CN112207456B - 一种切割模块及其全自动激光切管机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种切割模块及其全自动激光切管机，其全自动激光切管机包括：上料模块，用于将待切割管材逐一装入上料轮的管槽，然后由上料轮旋转以使得待切割管材依次经过上料、对中、卡紧、切段、排料工序；动力模块，用于驱动切段工序处的管材旋转以保证管材一圈都被切断，同时间歇性驱动上料轮旋转以完成工序切换；切割模块，用于通过激光器发出的激光切割管材，且管材在轴向上相对固定，激光切割头沿着管材的轴向移动并定位，从而完成对管材的精确切割。本发明能够实现自动上料，且上料、卡紧、轴向对齐、切段、排料五个工序可以同步实现生产效率至少提高两倍及以上。另外采用激光器移动而管材固定的方式，能够适应于更多长度的管材。

Description

一种切割模块及其全自动激光切管机

技术领域

本发明涉及切管设备，特别是涉及一种全自动激光切管机。

背景技术

在实际的加工制造中，由于采购的管材一般比较长，因此需要根据设计长度切段。考虑到对切口平整度的要求，一般会选择激光切管机。目前的相关设备主要是采用一个小拖车拖动长管材、激光器不动，通过小拖车带动长管材向激光器移动以调整切段的长度。小拖车一般是一个通过丝杠或链条驱动，其内部开设一个卡紧长管材的圆孔，圆孔内安装旋转轮，旋转轮与长管材的外壁压紧，然后旋转轮转动带动长管材圆周转动以使激光器将长管材一圈切割以完成切段。这种方式主要有一下缺点：

1、上料麻烦，由于长管材必须穿过圆孔，因此大多数时候需要人工上料，这就造成了效率比较低，而且为后续全自动化加工技术的设计造成了严重的障碍。

2、小拖车带动长管材沿着其轴向移动的过程中定位精度不高，考虑到长管材一般都是四米以上的长度，如果采用丝杠驱动小车显然或造成较大的制造难度，而且在在高精度要求下必须使得丝杠具有比较高的传动精度，成本非常高，另外丝杠的支撑、同轴度也是一个比较难以解决的问题。如果采用链条驱动，虽然成本低、结构简单，但是定位精度低、定位时间长，无法满足高精度切割的要求。

3、采用小拖车的方式无法实现连续上料，也就是每根长管材切割完成后才能进行上料，而上料时长相对较长，因为涉及到卡紧、轴向定位的工序。因此小拖车的方式无法突破目前的加工效率。

对此发明人设计了一种全自动激光切管机，能够实现自动上料且激光器相对于长管材能够实现快速、高精度定位。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种切割模块及其全自动激光切管机，其切割模块可以对激光器实现快速、精确定位，从而实现快速、高精度的切割。

为实现上述目的，本发明提供了一种切割模块，包括切割底板、切割机构，切割底板上安装有切割导轨，切割机构包括切割滑块、第一切割架，所述切割滑块上设置有切割滑槽，切割滑槽与切割导轨卡合、可滑动装配，切割滑块安装在第一切割架底部，第一切割架上安装有第三切割架，所述第三切割架顶部安装有两块相互平行的第三切割架立板，两块第三切割架立板分别与两根第二切割架轴可圆周转动、不可轴向移动装配，所述第二切割架轴位于两块第三切割架立板之间的部分上设置有螺纹，第二切割架轴穿过第四切割架的第四切割架立板且与之通过螺纹旋合装配，第四切割架上直接或间接安装有激光器；激光器用于产生切割用激光，且激光通过激光切割头发出，以切割管材；

所述第一切割架底部安装有第一切割架连块，所述第一切割架连块与链条装配固定，链条分别绕过两个链轮并构成链传动机构，两个链轮分别套装在不同的链轮轴上，两根链轮轴分别与切割底架可圆周转动装配，其中一根链轮轴还与输送电机的输出轴连接固定。

优选地，切割底板上还安装有切割支架、充磁箱，所述切割支架上安装有切割检测板，所述切割检测板上安装有切割软铁板，切割软铁板一端面上设置有切割磁铁条；

切割软铁板一端面上设置有切割磁铁条、另一端面上安装有软铁轴，所述切割磁铁条采用永磁体制成，所述切割软铁板、软铁轴采用软铁制成，所述软铁轴穿过切割检测板后进入充磁箱内，且软铁轴位于充磁箱内的部分上套装有线圈，线圈通入直流电后产生磁场。

优选地，第一切割架顶部安装有两块相互平行的第一切割架立板，两块第一切割架立板分别与第一切割架轴两端装配，第一切割架轴穿过第二切割架滑块且第二切割架滑块可在第一切割架轴的轴向上滑动，所述第一切割架轴位于第二切割架滑块和第一切割架立板之间的部分上套装有切割压簧，切割压簧用于对第二切割架滑块向第一切割架立板移动提供弹性阻尼；所述第二切割架滑块安装在第二切割架底部，所述第二切割架顶部与第三切割架底部装配。

优选地，两根第二切割架轴一端穿出其中一块第三切割架立板后分别与第二带轮装配固定，两个第二带轮之间通过第二皮带连接并构成带传动机构；其中一根第二切割架轴一端还与精调电机的输出轴通过联轴器连接固定。

优选地，所述第四切割架立板还与拉绳一端连接固定，拉绳另一端装入拉绳位移传感器内，拉绳位移传感器安装在第三切割架立板上，从而通过拉绳的伸缩判断第五切割架相对于两块第三切割架立板的位置。

本发明还公开了一种全自动激光切管机，其应用有上述切割模块。

本发明的有益效果是：

1、本发明能够实现自动上料，且上料、卡紧、轴向对齐、切段、排料五个工序可以同步实现生产效率至少提高两倍及以上。另外采用激光器移动而管材固定的方式，能够适应于更多长度的管材。且本发明能够实现全自动化生产，为后续的无人工厂、AI制造提供技术基础。

2、本发明的上料模块采用推料块推动管材向上料轮的管槽推动上料的方式，且利用管材的重量自动上料，不仅能够大大提高上料效率、实现自动化上料，能耗还比较低，满足目前效率、节能的双重要求。另外本发明通过上料轮旋转实现上料、卡紧、轴向对齐、切段、排料五个工序的依次实现，结构简单、成本低，效率高。

3、本发明的动力模块能够实现在驱动旋转轴连续旋转的同时还间歇性驱动工序筒旋转实现工序切换，从而在不用动力电机停止的前提下就能实现管材连续旋转、上料轮间歇旋转，基本不需要复杂的控制程序，而且利用机械结构实现管材连续旋转、上料轮间歇旋转其精度比较高且可靠皮实，适合工业化批量生产的要求。

4、本发明的切割模块通过链条带动移动座进行粗略定位，再利用切割螺杆实现激光器的精确定位，从而不仅能够实现快速的定位，还能保证定位精度，从而为高效、高精度的切割提供基础。

附图说明

图1-图3是本发明的结构示意图。

图4-图8是上料模块、动力模块的结构示意图。其中图5是第一上料推杆轴线所在中心面处剖视图；图6是旋转轴轴线所在中心面处剖视图；图7、图8分别为图6中F1处、F2处放大图。

图9-图14是上料模块的结构示意图。其中图10、图11为上料轮处结构示意图；图12、图13放料机构的结构示意图；图14是对中机构的结构示意图。

图15-图23是动力模块的结构示意图。其中图19是齿条厚度方向所在的中心面处剖视图；图20是定位短轴轴线所在中心面处剖视图。

图24-图27是切割模块的结构示意图。其中图27是链条宽度方向所在中心面处剖视图。

图28-图31是切割机构的机构示意图。其中图28是刹车轴轴线所在中心面处剖视图（局部）。

图32-图33是刹车组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1-图33，本实施例的全自动激光切管机，包括：

上料模块A，用于将待切割管材逐一装入上料轮A520的管槽A521，然后由上料轮A520旋转以使得待切割管材依次经过上料、对中、卡紧、切段、排料工序；

动力模块B，用于驱动切段工序处的管材100旋转以保证管材100一圈都被切断，同时间歇性驱动上料轮旋转以完成工序切换；

切割模块C，用于通过激光器C430发出的激光切割管材100，且管材在轴向上相对固定，激光切割头C431沿着管材100的轴向移动并定位，从而完成对管材的精确切割。

参见图1-图14，所述上料模块A包括两块相互平行安装的上料侧板A110，两块上料侧板A110顶部安装有上料斗A140、底部安装有接料箱A120，所述接料箱A120内部为中空的接料腔A121；所述上料斗A140内部为中空的存储腔A141，存储腔A141用于存放待切割的管材100；所述存储腔A141底部设置有放料通道A142，放料通道A142通过放料机构逐一将存储腔A141内的管材排出至推料通道A101；

所述推料通道A101内卡合、可滑动地安装有推板A590，推板A590与第一上料推杆A231一端装配，第一上料推杆A231另一端装入第一推杆电机A230内，第一推杆电机A230启动后能够驱动第一上料推杆A231轴向移动。所述推料通道A101远离推板A590一端可与管槽A521连通从而通过推板A590将管材100向管槽A521推动以使得管材100装入管槽A521内完成上料。

所述推料通道A101上下两侧分别安装有上料底板A170、上料顶板A160，所述上料顶板A160靠近上料轮A520、放料通道A142的两端上分别设置有第一顶板斜面A161、第二顶板斜面A162，所述第二顶板斜面A162由靠近放料通道A142一端向另一端由上至下逐渐远离放料通道A142设置，这种设计有利于从放料通道A142内掉落至推料通道A101内的管材100逐渐卡合在推料通道A101内以便于对管材横截面方向进行定位，确保管材能够顺利装入管槽A521。所述第一顶板斜面A161由靠近上料轮A520一端向另一端由上至下逐渐远离上料轮A520设置，这种设计使得装入管槽A521内的管材100在上料轮A520携带转动时能够引导管材100逐渐进入内弧面A152内，为后续的径向卡紧提供基础。

所述内弧面A152设置在工序壳A150内侧，所述工序壳A150安装在对中座A310底部，所述工序壳A150内侧还设置有轮槽A151，所述轮槽A151内、沿着内弧面A152方向排列安装有多个滚轮A510，滚轮A510可圆周转动地套装在滚轮轴A420上，滚轮轴A420两端分别与轮槽A151侧壁装配。所述滚轮A510、内弧面A152可与管材100的外壁贴合以使得管材100不能退出管槽A521，从而确保上料轮A520对管材的输送。优选地，所述滚轮A510两端还分别与不同推力球轴承A930的座圈贴紧或装配，两个推力球轴承A930的轴圈分别可轴向滑动地套装在滚轮轴A420上，且滚轮轴A420位于推力球轴承A930和轮槽A151的内壁之间的部分上套装有滚轮弹簧A920，滚轮弹簧A920用于对滚轮A510相对滚轮轴A420轴向移动时产生弹性阻力，从而既能够确保对管材的卡合，又能够确保管材可以在与管槽A521卡合后轴向移动以便于后续的对中工序。

所述上料轮A520与工序筒B520一端装配固定，所述工序筒B520另一端装入动力模块B内且由动力模块B驱使工序筒间歇性转动，从而不断切换管槽A521所处工序。上料轮A520的圆周上设置有四个相互间隔90°的管槽A521，其中与上料、对中、切段、排料对应的管槽A521分别命名为上料管槽A521-1、对中管槽A521-2、切段管槽A521-3、排料管槽A521-4。所述上料轮A520还与从动轴A430可圆周转动装配，所述从动轴A430两端穿出上料轮A520且分别与从动齿轮A560、主动胶轮A580装配固定，管材100在切段管槽A521-3位置时可与主动胶轮A580压紧，从而使得主动胶轮A580圆周转动时能够带动管材同步转动。所述主动胶轮A580采用弹性材料制成，如橡胶、硅胶，从而能够大大增加与管材外壁的摩擦力以防止主动胶轮A580与管材之间转动时出现打滑现象。在切割管材时，通过带动管材圆周转动能够使得管材一圈可以被均匀切断，从而保证切割效率、切割质量。

所述从动齿轮A560与主动齿轮A570啮合传动，所述主动齿轮A570套装固定在旋转轴B510一端上，所述旋转轴B510另一端穿出工序筒B520后与动力模块B装配，旋转轴B510与工序筒B520卡合且可相对圆周转动。动力模块B可与驱动旋转轴圆周转动。所述从动齿轮A560、从动轴A430、主动胶轮A580分别有四个且与四个管槽A521一一对应，这就能够使得四个管槽A521在上料轮的旋转下不断地在上料管槽A521-1、对中管槽A521-2、切段管槽A521-3、排料管槽A521-4四个工序状态之间切换，也就是这些工序可以同时进行，相较于现有工序只能逐个进行的方式，这种设计至少能够提高四倍的效率。

远离上料斗A140一端的内弧面A152比靠近对中机构一端的内弧面A152更加靠近上料轮A521，这种设计主要是使得管材100完成对中后，在上料轮A520转动的过程中，逐渐与远离上料斗A140一端的内弧面A152和滚轮A510卡紧，且管材100在内弧面A152和滚轮A510的挤压下逐渐挤压位于切段管槽A521-3处的主动胶轮A580，使得主动胶轮A580与管材逐渐压紧，完成管材的径向卡紧定位，以便于接下来的切段工序。优选地，管材100在进入切段工序时与安装在远离上料斗A140一端的内弧面A152处的滚轮A510压紧，从而可以使得管材100在径向上既能够被压紧，又能够圆周转动。而管材在非远离上料斗A140一端的内弧面A152处时，管材100不挤压主动胶轮A580，从而使得主动胶轮转动时能够使得管材与主动胶轮之间打滑而不能带动管材转动或管材不能与主动胶轮同步转动，这能够避免管材非必要性转动，从而降低能耗。所述排料管槽A521-4下方安装有排料斜板A130，排料斜板A130远离排料轮A520一端装入接料腔A121内；排料斜板A130由位于排料管槽A521-4下方一端向接料腔A121向下倾斜设置。这种设计能够使得切段后的管材沿着排料斜板A130通过自身重力滚动进入接料腔A121内存储。

所述对中座A310与对中管槽A521-2对应处安装有对中机构，所述对中机构包括对中齿杆A320、对中端板A340、对中触发板A330，所述对中座A310安装在上料斗A140的外壁上或两块上料侧板A110上；所述对中座A310内设置有两条对中滑槽A311，两条对中滑槽A311分别与对中齿杆A320卡合、可滑动装配，对中齿杆A320位于条对中滑槽A311内的部分上设置有对中齿条部分A321，两条对中齿条部分A321分别与对中齿轮A550的两侧啮合并构成齿轮齿条传动机构，所述对中齿轮A550套装固定在对中输出轴A211上，对中输出轴A211一端装入对中电机A210内，对中电机A210启动后能够驱动中输出轴A211圆周转动，从而驱动两根对中齿杆A320相互靠近或相互远离移动。所述对中端板A340安装在对中齿杆A320远离对中座A310一端，对中端板A340与对中滑轴A410可轴向滑动装配，所述对中滑轴A410两端穿过对中端板A340后分别与对中触发板A330、对中螺母A411装配，所述对中螺母A411不能穿过对中端板A340，所述对中滑轴A410位于对中触发板A330和对中端板A340之间的部分上套装有对中弹簧A910，对中弹簧A910用于对对中触发板A330施加阻碍其向对中端板A340移动的弹性阻尼。所述对中端板A340上还安装有行程开关A220，行程开关A220的触发端正对对中触发板A330，对中触发板A330向对中端板A340移动后能够触发行程开关A220，行程开关A220被触发后向工控机输送电信号，工控机判断为此端管材挤压到位，在管材两侧的行程开关A220均被触发时判断为管材对中完成。

在管材100达到对中工位时（对中管槽A521-2状态），对中电机启动，驱动两根对中齿杆A320相对靠近移动以将管材向两块对中触发板之间移动，直到两块对中触发板分别将与之对应的行程开关触发，此时工控机判断为对中完成，然后反转对中输出轴，使得两根对中齿杆A320相互远离移动复位即可。

参见图5、图12-图13，为了确保存储腔A141内的管材100逐一进入推料通道A101内，发明人设计了放料机构，所述放料机构包括第一放料板A610、第二放料板A620，所述第一放料板A610、第二放料板A620一端择一进入放料通道A142内，从而阻挡管材下落至推料通道A101内。第一放料板A610、第二放料板A620的间距在1-1.1倍管材外径之间，从而确保每次只能排出一根管材100。所述第一放料板A610、第二放料板A620另一端位于放料通道A142外且此端相互靠近的端面上分别安装有第一放料齿条A541、第二放料齿条A542，所述第一放料齿条A541、第二放料齿条A542分别与放料齿轮A530两侧啮合并构成齿轮齿条传动机构，所述放料齿轮A530套装放料齿轮轴A460上，所述放料齿轮轴A460分别与其两端的第二放料箱板A182装配，所述放料齿轮A530圆周转动时可以驱动第一放料板A610、第二放料板A620相互错位移动。所述第一放料板A610、第二放料板A620安装有第一放料齿条A541、第二放料齿条A542一端上还分别安装有第一放料导板A611、第二放料导板A621，所述第一放料导板A611、第二放料导板A621分别可轴向滑动地套装在第一放料轴A440、第二放料轴A450上，所述第一放料轴A440、第二放料轴A450的两端分别与放料通道板A143、第一放料箱板A181装配，所述放料通道板A143安装在放料通道A142一侧且固定在上料斗A140上，所述第一放料箱板A181、第二放料箱向板A182构成放料箱A180，所述放料箱A180安装在放料底板A190上，所述放料底板A190两端分别与上料侧板A110装配固定。所述第二放料导板A621与第二上料推杆A241一端装配，所述第二上料推杆A241另一端装入第二推杆电机A240内，第二推杆电机A240启动后能够驱动第二上料推杆A241轴向移动。所述第二放料轴A450位于第二放料导板A621与第一放料箱板A181之间的部分上套装有放料弹簧A940，放料弹簧A940用于对第二放料导板A621施加向放料通道推动的弹力，从而保持第二放料导板A621在无外力前提下进入放料通道A142内。所述第一推杆电机A230安装在上料支板A171上，所述上料支板A171安装在上料底板A170上；所述第二推杆电机A240安装在放料底板A190上。

初始状态时，第二放料板A620进入放料通道A142内，从而使得放料通道A142内的管材不能穿过第二放料板A620；第一放料板A610退出放料通道A142。需要向推料通道A101放料时，第二推杆电机A240启动，从而驱动第二上料推杆A241带动第二放料导板A621克服放料弹簧A940的弹力向第二推杆电机A240移动，也就使得第二放料板A620逐渐退出放料通道A142、第一放料板A610逐渐进入放料通道A142。在第二放料板A620完全与与之接触的管材分离前，第一放料板A610与由下至上倒数第二根管材底部完全接触，从而使得第二放料板A620退出放料通道时，倒数第一根管材下落，而倒数第二根管材由于第一放料板A610的分割而不会继续下落。最后第二推杆电机A240复位，使得第一放料板A610、第二放料板A620复位即可。本实施例中第二推杆电机可以采用电磁铁，这样就能利用放料弹簧的弹力复位。管材进入推料通道A101后，第一推杆电机A230启动，从而驱动推板推动管材向管槽移动，直到管材完全装入管槽即可。本实施例中，动力模块B可以是两个电机，两个电机分别驱动工序筒B520、旋转轴B510转动，通过设置两个电机的控制程序即可实现工序筒B520、旋转轴B510的间歇性转动。但是这种方式成本较高，会带来复杂的控制程序，增加控制设备。而且必须采用伺服电机，调试起来相对困难、稳定性也不高。

参见图1-图8、图15-图23，所述动力模块B包括筒体支架B140、旋转轴B510、工序筒B520，筒体支架B140安装在上料侧板A110上且与工序筒B520可圆周转动、不可轴向移动装配；所述工序筒B520穿过工序支板B152后与工序轮B450装配固定，所述工序轮B450安装在定位轮B440一端上；所述工序支板B152安装在工序平板B151上，工序平板B151安装在工序架B150上，工序架B150安装在动力支架B110上。

所述定位轮B440的外壁上设置有数个沿着其圆周分布的定位槽B441，本实施例中，定位槽B441与管槽A521一一对应，所述定位槽B441可与定位块B810顶部卡合装配，从而在圆周方向上相对固定定位轮B440，所述定位块B810底部穿过工序底板B151后与限位环B830装配，限位环B830不能穿过工序底板B151，从而限制定位块B810向定位槽B441移动的最大位移量；所述定位块B810内部设置有定位弹簧孔B811，所述定位弹簧孔B811底部开口且定位弹簧孔B811底部与定位短轴B550顶部插接、可轴向滑动装配，所述定位弹簧孔B811内安装有定位弹簧B740，定位弹簧B740的上下两端分别与定位弹簧孔B811的顶面、定位短轴B550的顶面压紧，从而为定位块B810下移提供弹性阻尼，以确保无外力介入时，定位块保持与定位槽卡合装配。所述定位短轴B550安装在动力支架B110上。定位短轴B550与定位弹簧孔B811配合，从而使得定位块B810只能沿着定位短轴B550的轴向移动。优选地，所述定位块B810顶部设置有顶部开口的定位辊槽B812，所述定位辊槽B812内可圆周转动地安装有定位辊B561，所述定位辊B561可圆周转动地套装在定位辊轴B560上，定位辊轴B560两端分别与定位辊槽B812的侧壁装配。使用时，定位辊B561与定位轮的外壁压紧配合，从而在定位轮转动时降低定位轮与定位块之间的摩擦。

所述定位轮B440内侧还设置有传动腔B443，传动腔B443的内壁上设置有联动槽B442，所述联动槽B442可与联动块B610一端卡合，从而使得联动块B610可与驱使定位轮B440同步转动。所述传动腔B443内安装有联动轮B470，所述联动轮B470套装固定在旋转轴B510上，所述联动轮B470上还设置有外侧开口的联动滑槽B471，所述联动滑槽B471的开口通过联动环B480封闭，所述联动块B610穿过联动环B480后装入联动滑槽B471内且与联动滑块B612装配固定，所述联动滑块B612与联动滑槽B471卡合、可滑动装配，联动滑块B612不能穿过联动环B480；所述联动块B610上设置有联动弹簧孔B611，所述联动弹簧孔B611与联动弹簧B710一端装配，联动弹簧B710另一端与联动滑槽B471的内壁压紧，从而对联动块B610施加向联动槽B442卡紧的弹力，以保证无外力介入时联动块B610与联动槽B442保持插接装配，也就是联动轮B470与定位轮B440同步转动，从而实现工序筒B520与旋转轴B510同步转动。

所述联动滑块B612还与联动销B720一端装配固定，联动销B720上可圆周转动地套装有联动辊B730，所述联动辊B730装入切换弧槽B461内且与之卡合、可滑动装配，所述切换弧槽B461设置在切换齿轮B460上，所述切换齿轮B460上还设置有转动保持槽B462，所述转动保持槽B462与切换弧槽B461连通，所述联动辊B730也能装入转动保持槽B462内，此时联动辊B730最好不与切换齿轮B460有接触，也就是联动轮与切换齿轮不存在传动关系。所述切换齿轮B460上还安装有切换法兰B530，切换法兰B530与切换旋转筒B540一端装配，切换旋转筒B540与第二动力立板B122可圆周转动、不可轴向移动装配，所述第二动力立板B122的底部、顶部分别与工序底板B151、动力顶板B123装配；所述动力顶板B123还与第一动力立板B121顶部装配，第一动力立板B121底部与动力支架B110装配。切换弧槽B461由远离转动保持槽B462一端向与转动保持槽B462连通一端逐渐靠近切换轮B460的轴线设置，且当联动块B610与联动槽B442插接装配时，联动辊B730位于切换弧槽B461远离转动保持槽B462一端处，此时联动轮能够带动切换齿轮B460同步转动。当联动块B610与联动槽B442分离时，联动辊B730位于转动保持槽B462内，此时联动轮B470不能带动切换齿轮B460转动，也就是切换齿轮B460处于不转动状态。

所述切换齿轮B460与齿条B920的第一齿条部分B921啮合并构成齿轮齿条传动机构，所述齿条B920底部穿过工序底板B151后与解锁连板B820一端装配，解锁连板B820另一端与定位块B810装配固定。在定位块B810与定位槽B441未插接装配时，联动辊B730位于转动保持槽B462内、联动块B610与联动槽B442插接装配，从而使得工序筒、旋转轴同步转动，此时定位辊B561与定位轮B440的外壁贴紧。随着定位轮B440的转动，定位槽B441会逐渐与定位块B810装配，一旦定位块B810插装入定位槽时，定位块B810会在定位弹簧的作用下上移，从而带动齿条B920上移，齿条B920驱动切换齿轮B460转动，切换齿轮B460带动切换弧槽B461与联动辊B730对应，从而使得联动辊B730装入切换弧槽B461内，此时在切换弧槽B461对联动辊B730的驱动下，联动块B610克服联动弹簧B710的弹力缩进联动滑槽内，使得联动块与联动槽分离，此时工序筒不再转动、旋转轴保持转动。且通过定位块对定位轮进行圆周方向锁紧，既能够保证上料轮A520的转动精度，又能够防止上料轮A520非需要性转动，以确保上料轮A520在准确地定位在各个工序处。

在旋转轴B510通过主动齿轮A570、主动胶轮B580驱使管材转动一圈后，定位块B810克服定位弹簧B740的弹力下移，直到退出定位槽B441，而齿条B920驱动切换齿轮B460反转，以使得切换弧槽B461驱动联动辊B730进入转动保持槽B462内，此时联动块B610在联动弹簧、切换弧槽B461的作用下重新伸出并与联动槽B442卡合，以实现联动轮B470与定位轮B440的同步转动，此时上料轮A520随之同步转动。如此循环，以不断实现上料轮A520的间歇性转动，且主动齿轮B570的连续转动。

所述旋转轴B510还分别与第一动力立板B121、第二动力立板B122可圆周转动装配，且旋转轴B510位于第一动力立板B121、第二动力立板B122之间的部分上套装固定有第一蜗轮B411，所述第一蜗轮B411与第一蜗杆部分B412啮合并构成蜗轮蜗杆传动机构，所述第一蜗杆部分B412设置在动力轴B571上，动力轴B571分别与动力顶板B123、电机支架板B131可圆周转动装配，电机支架板B131设置在电机支架B130上，电机支架B130安装在动力支架B110上，所述动力轴B571与动力电机B220的输出轴通过联轴器连接固定，动力电机B220启动后能够驱动动力轴B571圆周转动，从而驱动旋转轴B571圆周转动。优选地，所述旋转轴B510一端穿出第一动力立板B121后与编码器B210的输入轴连接固定，在旋转轴转动时，能够带动输入轴同步转动，从而通过编码器探测旋转轴的转动角度，这主要是为了矫正、监测上料轮的转动角度而设计。

所述定位块B810的下移可以通过两种方式实现：

1、在动力支架B110上安装电磁铁，电磁铁的伸缩轴与定位块B810装配，通过电磁铁带动其伸缩轴下移来带动定位块B810下移。

2、采用联动结构，即在齿条B920上还设置第二齿条部分B922，所述第二齿条部分B922可与单向齿轮B910的半卡齿B911啮合传动，单向齿轮B910套装在解锁轴B580一端上，解锁轴B580另一端穿过第二动力立板B122后与第二蜗轮B431装配固定，所述第二蜗轮B431与第二蜗杆部分B432啮合并构成蜗轮蜗杆传动机构，所述第二蜗杆部分B432设置在中间轴B572上，中间轴B572的上下两端分别与动力顶板B123、动力底板B124可圆周转动装配，所述动力底板B124安装在第二动力立板B122上。优选地，所述动力底板B124上安装有中间轴板B125，中间轴板B125与中间轴B580可圆周转动装配。所述单向齿轮B910的锁止方向为驱动齿条B920下移时的转向、转动方向为齿条B920上移时驱动单向齿轮B910的转动方向。

所述中间轴B572上套装固定有第二锥齿轮B422，第二锥齿轮B422与第一锥齿轮B421啮合传动，第一锥齿轮B421套装固定在旋转轴B510上。这种设计使得旋转轴B510与单向齿轮之间具有固定的传动比，而本实施例中上料轮与主动齿轮之间的传动间隔是固定的，通过调整旋转轴B510与单向齿轮的传动比即可满足工序筒与旋转轴的间隔传动要求。从而通过纯机械化实现旋转轴、旋转筒的间歇传动，这种方式无需复杂的控制程序及装置，而且稳定、皮实、耐用，满足目前批量化制造的要求，与采用电磁铁驱动定位块下移防方式对比，这种方式显然成本更低、更稳定。

本实施例中动力模块B采用联动结构的具体运行过程如下：

1、初始状态时，定位块B810与定位槽B441分离（定位块B810与定位槽B441正对），联动块B610与联动槽B442卡合装配，联动辊B730位于切换弧槽B461内，齿条B920不与切换齿轮B460接触，工序筒B520和旋转轴B510同步转动。

2、旋转轴B510带动工序筒B520同步转动90°，使得上料轮A520完成工序切换。且此时定位块B810与定位槽B441正对，定位块上移卡装入定位槽内对定位轮进行锁紧；在此期间，齿条B920上移与切换齿轮B460啮合传动，从而驱动切换齿轮B460转动45°后保持啮合状态，切换弧槽B461驱动联动辊B730向切换弧槽B461与转动保持槽B462连通处移动，直到联动辊B730完全进入转动保持槽B462内，使得定位轮B440与联动轮B470的传动切断，也就是工序筒B520、上料轮B520不转动，旋转轴B510保持转动。

3、联动轮B470转动45°，在此期间主动齿轮A570驱动管材转动一圈完成切割。联动轮B470继续转动45°，且在联动轮B470继续转动45°时单向齿轮驱动齿条B920下移至最大位移点，定位块与定位槽分离。此时切换齿轮B460反转45°，使得联动辊B730向切换弧槽B461与转动保持槽B462连通处移动直到进入切换弧槽B461内，联动弹簧B710通过自身弹力驱动联动块向联动槽B442移动，也就驱动联动辊B730向切换弧槽B461内移动，并随着切换齿轮的转动使得联动辊B730进入换弧槽B461远离转动保持槽B462一端，此时联动块伸出卡装入联动槽内，此时联动块卡装入联动槽B442内，联动轮与定位轮再次联动。重复第1步至第3步，如此往复。

4、所述单向齿轮B910上的半卡齿B911只分布在单向齿轮的某一扇形区间内，初始状态时半卡齿B911不与齿条接触。在第3步中，联动轮B470第一次转动45°时，半卡齿B911转动至与第一齿条部分B921处且不啮合。在联动轮B470完成第二次转动45°时，半卡齿B911与第一齿条部分B921啮合，并且驱动齿条B920下移至最大位移点，此时定位块与定位槽分离；然后半卡齿B911与第一齿条部分B921分离，与定位块正对的定位槽和定位块错位，此时由于定位轮的下一定位槽还未与定位块正对，因此定位辊B561与定位轮的外壁压紧，直到下一定位槽与定位块正对后定位块装入定位槽内。本实施例中，初始状态时半卡齿B911与第一齿条部分B921有夹角不接触，而在第3步中，联动轮B470第一次转动45°时，半卡齿B911转动至准备与第一齿条部分B921啮合处；在联动轮B470继续转动至45°时，半齿轮驱动齿条下移至最大位移点，联动块与联动槽卡合装配、定位块与定位槽分离；在联动轮B470继续转动至50°时半卡齿B911与齿条分离；但此时定位块与定位槽错位，因此定位块或通过定位辊顶紧在定位轮的外壁上。随着联动轮B470、定位轮B440转动90°时，单半卡齿B911复位，进入下一循环。从而通过半齿轮既能够实现定位块的解锁，又不影响定位轮的转动。

参见图1-图3、图24-图33，所述切割模块C包括切割底板C110、切割机构C500、刹车组件C900，切割底板C110上安装有切割支架C120、切割导轨C210，所述切割支架C120上安装有切割刹车条C130、切割检测板C140、充磁箱C150，所述切割检测板C140上安装有切割软铁板C410，切割软铁板C410一端面上设置有切割磁铁条C411、另一端面上安装有软铁轴C412，所述切割磁铁条C411采用永磁体制成，所述切割软铁板C410、软铁轴C412采用软铁制成，所述软铁轴C412穿过切割检测板C140后进入充磁箱C150内，且软铁轴C412位于充磁箱C150内的部分上套装有线圈C460，线圈通入直流电后产生磁场，这个磁场磁化软铁轴C412、切割软铁板C410从而对切割磁铁条C411进行充磁。

切割机构C500包括切割滑块C510、第一切割架C520，所述切割滑块C510上设置有切割滑槽C511，切割滑槽C511与切割导轨C210卡合、可滑动装配，切割滑块C510安装在第一切割架C520底部，第一切割架C520顶部安装有两块相互平行的第一切割架立板C521，两块第一切割架立板C521分别与第一切割架轴C230两端装配，第一切割架轴C230穿过第二切割架滑块C531且第二切割架滑块C531可在第一切割架轴C230的轴向上滑动，所述第一切割架轴C230位于第二切割架滑块C531和第一切割架立板C521之间的部分上套装有切割压簧C610，切割压簧C610用于对第二切割架滑块C531向第一切割架立板C521移动提供弹性阻尼。所述第二切割架滑块C531安装在第二切割架C530底部，所述第二切割架C530顶部与第三切割架C540底部装配，所述第三切割架C540顶部安装有两块相互平行的第三切割架立板C541，两块第三切割架立板C541分别与两根第二切割架轴C240可圆周转动、不可轴向移动装配，所述第二切割架轴C240位于两块第三切割架立板C541之间的部分上设置有螺纹，第二切割架轴C240穿过第四切割架C550的第四切割架立板C551且与之通过螺纹旋合装配，所述第四切割架C550顶部与第五切割架C560底部装配固定；两根第二切割架轴C240一端穿出其中一块第三切割架立板C541后分别与第二带轮C321装配固定，两个第二带轮C321之间通过第二皮带C320连接并构成带传动机构；其中一根第二切割架轴C240一端还与精调电机C440的输出轴通过联轴器连接固定，所述精调电机C440启动后能够驱动第二切割架轴C240圆周转动，从而驱动第四切割架C550沿着其轴向移动以精细调节激光器C430的位置。所述第五切割架C560上直接或间接安装有激光器C430，激光器C430用于产生切割用激光，且激光通过激光切割头C431发出，以切割管材100。优选地，所述第四切割架立板C551还与拉绳C451一端连接固定，拉绳C451另一端装入拉绳位移传感器C450内，拉绳位移传感器C450安装在第三切割架立板C541上，从而通过拉绳C451的伸缩判断第五切割架C560相对于两块第三切割架立板C541的位置，也就是激光器C430在第二切割架轴C240轴向上相对于两块第三切割架立板C541的位置。

所述第一切割架C520底部安装有第一切割架连块C522，所述第一切割架连块C522与链条C310装配固定，链条C310分别绕过两个链轮C311并构成链传动机构，两个链轮C311分别套装在不同的链轮轴C220上，两根链轮轴C220分别与切割底架C170可圆周转动装配，其中一根链轮轴C220还通过联轴器与输送电机C470的输出轴连接固定，所述输送电机C470启动后能够驱动链轮轴C220圆周转动，从而驱动链条C310运行，也就带动整个切割机构沿着切割导轨C210移动，从而实现激光切割头C431相对于管材100的粗略定位。

所述第五切割架C560上安装有两块相互平行的第五切割架立板C561，两块第五切割架立板C561分别与第三切割架轴C250两端可圆周转动、不可轴向移动装配；第三切割架轴C250分别穿过第六切割架立板C571且与之通过螺纹旋合装配，所述第六切割架立板C571安装在第六切割架C570上，所述第六切割架C570上还安装有激光器C430；所述第三切割架轴C250一端与纵向电机C480的输出轴连接固定，纵向电机C480安装在第五切割架C560上，且纵向电机C480启动后能够驱动第三切割架轴C250圆周转动，从而驱动第六切割架C570沿着第三切割架轴C250轴向移动，也就能够调节激光切割头C431相对于管材100径向上的间距。优选地，第三切割架轴C250有两根，其中一根上可以不设置螺纹且这根命名为第三切割架副轴C251，所述第三切割架副轴C251与第六切割架立板C571可轴向滑动装配，从而在第三切割架轴C250圆周转动时能够为第六切割架C570的移动提供导向。所述第三切割架C540上还安装有第三切割侧板C542，所述第三切割侧板C542上安装有定位盒C950，所述定位盒C950面向切割软铁板C410一端的端面上安装有霍尔传感器C490，霍尔传感器C490的信号接入工控机，所述切割磁铁条C411沿着切割导轨C210的长度方向分布。使用时，霍尔传感器首先位于最端部一侧的切割磁铁条C411处，此处即为零点，而每根切割磁铁条C411与切割导轨的相对位置已知。在需要切割时，链条带动第一切割架C520快速移动，霍尔传感器C490通过计算经过的切割磁铁条C411数即可判断大致相对于切割导轨的位置，而切割导轨与管材的相对位置固定、激光切割头C431相对于霍尔传感器的位置固定，因此可以粗略确定激光切割头C431相对于管材100的位置。然后霍尔传感器C490利用与之相邻的两条切割磁铁条C411的磁场强度差（每根磁铁条C411的场强一定），就可以判断其位于两条切割磁铁条C411之间的准确位置，也就是激光切割头C431相对于管材轴向上的准确位置，然后启动精调电机C440，使得精调电机C440驱动激光切割头C431移动至管材需要切断处的精确位置即可开始切管。这种方式相对于纯链条带动定位激光切割头C431（切割机构C500）方案其定位精度高、速度快，相对于采用纯丝杠带动激光切割头C431定位防方案，其成本大大低、精度和速度并未下降，可以适用于超过4米以上的管材切割。

优选地，由于通过链条带动切割机构C500运行后、需要停止时，就算输送电机C460马上刹车，链条也会由于惯性继续移动一定的位移量，这个位移量很可能超过第二切割架轴C240能够调节激光切割头C431的位移量，因此及时刹停切割机构C500是十分必要的。对此发明人通过刹车组件C900实现。所述刹车组件C900包括切割刹车条C130、定位盒C950、刹车块C930、解锁件C910，所述定位盒C950内部为中空的刹车容纳槽C951，刹车容纳槽C951内安装有刹车块C930，刹车块C930与刹车轴C260一端装配固定，刹车轴C260套装刹车弹簧C620后依次穿过定位盒C950、解锁通槽C911后与解锁块C940装配固定，所述刹车轴C260可相对于定位盒C950轴向滑动，所述刹车弹簧C620用于对刹车块C930施加向切割刹车条C130推动的弹力，从而初始状态时，刹车块C930与切割刹车条C130压紧以在切割导轨长度方向上相对固定激光切割头C431。优选地，所述切割刹车条C130、刹车块C930上分别设置有刹车凹槽C131、刹车凸起C931，所述刹车凸起C931可以卡装入刹车凹槽C131内，从而实现刹车块C930与切割刹车条C130的相对固定。

所述解锁通槽C911设置在解锁件C910上且贯穿解锁件C910，所述解锁件C910顶面设置有解锁斜面C912，所述解锁块C940上设置有与解锁斜面C912贴合的配合斜面C941。在切割机构C500移动时，解锁斜面C912较高处与配合斜面C941贴合，从而驱动刹车轴C260克服刹车弹簧C620的弹力上移，使得刹车块C930与切割刹车条C130分离，此时刹车解除。而刹车时，解锁斜面C912较低处与配合斜面C941贴合，此时刹车块C930在刹车弹簧C620的弹力作用下向切割刹车条C130压紧以获得刹车。所述刹车件C910上还安装有侧拉板C920，侧拉板C920与刹车伸缩轴C421一端装配固定，所述刹车伸缩轴C421另一端装入电缸C420内，电缸C420安装在第三切割架侧板C542上，且电缸C420通电后能够驱动刹车伸缩轴C421轴向移动以带动刹车件C910同步移动，从而进行刹车、解除刹车操作。

在切割机构C500达到预设切割位置时，输送电机C460停止运行且启动刹车功能使得链轮轴C220停止转动，同时电缸C420通电带动刹车件C910移动以使得刹车块C930在刹车弹簧的弹力下下移直到刹车块C930与切割刹车条C130压紧刹车，此时由于链条不会马上停止，因此实际的停止位置与精确定位位置有误差，而且为了降低突然刹车时惯性对激光器的冲击，第二切割架C530通过挤压切割弹簧C610进行减震。然后霍尔传感器C490识别激光切割头C431目前相对于管材的位置，并换算出于需要切割处的误差值。启动精调电机C440，精调电机C440驱动激光切割头C431对误差值进行精调补偿以实现精确定位，补偿值通过拉绳位移传感器C450探测。优选地，为了防止刹车块C930与其它物品夹紧造成其它物品损坏，可以在定位盒C950上安装有防护板C953，所述防护板C953、定位盒C950、第三切割侧板C542之间构成防护槽C952，防护槽C952卡装在切割刹车条C130上。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种切割模块，其特征在于，包括切割底板、切割机构，切割底板上安装有切割导轨，切割机构包括切割滑块、第一切割架，所述切割滑块上设置有切割滑槽，切割滑槽与切割导轨卡合、可滑动装配，切割滑块安装在第一切割架底部，第一切割架上安装有第三切割架，所述第三切割架顶部安装有两块相互平行的第三切割架立板，两块第三切割架立板分别与两根第二切割架轴可圆周转动、不可轴向移动装配，所述第二切割架轴位于两块第三切割架立板之间的部分上设置有螺纹，第二切割架轴穿过第四切割架的第四切割架立板且与之通过螺纹旋合装配，第四切割架上直接或间接安装有激光器；激光器用于产生切割用激光，且激光通过激光切割头发出，以切割管材；

所述第一切割架底部安装有第一切割架连块，所述第一切割架连块与链条装配固定，链条分别绕过两个链轮并构成链传动机构，两个链轮分别套装在不同的链轮轴上，两根链轮轴分别与切割底架可圆周转动装配，其中一根链轮轴还与输送电机的输出轴连接固定；

所述第四切割架顶部与第五切割架底部装配固定；所述第五切割架上安装有两块相互平行的第五切割架立板，两块第五切割架立板分别与第三切割架轴两端可圆周转动、不可轴向移动装配；第三切割架轴分别穿过第六切割架立板且与之通过螺纹旋合装配，所述第六切割架立板安装在第六切割架上，所述第六切割架上还安装有激光器；所述第三切割架轴一端与纵向电机的输出轴连接固定，纵向电机安装在第五切割架上。

2.如权利要求1所述的切割模块，其特征在于，切割底板上还安装有切割支架、充磁箱，所述切割支架上安装有切割检测板，所述切割检测板上安装有切割软铁板，切割软铁板一端面上设置有切割磁铁条；

切割软铁板一端面上设置有切割磁铁条、另一端面上安装有软铁轴，所述切割磁铁条采用永磁体制成，所述切割软铁板、软铁轴采用软铁制成，所述软铁轴穿过切割检测板后进入充磁箱内，且软铁轴位于充磁箱内的部分上套装有线圈，线圈通入直流电后产生磁场。

3.如权利要求1所述的切割模块，其特征在于，第一切割架顶部安装有两块相互平行的第一切割架立板，两块第一切割架立板分别与第一切割架轴两端装配，第一切割架轴穿过第二切割架滑块且第二切割架滑块可在第一切割架轴的轴向上滑动，所述第一切割架轴位于第二切割架滑块和第一切割架立板之间的部分上套装有切割压簧，切割压簧用于对第二切割架滑块向第一切割架立板移动提供弹性阻尼；所述第二切割架滑块安装在第二切割架底部，所述第二切割架顶部与第三切割架底部装配。

4.如权利要求1所述的切割模块，其特征在于，两根第二切割架轴一端穿出其中一块第三切割架立板后分别与第二带轮装配固定，两个第二带轮之间通过第二皮带连接并构成带传动机构；其中一根第二切割架轴一端还与精调电机的输出轴通过联轴器连接固定。

5.如权利要求1所述的切割模块，其特征在于，所述第四切割架立板还与拉绳一端连接固定，拉绳另一端装入拉绳位移传感器内，拉绳位移传感器安装在第三切割架立板上，从而通过拉绳的伸缩判断第五切割架相对于两块第三切割架立板的位置。

6.如权利要求2所述的切割模块，其特征在于，所述第三切割架上还安装有第三切割侧板，所述第三切割侧板上安装有定位盒，所述定位盒面向切割软铁板一端的端面上安装有霍尔传感器，霍尔传感器的信号接入工控机，所述切割磁铁条沿着切割导轨的长度方向分布。

7.如权利要求1-6任一项所述的切割模块，其特征在于，还包括刹车组件，所述刹车组件包括切割刹车条、定位盒、刹车块、解锁件，所述切割刹车条安装在切割支架上；

所述定位盒内部为中空的刹车容纳槽，刹车容纳槽内安装有刹车块，刹车块与刹车轴一端装配固定，刹车轴套装刹车弹簧后依次穿过定位盒、解锁通槽后与解锁块装配固定，所述刹车轴可相对于定位盒轴向滑动，所述刹车弹簧用于对刹车块施加向切割刹车条推动的弹力；

所述解锁通槽设置在解锁件上且贯穿解锁件，所述解锁件顶面设置有解锁斜面，所述解锁块上设置有与解锁斜面贴合的配合斜面；在切割机构移动时，解锁斜面较高处与配合斜面贴合使得刹车块与切割刹车条分离；而刹车时，解锁斜面较低处与配合斜面贴合，此时刹车块在刹车弹簧的弹力作用下向切割刹车条压紧以获得刹车。

8.如权利要求7所述的切割模块，其特征在于，所述刹车件上还安装有侧拉板，侧拉板与刹车伸缩轴一端装配固定，所述刹车伸缩轴另一端装入电缸内，电缸安装在第三切割架侧板上；

所述切割刹车条、刹车块上分别设置有刹车凹槽、刹车凸起，所述刹车凸起可卡装入刹车凹槽内。

9.一种全自动激光切管机，其特征在于，应用有权利要求1-8任一项所述的切割模块。

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