CN110919206A - 一种三卡盘激光切管机装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三卡盘激光切管机装置，其包括机床、平行设置在所述机床上的滑轨、可在所述滑轨上滑动的前卡盘单元、中卡盘单元与后卡盘单元、位于所述机床上方的横梁支架、设置在所述横梁支架上的激光切割头、位于所述激光切割头前侧且相对于所述机床可上下运动的落料托板单元、位于所述机床前端辅助落料的下料夹持单元、以及沿所述滑轨间隔设置的且可相对于所述机床上下运动的若干支撑夹紧单元。本发明大大提高了管材载重能力和切割效率，解决了剩余尾料长的问题，降低了原料成本。

Description

一种三卡盘激光切管机装置

【技术领域】

本发明属于自动上料技术领域，特别是涉及一种三卡盘激光切管机装置。

【背景技术】

传统切管机都是由两卡盘组成，只能加工简单的管材，对于超长管材的加工无法避免高速转动切割时管材中间的离心甩动，从而会影响加工精度。两卡盘切管机对于要求下料长度比较长的产品无法实现加工，管材前端伸出超过一定长度，会在重力作用下下垂，旋转时会造成摆动，影响加工精度。两卡盘切管机承载力不足对于重型管材无法实现加工。传统的两卡盘切管机切割剩余的尾料都比较长，造成浪费严重。传统的两卡盘切管机存在诸多弊端。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种三卡盘激光切管机装置，大大提高了管材载重能力和切割效率，解决了剩余尾料长的问题，降低了原料成本。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种三卡盘激光切管机装置，其包括机床、平行设置在所述机床上的滑轨、可在所述滑轨上滑动的前卡盘单元、中卡盘单元与后卡盘单元、位于所述机床上方的横梁支架、设置在所述横梁支架上的激光切割头、位于所述激光切割头前侧且相对于所述机床可上下运动的落料托板单元、位于所述机床前端辅助落料的下料夹持单元、以及沿所述滑轨间隔设置的且可相对于所述机床上下运动的若干支撑夹紧单元。

进一步的，所述机床上沿所述滑轨方向设置有齿条；所述前卡盘单元、所述中卡盘单元与所述后卡盘单元均包括通过滑块设置在所述滑轨上的支撑座、固定在所述支撑座上的第一驱动件、受所述第一驱动件驱动进行旋转的且与所述齿条啮合的驱动齿轮、固定在所述支撑座上的旋转卡盘机构。

进一步的，所述前卡盘单元与所述中卡盘单元中，所述旋转卡盘机构中夹持管材表面的夹持件为滚轮式结构，使得在夹紧管材表面的同时所述旋转卡盘机构能够相对于管材轴向移动。

进一步的，所述后卡盘单元中，所述旋转卡盘机构中的夹持管材表面的夹持件为固定式夹住，与管材表面无相对转动，使得所述后卡爪单元能够夹紧管材端部。

进一步的，所述前卡盘单元与所述后卡盘单元的所述支撑座前端面上均设置有传感器。

进一步的，所述后卡盘单元的所述支撑座上还设置有吸尘仓、一端铰接在所述吸尘仓上的第一气缸、受所述第一气缸驱动绕其一边翻转的且形成所述吸尘仓部分围挡的开关门，所述吸尘仓通过管道与一抽风吸尘装置连通。

进一步的，所述激光切割头设置在一二维驱动模组上，所述二维驱动模组包括第二驱动件、受所述第二驱动件驱动垂直于所述滑轨运动的第一支撑板、固定在所述第二支撑板上的第三驱动件、受所述第三驱动件驱动进行上下运动的第二支撑板，所述激光切割头固定设置在所述第二支撑板上。

进一步的，所述落料托板单元包括下料托板、固定在所述下料托板一端且可进行翻转的尾料窗组件、驱动所述下料托板进行升降与翻转的升降翻转驱动组件，所述升降翻转驱动组件包括固定设置在一固定座上的第四驱动件、受所述第四驱动件驱动进行上下运动的活动板、固定在所述活动板上的第二气缸、上下可活动的设置在所述活动板上的第一活动块与第二活动块、一端铰接在所述第一活动块上且另一端与所述下拖料板铰接的第一连杆、一端铰接在所述第二活动块上且另一端与所述下拖料板铰接的第二连杆，所述第二气缸的活动端与所述第一活动块连接且驱动所述第一活动块上下运动，所述第二活动块上设置有一将其向下拉持的复位弹簧，所述复位弹簧的另一端挂设置在所述活动板上；所述第二活动块上设置有一延伸至所述第一活动块上下活动路径上的第一限位板，在所述第一活动块向上运动过程中通过将所述第一限位板向上顶起驱动所述第二活动块向上运动。

进一步的，所述尾料窗组件包括一端铰接在下料托板下表面的第三气缸、一端铰接在所述下料托板端部的尾料窗板，所述第三气缸的活动端铰接在所述尾料窗板的下方，通过所述第三气缸的驱动实现所述尾料窗板的翻转切换；所述尾料窗板的下方设置有一尾料收集盒。

进一步的，所述支撑夹紧单元包括第四驱动件、受所述第四驱动件驱动进行上下运动的活动板、固定在所述活动板上的第四气缸、受所述第四气缸驱动进行相对夹持与张开的夹持件、位于所述活动板顶部的支撑件。

与现有技术相比，本发明一种三卡盘激光切管机装置的有益效果在于：解决了加工长管材时惯性甩动的问题，三卡盘激光切管机由前中后三个卡盘组成，中间卡盘可防止管材高速旋转时的惯性甩动，避免因管料后端抖动而影响前端切割精度；解决了传统两卡盘加工效率低的问题，三卡盘切管机实时保持管材前中后三点卡盘夹持支撑，管材翻转空运行速度到最大时不影响切割质量，部分管材相对切割效率比两卡要高5％-10％；解决了两卡盘无法加工重型管材、支撑力不足的问题，加工时每个卡盘可承重100kg，最大单根管材重量300kg；解决了两卡盘无法加工变形扭曲的管材，三卡盘切管机通过调整中间卡盘的夹持力对弯曲、扭曲较大的管材可以进行矫正切割。解决了两卡盘切管机剩余尾料长的问题，三卡盘切管机，前卡盘、中卡盘可灵活切换到下料区，由两个卡盘夹持管材加工产品尾料，保证尾料产品的切割精度。

【附图说明】

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中前卡盘单元与中卡盘单元的结构示意图；

图3为本发明实施例中后卡盘单元的结构示意图；

图4为本发明实施例中横梁支架与二维驱动移载机构的结构示意图；

图5为本发明实施例中落料托板单元的结构示意图；

图6为本发明实施例中废料窗组件的结构示意图；

图7为本发明实施例中升降翻转驱动组件的结构示意图；

图8为本发明实施例中升降翻转驱动组件的部分结构示意图；

图9为本发明实施例中升降翻转驱动组件的部分放大结构示意图；

图10为本发明实施例中支撑夹紧单元的结构示意图；

图11为本发明实施例中下料夹持单元的结构示意图；

图中数字表示：

100三卡盘激光切管机装置；

1机床；2滑轨，21齿条；3前卡盘单元，31支撑座，32第一驱动件，33驱动齿轮，34旋转卡盘机构；4中卡盘单元；5后卡盘单元，51吸尘仓，52第一气缸，53开关门；

6横梁支架；7激光切割头，71第二驱动件，72第一支撑板，73第三驱动件，74第二支撑板；

8落料托板单元，81下料托板，82尾料窗组件，821第三气缸，822尾料窗板；83升降翻转驱动组件，831固定座，832第四驱动件，8321驱动齿轮，833活动板，8331齿条，834第二气缸，835第一活动块，836第二活动块，8361第一限位板，8362第二限位板，837第一连杆，838第二连杆，839复位弹簧；9下料夹持单元，91第五气缸，92管材夹持件，93滑轨，94齿条板，95传动齿轮；

10吸风管道；11第一支撑夹紧单元；12第二支撑夹紧单元；13第三支撑夹紧单元；14第四驱动件，15活动板，16第四气缸，17夹持件，18固定座，19支撑件；20吸尘装置。

【具体实施方式】

实施例：

请参照图1-图11，本实施例为三卡盘激光切管机装置100，其包括机床1、平行设置在机床1上的滑轨2、可在滑轨2上滑动的前卡盘单元3、中卡盘单元4与后卡盘单元5、位于机床1上的横梁支架6、设置在横梁支架6上的激光切割头7、位于激光切割头7前侧且相对于机床1可上下运动的落料托板单元8、位于机床1前端辅助落料的下料夹持单元9、以及沿滑轨2间隔设置的且可相对于机床1上下运动的若干支撑夹紧单元。

机床1上沿滑轨2方向设置有齿条21。

前卡盘单元3、中卡盘单元4与后卡盘单元5均包括通过滑块设置在滑轨2上的支撑座31、固定在支撑座31上的第一驱动件32、受第一驱动件32驱动进行旋转的且与齿条21啮合的驱动齿轮33、固定在支撑座31上的旋转卡盘机构34。旋转卡盘机构34可以为现有技术中的能实现夹持和旋转驱动的电动卡盘，例如专利号为2018211047471公开的一种新型中空型电动卡盘；专利号为2019200663328公开的一种手动调节四爪定心卡盘。通过第一驱动件32旋转在齿轮齿条的传动作用下实现卡盘单元整体在滑轨2上的移动。

前卡盘单元3与中卡盘单元4中的旋转卡盘机构34可供管材贯穿通过。前卡盘单元3与中卡盘单元4中，旋转卡盘机构34中夹持管材表面的夹持件为滚轮式结构，使得在夹紧管材表面的同时旋转卡盘机构34能够相对于管材轴向移动。后卡盘单元5中的旋转卡盘机构34中的夹持管材表面的夹持件为固定式夹住，与管材表面无相对转动，使得后卡爪单元5能够夹紧管材端部。

前卡盘单元3、与后卡盘单元5的支撑座31前端面上均设置有传感器，感应管材端部的位置。

本实施例在机床1的一侧还设置有吸风管道10，吸风管道10连接抽风装置(图中未标识)。

后卡盘单元5的支撑座31上还设置有吸尘仓51、一端铰接在吸尘仓51上的第一气缸52、受第一气缸52驱动绕其一边翻转的且形成吸尘仓51部分围挡的开关门53，吸尘仓51通过管道与抽风吸尘装置连通。管材在切割过程中，会出现较多的切屑进入管材内部，通过吸尘仓51产生负压将管材内壁的灰尘吸入至吸尘仓51中，然后定期的移动至机床1末端，通过第一气缸52驱动开关门53打开，吸尘仓51中的灰尘落入机床1末端的灰尘收集盒中。

激光切割头7设置在一二维驱动模组上，所述二维驱动模组包括第二驱动件71、受第二驱动件71驱动垂直于滑轨2运动的第一支撑板72、固定在第二支撑板72上的第三驱动件73、受第三驱动件73驱动进行上下运动的第二支撑板74，激光切割头7固定设置在第二支撑板74上。激光切割头7为现有模块，本实施例不在赘述。

落料托板单元8包括下料托板81、固定在下料托板81一端且可进行翻转的尾料窗组件82、驱动下料托板81进行升降与翻转的升降翻转驱动组件83，升降翻转驱动组件83包括固定设置在一固定座831上的第四驱动件832、受第四驱动件832驱动进行上下运动的活动板833、固定在活动板833上的第二气缸834、上下可活动的设置在活动板833上的第一活动块835与第二活动块836、一端铰接在第一活动块835上且另一端与下拖料板81铰接的第一连杆837、一端铰接在第二活动块836上且另一端与下拖料板81铰接的第二连杆838，第二气缸834的活动端与第一活动块835连接且驱动第一活动块835上下运动，第二活动块836上设置有一将其向下拉持的复位弹簧839，复位弹簧839的另一端挂设置在活动板833上。

升降翻转驱动组件83设置有两组，位于下料托板81的两头。第四驱动件832的旋转端设置有驱动齿轮8321，活动板833上设置有与驱动齿轮8321啮合的齿条8331，通过齿轮齿条配合实现活动板833的上下运动，从而带动整个下料托板81上下运动。第一活动块835与第二活动块836均设置在一竖向分布的滑轨上。

第二活动块836上设置有一延伸至第一活动块835上下活动路径上的第一限位板8361，在第一活动块835向上运动过程中通过将第一限位板8361向上顶起驱动第二活动块836向上运动，当第一活动块835与第二活动块836均向上运动至设定位置时，下料托板81处于水平状态。当第一活动块835受第二气缸834驱动向下运动后，第二活动块836在复位弹簧839的作用之下向下移动，第一活动块835的下限位置比第二活动块836的下限位置要低使得下料托板81处于倾斜状态。

第二活动块836上还设置有限定第二连杆838翻转角度的第二限位板8362。

尾料窗组件82包括一端铰接在下料托板81下表面的第三气缸821、一端铰接在下料托板81端部的尾料窗板822，第三气缸821的活动端铰接在尾料窗板822的下方，通过第三气缸821的驱动实现尾料窗板822的翻转切换。尾料窗板822的下方设置有一尾料收集盒(图中未显示)。当正常切割时，尾料窗板822为闭合状态，当进行尾料切割时，尾料窗板822为打开状态，后卡盘单元5夹持尾料进行切割，切割完成后，将剩下的尾料松开落入尾料收集盒中。

支撑夹紧单元包括第一支撑夹紧单元11、第二支撑夹紧单元12以及第三支撑夹紧单元13。

第一支撑夹紧单元11、第二支撑夹紧单元12以及第三支撑夹紧单元13均包括第四驱动件14、受第四驱动件14驱动进行上下运动的活动板15、固定在活动板15上的第四气缸16、受第四气缸16驱动进行相对夹持与张开的夹持件17、位于活动板15顶部的支撑件19。第四驱动件14固定在一固定座18上且旋转端设置有驱动齿轮，活动板15上设置有与该驱动齿轮啮合的齿条，从而实现活动板15的上下运动。支撑件19优选的为一水平横向设置的旋转滚轴；夹持件17优选的为一竖向设置的旋转滚轴，使得管材可以相对于夹持件17和支撑件19进行轴向相对运动。夹持件17位于支撑件19的两侧进行相对运动。

下料夹持单元9包括固定设置在机床1上的第五气缸91、受第五气缸91驱动进行张开与夹持动作的管材夹持件92。机床1上设置有一对平行设置的滑轨93，滑轨93上通过一滑块设置有一齿条板94，两个管材夹持件92分别固定在对应的齿条板94上，机床1上可旋转的设置有一传动齿轮95，两个齿条板94均与传动齿轮95啮合，第五气缸91的活塞杆端与其中一个管材夹持板92或其中一个齿条板94连接。通过第五气缸91的直线驱动，在齿条齿轮的传动作用下实现两个管材夹持件92的张开与闭合。

本实施例还包括位于激光切割位置吸走管材切割过程中的切屑的吸尘装置20，吸尘装置20与吸风管道10连通。

本实施例为三卡盘激光切管机装置100的工作原理为：

1)上料：初始状态下，前卡盘单元3移动至激光切割头7切割位置，中卡盘单元4移动至靠近前卡盘单元3，后卡盘单元5移动至机床1的一端，支撑夹紧单元11-13处于伸出状态，将管材放置到支撑夹紧单元中的支撑件19上，通过第四驱动件14将管材顶升至设定高度并通过第四气缸16驱动夹持件17夹紧；

2)后卡盘单元5在第一驱动件32驱动下向前移动，当传感器感应到管材端部时，在继续移动设定距离后旋转卡盘机构34夹持住管材端部，若在此过程中，经过了支撑夹紧单元，则对应的支撑夹紧单元松开对管材的夹持并下降进行让位；

3)后卡盘单元5夹持住管材继续向前推动直至前卡盘单元3上的传感器感应到管材进入后继续推进设定距离，前卡盘单元3和中卡盘单元4均夹紧管材，此时激光切割头7正对着管材切割位置；

4)然后中卡盘单元4向后移动，位于前卡盘单元3与后卡盘单元5的中间位置夹持管材，激光切割头7运动至管材上方切割位置完成切割，切割过程中落料托板单元8托住切割下来的管材并通过下料托板81的翻转实现下料导出；

5)切割下一个产品后，后卡盘单元5继续夹持管材端部向前推动至下一个切割位置，同时，中卡盘单元4同步向前移动始终保持在前卡盘单元3与后卡盘单元5的中间，然后按照步骤3-4完成下一段管材的切割；

6)当需要切割长管材时(例如切割下来的管料长2～4m)，前卡盘单元3移动至靠近下料夹持单元9一端，中卡盘单元4移动至激光切割头7切割位置担当夹持支撑角色，前卡盘单元3再移动至带切下的管材中部将其夹持住，保障旋转过程中，管材不会甩动跳跃，防止管材悬挑过长出现跳动影响切割精度和切割质量；在下料时，前卡盘单元3夹持管材移动向前移动，直至管材端部伸入下料夹持单元9中，然后通过下料夹持单元9夹紧管材端部，前卡盘单元3向后移动，脱离出管材，然后落料托板单元8上升托住管材，下料夹持单元9松开管材，切割下来的管材随着落料托板单元8的下降翻转实现下料；

7)当中卡盘单元4与后卡盘单元5夹持管材之间的距离小于所需切割管材长度时，由后卡盘单元5移动至激光切割头7切割位置担当夹持支撑角色，卡盘单元4和前卡盘单元3均移动至落料托板单元8上方，同理于步骤5)实现下料；

8)当尾料切割时，后卡盘单元5位于激光切割位置且上面夹持的管材小于所需切割管材长度，则落料托板单元8中的尾料窗板822打开，后卡盘单元5松开夹持，尾料落入下方的尾料收集盒中。

本实施例三卡盘激光切管机装置100的有益效果在于：

1)切割精度高：整机由前中后三个卡盘组成，中间卡盘可防止管材高速旋转时的惯性甩动，避免因管料后端抖动而影响前端切割精度；

2)切割效率高：实时保持管材前中后三点卡盘夹持支撑，管材翻转空运行速度到最大时不影响切割质量，部分管材相对切割效率比两卡要高5％-10％；

3)管材载重高：加工时每个卡盘可承重100kg，最大可支撑单根管材重量高达300kg；

4)矫正管材切割：可对弯曲、扭曲较大的管材调整夹持力进行矫正切割；

5)省材料成本：三卡盘加工可实现最大化利用，实现无尾料浪费，而两卡盘加工剩余尾料至少是50mm，浪费更多；

6)卡盘高灵活性控制：前中卡盘可以绕过切割头位移到下料区，由两个卡盘夹持管材加工产品尾料，保证尾料产品的切割精度；

7)超长下料：标准设备一次性最大下料6米，可定制非标超长12米下料。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。

Claims (10)

1.一种三卡盘激光切管机装置，其特征在于：其包括机床、平行设置在所述机床上的滑轨、可在所述滑轨上滑动的前卡盘单元、中卡盘单元与后卡盘单元、位于所述机床上方的横梁支架、设置在所述横梁支架上的激光切割头、位于所述激光切割头前侧且相对于所述机床可上下运动的落料托板单元、位于所述机床前端辅助落料的下料夹持单元、以及沿所述滑轨间隔设置的且可相对于所述机床上下运动的若干支撑夹紧单元。

2.如权利要求1所述的三卡盘激光切管机装置，其特征在于：所述机床上沿所述滑轨方向设置有齿条；所述前卡盘单元、所述中卡盘单元与所述后卡盘单元均包括通过滑块设置在所述滑轨上的支撑座、固定在所述支撑座上的第一驱动件、受所述第一驱动件驱动进行旋转的且与所述齿条啮合的驱动齿轮、固定在所述支撑座上的旋转卡盘机构。

3.如权利要求2所述的三卡盘激光切管机装置，其特征在于：所述前卡盘单元与所述中卡盘单元中，所述旋转卡盘机构中夹持管材表面的夹持件为滚轮式结构，使得在夹紧管材表面的同时所述旋转卡盘机构能够相对于管材轴向移动。

4.如权利要求2所述的三卡盘激光切管机装置，其特征在于：所述后卡盘单元中，所述旋转卡盘机构中的夹持管材表面的夹持件为固定式夹住，与管材表面无相对转动，使得所述后卡爪单元能够夹紧管材端部。

5.如权利要求2所述的三卡盘激光切管机装置，其特征在于：所述前卡盘单元与所述后卡盘单元的所述支撑座前端面上均设置有传感器。

6.如权利要求2所述的三卡盘激光切管机装置，其特征在于：所述后卡盘单元的所述支撑座上还设置有吸尘仓、一端铰接在所述吸尘仓上的第一气缸、受所述第一气缸驱动绕其一边翻转的且形成所述吸尘仓部分围挡的开关门，所述吸尘仓通过管道与一抽风吸尘装置连通。

7.如权利要求1所述的三卡盘激光切管机装置，其特征在于：所述激光切割头设置在一二维驱动模组上，所述二维驱动模组包括第二驱动件、受所述第二驱动件驱动垂直于所述滑轨运动的第一支撑板、固定在所述第二支撑板上的第三驱动件、受所述第三驱动件驱动进行上下运动的第二支撑板，所述激光切割头固定设置在所述第二支撑板上。

8.如权利要求1所述的三卡盘激光切管机装置，其特征在于：所述落料托板单元包括下料托板、固定在所述下料托板一端且可进行翻转的尾料窗组件、驱动所述下料托板进行升降与翻转的升降翻转驱动组件，所述升降翻转驱动组件包括固定设置在一固定座上的第四驱动件、受所述第四驱动件驱动进行上下运动的活动板、固定在所述活动板上的第二气缸、上下可活动的设置在所述活动板上的第一活动块与第二活动块、一端铰接在所述第一活动块上且另一端与所述下拖料板铰接的第一连杆、一端铰接在所述第二活动块上且另一端与所述下拖料板铰接的第二连杆，所述第二气缸的活动端与所述第一活动块连接且驱动所述第一活动块上下运动，所述第二活动块上设置有一将其向下拉持的复位弹簧，所述复位弹簧的另一端挂设置在所述活动板上；所述第二活动块上设置有一延伸至所述第一活动块上下活动路径上的第一限位板，在所述第一活动块向上运动过程中通过将所述第一限位板向上顶起驱动所述第二活动块向上运动。

9.如权利要求8所述的三卡盘激光切管机装置，其特征在于：所述尾料窗组件包括一端铰接在下料托板下表面的第三气缸、一端铰接在所述下料托板端部的尾料窗板，所述第三气缸的活动端铰接在所述尾料窗板的下方，通过所述第三气缸的驱动实现所述尾料窗板的翻转切换；所述尾料窗板的下方设置有一尾料收集盒。

10.如权利要求1所述的三卡盘激光切管机装置，其特征在于：所述支撑夹紧单元包括第四驱动件、受所述第四驱动件驱动进行上下运动的活动板、固定在所述活动板上的第四气缸、受所述第四气缸驱动进行相对夹持与张开的夹持件、位于所述活动板顶部的支撑件。

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