CN108340081A - 一种用于多边形钢管加工的激光切割设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于多边形钢管加工的激光切割设备，包括底座、主体、切割头、纵向移动机构、升降机构、横向移动机构和紧固机构，该用于多边形钢管加工的激光切割设备，通过紧固机构能够对不同形状的多边形钢管进行紧固，之后，通过纵向移动机构、升降机构、横向移动机构和紧固机构的配合工作，驱动切割头移动，对管子的外周进行切割，使得该切割设备的适用范围较广，增强了其实用性。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割设备领域，特别涉及一种用于多边形钢管加工的激光切割设备。
背景技术
激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝，完成对材料的切割。而使用激光切割技术对材料进行切割的设备则称之为激光切割设备。
现有的一些激光切割设备能在管子上进行切割，能够在管子的外周切割出不同形状的图案，在切割之前，需要由设备的紧固机构对管子进行紧固，然而现有的激光切割设备仅能够紧固某一种形状的多边形钢管，使得其适用范围较小，从而使得其实用性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种用于多边形钢管加工的激光切割设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于多边形钢管加工的激光切割设备，包括底座、主体、切割头、纵向移动机构、升降机构、横向移动机构和紧固机构，所述主体设置在底座的上方，所述纵向移动机构设置在主体内，所述升降机构设置在纵向移动机构的上方，所述横向移动机构位于主体外，所述横向移动机构设置在升降机构的一侧，所述切割头设置在横向移动机构的下方，所述紧固机构设置在主体上，所述紧固机构位于切割头的下方；
所述纵向移动机构包括第一电机、半齿轮和驱动框，所述第一电机与半齿轮传动连接，所述驱动框水平设置，所述驱动框内水平设有两个齿条，两个齿条分别设置在驱动框的顶部和底部，所述半齿轮位于两个齿条之间，所述半齿轮分别与两个齿条啮合，所述驱动框的底部设有限位块，所述主体的底面水平设有限位槽，所述限位块位于限位槽内，所述限位块与限位槽匹配且滑动连接，所述升降机构设置在驱动框的上方；
所述升降机构包括第一驱动室和设置在第一驱动室内的第二电机、丝杆和滑块，所述第一驱动室的底部位于主体内，所述第一驱动室的顶部位于主体的上方，所述丝杆竖向设置，所述第二电机与丝杆传动连接，所述滑块上设有螺纹孔，所述丝杆经螺纹孔穿过滑块，所述丝杆与滑块螺纹连接，所述第一驱动室的侧壁竖向设有条形口，所述滑块位于条形口内，所述滑块与条形口匹配，所述滑块沿着条形口上下滑动，所述滑块经条形口伸出第一驱动室，所述滑块的远离第一驱动室的一侧设有第二驱动室，所述横向移动机构设置在第二驱动室内；
所述横向移动机构包括第三电机、主动轮、皮带、从动轮和移动块，所述第三电机与主动轮传动连接，所述主动轮通过皮带与从动轮传动连接，所述皮带水平设置，所述移动块设置在皮带的下方，所述第二驱动室的底面设有开口，所述移动块经开口伸出第二驱动室，所述切割头设置在移动块的下方；
所述紧固机构包括第四电机、转轴和两个紧固组件，所述第四电机水平设置在主体内，所述转轴位于主体外，所述转轴水平设置在主体的靠近切割头的一侧，所述第四电机的输出轴与转轴同轴设置，所述第四电机与转轴传动连接，两个紧固组件均设置在转轴上，两个紧固组件沿着转轴的侧壁轴向设置；
所述紧固组件包括紧固环和12个紧固单元，所述紧固环套设在转轴上，所述紧固环与转轴匹配且固定连接，所述紧固环的外周周向均匀设有12个凹槽，各紧固单元分别位于各凹槽内，所述凹槽为圆柱形槽；
所述紧固单元包括滑动块、弹簧、紧固杆、紧固块和卡块，所述滑动块为圆柱形，所述滑动块的直径与凹槽的内径匹配，所述滑动块位于凹槽内，所述弹簧设置在滑动块与凹槽的槽底之间，所述弹簧的一端与滑动块连接，所述弹簧的另一端与凹槽的槽底连接，所述紧固杆固定在滑动块的远离弹簧的一侧，所述紧固杆的一端伸入凹槽内，所述紧固杆的另一端位于凹槽外，所述紧固块固定在紧固杆的位于凹槽外的一端，所述紧固块为圆锥状，所述紧固杆与紧固块同轴设置，所述紧固杆的轴线与紧固环的其中一条直径重合，所述弹簧处于压缩状态，所述卡块有两个，两个卡块分别正对设置在凹槽的槽口处，所述滑动块位于卡块与弹簧之间，两个卡块之间的间距小于滑动块的直径。
作为优选，为了提高滑块滑动的稳定性，所述第一驱动室的一侧的内壁上竖向设有导向槽，所述滑块上设有若干个导向轮，所述导向轮位于导向槽内，所述导向轮与导向槽匹配且滑动连接。
作为优选，为了保证滑块的滑动速度，所述丝杆的制作材料为不锈钢。
作为优选，为了提高驱动框移动的稳定性，所述限位槽为燕尾槽。
作为优选，为了增强紧固效果，所述弹簧有若干个，各弹簧均匀设置在滑动块与凹槽的槽底之间。
作为优选，为了提高转轴和紧固环连接的牢固性，所述转轴与紧固环通过平键固定。
作为优选，为了延长紧固块的使用寿命，所述紧固块的制作材料为钨钢。
作为优选，为了延长滑动块的使用寿命，所述滑动块的表面涂有耐磨涂料。
作为优选，为了使各机构的工作状态智能化，所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均为伺服电机。
作为优选，为了增强底座的稳固性，所述底座的形状为梯形柱。
本发明的有益效果是，该用于多边形钢管加工的激光切割设备，通过紧固机构能够对不同形状的多边形钢管进行紧固，之后，通过纵向移动机构、升降机构、横向移动机构和紧固机构的配合工作，驱动切割头移动，对管子的外周进行切割，使得该切割设备的适用范围较广，增强了其实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种用于多边形钢管加工的激光切割设备的结构示意图。
图2是本发明的一种用于多边形钢管加工的激光切割设备的纵向移动机构的结构示意图。
图3是本发明的一种用于多边形钢管加工的激光切割设备的横向移动机构的结构示意图。
图4是本发明的一种用于多边形钢管加工的激光切割设备的紧固组件的结构示意图。
图5是图4的A部放大图。
图6是本发明的一种用于多边形钢管加工的激光切割设备的紧固组件的使用状态的示意图。
图中：1.底座，2.主体，3.切割头，4.第一电机，5.半齿轮，6.驱动框，7.齿条，8.第一驱动室，9.第二电机，10.丝杆，11.滑块，12.第二驱动室，13.第三电机，14.主动轮，15.皮带，16.从动轮，17.移动块，18.第四电机，19.转轴，20.紧固环，21.滑动块，22.弹簧，23.紧固杆，24.紧固块，25.卡块，26.导向轮，27.管子。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种用于多边形钢管加工的激光切割设备，包括底座1、主体2、切割头3、纵向移动机构、升降机构、横向移动机构和紧固机构，所述主体2设置在底座1的上方，所述纵向移动机构设置在主体2内，所述升降机构设置在纵向移动机构的上方，所述横向移动机构位于主体2外，所述横向移动机构设置在升降机构的一侧，所述切割头3设置在横向移动机构的下方，所述紧固机构设置在主体2上，所述紧固机构位于切割头3的下方；
通过紧固机构能够对不同形状的多边形钢管进行紧固，之后，通过纵向移动机构、升降机构、横向移动机构和紧固机构的配合工作，驱动切割头3移动，对管子27的外周进行切割，使得该切割设备的适用范围较广，增强了其实用性。
如图2所示，所述纵向移动机构包括第一电机4、半齿轮5和驱动框6，所述第一电机4与半齿轮5传动连接，所述驱动框6水平设置，所述驱动框6内水平设有两个齿条7，两个齿条7分别设置在驱动框6的顶部和底部，所述半齿轮5位于两个齿条7之间，所述半齿轮5分别与两个齿条7啮合，所述驱动框6的底部设有限位块，所述主体2的底面水平设有限位槽，所述限位块位于限位槽内，所述限位块与限位槽匹配且滑动连接，所述升降机构设置在驱动框6的上方；
当第一电机4驱动半齿轮5转动时，半齿轮5通过齿条7驱动驱动框6水平纵向往复移动。
如图1所示，所述升降机构包括第一驱动室8和设置在第一驱动室8内的第二电机9、丝杆10和滑块11，所述第一驱动室8的底部位于主体2内，所述第一驱动室8的顶部位于主体2的上方，所述丝杆10竖向设置，所述第二电机9与丝杆10传动连接，所述滑块11上设有螺纹孔，所述丝杆10经螺纹孔穿过滑块11，所述丝杆10与滑块11螺纹连接，所述第一驱动室8的侧壁竖向设有条形口，所述滑块11位于条形口内，所述滑块11与条形口匹配，所述滑块11沿着条形口上下滑动，所述滑块11经条形口伸出第一驱动室8，所述滑块11的远离第一驱动室8的一侧设有第二驱动室12，所述横向移动机构设置在第二驱动室12内；
当第二电机9驱动丝杆10转动时，由于滑块11的一端套设在丝杆10上，另一端卡在条形口内，故条形口限制了滑块11的转动，使得滑块11沿着丝杆10上下移动，从而带动第二驱动室12上下移动。
如图3所示，所述横向移动机构包括第三电机13、主动轮14、皮带15、从动轮16和移动块17，所述第三电机13与主动轮14传动连接，所述主动轮14通过皮带15与从动轮16传动连接，所述皮带15水平设置，所述移动块17设置在皮带15的下方，所述第二驱动室12的底面设有开口，所述移动块17经开口伸出第二驱动室12，所述切割头3设置在移动块17的下方；
当第三电机13驱动主动轮14转动时，主动轮14通过皮带15驱动从动轮16转动，使得皮带15带动移动块17做水平横向往复运动。
如图1所示，所述紧固机构包括第四电机18、转轴19和两个紧固组件，所述第四电机18水平设置在主体2内，所述转轴19位于主体2外，所述转轴19水平设置在主体2的靠近切割头3的一侧，所述第四电机18的输出轴与转轴19同轴设置，所述第四电机18与转轴19传动连接，两个紧固组件均设置在转轴19上，两个紧固组件沿着转轴19的侧壁轴向设置；
当第四电机18驱动转轴19转动时，转轴19驱动两个紧固组件同时转动。
如图4-5所示，所述紧固组件包括紧固环20和12个紧固单元，所述紧固环20套设在转轴19上，所述紧固环20与转轴19匹配且固定连接，所述紧固环20的外周周向均匀设有12个凹槽，各紧固单元分别位于各凹槽内，所述凹槽为圆柱形槽；
所述紧固单元包括滑动块21、弹簧22、紧固杆23、紧固块24和卡块25，所述滑动块21为圆柱形，所述滑动块21的直径与凹槽的内径匹配，所述滑动块21位于凹槽内，所述弹簧22设置在滑动块21与凹槽的槽底之间，所述弹簧22的一端与滑动块21连接，所述弹簧22的另一端与凹槽的槽底连接，所述紧固杆23固定在滑动块21的远离弹簧22的一侧，所述紧固杆23的一端伸入凹槽内，所述紧固杆23的另一端位于凹槽外，所述紧固块24固定在紧固杆23的位于凹槽外的一端，所述紧固块24为圆锥状，所述紧固杆23与紧固块24同轴设置，所述紧固杆23的轴线与紧固环20的其中一条直径重合，所述弹簧22处于压缩状态，所述卡块25有两个，两个卡块25分别正对设置在凹槽的槽口处，所述滑动块21位于卡块25与弹簧22之间，两个卡块25之间的间距小于滑动块21的直径。
事实上，弹簧22处于压缩状态，是受到滑动块21的限位作用，而弹簧22则是对滑动块21起到推动作用，使其在正常状态下始终抵靠在卡块25上，而卡块25则是对滑动块21起到限位作用，当紧固块24受到外力作用时，紧固块24就会推动紧固杆23向着朝内方向移动，这样，滑动块21就会进一步压缩弹簧22，从而弹簧22的弹力增大，对滑动块21起到较强的支撑作用，最终，实现紧固块24的受力平衡。
当使用时，只要将其中一个紧固单元的紧固块24的顶端抵靠到多边形钢管的内角上，则其他的紧固单元的紧固块24就会一一进入到指定位置，如图6所示，管子27为正六边形，当需要对其紧固时，只要将任一紧固块24抵靠到此管子27的内角上，即紧固块24的顶点顶在管子27的120°内角的顶点上，而其他的紧固块24则会以一定角度沿着圆周方向顺延，假设紧固组件有12个紧固单元，则每个紧固单元之间的夹角为30°，而管子27的六个顶点之间的夹角为30°，这样，相当于每隔一个紧固单元，就会存在一个紧固块24与管子27的内角相抵靠，总共有6个，而其他未与管子27内角抵靠的紧固块24则会被管子27的内壁进一步挤压，最终形成一个稳定状态，而此时，管子27的6个内角实际上都受到了稳定的支撑，从而实现了对管子27的固定。
作为优选，为了提高滑块11滑动的稳定性，所述第一驱动室8的一侧的内壁上竖向设有导向槽，所述滑块11上设有若干个导向轮26，所述导向轮26位于导向槽内，所述导向轮26与导向槽匹配且滑动连接。
导向槽能通过导向轮26对滑块11的运动范围做进一步限定，从而提高滑块11滑动的稳定性
作为优选，为了保证滑块11的滑动速度，所述丝杆10的制作材料为不锈钢。
由于不锈钢不易被腐蚀，故能减缓丝杆10被腐蚀的速度，使得丝杆10表面长期保持光滑，避免因摩擦而产生的卡位现象，使得滑块11顺畅、快速地移动，从而保证滑块11的移动速度。
作为优选，为了提高驱动框6移动的稳定性，所述限位槽为燕尾槽。
作为优选，为了增强紧固效果，所述弹簧22有若干个，各弹簧22均匀设置在滑动块21与凹槽的槽底之间。
作为优选，为了提高转轴19和紧固环20连接的牢固性，所述转轴19与紧固环20通过平键固定。
作为优选，为了延长紧固块24的使用寿命，所述紧固块24的制作材料为钨钢。
由于钨钢具有较高的硬度，能避免紧固块24与管子27长期碰撞而导致的损坏，从而延长了紧固块24的使用寿命。
作为优选，为了延长滑动块21的使用寿命，所述滑动块21的表面涂有耐磨涂料。
由于滑动块21在凹槽内长期滑动，易磨损，而耐磨涂料能减少两者间的磨损，从而延长滑动块21的使用寿命。
作为优选，为了使各机构的工作状态智能化，所述第一电机4、第二电机9、第三电机13和第四电机18均为伺服电机。
作为优选，为了增强底座1的稳固性，所述底座1的形状为梯形柱。
故能降低底座1的重心，从而增强底座1的稳固性。
通过紧固组件能够对不同形状的多边形钢管进行紧固，之后，通过纵向移动机构、升降机构、横向移动机构和紧固机构的配合工作，驱动切割头3纵向水平、横向水平移动或升降，再配合紧固机构的工作，使得紧固组件转动，从而实现了对管子27的外周的切割，使得该切割设备的适用范围较广，增强了其实用性。
与现有技术相比，该用于多边形钢管加工的激光切割设备，通过紧固机构能够对不同形状的多边形钢管进行紧固，之后，通过纵向移动机构、升降机构、横向移动机构和紧固机构的配合工作，驱动切割头3移动，对管子27的外周进行切割，使得该切割设备的适用范围较广，增强了其实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种用于多边形钢管加工的激光切割设备，其特征在于，包括底座、主体、切割头、纵向移动机构、升降机构、横向移动机构和紧固机构，所述主体设置在底座的上方，所述纵向移动机构设置在主体内，所述升降机构设置在纵向移动机构的上方，所述横向移动机构位于主体外，所述横向移动机构设置在升降机构的一侧，所述切割头设置在横向移动机构的下方，所述紧固机构设置在主体上，所述紧固机构位于切割头的下方；
所述纵向移动机构包括第一电机、半齿轮和驱动框，所述第一电机与半齿轮传动连接，所述驱动框水平设置，所述驱动框内水平设有两个齿条，两个齿条分别设置在驱动框的顶部和底部，所述半齿轮位于两个齿条之间，所述半齿轮分别与两个齿条啮合，所述驱动框的底部设有限位块，所述主体的底面水平设有限位槽，所述限位块位于限位槽内，所述限位块与限位槽匹配且滑动连接，所述升降机构设置在驱动框的上方；
所述升降机构包括第一驱动室和设置在第一驱动室内的第二电机、丝杆和滑块，所述第一驱动室的底部位于主体内，所述第一驱动室的顶部位于主体的上方，所述丝杆竖向设置，所述第二电机与丝杆传动连接，所述滑块上设有螺纹孔，所述丝杆经螺纹孔穿过滑块，所述丝杆与滑块螺纹连接，所述第一驱动室的侧壁竖向设有条形口，所述滑块位于条形口内，所述滑块与条形口匹配，所述滑块沿着条形口上下滑动，所述滑块经条形口伸出第一驱动室，所述滑块的远离第一驱动室的一侧设有第二驱动室，所述横向移动机构设置在第二驱动室内；
所述横向移动机构包括第三电机、主动轮、皮带、从动轮和移动块，所述第三电机与主动轮传动连接，所述主动轮通过皮带与从动轮传动连接，所述皮带水平设置，所述移动块设置在皮带的下方，所述第二驱动室的底面设有开口，所述移动块经开口伸出第二驱动室，所述切割头设置在移动块的下方；
所述紧固机构包括第四电机、转轴和两个紧固组件，所述第四电机水平设置在主体内，所述转轴位于主体外，所述转轴水平设置在主体的靠近切割头的一侧，所述第四电机的输出轴与转轴同轴设置，所述第四电机与转轴传动连接，两个紧固组件均设置在转轴上，两个紧固组件沿着转轴的侧壁轴向设置；
所述紧固组件包括紧固环和12个紧固单元，所述紧固环套设在转轴上，所述紧固环与转轴匹配且固定连接，所述紧固环的外周周向均匀设有12个凹槽，各紧固单元分别位于各凹槽内，所述凹槽为圆柱形槽；
所述紧固单元包括滑动块、弹簧、紧固杆、紧固块和卡块，所述滑动块为圆柱形，所述滑动块的直径与凹槽的内径匹配，所述滑动块位于凹槽内，所述弹簧设置在滑动块与凹槽的槽底之间，所述弹簧的一端与滑动块连接，所述弹簧的另一端与凹槽的槽底连接，所述紧固杆固定在滑动块的远离弹簧的一侧，所述紧固杆的一端伸入凹槽内，所述紧固杆的另一端位于凹槽外，所述紧固块固定在紧固杆的位于凹槽外的一端，所述紧固块为圆锥状，所述紧固杆与紧固块同轴设置，所述紧固杆的轴线与紧固环的其中一条直径重合，所述弹簧处于压缩状态，所述卡块有两个，两个卡块分别正对设置在凹槽的槽口处，所述滑动块位于卡块与弹簧之间，两个卡块之间的间距小于滑动块的直径。
2.如权利要求1所述的用于多边形钢管加工的激光切割设备，其特征在于，所述第一驱动室的一侧的内壁上竖向设有导向槽，所述滑块上设有若干个导向轮，所述导向轮位于导向槽内，所述导向轮与导向槽匹配且滑动连接。
3.如权利要求1所述的用于多边形钢管加工的激光切割设备，其特征在于，所述丝杆的制作材料为不锈钢。
4.如权利要求1所述的用于多边形钢管加工的激光切割设备，其特征在于，所述限位槽为燕尾槽。
5.如权利要求1所述的用于多边形钢管加工的激光切割设备，其特征在于，所述弹簧有若干个，各弹簧均匀设置在滑动块与凹槽的槽底之间。
6.如权利要求1所述的用于多边形钢管加工的激光切割设备，其特征在于，所述转轴与紧固环通过平键固定。
7.如权利要求1所述的用于多边形钢管加工的激光切割设备，其特征在于，所述紧固块的制作材料为钨钢。
8.如权利要求1所述的用于多边形钢管加工的激光切割设备，其特征在于，所述滑动块的表面涂有耐磨涂料。
9.如权利要求1所述的用于多边形钢管加工的激光切割设备，其特征在于，所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均为伺服电机。
10.如权利要求1所述的用于多边形钢管加工的激光切割设备，其特征在于，所述底座的形状为梯形柱。
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