一种混凝土空心板切割机的设计①

2014-07-09张春雨张雪松

佳木斯大学学报（自然科学版） 2014年4期

张春雨，张雪松

(安徽科技学院，安徽凤阳233100)

0 引言

现阶段国内房地产市场火热，房产建设对混凝土空心板需求量巨大，这种板材跨度大、承载力高、抗震性好，阻燃和隔热性好、在允许范围内可以任意切割开洞．一般生产出的板长达几百米，使用时按需要进行切割．所以如何利用切割机来切割出建筑所需的各种规格板材，是空心板生产厂家需要解决的问题．现阶段企业常用的切割机采用固定锯头，只能实现横向切割，且切割深度是固定不变．在房屋建设对楼板形状需求日益多样化的今天，传统切割机切割繁琐，无法实现快速、高效、多功能的切割．针对这些不足，本文提出了基于PLC控制的多功能预应力混凝土空心板切割机设计．其可实现空心板的横向切割、纵向切割、斜向切割、还可在空心板表面进行开槽，具有体积小、功能多、切割安全、高效的特点．

1 切割机各部分组成

如图1所示，切割机组成如下．

图1 切割机组成

电控柜和液压站:带有数码显示的控制面板，内部安装可编程逻辑控制器(PLC)控制切割机各元件的动作，实现切割机的横向切割、纵向切割、斜向切割、开槽切割以及快速纵向行走等;液压站带有供油泵和储油油箱，为装置中各液压元件提供一定压力的压力油．

纵向行走装置:带有纵向移动液压马达，在实现空心板纵向切割时，驱动大车纵向移动，以及实现装置不工作时，快速移动;当装置需要完成横向切割或不进行任何工作时，纵向固定液压缸锁紧实现制动功能．纵向装置目的是实现切割机不工作时快速行进、在进行纵向切割时、斜向切割和开槽时缓慢行进以及在横向切割时的固定．

横向移动装置:横向移动液压马达驱动小车横向移动，从而实现横向切割和斜向切割;横向移动装置目的是实现在横向和斜向切割过程中的横向部分移动以及在实现纵向和开槽切割过程中的横向部分的固定．横向固定液压缸锁紧防止装置进行纵向和切槽工作时，切割部分的横向移动．

切割装置:切割电机驱动主切割锯旋转，切割锯升降液压缸驱动切割锯升降，实现其上下移动的功能，利用红外线检测装置实时监控主切割锯下降高度．调整主切割锯锯片与角度，从而实现纵向切割及斜向切割．当主切割锯切割角度确定后角度固定液压缸锁止，防止工作过程中主锯受力跳动．旋转电机实现对切割锯片角度进行调整，锁定油缸实现对切割时角度固定．

开槽装置:开槽电机带动开槽锯实现对预应力混凝土空心板的开槽功能;开槽锯升降液压缸升降开槽锯实现对开槽深度的控制．

2 切割机的切割工艺的实现

切割机的切割工艺包括:横向切割、纵向切割、斜向切割、开槽以及纵向快速行走．各种动作通过控制面板进行操作，控制面板带有数码显示，实时显示切割机状态，同时可以监控切割深度．

2．1 横向切割工艺

将切割锯提升到最高位置，纵向夹紧油缸产生最大夹紧力．启动旋转电机，使锯片转到与空心板垂直位置，切割锯片旋转到达预定位置后，角度锁定油缸工作，锁止切割锯，装置处于待切割状态，横向移动液压缸工作，将主切割锯移动到切割机一端，冷却液准备就绪，启动升降油缸．切割锯下降开始切割，切割深度实时红外线检测装置监控．到达预定切割深度后，横向液压马达启动，切割锯低速、匀速横向移动．切割到达规定位置后，升降油缸工作，主切割锯升至最高位置，主切割机停止工作，完成一次横向切割工艺．

2．2 纵向切割工艺

将装置纵向移动至预定位置，切割锯升至最高位置，打开角度锁定液压缸，撤去锁紧力．启动旋转电机，使锯片转至与空心板平行位置，角度锁定油缸锁定．将横向制动油缸打开，锯片横向移动至预定位置，横向制动油缸锁紧．然后纵向夹紧油缸打开，启动纵向液压马达，开启冷却液．切割锯下降至与空心板接触位置后，切割锯下降开始切割工作，切割深度由程序控制．锯片到达预定深度后，纵向移动液压马达开启，低速且匀速地纵向移动，装置开始纵向切割工作，至纵向切割终点后，纵向固定液压缸关闭，切割锯升至最高位置．

2．3 斜向切割工艺

装置移动到预定位置后，切割锯升至最高位置，角度锁定油缸打开．启动旋转电机，在电机的驱动下，切割锯转至锯片与空心板呈预定角度，然后角度锁定油缸锁定．切割角度确定后，打开横向和纵向制动油缸，切割机移动至预定位置．启动切割电机，冷却液打开后，切割锯下降至与空心板接触位置开始工作，切割深度达到预定深度时，横向、纵向液压马达同时启动，切割机低速且匀速地前进，直至终点，斜向切割完成．

2．4 开槽切割工艺

开槽升降油缸打开，开槽锯升至最高位置，并启动开槽电机．打开冷却液，使开槽锯下降至与空心板接触位置，开始开槽，当切割到预定深度，开槽升降油缸锁紧，纵向移动液压马达工作，大车缓慢前进进行开槽．直至切割终点位置，纵向液压马达停止工作，开槽切割锯上升至最高位置，开槽电机和冷却液关闭，完成开槽切割工艺．

2．5 快速前进

在切割机不工作时，要求其在空心板上能快速行走，以提高工作效率，减少不必要时间．纵向移动液压马达的供油油路由两个独立部分组成，当切割锯，开槽切割锯均处于最高位置时，液压马达由高速供油回路供油，反之，由低速供油回路供油，从而实现不工作时快速行走，工作时缓慢行走．

3 切割机的PLC控制

根据前述切割机的操作控制情况可知，控制对象包括主切割电动机、开槽切割电动机、液压泵、回转电动机以及各个电磁铁等．控制功能包括设定切割规格、手动/自动横向切割、快速纵向行走、纵向切割、横向切割、开槽切割等其动作复杂，功能较多，因此采用PLC控制．PLC为可编程逻辑控制器，其可靠性高，抗干扰能力强，配套齐全，功能完善，适用性强，易学易用，建造工作量小，维护方便，容易改造，体积小，重量轻，能耗低．PLC不仅具有丰富的逻辑控制指令和高级应用指令，还有自身的网络体系和开放I/O及通讯接口．本设计采用PLC控制需要的输入、输出点数较多，因此选用三菱PLC FX2N－128MR型，其输入和输出均为64点，继电器形式，该产品以高速、强大的基本性能，适用于一般逻辑控制以及其它广泛用途．电气控制原理和PLC程序在此略去．