本發明涉及型材切割技術領域，特別涉及一種型材切割系統及型材切割工藝。
背景技術：
型材，尤其是鋁型材，已廣泛應用于建筑行業及工業行業，如建筑門窗、幕墻、室內外裝飾、工業現場圍欄及設備支架系統等。
眾所周知的，在使用時，需要根據使用需求對鋁型材進行切割，以建筑門窗為例，需要根據門窗的尺寸將鋁型材切割出合適的長度，且為滿足拼接需要，在切割時要使其端部形成45°倒角。
現有技術中，在對型材進行切割的過程中，需要工藝人員根據用戶需求及原材料長度安排工藝方案，現場根據工藝方案調整切割機鋸片角度及切割點，然后裝料試切，對試切品進行檢測，合格后大批量生產，這種生產方式人工消耗大，需要工藝人員一名，且由于型材的長度可達6米，現場每臺設備至少還需要配備兩名工人進行上料卸料，勞動強度大，切割機鋸頭的位置依靠人工按切割機的標尺目測確定，切割精度低，且切割現場工作環境惡劣，操作工人長時間靠近切割機并在粉塵、噪聲環境中工作，影響健康且存在安全隱患。
因此，如何改善目前的型材切割方式，以降低人工需求及勞動強度，提高切割精度，消除安全健康隱患，成為本領域技術人員亟待解決的重要技術問題。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明的第一個目的在于提供一種型材切割系統，以有效降低人工需求及勞動強度，提高切割精度，消除安全健康隱患；本發明的第二個目的在于提供一種基于上述型材切割系統的型材切割工藝。
為實現上述目的,本發明提供如下技術方案：
一種型材切割系統，包括：
用于堆垛原料的上料工位；
切割工位，包括支撐臺以及設置于所述支撐臺上的至少兩個支撐座，至少兩個所述支撐座中的至少一個為可沿u軸方向滑動的移動支承座，其余的為固定支承座，且所述移動支撐座上設置有第一鋸切裝置，所述第一鋸切裝置包括鋸頭以及用于調整鋸頭角度并使之伸出的鋸頭行走機構；
用于碼放切割成品的下料工位；
搬運機構，包括抓手以及xyz軸抓手架，所述抓手通過所述xyz軸抓手架設置于所述上料工位、所述切割工位以及所述下料工位的上方；
控制器，用于控制所述移動支撐座、所述鋸切裝置以及所述xyz軸抓手架按照預定指令動作。
優選地，所述固定支承座上設置有第二鋸切裝置，所述第二鋸切裝置包括鋸頭以及用于調整鋸頭角度并使之伸出的鋸頭行走機構。
優選地，所述鋸頭行走機構包括連接于所述鋸頭的伸出裝置，所述伸出裝置為活塞缸；或者為直線電機及滑軌配合結構；或者伺服電機與傳動機構配合機構。
優選地，所述鋸頭行走機構包括連接于所述伸出裝置的角度調節裝置，所述角度調節裝置為伺服電機或活塞缸。
優選地，所述xyz軸抓手架包括y軸支架、設置于所述y軸支架上的x軸支架以及設置于所述x軸支架上的z軸支架，所述抓手設置于所述z軸支架，所述x軸支架與所述y軸支架之間設置有用于驅動所述x軸支架沿y軸移動的y軸驅動裝置，所述z軸支架與所述x軸支架之間設置有用于驅動所述z軸支架沿x軸及z軸移動的xz軸驅動裝置。
優選地，所述抓手設置有至少兩個。
一種基于上述任一項所述的型材切割系統的型材切割工藝，包括步驟：
1)向控制器輸入成品需求數據，所述控制器根據輸入的數據計算原料分隔分數、余料情況；
2)通過抓手抓取原料放入切割工位；
3)所述控制器控制移動支承座移動并控制鋸頭行走機構調整鋸頭位置進行切割；
4)通過所述抓手抓取成品放入下料工位；
5)通過所述抓手抓取剩余原料移動至切割位置；
6)重復所述步驟3)～所述步驟5)，直至剩余原料不滿足工藝要求；
7)重復所述步驟2)～所述步驟6)。
優選地，所述抓手包括前端抓手以及后端抓手，則所述步驟2)中，所述前端抓手與所述后端抓手同步抓取原料并將所述原料定位在切割工位。
優選地，所述步驟4)具體為：
41)所述前端抓手抓取成品放入下料工位；
42)所述后端抓手抓取剩余原料向前移動將剩余原料帶至切割位置。
優選地，若剩余原料較長，則所述步驟42)中，所述前端抓手完成下料后，與所述后端抓手同步后移抓取剩余原料并將其帶至切割位置。
本發明提供的型材切割系統，主要用于型材切割，但并不限于型材切割，通過更換鋸頭，還可對鋼管、角鋼、方管等材料進行切割，包括上料工位、切割工位、下料工位、搬運機構以及控制器，其中，上料工位用于堆垛原料；切割工位包括支撐臺以及設置于支撐臺上的至少兩個支撐座，至少兩個所述支撐座中的至少一個為可沿u軸方向滑動的移動支承座，其余的為固設于所述支撐臺上的固定支承座，若移動支承座的數量為多個，其可設置于固定支承座同一側，也可分布于固定支承座的兩側，且移動支撐座上設置有第一鋸切裝置，第一鋸切裝置包括鋸頭以及用于調整鋸頭角度并使之伸出的鋸頭行走機構，此處所說的伸出可以是自后向前伸出，也可以是自上而下伸出，也可以是沿圓弧方向落下伸出；下料工位用于碼放切割成品；搬運機構包括抓手以及xyz軸抓手架，抓手通過xyz軸抓手架設置于上料工位、切割工位以及下料工位的上方，xyz軸抓手架可帶動抓手沿x軸、y軸以及z軸移動，上述的u軸目的在于與x軸、y軸及z軸區分，實際u軸方向與x軸方向平行；控制器用于控制移動支撐座、鋸切裝置以及xyz軸抓手架按照預定指令動作，如控制移動支撐座沿u軸移動，控制鋸切裝置中的鋸頭伸出和/或調整鋸頭的角度，或者控制xyz軸抓手架帶動抓手移動；
在應用時，利用物流系統將原料堆垛于上料區，然后向控制器輸入成品需求數據，如成品長度、倒角度數、需求數量等信息，控制器根據上述的信息數據計算型材原材料分隔分數、余料情況，然后控制器控制xyz軸抓手架帶動抓手運動至原料上方抓取原料放入切割工位，隨后控制器控制鋸頭行走機構調節鋸頭角度并使鋸頭伸出進行切割，切割完成后，利用抓手將成品放入下料工位，并將剩余原料帶至切割位置繼續切割，直到剩余原料的長度無法滿足工藝要求，然后再去抓取下一根原料進行切割，如此往復，直至滿足數量要求；由此可見，上述的型材切割系統，工藝排布、上料、下料以及鋸頭的調整均通過控制器實現自動化，操作人員只需遠程輸入數據即可，無需現場操作，既能提高切割精度，又可以節省人力，消除現場操作存在的安全隱患，同時避免現場噪音及粉塵對健康的危害。
為了達到上述第二個目的，本發明還提供了一種基于上述型材切割系統的型材切割工藝。由于上述的型材切割系統具有上述技術效果，基于該型材切割系統的型材切割工藝也應具有相應的技術效果。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例提供的型材切割系統的軸測圖。
圖中：
上料工位1；原料2；支撐臺3；移動支承座4；固定支承座5；鋸切裝置6；下料工位7；成品8；抓手9；xyz軸抓手架10；y軸支架101；y軸驅動裝置102；z軸支架103；xz軸驅動裝置104；x軸支架105。
具體實施方式
本發明的第一個目的在于提供一種型材切割系統，該型材切割系統的結構設計可以有效降低人工需求及勞動強度，提高切割精度，消除安全健康隱患；本發明的第二個目的在于提供一種基于上述型材切割系統的型材切割工藝。
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
請參閱圖1，圖1為本發明實施例提供的型材切割系統的軸測圖。
本發明實施例提供的一種型材切割系統，主要用于型材切割，但并不限于型材切割，通過更換鋸頭，還可對鋼管、角鋼、方管等材料進行切割，包括上料工位1、切割工位、下料工位7、搬運機構以及控制器。
其中，上料工位1用于堆垛原料2；切割工位包括支撐臺3以及設置于支撐臺3上的至少兩個支撐座，至少兩個支撐座中的至少一個為可沿u軸方向移動的移動支承座4，其余的為固設于支撐臺3上的固定支承座5，移動支承座4能夠靠近或遠離固定支承座5，若移動支承座4的數量為多個，其可設置于固定支承座5同一側，也可分布于固定支承座5的兩側，且移動支撐座上設置有第一鋸切裝置6，第一鋸切裝置6包括鋸頭以及用于調整鋸頭角度并使之伸出的鋸頭行走機構，此處所說的伸出可以是自后向前伸出，也可以是自上而下伸出，也可以是沿圓弧方向落下伸出；下料工位7用于碼放切割成品8；搬運機構包括抓手9以及xyz軸抓手架10，抓手9通過xyz軸抓手架10設置于上料工位1、切割工位以及下料工位7的上方，xyz軸抓手架10可帶動抓手9沿x軸、y軸以及z軸移動，上述的u軸目的在于與x軸、y軸及z軸區分，實際u軸方向與x軸方向平行；控制器用于控制移動支撐座、鋸切裝置6以及xyz軸抓手架10按照預定指令動作，如控制移動支撐座沿u軸移動，控制鋸切裝置6中的鋸頭伸出和/或調整鋸頭的角度，或者控制xyz軸抓手架10帶動抓手9移動。
與現有技術相比，本發明提供的型材切割系統，在應用時，利用物流系統將原料2堆垛于上料區，然后向控制器輸入成品8需求數據，如成品8長度、倒角度數、需求數量等信息，控制器根據上述的信息數據計算型材原材料分隔分數、余料情況，然后控制器控制xyz軸抓手架10帶動抓手9運動至原料2上方抓取原料2放入切割工位，隨后控制器控制鋸頭行走機構調節鋸頭角度并使鋸頭伸出進行切割，切割完成后，利用抓手9將成品8放入下料工位7，并將剩余原料2帶至切割位置繼續切割，直到剩余原料2的長度無法滿足工藝要求，然后再去抓取下一根原料2進行切割，如此往復，直至滿足數量要求；由此可見，上述的型材切割系統，工藝排布、上料、下料以及鋸頭的調整均通過控制器實現自動化，操作人員只需遠程輸入數據即可，無需現場操作，既能提高切割精度，又可以節省人力，消除現場操作存在的安全隱患，同時避免現場噪音及粉塵對健康的危害。
在型材端部不需要倒角時，固定支承座5無需設置鋸切裝置6，但是若型材應用于如建筑門窗時，其兩端可能都需要倒角，這時若只在移動支承座4上設置鋸切裝置6，雖然也能夠進行切割，但需要將型材調轉180°，會導致操作步驟增加，生產效率降低，因此，在本發明實施例中，固定支承座5上設置有第二鋸切裝置6，與第一鋸切裝置6相同，第二鋸切裝置6也包括鋸頭以及用于調整鋸頭角度并使之伸出的鋸頭行走機構，進一步地，固定支承座5上的第二鋸切裝置6的數量不僅限于一個，當固定支承座5的兩側均設置有移動支承座4時，可在固定支承座5上設置兩個第二鋸切裝置6。
在切割過程中，必須利用鋸頭行走機構驅動鋸頭相對于型材移動，因此，鋸頭行走機構中應當包括一個連接于鋸頭用于使具有伸出的伸出裝置，當然，該伸出裝置可采用多種結構，如活塞缸，比如氣缸及液壓缸；或者為直線電機及滑軌配合結構，即將鋸頭設置于直線電機上，而將滑軌固定于支架或其他物體上，這樣當直線電機沿滑軌移動時，鋸頭將隨之伸出或縮回；或者伺服電機與傳動機構配合機構，該傳動機構可以是凸輪連桿機構，也可以是蝸輪蝸桿機構，或者是絲杠滑塊機構，在本發明實施例中，為提高精度及穩定性，優先使用伺服電機與絲杠滑塊機構配合的結構。
進一步優化上述技術方案，在型材使用時，端部90°及45°倒角較為常用，因此，鋸頭行走機構還應當具有用于調節鋸頭角度的角度調節裝置，在本發明實施例中，角度調節裝置連接于上述的伸出裝置，更進一步地，角度調節裝置可以為活塞缸，如氣缸，利用氣缸的伸出和縮回兩種狀態保證鋸頭的翻轉角度為45°，從而保證型材切割系統能夠至少具有垂直切割及45°切割兩種切割方式；當然，該角度調節裝置還可以是伺服電機，利用伺服電機的旋轉可任意調整鋸頭的角度，使型材切割系統滿足更多的要求，或者，角度調節裝置還可以角度螺柱，利用手動調整角度螺栓頂住的方式調節角度。
如圖1所示，在本發明一具體實施例中，xyz軸抓手架10包括y軸支架101、設置于y軸支架101上的x軸支架105以及設置于x軸支架105上的z軸支架103，抓手9設置于z軸支架103，x軸支架105與y軸支架101之間設置有用于驅動x軸支架105沿y軸移動的y軸驅動裝置102，z軸支架103與x軸支架105之間設置有用于驅動z軸支架103沿x軸及z軸移動的xz軸驅動裝置104，上述的y軸驅動裝置102以及xz軸驅動裝置104可以為活塞缸，也可以為伺服電機與絲杠配合的結構，在本發明實施例中，為提高精度，優先選擇伺服電機與絲杠配合的結構作為上述的驅動裝置。
更進一步地，抓手9可通過一伺服電機可轉動地連接于z軸支架103上，以便于原料的調轉。
在本發明一實施例中，上述x軸、y軸、z軸以及u軸上的運動均采用絕對編碼器無擋塊回零控制，通過電池保存各軸零點，免去開機后尋零過程；當然，出于成本的考慮，還可以采用相對編碼器有擋塊回零控制，以降低成本，但每次開機需完成尋零過程，即需要保證關機時抓持器及切割工位無料。
型材的長度一般較長，可達數米，因此，僅依靠一個抓手9抓取原料2，一方面不穩定，不便于定位，一方面由于原料2較長，在抓取時，原料2容易彎曲扭轉，影響定位及切割效果，有鑒于此，在本發明實施例中，抓手9設置有至少兩個。
在上述的型材切割系統中，為保證精度，由于涉及的軸數及驅動電機的數量特別多，不采用伺服技術無法保證精度，因此上述的驅動裝置均有限采用了伺服電機，在這種情況下，控制器優先選用plc，各伺服電機接入plc，即采用plc主控伺服驅動系統進行控制，并根據客戶需求優化軟件編程，實現設備本身配置的柔性化。
當然，plc主控伺服驅動系統只是一種最經濟配置形式，實際并不局限于此，為提高精度，在大型設備和質量要求更高的場合可采用機器人伺服控制系統配合伺服驅動系統實現，更進一步地，在高端高精度要求的場合可采用cnc控制。
進一步優化上述技術方案，還可在控制器中加入mes生產管理技術，由erp導入生產訂單數據，在mes系統中完成復雜的工藝數據計算，對物料輸入輸出都使用自動線的現場實現生產全過程的管理；或者，可在控制器中加入hmi控制技術，本方案中hmi除作為傳統的顯示及操作外，通過vbs腳本編程實現切割長度、角度及工藝的計算。
本發明實施例還提供了一種基于上述任一項所述的型材切割系統的型材切割工藝，包括步驟：
s1：向控制器輸入成品8需求數據，控制器根據輸入的數據計算原料2分隔分數、余料情況；
s2：通過抓手9抓取原料2放入切割工位；
s3：控制器控制移動支承座4移動并控制鋸頭行走機構調整鋸頭位置進行切割；
s4：通過抓手9抓取成品8放入下料工位7；
s5：通過抓手9抓取剩余原料2移動至切割位置；
s6：重復步驟s3～步驟s5，直至剩余原料2不滿足工藝要求；
s7：重復步驟s2～步驟s6，直至成品8數量滿足要求。
由于上面已經說明了型材切割系統具有的技術效果，基于該型材切割系統的型材切割工藝也應具有相應的技術效果，在此不再贅述。
如上面所述，由于原料2較長，抓手9存在多個的情況，比如兩個，在此對抓手9數量為兩個的情況進行舉例說明，當抓手9包括前端抓手9以及后端抓手9時，若抓手9數量布置兩個，可將最靠近固定支承座5的一個定義為前端抓手9，而其他的定義為后端抓手9，則在步驟s2中，前端抓手9與后端抓手9同步抓取原料2并將原料2定位在切割工位，進一步地，前端抓手9與后端抓手9的x向及z向采用分時的同步驅動控制，即根據工藝抓取整根原材料或較長料時采用同步控制保證不會造成材料的扭曲、變形、撕裂。
當工藝進行至步驟s4時，步驟s4具體為：
s41：前端抓手9抓取成品8放入下料工位7；此時，根據xyz抓手架10結構的不同，后端抓手9可抓取剩余原料2停留在原地，或者將剩余原料2留在切割工位隨前端抓手9同步移動至下料工位7。
s42：待前端抓手9完成下料后，后端抓手9抓取剩余原料2向前移動將剩余原料2帶至切割位置。
進一步優化上述技術方案，若切割后的剩余原料2較長，則步驟s42中，前端抓手9完成下料后，與后端抓手9同步后移抓取剩余原料2并將其帶至切割位置。
本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。