CN114643414B - 一种双平行轴激光切管机及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双平行轴激光切管机及使用方法，涉及激光切割技术领域，解决了大、重型管材切割速度慢、精度低的问题，提高了工作效率，具体方案如下：包括机床，机床的床身长度方向上的两侧设置第一Y轴导轨，床身长度方向上间隔设置若干升降独立控制的支撑机构；送料机构，设置于床身一端并与第一Y轴导轨滑动配合；切割机构，设置于床身另一端，包括设于床身上方并垂直于床身长度方向的X轴横梁，X轴横梁下方设置前卡盘，第一安装座与X轴横梁滑动配合，第一安装座上固定设有平行于第一Y轴导轨的Y轴横梁，Y轴横梁上滑动设有第二安装座，第二安装座上设有可竖向移动的激光头，前卡盘远离床身一侧设置接料台，接料台位于激光头下方。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割技术领域，尤其是一种双平行轴激光切管机及使用方法。
背景技术
随着激光设备在切割加工领域的普及，对于激光切割机的要求也越来越多，现阶段的激光切割机，在对管材进行切割过程中，依托送料卡盘的前后移动和横梁轴的左右移动，完成管材的切割，管材很难得到良好的支撑和承托，从而影响管材的切割质量。
同时，激光切管机在切割重管、大管的时候，由于管材本身的重量过大，管材通过送料卡盘夹持前后移动非常缓慢，切割速度慢且切割精度很难保证，并且在输送和切割过程中管材一直处于悬空状态，切割较厚的管材时，管材重心会超出卡盘夹持点，切割过程中管材会因重心外置而发生撬棍、震动等现象进而导致切割出现偏差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种双平行轴激光切管机及使用方法，以解决现有技术中管材本身重量过大，管材通过送料卡盘夹持前后移动非常缓慢，切割精度很难保证，管材重心外置的技术问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提出了一种双平行轴激光切管机，包括机床，机床的床身长度方向上的两侧设置第一Y轴导轨，床身长度方向上间隔设置若干升降独立控制的支撑机构；
送料机构，设置于床身一端并与第一Y轴导轨滑动配合；
切割机构，设置于床身另一端，包括设于床身上方并垂直于床身长度方向的X轴横梁，X轴横梁下方设置前卡盘，第一安装座与X轴横梁滑动配合，第一安装座上固定设有平行于第一Y轴导轨的Y轴横梁，Y轴横梁上滑动设有第二安装座，第二安装座上设有可竖向移动的激光头，前卡盘远离床身一侧设置接料台，接料台位于激光头下方。
作为进一步的实现方式，所述送料机构包括送料卡盘移动滑台，所述送料卡盘移动滑台底部设有第一Y轴驱动组件，所述第一Y轴导轨上安装第一Y轴齿条，所述第一Y轴驱动组件与第一Y轴齿条啮合，所述送料卡盘移动滑台上设有送料卡盘。
作为进一步的实现方式，所述支撑机构包括支撑板和支撑驱动组件，所述支撑板底部与支撑驱动组件连接，支撑驱动组件设置于床身内部。
作为进一步的实现方式，所述X轴横梁的两端通过床身两侧的第一纵梁支撑，X轴横梁上长度方向两侧设置X轴导轨，X轴横梁一端设置带动第一安装座沿X轴导轨滑动的X轴驱动组件。
作为进一步的实现方式，所述Y轴横梁侧面长度方向上下两侧设置第二Y轴导轨，Y轴横梁上设有带动第二安装座沿第二Y轴导轨滑动的Y轴驱动组件。
作为进一步的实现方式，所述第二安装座上固定设有竖向设置的第二纵梁，所述第二纵梁的长度方向设置Z轴导轨，所述第二纵梁上还设有与Z轴导轨滑动配合的Z轴滑台，第二纵梁顶端设有与Z轴滑台连接的Z轴驱动组件，所述激光头固定设置在Z轴滑台的底部。
作为进一步的实现方式，所述床身上方设置第一Y轴传感器，所述X轴横梁上设置X轴传感器，所述Y轴横梁上设置第二Y轴传感器，所述第二安装座的一侧设置Z轴传感器。
作为进一步的实现方式，所述接料台的顶部沿其长度方向设有L型的接料托盘，接料托盘开口的对侧设有限位板，所述限位板远离接料托盘的一侧与接料台的顶部铰接，限位板的底部连接有升降电机。
作为进一步的实现方式，所述限位板沿接料台的长度方向设置，所述升降电机设置在接料台的内部。
第二方面，本发明提出了一种双平行轴激光切管机的使用方法，具体过程如下：
首先利用送料卡盘移动滑台盘夹持管材，使得送料卡盘移动滑台沿着第一Y轴导轨朝向切割机构移动；
当管材粗移动到位后，前卡盘对管材夹持，利用支撑板和接料台对管材的底部进行支撑并限位；
控制第二安装座沿着Y轴横梁移动，当激光头精确移动到待切割位置后进行管材的切割；
切割完成后取出管材，并使得送料卡盘移动滑台再次向靠近切割机构的方向移动，重复上述过程直至管材全部切割完成。
上述本发明的有益效果如下：
1）本发明具有两级Y轴驱动，第一级Y轴驱动实现送料机构带动管材快速进给，第二级Y轴驱动使激光头的移动方式更加灵活，并能够与送料机构进行配合，进行Y轴方向的精确移动，在切割重管、大管的过程中，送料机构不再需要夹持着管材移动来进行切割，而是只负责前进送料，切割交由激光头的移动来实现，这样既提高了加工速度，也提高了加工精度，且在切割过程中可利用支撑机构和接料台对管材的底部进行支撑，防止管材重心外置而出现振动、撬棍的现象。
2）本发明通过支撑驱动组件带动支撑板升起，对管材的管身部位进行支撑，在对管材进行切割时，保证切割的稳定性，防止大重量管材在切割时震动导致切割精度不达标的问题。
3）本发明接料台上的限位板可与L型的接料托盘配合对接料托盘内的管材进行位置的限制，以避免切割过程中管材发生振动移位，进一步保证了切割的精度且限位板的开合设置使得接料台大大提高了接料台的适应能力，使得接料台可以对不同规格尺寸的管材进行承接并限位。
4）本发明为了保证切割过程的精准性，在床身上方设置第一Y轴传感器，X轴横梁上设置X轴传感器，Y轴横梁上设置第二Y轴传感器，Z轴滑台一侧设置Z轴传感器，以便对各个部件的移动距离进行检测，并通过控制机构协同控制，进而保证对管材切割的精确性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种双平行轴激光切管机的整体结构示意图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的一种双平行轴激光切管机的主视结构示意图；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的一种双平行轴激光切管机的俯视结构示意图；
图4是本发明根据一个或多个实施方式的一种双平行轴激光切管机的轴测示意图；
图5是图4中A部分的局部放大结构示意图;
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。
其中：1.送料卡盘移动滑台，2.床身，3.机箱，4.接料台，5.切割机构，6.支撑板，7.送料卡盘，8.第一Y轴导轨，8-1.第一Y轴齿条，9.管材，10.前卡盘，11.X轴横梁，12.第一纵梁，13.X轴驱动组件，14.X轴螺杆，15.X轴导轨，16.第一安装座，17.Y轴驱动组件，18.Y轴横梁，19.Y轴螺杆，20.第二Y轴导轨，21.第二安装座，22.第二纵梁，23.Z轴驱动组件，24.Z轴滑台，25.激光头。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
正如背景技术所介绍的，现有技术中管材本身的重量过大，管材通过送料卡盘夹持前后移动非常缓慢，切精度很难保证，管材重心外置的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种双平行轴激光切管机及使用方法。
实施例1
本发明的一种典型的实施方式中，参考图1-图5，一种双平行轴激光切管机，包括机床和送料机构，在机床的床身2长度方向上的两端设置第一Y轴导轨8，送料机构设置于床身左端并与第一Y轴导轨滑动配合；
需要说明的是，本实施例的床身设置送料机构的一端为左端，另一端为右端，垂直于床身平面的方向为竖直上下方向，垂直于机床长度方向且与床身共面的方向为前后方向。
如图4所示，送料机构包括送料卡盘移动滑台1，第一Y轴导轨8上安装第一Y轴齿条8-1，送料卡盘移动滑台1底部的第一Y轴驱动组件与第一Y轴齿条8-1啮合，具体的，第一Y轴驱动组件为第一Y轴驱动电机，第一Y轴驱动电机的输出端与齿轮固定连接，齿轮与第一Y轴齿条8-1啮合，在第一Y轴驱动电机的作用下，实现送料卡盘移动滑台1沿着床身上的第一Y轴导轨8由左向右滑动，送料卡盘移动滑台内设有送料卡盘7，送料卡盘7用于夹持管材9，实现将管材9送至床身右侧的切割结构处以对管材进行切割。
床身长度方向上设置若干个可独立控制升降的支撑机构，具体数量根据床身2的长度确定，支撑机构包括支撑板6和支撑驱动组件，支撑板6底部连接支撑驱动组件，支撑板6沿床身长度方向均匀设置，支撑驱动组件设置于床身2内部，支撑驱动组件为驱动电机，可以控制支撑板6的升降，当送料卡盘7将管材9送至指定位置需要切割时，相应位置处的驱动电机带动支撑板6升起，对管材9的管身部位进行支撑，保证切割的稳定性，防止大重量管材9在切割时震动导致切割精度不达标。
如图1、图4和图5所示，切割机构5设置于机床的床身右端，在正常情况下，切割机构外侧设有机箱3，保证切割的安全性，切割机构包括床身2上方垂直于床身2长度方向的X轴横梁11，X轴横梁11横跨床身2长度方向，X轴横梁11的两端底部通过床身2前后两侧的第一纵梁12支撑；
X轴横梁11下方的床身右端设置前卡盘10，前卡盘10用于夹持管材，前卡盘10的夹持位置靠近管材切割处的左侧，第一安装座16设置在X轴横梁11上并与X轴横梁滑动配合；
具体的，X轴横梁11上长度方向两侧设置X轴导轨15，X轴横梁11前端设置带动第一安装座16沿X轴导轨15滑动的X轴驱动组件13，在X轴横梁11上两侧的X轴导轨15中间设有X轴螺杆14，X轴螺杆14与X轴驱动组件13螺纹配合，X轴驱动组件为驱动电机，驱动电机转动，实现X轴螺杆14转动，第一安装座16底部设有滑块，滑块与X轴螺杆14配合，X轴螺杆14转动带动滑块移动，进而带动第一安装座16在X轴横梁11上滑动。
第一安装座16上设有平行于第一Y轴导轨8的Y轴横梁18，第二安装座21竖直设置并与Y轴横梁18滑动配合，具体的，Y轴横梁18前侧面长度方向上的上下两侧设置第二Y轴导轨20，前侧面中间设置Y轴螺杆19，Y轴横梁18上设有带动第二安装座21沿第二Y轴导轨20左右滑动的Y轴驱动组件17；
Y轴驱动组件17为驱动电机，Y轴驱动组件17固定设置在第一安装座16上并与Y轴螺杆19配合，第二安装座21上固定设有与第二Y轴导轨20滑动配合的滑块，滑块与Y轴螺杆19连接，Y轴驱动组件17转动可带动第二安装座21沿着Y轴横梁18左右滑动，这样解决了送料卡盘7在切割过程中不断的进给导致的切割精度差的问题，送料卡盘7进给一段距离后，Y轴横梁18上的激光头25移动到切割位置处实现切割，通过Y轴上的二级移动实现了快速进给和切割位置精确定位，保证了切割位置精度的同时提高了进给以及切割速度。
本实施例激光头25能够与送料卡盘7进行配合，进行Y轴方向的伸缩，通过两级Y轴驱动，增加了Y轴方向上的移动速度和移动精度，进而保证了钢管的进给、切割速度以及切割位置的精确控制。
第二安装座21上竖直设置第二纵梁22，第二纵梁22侧面长度方向两侧设置Z轴导轨，第二纵梁22顶端设置Z轴驱动组件23，Z轴驱动组件23为驱动电机，与第二纵梁22上的Z轴螺杆配合，Z轴螺杆与Z轴滑台24配合，带动Z轴滑台24沿Z轴导轨滑动，Z轴滑台底部设置激光头25，激光头25正对下方前卡盘10夹持的管材，以便进行切割。
如图1-3所示，前卡盘10远离床身2的一侧设置接料台4，接料台4位于激光头下方并向右延伸，接料台4包括接料卡盘，以承接切割完成后的管材。
为了保证切割过程的精准性，在床身2上方设置第一Y轴传感器，X轴横梁11上设置X轴传感器，Y轴横梁18上设置第二Y轴传感器，Z轴滑台24一侧设置Z轴传感器，以便对各个部件的移动距离进行检测。
可以理解的是，本实施例的激光切管机还设有控制系统，为现有技术，控制和调节切管机的各个部件联合工作，进而实现整个切割过程。
本实施例通过两级Y轴驱动机构，第一Y轴驱动组件实现送料卡盘7带动管材进给，Y轴驱动组件使激光头25的移动方式更加灵活，并能够与送料卡盘7进行配合，进行Y轴方向的伸缩，在切割重管、大管的过程中，送料卡盘7不再需要夹持着管材前后移动来进行切割，而是只负责前进送料，切割交由Y轴横梁18左右移动来实现，这样既提高了加工速度，也提高了加工精度，实现对重管、大管迅速精确的切割。
接料台4的顶部为L型的接料托盘，L型接料托盘沿接料台4的长度方向设置，在L型接料托盘开口的对侧设有限位板，限位板同样沿接料台4的长度方向设置，限位板远离L型接料托盘的一侧与接料台4的顶部铰接，限位板的底部连接有升降电机，升降电机位于接料台4的内部，可在升降电机的带动下做开合运动，限位板可与L型接料托盘配合对L型接料托盘内的管材进行位置的限制，以避免切割过程中管材发生振动移位，进一步保证了切割的精度。
其中，限位板的开合设置大大提高了接料台4的适应能力，使得接料台4可以对不同规格尺寸的管材进行承接并限位。
实施例2
本发明的另一种典型的实施方式中，提出了一种双平行轴激光切管机的使用方法，利用了实施例1所述的双平行轴激光切管机，具体过程如下：
首先利用送料卡盘移动滑台1上的送料卡盘7夹持管材，送料卡盘移动滑台1在第一Y轴驱动组件的作用下沿着第一Y轴导轨8朝向切割机构5移动；
当管材9粗移动到位后，通过前卡盘10对管材9进行夹持，同时，支撑驱动组件推动支撑板6上升到一定高度，使得支撑板6对支撑管材9的管身底部进行支撑，并利用接料台4上的接料托盘和限位板对接料托盘中的管材进行限位支撑，以保证切割的稳定性，防止大重量管材在切割时震动导致切割精度不达标；
在第二Y轴传感器以及Y轴驱动组件17的作用下，第二安装座21沿着Y轴横梁18移动，控制激光头25精确移动到待切割位置处，并在X轴传感器、Z轴传感器以及各个驱动组件的作用下，通过第一安装座16沿X轴横梁11移动，激光头25沿着第二纵梁22上下移动实现对管材9的切割；
切割后的管材9由人工或现有的拿取装置将管材9从接料台4上的接料托盘中取出；
当切割完成后的管材9取出后，送料卡盘移动滑台1再次向靠近切割机构5的方向移动，重复上述过程以进行下一段管材9的切割，重复进行以完成所有管材9的切割。
通过两级Y轴驱动装置，使激光头的移动方式更加灵活，并能够与送料卡盘7进行配合，进行Y轴方向的伸缩，大大提高了进给速度以及切割精度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种双平行轴激光切管机，其特征在于，包括：
机床，机床的床身长度方向上的两侧设置第一Y轴导轨，床身长度方向上间隔设置若干升降独立控制的支撑机构；
送料机构，设置于床身一端并与第一Y轴导轨滑动配合；
切割机构，设置于床身另一端，包括设于床身上方并垂直于床身长度方向的X轴横梁，X轴横梁下方设置前卡盘，第一安装座与X轴横梁滑动配合，第一安装座上固定设有平行于第一Y轴导轨的Y轴横梁，Y轴横梁上滑动设有第二安装座，第二安装座上设有可竖向移动的激光头，前卡盘远离床身一侧设置接料台，接料台位于激光头下方；
所述接料台的顶部沿其长度方向设有L型的接料托盘，接料托盘开口的对侧设有限位板，所述限位板远离接料托盘的一侧与接料台的顶部铰接，限位板的底部连接有升降电机，限位板可与接料托盘配合对接料托盘内的管材进行位置的限制，避免切割过程中管材发生振动移位，限位板的开合设置提高了接料台的适应能力，使得接料台可以对不同规格尺寸的管材进行承接并限位；
所述支撑机构包括支撑板和支撑驱动组件，支撑板底部连接支撑驱动组件，支撑板沿床身长度方向均匀设置，支撑驱动组件设置于床身内部，支撑驱动组件为驱动电机，用于控制支撑板的升降，当送料卡盘将管材送至指定位置需要切割时，相应位置处的驱动电机带动支撑板升起，对管材的管身部位进行支撑，保证切割的稳定性。
2.根据权利要求1所述的一种双平行轴激光切管机，其特征在于，所述送料机构包括送料卡盘移动滑台，所述送料卡盘移动滑台底部设有第一Y轴驱动组件，所述第一Y轴导轨上安装第一Y轴齿条，所述第一Y轴驱动组件与第一Y轴齿条啮合，所述送料卡盘移动滑台上设有送料卡盘。
3.根据权利要求1所述的一种双平行轴激光切管机，其特征在于，所述X轴横梁的两端通过床身两侧的第一纵梁支撑，X轴横梁上长度方向两侧设置X轴导轨，X轴横梁一端设置带动第一安装座沿X轴导轨滑动的X轴驱动组件。
4.根据权利要求1所述的一种双平行轴激光切管机，其特征在于，所述Y轴横梁侧面长度方向上下两侧设置第二Y轴导轨，Y轴横梁上设有带动第二安装座沿第二Y轴导轨滑动的Y轴驱动组件。
5.根据权利要求1所述的一种双平行轴激光切管机，其特征在于，所述第二安装座上固定设有竖向设置的第二纵梁，所述第二纵梁的长度方向设置Z轴导轨，所述第二纵梁上还设有与Z轴导轨滑动配合的Z轴滑台，第二纵梁顶端设有与Z轴滑台连接的Z轴驱动组件，所述激光头固定设置在Z轴滑台的底部。
6.根据权利要求1所述的一种双平行轴激光切管机，其特征在于，所述床身上方设置第一Y轴传感器，所述X轴横梁上设置X轴传感器，所述Y轴横梁上设置第二Y轴传感器，所述第二安装座的一侧设置Z轴传感器。
7.根据权利要求1所述的一种双平行轴激光切管机，其特征在于，所述限位板沿接料台的长度方向设置，所述升降电机设置在接料台的内部。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的双平行轴激光切管机的使用方法，其特征在于，具体过程如下：
首先利用送料卡盘夹持管材，使得送料卡盘移动滑台沿着第一Y轴导轨朝向切割机构移动；
当管材粗移动到位后，前卡盘对管材夹持，利用支撑板和接料台对管材的底部进行支撑并限位；
控制第二安装座沿着Y轴横梁移动，当激光头精确移动到待切割位置后进行管材的切割；
切割完成后取出管材，并使得送料卡盘移动滑台再次向靠近切割机构的方向移动，重复上述过程直至管材全部切割完成。
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