CN113333940B - 一种激光切管装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于激光切割技术领域，更具体地，涉及一种激光切管装置，包括切割头、床身、顺次滑动设置于床身上的第一卡盘、第二卡盘以及第三卡盘，切割头与床身滑动连接；第一卡盘为用于对管件轴向及径向定位的固定式卡盘，第二卡盘为用于对管件径向定位的滚动式卡盘，第三卡盘两端分别设置有用于对管件轴向及径向定位的固定夹盘、用于对管件径向定位滚动夹盘，固定夹盘靠近第二卡盘，滚动夹盘远离第二卡盘。本方案中通过第三卡盘集成滚动夹持与固定夹持双重夹持功能，从而可以实现更大的支撑重量以及更精准的夹持精度，使得卡盘可以带动细小管件更高速旋转，提高切割效率，实现无死角、零尾料切割。

Description

一种激光切管装置
技术领域
本发明属于激光切割技术领域，更具体地，涉及一种激光切管装置。
背景技术
目前，激光切管装置根据卡盘数量可分为两卡盘切管装置、三卡盘切管装置、四卡盘切管装置，均有至少一个固定式卡盘对管材进行固定夹紧送料，至少一个滚动式卡盘对管材进行定心以及旋转管材。
两卡盘切管装置包括一个固定式卡盘以及一个滚动式卡盘，其结构较为简单，容易操作，但由于夹持点较少，无法切割长料、下长料；三卡盘装置由两个固定式卡盘与一个滚动式卡盘组成或由一个固定式卡盘与两个滚动式卡盘组成，其支撑重量较大，切割较为精准，但管料长度略大于中间滚动式卡盘的厚度时，无法在管材上切割图形，只能切断管材，且当管材长度小于两个滚动式卡盘的厚度之和时，无法切割断面，以及当切割头越位到管件尾部进行切割时，由于此时必须松开尾部的固定式夹盘，因此无法对管件尾料进行图案的切割，浪费材料较为严重，且越位切割时不能实现自动下料。四卡盘切管装置一般包括两个固定式卡盘以及两个滚动式卡盘，就是镜像设置的两个双卡盘结构，其切割头无法实现越位切割，如中国专利CN111215760A公开的一种四卡盘激光切管机，其虽然可以实现零尾料切割，可同时上下料，切割精度更精准，但是这样会造成床身较长，且实际只有两个卡盘承重，承重还是较小，占用空间较多，另外需要同时控制四个卡盘旋转和进给，控制较为复杂。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中的至少一个缺陷，提供一种激光切管装置，其可以减小床身长度，同时提高承重，实现能耗更低，控制更为简单。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种激光切管装置，包括切割头、床身、顺次滑动设置于床身上的第一卡盘、第二卡盘以及第三卡盘，切割头与床身滑动连接；第一卡盘为用于对管件轴向及径向定位的固定式卡盘，第二卡盘为用于对管件径向定位的滚动式卡盘，第三卡盘两端分别设置有用于对管件轴向及径向定位的固定夹盘、用于对管件径向定位滚动夹盘，固定夹盘靠近第二卡盘，滚动夹盘远离第二卡盘。
本方案中的第三卡盘集成了固定夹持与滚动夹持的功能，其尽可能地减少了床身的长度，且切管时第二卡盘以及第三卡盘可以持续提供三个点位的支撑，从而提供更大的支撑重量以及更高的支撑精度，使得切割细长管件时效率、精度更高。
作为进一步改进的结构形式，上述的第三卡盘包括与床身滑动连接的安装座以及分别转动设置于安装座两端的第一安装盘、第二安装盘，固定夹盘设置于第一安装盘上，滚动夹盘设置于第二安装盘上，第一安装盘与第二安装盘固定连接，第三卡盘还包括与第一安装盘或第二安装盘连接并用于驱动第一安装盘或第二安装盘转动的第一驱动结构。
作为进一步改进的结构形式，上述的第一安装盘、第二安装盘、第一卡盘、第二卡盘、固定夹盘、滚动夹盘同轴设置。
作为进一步改进的结构形式，上述的固定夹盘包括至少两个沿第一安装盘周向均匀分布设置的第一夹爪、第二驱动结构，第一夹爪沿径向滑动安装在第一安装盘上，第二驱动结构与各第一夹爪连接，第一夹爪靠近第一安装盘旋转轴线的一端设置有夹持平面；滚动夹盘包括至少两个沿第二安装盘周向均匀分布设置的第二夹爪、第三驱动结构，第二夹爪沿径向滑动安装在第二安装盘上，第二夹爪靠近第二安装盘轴线的一端转动设置有滚轴，第三驱动结构与各第二夹爪连接。
作为进一步改进的结构形式，上述的滚轴的旋转轴线与第二安装盘的轴线垂直。
作为进一步改进的结构形式，上述的第三卡盘还包括与第一夹爪连接并用于驱动第一夹爪沿第一安装盘径向运动的第二驱动结构，以及与第二夹爪连接并用于驱动对第二夹爪沿第二安装盘径向运动的第三驱动结构。
作为进一步改进的结构形式，上述的夹持平面覆盖设置有防滑结构。
作为进一步改进的结构形式，上述的床身设置有沿其长度方向的导轨，第一卡盘、第二卡盘、安装座均与导轨滑动连接。
作为进一步改进的结构形式，上述的切割头还包括用于驱动切割头在竖直面上垂直导轨长度方向运动的第四驱动结构以及驱动切割头在水平面上垂直于导轨长度方向运动的第五驱动结构。
作为进一步改进的结构形式，上述的第三卡盘还包括设置于安装座上并用于带动第三卡盘沿导轨长度方向滑动的第六驱动结构。
作为进一步改进的结构形式，上述的第六驱动结构包括固定设置于床身上并与导轨平行的齿条以及固定设置于安装座上的驱动电机，驱动电机输出轴固定安装有与齿条啮合的齿轮。
与现有技术相比，有益效果是：
本方案中通过第三卡盘集成滚动夹持与固定夹持双重夹持功能，从而可以实现更大的支撑重量以及更精准的夹持精度，使得卡盘可以带动细小管件更高速旋转，提高切割效率；另外，由于第三卡盘的双重夹持功能，不但具有零尾料、同时上下料的功能，还缩短了床身长度，从而降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例激光切管装置的整体结构第一角度示意图；
图2是图1中A部的放大示意图；
图3是本发明实施例激光切管装置的整体结构第二角度示意图；
图4是图3中B部的放大示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例：
如图1至图4为一种激光切管装置的实施例，包括切割头1、床身2、顺次滑动设置于床身2上的第一卡盘3、第二卡盘4以及第三卡盘5，切割头1与床身2滑动连接；第一卡盘3为用于对管件轴向及径向定位的固定式卡盘，第二卡盘4为用于对管件径向定位的滚动式卡盘，第三卡盘5两端分别设置有用于对管件轴向及径向定位的固定夹盘51、用于对管件径向定位滚动夹盘52，固定夹盘51靠近第二卡盘4，滚动夹盘52远离第二卡盘4。
需要说明的是，本实施例中第一卡盘3及第二卡盘4的结构为本领域技术人员熟知的内容，这里不作限定，只要能够分别实现对管件的固定夹持以及滚动夹持即可。
本实施例中的第三卡盘5集成了固定夹持与滚动夹持的功能，其尽可能地减少了床身2的长度，且切管时第二卡盘4以及第三卡盘5可以持续提供三个点位的支撑，从而提供更大的支撑重量以及更高的支撑精度，使得切割细长管件时效率、精度更高。
本实施例中的第三卡盘5还包括与床身2滑动连接的安装座53以及分别转动设置于安装座53两端的第一安装盘54、第二安装盘55，固定夹盘51设置于第一安装盘54上，滚动夹盘52设置于第二安装盘55上，第一安装盘54与第二安装盘55固定连接，第三卡盘5还包括与第一安装盘54连接并用于驱动第一安装盘54转动的第一驱动结构56。通过第一驱动结构56带动第一安装盘54绕其轴线进行转动，同时，由于第一安装盘54与第二安装盘55固定连接，第二安装盘55跟随第一安装盘54一起转动，从而带动夹持着管件的固定夹盘51及滚动夹盘52转动，从而在管件上切割图案或者切断管件。
为了保证管件的切割精度，本实施例中的第一安装盘54、第二安装盘55、第一卡盘3、第二卡盘4、固定夹盘51、滚动夹盘52同轴设置，这样在第一卡盘3、第二卡盘4、第三卡盘5的夹持下，管件依旧能够保持直线，这样管件绕其轴线高速旋转时不会发生跳动，从而保证切割精度；且这样还能同时矫正管件弯曲。
本实施例中的固定夹盘51包括四个沿第一安装盘54周向均匀分布设置的第一夹爪511、第二驱动结构，第一夹爪511沿径向滑动安装在第一安装盘54上，第二驱动结构与各第一夹爪511连接，第一夹爪511靠近第一安装盘54旋转轴线的一端设置有夹持平面；滚动夹盘52包括四个沿第二安装盘55周向均匀分布设置的第二夹爪521、第三驱动结构，第二夹爪521沿径向滑动安装在第二安装盘55上，第二夹爪521靠近第二安装盘55轴线的一端即近心端转动设置有滚轴522，滚轴522的旋转轴线与第二安装盘55的轴线垂直，第三驱动结构与各第二夹爪521连接。具体地，为了实现稳定的夹持作用，第一夹爪511及第二夹爪521分别对称分布在第一安装盘54或第二安装盘55的端面，四个第一夹爪511以及四个第二夹爪521相靠近的一端即近心端之间具有距离，便于管件通过，工作时，第一夹爪511的近心端（即靠近第一安装盘54旋转轴线的一端）与管件侧壁紧密连接，与管件之间存在摩擦，可对管件进行径向以及轴向的定位，第二夹爪521上的滚轴522侧壁与管件侧壁接触，由于第二夹爪521对称分布在管件的各侧面，因此第二夹爪521可以限制管件的径向运动，而第二夹爪521上的滚轴522与管件之间形成滑动连接，管件的沿其轴向运动时，带动滚轴522自身转动，因此第二夹爪521不会限制管件的轴向运动。
本实施例中的第三卡盘5还包括与第一夹爪511连接并用于驱动第一夹爪511沿第一安装盘54径向运动的第二驱动结构，以及与第二夹爪521连接并用于驱动对第二夹爪521沿第二安装盘55径向运动的第三驱动结构。分别通过两个驱动结构带动第一夹爪511或第二夹爪521的动作，使得第三卡盘5中的固定夹盘51以及滚动夹盘52可以独立实现夹紧或松开的控制，这样在第三卡盘5与第二卡盘4之间的管件上切割图案时，可由第一卡盘3夹紧管件提供进给运动，第三卡盘5上的固定夹盘51松开，避免其阻碍管件的轴向运动，而第三卡盘5上的滚动夹盘52对管件进行径向定位，为管件提供支撑；而当管件剩余长度较短时，可直接通过第三卡盘5上的固定夹盘51夹紧管件提供进给运动，滚动夹盘52同时提供径向支撑，进行尾料的图案切割或者切断，实现越位切割以及零尾料、自动下料。需要说明是的，本实施例中的第二驱动结构以及第三驱动结构可采用本领域技术人员在卡盘中常用的结构，只要能实现对各夹爪的独立驱动即可，这里不作限定。
为了避免夹持管件时管件侧壁与第一夹爪511发生打滑，影响切割精度，本实施例中的第一夹爪511靠近第一安装盘54轴线的一端设置有防滑结构512，具体地，防滑结构512可以是在第一夹爪511端面设置的若干凹槽或凸起，从而增大第一夹爪511与管件之间的摩擦力。
本实施例中的床身2设置有沿其长度方向的导轨21，第一卡盘3、第二卡盘4、安装座53均与导轨21滑动连接。这样第一卡盘3、第二卡盘4、第三卡盘5可沿着导轨21在床身2上滑动，从而改变对管件的支撑位置或者带动管件沿着床身2的长度方向运动，实现进给，从而在管件上切割出相应的图案。
由于在实际的切管作业过程中，多次切管的管径可能会不一致，为了保证切割头1与管件侧壁之间具有合适的距离，本实施例中的切割头1连接有用于驱动切割头1在竖直面上垂直导轨21长度方向运动的第四驱动结构6以及驱动切割头1在水平面上垂直于导轨21长度方向运动的第五驱动结构7，具体地，床身2上设置有与导轨21垂直且水平的横梁，横梁与床身2滑动连接，横梁还垂直固定连接有竖梁，切割头1安装在竖梁上，第四驱动结构6与第五驱动结构7可以为驱动电机与齿轮齿条配合或驱动电机与滚珠丝杆配合，以带动竖梁上下运动或横梁水平运动，从而改变切割头1的位置，以适应不同管径大小的管件切割需求。值得说明的是，第四驱动结构6及第五驱动结构7的类型不作限定，具体实施过程中可以采用本实施例中的方案，当然也可以采用其他类型驱动方式，以调节切割头1的位置，此为本领域技术人员熟知的技术内容，这里不再详述。
本实施例中的第三卡盘5还包括设置于安装座53上并用于带动第三卡盘5沿导轨21长度方向滑动的第六驱动结构8。具体地，第六驱动结构8包括固定设置于床身2上并与导轨21平行的齿条81以及固定设置于安装座53上的驱动电机82，驱动电机82输出轴固定安装有与齿条81啮合的齿轮83。这样，可通过驱动电机82的转动带动齿轮83与齿条81啮合，从而带动与驱动电机82固定连接的第三卡盘5在导轨21中滑动，从而可以改变第三卡盘5在床身2中的位置，以适应各种长度的管件切割以及实现管件切割的自动落料功能。
本实施例的工作过程如下：
当切割头1位于第一卡盘3以及第二卡盘4之间时，第三卡盘5中的固定夹盘51夹紧管件，以提供进给管件的进给运动，第二卡盘4以及第三卡盘5中的滚动夹盘52对管件进行径向支撑，对管件尾料进行图案切割或者切断，实现完全无尾料、无死角越位切割，还能通过第三卡盘5的固定夹持功能，实现自动下料、下长料；另外，由于第一卡盘3与第三卡盘5均有固定夹持的功能，这样可以同时进行上料和下料的操作，整体提高工作效率；同时，在切割过程中实际有三个点位对管件进行支撑，可以保证支撑强度以及切割精度。
当切割头1位于第二卡盘4与第三卡盘5之间时，第一卡盘3或第三卡盘5中的固定夹盘51夹紧管件，以提供进给运动，第二卡盘4及第三卡盘5中的滚动夹盘52对管件进行径向定位。
当管件长度小于第二卡盘4加上第三卡盘5的轴向厚度时，或当切割头1位于第三卡盘5远离第二卡盘4的一侧时，第三卡盘5中的固定夹盘51对管件进行夹紧，提供进给运动，第三卡盘5中的固定夹盘51对管件进行径向限位，同时，第二卡盘4也还可以对管件进行径向限位，保证管件绕其轴线旋转。
当管件长度略大于第二卡盘4或第三卡盘5的轴向厚度时，由于第三卡盘5同时具有固定夹持与滚动夹持的功能，此时可直接通过第三卡盘5夹持管件进行图案切割或者切断，这样即可实现无尾料切割。
由此，本实施例激光切管装置可以实现全床身无死角切割，切割时可以实时提供三个支撑点位，保证支撑强度的同时还能提高夹持精度，这样在切细长管上具有较大优势，且可以同时上料、下料，切割效率更高。
本实施例在各种切割工况下均可保持对管件的三个位置支撑，从而实现更大的支撑重量，以及对于长料的切割同样能够实现较好的支撑，保证其切割精度；另外，由于第三卡盘5中的固定夹盘51同样可以对管件进行固定夹持，因此在尾料长度较短时，可通过第三卡盘5夹持尾料进行图案切割或者切断，从而实现无死角、零尾料切割。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进 行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例 进行变化、修改、替换和变型。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种激光切管装置，包括切割头（1）、床身（2）、顺次滑动设置于所述床身（2）上的第一卡盘（3）、第二卡盘（4）以及第三卡盘（5），所述切割头（1）与所述床身（2）滑动连接；其特征在于，所述第一卡盘（3）为用于对管件轴向及径向定位的固定式卡盘，所述第二卡盘（4）为用于对管件径向定位的滚动式卡盘，所述第三卡盘（5）两端分别设置有用于对管件轴向及径向定位的固定夹盘（51）、用于对管件径向定位滚动夹盘（52），所述固定夹盘（51）靠近所述第二卡盘（4），所述滚动夹盘（52）远离所述第二卡盘（4）；所述第三卡盘（5）还包括与所述床身（2）滑动连接的安装座（53）以及分别转动设置于所述安装座（53）两端的第一安装盘（54）、第二安装盘（55），所述固定夹盘（51）设置于所述第一安装盘（54）上，所述滚动夹盘（52）设置于所述第二安装盘（55）上，所述第一安装盘（54）与所述第二安装盘（55）固定连接，所述第三卡盘（5）还包括与所述第一安装盘（54）或第二安装盘（55）连接并用于驱动所述第一安装盘（54）或第二安装盘（55）转动的第一驱动结构（56）；所述固定夹盘（51）包括至少两个沿所述第一安装盘（54）周向均匀分布设置的第一夹爪（511）、第二驱动结构，所述第一夹爪（511）沿径向滑动安装在所述第一安装盘（54）上，所述第二驱动结构与各所述第一夹爪（511）连接，所述第一夹爪（511）靠近所述第一安装盘（54）旋转轴线的一端设置有夹持平面；所述滚动夹盘（52）包括至少两个沿所述第二安装盘（55）周向均匀分布设置的第二夹爪（521）、第三驱动结构，所述第二夹爪（521）沿径向滑动安装在所述第二安装盘（55）上，所述第二夹爪（521）靠近所述第二安装盘（55）轴线的一端转动设置有滚轴（522），所述第三驱动结构与各所述第二夹爪（521）连接。
2.根据权利要求1所述的一种激光切管装置，其特征在于，所述第一安装盘（54）、第二安装盘（55）、第一卡盘（3）、第二卡盘（4）、固定夹盘（51）、滚动夹盘（52）同轴设置。
3.根据权利要求1所述的一种激光切管装置，其特征在于，所述滚轴（522）的旋转轴线与所述第二安装盘（55）的轴线垂直。
4.根据权利要求1所述的一种激光切管装置，其特征在于，所述夹持平面覆盖设置有防滑结构（512）。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种激光切管装置，其特征在于，所述床身（2）设置有沿其长度方向的导轨（21），所述第一卡盘（3）、第二卡盘（4）、安装座（53）均与所述导轨（21）滑动连接。
6.根据权利要求5所述的一种激光切管装置，其特征在于，所述切割头（1）连接有用于驱动所述切割头（1）在竖直面上垂直所述导轨（21）长度方向运动的第四驱动结构（6）以及驱动所述切割头（1）在水平面上垂直于所述导轨（21）长度方向运动的第五驱动结构（7）。
7.根据权利要求6所述的一种激光切管装置，其特征在于，所述第三卡盘（5）还包括设置于所述安装座（53）上并用于带动所述第三卡盘（5）沿所述导轨（21）长度方向滑动的第六驱动结构（8）。
8.根据权利要求7所述的一种激光切管装置，其特征在于，所述第六驱动结构（8）包括固定设置于所述床身（2）上并与所述导轨（21）平行的齿条（81）以及固定设置于所述安装座（53）上的驱动电机（82），所述驱动电机（82）输出轴固定安装有与所述齿条（81）啮合的齿轮（83）。
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