CN105397306A - 激光切管机及其切管方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光切管机及其切管方法，所述激光切管机包括龙门架、激光切割头，固定装置以及PLC控制器，所述龙门架上设有能够沿龙门架作水平X轴移动的第一驱动架，所述第一驱动架上设有能够沿第一驱动架作竖直Z轴移动的第二驱动架，所述第二驱动架上设有能够绕第二驱动架在水平面上作水平转动的旋转架，所述激光切割头安装在所述旋转架上，并能够绕所述旋转架在竖直面上作竖直转动。所述激光切管机能够多角度地对管材进行转向切割，管材切割精确、对接时能够平整对接，对接质量高。所述激光切管机的切管方法对管材切割精确。

Description

激光切管机及其切管方法

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种激光切管机及其切管方法。

背景技术

随着机械五金、建筑施工、运动器材等行业的发展，管材加工应用越来越普遍。传统的，采用一些机械式的加工方式进行管材切割，但切割效率低、精度低。随着激光技术的兴起，采用激光进行管材切割得到了广泛的应用。一般的，激光切管设备的切割头都是垂直于材料面进行切割，但是由于材料板厚问题，切出来角度无法达到要求效果。例如，如图1所示，两个不是90度切面的管进行对接时，由于材料板厚问题，可能会造成对接不全面的问题，从而需要专门人员对管材进行打磨才能做出需要的效果，消耗的工时过长，且对接质量也不高。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种切割精确、能够实现管材多角度切割的激光切管机及其切管方法。

其技术方案如下：

一种激光切管机，包括龙门架、激光切割头，固定装置以及PLC控制器，所述龙门架上设有能够沿龙门架作水平X轴移动的第一驱动架，所述第一驱动架上设有能够沿第一驱动架作竖直Z轴移动的第二驱动架，所述第二驱动架上设有能够绕第二驱动架在水平面上作水平转动的旋转架，所述激光切割头安装在所述旋转架上，并能够绕所述旋转架在竖直面上作竖直转动，所述固定装置位于所述龙门架下方用于固定管材，所述第一驱动架、第二驱动架、旋转架以及激光切割头分别与所述PLC控制器电连接。

在其中一个实施例中，所述固定装置包括安装台架、第一固定件和第二固定件，所述第一固定件固定安装在所述安装台架靠近所述龙门架的一端，所述第二固定件安装在所述安装台架上并能够沿安装台架作水平Y轴移动，所述管材安装在所述第一固定件和第二固定件上，所述管材能够在所述第一固定件上作A1轴旋转，所述管材能够在所述第二固定件上作A2轴旋转，所述第一固定件、第二固定件分别与所述PLC控制器电连接。

在其中一个实施例中，所述第一固定件包括第一基座、第一旋转盘、第一卡爪以及第一驱动机构，所述第一基座固定在所述安装台架上，所述第一基座上开设有第一穿管通孔，所述第一旋转盘和第一卡爪固定连接并分别位于所述第一穿管通孔的两侧，所述第一驱动机构位于所述第一基座上与所述第一旋转盘连接，所述第一驱动机构通过所述PLC控制器控制，所述管材穿过所述第一穿管通孔并通过所述第一卡爪夹紧，所述管材能够沿所述第一穿管通孔作A1轴旋转。

在其中一个实施例中，所述第二固定件包括第二基座、第二旋转盘、第二卡爪以及第二驱动机构，所述第二基座能够沿所述安装台架作水平Y轴移动，所述第二基座上开设有第二穿管通孔，所述第二旋转盘和第二卡爪固定连接并分别位于所述第二穿管通孔的两侧，所述第二驱动机构位于所述第二基座上与所述第二旋转盘连接，所述第二驱动机构通过所述PLC控制器控制，所述管材穿过所述第二穿管通孔并通过所述第二卡爪夹紧，所述管材能够沿所述第二穿管通孔作A2轴旋转。

在其中一个实施例中，所述安装台架上设有Y轴滑轨，所述第二基座上设有与所述Y轴滑轨匹配的Y轴滑槽，所述第二基座上设有驱动其自身沿Y轴运动的Y轴电机，所述Y轴电机通过所述PLC控制器控制。

在其中一个实施例中，所述龙门架上设有X轴滑轨，所述第一驱动架上设有与所述X轴滑轨匹配的X轴滑槽，所述第一驱动架包括驱动其自身运动的X轴电机，所述X轴电机通过所述PLC控制器控制。

在其中一个实施例中，所述第一驱动架上设有Z轴滑台，所述第二驱动架上设有与所述Z轴滑台匹配的Z轴滑槽，所述第二驱动架包括驱动其自身运动的Z轴电机，所述Z轴电机安装在所述第一驱动架上并通过所述PLC控制器控制。

在其中一个实施例中，所述第二驱动架上设有容纳所述旋转架的卡槽，所述旋转架的一端安装在所述卡槽中并能够在所述卡槽中水平转动；所述旋转架的另一端为法兰轴结构，所述激光切割头安装在法兰轴上并能够绕法兰轴竖直转动；所述第二驱动架内部设有驱动所述旋转架转动的水平电机，所述旋转架内部设有驱动所述激光切割头转动的竖直电机，所述水平电机和竖直电机通过所述PLC控制器控制。

一种利用上述所述的激光切管机的切管方法，包括以下步骤，

将管材安装在固定装置上；

PLC控制器接收管材成型轮廓信息，发送控制指令；

激光切割头找准管材中心位置；

PLC控制器联动控制第一驱动架沿水平X轴运动、第二驱动架沿竖直Z轴运动、旋转架进行水平转动、激光切割头进行竖直转动、第二固定件带动管材进行水平Y轴运动、管材进行A1轴旋转和管材进行A2轴旋转，激光切割头对管材进行切割。

本发明的有益效果在于：

实际对管材进行切割时，将管材安装在固定装置上，固定装置进行管材送料。切割过程中，PLC控制器联动控制第一驱动架沿水平X轴运动、第二驱动架沿竖直Z轴运动、旋转架进行水平转动、激光切割头进行竖直转动，从而带动激光切割头在切割过程中进行多角度旋转。激光切割头在切割过程中，并不总是垂直于材料面进行切割，而是可以根据管材切割的角度需要，多角度地对管材进行转向切割，切割出来的管材切边可以达到多角度效果，管材切割精确、对接时能够平整对接，对接质量高。

所述激光切管机的切管方法通过七轴联动方式对管材进行切割，激光切割头可以根据管材切割的角度需要，多角度地对管材进行转向切割，切割出来的管材切边可以达到多角度效果，管材切割精确、对接时能够平整对接。

附图说明

图1为现有技术中管材对接不全面的效果图；

图2为本发明实施例所述的激光切管机的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的激光切管机切管后得到的管材对接效果图；

图4为本发明实施例所述的龙门架的结构示意图；

图5为图2的A处放大结构示意图；

图6为本发明实施例所述的第一固定件的结构示意图；

图7为本发明实施例所述的第二固定件的结构示意图；

图8为本发明实施例所述的激光切管机的切管方法的流程示意图。

附图标记说明：

10、龙门架，10b、X轴滑轨，20、激光切割头，30、固定装置，310、安装台架，312a、Y轴滑轨,320、第一固定件，321、第一基座，322、第一旋转盘，323、第一卡爪，324、第一驱动机构，325、第一穿管通孔，330、第二固定件，330a、Y轴滑槽，331、第二基座，332、第二旋转盘，333、第二卡爪，334、第二驱动机构，335、第二穿管通孔，336、Y轴电机，40、第一驱动架，40b、X轴滑槽，410、X轴电机，420、滑台，50、第二驱动架，510、Z轴电机，520、卡槽，60、旋转架。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明：

如图2所示，一种激光切管机，包括龙门架10、激光切割头20，固定装置30以及PLC控制器，所述龙门架10上设有能够沿龙门架10作水平X轴移动的第一驱动架40，所述第一驱动架40上设有能够沿第一驱动架40作竖直Z轴移动的第二驱动架50，所述第二驱动架50上设有能够绕第二驱动架50在水平面上作水平转动的旋转架60，所述激光切割头20安装在所述旋转架60上，并能够绕所述旋转架60在竖直面上作竖直转动，所述固定装置30位于所述龙门架10下方用于固定管材，所述第一驱动架40、第二驱动架50、旋转架60以及激光切割头20分别与所述PLC控制器电连接。

实际对管材进行切割时，将管材安装在固定装置30上，固定装置30进行管材送料。切割过程中，PLC控制器联动控制第一驱动架40沿水平X轴运动、第二驱动架50沿竖直Z轴运动、旋转架60进行水平转动、激光切割头20进行竖直转动，从而带动激光切割头20在切割过程中进行多角度旋转。激光切割头20在切割过程中，并不总是垂直于材料面进行切割，而是可以根据管材切割的角度需要，多角度地对管材进行转向切割，切割出来的管材切边可以达到多角度效果，管材切割精确、对接时能够平整对接，对接质量高。如图3所示，采用本实施例所述的激光切割装置对管材进行45°切割后，在管材板厚处的切割角度仍为45°，切割得到的管材进行对接时，对接平整质量高，无需专门人员对管材进行打磨，能够有效节省人力物力。

具体的，如图2、图4所示，所述龙门架10上设有X轴滑轨10b，所述第一驱动架40上设有与所述X轴滑轨10b匹配的X轴滑槽40b，所述第一驱动架40包括驱动其自身运动的X轴电机410，所述X轴电机410通过所述PLC控制器控制。第一驱动架40通过X轴电机410驱动在龙门架10上作沿X轴的水平运动，驱动可靠。所述第一驱动架40上设有Z轴滑台420，所述第二驱动架50上设有与所述Z轴滑台420匹配的Z轴滑槽，所述第二驱动架50包括驱动其自身运动的Z轴电机510，所述Z轴电机510安装在所述第一驱动架40上并通过所述PLC控制器控制。第二驱动架50通过Z轴电机510驱动在Z轴滑台420上作沿Z轴的竖直运动，驱动可靠。X轴电机410、Z轴电机510均通过PLC控制器联动控制，运动精确。

如图4、图5所示，所述第二驱动架50上设有容纳所述旋转架60的卡槽520，所述旋转架60的一端安装在所述卡槽520中并能够在所述卡槽520中水平转动；所述旋转架60的另一端为法兰轴结构，所述激光切割头20安装在法兰轴上并能够绕法兰轴竖直转动；所述第二驱动架50内部设有驱动所述旋转架60转动的水平电机(图中未示出)，所述旋转架60内部设有驱动所述激光切割头20转动的竖直电机(图中未示出)，所述水平电机和竖直电机通过所述PLC控制器控制。旋转架60通过水平电机驱动进行水平转动，激光切割头20通过竖直电机驱动进行竖直转动，驱动可靠。水平电机和竖直电机均通过PLC控制器联动控制，运动精确。

如图2所示，所述固定装置30包括安装台架310、第一固定件320和第二固定件330，所述第一固定件320固定安装在所述安装台架310靠近所述龙门架10的一端，所述第二固定件330安装在所述安装台架310上并能够沿安装台架310作水平Y轴移动，所述管材安装在所述第一固定件320和第二固定件330上，所述管材能够在所述第一固定件320上作A1轴旋转，所述管材能够在所述第二固定件330上作A2轴旋转，所述第一固定件320、第二固定件330分别与所述PLC控制器电连接。水平X轴、竖直Z轴及水平Y轴构成空间直角坐标系，所述A1轴与A2轴是指围绕Y轴回转的方向轴。实际对管材进行切割时，将管材安装在固定装置30上，第二固定件330能够带动管材沿水平Y轴方向运动，且管材能够通过第一固定件320的控制作A1轴旋转，通过第二固定件330的控制作A2轴旋转，即管材能够多角度变换，与能够多角度转向的激光切割头20配合，能够实现管材的多角度切割。管材切割时，通过PLC同步控制第一驱动架40沿水平X轴运动、第二驱动架50沿竖直Z轴运动、旋转架60进行水平转动、激光切割头20进行竖直转动、第二固定件330带动管材进行水平Y轴运动，以及管材进行A1轴、A2轴旋转，七轴联动方式对管材进行多角度切割，达到管材需切割的效果，切割得到的管材质量高，具有一定角度管材对接时，对接平整。

如图2、图6所示，所述第一固定件320包括第一基座321、第一旋转盘322、第一卡爪323以及第一驱动机构324，所述第一基座321固定在所述安装台架310上，所述第一基座321上开设有第一穿管通孔325，所述第一旋转盘322和第一卡爪323固定连接并分别位于所述第一穿管通孔325的两侧，所述第一驱动机构324位于所述第一基座321上与所述第一旋转盘322连接，所述第一驱动机构324通过所述PLC控制器控制，所述管材穿过所述第一穿管通孔325并通过所述第一卡爪323夹紧定位，所述管材能够沿所述第一穿管通孔325作A1轴旋转。优选的，所述第一固定件320为电动四爪卡盘，电动将管材夹紧，夹紧可靠。

如图2、图7所示，所述第二固定件330包括第二基座331、第二旋转盘332、第二卡爪333以及第二驱动机构334，所述第二基座331能够沿所述安装台架310作水平Y轴移动，所述第二基座331上开设有第二穿管通孔335，所述第二旋转盘332和第二卡爪333固定连接并分别位于所述第二穿管通孔335的两侧，所述第二驱动机构334位于所述第二基座331上与所述第二旋转盘332连接，所述第二驱动机构334通过所述PLC控制器控制，所述管材穿过所述第二穿管通孔335并通过所述第二卡爪333夹紧，所述管材能够沿所述第二穿管通孔335作A2轴旋转。优选的，所述第二固定件330为电动四爪卡盘，通过电动将管材夹紧。实际安装管材时，将管材放置在第一穿管通孔325和第二穿管通孔335中，PLC控制器控制第一驱动机构324和第二驱动机构334同步卡紧管材，管材定位精度高。采用电动夹紧方式，第一卡爪323和第二卡爪333同步夹紧，并能够在达到一定阻力后停止对管材的夹紧，夹紧误差小，能够满足各种异形管材的夹紧。在实际切割时，第一驱动机构324和第二驱动机构334同步运动，能够保证管材加工角度与预设要求一致。

具体的，如图2所示，所述安装台架310上设有Y轴滑轨312a，所述第二基座331上设有与所述Y轴滑轨312a匹配的Y轴滑槽330a，所述第二基座331上设有驱动其自身沿Y轴运动的Y轴电机336，所述Y轴电机336通过所述PLC控制器控制。承载有管材的第二基座331通过Y轴电机336驱动进行Y轴运动，驱动可靠。Y轴电机通过PLC控制器联动控制，运动精确。管材实际移动时，第一固定件320带动管材沿Y轴方向移动，管材在第一基座321的第一穿管通孔325中能够实现沿Y轴的移动，第一基座321能够对管材进行定位，移动精确、可靠。

本实施例所述的激光切管机工作时，首先将管材放置在第一固定件320和第二固定件330内，PLC控制器控制第一驱动机构324和第二驱动机构334，使第一卡爪323和第二卡爪333同步卡紧管材。管材安装完成后，PLC控制器控制第二固定件330沿Y轴移动，使管材达到待加工位置，并控制激光切割头20找准管材初始切割时的中心位置。PLC控制器联动控制第一驱动架沿水平X轴运动、第二驱动架沿竖直Z轴运动、旋转架进行水平转动、激光切割头进行竖直转动、第二固定件带动管材进行水平Y轴运动、管材进行A1轴旋转和管材进行A2轴旋转，激光切割头对管材进行多角度切割。所述激光切管机能够以不垂直管材表面的方式对管材进行多角度切割，切割出来的管材切边可以达到多角度效果，管材切割精确、对接时能够平整对接，对接质量高。

如图2、图8所示，一种利用上述所述的激光切管机的切管方法，包括以下步骤，

将管材安装在固定装置30上；

PLC控制器接收管材成型轮廓信息，发送控制指令；

激光切割头20找准管材中心位置；

PLC控制器联动控制第一驱动架40沿水平X轴运动、第二驱动架50沿竖直Z轴运动、旋转架60进行水平转动、激光切割头20进行竖直转动、第二固定件330带动管材进行水平Y轴运动、管材进行A1轴旋转和管材进行A2轴旋转，激光切割头20对管材进行切割。

所述激光切管机的切管方法通过七轴联动方式对管材进行切割，激光切割头20可以根据管材切割的角度需要，多角度地对管材进行转向切割，切割出来的管材切边可以达到多角度效果，管材切割精确、对接时能够平整对接，对接质量高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种激光切管机，其特征在于，包括龙门架、激光切割头，固定装置以及PLC控制器，所述龙门架上设有能够沿龙门架作水平X轴移动的第一驱动架，所述第一驱动架上设有能够沿第一驱动架作竖直Z轴移动的第二驱动架，所述第二驱动架上设有能够绕第二驱动架在水平面上作水平转动的旋转架，所述激光切割头安装在所述旋转架上，并能够绕所述旋转架在竖直面上作竖直转动，所述固定装置位于所述龙门架下方用于固定管材，所述第一驱动架、第二驱动架、旋转架以及激光切割头分别与所述PLC控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的激光切管机，其特征在于，所述固定装置包括安装台架、第一固定件和第二固定件，所述第一固定件固定安装在所述安装台架靠近所述龙门架的一端，所述第二固定件安装在所述安装台架上并能够沿安装台架作水平Y轴移动，所述管材安装在所述第一固定件和第二固定件上，所述管材能够在所述第一固定件上作A1轴旋转，所述管材能够在所述第二固定件上作A2轴旋转，所述第一固定件、第二固定件分别与所述PLC控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的激光切管机，其特征在于，所述第一固定件包括第一基座、第一旋转盘、第一卡爪以及第一驱动机构，所述第一基座固定在所述安装台架上，所述第一基座上开设有第一穿管通孔，所述第一旋转盘和第一卡爪固定连接并分别位于所述第一穿管通孔的两侧，所述第一驱动机构位于所述第一基座上与所述第一旋转盘连接，所述第一驱动机构通过所述PLC控制器控制，所述管材穿过所述第一穿管通孔并通过所述第一卡爪夹紧，所述管材能够沿所述第一穿管通孔作A1轴旋转。

4.根据权利要求3所述的激光切管机，其特征在于，所述第二固定件包括第二基座、第二旋转盘、第二卡爪以及第二驱动机构，所述第二基座能够沿所述安装台架作水平Y轴移动，所述第二基座上开设有第二穿管通孔，所述第二旋转盘和第二卡爪固定连接并分别位于所述第二穿管通孔的两侧，所述第二驱动机构位于所述第二基座上与所述第二旋转盘连接，所述第二驱动机构通过所述PLC控制器控制，所述管材穿过所述第二穿管通孔并通过所述第二卡爪夹紧，所述管材能够沿所述第二穿管通孔作A2轴旋转。

5.根据权利要求4所述的激光切管机，其特征在于，所述安装台架上设有Y轴滑轨，所述第二基座上设有与所述Y轴滑轨匹配的Y轴滑槽，所述第二基座上设有驱动其自身沿Y轴运动的Y轴电机，所述Y轴电机通过所述PLC控制器控制。

6.根据权利要求2-5任一项所述的激光切管机，其特征在于，所述龙门架上设有X轴滑轨，所述第一驱动架上设有与所述X轴滑轨匹配的X轴滑槽，所述第一驱动架包括驱动其自身运动的X轴电机，所述X轴电机通过所述PLC控制器控制。

7.根据权利要求2-5任一项所述的激光切管机，其特征在于，所述第一驱动架上设有Z轴滑台，所述第二驱动架上设有与所述Z轴滑台匹配的Z轴滑槽，所述第二驱动架包括驱动其自身运动的Z轴电机，所述Z轴电机安装在所述第一驱动架上并通过所述PLC控制器控制。

8.根据权利要求2-5任一项所述的激光切管机，其特征在于，所述第二驱动架上设有容纳所述旋转架的卡槽，所述旋转架的一端安装在所述卡槽中并能够在所述卡槽中水平转动；所述旋转架的另一端为法兰轴结构，所述激光切割头安装在法兰轴上并能够绕法兰轴竖直转动；所述第二驱动架内部设有驱动所述旋转架转动的水平电机，所述旋转架内部设有驱动所述激光切割头转动的竖直电机，所述水平电机和竖直电机通过所述PLC控制器控制。

9.一种利用权利要求2-8任一项所述的激光切管机的切管方法，其特征在于，包括以下步骤，

将管材安装在固定装置上；

PLC控制器接收管材成型轮廓信息，发送控制指令；

激光切割头找准管材中心位置；

PLC控制器联动控制第一驱动架沿水平X轴运动、第二驱动架沿竖直Z轴运动、旋转架进行水平转动、激光切割头进行竖直转动、第二固定件带动管材进行水平Y轴运动、管材进行A1轴旋转和管材进行A2轴旋转，激光切割头对管材进行切割。