一种节能自动切管装置论文和设计-王从进

全文摘要

本实用新型公开了一种节能自动切管装置，包括切割台、切割机构和送管机构，切割机构包括两个支架和移动架，两个支架分别设于切割台一侧边缘前后侧，两个支架部分伸出切割台，两个支架上突出切割台部分分别设有电动导轨，移动架通过电动导轨水平设于支架上，移动架上设有切割电机，切割电机连接有锯片；切割台上还设有探测机构，探测机构包括立柱和电动伸缩杆，电动伸缩杆一端连接立柱横臂，电动伸缩杆另一端设有厚度传感器和压力传感器，平台上还设有控制盒，控制盒内设有PCB板，PCB板上集成有主控模块、供电模块、信号采集模块和驱动模块。本实用新型应用时能检测管材厚度并自动调节切割电机锯片速度，避免能源浪费，减少生产成本，延长设备使用寿命。

主设计要求

1.一种节能自动切管装置，包括切割台、切割机构和送管机构，其特征在于：所述切割台上设有探测机构，所述探测机构包括立柱和电动伸缩杆，电动伸缩杆一端连接立柱横臂，电动伸缩杆另一端设有厚度传感器和压力传感器；切割台上还设有控制盒，控制盒内设有PCB板，所述PCB板上集成有主控模块、供电模块、信号采集模块和驱动模块；所述驱动模块输入端连接主控模块，驱动模块输出端分别连接切割电机和电动伸缩杆，用于接收主控模块控制信号分别驱动控制切割电机和电动伸缩杆工作；所述信号采集模块输入端分别连接压力传感器和厚度传感器，信号采集模块输出端连接主控模块，用于接收电动伸缩杆向下伸长过程接触管材时的压力传感器信号和厚度传感器信号，并将压力传感器信号和厚度传感器信号处理放大后将信号送至主控模块，主控模块再根据接收信号通过驱动模块分别控制电动伸缩杆和切割电机工作。

设计方案

所述驱动模块输入端连接主控模块，驱动模块输出端分别连接切割电机和电动伸缩杆，用于接收主控模块控制信号分别驱动控制切割电机和电动伸缩杆工作；

所述信号采集模块输入端分别连接压力传感器和厚度传感器，信号采集模块输出端连接主控模块，用于接收电动伸缩杆向下伸长过程接触管材时的压力传感器信号和厚度传感器信号，并将压力传感器信号和厚度传感器信号处理放大后将信号送至主控模块，主控模块再根据接收信号通过驱动模块分别控制电动伸缩杆和切割电机工作。

2.根据权利要求1所述的一种节能自动切管装置，其特征在于：所述送管机构包括送管电机，切割台底部悬吊有安装台，送管电机向上安装在安装台上，送管电机输出轴上固定设有两个主齿轮，主齿轮能在送管电机带动下转动，安装台上送管电机两侧分别水平对称设有横滑槽，横滑槽内设有安装块，两个横滑槽内的安装块上分别设有第一从齿轮和第二从齿轮，安装台上送管电机两侧还分别竖直对称设有竖滑槽，竖滑槽与横滑槽垂直，竖滑槽内设有滑块，两个竖滑槽内的滑块上分别设有调节齿轮，第一从齿轮和第二从齿轮分别和与其对应的主齿轮、调节齿轮之间形成三角形，且通过链条连接；第一从齿轮设有固定轴，固定轴上设有第一换向齿轮，第一从齿轮对应的安装块上设有第二换向齿轮，第一换向齿轮与第二换向齿轮啮合；第二换向齿轮和第二从齿轮中心分别设有带动轴，切割台上对应两个横滑槽位置分别设有调节通道，两个带动轴分别通过两个调节通道穿过切割台，两个带动轴上端分别设有送管轮。

3.根据权利要求2所述的一种节能自动切管装置，其特征在于：所述送管电机与驱动模块输出端电连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及塑料管材切割设备领域，具体是一种节能自动切管装置。

背景技术

塑料管材作为化学建材的重要组成部分，以其优越的性能，具有水流损失小、节能、节材、保护生态、竣工便捷等优点，广泛应用于建筑给排水、城镇给排水以及燃气管等领域，成为新世纪城建管网的主力军。塑料管材生产过程主要分为挤出、定型冷却和牵引切割三大步骤，最后进行检测出厂。对工厂来说，生产效率和产品质量是生产重点，而影响生产效率和成品质量的因素包括切割效果和切割效率。

切割通常由电机带动锯片转动实现，传统的塑料管切割需要人工完成，即采用人工推送切割实现塑料管的切断，对塑料管的长度和切口质量掌控不准，成品质量不好把握。同时现有技术中，常常根据采用材质不同，对切割转速进行改变，一旦材质确定，基本转速不变。

现有切管设备对相同材质不同厚度的管材都采用相同的锯片转速，虽然说较高的锯片转速能够提高切割效率，但是相对地也会增加设备与锯片的损耗，降低锯片的使用寿命，并且耗费较多能源。而对一些较薄的塑料管材来说，高转速切割对于切割效率的提高效果并不明显，反而会增加不必要的设备损耗和能源浪费，增加生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种节能自动切管装置，其应用时能检测管材厚度并自动调节切割电机锯片速度，避免能源浪费，减少生产成本，延长设备使用寿命，同时能够实现不同管径的塑料管材的定长切割。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：

一种节能自动切管装置，包括切割台、切割机构和送管机构，所述切割台上设有探测机构，所述探测机构包括立柱和电动伸缩杆，电动伸缩杆一端连接立柱横臂，电动伸缩杆另一端设有厚度传感器和压力传感器；切割台上还设有控制盒，控制盒内设有PCB板，所述PCB 板上集成有主控模块、供电模块、信号采集模块和驱动模块；

所述驱动模块输入端连接主控模块，驱动模块输出端分别连接切割电机和电动伸缩杆，用于接收主控模块控制信号分别驱动控制切割电机和电动伸缩杆工作。

所述信号采集模块输入端分别连接压力传感器和厚度传感器，信号采集模块输出端连接主控模块，用于接收电动伸缩杆向下伸长过程接触管材时的压力传感器信号和厚度传感器信号，并将压力传感器信号和厚度传感器信号处理放大后将信号送至主控模块，主控模块再根据接收信号通过驱动模块分别控制电动伸缩杆和切割电机工作；

优选地，所述送管机构包括送管电机，切割台底部悬吊有安装台，送管电机向上安装在安装台上，送管电机输出轴上固定设有两个主齿轮，主齿轮能在送管电机带动下转动，安装台上送管电机两侧分别水平对称设有横滑槽，横滑槽内设有安装块，两个横滑槽内的安装块上分别设有第一从齿轮和第二从齿轮，安装台上送管电机两侧还分别竖直对称设有竖滑槽，竖滑槽与横滑槽垂直，竖滑槽内设有滑块，两个竖滑槽内的滑块上分别设有调节齿轮，第一从齿轮和第二从齿轮分别和与其对应的主齿轮、调节齿轮之间形成三角形，且通过链条连接；第一从齿轮设有固定轴，固定轴上设有第一换向齿轮，第一从齿轮对应的安装块上设有第二换向齿轮，第一换向齿轮与第二换向齿轮啮合；第二换向齿轮和第二从齿轮中心分别设有带动轴，切割台上对应两个横滑槽位置分别设有调节通道，两个带动轴分别通过两个调节通道穿过切割台，两个带动轴上端分别设有送管轮。

优选地，所述送管电机与驱动模块输出端电连接。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：1、通过探测机构的设置，能够实现对塑料管材厚度的检测，实现智能调整切割电机转速以适应不同厚度塑料管材的切割，避免不必要的能源浪费和设备损耗，降低生产成本。并且通过压力传感器对塑料管材的抵触配合主控模块控制电动伸缩杆伸长距离，以保护厚度传感器。2、通过送管机构实现了精确的切管长度和不同管径的塑料管材输送，通过切割台侧壁接近传感器实现切割完成后移动架自动上移，自动化程度高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型一个具体实施例的左视图。

图2为本实用新型一个具体实施例的右视图。

图3为本实用新型一个具体实施例的俯视图。

图4为本实用新型一个具体实施例的安装台俯视图。

图5为本实用新型一个具体实施例的调速驱动电路图。

图中：1-切割台，2-支架，3-移动架，4-电动导轨，5-切割电机，6-送管电机，7-安装台， 8-主齿轮，9-横滑槽，10-第一从齿轮，11-竖滑槽，12-调节齿轮，13-第一换向齿轮，14-第二换向齿轮，15-带动轴，16-调节通道，17-送管轮，18-立柱，19-电动伸缩杆，20-厚度传感器，21-压力传感器，22-接近传感器，23-控制盒，24-第二从齿轮，25-安装块，26-滑块。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

如图1至图4所示，一种节能自动切管装置，包括切割台1、切割机构和送管机构，切割机构包括两个支架2和移动架3，两个支架2分别设于切割台1一端边缘前后侧，两个支架2部分伸出切割台1，两个支架2上伸出切割台1部分分别竖直设有电动导轨4，移动架3 通过电动导轨4水平设于支架2上，使得移动架3可沿两个支架2上下移动。移动架3上朝向切割台1设有切割电机5，切割电机5连接有锯片。移动架3带动锯片下移对下方的塑料管材进行切割。

送管机构设于靠近切割机构的切割台一端，送管机构包括送管电机6，切割台1底部悬吊有安装台7，送管电机6向上安装在安装台7上，送管电机6输出轴上固定设有两个主齿轮8，主齿轮8能在送管电机6带动下转动，安装台7上送管电机6两侧分别水平对称设有横滑槽9，横滑槽9内设有安装块25，第一从齿轮10和第二从齿轮24分别设于两个横滑槽 9内的安装块25上，第一从齿轮10和第二从齿轮24分别与两个主齿轮8位于同一水平高度。安装台7上送管电机6两侧还分别竖直对称设有竖滑槽11，竖滑槽11与横滑槽9垂直，竖滑槽11内设有滑块26，两个调节齿轮12分别设于两个竖滑槽11内的滑块26上，两个调节齿轮12也分别与两个主齿轮8位于同一水平高度。第一从齿轮10和第二从齿轮24分别和与其对应的主齿轮8、调节齿轮12之间形成三角形，且通过链条连接。

本实施例中安装块25是用来安装第一从齿轮10和第二从齿轮24的，由于需要根据情况调整第一从齿轮10与第二从齿轮24之间的间距，因此安装块25是通过螺栓固定件可拆卸设置在安装台7上的。为了便于对安装块25安装进行导向，因此设有上述横滑槽9，使得安装块25在横滑槽9内移动到合适位置进行固定。

本实施例中竖滑槽11、调节齿轮12存在的实际目的是为了对链条进行支撑。如图1所示，由于第一从齿轮10和第二从齿轮24与主齿轮8通过链条连接，因此当其距离缩短时，链条会松弛。因此为了保证链条的绷直，当横滑槽9内安装块25位置变化时，同时调整竖滑槽11内滑块26位置，保证链条绷直，使得主齿轮8能带动第一从齿轮10和第二从齿轮24 转动。

第一从齿轮10同轴还设有第一换向齿轮13，第一换向齿轮13与第二换向齿轮14啮合，第二换向齿轮14也受到安装块25的支撑。上述结构使得在主齿轮8带动下，第二换向齿轮 14和第二从齿轮24能够相对彼此反向转动。第二换向齿轮14和第二从齿轮24中心分别设有带动轴15，切割台1上对应两个横滑槽9位置分别设有调节通道16，两个带动轴15分别通过两个调节通道16穿过切割台1，两个带动轴15上端分别设有送管轮17，两个带动轴15分别在第二从齿轮24和第二换向齿轮14带动下使得两个送管轮17也能反向转动。进行切管操作时将塑料管材放置于两个送管轮17之间，送管轮17表面设有摩擦层，也可直接由摩擦材料制成，以使塑料管材不会与送管轮17之间打滑。

上述送管机构的设计使得送管电机6能够同时带动两个送管轮17反向转动，从而实现将塑料管材向前传送至切割机构下方进行切割，同时通过调节第一从齿轮10和第二从齿轮 24之间的距离来调节送管轮17之间的距离，以适应不同管径的塑料管材。

切割台1上还设有探测机构，探测机构包括立柱18和电动伸缩杆19，电动伸缩杆19一端连接立柱18横臂，电动伸缩杆19另一端设有厚度传感器20和压力传感器21，切割台1靠近切割机构一端的侧壁设有接近传感器22。切割台上设有控制盒23，控制盒23内设有PCB板，PCB板上集成有主控模块、供电模块、信号采集模块和驱动模块。供电模块分别与主控模块、信号采集模块和驱动模块电连接，为之供电。主控模块分别与信号采集模块和驱动模块电连接，起系统控制作用。其中驱动模块输入端连接主控模块，驱动模块输出端分别连接切割电机5、送管电机6、电动导轨4和电动伸缩杆19，用于接收主控模块控制信号分别驱动控制切割电机5、送管电机6、电动导轨4和电动伸缩杆19工作。信号采集模块输入端分别连接压力传感器21、厚度传感器20和接近传感器22，信号采集模块输出端连接主控模块，用于接收电动伸缩杆19向下伸长过程接触管材时的压力传感器21信号和厚度传感器20信号，以及接近传感器22的信号，并将接近传感器22、压力传感器21信号和厚度传感器20信号处理放大后将信号送至主控模块，主控模块再根据接收信号通过驱动模块分别控制切割电机 5、电动导轨4和电动伸缩杆19工作。

需要说明的是，增加的探测机构用于检测塑料管材厚度从而调整切割速度是本实施的主要改进点之一。而探测机构中采用到的接近传感器、厚度传感器、压力传感器、主控模块、供电模块和信号采集模块直接采用现有技术即可，接近传感器型号可选FA24T-20KA，厚度传感器型号可选LT10-105，压力传感器型号可选PT5-30M，主控模块可选单片机STM8S207RBT6 及其最小系统实现，供电模块可选市电通过变压器及常规降压电路实现，信号采集模块可选常规放大电路和滤波器实现，因此，不对其作详细说明。

本实施例还在驱动模块的调速驱动电路上进行了重新设计，原因是，现有技术中的调速驱动电路一般通过主控模块产生脉冲调速信号后直接控制晶体管驱动电机，但由于晶体管自身压降，会减弱电路驱动能力，且电路与主控模块之间没有隔离，晶体管作为开关器件工作在通断状态，快速瞬变过程产生的EMI信号会对主控模块及电路其它电子器件造成干扰。

如图5所示，本实施例中驱动模块的调速驱动电路包括电阻R1和R2，二极管D1至D4，三极管Q1至Q8，光电耦合器U1和U2，光电耦合器U1和U2输入端分别连接主控模块，光电耦合器U1输出端连接电阻R1一端后接三极管Q1基极和三极管Q8基极，光电耦合器U2输出端连接电阻R2一端后接三极管Q3基极和三极管Q5基极，三极管Q1发射极接三极管Q2基极，三极管Q1集电极接电阻R1另一端和电阻R2另一端后接三极管Q2集电极和二极管D1负极后接供电模块，二极管D1正极接二极管D3负极，二极管D3正极接地，三极管Q8发射极接三极管Q7基极，三极管Q7发射极接三极管Q2发射极后接切割电机5一端，三极管Q8集电极接三极管Q7集电极后接地，三极管Q3发射极接三极管Q4基极，三极管Q3集电极接三极管 Q4集电极和二极管D2负极后接供电模块，二极管D2正极接二极管D4负极，二极管D4正极接地，三极管Q5发射极接三极管Q6基极，三极管Q4发射极接切割电机5另一端后接三极管 Q6发射极，三极管Q6集电极接三极管Q5集电极后接地。三极管Q2、Q4、Q6和Q7组成H型桥式电路，用以驱动切割电机5，主控模块输出与转速相应的脉冲信号到调速驱动电路，经光耦传递、信号放大后送至H型桥式电路驱动切割电机5，实现切割电机5的转速控制。上述电路中二极管D1至D4对切割电机5起保护作用，防止三极管Q2、Q4、Q6和Q7产生的反向电压使切割电机5两端电流过大，通过光电耦合器U1和U2将主控模块隔离，再通过三极管Q1、Q3、Q5和Q8增大光电耦合器U1和U2的驱动信号，电路隔离度强，干扰小，同时保证电路稳定可靠的工作。

工作流程如下：主控模块通过驱动模块控制送管电机转动时长，以使送管轮实现精确长度的塑料管材传送，此时切管位置位于切割机构正下方，再由主控模块通过驱动模块控制电动伸缩杆向下伸长，在压力传感器感应到抵触时控制电动伸缩杆停止动作，再由厚度传感器检测塑料管材管壁厚度并返回数据给主控模块，主控模块接收数据后通过驱动模块控制电动伸缩杆向上缩短并控制切割电机以对应速度启动，同时控制电动导轨使得移动架下移对塑料管材进行切割，切割完成后接近传感器感应到锯片，发送信号到主控模块，最后由主控模块通过驱动模块控制电动导轨使得移动架上移，至此便完成一次切管操作。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

设计图

一种节能自动切管装置论文和设计

一种节能自动切管装置论文和设计-王从进

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设计说明书

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