CN103143846B - 一种激光切割机转塔式喷嘴自动更换装置 - Google Patents

Abstract

一种激光切割机转塔式喷嘴自动更换装置。提供了一种结构简单，方便快速更换喷嘴、提高了工作效率的激光切割机转塔式喷嘴自动更换装置。所述激光切割机包括工作台、切割头和喷嘴，所述喷嘴可拆卸连接在所述切割头上；在所述工作台的任一边角位置设置有所述喷嘴自动更换装置，所述喷嘴自动更换装置包括转台、喷嘴接收构件、箱体、传动轴、升降气缸和齿轮传动机构。本发明不需要操作者进行操作，尤其在自动运行的模式下，缩短了非生产时间，提高了工作效率、节约成本。

Description

一种激光切割机转塔式喷嘴自动更换装置

技术领域

本发明涉及激光切割机，尤其涉及用于更换喷嘴的转塔式喷嘴自动更换装置。

背景技术

激光切割作为一种新型热切割技术，具有切割速度快，生产效率高，切割端面质量好，热影响区小和环保等优点，已经成为主要的金属板材切割方式之一，得到了越来越广泛的应用。然而，在加工不同厚度、材料等板材的生产加工过程中，必须将不同类型的喷嘴安装到激光切割头上，才能实现正常的工作。现有技术中，手动更换是常用的更换方式，相对时间长，影响加工效率。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种结构简单，方便快速更换喷嘴、提高了工作效率的激光切割机转塔式喷嘴自动更换装置。

    本发明的技术方案是：所述激光切割机包括工作台、切割头和喷嘴，所述喷嘴可拆卸连接在所述切割头上；在所述工作台的任一边角位置设置有所述喷嘴自动更换装置，所述喷嘴自动更换装置包括转台、喷嘴接收构件、箱体、传动轴、升降气缸和齿轮传动机构；

所述转台的顶面在同一圆周上均布若干孔，所述喷嘴接收构件设在所述孔内；

所述箱体的顶面设有一转台安置孔和传动轴安置孔一，所述箱体的底面设有传动轴安置孔二，所述齿轮传动机构设置在所述箱体内；

所述转台活动连接在所述转台安置孔内；所述传动轴活动连接在所述传动轴安置孔一和传动轴安置孔二之间、且能做轴向运动；

所述齿轮传动机构包括设置在所述传动轴下部的动力接收齿轮、设置在所述传动轴中部的小齿轮、设置在所述转台下部的大齿轮；所述传动轴设在所述升降气缸上，所述大齿轮和小齿轮在所述升降气缸的驱动下做啮合、分离切换；

所述传动轴轴线与所述转台顶面若干孔同一圆周的圆周线垂直交汇。

    所述喷嘴通过螺纹连接在所述切割头上，所述孔呈上大下小的阶梯孔，所述喷嘴接收构件包括转轴和喷嘴固定块，所述转轴截面呈阶梯形，所述转轴与所述孔相适配；所述转轴的顶面开设有连接孔，所述喷嘴固定块呈筒状，所述喷嘴固定块连接在所述转轴的连接孔内；

     所述喷嘴可拆卸连接在所述喷嘴固定块上，所述喷嘴固定块的上筒口在内圈上开设了一对相对的沉槽，且连通所述沉槽分别开设了相对的卡槽，所述喷嘴呈锥状，在所述喷嘴的圆周面上设有一对相对的卡齿，所述卡齿与所述卡槽相适配；所述喷嘴通过卡齿活动连接在所述喷嘴固定块的沉槽内；

    所述转轴的底面设有型孔，所述传动轴的顶部截面呈与所述型孔相适配的型面。

还包括滑块和弹簧，所述滑块和弹簧设在所述转轴的连接孔内；所述滑块具有中孔，所述滑块的顶面开设有喷嘴口，所述喷嘴口的尺寸小于所述中孔的尺寸；所述滑块的底面设有一圈凸环，所述弹簧与所述滑块的中孔相适配，所述滑块通过弹簧呈间隙配合连接在所述喷嘴固定块的下筒口。

所述传动轴的顶部截面呈带切口的圆形、方形或六边形。

本发明在工作台上设置了喷嘴自动更换装置，在更换过程中，切割头移动到转台上，通过旋转工作台，选择所需喷嘴与切割头位置对应，然后传动轴通过齿轮传动机构实现喷嘴的安装或拆卸。喷嘴接收装置设置在转台的孔内，能够有效的固定和夹紧喷嘴，保证了喷嘴更换动作的可靠性。使用喷嘴自动更换装置，可让机床快速地进入运行模式，在加工新任务时，喷嘴自动更换装置会立即发挥作用，移开正在加工的喷嘴，然后从喷嘴库中调入一个新的喷嘴。本发明不需要操作者进行操作，尤其在自动运行的模式下，缩短了非生产时间，提高了工作效率、节约成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是图1中A-A面的剖视图，

图3是本发明中喷嘴接收构件的结构示意图，

图4是图3的俯视图，

图5是图4中B-B面的剖视图，

图6是本发明中喷嘴接收构件的立体结构示意图，

图7是本发明中喷嘴固定块的结构示意图，

图8是本发明中喷嘴固定块的立体结构示意图一，

图9是本发明中喷嘴固定块的立体结构示意图二，

图10是本发明中喷嘴的结构示意图，

图11是图10的俯视图，

图12是本发明中喷嘴的立体结构示意图，

图13是本发明中喷嘴更换动作的视图一，

图14是本发明中喷嘴更换动作的视图二，

图15是本发明中喷嘴更换动作的视图三，

图16是本发明中喷嘴更换动作的视图四；

图中1是电机，2是箱体，3是主动齿轮，4是胀紧套，5是大齿轮，6是锁紧螺母，7是角接触球轴承，8是压盖，9是转台，90是孔，10是升降气缸，11是传动轴，110是小齿轮，12是深沟球轴承，13是从动齿轮，14是轴承座，15是喷嘴接收构件，16是喷嘴，160是卡齿，17是切割头，18是转轴压盖，19是转轴轴承座，20是转轴，200是型孔，21是喷嘴固定块，211是沉槽，212是卡槽，22是弹簧，23是滑块，24是螺母。

具体实施方式

    本发明如图1-16所示，所述激光切割机包括工作台、切割头17和喷嘴16，所述喷嘴16可拆卸连接在所述切割头17上；在所述工作台的任一边角位置设置有所述喷嘴自动更换装置，所述喷嘴自动更换装置包括转台9、喷嘴接收构件15、箱体2、传动轴11、升降气缸10和齿轮传动机构；

所述转台9的顶面在同一圆周上均布若干孔90，所述喷嘴接收构件15设在所述孔90内；

所述箱体2的顶面设有一转台安置孔和传动轴安置孔一，所述箱体2的底面设有传动轴安置孔二，所述齿轮传动机构设置在所述箱体2内；在传动轴安置孔一和传动轴安置孔二内，分别设有深沟球轴承12，提高传动轴11的传动可靠性。

所述转台9活动连接在所述转台安置孔内；所述传动轴活动连接在所述传动轴安置孔一和传动轴安置孔二之间、且能做轴向运动；在实际应用中，转台安置孔呈阶梯沉孔，在阶梯沉孔内设有一对角接触轴承7，所述转台9穿过所述转台安置孔、且通过台阶面连接在一对角接触轴承7上，同时，在一对角接触轴承7的顶面和底面分别设有压盖8和锁紧螺母6（锁紧螺母6连接在转台9上、且锁紧螺母6位于角接触轴承7的下方），实现对转台9位置的固定；

所述齿轮传动机构包括设置在所述传动轴11下部的动力接收齿轮（即从动齿轮13）、设置在所述传动轴11中部的小齿轮110、设置在所述转台9下部的大齿轮5，大齿轮5通过固定连接在转台9上的胀紧套4，从而实现固定连接转台9，其中胀紧套4位于锁紧螺母6的下部；所述传动轴11设在所述升降气缸10上，所述大齿轮5和小齿轮110在所述升降气缸10的驱动下做啮合、分离切换；在箱体2上设有轴承座14，轴承座14位于小齿轮110和动力接收齿轮之间，提高了传动轴11动作的可靠性；

在驱动方面，本案采用的是电机1驱动主动齿轮3，从而驱动动力接收齿轮实现传动轴11的动作。

所述传动轴11轴线与所述转台9顶面若干孔同一圆周的圆周线垂直交汇。

所述喷嘴16通过螺纹连接在所述切割头17上，所述孔90呈上大下小的阶梯孔，所述喷嘴接收构件15包括转轴20和喷嘴固定块21，所述转轴20截面呈阶梯形，所述转轴20与所述孔90相适配；所述转轴20的顶面开设有连接孔，所述喷嘴固定块21呈筒状，所述喷嘴固定块21连接在所述转轴20的连接孔内；实际中，可以在转轴20顶面开设螺纹孔，所述喷嘴固定块21的外表面设有螺纹，所述喷嘴固定块21通过螺纹连接在所述转轴20的螺纹孔内，便于喷嘴固定块21的生产加工，实现两者的可拆卸连接、易更换；也可以将喷嘴固定块21固定连接在转轴20上；其中喷嘴16的螺纹旋向与所述喷嘴固定块21的螺纹旋向相反；

     所述喷嘴16可拆卸连接在所述喷嘴固定块21上，所述喷嘴固定块21的上筒口在内圈上开设了一对相对的沉槽211，且连通所述沉槽211分别开设了相对的卡槽212，所述喷嘴16呈锥状，在所述喷嘴16的圆周面上设有一对相对的卡齿160，所述卡齿160与所述卡槽212相适配；所述喷嘴通过卡齿160活动连接在所述喷嘴固定块21的沉槽211内；

    所述转轴20的底面设有型孔200，所述传动轴11的顶部截面呈与所述型孔200相适配的型面。

还包括滑块23和弹簧22，所述滑块23和弹簧22设在所述转轴20的连接孔内；所述滑块23具有中孔，所述滑块23的顶面开设有喷嘴口，所述喷嘴口的尺寸小于所述中孔的尺寸；所述滑块23的底面设有一圈凸环，所述弹簧22与所述滑块23的中孔相适配，所述滑块23通过弹簧22呈间隙配合连接在所述喷嘴固定块21的下筒口。弹簧22所支配的滑块23适应了喷嘴16上升或下降的过程，使得喷嘴16的安装和拆卸过程可靠性高。

所述传动轴11的顶部截面呈带切口的圆形、方形或六边形。传动轴11以型面连接带动喷嘴接收构件15旋转，具有：1）、对中性好；2）、连接面上没有应力键槽，减少应力集中；3）、可传递较大扭矩。

如图3-6所示，实际应用中，喷嘴接收构件15还包括转轴压盖18和转轴轴承座19；转轴20通过轴承连接在转轴轴承座19上，转轴压盖18设在转轴轴承座19上，在转轴20上还设有螺母24，螺母24设在轴承的下方，实现对转轴20位置的固定、锁紧；

喷嘴接收构件15中的转轴轴承座19可以通过四颗螺钉固定连接在转台9上的孔90内；也可以通过四颗改制螺钉、内置弹簧，在喷嘴接收构件15与转台9之间有缓冲间隙，实现两者之间的柔性连接。

其动作方式为：转轴20带动喷嘴固定块21绕自身轴线旋转（正转或反转），安装或拆卸喷嘴16，更换中，喷嘴卡齿160逐渐伸入到沉槽211内，喷嘴16下部对应连接滑块23喷嘴口，喷嘴固定块21旋转，将卡齿160旋入卡槽212内固定，旋转进行拆卸。喷嘴16拆卸后，喷嘴卡齿160设在喷嘴固定块21的卡槽212内，通过弹簧22推动滑块23将喷嘴16固定在喷嘴固定块21上，滑块23与喷嘴固定块21为间隙配合，滑块底面的凸环起限位的作用。喷嘴安装时，卡齿160的位置处于沉槽211内。其中，在喷嘴固定块21与转轴20螺纹连接时，喷嘴固定块21与转轴20的拧紧扭力大于喷嘴16与切割头17的拧紧扭力。

如图13-16所示，本案的动作过程为：在机床更换喷嘴16时，电机1通过减速齿轮带动转台9将喷嘴接收构件15绕自身中心线旋转至与传动轴11同轴线；同时，切割头17运动至与传动轴11同轴线，切割头17下降，喷嘴16与喷嘴接收构件15相结合；此时，升降气缸10向上顶传动轴11，使传动轴11脱离大齿轮5，同时传动轴11顶部插入喷嘴接收构件15，起定位和传动的作用。电机1通过驱动主动齿轮3，实现动力接收齿轮和传动轴11带动喷嘴接收构件15旋转，将喷嘴16旋离激光切割头17；切割头17升起，升降气缸10向下动作，将传动轴11中部小齿轮110与大齿轮5啮合，电机1带动转台9旋转，将待更换喷嘴16运动至切割头17下方，切割头17下移，升降气缸10上顶，电机1带动喷嘴16旋入激光切割头17上。

Claims (3)

1.一种激光切割机转塔式喷嘴自动更换装置，所述激光切割机包括工作台、切割头和喷嘴，所述喷嘴可拆卸连接在所述切割头上；其特征在于，在所述工作台的任一边角位置设置有所述喷嘴自动更换装置，所述喷嘴自动更换装置包括转台、喷嘴接收构件、箱体、传动轴、升降气缸和齿轮传动机构；

所述转台的顶面在同一圆周上均布若干孔，所述喷嘴接收构件设在所述孔内；

所述箱体的顶面设有一转台安置孔和传动轴安置孔一，所述箱体的底面设有传动轴安置孔二，所述齿轮传动机构设置在所述箱体内；

所述转台活动连接在所述转台安置孔内；所述传动轴活动连接在所述传动轴安置孔一和传动轴安置孔二之间、且能做轴向运动；

所述齿轮传动机构包括设置在所述传动轴下部的动力接收齿轮、设置在所述传动轴中部的小齿轮、设置在所述转台下部的大齿轮；所述传动轴设在所述升降气缸上，所述大齿轮和小齿轮在所述升降气缸的驱动下做啮合、分离切换；

所述传动轴轴线与所述转台顶面若干孔同一圆周的圆周线垂直交汇；

所述喷嘴通过螺纹连接在所述切割头上，所述孔呈上大下小的阶梯孔，所述喷嘴接收构件包括转轴和喷嘴固定块，所述转轴截面呈阶梯形，所述转轴与所述孔相适配；所述转轴的顶面开设有连接孔，所述喷嘴固定块呈筒状，所述喷嘴固定块设在所述转轴的连接孔内；

所述喷嘴可拆卸连接在所述喷嘴固定块上，所述喷嘴固定块的上筒口在内圈上开设了一对相对的沉槽，且连通所述沉槽分别开设了相对的卡槽，所述喷嘴呈锥状，在所述喷嘴的圆周面上设有一对相对的卡齿，所述卡齿与所述卡槽相适配；所述喷嘴通过卡齿活动连接在所述喷嘴固定块的沉槽内；

    所述转轴的底面设有型孔，所述传动轴的顶部截面呈与所述型孔相适配的型面。

2.根据权利要求1所述的一种激光切割机转塔式喷嘴自动更换装置，其特征在于，还包括滑块和弹簧，所述滑块和弹簧设在所述转轴的连接孔内；所述滑块具有中孔，所述滑块的顶面开设有喷嘴口，所述喷嘴口的尺寸小于所述中孔的尺寸；所述滑块的底面设有一圈凸环，所述弹簧与所述滑块的中孔相适配，所述滑块通过弹簧呈间隙配合连接在所述喷嘴固定块的下筒口。

3.根据权利要求1所述的一种激光切割机转塔式喷嘴自动更换装置，其特征在于，所述传动轴的顶部截面呈带切口的圆形、方形或六边形。