CN114178715A - 一种激光切割机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管材加工设备，公开了一种激光切割机，包括机架、转动安装于机架上的工件主轴、安装于工件主轴上的夹持机构、安装于机架上的切割机构，所述机架上设置有切屑收集装置，所述切屑收集装置包括安装于机架上且位于工件主轴对向侧的伸缩臂、安装于伸缩臂靠近夹持机构的一端上的承载台，所述承载台上安装有吸屑头；本发明吸屑头能够在伸缩臂的带动下自动伸入待切割的管材内部，在管材切割的同时将管材切割过程中产生的切屑实时吸走，减少切屑的飞溅，从而降低切屑飞溅造成安全事故的可能性，而多级部件构成的伸缩臂能够具有更大的伸缩范围，并且可横向移动的前端臂使得伸缩臂具有更大的调节范围，从而使得吸屑头能够更好地对切屑进行抽吸。
Description
技术领域
本发明涉及管材加工设备领域，尤其是涉及一种激光切割机。
背景技术
不锈钢管与铜管、钢管相比，在折弯、抗扭强度相同的情况下，具有更轻的重量，因此在石油、化工、医疗、食品、轻工、机械仪表等工业领域均有着广泛的应用。
由于管道铺设路线通常较为复杂，因此经常需要改变管道铺设方向，在这种情况下，既会用到长管，也会用到短管，而长管或者短管，一般是由相同规格的原始不锈钢管经过裁切后获得的。
针对上述中的相关技术，不锈钢管的裁切一般有两种方式，第一种是高速旋转的刀片与钢管接触，通过磨削方式实现裁切，另一种方式是激光切割，不管是哪种切割方式，钢管在进行裁切的过程中都会产生大量切屑，这些切屑在钢管加工过程中容易产生飞溅，且切削通常具有较高温度，因此对机器周边的工人具有安全威胁。
发明内容
为了降低钢管切屑飞溅造成伤害事故的可能性，本发明提供一种激光切割机。
本发明提供的一种激光切割机采用如下的技术方案：
一种激光切割机，包括机架、转动安装于机架上的工件主轴、安装于工件主轴上的夹持机构、安装于机架上的切割机构，所述机架上设置有切屑收集装置，所述切屑收集装置包括安装于机架上且位于工件主轴对向侧的伸缩臂、安装于伸缩臂靠近夹持机构的一端上的承载台，所述承载台上安装有吸屑头。
通过采用上述技术方案，加工时，将管材装夹到夹持机构上，随后通过伸缩臂将吸屑头送入管材内部，切割机构在对管材进行切割的过程中，工件主轴旋转，使管材能够被切断，而管材在被切割的过程中，吸屑头能够将管材上落下的切屑吸走，减少切屑的飞溅，从而达到降低钢管切屑飞溅造成伤害事故的可能性的目的。
可选的，所述伸缩臂包括起始臂、套设于起始臂上的中间臂、滑移安装于中间臂上的前端臂，所述承载台安装于前端臂上，所述起始臂和中间臂之间设置有一级伸缩组件，所述前端臂和中间臂之间设置有二级伸缩组件。
通过采用上述技术方案，由三段式结构组成的伸缩臂，能够根据管材的切割位置，调整吸屑头和工件主轴之间的距离，以使吸屑头能够位于切割机构对管材的切割位置的正下方，从而更好的对切屑进行抽吸。而一级伸缩组件以及二级伸缩组件则分别用于调节中间臂、前端臂的伸缩，从而使得吸屑头自动及逆行位置调节。
可选的，所述一级伸缩组件包括转动安装于起始臂上的丝杆、固定于中间臂内的联动块、固定于起始臂上且输出轴与丝杆联动的一级驱动电机，所述联动块上开设有螺纹孔，所述丝杆穿设于螺纹孔内并与联动块形成螺纹连接。
通过采用上述技术方案，当需要调节起始臂和中间臂之间的相对伸缩时，启动一级驱动电机，丝杆在旋转的过程中，通过自身与联动块之间的螺纹配合能够驱使中间臂伸缩，从而达到实现伸缩臂长度的一级调节的目的。
可选的，所述中间臂上安装有长度方向平行于中间臂运动方向的导向轨，所述前端臂安装于导向轨上以实现与中间臂之间的相对滑移，所述二级伸缩组件包括转动安装于中间臂上且平行于导向轨的蜗杆、转动安装于前端臂上的蜗轮、固定于中间臂上且与蜗杆联动的二级驱动电机，所述蜗轮与蜗杆相互啮合，且在所述前端臂上设置有用于约束蜗轮与前端臂之间相对转动的锁止组件。
通过采用上述技术方案，导向轨用于引导前端臂的运动方向，在需要调节前端臂和中间臂之间的相对运动时，先通过锁止组件固定蜗轮与前端臂之间的相对转动，然后启动二级驱动电机，由于此时蜗轮的转动被限制，因此蜗杆在转动的过程中能够带动蜗轮沿自身轴向运动，进而实现对前端臂的滑移伸缩驱动。
可选的，所述前端臂包括滑移安装于导向轨上的基座、滑移安装于基座上且移动方向垂直于基座移动方向的横向座，所述蜗轮转动安装于基座上，所述承载台安装于横向座上，所述横向座的中心开设有驱动槽口，所述驱动槽口的内壁上一体设置有驱动齿，所述蜗轮的转动轴上固定有传动齿轮，所述传动齿轮与驱动齿相啮合。
通过采用上述技术方案，将前端臂拆分为基座以及横向座，且使横向座的运动方向垂直于基座移动方向之后，能够使得安装于横向座上的承载体在工件主轴的径向上进行位置调整，从而更有利于承载台上的吸屑头准确进入管材内部。而与蜗轮同轴固定的传动齿轮，则起到在蜗杆旋转时，切换蜗轮带动基座运动或横向座运动的作用，当需要基座移动时，通过锁止组件将蜗轮与基座进行固定，此时蜗轮无法旋转，充当丝杆滑块机构中的滑块作用，故而此时基座运动，而当需要横向座移动时，解开锁止组件对蜗轮的限制，并使基座和导向轨相对固定，此时蜗轮能够旋转，而蜗轮在旋转的过程中又会通过传动齿轮带动横向座滑移，从而实现基座与横向座之间的运动切换。
可选的，所述锁止组件包括固定于基座上的锁止气缸、固定于锁止气缸的活塞杆上且位于横向座和导向轨之间的锁止块，所述基座背对导向轨一侧的表面开设有气缸活塞孔，所述锁止气缸的活塞杆嵌设于气缸活塞孔内，所述基座朝向驱动齿一侧的内壁上开设有与气缸活塞孔相连通的连接孔，所述锁止块穿设于连接孔内且锁止块进入气缸活塞孔内的一端与锁止气缸的活塞杆相固定。
通过采用上述技术方案，由于锁止块位于横向座和导轨之间，因此当需要锁定蜗轮与基座之间的相对运动时，驱动锁止气缸，使锁止块抵紧在横向座上，由于横向座通过传动齿轮与蜗轮相互联动，因此横向座与基座之间的相对滑移被锁止块约束后，相当于蜗轮与基座之间的相对运动被锁死。而当需要锁定基座与导向轨之间的相对运动时，驱动锁止气缸，使锁止块抵紧在导向轨上，此时基座的运动被限制，而蜗轮的约束被取消，因此蜗轮能够产生旋转，进而带动横向座与基座之间产生相对运动。
可选的，所述切割机构包括安装于机架上且平行于工件主轴的横向导轨、滑移安装于横向导轨上的横向滑座、升降安装于横向滑座上的载物座，所述横向滑座和载物座均通过丝杆机构进行驱动，且所述载物座上固定有激光切割头。
通过采用上述技术方案，横向导轨使横向滑座能够产生横向运动，而载物座的升降运动与横向滑座相垂直，两者的运动方向相互叠加后，能够使载物座能够在竖直面上产生任意轨迹的运动，从而更好地调整激光切割头在管材上的起始切割位置。
可选的，所述载物座上且位于激光切割头的一侧固定有距离传感器。
通过采用上述技术方案，距离传感器能够实时检测激光切割头与管材之间的距离，使得激光切割头能够在程序的控制下实现自动进刀及退刀过程。
可选的，所述夹持机构包括固定于工件主轴上的夹持底座、滑移安装于夹持底座上且沿工件主轴径向滑移的移动座、分别固定于夹持底座以及移动座上的夹管模，位于夹持底座以及移动座上的所述夹管模上均开设有夹管槽，两个所述夹管模拼合后相互之间的夹管槽对合形成夹管腔，且在夹持底座上设置有用于驱使移动座运动的驱动组件。
通过采用上述技术方案，加工时，先将弯管放入夹持底座上的夹管模内，启动驱动组件，通过驱动组件驱使移动座下行，此时两个夹管模相互组合将弯管夹住，由于有夹管槽可供弯管容置，因此弯管的固定更加牢固，从而有利于提高弯管加工后的精度。
可选的，所述夹持底座上安装有长度延伸方向沿工件主轴径向的夹座滑轨，所述移动座安装于夹座滑轨上，所述驱动组件包括缸体固定于夹持底座上且活塞杆固定于移动座上的驱动气缸。
通过采用上述技术方案，当需要放入弯管时，驱动气缸的活塞杆伸长，驱动气缸的活塞杆在伸长的过程中能够推动移动座远离夹持底座，从而使两个夹管模分开。而在放入弯管后，驱使驱动气缸的活塞杆缩短，此时驱动气缸将移动座朝向夹持底座拉动，使两个夹管模合拢，从而实现对弯管的夹持固定。
综上所述，吸屑头能够在伸缩臂的带动下自动伸入待切割的管材内部，在管材切割的同时将管材切割过程中产生的切屑实时吸走，减少切屑的飞溅，从而降低切屑飞溅造成安全事故的可能性，而多级部件构成的伸缩臂能够具有更大的伸缩范围，并且可横向移动的前端臂使得伸缩臂具有更大的调节范围，从而使得吸屑头能够更好地对切屑进行抽吸。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的切割机构的爆炸结构示意图；
图3是本发明的伸缩臂的斜后侧视角下的结构示意图；
图4是本发明的伸缩臂的斜正侧视角下的结构示意图。
附图标记说明：
1、机架；2、工件主轴；3、夹持机构；31、夹持底座；32、移动座；33、夹管模；331、夹管槽；34、夹座滑轨；35、驱动气缸；4、切割机构；41、横向导轨；42、横向滑座；43、载物座；44、激光切割头；45、距离传感器；5、切屑收集装置；51、伸缩臂；511、起始臂；512、中间臂；513、前端臂；514、基座；515、横向座；516、驱动槽口；517、驱动齿；52、承载台；53、吸屑头；531、吸屑缺口；6、一级伸缩组件；61、丝杆；62、联动块；621、螺纹孔；63、一级驱动电机；7、导向轨；8、二级伸缩组件；81、蜗杆；82、蜗轮；821、传动齿轮；83、二级驱动电机；9、锁止组件；91、锁止气缸；92、锁止块；10、气缸活塞孔；11、连接孔。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本发明作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种激光切割机，参照图1，包括机架1、工件主轴2、夹持机构3、切割机构4以及切屑收集装置5，工件主轴2安装于机架1的内侧壁上，工件主轴2可以选择齿轮箱或电机作为驱动方式（图中未示出）。
夹持机构3具体包括夹持底座31、移动座32以及夹管模33，夹持底座31固定于工件主轴2上，在工件主轴2的端面上固定有长度方向沿工件主轴2径向的夹座滑轨34，移动座32滑移插接安装于夹座滑轨34上，进而使得移动座32与夹持底座31之间可产生相对运动。为了驱使移动座32运动，在夹持底座31上设置有驱动组件，具体的，驱动组件包括驱动气缸35，驱动气缸35的缸体固定于夹持底座31上，且驱动气缸35的活塞杆与移动座32相固定，进而在驱动气缸35伸缩的过程中，能够带动移动座32靠近或远离夹持底座31。
夹管模33设置有两个，两个夹管模33分别固定于夹持底座31以及移动座32彼此相对的表面，并且两个夹管模33相对的面上均开设有弧形弯曲的夹管槽331，夹管槽331可供弯管嵌入，并且两个夹管模33组合后相互之间的夹管槽331对合形成夹管腔。
参照图1和图2，切割机构4包括横向导轨41、横向滑座42、载物座43、激光切割头44以及距离传感器45，横向导轨41固定于机架1内侧壁上，此时横向导轨41的长度分布方向平行于工件主轴2的轴向，且横向导轨41所在侧壁与工件主轴2所在侧壁相邻。横向滑座42滑移插接安装于横向导轨41上，载物座43升降安装于横向滑座42上，且横向滑座42沿横向导轨41的横向滑移以及载物座43在横向滑座42上的升降运动均选择丝杆61机构（图中未示出）作为动力来源。
激光切割头44和距离传感器45均固定于载物座43上，且激光切割头44和距离传感器45位于载物座43的同一侧，借助距离传感器45对激光切割头44和管材之间距离的实时检测，可实现程序对横向滑座42以及载物座43位置的自动控制。
参照图1和图3，切屑收集装置5包括伸缩臂51、承载台52以及吸屑头53，伸缩臂51为三段式的分体结构，具体包括起始臂511、中间臂512以及前端臂513，起始臂511呈板杆拼搭形成的长方形框架状结构，固定于机架1上且位于工件主轴2的对向侧。中间臂512套设于起始臂511上，并且在中间臂512和起始臂511之间设置有一级伸缩组件6。
一级伸缩组件6包括丝杆61、联动块62以及一级驱动电机63，丝杆61转动安装于起始臂511上且平行于起始臂511的长度方向。联动块62固定于中间臂512内部，且联动块62上开设有螺纹孔621，丝杆61穿设于螺纹孔621内并与联动块62形成螺纹连接。一级驱动电机63固定于起始臂511上，同时一级驱动电机63的输出轴与丝杆61相联动，具体的，一级驱动电机63与丝杆61之间的联动可以采取蜗轮82蜗杆81机构或齿轮传动机构。
在中间臂512上安装有长度方向平行于中间臂512运动方向的导向轨7，前端臂513包括基座514以及横向座515，基座514滑移安装于导向轨7上，横向座515滑移安装于基座514上且移动方向垂直于基座514的移动方向。同时为了实现基座514在导向轨7上的滑移，在基座514和中间臂512之间设置有二级伸缩组件8，具体的，二级伸缩组件8包括蜗杆81、蜗轮82以及二级驱动电机83，蜗杆81转动安装于中间臂512上且平行于导向轨7，同时蜗杆81位于两个导向轨7之间。蜗轮82转动安装于基座514上，且蜗轮82与蜗杆81相互啮合。
参照图4，二级驱动电机83固定于中间臂512上且与蜗杆81相联动，具体的，二级驱动电机83可以选择输出轴与蜗杆81直接固定的方式进行进行联动。
为了使蜗轮82的旋转能够带动横向座515运动，在蜗轮82的转动轴上固定有一传动齿轮821，具体的，横向座515的中心开设有驱动槽口516，驱动槽口516的其中一侧内壁上一体设置有驱动齿517，传动齿轮821与驱动齿517相啮合，进而使得蜗轮82在旋转的过程中，能够通过传动齿轮821带动横向座515运动。
参照图3，为了实现基座514与横向座515之间的运动切换，在前端臂513上设置有用于约束蜗轮82与前端臂513之间相对转动的锁止组件9，具体的，锁止组件9包括锁止气缸91以及锁止块92，在基座514背对导向轨7一侧的表面开设有气缸活塞孔10，锁止气缸91的缸体固定于基座514上，且锁止气缸91的活塞杆嵌设于气缸活塞孔10内。在基座514朝向驱动齿517一侧的内壁上还开设有与气缸活塞孔10相连通的连接孔11，锁止块92的一端穿过连接孔11进入气缸活塞孔10内并与锁止气缸91的活塞杆相固定，此时锁止块92位于横向座515和导向轨7之间。
当驱使锁止块92抵紧在横向座515上时，由于横向座515通过传动齿轮821与蜗轮82相互联动，因此横向座515与基座514之间的相对滑移被锁止块92约束后，相当于蜗轮82与基座514之间的相对运动被锁死，此时蜗杆81在转动的过程中，会带动蜗轮82沿自身轴向运动，即此时蜗杆81的转动驱使基座514滑移。而当驱动锁止块92抵紧在导向轨7上时，此时基座514的运动被限制，而蜗轮82的约束被取消，因此蜗轮82能够产生旋转，此时蜗杆81的转动通过传动齿轮821带动横向座515与基座514之间产生相对运动，即此时横向座515可在基座514上做横向滑移。
承载台52固定于横向座515上，吸屑头53固定于承载台52远离横向座515的一端上，同时在吸屑头53的圆周侧壁上开设有一吸屑缺口531，吸屑缺口531在吸屑头53进入管材内部后能够正对激光切割头44，使得激光切割头44喷射产生的液态高温切屑能够直接进入吸屑头53内，同时吸屑头53可通过抽风机或气泵等设备作为抽吸力来源。
本申请实施例一种激光切割机的实施原理为：当管材固定好后，通过伸缩臂51的带动，可将吸屑头53伸入待加工的管材内部，管材在被激光切割头44切割的过程中，吸屑头53能够实时将管材上产生的切屑吸走，减少切屑的飞溅，从而降低因切屑飞溅导致安全事故的可能性。
以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光切割机，包括机架(1)、转动安装于机架(1)上的工件主轴(2)、安装于工件主轴(2)上的夹持机构(3)、安装于机架(1)上的切割机构(4)，其特征在于：所述机架(1)上设置有切屑收集装置(5)，所述切屑收集装置(5)包括安装于机架(1)上且位于工件主轴(2)对向侧的伸缩臂(51)、安装于伸缩臂(51)靠近夹持机构(3)的一端上的承载台(52)，所述承载台(52)上安装有吸屑头(53)。
2.根据权利要求1所述的一种激光切割机，其特征在于：所述伸缩臂(51)包括起始臂(511)、套设于起始臂(511)上的中间臂(512)、滑移安装于中间臂(512)上的前端臂(513)，所述承载台(52)安装于前端臂(513)上，所述起始臂(511)和中间臂(512)之间设置有一级伸缩组件(6)，所述前端臂(513)和中间臂(512)之间设置有二级伸缩组件(8)。
3.根据权利要求2所述的一种激光切割机，其特征在于：所述一级伸缩组件(6)包括转动安装于起始臂(511)上的丝杆(61)、固定于中间臂(512)内的联动块(62)、固定于起始臂(511)上且输出轴与丝杆(61)联动的一级驱动电机(63)，所述联动块(62)上开设有螺纹孔(621)，所述丝杆(61)穿设于螺纹孔(621)内并与联动块(62)形成螺纹连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种激光切割机，其特征在于：所述中间臂(512)上安装有长度方向平行于中间臂(512)运动方向的导向轨(7)，所述前端臂(513)安装于导向轨(7)上以实现与中间臂(512)之间的相对滑移，所述二级伸缩组件(8)包括转动安装于中间臂(512)上且平行于导向轨(7)的蜗杆(81)、转动安装于前端臂(513)上的蜗轮(82)、固定于中间臂(512)上且与蜗杆(81)联动的二级驱动电机(83)，所述蜗轮(82)与蜗杆(81)相互啮合，且在所述前端臂(513)上设置有用于约束蜗轮(82)与前端臂(513)之间相对转动的锁止组件(9)。
5.根据权利要求4所述的一种激光切割机，其特征在于：所述前端臂(513)包括滑移安装于导向轨(7)上的基座(514)、滑移安装于基座(514)上且移动方向垂直于基座(514)移动方向的横向座(515)，所述蜗轮(82)转动安装于基座(514)上，所述承载台(52)安装于横向座(515)上，所述横向座(515)的中心开设有驱动槽口(516)，所述驱动槽口(516)的内壁上一体设置有驱动齿(517)，所述蜗轮(82)的转动轴上固定有传动齿轮(821)，所述传动齿轮(821)与驱动齿(517)相啮合。
6.根据权利要求5所述的一种激光切割机，其特征在于：所述锁止组件(9)包括固定于基座(514)上的锁止气缸(91)、固定于锁止气缸(91)的活塞杆上且位于横向座(515)和导向轨(7)之间的锁止块(92)，所述基座(514)背对导向轨(7)一侧的表面开设有气缸活塞孔(10)，所述锁止气缸(91)的活塞杆嵌设于气缸活塞孔(10)内，所述基座(514)朝向驱动齿(517)一侧的内壁上开设有与气缸活塞孔(10)相连通的连接孔(11)，所述锁止块(92)穿设于连接孔(11)内且锁止块(92)进入气缸活塞孔(10)内的一端与锁止气缸(91)的活塞杆相固定。
7.根据权利要求1所述的一种激光切割机，其特征在于：所述切割机构(4)包括安装于机架(1)上且平行于工件主轴(2)的横向导轨(41)、滑移安装于横向导轨(41)上的横向滑座(42)、升降安装于横向滑座(42)上的载物座(43)，所述横向滑座(42)和载物座(43)均通过丝杆(61)机构进行驱动，且所述载物座(43)上固定有激光切割头(44)。
8.根据权利要求7所述的一种激光切割机，其特征在于：所述载物座(43)上且位于激光切割头(44)的一侧固定有距离传感器(45)。
9.根据权利要求1所述的一种激光切割机，其特征在于：所述夹持机构(3)包括固定于工件主轴(2)上的夹持底座(31)、滑移安装于夹持底座(31)上且沿工件主轴(2)径向滑移的移动座(32)、分别固定于夹持底座(31)以及移动座(32)上的夹管模(33)，位于夹持底座(31)以及移动座(32)上的所述夹管模(33)上均开设有夹管槽(331)，两个所述夹管模(33)拼合后相互之间的夹管槽(331)对合形成夹管腔，且在夹持底座(31)上设置有用于驱使移动座(32)运动的驱动组件。
10.根据权利要求9所述的一种激光切割机，其特征在于：所述夹持底座(31)上安装有长度延伸方向沿工件主轴(2)径向的夹座滑轨(34)，所述移动座(32)安装于夹座滑轨(34)上，所述驱动组件包括缸体固定于夹持底座(31)上且活塞杆固定于移动座(32)上的驱动气缸(35)。
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