CN115255671A - 一种全行程三卡盘管材激光切割机及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管材切割技术领域,特别涉及一种全行程三卡盘管材激光切割机及方法,包括机架,具有上料区域、加工区域以及下料区域;激光切割主机,安装在加工区域;夹持组件,包括送料卡盘、变位卡盘以及拉料卡盘;支撑组件,包括至少两个设于上料区域浮动上料单元和至少两个设于下料区域浮动下料单元,浮动上料单元和浮动下料单元跟随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑,浮动上料单元还设有两个对中运动的侧向限位件,分别设置在待加工管材两侧,且至少一个限位件与待加工管材的侧边保持接触限位;本发明能够减少超长管材旋转切割时的下垂、惯性甩动,防止因为管材扭曲造成切割精度下降。
Description
技术领域
本发明涉及管材切割技术领域,特别涉及一种全行程三卡盘管材激光切割机及方法。
背景技术
激光切管机设计用来切割有一定厚度的金属钢管(包括普通钢管和异型钢管),具有很强的切割能力,主要适用于各类金属管材材料的精密切割,如碳钢、不锈钢、合金钢等。
随着管材应用的日益普及及扩大,钢管需要根据使用场所长度要求进行切割。现有激光切管机通过送料卡盘将管材夹持住,持续地向激光切割主机进给,由激光切割主机不断的切断,完成管材的切割。为了达到零尾料切割的目的通常需要两个卡盘相互配合完成切割工作,人工做工装辅助旋转接料,但对于超长管材(长度大于6m)旋转切割时会产生下垂、惯性甩料等问题,目前难以解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种全行程三卡盘管材激光切割机及方法,以解决现有切割机在对超长管材旋转切割时会产生下垂、惯性甩料的问题。为了实现上述目的,本发明通过如下的技术方案来解决:
第一方面,本发明提供了一种全行程三卡盘管材激光切割机,包括:
机架,具有上料区域、加工区域以及下料区域;
激光切割主机,安装在所述加工区域,其激光头具有Y轴和Z轴的联动位移;
夹持组件,包括运动在所述上料区域的送料卡盘、运动在所述加工区域的变位卡盘以及运动在所述下料区域的拉料卡盘;
支撑组件,包括至少两个设于所述上料区域浮动上料单元和至少两个设于所述下料区域浮动下料单元,所述浮动上料单元和所述浮动下料单元跟随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑,所述浮动上料单元还设有两个对中运动的侧向限位件,分别设置在待加工管材两侧,且至少一个所述限位件与待加工管材的侧边保持接触限位。
作为进一步的技术方案,所述浮动上料单元和所述浮动下料单元顶端可浮动至所述机架顶端以下位置。
作为进一步的技术方案,所述浮动上料单元包括第一横向托辊,随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑。
作为进一步的技术方案,所述浮动上料单元还包括对中机构,所述限位件为立式托辊,所述对中机构用于将上下运动转化为两所述立式托辊的靠近或远离运动。
作为进一步的技术方案,所述立式托辊与所述第一横向托辊同步浮动。
作为进一步的技术方案,所述对中机构包括两个连杆、横向导轨滑块副及安装其上的两个对中轮座、竖向导轨滑块副及安装其上的连接座,两个所述连杆一端同铰接在所述连接座,另一端分别铰接在所述对中轮座上,所述连接座配置有驱动。
作为进一步的技术方案,所述浮动下料单元包括多个第二横向托辊,随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑。
作为进一步的技术方案,所述浮动下料单元还包括支架和支撑框,所述第二横向托辊安装在所述支撑框上,所述支撑框一侧铰接在所述支架上并跟随其上下浮动,另一侧设有驱动其旋转的动力装置。
作为进一步的技术方案,所述机架上平行分布两条导轨和齿条,所述送料卡盘、所述变位卡盘和所述拉料卡盘通过齿轮齿条啮合驱动。
第二方面,本发明提供了根据如第一方面所述激光切割机的工作方法,包括以下步骤:
变位卡盘移动至激光切割主机后侧,利用送料卡盘与变位卡盘同时夹紧管材并对其前端料进行加工,利用三卡盘同时夹紧对中部料进行加工,变位卡盘移动至激光切割主机前侧,利用拉料卡盘和变位卡盘对尾料加工;
加工过程中,浮动上料单元和浮动下料单元跟随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑,且至少一个所述限位件与待加工管材的侧边保持接触限位。
上述本发明的有益效果如下:
(1)本发明切割机主体上送料卡盘、变位卡盘、拉料卡盘的设置,能够控制待切割管材的形变,保证切割头中心线与管材中心重合,确保加工精度,适用于超长管材的高效切割加工。
(2)本发明浮动上料单元和浮动下料单元跟随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑,可防止待加工管材出现向下的变形;浮动上料单元设有两个对中运动的侧向限位件,分别设置在待加工管材两侧,且至少一个限位件与待加工管材的侧边保持接触限位,可减少待加工管材出现侧向的变形;通过浮动单元的支撑和限位作用,减少旋转切割时待切割管材的下垂、惯性甩动,防止因为管材扭曲造成切割精度下降。
(3)本发明变位卡盘通过移动至激光切割主机后侧,利用送料卡盘与变位卡盘同时夹紧管材并对其前端料进行加工,利用三卡盘同时夹紧对中部料进行加工,变位卡盘通过移动至激光切割主机前侧,利用拉料卡盘和变位卡盘对尾料加工;采用三卡盘联动技术,能真正实现超长工件的快速加工和零尾料切割,极大的减少了材料浪费,降低了生产加工成本。
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限定。还应当理解,这些附图是为了简化和清楚而示出的,并且不一定按比例绘制。现在将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明,其中:
图1示出了本发明实施例中切割机整体结构示意图;
图2示出了本发明实施例中送料机架结构示意图;
图3示出了本发明实施例中伺服浮动支撑单元结构示意图;
图4示出了本发明实施例中伺服浮动下料单元结构示意图。
图中:1、送料机架;1.1、机架横撑;1.2、第一齿条;1.3、第一直线导轨滑块副;1.4、底座;2、送料卡盘;3、浮动上料单元;3.1、第一伺服电机;3.2、第二直线导轨滑块副;3.3、支撑座;3.4、第二齿条;3.5、第一气缸;3.6、竖向导轨滑块副;3.7、连接座;3.8、连杆;3.9、对中轮座;3.10、立式托辊;3.11、横向导轨滑块副;3.12、第一横向托辊;4、激光切割主机;5、变位卡盘;6、浮动下料单元;6.1、下料支撑座;6.2、第三直线导轨滑块副;6.3、第三齿条;6.4、电机座;6.5、第二伺服电机;6.6、齿轮;6.7、第二气缸;6.8、支撑框;6.9、铰链;6.10、第二横向托辊;7、拉料卡盘;8、拉料机架;9、控制系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明典型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图1-图4所示,本实施例提供了一种全行程三卡盘管材激光切割机,包括:
机架,具有上料区域、加工区域以及下料区域;
激光切割主机4,安装在加工区域,其激光头具有Y轴和Z轴的联动位移;
夹持组件,包括运动在上料区域的送料卡盘2、运动在加工区域的变位卡盘5以及运动在下料区域的拉料卡盘7;
支撑组件,包括至少两个设于上料区域浮动上料单元3和至少两个设于下料区域浮动下料单元6,浮动上料单元3和浮动下料单元6跟随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑,浮动上料单元3还设有两个对中运动的侧向限位件,分别设置在待加工管材两侧,且至少一个限位件与待加工管材的侧边保持接触限位。
还包括控制系统9,控制系统9切割为自动跟踪总线系统,实现多台伺服电机的联网通讯,电机响应更迅速,电容跟踪,保证割嘴与工件距离,减少工件变形带来的切割缺陷。
需要说明的是,本实施例中切割机既可用于切断管材,也可用于在管材上加工孔。
如图1和图2所示,机架包括送料机架1和拉料机架8,两个机架对接形成机架整体,机架上划分成三个区域,对接处形成加工区域,激光切割主机4安装在该区域,对接处两侧分别为上料区域和下料区域,三个卡盘的运动区域配合共同覆盖整个机架的长度,即全行程运动。
激光切割主机4由双模组伺服控制,可实现Y轴(机架横向,垂直机架长度方向)和Z轴(机架竖向)移位,竖向模组安装激光头,在控制系统操作下切割工件。
变位卡盘5通过移动至激光切割主机4后侧,利用送料卡盘2与变位卡盘5同时夹紧管材并对其前端料进行加工,利用三卡盘同时夹紧对中部料进行加工,变位卡盘5通过移动至激光切割主机4前侧,利用拉料卡盘7和变位卡盘5对尾料加工;采用三卡盘联动技术,能真正实现超长工件的快速加工和零尾料切割,极大的减少了材料浪费,降低了生产加工成本。
切割机主体上送料卡盘2、变位卡盘5、拉料卡盘7的设置,能够控制待切割管材的形变,保证切割头中心线与管材中心重合,确保加工精度,适用于超长管材的高效切割加工。
送料卡盘2、变位卡盘5、拉料卡盘7均为气动卡盘,内置式气缸,由侧面进气实现夹紧和松开的动作,可夹持全范围适用管件,提高生产效率。
机架上平行分布两条导轨和齿条,送料卡盘2、变位卡盘5和拉料卡盘7通过齿轮齿条啮合驱动。具体地,送料机架包括机架横撑1.1、两条第一齿条1.2和两条第一直线导轨滑块副1.3,送料卡盘2、变位卡盘5和拉料卡盘7安装有驱动与第一齿条1.2配合的齿轮,通过齿轮齿条啮合驱动。送料机架1和拉料机架8结构相同。
切割机包括至少两个设于上料区域浮动上料单元3和至少两个设于下料区域浮动下料单元6,本实施例中分别设置了三个,且间隔依次设置。
浮动上料单元3和浮动下料单元6跟随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑,可防止待加工管材出现向下的变形;浮动上料单元设有两个对中运动的侧向限位件,分别设置在待加工管材两侧,且至少一个限位件与待加工管材的侧边保持接触限位,可减少待加工管材出现侧向的变形;通过浮动单元的支撑和限位作用,减少旋转切割时待切割管材的下垂、惯性甩动,防止因为管材扭曲造成切割精度下降。
需要说明的是,对中运动限位件在限位规则异型管(具有对称中心)和普通圆管时,限位件和待切割管材两侧边均接触,但对于一些没有对称中心的管材,要保持一个限位件与其远中侧边(离旋转轴线较远一侧的边)保持接触。
为了不影响三卡盘的运动,浮动上料单元和浮动下料单元顶端可浮动至机架顶端以下位置,此时,卡盘从浮动单元上方越过。
如图3所示,浮动上料单元3包括第一横向托辊3.12,随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑,托辊的安装能够减少工件送料卡盘夹持时往激光切割主机移位的阻力。
浮动上料单元3还包括对中机构,限位件为立式托辊3.10,对中机构用于将上下运动转化为两立式托辊的靠近或远离运动。
第一伺服电机3.1安装在底座1.4上,第一伺服电机3.1通过减速装置轴接齿轮,齿轮与第二齿条3.4啮合传动沿着安装在支撑座3.3的第二直线导轨滑块副3.2移动,支撑座3.3的上部安装第一横向托辊3.12。
对中机构包括两个连杆3.8、横向导轨滑块副3.11及安装其上的两个对中轮座3.9、竖向导轨滑块副3.6及安装其上的连接座3.7,两个连杆3.8一端同铰接在连接座3.9,另一端分别铰接在相应的对中轮座3.9上,连接座3.7配置有驱动。横向导轨滑块副3.11和竖向导轨滑块副3.6安装在支撑座3.3背部,连接座3.7配置的驱动为第一气缸3.5。
本实施例中,立式托辊3.10与第一横向托辊3.12同步浮动,保持两者的同步。
如图4所示,浮动下料单元6包括多个第二横向托辊6.10,随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑,通过设置托辊能够减少进给阻力。
浮动下料单元6还包括支架和支撑框6.8,第二横向托辊6.10安装在支撑框6.8上,支撑框6.8一侧铰接在支架上并跟随其上下浮动,另一侧设有驱动其旋转的动力装置。
具体地,下料支撑座6.1安装于拉料机架8,支架上平行分布着两条第三直线导轨滑块副6.2并通过其与下料支撑座6.1滑动连接,第三齿条6.3安装于导轨一侧,电机座6.4通过焊接板连接于下料支撑座6.1,第二伺服电机6.5通过减速装置轴接于齿轮6.6,齿轮齿条啮合传动把第二伺服电机6.5的旋转运动转变为直线运动,第二气缸6.7一端安装在支架,另一端连接支撑框6.8,支撑框6.8上分布着多个第二横向托辊6.10,通过铰链6.9支撑支撑框,第二气缸6.7可使支撑框6.8向外侧翻转以达到切断管材卸料的目的。
实施例2
本实施例提供了根据实施例1中激光切割机的工作方法,包括以下步骤:
变位卡盘5移动至激光切割主机4后侧,利用送料卡盘2与变位卡盘5同时夹紧管材并对其前端料进行加工,利用三卡盘同时夹紧对中部料进行加工,变位卡盘5移动至激光切割主机前侧,利用拉料卡盘7和变位卡盘5对尾料加工;
加工过程中,浮动上料单元3和浮动下料单元6跟随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑,且至少一个限位件与待加工管材的侧边保持接触限位。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种全行程三卡盘管材激光切割机,其特征在于,包括:
机架,具有上料区域、加工区域以及下料区域;
激光切割主机,安装在所述加工区域,其激光头具有Y轴和Z轴的联动位移;
夹持组件,包括运动在所述上料区域的送料卡盘、运动在所述加工区域的变位卡盘以及运动在所述下料区域的拉料卡盘;
支撑组件,包括至少两个设于所述上料区域浮动上料单元和至少两个设于所述下料区域浮动下料单元,所述浮动上料单元和所述浮动下料单元跟随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑,所述浮动上料单元还设有两个对中运动的侧向限位件,分别设置在待加工管材两侧,且至少一个所述限位件与待加工管材的侧边保持接触限位。
2.如权利要求1所述的一种全行程三卡盘管材激光切割机,其特征在于,所述浮动上料单元和所述浮动下料单元顶端可浮动至所述机架顶端以下位置。
3.如权利要求1所述的一种全行程三卡盘管材激光切割机,其特征在于,所述浮动上料单元包括第一横向托辊,随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑。
4.如权利要求3所述的一种全行程三卡盘管材激光切割机,其特征在于,所述浮动上料单元还包括对中机构,所述限位件为立式托辊,所述对中机构用于将上下运动转化为两所述立式托辊的靠近或远离运动。
5.如权利要求4所述的一种全行程三卡盘管材激光切割机,其特征在于,所述立式托辊与所述第一横向托辊同步浮动。
6.如权利要求4所述的一种全行程三卡盘管材激光切割机,其特征在于,所述对中机构包括两个连杆、横向导轨滑块副及安装其上的两个对中轮座、竖向导轨滑块副及安装其上的连接座,两个所述连杆一端同铰接在所述连接座,另一端分别铰接在所述对中轮座上,所述连接座配置有驱动。
7.如权利要求1所述的一种全行程三卡盘管材激光切割机,其特征在于,所述浮动下料单元包括多个第二横向托辊,随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑。
8.如权利要求7所述的一种全行程三卡盘管材激光切割机,其特征在于,所述浮动下料单元还包括支架和支撑框,所述第二横向托辊安装在所述支撑框上,所述支撑框一侧铰接在所述支架上并跟随其上下浮动,另一侧设有驱动其旋转的动力装置。
9.如权利要求1所述的一种全行程三卡盘管材激光切割机,其特征在于,所述机架上平行分布两条导轨和齿条,所述送料卡盘、所述变位卡盘和所述拉料卡盘通过齿轮齿条啮合驱动。
10.根据如权利要求1-9任一项所述激光切割机的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:
变位卡盘移动至激光切割主机后侧,利用送料卡盘与变位卡盘同时夹紧管材并对其前端料进行加工,利用三卡盘同时夹紧对中部料进行加工,变位卡盘移动至激光切割主机前侧,利用拉料卡盘和变位卡盘对尾料加工;
加工过程中,浮动上料单元和浮动下料单元跟随待加工管材外轮廓同步上下浮动并保持接触支撑,且至少一个所述限位件与待加工管材的侧边保持接触限位。
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PB01 | Publication | ||
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