CN115026374B

CN115026374B - 切割设备

Info

Publication number: CN115026374B
Application number: CN202210758154.1A
Authority: CN
Inventors: 程刚; 顾正阳; 李军; 孙波; 郭锋; 孙加政; 李鑫; 黄御封; 徐良; 支海波; 杨坤; 董新
Original assignee: Shandong Zhongheng Photoelectric Technology Co ltd
Current assignee: Shandong Zhongheng Photoelectric Technology Co ltd
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2024-04-30
Anticipated expiration: 2042-06-30
Also published as: CN115026374A

Abstract

本发明公开了一种切割设备，包括：支撑平台，支撑平台上适于放置大型轮带；运载小车，能够沿着支撑平台的周向方向移动；伸缩装置，安装在运载小车上，配置为能够沿着径向方向移动；切割装置，包括升降机构和割炬，升降机构与伸缩装置相联接，配置为能够沿着轴向方向移动，割炬安装在所述升降机构上，用于切割大型轮带；测量***，其配置为测量割炬与大型轮带割缝的轴向距离信息和径向距离信息；控制***，控制***与测量***通信连接，并配置为从测量***接收轴向距离信息和径向距离信息，并且基于所述轴向距离信息调节所述升降装置在轴向方向上的位置、基于所述径向距离信息调节所述伸缩装置在径向方向上的位置。

Description

切割设备

技术领域

本发明涉及金属产品加工设备领域，尤其涉及一种大型轮带冒口的切割设备。

背景技术

超大型轮带由于其体积大，呈环形，一般的切割机器人无法精确切割。所以，目前我国大多企业的超大型轮带切割都是用人力切割，操作环境恶劣，操作时间长，对工人的身体素质要求高，生产效率低，不利于持续性发展。为此，就需要一个智能化切割机器人，减少人工投入，改善切割环境，提高生产效率。

发明内容

本方案针对上文提出的问题和需求，提出一种切割设备，由于采取了如下技术特征而能够实现上述技术目的，并带来其他多项技术效果。

本发明提出一种切割设备，包括：

支撑平台，所述支撑平台上适于放置大型轮带；

运载小车，能够沿着所述支撑平台的周向方向移动；

伸缩装置，安装在运载小车上，配置为能够沿着径向方向移动；

切割装置，包括升降机构和割炬，所述升降机构与所述伸缩装置相联接，配置为能够沿着轴向方向移动，所述割炬安装在所述升降机构上，用于切割大型轮带；

测量***，其配置为测量所述割炬与所述大型轮带割缝的轴向距离信息和径向距离信息；

控制***，所述控制***与所述测量***通信连接，并配置为从所述测量***接收所述轴向距离信息和径向距离信息，并且基于所述轴向距离信息调节所述伸缩装置在轴向方向上的位置、基于所述径向距离信息调节所述切割装置在径向方向上的位置。

在该技术方案中，先将大型带轮放置在支撑平台上，然后由运载小车沿着支撑平台的周向方向运动并运动至指定的位置，由测量***测量所述割炬与所述大型轮带割缝的轴向距离信息，接着由控制***基于所述轴向距离信息调节所述升降机构在轴向方向上的位置，从而实现割炬与割缝处于同一水平面，然后由测量***测量所述割炬与所述大型轮带割缝的径向距离信息，由控制***基于所述径向距离信息调节所述切割装置在径向方向上的位置，最终实现割炬切割大型轮带的冒口；该切割设备可以适应高温和粉尘环境，生产安全性高，大大增加切割效率，而且能够实现精准切割，可有效避免切割误差。

另外，根据本发明的切割设备，还可以具有如下技术特征：

在本发明的一个示例中，所述测量***包括：

第一测距传感器，其配置为测量所述割炬与所述大型轮带割缝的轴向距离信息。

在本发明的一个示例中，所述第一测距传感器包括：

激光水平仪，配置为向所述大型轮带的侧面投射水平光线；

工业相机，配置为获取大型轮带的图像信息；

图像处理器，配置为基于所述水平光线和所述图像信息获取所述割炬与所述大型轮带割缝的轴向距离信息。

在本发明的一个示例中，所述测量***包括：

第二测距传感器，其配置为测量所述割炬与所述大型轮带割缝的径向距离信息。

在本发明的一个示例中，所述第二测距传感器包括激光测距仪，所述激光测距仪安装在所述运载小车上，配置为测量所述运载小车距离所述大型轮带的径向距离信息，并且基于所述伸缩装置的在径向方向的伸缩长度而获得所述割炬与所述大型轮带割缝的径向距离信息。

在本发明的一个示例中，所述伸缩装置包括：

伸缩杆，其包括：缸体和可伸缩于所述缸体内的活塞杆，其中，所述缸体与所述运载小车固定联接，所述活塞杆与所述切割装置固定联接。

在本发明的一个示例中，所述伸缩装置还包括：

剪式伸缩架，其一端与所述运载小车相联接，其另一端与所述切割装置相联接，配置为能够与所述伸缩杆同步伸缩。

在本发明的一个示例中，所述升降机构包括：

丝杠，沿着轴向方向布置并与所述伸缩装置可枢转地联接；

驱动电机，与所述丝杠相联接，配置为驱动所述丝杠转动；

移动块，与所述丝杠相适配，且所述移动块与所述割炬固定联接。

在本发明的一个示例中，还包括：环形导轨，

其沿着所述支撑平台的周向方向布置，且与所述运载小车上的滑轮相适配。

在本发明的一个示例中，所述运载小车包括多个且沿着所述环形导轨的周向方向间隔设置。

下文中将结合附图对实施本发明的最优实施例进行更加详尽的描述，以便能容易理解本发明的特征和优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为根据本发明实施例的切割设备的主视图；

图2为图1中Q处的局部放大图；

图3为根据本发明实施例的切割设备的立体图；

图4为根据本发明实施例的切割设备控制框图；

图5为根据本发明实施例的切割设备控制原理图。

附图标记列表：

大型轮带300；

吊耳310；

冒口320；

切割设备100；

支撑平台110；

运载小车120；

控制箱121；

滑轮122；

伸缩装置130；

伸缩杆131；

剪式伸缩架132；

第一连接端1321；

第二连接端1322；

切割装置140；

升降机构141；

割炬142；

测量***150；

第一测距传感器151；

激光水平仪1511；

工业相机1512；

图像处理器1513；

第二测距传感器152；

激光测距仪1521；

控制***160；

环形导轨170；

径向方向X；

轴向方向Y；

周向方向R。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

根据本发明第一方面的一种切割设备100，如图1至图5所示，包括：

支撑平台110，所述支撑平台110上适于放置大型轮带300，其中，大型轮带300上具有待切割的冒口320和切割时应该避让的吊耳310。

运载小车120，能够沿着所述支撑平台110的周向方向R移动；例如，在运载小车120上设有控制箱121，用于放置其他相关的电气设备。

伸缩装置130，安装在运载小车120上，配置为能够沿着径向方向X移动；

切割装置140，包括升降机构141和割炬142，所述升降机构141与所述伸缩装置130相联接，配置为能够沿着轴向方向Y移动，所述割炬142安装在所述升降机构141上，用于切割大型轮带300；

测量***150，其配置为测量所述割炬142与所述大型轮带300割缝的轴向距离信息和径向距离信息；这里所述的割缝在冒口320上。

控制***160，所述控制***160与所述测量***150通信连接，并配置为从所述测量***150接收所述轴向距离信息和径向距离信息，并且基于所述轴向距离信息调节所述伸缩装置130在轴向方向Y上的位置、基于所述径向距离信息调节所述切割装置140在径向方向X上的位置。

先将大型带轮放置在支撑平台110上(例如，通过吊臂将大型轮带水平至于支撑平台110上)，然后由运载小车120沿着支撑平台110的周向方向R运动并运动至指定的位置，由测量***150测量所述割炬142与所述大型轮带300割缝的轴向距离信息，接着由控制***160基于所述轴向距离信息调节所述升降机构141在轴向方向Y上的位置，从而实现割炬142与割缝处于同一水平面，然后由测量***150测量所述割炬142与所述大型轮带300割缝的径向距离信息，由控制***160基于所述径向距离信息调节所述切割装置140在径向方向X上的位置，最终实现割炬142切割大型轮带300的冒口320；该切割设备100可以适应高温和粉尘环境，生产安全性高，大大增加切割效率，而且能够实现精准切割，可有效避免切割误差。

在本发明的一个示例中，所述测量***150包括：

第一测距传感器151，其配置为测量所述割炬142与所述大型轮带300割缝的轴向距离信息；

通过第一测距传感器151能够有效测量割炬142与大型轮带300割缝的轴向距离信息，由控制***160获得该径向距离信息后调节所述伸缩装置130在轴向方向Y上的位置，使得割炬142与大型轮带割缝处于同一水平面上。

在本发明的一个示例中，所述第一测距传感器151包括：

激光水平仪1511，配置为向所述大型轮带的侧面投射水平光线；

工业相机1512，配置为获取大型轮带300的图像信息；

图像处理器1513，配置为基于所述水平光线和所述图像信息获取所述割炬142与所述大型轮带300割缝的轴向距离信息；

也就是说，首先对激光水平仪1511进行校零调整，接着切割设备100的激光水平仪1511发射光波，光线投影到轮带侧边，工业相机1512进行实时拍摄，将拍摄的图像传输至上位机，通过图像处理器1513计算水平光线与轮带割缝之间的垂直轴向像素距离，再根据计算公式计算实际物理距离，将距离数据传输至控制***160，控制***160控制升降机构141进行轴向调节，以保证割炬142与割缝处在同一水平面；

其中，计算公式为：

S＝S₀×K

式中K-像素长度：图像中一个像素对应的实际位移量，单位mm/pix；

S₀-图像的像素值，单位pix；

S-实际物理位移量，单位mm。

在本发明的一个示例中，所述测量***150包括：

第二测距传感器152，其配置为测量所述割炬142与所述大型轮带300割缝的径向距离信息；

通过第二测距传感器152能够有效测量割炬142与大型轮带300割缝的径向距离信息，由控制***160获得该径向距离信息后调节所述伸缩装置130在径向方向X上的位置，使得割炬142在径向方向X上与割缝相接触实现切割。

在本发明的一个示例中，所述第二测距传感器152包括激光测距仪1521，所述激光测距仪1521安装在所述运载小车120上，配置为测量所述运载小车120距离所述大型轮带300的径向距离信息，并且基于所述伸缩装置130的在径向方向X的伸缩长度而获得所述割炬142与所述大型轮带300割缝的径向距离信息；

也就是说，首先对激光测距仪1521进行校零调整，切割设备100的激光测距仪1521同时发射光波，测量割炬142与轮带割缝的径向距离，将测量的实时数据传输到控制***160，控制***160控制伸缩装置130伸缩进行径向调节，以实现割炬142切割的目的。

在本发明的一个示例中，所述伸缩装置130包括：

伸缩杆131，其包括：缸体和可伸缩于所述缸体内的活塞杆，其中，所述缸体与所述运载小车120固定联接，所述活塞杆与所述切割装置140固定联接；

伸缩杆131沿着径向方向X布置，通过伸缩杆131能够实现切割装置140在径向方向X上的位置，从而调整割炬142与大型轮带300割缝之间的径向距离信息。

在本发明的一个示例中，所述伸缩装置130还包括：

剪式伸缩架132，其一端与所述运载小车120相联接，其另一端与所述切割装置140相联接，配置为能够与所述伸缩杆131同步伸缩；

剪式伸缩架132为X型结构，所述剪式伸缩架132每侧具有第一连接端1321和第二连接端1322，其中一侧的第一连接端1321与所述运载小车120铰接连接，第二连接端1322沿着轴向方向Y与所述运载小车120可滑动地联接；其中另一侧的第一连接端1321与切割装置140相铰接(与运载小车一侧相对应)，第二连接端1322沿着轴向方向Y与所述切割装置140可滑动地联接；例如，在第二连接端1322上设置滑块，在切割装置140上设置与所述滑块相配合的滑轨。

当所述伸缩装置130作伸出运动时，所述剪式伸缩架132由收缩位置向背离运载小车120的方向的伸出位置延伸运动，与此同时，剪式伸缩架132的两侧的第二连接端1322沿着轴向方向Y向靠近第一连接端1321运动；当所述伸缩装置130作收缩运动时，所述剪式伸缩架132由伸出位置向靠近所述运载小车方向的收缩位置收缩运动，与此同时，剪式伸缩架132的两侧的第二连接端1322沿着轴向方向Y向背离第一连接端1321运动。

由于伸缩杆131要承受割炬142和升降机构141的压力，通过设置剪式伸缩架132，能够提高伸缩杆131的支撑强度，提高切割设备100的稳定性。

在本发明的一个示例中，所述升降机构141包括：

丝杠，沿着轴向方向Y布置并与所述伸缩装置130可枢转地联接；

驱动电机，与所述丝杠相联接，配置为驱动所述丝杠转动；

移动块，与所述丝杠相适配，且所述移动块与所述割炬142固定联接；

具体地，在伸缩杆131上固定安装一连接板，丝杠可枢转地配置为连接板上，而驱动电机固定在连接板上，且其输出轴与丝杠固定连接，例如，通过联轴器；由驱动电机驱动丝杠转动，从而带动移动块沿着丝杠的轴向方向Y上下移动，继而调整割炬142在轴向方向Y上的轴向距离信息。

在本发明的一个示例中，还包括：环形导轨170，

其沿着所述支撑平台110的周向方向R布置，且与所述运载小车120上的滑轮122相适配；

所述环形导轨170包括内轨道和外轨道，轨道横截面为梯形轨道，运载小车120通过四个槽形轮与环形导轨170连接。

在本发明的一个示例中，所述运载小车120包括多个且沿着所述环形导轨170的周向方向R间隔设置；

通过设置多个运载小车120可以同步实现多个运载小车120的同步切割动作，继而提高该切割设备100的切割效率。

需要说明的是，运载小车120通过定位模块与控制***160相耦接，用于控制运载小车120的位置，其中，所述定位模块包括：

霍尔传感器，配置为获取所述运载小车的位置标定信息；

惯性测量单元，配置为获取所述运载小车的惯性信息；

轮式里程计，配置为获取所述运载小车120的里程信息；

对于霍尔传感器，本发明所述的基于霍尔传感器的运载小车120位置标定方法，采用在环形轨道上均匀布置若干个磁性垫片，每隔一段距离校准一次运载小车120位置的方法对小运载车位置进行标定，提高了运载小车120位置精度，同时避免了因为运载小车120位置误差而造成将大型轮带300吊耳310等关键位置切除的情况。

所述霍尔传感器的磁性垫片均布在运载小车120轨道上，霍尔传感器布置在运载小车120上。当运载小车120到达磁性垫片所在位置时，将此时的准确位置传送给控制***160，完成对小车位置的标定，结合所述基于多传感器融合的摩擦形式驱动下的切割小车定位算法，实现对运载小车120位置的误差修正。

具体工作过程如下：将大型带轮放置在支撑平台110上，然后由运载小车120沿着支撑平台110的周向方向R运动并运动至指定的位置，首先对激光测距仪1521和激光水平仪1511进行校零调整，接着若干台切割设备100的激光水平仪1511同时发射光波，光线投影到轮带侧边，工业相机1512进行实时拍摄，将拍摄的图像传输至上位机，通过图像处理器1513计算水平光线与轮带割缝之间的垂直轴向像素距离，再根据计算公式计算实际物理距离，将距离数据传输至控制***160，控制***160控制滚珠丝杠的移动块进行轴向调节，以保证割炬142与割缝处在同一水平面；接着若干台切割设备100的激光测距仪1521同时发射光波，测量割炬142与轮带割缝的径向距离，将测量的实时数据传输到控制***160，控制***160控制多级伺服推杆伸缩进行径向调节距离，保持若干台切割设备100的割炬142与轮带割缝的水平距离相等，调节好设备位置后，进行切割加工。该切割设备100可以适应高温和粉尘环境，生产安全性高，大大增加切割效率，而且能够实现精准切割，可有效避免切割误差。

上文中参照优选的实施例详细描述了本发明所提出的切割设备100的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims

1.一种切割设备，其特征在于，包括：

支撑平台（110），所述支撑平台（110）上适于放置大型轮带（300）；其中，大型轮带（300）的上端面具有沿着大型轮带（300）周向方向间隔设置的多个冒口（320），大型轮带（300）的轮面上具有沿着大型轮带（300）周向方向间隔设置的多个吊耳（310）；

运载小车（120），能够沿着所述支撑平台（110）的周向方向（R）移动；

伸缩装置（130），安装在运载小车（120）上，配置为能够沿着径向方向（X）移动；

切割装置（140），包括升降机构（141）和割炬（142），所述升降机构（141）与所述伸缩装置（130）相联接，配置为能够沿着轴向方向（Y）移动，所述割炬（142）安装在所述升降机构（141）上，用于切割大型轮带（300）；其中，所述升降机构（141）包括：丝杠，沿着轴向方向（Y）布置并与所述伸缩装置（130）可枢转地联接；驱动电机，与所述丝杠相联接，配置为驱动所述丝杠转动；移动块，与所述丝杠相适配，且所述移动块与所述割炬（142）固定联接；

测量***（150），其配置为测量所述割炬（142）与所述大型轮带（300）割缝的轴向距离信息和径向距离信息；

控制***（160），所述控制***（160）与所述测量***（150）通信连接，并配置为从所述测量***（150）接收所述轴向距离信息和径向距离信息，并且基于所述轴向距离信息调节所述升降机构（141）在轴向方向（Y）上的位置、基于所述径向距离信息调节所述伸缩装置（130）在径向方向（X）上的位置，保持若干台切割设备（100）的割炬（142）与轮带割缝的水平距离相等；

其中，运载小车（120）通过定位模块与控制***（160）相耦接，用于控制运载小车（120）的位置，其中，所述定位模块包括：

霍尔传感器，配置为获取所述运载小车的位置标定信息；

惯性测量单元，配置为获取所述运载小车的惯性信息；

轮式里程计，配置为获取所述运载小车（120）的里程信息；

对于霍尔传感器，基于霍尔传感器的运载小车（120）位置标定方法，采用在环形轨道上均匀布置若干个磁性垫片，每隔一段距离校准一次运载小车（120）位置的方法对小运载车位置进行标定，提高了运载小车（120）位置精度，同时避免了因为运载小车（120）位置误差而造成将大型轮带（300）吊耳（310）关键位置切除的情况。

2.根据权利要求1所述的切割设备，其特征在于，

所述测量***（150）包括：

第一测距传感器（151），其配置为测量所述割炬（142）与所述大型轮带（300）割缝的轴向距离信息。

3.根据权利要求2所述的切割设备，其特征在于，

所述第一测距传感器（151）包括：

激光水平仪（1511），配置为向所述大型轮带（300）的侧面投射水平光线；

工业相机（1512），配置为获取大型轮带（300）的图像信息；

图像处理器（1513），配置为基于所述水平光线和所述图像信息获取所述割炬（142）与所述大型轮带（300）割缝的轴向距离信息。

4.根据权利要求1所述的切割设备，其特征在于，

所述测量***（150）包括：

第二测距传感器（152），其配置为测量所述割炬（142）与所述大型轮带（300）割缝的径向距离信息。

5.根据权利要求4所述的切割设备，其特征在于，

所述第二测距传感器（152）包括激光测距仪（1521），所述激光测距仪（1521）安装在所述运载小车（120）上，配置为测量所述运载小车（120）距离所述大型轮带（300）的径向距离信息，并且基于所述伸缩装置（130）的在径向方向（X）的伸缩长度而获得所述割炬（142）与所述大型轮带（300）割缝的径向距离信息。

6.根据权利要求1所述的切割设备，其特征在于，

所述伸缩装置（130）包括：

伸缩杆（131），其包括：缸体和可伸缩于所述缸体内的活塞杆，其中，所述缸体与所述运载小车（120）固定联接，所述活塞杆与所述切割装置（140）固定联接。

7.根据权利要求6所述的切割设备，其特征在于，

所述伸缩装置（130）还包括：

剪式伸缩架（132），其一端与所述运载小车（120）相联接，其另一端与所述切割装置（140）相联接，配置为能够与所述伸缩杆（131）同步伸缩。

8.根据权利要求1所述的切割设备，其特征在于，

还包括：环形导轨（170），

其沿着所述支撑平台（110）的周向方向（R）布置，且与所述运载小车（120）上的滑轮（122）相适配。

9.根据权利要求8所述的切割设备，其特征在于，

所述运载小车（120）包括多个且沿着所述环形导轨（170）的周向方向（R）间隔设置。