针对现有技术中管材固定切断时，受力集中，容易崩边的问题。本实施例所述自动分切设备，通过承托辊机构3和夹紧辊机构4来夹紧管材，同时通过承托辊机构3的转动来带动管材同步转动，这样切料机构6在进刀时，随着管材的转动，切料机构6所施加的切断力依次作用于管材的各处管壁，使得切割线呈平面螺旋线状，避免了同一位置长时间集中受力，使得切断过程中，管材整体受力均匀，大大降低了崩边现象出现的频率，能有效降低废品率。各个执行机构均可通过控制***控制，可通过控制***控制管材切断过程的进行，提高了加工效率，自动化程度高。

进一步的，请详细参阅图2-图4，上料机构2包括上料槽21和第一顶料组件。

如图2所示的，上料槽21呈方形槽结构，倾斜于机架1设置在承托辊机构3的旁侧，靠近承托辊机构3的一侧低，远离承托辊机构3的一侧高，使管材在放置到上料槽21上后，会向上料工位的方向滚动。

上料槽21在靠近底部的位置设有限位块212，限位块212呈长条状，沿上料槽21的长度方向布置，用于阻挡管材。在限位块212的上侧设有通槽211。通槽211呈条形槽，沿上料槽21的长度方向延伸，但其长度稍短于限位块212的长度。第一顶料组件设置在通槽211的正下方，请详细参阅图4，第一顶料组件包括第一气缸22和第一顶板23，第一顶板23为条形板，与通槽211的形状尺寸相适配，具体的，第一顶板23的尺寸略小于通槽211的尺寸，使得第一顶板23可以在沿上下方向往复运动穿过通槽211。第一气缸22与第一顶板23联动用于带动第一顶板23上下运动，具体的，第一气缸22竖直设置于通槽211的正下方，第一气缸22的活塞杆朝上，且连接第一顶板23的中部，通过第一气缸22的动作带动第一顶板23沿上下方向往复运动。控制***与第一气缸22电连接。

该上料机构2具体是这样实现自动上料的，将多根管材有序排列在上料槽21上，由于上料槽21倾斜的结构，使得管材有向上料工位滚动的运动趋势。限位块212阻挡管材向下滚动，使得管材整体保持固定状态。控制***控制第一气缸22执行伸出动作，使第一气缸22的活塞杆向上伸出，带动第一顶板23向上运动。第一顶板23自下而上穿过通槽211，将最下端的管材向上顶出，该根管材滚过限位块212，滚动至旁侧承托辊机构3的上料工位处。上述的的上料机构2，具有上料稳定高效、结构简单、控制性良好的优点。

进一步的，请详细参阅图5、图6、图7，本实施例所述承托辊机构3，包括两个承托辊31以及与两个承托辊31联动的承托辊电机32。承托辊电机32选用常用的步进电机或伺服电机皆可。两个承托辊31水平并排设置在机架1上，沿着机架1的长度方向延伸，两个承托辊31之间留有用于放置管材的间隙，管材放置在两个承托辊31之间的间隙上，外周面与两个承托辊31的外周面相接触。承托辊电机32通过同步齿轮组传动来带动两个承托辊31同步转动，当管材放置在两个承托辊31之间的间隙处，且两个承托辊31同步转动时，受承托辊31与管材外周面之间相对摩擦力作用，管材会与承托辊31同步转动。上述的承托辊机构3可稳定的承托不同管径的管材，且能带动管材同步转动。

进一步的，请详细参阅图5、图6、图8，夹紧辊机构4包括下压气缸42和夹紧辊41。夹紧辊机构4对应切料工位设置，即位于承托辊机构3的中后段。下压气缸42选用常用伸缩气缸即可。机架1在切料工位的正上方设有一矩形的安装架，夹紧辊机构4安装在该安装架上。夹紧辊机构4与承托辊31同向延伸，且位于两个承托辊31间隙的正上方，下压气缸42的数量为两个，竖直朝下设置，活塞杆的下端分别连接夹紧辊41的两端，通过两个下压气缸42的同步动作，带动夹紧辊41上下往复运动，使夹紧辊41靠近或远离承托辊31。控制***与两个下压气缸42电连接。

上述的夹紧辊机构4，具体是这样配合承托辊机构3夹紧管材的。初始状态下，两个下压气缸42回缩，夹紧辊41位于承托辊31的上方，当送料机构5将管材从上料工位输送至切料工位，准备进行切料动作时。控制***控制两个下压气缸42同步执行伸出动作，活塞杆向下伸出，带动夹紧辊41向下运动直至夹紧辊41的外周面与管材的外周面相接触。此时，夹紧辊41和两个承托辊31分别从三个方向抵住管材，以此实现夹紧管材，同时带动管材同步转动的目的。上述的夹紧辊机构4配合承托辊机构3，能呈三角形稳定的夹紧管材，使管材在分切过程中不移位，保证管材分切过程的稳定进行，使管材断面平齐，同时结构简单，控制性良好。

进一步的，请详细参阅图9-图14，本实施例中，送料机构5包括定位组件51和推料组件52。

如图9-图11所示，定位组件51设置在承托辊机构3的后段。定位组件51包括第一导轨511、第一滑动座512、第一电机513、滚珠丝杆514和第一挡板515。第一导轨511设置在机架1上，位于承托辊机构3的旁侧，沿着机架1的长度方向延伸。第一滑动座512为方形座，一侧向下延伸形成滑动部，滑动部上设有与第一导轨511相适配的滑槽，第一滑动座512通过滑槽与第一导轨511滑动配合，使得第一滑动座512可沿第一导轨511往复运动。滚珠丝杆514设置在第一导轨511的旁侧，与第一导轨511同向延伸，且与机架1转动连接。第一电机513选用伺服电机，其输出轴连接滚珠丝杆514，二者同步转动。第一滑动座512与滚珠丝杆514螺纹配合。当第一电机513转动时，通过滚珠丝杆514的传动作用和第一导轨511的导向作用，使第一滑动座512能沿着第一导轨511运动，通过第一电机513的正反转可控制第一滑动座512的运动方向。第一挡板515设置在第一滑动座512上，用于抵住管材的后端面。具体的，第一挡板515呈方形板，向承托辊机构3的方向延伸至位于两个承托辊31间隙的上方，用于抵住管材的后端面。

如图9、图10、图13、图14所示，推料组件52设置在承托辊机构3的前段，推料组件52包括第二导轨521、第二滑动座522、第二电机523、齿轮齿条524和第二挡板525。第二导轨521设置在机架1上，位于承托辊机构3远离第一导轨511的一侧，以便于避位。第二导轨521沿着机架1的长度方向延伸。第二滑动座522的结构与第一滑动座512相似，其与第二导轨521滑动配合的方式也与第一滑动座512相似，可参照上文理解，在此不再赘述。齿轮齿条524设置在第二导轨521的旁侧，齿条与第二导轨521同向延伸，齿轮与第二滑动座522转动连接，齿轮与齿条相啮合。第二电机523选用步进电机，其输出轴连接齿轮。当第二电机523转动时，带动齿轮同步转动，使齿轮沿着齿条转动，同时在第二导轨521的导向作用下，使第二滑动座522沿着第二导轨521运动，通过控制第二电机523的正反转来控制第二滑动座522的运动方向。第二挡板525设置在第二滑动座522上，用于与管材的前端面接触，并推动管材朝第一挡板515的方向运动。具体的，第二挡板525为方形板，其位置与第一挡板515相对应。

上述的送料机构5，具体是这样实现自动送料的。由于切料机构6的位置固定，第一挡板515抵住管材的后端面，即管材被送料机构5输送至切料工位处进行切料时，第一挡板515与切料机构6之间的相对间距等于该次分切动作所切断的管材长度。滚珠丝杆514的参数已知，控制***可通过控制第一电机513的转动圈数来控制第一滑动座512的滑动长度，来控制第一滑动座512与切料机构6之间的相对位置，进而控制第一挡板515与切料机构6之间的相对间距，以此来控制每次分切时切断的管材长度。初始状态下，第一滑动座512和第二滑动座522分别位于承托辊机构3的两端。管材通过上料机构2输送到上料工位处。控制***根据输入的分切长度，控制第一电机513转动，使第一滑动座512运动至指定位置。操作者输入所需分切的管材长度和管材总长度，控制***根据输入的管材长度，控制第一电机513的转动，使第一滑动座512运动至指定位置，使第一挡板515与切料机构6之间的间距等于所需分切的管材长度。然后控制第二电机523转动，使第二电机523带动第二滑动座522向第一滑动座512的方向运动，第二滑动座522通过第二挡板525推动管材的前端面，使管材随第二滑动座522向第一滑动座512的方向运动。直至第一挡板515与第二挡板525之间的间距等于管材总长度，即管材的后端面抵住第一挡板515，前端面抵住第二挡板525，管材的送料动作完成，管材被送料机构5输送到指定的切料工位处。

上述的送料机构5，能将管材精确地推送到指定的切料工位，使切料机构6动作时能分切出指定长度的管材，具有推送平稳、定位准确的优点。且针对于定位组件51和推料组件52不同的功能需求，在定位组件51处选用“电机+滚珠丝杆”的传动方式，使得第一滑动座512的运动精度高，进而使第一挡板515的定位准确，使管材的分切精度高。在推料组件52处选用“电机+齿轮齿条”的传动方式，能满足推料组件52推动管材移动的需求，且推送过程平稳，部件成本低。

进一步的，请参阅图11、图12，本实施例中，定位组件51还包括避位气缸516，避位气缸516为常用伸缩气缸，避位气缸516设置在第一滑动座512上，避位气缸516的活塞杆与第一挡板515相连接，且活塞杆的动作方向垂直于第一导轨511。避位气缸516用于带动第二挡板525进行横向位移，作用是在分切管材的过程中进行避位，便于管材分切过程的顺畅进行。

进一步的，请参阅图13、图14，推料组件52还包括缓冲气缸526，缓冲气缸526为常用伸缩气缸，缓冲气缸526设置在第二滑动座522上，缓冲气缸526的活塞杆与第二挡板525相连接，且缓冲气缸526活塞杆的动作方向平行于第二导轨521。在如上所述的管材送料过程中，第一滑动座512先运动到指定位置后停止，然后由第一挡板515推动管材向第二挡板525的方向运动，直至管材的后端面抵住第一挡板515。在管材的后端面接触第一挡板515时，会与第一挡板515发生碰撞，这个碰撞不利于管材送料过程的平稳进行，长时间多次碰撞，将可能导致滚珠丝杆514磨损，影响定位精度。因而在第二滑动座522处设置缓冲气缸526，在推料组件52推动管材向定位组件51运动过程中，使管材运动到靠近第一挡板515而不接触时停止，然后由缓冲气缸526继续推动管材，使管材与第一挡板515接触。通过设置缓冲气缸526，可以用来补偿因推料组件52不能将管材完全推至与第一挡板515零距离接触，假设推料组件52推料的位移大于管材长度加上管材一端面与第一挡板515的距离，则会造成管材与第一挡板515发生碰撞，造成设备故障，所以推料组件52的位移要小于管材长度加上管材一端面与第一挡板515的距离，避免管材与第一挡板515发生碰撞，位移小于管材长度加上管材一端面与第一挡板515的距离，就会造成管材不能与第一挡板515实现零接触，造成定位不准，因此需要设置缓冲气缸526，将管材向第一挡板515方向推动，以此来补偿这个距离，保证管材定位准确。

进一步的，请详细参阅图15、图16，本实施例中，切料机构6包括刀具61、第三电机62和集尘组件63，刀具61为常用的圆盘形切割刀具，由刀具电机和刀片组成，刀具电机带动刀片高速旋转进行管材切割。刀具61设置在承托辊机构3的下方，对应于切料工位。第三电机62可选用步进电机。刀具61安装于一安装座上，安装座与一丝杆螺纹配合，丝杆与第三电机62的输出轴相连接。通过第三电机62转动带动刀具61上下运动，以使刀片靠近或远离承托辊31。相对应的，为了在刀具61靠近承托辊31切断管材的过程中进行避位，承托辊31在与刀片竖直方向上相对应的位置应设置避位槽，以避免刀片与承托辊31之间产生干涉。集尘组件63可设置在刀具61外部，呈套状包裹在刀片的下方，在与刀片相对应的位置设有一椭圆形槽，使得刀片能顺利上下运动。刀片在切割管材过程中所产生的粉尘会自然掉落到集尘组件63内进行收集。更优选的，如图17所示，集尘组件63还包括一除尘箱，除尘箱外接风机，通过风机将管材分切过程中产生的粉尘持续抽出。切料机构6通过第三电机62带动刀具61上下运动执行切断动作，具有传动稳定、控制性良好的优点。刀具61外部的集尘组件63用于收集切断过程中产生的粉尘，使切割环境保持清洁。

进一步的，请详细参阅图18-图23，下料机构7包括下料板71和第二顶料组件72。

下料板71为一方形板，倾斜设置在承托辊机构3远离上料机构2的一侧，对应于切料工位的后段，靠近承托辊机构3的一端高，远离承托辊机构3的一端低，使得切断的管材在下料板71上时，有自然向远离承托辊机构3方向滚动的运动趋势。

第二顶料组件72设置在承托辊机构3的下方，具体的，位于两个承托辊31之间间隙的正下方。第二顶料组件72的结构与第一顶料组件相似，如图22所示，第二顶料组件72包括第二气缸721和第二顶板722，第二气缸721竖直设置在承托辊机构3的下方，活塞杆朝上，第二气缸721为伸缩气缸。第二气缸721的活塞杆与第二顶板722的中部相连接，可通过第二气缸721带动第二顶板722沿上下方向往复运动。第二气缸721与控制***电连接，可通过控制***来控制第二气缸721的动作执行。

本实施例所述下料机构7具体是这样实现自动下料的。管材切断过程中，第二气缸721活塞杆回缩，第二顶板722位于承托辊机构3之下，当管材切断完成后，夹紧辊机构4上移，控制***控制第二气缸721驱动第二顶板722向上运动，第二顶板722伸入到承托辊机构3内，将切断的管材向上顶出，使管材逐渐向上脱离承托辊机构3，同时在承托辊机构3的转动作用下，切断的管材逐渐向旁侧滚动，直至滚入到下料板71处，自动滚动到下料板71的下端，完成切断管材的自动下料过程。上述的下料机构7能稳定执行下料动作，结构简单、控制性良好。

进一步的，如图19、图21、图22所示，本实施例的下料机构7还包括第一落料槽73、第二落料槽74和伸缩杆75。下料板71的前端且靠近切料工位的一侧设有一分料口711，分料口711为方形开口用于分料。在管材分切过程中会产生尾料，在实际生产中不希望这部分尾料与分切完成的管材混合，因而在下料板71处设置分料口711这一结构，当切断的管材在第二顶料组件72的作用下滚动至下料板71处时，长度较长的管材会自动滚动到下料板71的下端。而长度较短的尾料则会在经过分料口711位置时，从分料口711处向下掉落，从而实现尾料与切断管材的自动分离。更优选地，如图20所示，在分料口711处设置一活动翻板，该活动翻板的端部与分料口711的侧壁通过铰链铰接，使得活动翻板可相对于分料口711转动，以控制分料口711的开启或关闭。在活动翻板的下方设置一顶杆，顶杆可为电动伸缩杆，顶杆一端连接机架1，另一端连接活动翻板，通过顶杆的伸缩来控制活动翻板的打开或关闭，这种结构可根据需求控制分料口711的开闭，当分切的管材长度也小于分料口711长度时，就可以通过活动翻板将分料口711封闭，使管材能自动滚落到下料板71底部，使得分料口711的使用更加灵活。

进一步的，请详细参阅图21、图22，第一落料槽73设置在分料口711的正下方，第一落料槽73的一端与机架1通过铰链铰接，伸缩杆75为电动伸缩杆，其固定端设置在机架1上，活动端连接第一落料槽73，通过伸缩杆75的伸缩动作来带动第一落料槽73绕铰接位置转动。第二落料槽74设置在第一落料槽73的旁侧，且其一端贴合第一落料槽73与机架1的铰接位置。第一落料槽73与第二落料槽74为宽度相等的方形槽。

如图21所示，伸缩杆75回缩状态下，第一落料槽73与第二落料槽74相互倾斜，当尾料从分料口711处向下掉落时，会掉落在第一落料槽73上，并沿着第一落料槽73向下滚落。

如图22所示，伸缩杆75伸出状态下，第一落料槽73向上翻转至与第二落料槽74同向，使第一落料槽73与第二落料槽74拼接，此时尾料从分料口711处向下掉落时，会沿着第一落料槽73向第二落料槽74的方向滚动，并从第二落料槽74的下端掉出。

在实际生产过程中，尾料包含废料和余料，废料需要进行再加工才可重复利用，对于余料而言，可以将其分切成常用的长度以供备用。因而在通过分料口711对尾料进行分离后，根据尾料种类的不同，需要将废料和余料分开收集，因而设置了上述的第一落料槽73和第二落料槽74的结构，将废料和余料分别送往不同的位置存放。上述的下料机构7通过分料口711、第一落料槽73和第二落料槽74将分切管段、余料、废料自动输送往不同的位置，以实现自动分料，具有分料效果好、结构巧妙的优点。

以下将结合上述内容，完整的阐述本实施例所述自动分切设备的使用过程。

需要说明的是，控制***可以选用单片机、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)；可编程控制器(Programmable Logic Controller，PLC)或是其他具备数据处理和逻辑运算能力的控制元件，并由其对应的外部电路组成。具体到本实施例中，参照以上描述可知，本实施例中与控制***电连接的各执行元件均为气缸、电机或电动伸缩杆等常见执行元件。基于单片机、MCU、PLC等控制元件，输入相应的程序，使得控制元件按顺序依次控制气缸的伸出或回缩、电机的启停、正反转和转动圈数、电动伸缩杆的伸缩，均属于本领域技术人员的常用技术手段，本领域技术人员可根据选用的控制元件种类，设置相应的外部电路，将控制元件的输出接口与各执行元件电连接，并通过相应的程序指令来控制各执行元件按指定的顺序执行指定的动作。本实施例不对上述的控制方法及相关的控制程序指令进行改进。

本实施例中，控制***选用三菱FX2N系列PLC作为控制元件。参照该系列PLC的说明书将该PLC的输出端口与上述各个气缸、电机和电动伸缩杆电连接。

使各机构复位，将多根管材放进上料槽21，管材在限位块212的限位作用下，倾斜叠放上料槽21上。

启动承托辊电机32，使两个承托辊31同步转动。

上料：启动第一气缸22，使第一气缸22执行伸出动作，第一气缸22的活塞杆向上伸出，带动第一顶板23向上穿过通槽211，顶起最下端的管材，使其越过限位块212，向下滚动至承托辊机构3的上料工位处，然后第一气缸22执行回缩动作，第一顶板23向下运动回到通槽211下方，管材在重力作用下自然滚动至限位块212的旁侧抵住限位块212。

送料：根据加工需求，输入所需分切的管段长度，控制***根据输入的管段长度，计算并控制第一电机513转动对应的圈数，使第一滑动座512运动至指定位置，使第一挡板515与刀具61之间的间距等于所需分切的管段长度。然后控制第二电机523转动，使第二滑动座522通过第二挡板525推动管材向第一挡板515的方向运动，直至管材的后端抵住第一挡板515，送料动作完成，管材被输送到指定位置。

夹紧：控制下压气缸42执行伸出动作，下压气缸42带动夹紧辊41向下运动指定行程，使夹紧辊41的外周面与管材的外周面相接触，此时两承托辊31和夹紧辊41分别从三个方向夹紧管材，管材在径向上无运动自由度，但随承托辊31的转动同步转动。

切料：第一电机513和第二电机523转动，使第一滑动座512和第二滑动座522从管材的两端移开。第三电机62转动，带动刀具61向上运动，使刀具61沿管材的径向切断管材，在切断过程中，管材随承托辊31保持转动，切断过程产生的粉尘落入集尘组件63中被风机吸出。切断完成后，第三电机62反转，刀具61原路退刀。下压气缸42执行回缩操作，夹紧辊41上升与管材脱离，此时管材切断完成，分切形成了指定长度的管材。

下料：启动第二气缸721，使第二气缸721执行伸出动作，第二气缸721的活塞杆向上伸出，带动第二顶板722伸入到两承托辊31之间，与切断的管材相接触，将切断的管材向上顶出，使管材逐渐脱离承托辊31，并在承托辊31的转动带动下，向旁侧滚动至下料板71处，在下料板71上逐根叠放。

重复上述过程，即可完成管材的多次分切，在管材分切完成时，可通过分料口711、第一落料槽73和第二落料槽74来进行分切管段、余料和废料的分离。

本实施例所述自动分切设备，通过承托辊机构带动管材转动，采用“边转动边切断”的切断方式，解决了容易崩边的技术问题，大大降低了分切过程中的废品率。各个机构结构实用、合理，能稳定的执行分切过程中的各个步骤，且可通过控制***自动控制运行，实现自动化分切加工，可有效提高加工效率，自动化程度高，控制简单，利于推广应用。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括在“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90°或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管材的自动分切设备，其特征在于，包括控制***、机架以及设置在所述机架上的上料机构、承托辊机构、夹紧辊机构、送料机构、切料机构和下料机构；

所述承托辊机构为动力辊且沿所述机架的长度方向延伸，所述承托辊机构用于承托并带动所述管材同步转动；所述承托辊机构沿其长度方向依次设有上料工位和切料工位；

所述上料机构设置在所述上料工位的旁侧，用于将管材输送至所述上料工位上；

所述送料机构设置在所述承托辊机构的两端，用于将管材从所述上料工位输送至所述切料工位上；

所述夹紧辊机构对应所述切料工位设置，用于配合所述承托辊机构以共同夹紧管材；

所述切料机构对应所述切料工位设置，用于切断管材；

所述下料机构对应所述切料工位的后段设置，用于将切断的管材从所述切料工位上移出；

所述上料机构、所述承托辊机构、所述夹紧辊机构、所述送料机构、所述切料机构和所述下料机构均与所述控制***电连接。

2.根据权利要求1所述管材的自动分切设备，其特征在于，所述上料机构包括上料槽和第一顶料组件；

所述上料槽倾斜布置，用于使管材向所述上料工位的方向滚动；

所述上料槽在靠近所述上料工位的一侧设有通槽；

所述第一顶料组件设置在所述通槽的下方；所述第一顶料组件包括第一气缸和第一顶板；所述第一顶板与所述通槽相适配；所述第一气缸与所述第一顶板联动用于带动所述第一顶板上下运动；

所述第一顶板在所述第一气缸的驱动作用下，自下而上穿过所述通槽，将管材顶入所述上料工位。

3.根据权利要求1所述管材的自动分切设备，其特征在于，所述承托辊机构包括两个承托辊以及与两个所述承托辊联动的承托辊电机，两个所述承托辊水平并排设置，且两个所述承托辊之间留有用于放置管材的间隙。

4.根据权利要求3所述管材的自动分切设备，其特征在于，所述夹紧辊机构包括下压气缸和夹紧辊；

所述夹紧辊与所述承托辊同向延伸，且位于两个所述承托辊间隙的正上方；所述下压气缸与所述夹紧辊联动用于带动所述夹紧辊上下运动；

所述夹紧辊在所述下压气缸的驱动作用下向下运动，配合两个所述承托辊共同夹紧管材。

5.根据权利要求1所述管材的自动分切设备，其特征在于，所述送料机构包括定位组件和推料组件；

所述定位组件设置在所述承托辊机构的后段，所述定位组件包括第一导轨、第一滑动座、第一电机、滚珠丝杆和第一挡板；所述第一导轨沿所述机架的长度方向延伸，所述第一滑动座滑动设置在所述第一导轨上，所述第一电机通过所述滚珠丝杆与所述第一滑动座联动，所述第一挡板设置在所述第一滑动座上，用于抵住管材的后端面；

所述推料组件设置在所述承托辊机构的前段，所述推料组件包括第二导轨、第二滑动座、第二电机、齿轮齿条和第二挡板；所述第二导轨沿所述机架的长度方向延伸，所述第二滑动座滑动设置在所述第二导轨上，所述第二电机通过所述齿轮齿条与所述第二滑动座联动，所述第二挡板设置在所述第二滑动座上，用于与管材的前端面接触，并推动管材朝所述第一挡板的方向运动。

6.根据权利要求5所述管材的自动分切设备，其特征在于，所述定位组件还包括避位气缸，所述避位气缸设置在所述第一滑动座上，所述避位气缸的活塞杆与所述第一挡板相连接，且所述避位气缸活塞杆的动作方向垂直于所述第一导轨。

7.根据权利要求5或6所述管材的自动分切设备，其特征在于，所述推料组件还包括缓冲气缸，所述缓冲气缸设置在所述第二滑动座上，所述缓冲气缸的活塞杆与所述第二挡板相连接，且所述缓冲气缸活塞杆的动作方向平行于所述第二导轨。

8.根据权利要求1所述管材的自动分切设备，其特征在于，所述切料机构包括刀具、第三电机和集尘组件；所述刀具设置在所述承托辊机构的下方，所述第三电机与所述刀具联动，用于带动所述刀具向上运动以切断管材，所述集尘组件设置在所述刀具的外部。

9.根据权利要求1所述管材的自动分切设备，其特征在于，所述下料机构包括下料板和第二顶料组件；

所述下料板倾斜布置，用于使切断的管材向远离所述切料工位的方向滚动；

所述第二顶料组件设置在所述承托辊机构的下方，所述第二顶料组件包括第二气缸和第二顶板，所述第二气缸与所述第二顶板联动用于带动所述第二顶板上下运动；

所述第二顶板在所述第二气缸的驱动作用下，自下而上伸入所述承托辊机构内，将切断的管材从所述切料工位顶入到所述下料板上。

10.根据权利要求9所述管材的自动分切设备，其特征在于，所述下料机构还包括第一落料槽、第二落料槽和伸缩杆；

所述下料板的前端且靠近所述切料工位的一侧设有分料口；所述第一落料槽设置在所述分料口的正下方，所述第一落料槽的一端与所述机架铰接；所述伸缩杆的固定端连接所述机架，活动端连接所述第一落料槽，所述伸缩杆用于带动所述第一落料槽绕铰接位置转动；所述第二落料槽设置在所述第一落料槽的旁侧；

所述伸缩杆回缩状态下，所述第一落料槽与所述第二落料槽相互倾斜；

所述伸缩杆伸出状态下，所述第一落料槽向上翻转至与所述第二落料槽同向，使所述第一落料槽和所述第二落料槽拼接。

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