CN112091459A - 一种激光切管机的卡盘系统及卡盘固定管材方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光切管机的卡盘系统及卡盘固定管材方法。其中，激光切管机的卡盘系统包括机架和中空卡盘，还包括固定卡爪组件和固定卡爪驱动装置，固定卡爪组件安装于滚筒卡爪组件的外侧，固定卡爪组件包括固定爪安装座、固定爪传动机构及固定爪，固定爪传动机构安装于固定爪安装座上，固定爪安装于固定爪传动机构的动力输出端；固定卡爪驱动装置包括座体、座体平移机构和固定爪驱动机构，座体安装于导轨之上，座体平移机构用于驱动座体沿着导轨平移，固定爪驱动机构安装于座体之上，且固定爪驱动机构与固定爪传动机构配合对应。本发明通过滚筒卡爪组件和固定卡爪组件的配合，使激光切管机能够切割管材尾料。

Description

一种激光切管机的卡盘系统及卡盘固定管材方法
技术领域
本发明涉及激光切管机技术领域，特别涉及一种激光切管机的卡盘系统及卡盘固定管材方法。
背景技术
激光切管是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效率高精度的切割方法，激光切管作为一种新型切割技术，具有切割速度快、生产效率高、切割表面质量高、热影响区小等优点。随着激光技术和数控技术的不断发展，目前激光切管已经成为工业管材切割领域一种先进加工方法。
在现有技术中，激光切管机基本布局大多为一个修长的床身上面布置两个切管专用卡盘。后卡盘负责夹住管材旋转和前后移动，另一个卡盘为中空且四个卡爪为滚筒的结构，即滚筒卡爪的中空卡盘，中空卡盘为辅助支撑并同步与后卡盘旋转。激光切割头则在中空卡盘贴近的位置切割管材。这种布局简单可靠，但是也有一个行业通病，无法实现管材的材料100%利用。始终剩下100-300MM的区域无法切割。主要是因为后卡盘和中空卡盘始终需要抓住管材，会形成100-300MM的管材尾料长度无法切割，造成管材尾料浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是根据上述现有技术的不足，提供一种能切割管材尾料的激光切管机的卡盘系统，与此同时，本发明还要提供一种该激光切管机的卡盘系统的卡盘固定管材方法。
为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是： 一种激光切管机的卡盘系统，包括机架和中空卡盘，所述机架之上设有导轨，所述中空卡盘安装于导轨之上，所述中空卡盘包括卡盘座、旋转盘、旋转盘旋转装置、卡盘座平移装置和滚筒卡爪组件，所述旋转盘安装于卡盘座的一侧，所述旋转盘旋转装置用于驱动旋转盘旋转，所述卡盘座平移装置用于驱动卡盘座沿着导轨平移，所述滚筒卡爪组件安装于旋转盘的外侧；还包括固定卡爪组件和固定卡爪驱动装置，所述固定卡爪组件安装于滚筒卡爪组件的外侧，所述固定卡爪组件包括固定爪安装座、固定爪传动机构及固定爪，所述固定爪传动机构安装于固定爪安装座上，所述固定爪安装于固定爪传动机构的动力输出端；所述固定卡爪驱动装置包括座体、座体平移机构和固定爪驱动机构，所述座体安装于导轨之上，所述座体平移机构用于驱动座体沿着导轨平移，所述固定爪驱动机构安装于座体之上，且固定爪驱动机构与固定爪传动机构配合对应。
优选地，所述滚筒卡爪组件的数量为四组，四组滚筒卡爪组件的位置两两相对，所述固定卡爪组件的数量为两组，安装于其中两组位置相对的滚筒卡爪组件的外侧。
优选地，所述固定爪传动机构包括压盖、凸轮、凸轮轴及滑块，所述固定爪安装于滑块的一端，所述滑块可滑动地安装于固定爪安装座的一端，所述凸轮轴安装于固定爪安装座的另一端，所述凸轮套装于凸轮轴上，凸轮与滑块的另一端相抵顶配合，所述压盖安装于凸轮的外侧，压盖中部设有扭转孔。
优选地，所述滑块的外侧设有滑块压板，滑块内侧设有复位弹簧；所述凸轮的外边缘设有与滑块端部相面接触配合的第一切口面和第二切口面，第一切口面与凸轮中心的距离大于第二切口面与凸轮中心的距离。
优选地，所述固定爪驱动机构包括旋转气缸及扭转部，所述旋转气缸安装于座体之上，所述扭转部安装于旋转气缸的动力输出端，所述扭转部的外端与压盖的扭转孔相配合对应，以驱动压盖旋转；所述座体平移机构包括气缸座及平移气缸，所述气缸座安装于机架上，所述平移气缸安装于气缸座上，所述平移气缸的气缸杆与座体相连接。
优选地，所述固定卡爪驱动装置还包括感应开关，该感应开关安装于机架上，用于感应中空卡盘接触与否。
优选地，所述旋转盘旋转装置设有旋转盘驱动电机，所述卡盘座平移装置设有卡盘座驱动电机。
为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：一种利用所述激光切管机的卡盘系统的卡盘固定管材方法，包括：
Ⅰ.对管材主体材料进行激光切割加工的步骤，步骤如下：
S1.固定卡爪组件和固定卡爪驱动装置处于待机状态；
S2.中空卡盘的卡盘座平移装置驱动卡盘座沿着导轨平移，旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，中空卡盘的滚筒卡爪组件卡住管材，支撑管材并允许管材旋转及轴向移动；
S3.激光切割头对管材主体材料进行激光切割；
Ⅱ.对管材尾部材料进行激光切割加工的步骤，步骤如下：
S1.当中空卡盘的滚筒卡爪组件接近管材极限尾料时，控制系统发出固定卡爪组件工作指令，此时中空卡盘接近固定卡爪驱动装置的固定爪驱动机构；
S2.中空卡盘的旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，使固定卡爪组件的固定爪传动机构与固定爪驱动机构的位置相对；
S3.座体平移机构驱动座体沿着导轨平移，使固定爪驱动机构与固定爪传动机构对接；
S4.固定爪驱动机构工作，驱动固定爪传动机构工作，进而驱动固定爪夹紧管材尾部；
S5.卡盘座平移装置驱动卡盘座沿着导轨平移，旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，激光切割头对管材尾部材料进行激光切割。
优选地，在步骤Ⅱ中，包括对两组位置相对的固定卡爪组件进行驱动的步骤：1、中空卡盘的旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，使其中一组固定卡爪组件的固定爪传动机构与固定爪驱动机构的位置相对，然后执行步骤S3和步骤S4；2、中空卡盘的旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转180度，使其中另一组固定卡爪组件的固定爪传动机构与固定爪驱动机构的位置相对，然后再次执行步骤S3和步骤S4。
优选地，在步骤Ⅱ的步骤S2-S4中，座体平移机构的工作方式是通过平移气缸驱动座体沿着导轨平移；固定爪驱动机构的工作方式是通过旋转气缸驱动扭转部旋转；固定爪传动机构的工作方式是先由扭转部驱动压盖旋转，再由压盖带动凸轮旋转，接着由凸轮带动滑块平移，最后由滑块带动固定爪做夹紧动作。
本发明的有益效果是：由于本发明在中空卡盘的基础上增加了固定卡爪组件和固定卡爪驱动装置，固定卡爪组件又包括固定爪安装座、固定爪传动机构及固定爪，固定爪传动机构安装于固定爪安装座上，固定爪安装于固定爪传动机构的动力输出端，固定卡爪驱动装置包括座体、座体平移机构和固定爪驱动机构，座体安装于导轨之上，座体平移机构用于驱动座体沿着导轨平移，固定爪驱动机构安装于座体之上，且固定爪驱动机构与固定爪传动机构配合对应；因此，当中空卡盘的滚筒卡爪组件接近管材极限尾料时，控制系统能控制滚筒卡爪组件和固定卡爪组件一起夹住管材尾料，即中空卡盘的旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，使固定卡爪组件的固定爪传动机构与固定爪驱动机构的位置相对，座体平移机构驱动座体沿着导轨平移，使固定爪驱动机构与固定爪传动机构对接，固定爪驱动机构工作，驱动固定爪传动机构工作，进而驱动固定爪夹紧管材尾部。本发明通过滚筒卡爪组件和固定卡爪组件的配合，使激光切管机在切割管材尾料时，中空卡盘由负责辅助支撑管材的作用转变为能主动夹持和旋转管材尾料以及驱动管材尾料前进后退，达到能激光切割管材尾料的目的，彻底解决现有技术中不能切割管材尾料的问题。
附图说明
图1为本发明卡盘系统的整体结构图之一。
图2为本发明卡盘系统的整体结构图之二。
图3为中空卡盘、固定卡爪组件和固定卡爪驱动装置的分散结构图之一。
图4为中空卡盘、固定卡爪组件和固定卡爪驱动装置的分散结构图之二。
图5为凸轮结构图之一。
图6为凸轮结构图之二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
如图1-图4所示，本发明为一种激光切管机的卡盘系统，包括机架1和中空卡盘2，所述机架1之上设有导轨3，所述中空卡盘2安装于导轨3之上，所述中空卡盘2包括卡盘座21、旋转盘22、旋转盘旋转装置23、卡盘座平移装置24和滚筒卡爪组件25，所述旋转盘22安装于卡盘座21的一侧，所述旋转盘旋转装置23用于驱动旋转盘22旋转，所述卡盘座平移装置24用于驱动卡盘座21沿着导轨3平移，所述滚筒卡爪组件25安装于旋转盘22的外侧；还包括固定卡爪组件4和固定卡爪驱动装置5，所述固定卡爪组件4安装于滚筒卡爪组件25的外侧，所述固定卡爪组件4包括固定爪安装座41、固定爪传动机构42及固定爪43，所述固定爪传动机构42安装于固定爪安装座41上，所述固定爪43安装于固定爪传动机构42的动力输出端；所述固定卡爪驱动装置5包括座体51、座体平移机构52和固定爪驱动机构53，所述座体51安装于导轨3之上，所述座体平移机构52用于驱动座体51沿着导轨3平移，所述固定爪驱动机构53安装于座体1之上，且固定爪驱动机构53与固定爪传动机构42配合对应。
如图1-图4所示，所述滚筒卡爪组件25的数量为四组，四组滚筒卡爪组件25的位置两两相对，所述固定卡爪组件4的数量为两组，安装于其中两组位置相对的滚筒卡爪组件25的外侧。设置两组位置相对的滚筒卡爪组件能更好地固定管材尾料。
如图1-图4所示，并结合参考图5、图6，所述固定爪传动机构42包括压盖421、凸轮422、凸轮轴423及滑块424，所述固定爪43安装于滑块424的一端，所述滑块424可滑动地安装于固定爪安装座41的一端，所述凸轮轴423安装于固定爪安装座41的另一端，所述凸轮422套装于凸轮轴423上，凸轮422与滑块424的另一端相抵顶配合，所述压盖421安装于凸轮422的外侧，压盖421中部设有扭转孔425。所述固定爪驱动机构53包括旋转气缸531及扭转部532，所述旋转气缸531安装于座体51之上，所述扭转部532安装于旋转气缸531的动力输出端，所述扭转部531的外端与压盖421的扭转孔425相配合对应，以驱动压盖421旋转；所述座体平移机构52包括气缸座521及平移气缸522，所述气缸座521安装于机架1上，所述平移气缸522安装于气缸座521上，所述平移气缸522的气缸杆与座体51相连接。所述扭转孔425优选为方形孔，所述扭转部532优选为方形扭转部。当设备切割管材接近极限尾料时，系统发出切换卡爪指令，此时，中空卡盘2接近旋转气缸531，平移气缸522开始轴向伸缩，带动座体51往中空卡盘2移动。并使扭转部532插入压盖421的扭转孔425，然后旋转气缸531做180度旋转，带动压盖421旋转，压盖421旋转带动凸轮422旋转，凸轮422旋转的过程中，驱动滑块424前进，使固定爪43底面高于中空卡盘2的滚轮卡爪组件的最高点。
如图5、图6所示，所述滑块424的外侧设有滑块压板426，能够对滑块424形成限位作用，所述滑块426内侧设有复位弹簧（图中未示出），使滑块426始终弹性抵顶在凸轮422的外边缘上；所述凸轮422的外边缘设有与滑块426端部相面接触配合的第一切口面427和第二切口面428，第一切口面427与凸轮422中心的距离大于第二切口面428与凸轮422中心的距离。第一切口面427和第二切口面428的位置相对，由于设置第一切口面427和第二切口面428，因此，当固定卡爪组件未工作时，凸轮422的第二切口面428与滑块426端部相面接触，当需要固定卡爪组件固定管材尾料时，凸轮422的第一切口面427与滑块426端部相面接触，通过面接触的方式，能够提高抵顶力和稳定性。
如图1-图4所示，所述固定卡爪驱动装置5还包括感应开关54，该感应开关54安装于机架1上，用于感应中空卡盘2接触与否。当感应开关54接触到中空卡盘2后，将信息反馈给控制系统 ，控制系统再发出固定卡爪组件工作指令
如图1-图4所示，所述旋转盘旋转装置23设有旋转盘驱动电机，所述卡盘座平移装置24设有卡盘座驱动电机。
本发明所述激光切管机的卡盘系统的卡盘固定管材方法，包括：
Ⅰ.对管材主体材料进行激光切割加工的步骤，步骤如下：
S1.固定卡爪组件和固定卡爪驱动装置处于待机状态；
S2.中空卡盘的卡盘座平移装置驱动卡盘座沿着导轨平移，旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，中空卡盘的滚筒卡爪组件卡住管材，支撑管材并允许管材旋转及轴向移动；
S3.激光切割头对管材主体材料进行激光切割；
Ⅱ.对管材尾部材料进行激光切割加工的步骤，步骤如下：
S1.当中空卡盘的滚筒卡爪组件接近管材极限尾料时，控制系统发出固定卡爪组件工作指令，此时中空卡盘接近固定卡爪驱动装置的固定爪驱动机构；
S2.中空卡盘的旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，使固定卡爪组件的固定爪传动机构与固定爪驱动机构的位置相对；
S3.座体平移机构驱动座体沿着导轨平移，使固定爪驱动机构与固定爪传动机构对接；
S4.固定爪驱动机构工作，驱动固定爪传动机构工作，进而驱动固定爪夹紧管材尾部；
S5.卡盘座平移装置驱动卡盘座沿着导轨平移，旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，激光切割头对管材尾部材料进行激光切割。
在步骤Ⅱ中，包括对两组位置相对的固定卡爪组件进行驱动的步骤：1、中空卡盘的旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，使其中一组固定卡爪组件的固定爪传动机构与固定爪驱动机构的位置相对，然后执行步骤S3和步骤S4；2、中空卡盘的旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转180度，使其中另一组固定卡爪组件的固定爪传动机构与固定爪驱动机构的位置相对，然后再次执行步骤S3和步骤S4。
在步骤Ⅱ的步骤S2-S4中，座体平移机构的工作方式是通过平移气缸驱动座体沿着导轨平移；固定爪驱动机构的工作方式是通过旋转气缸驱动扭转部旋转；固定爪传动机构的工作方式是先由扭转部驱动压盖旋转，再由压盖带动凸轮旋转，接着由凸轮带动滑块平移，最后由滑块带动固定爪做夹紧动作。
以上所述，仅是本发明较佳实施方式，凡是依据本发明的技术方案对以上的实施方式所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种激光切管机的卡盘系统，包括机架和中空卡盘，所述机架之上设有导轨，所述中空卡盘安装于导轨之上，所述中空卡盘包括卡盘座、旋转盘、旋转盘旋转装置、卡盘座平移装置和滚筒卡爪组件，所述旋转盘安装于卡盘座的一侧，所述旋转盘旋转装置用于驱动旋转盘旋转，所述卡盘座平移装置用于驱动卡盘座沿着导轨平移，所述滚筒卡爪组件安装于旋转盘的外侧；其特征在于：还包括固定卡爪组件和固定卡爪驱动装置，所述固定卡爪组件安装于滚筒卡爪组件的外侧，所述固定卡爪组件包括固定爪安装座、固定爪传动机构及固定爪，所述固定爪传动机构安装于固定爪安装座上，所述固定爪安装于固定爪传动机构的动力输出端；所述固定卡爪驱动装置包括座体、座体平移机构和固定爪驱动机构，所述座体安装于导轨之上，所述座体平移机构用于驱动座体沿着导轨平移，所述固定爪驱动机构安装于座体之上，且固定爪驱动机构与固定爪传动机构配合对应。
2.根据权利要求1所述激光切管机的卡盘系统，其特征在于：所述滚筒卡爪组件的数量为四组，四组滚筒卡爪组件的位置两两相对，所述固定卡爪组件的数量为两组，安装于其中两组位置相对的滚筒卡爪组件的外侧。
3.根据权利要求1所述激光切管机的卡盘系统，其特征在于：所述固定爪传动机构包括压盖、凸轮、凸轮轴及滑块，所述固定爪安装于滑块的一端，所述滑块可滑动地安装于固定爪安装座的一端，所述凸轮轴安装于固定爪安装座的另一端，所述凸轮套装于凸轮轴上，凸轮与滑块的另一端相抵顶配合，所述压盖安装于凸轮的外侧，压盖中部设有扭转孔。
4.根据权利要求3所述激光切管机的卡盘系统，其特征在于：所述滑块的外侧设有滑块压板，滑块内侧设有复位弹簧；所述凸轮的外边缘设有与滑块端部相面接触配合的第一切口面和第二切口面，第一切口面与凸轮中心的距离大于第二切口面与凸轮中心的距离。
5.根据权利要求3所述激光切管机的卡盘系统，其特征在于：所述固定爪驱动机构包括旋转气缸及扭转部，所述旋转气缸安装于座体之上，所述扭转部安装于旋转气缸的动力输出端，所述扭转部的外端与压盖的扭转孔相配合对应，以驱动压盖旋转；所述座体平移机构包括气缸座及平移气缸，所述气缸座安装于机架上，所述平移气缸安装于气缸座上，所述平移气缸的气缸杆与座体相连接。
6.根据权利要求1所述激光切管机的卡盘系统，其特征在于：所述固定卡爪驱动装置还包括感应开关，该感应开关安装于机架上，用于感应中空卡盘接触与否。
7.根据权利要求1所述激光切管机的卡盘系统，其特征在于：所述旋转盘旋转装置设有旋转盘驱动电机，所述卡盘座平移装置设有卡盘座驱动电机。
8.一种利用权利要求1-8中任意一项所述激光切管机的卡盘系统的卡盘固定管材方法，其特征在于，包括：
Ⅰ.对管材主体材料进行激光切割加工的步骤，步骤如下：
S1.固定卡爪组件和固定卡爪驱动装置处于待机状态；
S2.中空卡盘的卡盘座平移装置驱动卡盘座沿着导轨平移，旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，中空卡盘的滚筒卡爪组件卡住管材，支撑管材并允许管材旋转及轴向移动；
S3.激光切割头对管材主体材料进行激光切割；
Ⅱ.对管材尾部材料进行激光切割加工的步骤，步骤如下：
S1.当中空卡盘的滚筒卡爪组件接近管材极限尾料时，控制系统发出固定卡爪组件工作指令，此时中空卡盘接近固定卡爪驱动装置的固定爪驱动机构；
S2.中空卡盘的旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，使固定卡爪组件的固定爪传动机构与固定爪驱动机构的位置相对；
S3.座体平移机构驱动座体沿着导轨平移，使固定爪驱动机构与固定爪传动机构对接；
S4.固定爪驱动机构工作，驱动固定爪传动机构工作，进而驱动固定爪夹紧管材尾部；
S5.卡盘座平移装置驱动卡盘座沿着导轨平移，旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，激光切割头对管材尾部材料进行激光切割。
9.根据权利要求8所述激光切管机的卡盘系统的卡盘固定管材方法，其特征在于：在步骤Ⅱ中，包括对两组位置相对的固定卡爪组件进行驱动的步骤：1、中空卡盘的旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转，使其中一组固定卡爪组件的固定爪传动机构与固定爪驱动机构的位置相对，然后执行步骤S3和步骤S4；2、中空卡盘的旋转盘旋转装置驱动旋转盘旋转180度，使其中另一组固定卡爪组件的固定爪传动机构与固定爪驱动机构的位置相对，然后再次执行步骤S3和步骤S4。
10.根据权利要求8所述激光切管机的卡盘系统的卡盘固定管材方法，其特征在于：在步骤Ⅱ的步骤S2-S4中，座体平移机构的工作方式是通过平移气缸驱动座体沿着导轨平移；固定爪驱动机构的工作方式是通过旋转气缸驱动扭转部旋转；固定爪传动机构的工作方式是先由扭转部驱动压盖旋转，再由压盖带动凸轮旋转，接着由凸轮带动滑块平移，最后由滑块带动固定爪做夹紧动作。
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