CN110919202A - 一种用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，包括底座、固定机构、密封罩、控制器、加工机构和两个支撑机构，固定机构包括第一电机、圆盘、圆柱、调节组件、调节块和若干固定组件，固定组件包括固定柱、支杆、气缸、气杆和紧固块，加工机构包括圆环、两个履带和两个加工组件，该用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床通过固定机构调整管状零件的位置并进行固定，使其轴线保持与圆盘轴线重合，不仅如此，加工机构进行处理时，首先检测零件的厚度分布状况，在根据零件的厚度分布调整激光头的功率，避免激光头功率过大或者过小影响加工处理，保证零件的安全生产加工，从而提高了设备的实用性。

Description

一种用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床

技术领域

本发明涉及数控机床领域，特别涉及一种用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床。

背景技术

激光束加工是基于激光系统的红外辐射与材料固有热作用而将材料加热、熔化、烧蚀甚至汽化来进行打孔、切割焊接以及表面热处理的一种加工方法。激光器将电能转换为光能，产生所需要的激光束，通过透镜将激光聚集成一个极小的光斑照射在被加工表面，能在千分之几秒，甚至更短时间内使某种物质熔化和气化，到达加工的目的。

但是现有的数控激光机床主要用于对钢板这一类的零件进行加工处理，而在对一些特殊形状的零件进行加工时，例如管状的零件，由于无法确定管状零件的厚度尺寸，在切割过程中难以精确控制激光头的输出功率，激光头功率过小，不足以完成切割加工，过滤过大，激光头容易对机床的其他部件产生损伤，不仅如此，在对这些管状的特殊形状零件进行处理时，紧固效果差，加工过程中，这些管状的工件容易发生滑动或者松动，影响加工精度，进而导致现有的数控激光机床实用性降低。

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，提供一种用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，包括底座、固定机构、密封罩、控制器、加工机构和两个支撑机构，所述固定机构设置在底座的上方，所述密封罩的两侧分别通过两个支撑机构设置在底座的上方，所述控制器固定在密封罩上，所述控制器内设有PLC，所述加工机构位于密封罩的内侧；

所述固定机构包括第一电机、圆盘、圆柱、调节组件、调节块和若干固定组件，所述第一电机固定在底座的上方，所述第一电机与PLC电连接，所述第一电机与圆盘传动连接，所述圆柱通过调节组件设置在圆盘的中心处的上方，所述调节组件与调节块传动连接，所述固定组件包括固定柱、支杆、气缸、气杆和紧固块，所述固定柱的两端分别与圆柱和圆盘固定连接，所述调节块套设在固定柱上，所述调节块通过支杆与气缸铰接，所述气缸与圆柱的底端铰接，所述气杆的一端设置在气缸内，所述气杆的另一端与紧固块固定连接；

所述加工机构包括圆环、两个履带和两个加工组件，两个履带分别位于密封罩的两侧的内壁上，所述圆环固定在两个履带之间，两个加工组件分别位于圆环的两侧的内壁上，所述加工组件包括伸缩单元、铁块、超声波探头、激光头、电源、滑动变阻器、平板和电动推杆，所述铁块的竖向截面的形状为U形，所述铁块的U形开口朝向圆环的轴线，所述铁块通过伸缩单元与圆环的内壁连接，所述超声波探头固定在铁块的U形开口内的底部，所述平板、滑动变阻器和电源均固定在圆环的内壁上，所述电动推杆固定在平板的下方，所述电动推杆与滑动变阻器的滑动变阻端连接，所述激光头固定在电源上，所述电源的一端与通过滑动变阻器的一端和滑动变阻端与激光头的一端电连接，所述电源的另一端与激光头的另一端电连接，所述履带、超声波探头、电动推杆和电源均与PLC电连接。

作为优选，为了带动调节块移动，所述调节组件包括第二电机、丝杆和气泵，所述第二电机和气泵分别固定在圆盘的中心处的上方和圆柱的下方，所述第二电机和气泵均与PLC电连接，所述第二电机与丝杆的底端传动连接，所述丝杆的另一端与气泵连接所述调节块套设在丝杆上，所述调节块的与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的螺纹，所述气泵与气缸连通。

作为优选，为了支撑圆盘稳定转动，所述圆盘的下方设有若干滑块，所述底座的上方设有环形槽，所述滑块与环形槽相匹配，所述滑块与环形槽滑动连接。

作为优选，为了进一步保证圆盘的稳定转动，所述环形槽为燕尾槽。

作为优选，为了检测紧固块是否抵靠在管状零件的内壁上，所述紧固块内设有压力传感器，所述压力传感器与PLC电连接。

作为优选，为了便于零件的转动，所述铁块的两端设有固定块，所述固定块的远离铁块的一侧设有凹口，所述凹口内设有滚珠，所述滚珠与凹口相匹配，所述滚珠的球心位于凹口内。

作为优选，为了方便铁块移动，所述伸缩单元包括电磁铁、弹簧和两个限位单元，所述弹簧的一端通过电磁铁与圆环的内壁连接，所述弹簧的另一端与铁块连接，所述电磁铁与PLC电连接，所述弹簧处于压缩状态，两个限位单元分别位于弹簧的上下两侧。

作为优选，为了保证铁块的稳定移动，所述限位单元包括限位环、限位杆、限位块和支架，所述限位环通过支架与圆环的内壁密封连接，所述限位块通过限位杆与铁块固定连接，所述限位环套设在限位杆上。

作为优选，为了精确控制圆盘的转动精度，所述第一电机为无刷直流电机。

作为优选，为了支撑密封罩升降移动，所述支撑机构包括液压缸，所述液压缸的缸体固定在密封罩的一侧，所述液压缸的液压杆固定在底座的上方，所述液压缸与PLC电连接。

本发明的有益效果是，该用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床通过固定机构调整管状零件的位置并进行固定，使其轴线保持与圆盘轴线重合，不仅如此，加工机构进行处理时，首先检测零件的厚度分布状况，在根据零件的厚度分布调整激光头的功率，避免激光头功率过大或者过小影响加工处理，保证零件的安全生产加工，从而提高了设备的实用性。

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是本发明的用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床的结构示意图；

图2是本发明的用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床的剖视图；

图3是本发明的用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床的固定机构的结构示意图；

图4是图2的A部放大图；

图中：1.底座，2.密封罩，3.控制器，4.第一电机，5.圆盘，6.圆柱，7.调节块，8.固定柱，9.支杆，10.气缸，11.气杆，12.紧固块，13.圆环，14.履带，15.铁块，16.超声波探头，17.激光头，18.电源，19.滑动变阻器，20.平板，21.电动推杆，22.第二电机，23.丝杆，24.气泵，25.滑块，26.环形槽，27.压力传感器，28.固定块，29.滚珠，30.电磁铁，31.弹簧，32.限位环，33.限位杆，34.限位块，35.液压缸。

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1-2所示，一种用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，包括底座1、固定机构、密封罩2、控制器3、加工机构和两个支撑机构，所述固定机构设置在底座1的上方，所述密封罩2的两侧分别通过两个支撑机构设置在底座1的上方，所述控制器3固定在密封罩2上，所述控制器3内设有PLC，所述加工机构位于密封罩2的内侧；

PLC，即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。

用户在使用该数控激光机床时，通过控制器3进行操作，由支撑机构带动密封罩2向上移动后，可方便通过固定机构将管状的零件固定在密封罩2的下方，而后支撑机构带动密封罩2向下移动，使得密封罩2罩住零件后，可通过加工机构对零件进行切割加工处理，利用密封罩2可防止激光切割时对人眼的伤害，保证安全加工处理。

如图3所示，所述固定机构包括第一电机4、圆盘5、圆柱6、调节组件、调节块7和若干固定组件，所述第一电机4固定在底座1的上方，所述第一电机4与PLC电连接，所述第一电机4与圆盘5传动连接，所述圆柱6通过调节组件设置在圆盘5的中心处的上方，所述调节组件与调节块7传动连接，所述固定组件包括固定柱8、支杆9、气缸10、气杆11和紧固块12，所述固定柱8的两端分别与圆柱6和圆盘5固定连接，所述调节块7套设在固定柱8上，所述调节块7通过支杆9与气缸10铰接，所述气缸10与圆柱6的底端铰接，所述气杆11的一端设置在气缸10内，所述气杆11的另一端与紧固块12固定连接；

密封罩2向上移动后，固定机构中，通过固定柱8将圆柱6固定在圆盘5的上方，此时用户可将管状的零件套在圆柱6上，使得管状的零件的底部与圆盘5或者底座1接触，此时PLC控制调节组件运行，带动调节块7向上移动，调节块7向上移动时，通过支杆9推动气缸10向上转动，从而扩大各个气杆11上的紧固块12之间的距离，直至紧固块12抵靠在管状零件的内壁上，若零件的内径过大，则此时调节组件可作用在气缸10上，向气缸10内部充气，使得气杆11远离气缸10移动，进而带动紧固块12抵靠在零件的内壁上，当多个紧固块12通知抵靠在管状零件的内壁上时，不仅完成了对零件的紧固，防止零件在处理过程中发生抖动偏移，同时还可将零件的位置调整到其轴线与圆盘5的轴线重合的位置，当PLC控制第一电机4启动后，可带动圆盘5转动，使得零件绕着自身的轴线进行转动，再由加工机构对其进行加工处理。

如图2和图4所示，所述加工机构包括圆环13、两个履带14和两个加工组件，两个履带14分别位于密封罩2的两侧的内壁上，所述圆环13固定在两个履带14之间，两个加工组件分别位于圆环13的两侧的内壁上，所述加工组件包括伸缩单元、铁块15、超声波探头16、激光头17、电源18、滑动变阻器19、平板20和电动推杆21，所述铁块15的竖向截面的形状为U形，所述铁块15的U形开口朝向圆环13的轴线，所述铁块15通过伸缩单元与圆环13的内壁连接，所述超声波探头16固定在铁块15的U形开口内的底部，所述平板20、滑动变阻器19和电源18均固定在圆环13的内壁上，所述电动推杆21固定在平板20的下方，所述电动推杆21与滑动变阻器19的滑动变阻端连接，所述激光头17固定在电源18上，所述电源18的一端与通过滑动变阻器19的一端和滑动变阻端与激光头17的一端电连接，所述电源18的另一端与激光头17的另一端电连接，所述履带14、超声波探头16、电动推杆21和电源18均与PLC电连接。

加工机构中，两个履带14同时运行转动，可带动圆环13沿着自身的轴线进行升降移动，对零件需要加工的位置进行切割处理，加工组件中，利用伸缩单元带动铁块15靠向零件，使得超声波探头16靠近零件的表面，PLC控制超声波探头16启动，由超声波探头16向零件发射超声波信号，超声波信号遇到零件的内壁返回，由超声波探头16接收后，将信号传递给PLC，便于PLC根据返回的超声波信号确定管道的厚度，此时由第一电机4带动圆盘5转动半个圆周，使得超声波探头16能够精确测量加工位置的厚度分布情况，而后PLC控制电源18启动，通过滑动变阻器19对激光头17进行供电，激光头17发射激光在零件上，同时圆盘5转动，使得激光头17对零件进行切割，在切割的同时，PLC控制电动推杆21启动，带动滑动变阻器19的滑动变阻端进行移动，调节滑动变阻器19的阻值，从而改变通过激光头17的电流，进而控制激光头17的运行功率，根据零件的厚度分布状况进行适应的调节，避免激光头17的功率过大损坏机床设备，同时也避免激光头17功率过小不足以实现对管状零件的切割，如此，通过检测管状零件的厚度，适应性地调节激光头17的功率，保证安全可靠的生产加工处理，从而提高了设备的实用性。

作为优选，为了带动调节块7移动，所述调节组件包括第二电机22、丝杆23和气泵24，所述第二电机22和气泵24分别固定在圆盘5的中心处的上方和圆柱6的下方，所述第二电机22和气泵24均与PLC电连接，所述第二电机22与丝杆23的底端传动连接，所述丝杆23的另一端与气泵24连接所述调节块7套设在丝杆23上，所述调节块7的与丝杆23的连接处设有与丝杆23匹配的螺纹，所述气泵24与气缸10连通。

PLC控制第二电机22启动，带动丝杆23旋转，丝杆23通过螺纹作用在调节块7上，使得调节块7沿着固定柱8的轴线进行升降移动，气泵24可向气缸10中充气或者从气缸10内抽气，进而带动气杆11和紧固块12移动。

作为优选，为了支撑圆盘5稳定转动，所述圆盘5的下方设有若干滑块25，所述底座1的上方设有环形槽26，所述滑块25与环形槽26相匹配，所述滑块25与环形槽26滑动连接。利用固定在底座1上的环形槽26，固定了滑块25的转动轨迹，由于滑块25固定在圆盘5的下方，从而可支撑圆盘5进行稳定的转动。

作为优选，为了进一步保证圆盘5的稳定转动，所述环形槽26为燕尾槽。由于环形槽26为燕尾槽，可防止滑块25脱离环形槽26，进一步保证了圆盘5的稳定转动。

作为优选，为了检测紧固块12是否抵靠在管状零件的内壁上，所述紧固块12内设有压力传感器27，所述压力传感器27与PLC电连接。当紧固块12抵靠在零件的内壁上时，零件的内壁对紧固块12产生压力，使得压力传感器27接收到压力数据，并将压力信号传递给PLC，PLC根据压力信号即可确定紧固块12抵靠在灌装零件的内壁上。

作为优选，为了便于零件的转动，所述铁块15的两端设有固定块28，所述固定块28的远离铁块15的一侧设有凹口，所述凹口内设有滚珠29，所述滚珠29与凹口相匹配，所述滚珠29的球心位于凹口内。利用固定块28凹口内的滚珠29与零件的外壁进行接触，滚珠29可在凹口内滚动，从而方便了管状零件的转动。

如图4所示，所述伸缩单元包括电磁铁30、弹簧31和两个限位单元，所述弹簧31的一端通过电磁铁30与圆环13的内壁连接，所述弹簧31的另一端与铁块15连接，所述电磁铁30与PLC电连接，所述弹簧31处于压缩状态，两个限位单元分别位于弹簧31的上下两侧。

PLC控制电磁铁30通电，使得电磁铁30产生磁性后，可吸引铁块15靠近电磁铁30移动，同时压缩弹簧31，当PLC控制电磁铁30断电后，压缩状态的弹簧31为恢复形变，推动铁块15远离电磁铁30移动，利用两个限位单元可保证弹簧31的形变量发生变化时，铁块15在水平方向上进行平稳的移动。

作为优选，为了保证铁块15的稳定移动，所述限位单元包括限位环32、限位杆33、限位块34和支架，所述限位环32通过支架与圆环13的内壁密封连接，所述限位块34通过限位杆33与铁块15固定连接，所述限位环32套设在限位杆33上。

利用支架将限位环32与圆环13的内壁固定连接，从而固定了限位杆33的移动方向，由于限位杆33与铁块15固定连接，从而可固定铁块15的移动方向，通过限位块34可防止限位杆33脱离限位环32。

作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了精确控制圆盘5的转动精度，所述第一电机4为无刷直流电机。

作为优选，为了支撑密封罩2升降移动，所述支撑机构包括液压缸35，所述液压缸35的缸体固定在密封罩2的一侧，所述液压缸35的液压杆固定在底座1的上方，所述液压缸35与PLC电连接。PLC控制液压缸35启动，调节液压缸35内的液压，带动液压杆移动，通过液压缸35将密封罩2顶起，实现密封罩2的升降移动。

该数控激光机床在对管状的零件进行加工处理时，通过调节组件带动调节块7向上移动，使得各个气缸10张开，利用气泵24可向气缸10内输气，从而保证紧固块12抵靠在管状零件的内壁上，固定零件的同时，使得零件的位置与圆盘5保持同一轴线，从而还可精确调节零件的位置，在进行加工处理时，利用伸缩单元带动铁块15靠近零件，使得超声波探头16贴近零件，再由第一电机4带动零件转动，从而可检测零件加工位置的厚度分布状况，根据零件的厚度分布状况，电动推杆21调节滑动变阻器19的滑动变阻端的位置，改变通过激光头17的电流，调节激光头17的功率，使激光头17发出的激光束正好能够实现对管状零件的切割处理，如此，实现了零件的安全加工生产，进而提高了设备的实用性。

与现有技术相比，该用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床通过固定机构调整管状零件的位置并进行固定，使其轴线保持与圆盘5轴线重合，不仅如此，加工机构进行处理时，首先检测零件的厚度分布状况，在根据零件的厚度分布调整激光头17的功率，避免激光头17功率过大或者过小影响加工处理，保证零件的安全生产加工，从而提高了设备的实用性。

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)

1.一种用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，其特征在于，包括底座(1)、固定机构、密封罩(2)、控制器(3)、加工机构和两个支撑机构，所述固定机构设置在底座(1)的上方，所述密封罩(2)的两侧分别通过两个支撑机构设置在底座(1)的上方，所述控制器(3)固定在密封罩(2)上，所述控制器(3)内设有PLC，所述加工机构位于密封罩(2)的内侧；

所述固定机构包括第一电机(4)、圆盘(5)、圆柱(6)、调节组件、调节块(7)和若干固定组件，所述第一电机(4)固定在底座(1)的上方，所述第一电机(4)与PLC电连接，所述第一电机(4)与圆盘(5)传动连接，所述圆柱(6)通过调节组件设置在圆盘(5)的中心处的上方，所述调节组件与调节块(7)传动连接，所述固定组件包括固定柱(8)、支杆(9)、气缸(10)、气杆(11)和紧固块(12)，所述固定柱(8)的两端分别与圆柱(6)和圆盘(5)固定连接，所述调节块(7)套设在固定柱(8)上，所述调节块(7)通过支杆(9)与气缸(10)铰接，所述气缸(10)与圆柱(6)的底端铰接，所述气杆(11)的一端设置在气缸(10)内，所述气杆(11)的另一端与紧固块(12)固定连接；

所述加工机构包括圆环(13)、两个履带(14)和两个加工组件，两个履带(14)分别位于密封罩(2)的两侧的内壁上，所述圆环(13)固定在两个履带(14)之间，两个加工组件分别位于圆环(13)的两侧的内壁上，所述加工组件包括伸缩单元、铁块(15)、超声波探头(16)、激光头(17)、电源(18)、滑动变阻器(19)、平板(20)和电动推杆(21)，所述铁块(15)的竖向截面的形状为U形，所述铁块(15)的U形开口朝向圆环(13)的轴线，所述铁块(15)通过伸缩单元与圆环(13)的内壁连接，所述超声波探头(16)固定在铁块(15)的U形开口内的底部，所述平板(20)、滑动变阻器(19)和电源(18)均固定在圆环(13)的内壁上，所述电动推杆(21)固定在平板(20)的下方，所述电动推杆(21)与滑动变阻器(19)的滑动变阻端连接，所述激光头(17)固定在电源(18)上，所述电源(18)的一端与通过滑动变阻器(19)的一端和滑动变阻端与激光头(17)的一端电连接，所述电源(18)的另一端与激光头(17)的另一端电连接，所述履带(14)、超声波探头(16)、电动推杆(21)和电源(18)均与PLC电连接。

2.如权利要求1所述的用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，其特征在于，所述调节组件包括第二电机(22)、丝杆(23)和气泵(24)，所述第二电机(22)和气泵(24)分别固定在圆盘(5)的中心处的上方和圆柱(6)的下方，所述第二电机(22)和气泵(24)均与PLC电连接，所述第二电机(22)与丝杆(23)的底端传动连接，所述丝杆(23)的另一端与气泵(24)连接所述调节块(7)套设在丝杆(23)上，所述调节块(7)的与丝杆(23)的连接处设有与丝杆(23)匹配的螺纹，所述气泵(24)与气缸(10)连通。

3.如权利要求1所述的用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，其特征在于，所述圆盘(5)的下方设有若干滑块(25)，所述底座(1)的上方设有环形槽(26)，所述滑块(25)与环形槽(26)相匹配，所述滑块(25)与环形槽(26)滑动连接。

4.如权利要求1所述的用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，其特征在于，所述环形槽(26)为燕尾槽。

5.如权利要求1所述的用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，其特征在于，所述紧固块(12)内设有压力传感器(27)，所述压力传感器(27)与PLC电连接。

6.如权利要求1所述的用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，其特征在于，所述铁块(15)的两端设有固定块(28)，所述固定块(28)的远离铁块(15)的一侧设有凹口，所述凹口内设有滚珠(29)，所述滚珠(29)与凹口相匹配，所述滚珠(29)的球心位于凹口内。

7.如权利要求1所述的用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，其特征在于，所述伸缩单元包括电磁铁(30)、弹簧(31)和两个限位单元，所述弹簧(31)的一端通过电磁铁(30)与圆环(13)的内壁连接，所述弹簧(31)的另一端与铁块(15)连接，所述电磁铁(30)与PLC电连接，所述弹簧(31)处于压缩状态，两个限位单元分别位于弹簧(31)的上下两侧。

8.如权利要求7所述的用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，其特征在于，所述限位单元包括限位环(32)、限位杆(33)、限位块(34)和支架，所述限位环(32)通过支架与圆环(13)的内壁密封连接，所述限位块(34)通过限位杆(33)与铁块(15)固定连接，所述限位环(32)套设在限位杆(33)上。

9.如权利要求1所述的用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，其特征在于，所述第一电机(4)为无刷直流电机。

10.如权利要求1所述的用于管状零件加工的安全可靠的数控激光机床，其特征在于，所述支撑机构包括液压缸(35)，所述液压缸(35)的缸体固定在密封罩(2)的一侧，所述液压缸(35)的液压杆固定在底座(1)的上方，所述液压缸(35)与PLC电连接。

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