一種混凝土空心板切割機(jī)的設(shè)計(jì)①

張春雨， 張雪松

(安徽科技學(xué)院，安徽鳳陽(yáng)233100)

0 引言

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)房地產(chǎn)市場(chǎng)火熱，房產(chǎn)建設(shè)對(duì)混凝土空心板需求量巨大，這種板材跨度大、承載力高、抗震性好，阻燃和隔熱性好、在允許范圍內(nèi)可以任意切割開(kāi)洞．一般生產(chǎn)出的板長(zhǎng)達(dá)幾百米，使用時(shí)按需要進(jìn)行切割．所以如何利用切割機(jī)來(lái)切割出建筑所需的各種規(guī)格板材，是空心板生產(chǎn)廠家需要解決的問(wèn)題．現(xiàn)階段企業(yè)常用的切割機(jī)采用固定鋸頭，只能實(shí)現(xiàn)橫向切割，且切割深度是固定不變．在房屋建設(shè)對(duì)樓板形狀需求日益多樣化的今天，傳統(tǒng)切割機(jī)切割繁瑣，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速、高效、多功能的切割．針對(duì)這些不足，本文提出了基于PLC控制的多功能預(yù)應(yīng)力混凝土空心板切割機(jī)設(shè)計(jì)．其可實(shí)現(xiàn)空心板的橫向切割、縱向切割、斜向切割、還可在空心板表面進(jìn)行開(kāi)槽，具有體積小、功能多、切割安全、高效的特點(diǎn)．

1 切割機(jī)各部分組成

如圖1所示，切割機(jī)組成如下．

圖1 切割機(jī)組成

電控柜和液壓站:帶有數(shù)碼顯示的控制面板，內(nèi)部安裝可編程邏輯控制器(PLC)控制切割機(jī)各元件的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)切割機(jī)的橫向切割、縱向切割、斜向切割、開(kāi)槽切割以及快速縱向行走等;液壓站帶有供油泵和儲(chǔ)油油箱，為裝置中各液壓元件提供一定壓力的壓力油．

縱向行走裝置:帶有縱向移動(dòng)液壓馬達(dá)，在實(shí)現(xiàn)空心板縱向切割時(shí)，驅(qū)動(dòng)大車(chē)縱向移動(dòng)，以及實(shí)現(xiàn)裝置不工作時(shí)，快速移動(dòng);當(dāng)裝置需要完成橫向切割或不進(jìn)行任何工作時(shí)，縱向固定液壓缸鎖緊實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能．縱向裝置目的是實(shí)現(xiàn)切割機(jī)不工作時(shí)快速行進(jìn)、在進(jìn)行縱向切割時(shí)、斜向切割和開(kāi)槽時(shí)緩慢行進(jìn)以及在橫向切割時(shí)的固定．

橫向移動(dòng)裝置:橫向移動(dòng)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)小車(chē)橫向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)橫向切割和斜向切割;橫向移動(dòng)裝置目的是實(shí)現(xiàn)在橫向和斜向切割過(guò)程中的橫向部分移動(dòng)以及在實(shí)現(xiàn)縱向和開(kāi)槽切割過(guò)程中的橫向部分的固定．橫向固定液壓缸鎖緊防止裝置進(jìn)行縱向和切槽工作時(shí)，切割部分的橫向移動(dòng)．

切割裝置:切割電機(jī)驅(qū)動(dòng)主切割鋸旋轉(zhuǎn)，切割鋸升降液壓缸驅(qū)動(dòng)切割鋸升降，實(shí)現(xiàn)其上下移動(dòng)的功能，利用紅外線檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控主切割鋸下降高度．調(diào)整主切割鋸鋸片與角度，從而實(shí)現(xiàn)縱向切割及斜向切割．當(dāng)主切割鋸切割角度確定后角度固定液壓缸鎖止，防止工作過(guò)程中主鋸受力跳動(dòng)．旋轉(zhuǎn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)切割鋸片角度進(jìn)行調(diào)整，鎖定油缸實(shí)現(xiàn)對(duì)切割時(shí)角度固定．

開(kāi)槽裝置:開(kāi)槽電機(jī)帶動(dòng)開(kāi)槽鋸實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的開(kāi)槽功能;開(kāi)槽鋸升降液壓缸升降開(kāi)槽鋸實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)槽深度的控制．

2 切割機(jī)的切割工藝的實(shí)現(xiàn)

切割機(jī)的切割工藝包括:橫向切割、縱向切割、斜向切割、開(kāi)槽以及縱向快速行走．各種動(dòng)作通過(guò)控制面板進(jìn)行操作，控制面板帶有數(shù)碼顯示，實(shí)時(shí)顯示切割機(jī)狀態(tài)，同時(shí)可以監(jiān)控切割深度．

2．1 橫向切割工藝

將切割鋸提升到最高位置，縱向夾緊油缸產(chǎn)生最大夾緊力．啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使鋸片轉(zhuǎn)到與空心板垂直位置，切割鋸片旋轉(zhuǎn)到達(dá)預(yù)定位置后，角度鎖定油缸工作，鎖止切割鋸，裝置處于待切割狀態(tài)，橫向移動(dòng)液壓缸工作，將主切割鋸移動(dòng)到切割機(jī)一端，冷卻液準(zhǔn)備就緒，啟動(dòng)升降油缸．切割鋸下降開(kāi)始切割，切割深度實(shí)時(shí)紅外線檢測(cè)裝置監(jiān)控．到達(dá)預(yù)定切割深度后，橫向液壓馬達(dá)啟動(dòng)，切割鋸低速、勻速橫向移動(dòng)．切割到達(dá)規(guī)定位置后，升降油缸工作，主切割鋸升至最高位置，主切割機(jī)停止工作，完成一次橫向切割工藝．

2．2 縱向切割工藝

將裝置縱向移動(dòng)至預(yù)定位置，切割鋸升至最高位置，打開(kāi)角度鎖定液壓缸，撤去鎖緊力．啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使鋸片轉(zhuǎn)至與空心板平行位置，角度鎖定油缸鎖定．將橫向制動(dòng)油缸打開(kāi)，鋸片橫向移動(dòng)至預(yù)定位置，橫向制動(dòng)油缸鎖緊．然后縱向夾緊油缸打開(kāi)，啟動(dòng)縱向液壓馬達(dá)，開(kāi)啟冷卻液．切割鋸下降至與空心板接觸位置后，切割鋸下降開(kāi)始切割工作，切割深度由程序控制．鋸片到達(dá)預(yù)定深度后，縱向移動(dòng)液壓馬達(dá)開(kāi)啟，低速且勻速地縱向移動(dòng)，裝置開(kāi)始縱向切割工作，至縱向切割終點(diǎn)后，縱向固定液壓缸關(guān)閉，切割鋸升至最高位置．

2．3 斜向切割工藝

裝置移動(dòng)到預(yù)定位置后，切割鋸升至最高位置，角度鎖定油缸打開(kāi)．啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，切割鋸轉(zhuǎn)至鋸片與空心板呈預(yù)定角度，然后角度鎖定油缸鎖定．切割角度確定后，打開(kāi)橫向和縱向制動(dòng)油缸，切割機(jī)移動(dòng)至預(yù)定位置．啟動(dòng)切割電機(jī)，冷卻液打開(kāi)后，切割鋸下降至與空心板接觸位置開(kāi)始工作，切割深度達(dá)到預(yù)定深度時(shí)，橫向、縱向液壓馬達(dá)同時(shí)啟動(dòng)，切割機(jī)低速且勻速地前進(jìn)，直至終點(diǎn)，斜向切割完成．

2．4 開(kāi)槽切割工藝

開(kāi)槽升降油缸打開(kāi)，開(kāi)槽鋸升至最高位置，并啟動(dòng)開(kāi)槽電機(jī)．打開(kāi)冷卻液，使開(kāi)槽鋸下降至與空心板接觸位置，開(kāi)始開(kāi)槽，當(dāng)切割到預(yù)定深度，開(kāi)槽升降油缸鎖緊，縱向移動(dòng)液壓馬達(dá)工作，大車(chē)緩慢前進(jìn)進(jìn)行開(kāi)槽．直至切割終點(diǎn)位置，縱向液壓馬達(dá)停止工作，開(kāi)槽切割鋸上升至最高位置，開(kāi)槽電機(jī)和冷卻液關(guān)閉，完成開(kāi)槽切割工藝．

2．5 快速前進(jìn)

在切割機(jī)不工作時(shí)，要求其在空心板上能快速行走，以提高工作效率，減少不必要時(shí)間．縱向移動(dòng)液壓馬達(dá)的供油油路由兩個(gè)獨(dú)立部分組成，當(dāng)切割鋸，開(kāi)槽切割鋸均處于最高位置時(shí)，液壓馬達(dá)由高速供油回路供油，反之，由低速供油回路供油，從而實(shí)現(xiàn)不工作時(shí)快速行走，工作時(shí)緩慢行走．

3 切割機(jī)的PLC控制

根據(jù)前述切割機(jī)的操作控制情況可知，控制對(duì)象包括主切割電動(dòng)機(jī)、開(kāi)槽切割電動(dòng)機(jī)、液壓泵、回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)以及各個(gè)電磁鐵等．控制功能包括設(shè)定切割規(guī)格、手動(dòng)/自動(dòng)橫向切割、快速縱向行走、縱向切割、橫向切割、開(kāi)槽切割等其動(dòng)作復(fù)雜，功能較多，因此采用PLC控制．PLC為可編程邏輯控制器，其可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)，易學(xué)易用，建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造，體積小，重量輕，能耗低．PLC不僅具有豐富的邏輯控制指令和高級(jí)應(yīng)用指令，還有自身的網(wǎng)絡(luò)體系和開(kāi)放I/O及通訊接口．本設(shè)計(jì)采用PLC控制需要的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)較多，因此選用三菱PLC FX2N－128MR型，其輸入和輸出均為64點(diǎn)，繼電器形式，該產(chǎn)品以高速、強(qiáng)大的基本性能，適用于一般邏輯控制以及其它廣泛用途．電氣控制原理和PLC程序在此略去．

4 結(jié)論

該切割機(jī)采用PLC來(lái)進(jìn)行程序控制，相比傳統(tǒng)切割機(jī)擴(kuò)充了切割功能、提高了切割效率，經(jīng)試制測(cè)試效果良好，具有很好的市場(chǎng)前景．

[1] 魏艷君．多功能屋面SP板切割機(jī)[J]．機(jī)電一體化，2002，4:47－48．

[2] 汪道輝．邏輯與可編程控制系統(tǒng)[M]．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001:18－56．