CN107662051A - 自动随动升降气动支撑装置以及包含该装置的激光切管机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动随动升降气动支撑装置以及包含该装置的激光切管机，属于激光设备领域。本发明的支撑装置包括支撑臂组件、滚轮组件和至少一个气缸；所述气缸由气动电磁阀控制；所述支撑臂组件为伸缩臂；所述伸缩臂与底座铰接，所述伸缩臂还与气缸轴铰接；所述滚轮组件包括带有V形槽的滚轮、滚轮轴以及滚轮轴向调整机构；所述滚轮轴设置于伸缩臂的末端，所述滚轮转动设置于所述滚轮轴，所述滚轮轴上设有用于调整滚轮上V形槽轴向位置的滚轮轴向调整机构。本发明结构简单，成本低，效率高，增效明显，加装方便，可在新切管机中增加该支撑装置，也可对方便市场上已有切管机升级改造。

Description

自动随动升降气动支撑装置以及包含该装置的激光切管机

技术领域

本发明涉及机构设备领域，特别涉及一种自动随动升降气动支撑装置以及包含该装置的激光切管机。

背景技术

由于激光切管机加工效率高，所以在机械领域得到广泛应用。但激光切管机所加工的钢管比较长（最长6米），管壁比较薄，管径大小不一（主要针对φ50以内各种薄壁圆管加工，兼顾φ50-200圆管加工）。

加工的过程中，前后卡盘相距较远时由于钢管本身刚度不足导致钢管下弯和转到时偏摆使圆管中心偏离中心位置，从而影响前端激光切割在管身上的位置精度，偏离实际正确位置。

因此，为了增加加工精度，要么增加金属管的刚度以保证长管不下弯，要么增加中间支撑保证长管不下弯。但是对于薄壁长管，几乎无法通过增加刚度来防止下弯。

但是由于激光切管机加工管径不一、前后卡盘间距从最远六米随加工进程迅速接近到0，导致：1、中间很难加支撑；2、一套支撑难以适应不同管径；3、为保证支撑与管对中导致结构复杂加工成本上升。目前仍未发现能解决以上问题的可调、简单、实用和可靠的加工薄壁长管的中间支撑。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决现有技术中由于加工管径不一以及激光切管机前后卡盘从最远六米随加工进程迅速接近到零导致中间不易加中间支撑以及支撑不能适应不同管径并不能与管对中的问题，本发明提供了一种自动随动升降气动支撑装置以及包含该装置的激光切管机。

本发明的技术方案为：

一种自动随动升降气动支撑装置，包括包括支撑臂组件、滚轮组件和至少一个气缸；所述气缸由气动电磁阀控制；所述支撑臂组件为伸缩臂；所述伸缩臂与底座铰接，所述伸缩臂还与气缸轴铰接；所述滚轮组件包括带有V形槽的滚轮、滚轮轴以及滚轮轴向调整机构；所述滚轮轴设置于伸缩臂的末端，所述滚轮转动设置于所述滚轮轴，所述滚轮轴上设有用于调整滚轮上V形槽轴向位置的滚轮轴向调整机构。

作为优选方案，所述支撑臂组件包括套筒以及套设于所述套筒内部并可伸缩的套轴；所述套筒的一端铰接于底座，所述套筒的另一端与气缸轴铰接。

进一步地，所述套筒前端侧面设有若干开孔，所述开孔同轴固定锁紧螺母，所述锁紧螺母配合连接用于顶紧套轴的锁紧螺钉。

作为优选方案，所述滚轮轴向调整机构为分别位于滚轮两侧的滚轮轴向调整螺母；各所述滚轮轴向调整螺母与滚轮轴螺纹配合。

包含所述自动随动升降气动支撑装置的激光切管机，包括可沿着机架来回移动的后卡盘、带动所述后卡盘移动的后尾架、位置固定的前卡盘以及位于前卡盘前端的激光切割器，所述前卡盘与后卡盘之间的机架上固定安装有若干所述自动随动升降气动支撑装置；所述机架上设有与各所述自动随动升降气动支撑装置中气动电磁阀一一对应并可单独自动控制各自动随动升降气动支撑装置下降的感应开关；所述机架上设有用于自动控制各所述自动随动升降气动支撑装置同时升起的感应开关；单独自动控制各所述自动随动升降气动支撑装置下降的感应开关位于其所控制的自动随动升降气动支撑装置的前方；用于自动控制各所述自动随动升降气动支撑装置同时升起的感应开关位于所述后卡盘原点位置的前方。

作为优选方案，所述机架上设有用于转换自动控制与手动控制各所述自动随动升降气动支撑装置升降的转换开关；还设有与各所述自动随动升降气动支撑装置中的气动电磁阀一一对应并单独控制各所述自动随动升降气动支撑装置升降的手动控制开关。

本发明的有益效果为：

1、本发明支撑装置中滚轮上设置V形槽（V形锥滚），可减少对加工圆管的摩擦损伤，同时可以对加工圆管的中心定位，防止偏摆和下弯。

2、轴向可调整，V形槽轴向可调整，保证加工圆管水平位置定位准确，防止圆管转动时偏摆。

3、高度方向可调，调整支撑装置支撑伸出高度，保证加工圆管竖直位置准确，防止加工圆管下弯。

4、自动随动，整套支撑装置动力为气动，通过气动电磁阀（电磁换向阀）和接近感应开关联动控制，各个支撑装置实现根据后卡盘位置升起或缩回（下降），也是实现各支撑装置根据加工位置的需要自动随动升降。

5、换装简便，在换装不同管径的加工管时，可先转换开关为手动升降状态，支撑装置全部缩回后，实现单独控制各支撑装置升降，以对各支撑装置进行位置调整，调整好后，将开关转换为随动状态。

6、加撤装方便，当加工圆管管径大、管壁厚，不加支撑也不会下弯时，不需要支撑装置，将开关转换为手动升降状态，降下所有支撑装置，各支撑装置不会随着后卡盘位置的变化而升级，不影响切管机后卡盘正常前进和后退。

7、本发明是在基本不改变原切管机结构的基础上加装气动支撑装置。本发明对机构本身加工精度要求较低，对安装位置精度要求较低（支撑各向可调），在不影响原切管机加工工艺范围的基础上，大幅增加了激光切管机对薄壁小直径管件（一般指φ50以下）切管打孔和切割精度。本发明结构简单，成本低，效率高，增效明显，加装方便，可在新切管机中增加该支撑装置，也可对方便市场上已有切管机升级改造。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明自动随动升降气动支撑装置工作状态的结构示意图；

图2为本发明自动随动升降气动支撑装置收起状态的结构示意图；

图3为本发明自动随动升降气动支撑装置中滚轮组件的结构示意图；

图4为带有三个自动随动升降气动支撑装置的激光切管机的主视结构示意图；其中图中箭头的方向为远离零点位置的方向；

图5为带有三个自动随动升降气动支撑装置的激光切管机的俯视结构示意图；

图6为图4中激光切管机的气路控制图；

图7为图4中激光切管机的电路控制图。

具体实施方式

实施例1

如图1-图3所示，一种自动随动升降气动支撑装置，包括气缸安装座6和支撑臂安装座7，气缸安装座6上安装两个并联连接的气缸5，气缸5的伸缩由气动电磁阀控制。支撑臂安装座7上通过铰链8铰接套筒9的一端。套筒9的另一端通过铰链8与气缸5的气缸轴铰接。

套筒9内套设套轴4，套筒9前端侧面设有若干开孔，与该开孔同轴焊接锁紧螺母1，锁紧螺母1配合连接用于顶紧套轴的锁紧螺钉。

套筒9、套轴4、锁紧螺母1和与之配合的锁紧螺钉共同构成支撑臂组件，支撑臂组件还可以采用其他伸缩的方式替代。

套轴4的末端设置滚轮轴3，滚轮轴3上转动设置带有V形槽的滚轮2，滚轮2的左右两端均设有与滚轮轴3螺纹连接的滚轮轴向调整螺母15。

本发明支撑装置的工作过程如下：

首先，根据不同管径加工管的高度，在气缸伸出状态下，比对加工管，通过调整好套轴4伸出套筒9的长度调整滚轮的高度，同时通过松开调整滚轮轴向调整螺母15，使滚轮可轴向滑移，在比对高度同时滚轮轴向滑移使得加工管正好位于V形槽中，调整好后锁紧锁紧螺母1和轴向调整螺母15。

当气缸轴缩回，支撑装置处于收起状态。

如图3-图7所示，包含自动随动升降气动支撑装置的激光切管机，包括可沿着机架来回移动的后卡盘12、带动后卡盘移动的后尾架16、位置固定的前卡盘11以及位于前卡盘11前端的激光切割器10，前卡盘11与后卡盘12之间的机架14上分别固定安装有第一自动随动升降气动支撑装置A、第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C。

加工管13位于前卡盘11与后卡盘12之间，并穿过前卡盘11延伸到激光切割器10下方，在前卡盘11与后卡盘12之间被第一自动随动升降气动支撑装置A、第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C支撑。加工管13与第一自动随动升降气动支撑装置A、第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C接触的部分为滚轮2上的V形槽。

机架14上还设有第一感应开关SQ1、第二感应开关SQ2、第三感应开关SQ3、第四感应开关SQ4。其中第一感应开关SQ1、第二感应开关SQ2、第三感应开关SQ3分别位于第一自动随动升降气动支撑装置A、第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C的前方（距离零点位置靠近的一方）。第四感应开关SQ4位于后卡盘12的前方。

第一感应开关SQ1、第二感应开关SQ2、第三感应开关SQ3分别自动控制第一自动随动升降气动支撑装置A、第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C的升降。当后卡盘12移动到第一感应开关SQ1的位置时，第一感应开关SQ1控制第一气动电磁阀KA1以控制第一自动随动升降气动支撑装置A中气缸的关闭。当后卡盘12移动到第二感应开关SQ2的位置时，第二感应开关SQ2控制第二气动电磁阀KA2以控制第二自动随动升降气动支撑装置B中气缸的关闭。当后卡盘12移动到第三感应开关SQ3的位置时，第三感应开关SQ3控制第三气动电磁阀KA3以控制第三自动随动升降气动支撑装置C中气缸的关闭。当后卡盘12回到零点位置时，第四感应开关SQ4控制第一自动随动升降气动支撑装置A、第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C同时升起。

机架14上设有用于转换自动控制与手动控制的转换开关SB0。手动控制状态中，第一自动随动升降气动支撑装置A、第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C中控制气缸升降的第一气动电磁阀KA1、第二气动电磁阀KA2、第三气动电磁阀KA3分别连接第一手动开关SB1、第二手动开关SB2、第三手动开关SB3控制。

第一自动随动升降气动支撑装置A、第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C中控制气缸升降的第一气动电磁阀KA1、第二气动电磁阀KA2、第三气动电磁阀KA3在手动控制状态下分别由第一手动开关SB1、第二手动开关SB2、第三手动开关SB3控制。

本发明包含自动随动升降气动支撑装置的激光切管机的工作原理说明如下：

1、转换开关SB0，闭合状态为支撑装置自动随动状态，打开状态为支撑装置手动升降状态。

2、支撑装置手动升降状态

初值状态所有支撑装置处于收起状态，第一手动开关SB1、第二手动开关SB2、第三手动开关SB3有效，并分别控制第一气动电磁阀KA1、第二气动电磁阀KA2、第三气动电磁阀KA3，使第一自动随动升降气动支撑装置A、第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C单个完成伸出或收回的动作。

此状态下第一感应开关SQ1、第二感应开关SQ2、第三感应开关SQ3、第四感应开关SQ4开关失效，此状态分支撑调整状态和无支撑加工状态。

（1）支撑调整状态：根据加工管的管径不同，分别调整各支撑装置的高度以及V形槽的位置，使得加工管正好在V形槽处被托住。此时根据气缸本身磁感应开关，感应到任一气缸伸出状态下，后卡盘只可手动前进后退，不可自动运作。

（2）无支撑加工状态（所有气缸缩回状态）：对于管壁较厚，刚性较好的加工管，不需要支撑也不会下弯，此时不需要支撑装置。在气缸缩回状态下，后卡盘既可自动前后运动又可点动前后运动。

3、自动随动状态

手动调整好V形槽的位置，使得加工管正好在V形槽处被托住后，闭合转换开关SB0，转为自动随动状态。

此状态下第一感应开关SQ1、第二感应开关SQ2、第三感应开关SQ3、第四感应开关SQ4开关有效；第一手动开关SB1、第二手动开关SB2、第三手动开关SB3失效。

初值状态为后卡盘在左侧零点（原点）位置，所有支撑装置升起，此时，第四感应开关SQ4为总支撑复位开关，当第四感应开关SQ4被触发时，控制所用气缸电磁阀得电，使对应支撑装置升起。

第一感应开关SQ1、第二感应开关SQ2、第三感应开关SQ3分别控制第一自动随动升降气动支撑装置A、第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C，通过单独控制单个气缸电磁阀失电使对应支撑装置收回。

具体动作为：

当后尾架带动后卡盘回到原点，后尾架触动第四感应开关SQ4，使第一自动随动升降气动支撑装置A、第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C同时升起。当后尾架带动后卡盘移动经第一感应开关SQ1时，后尾架触动第一感应开关SQ1，使第一自动随动升降气动支撑装置A缩回；从而使后尾架可避开使第一自动随动升降气动支撑装置A的阻挡，继续前进。同理，当后尾架带动后卡盘经第二感应开关SQ2、第三感应开关SQ3时，第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C分别缩回，使后尾架顺利走到行程尽头，从而使得切管机完成切割工作。当完成一次切割工作后，后尾架回到左侧原点，触动第四感应开关SQ4，使第一自动随动升降气动支撑装置A、第二自动随动升降气动支撑装置B、第三自动随动升降气动支撑装置C同时升起，进行下一轮切割。

激光切管机的气路控制图如图6所示，激光切管机的电路控制图如图7所示。

Claims (7)

1.一种自动随动升降气动支撑装置，其特征在于：包括支撑臂组件、滚轮组件和至少一个气缸；所述气缸由气动电磁阀控制；所述支撑臂组件为伸缩臂；所述伸缩臂与底座铰接，所述伸缩臂还与气缸轴铰接；所述滚轮组件包括带有V形槽的滚轮、滚轮轴以及滚轮轴向调整机构；所述滚轮轴设置于伸缩臂的末端，所述滚轮转动设置于所述滚轮轴，所述滚轮轴上设有用于调整滚轮上V形槽轴向位置的滚轮轴向调整机构。

2.如权利要求1所述自动随动升降气动支撑装置，其特征在于：所述支撑臂组件包括套筒以及套设于所述套筒内部并可伸缩的套轴；所述套筒的一端铰接于底座，所述套筒的另一端与气缸轴铰接。

3.如权利要求2所述自动随动升降气动支撑装置，其特征在于：所述套筒前端侧面设有若干开孔，所述开孔同轴固定锁紧螺母，所述锁紧螺母配合连接用于顶紧套轴的锁紧螺钉。

4.如权利要求1所述自动随动升降气动支撑装置，其特征在于：所述滚轮轴向调整机构为分别位于滚轮两侧的滚轮轴向调整螺母；各所述滚轮轴向调整螺母与滚轮轴螺纹配合。

5.包含如权利要求1所述自动随动升降气动支撑装置的激光切管机，包括可沿着机架来回移动的后卡盘、带动所述后卡盘移动的后尾架、位置固定的前卡盘以及位于前卡盘前端的激光切割器，其特征在于：所述前卡盘与后卡盘之间的机架上固定安装有若干所述自动随动升降气动支撑装置；所述机架上设有与各所述自动随动升降气动支撑装置中气动电磁阀一一对应并可单独自动控制各自动随动升降气动支撑装置下降的感应开关；所述机架上设有用于自动控制各所述自动随动升降气动支撑装置同时升起的感应开关；单独自动控制各所述自动随动升降气动支撑装置下降的感应开关位于其所控制的自动随动升降气动支撑装置的前方；用于自动控制各所述自动随动升降气动支撑装置同时升起的感应开关位于所述后卡盘原点位置的前方。

6.如权利要求5所述激光切管机，其特征在于：所述机架上设有用于转换自动控制与手动控制各所述自动随动升降气动支撑装置升降的转换开关；还设有与各所述自动随动升降气动支撑装置中的气动电磁阀一一对应并单独控制各所述自动随动升降气动支撑装置升降的手动控制开关。

7.采用如权利要求6所述激光切管机加工圆管的方法，其特征在于，包括步骤：

1）打开所述转换开关，使各所述自动随动升降气动支撑装置处于手动升降状态；

2）通过各手动控制开关与各气动电磁阀的配合，一一升起各所述自动随动升降气动支撑装置；根据加工圆管的高度及直径一一手动调整各所述自动随动升降气动支撑装置中滚轮的高度以及V形槽的轴向位置，使得加工圆管正好处于各滚轮的V形槽，且加工圆管不弯曲；

3）闭合所述转换开关，使各所述自动随动升降气动支撑装置处于自动随动状态；

4）在自动随动状态下，后卡盘位于原点位置时，带动后卡盘移动的后尾架触动用于自动控制各自动随动升降气动支撑装置同时升起的感应开关，所有自动随动升降气动支撑装置同时升起；所述后卡盘在后尾架的带动下移动，移动过程中，后尾架依次触动各单独自动控制各自动随动升降气动支撑装置下降的感应开关，移动过程中每触动一个单独自动控制各自动随动升降气动支撑装置下降的感应开关，该感应开关对应控制的自动随动升降气动支撑装置下降，不会阻碍后卡盘的移动；当后卡盘移动到终点时，激光器完成一次切割工作；随后后卡盘回到原点；

5）重复步骤4），直至完成切割工作。