CN115647613B - 一种四卡盘激光切管机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管材切割技术领域，具体涉及一种四卡盘激光切管机，包括床身以及设置于床身的激光头模块，激光头模块固定于床身并能够进行切割作业，床身沿其轴向依次设置有四组卡盘，四组卡盘分别为第一卡盘、第二卡盘、第三卡盘以及第四卡盘，四组卡盘均能够沿床身的轴向移动，第一卡盘与第四卡盘均设置有固定式卡爪，第二卡盘与第三卡盘均设置有滚筒式卡爪；床身包括上料侧床身和下料侧床身，上料侧床身设置有伺服托辊装置，下料侧床身设置有下料翻板装置，下料翻板装置包括移动组件、翻转组件以及翻板，移动组件能够驱动翻板在水平以及竖直方向移动，翻转组件能够驱动翻板向床身的一侧翻动。本发明将切割和下料改为并行动作，提高机床利用率。

Description

一种四卡盘激光切管机

技术领域

本发明涉及管材切割技术领域，具体涉及一种四卡盘激光切管机。

背景技术

现有市场常见的激光切管机，通常使用两个卡盘来夹持型材切割，切割后的成品件通过下料设备收集，比如落料架，收集斗车等，落料架等设备所支持的成品件的长度通常不大于2米，无法满足如10米等较长的成品件的切割需求。

部分厂家通过采用三卡盘式切割机来实现长成品件的切割需求，但是存在的缺陷包括：1）对于三卡盘式切割机，其中间卡盘配合尾部卡盘下料时无法连续切割，无法实现全工序的自动下料，降低了切割效率；2）切割后的工件需通过人工辅助下料，对于重型成品件，人工辅助操作下料危险性高，且无法实现设备的无人值守，工作效率较低。也有采用四卡盘式切割机来实现长成品件的切割需求的，通过对四个卡盘的运动进行合理分配和控制来实现长成品件的切割并实现管材的零尾料切割，但对于已有的四卡盘式切割机，切割完成后的下料工序仍然需要人工辅助下料，无法实现全工序的自动下料。

发明内容

本发明针对目前激光切管机不能满足长重成品件的切割需求等问题，提出了一种四卡盘激光切管机。

本发明提出了一种四卡盘激光切管机，包括床身以及设置于所述床身的激光头模块，所述激光头模块固定于所述床身并能够进行切割作业，所述床身沿其轴向依次设置有四组卡盘，四组所述卡盘分别为第一卡盘、第二卡盘、第三卡盘以及第四卡盘，四组所述卡盘均能够沿所述床身的轴向移动，所述第一卡盘与所述第四卡盘均设置有固定式卡爪，所述第二卡盘与所述第三卡盘均设置有滚筒式卡爪；所述床身包括上料侧床身和下料侧床身，所述上料侧床身设置有伺服托辊装置，所述下料侧床身设置有下料翻板装置，所述下料翻板装置包括移动组件、翻转组件以及翻板，所述移动组件能够驱动所述翻板在水平以及竖直方向移动，所述翻转组件能够驱动所述翻板向所述床身的一侧翻动。这样在对型材进行切割时，机床通过一个卡盘送料，两个卡盘夹持定位型材，实现高精度定位，伺服托辊也可定位型材，实现过程中的辅助定位，实现切割高精度长重型成品件，在切割最后一个成品件时，通过相对坐标变换可实现零尾料切割；卡盘夹持成品件移动，到对应的下料翻板上，通过翻板的翻转可实现自动下料；同时，卡盘与翻板动作配合，也可实现切割过程和下料并行，将普通常见的串行动作改为并行动作，从而提高设备效率。

优选的，所述下料翻板装置包括第一下料翻板装置和第二下料翻板装置，所述第一下料翻板装置与所述第二下料翻板装置均能够沿所述床身轴向以及垂直于所述床身轴向的方向移动。第一下料翻板装置和第二下料翻板装置均可实现X轴（即沿床身轴向）的移动、沿Z轴（即竖直方向上）的升降，实现多个位置工作，与拖料长度相关，实现接料和翻料动作。下料翻板装置可以根据下料件的长度设置一组或多组，不做限制，下料翻板装置和卡盘配合可实现自动下料，实现无人值守。

优选的，所述移动组件包括平板、水平驱动组件、移动框架以及竖直驱动组件，所述平板固定于所述下料侧床身，所述移动框架可移动的设置于所述平板的上端面，所述水平驱动组件固定于所述平板并能够驱动所述移动框架沿所述平板移动；所述竖直驱动组件设置于所述移动框架，所述翻板通过所述翻转组件固定于所述竖直驱动组件，所述竖直驱动组件能够带动所述翻转组件与所述翻板在竖直方向移动。

优选的，所述翻转组件包括连杆以及翻转气缸，所述连杆与所述翻转气缸均一端设置于所述竖直驱动组件，另一端支撑于所述翻板的下端面，且所述连杆与所述翻转气缸组成四连杆结构，所述翻转气缸能够带动所述翻板向所述床身的一侧翻动；所述翻转气缸的长度大于所述连杆的长度。翻转气缸用于驱动翻板侧翻实现落料或者翻板水平状态实现托料，翻转气缸相当于摆杆，可提供翻板侧翻的驱动力，翻转气缸和连杆组成的四连杆结构中翻转气缸的长度要大于连杆的长度，能够实现翻板的运动轨迹曲线是向下翻转的同时向移动框架前移动，工件从翻板上向下方滑落的同时产生向前方的运动趋势，方便工件落上接料台，四连杆结构设计能传递相对较大的力，实现较重工件的下料。

优选的，所述竖直驱动组件包括丝杠、电机、竖直直线导轨以及支撑块，所述翻板通过所述翻转组件固定于所述支撑块，所述支撑块与所述丝杠螺纹连接，且所述支撑块的两侧分别滑动设置于所述竖直直线导轨，所述电机能够驱动所述丝杠转动以带动所述支撑块沿所述丝杠与所述竖直直线导轨上下移动。支撑块在竖直直线导轨上升降滑动，丝杠安装在移动框架上，可驱动支撑块升降运动，实现托料功能。

优选的，所述水平驱动组件包括水平直线导轨以及水平气缸，所述水平直线导轨固定于所述平板的上端面，所述水平气缸固定于所述平板且所述水平气缸的输出端与所述移动框架相连，所述水平气缸能够推动所述移动框架在所述水平直线导轨上移动。水平气缸用于驱动移动框架在水平直线导轨上水平移动，当切割长度变化时，翻转组件位置相应的变化基于水平气缸的行程。

优选的，所述伺服托辊装置包括固定座、升降驱动组件、支撑座、托辊组件以及夹紧辊组件，所述支撑座可移动的设置于所述固定座且所述升降驱动组件能够驱动所述支撑座上下移动，所述托辊组件与所述夹紧辊组件均设置于所述支撑座。安装在上料侧床身的伺服托辊装置主要用于型材的支撑和辅助定位，避免型材在高速转动时受重力、旋转力的影响，消除挠度变形，提高成品件的切割尺寸精度。

优选的，所述托辊组件包括托辊和托辊支架，所述托辊水平设置于所述支撑座的上端，所述托辊的两端通过所述托辊支架固定于所述支撑座；所述夹紧辊组件包括夹紧辊支架、第一夹紧辊、第二夹紧辊、第一齿条、第二齿条、齿轮以及夹紧气缸，所述夹紧辊支架固定于所述支撑座，所述第一夹紧辊与所述第二夹紧辊滑动设置于所述夹紧辊支架，所述第一齿条与所述第一夹紧辊固定，所述第二齿条与所述第二夹紧辊固定，所述齿轮可转动的设置于所述夹紧辊支架，所述第一齿条与所述第二齿条均与所述齿轮啮合且所述第一齿条与所述第二齿条分别相对的设置于所述齿轮的两侧，所述夹紧气缸固定于所述夹紧辊支架且能够驱动所述第一夹紧辊或所述第二夹紧辊沿所述夹紧辊支架滑动，以使所述第一夹紧辊与所述第二夹紧辊相互靠近或远离。托辊组件用于支撑型材的底部，夹紧辊组件则主要用于夹紧型材，从而进行辅助定位；夹紧辊组件利用齿轮齿条对称布局的结构，实现第一夹紧辊与第二夹紧辊的异向同步控制，齿条面对面布置于齿轮的两侧，实现了利用一个齿轮同时驱动两个面对面布置的齿条做同步异向动作，实现了一个驱动、两个动作相关联，且可增大夹紧辊的开闭区间，使其适应更多型材尺寸。

优选的，所述床身包括拼接而成的多段床身本体，相邻的所述床身本体之间通过连接板固定连接；所述床身本体包括四条方管、C型折弯件、矩形管以及侧面板，四条所述方管均平行设置，所述C型折弯件在垂直方向上连接四条所述方管，且所述C折弯件处设置有所述矩形管，所述方管、所述C型折弯件与所述矩形管共同组成框架式结构；所述侧面板与所述方管焊接以设置于所述框架式结构的侧面，且所述侧面板与所述C型折弯件插接。这种将凹凸部分结合在两种结构件上的插接的连接方式，利用凹部和凸部相互咬合，有效地限制了构件间各个方向的扭动，起到连接和稳固的作用，增加了床身件作为一个整体时的强度和稳定性，增强了吸振性。

优选的，所述激光头模块包括切割组件、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构以及龙门框架，所述龙门框架横跨所述床身，且所述卡盘能够通过所述龙门框架；所述Y轴驱动机构与所述Z轴驱动机构均设置于所述龙门框架，所述Y轴驱动机构能够驱动所述切割组件沿水平面内与所述床身轴向垂直的方向移动，所述Z轴驱动机构能够驱动所述切割组件在竖直方向移动。龙门框架的大跨距使得卡盘可以在龙门框架下通过，便于设备装配，维修，实现卡盘移动，实现坡口切割。尺寸稳定性使得切割区域高温度环境不影响到龙门框架的使用稳定性，无热变形；矩形材的焊接跨距大，热稳定性强，搭接处增加的梯形翼板更能够增强其稳定性，切割组件、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构均侧安装于龙门框架上，因此仅需要一个安装面，这减少了加工面积，安装简便，易于使用过程中的维护，且侧悬挂安装也会增加Z轴的行程。

本发明的有益效果是：

1、本发明可实现零尾料切割，节省原材料，提高材料利用率。

2、本发明通过可提高机床负载力，借助于一次装夹、一次定位、一次切割成型的理念，使得切割长重型材得以实现，并提高了切割精度。

3、本发明将切割和下料两个原本的串行动作通过卡盘和翻板的配合改为并行动作，提高了机床在同时间段的利用率，提高了经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的四卡盘激光切管机的立体结构示意图。

图2为本发明所述的四卡盘激光切管机的主视图。

图3为本发明所述的四卡盘激光切管机中床身本体的简要结构示意图。

图4为本发明所述的四卡盘激光切管机中床身本体的部分结构示意图。

图5为本发明所述的四卡盘激光切管机中床身本体的另一部分结构示意图。

图6为本发明所述的四卡盘激光切管机中伺服托辊装置的主视图。

图7为本发明所述的四卡盘激光切管机中伺服托辊装置的立体结构示意图。

图8为本发明所述的四卡盘激光切管机中伺服托辊装置另一角度的立体结构示意图。

图9为本发明所述的四卡盘激光切管机中下料翻板装置的立体结构示意图。

图10为本发明所述的四卡盘激光切管机中下料翻板装置另一角度的立体结构示意图。

图11为本发明所述的四卡盘激光切管机中激光头模块的立体结构示意图。

图12为本发明所述的四卡盘激光切管机中激光头模块的主视图。

图13为本发明所述的四卡盘激光切管机中激光头模块的侧视图。

图中：1、床身，2、激光头模块，3、第一卡盘，4、第二卡盘，5、第三卡盘，6、第四卡盘，7、上料侧床身，8、下料侧床身，9、伺服托辊装置，10、下料翻板装置，11、翻板，12、第一下料翻板装置，13、第二下料翻板装置，14、平板，15、移动框架，16、水平直线导轨，17、水平气缸，18、丝杠，19、电机，20、竖直直线导轨，21、支撑块，22、连杆，23、翻转气缸，24、固定座，25、支撑座，26、托辊，27、托辊支架，28、夹紧辊支架，29、第一夹紧辊，30、第二夹紧辊，31、齿轮，32、夹紧气缸，33、导轨，34、托辊升降电机，35、托辊直线导轨，36、托辊丝杠，37、托辊丝母座，38、同步带，39、同步带轮，40、位置检测开关，41、床身本体，42、连接板，43、床身直线导轨，44、方管，45、C型折弯件，46、矩形管，47、侧面板，48、切割组件，49、Y轴驱动机构，50、Z轴驱动机构，51、龙门框架，52、安装板。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

如图1至图13所示，在本实施例中，本发明提出了一种四卡盘激光切管机，包括床身1以及设置于床身1的激光头模块2，激光头模块2固定于床身1并能够进行切割作业，床身1沿其轴向依次设置有四组卡盘，四组卡盘分别为第一卡盘3、第二卡盘4、第三卡盘5以及第四卡盘6，四组卡盘均能够沿床身1的轴向移动，第一卡盘3与第四卡盘6均设置有固定式卡爪，第二卡盘4与第三卡盘5均设置有滚筒式卡爪；床身1包括上料侧床身7和下料侧床身8，上料侧床身7设置有伺服托辊装置9，下料侧床身8设置有下料翻板装置10，下料翻板装置10包括移动组件、翻转组件以及翻板11，移动组件能够实现翻板11在水平以及竖直方向上的移动，翻转组件能够驱动翻板11向床身1的一侧翻动。首先，整机配置四个卡盘，提高了机床型材载重能力，基于4个线性压力调整阀的变化，实现型材夹持能力200kg~800kg的连续夹持，使得切割长重型材成为可能；其次，在对型材进行切割时，机床通过一个卡盘送料，两个卡盘夹持定位型材，实现高精度定位，伺服托辊装置9也可定位型材，实现过程中的辅助定位，实现切割高精度长重型成品件，在切割最后一个成品件时，通过相对坐标变换可实现零尾料切割；卡盘夹持成品件移动，到对应的下料翻板上，通过翻板11的翻转可实现自动下料；同时，卡盘与翻板11动作配合，也可实现切割过程和下料并行，将普通常见的串行动作改为并行动作，从而提高设备效率。

具体的，如图2、图9至图10所示，在本实施例中，下料翻板装置10设置有第一下料翻板装置12和第二下料翻板装置13两组，第一下料翻板装置12和第二下料翻板装置均可实现X轴（即沿床身1轴向）的移动、沿Z轴（即竖直方向上）的升降，实现多个位置工作，与拖料长度相关，实现接料和翻料动作。下料翻板装置10可以根据下料件的长度设置一组或多组，不做限制，下料翻板装置10和卡盘配合可实现自动下料，实现无人值守。

其中，移动组件包括平板14、水平驱动组件、移动框架15以及竖直驱动组件，平板14固定于下料侧床身8，移动框架15可移动的设置于平板14的上端面，水平驱动组件固定于平板14并能够驱动移动框架15沿平板14移动，水平驱动组件包括水平直线导轨16以及水平气缸17，水平直线导轨16固定于平板14的上端面，水平气缸17固定于平板14且水平气缸17的输出端与移动框架15相连，水平气缸17能够推动移动框架15在水平直线导轨16上移动。水平气缸17作为动力部件，用于驱动移动框架15在水平直线导轨16上水平移动，当切割长度变化时，翻转组件位置相应的变化基于水平气缸17的行程，图中移动框架15为L型结构，当然，也可采用其他合适的结构，本申请对此不作具体限制；竖直驱动组件则设置于移动框架15，翻板11通过翻转组件固定于竖直驱动组件，竖直驱动组件能够带动翻转组件与翻板11在竖直方向移动。竖直驱动组件主要包括丝杠18、电机19、竖直直线导轨20以及支撑块21，翻板11通过翻转组件固定于支撑块21，支撑块21与丝杠18螺纹连接，且支撑块21的两侧分别滑动设置于竖直直线导轨20，电机19能够驱动丝杠18转动以带动支撑块21沿丝杠18与竖直直线导轨20上下移动。支撑块21在竖直直线导轨20上升降滑动，丝杠18安装在移动框架15上，可驱动支撑块21升降运动，实现托料功能。

翻转组件作为支撑翻板11的主要支撑结构以及翻板11动作的主要驱动结构，主要包括连杆22以及翻转气缸23，连杆22与翻转气缸23均一端设置于竖直驱动组件，另一端支撑于翻板11的下端面，且连杆22与翻转气缸23组成四连杆结构，翻转气缸23能够带动翻板11向床身1的一侧翻动；翻转气缸23的长度大于连杆22的长度。其中翻转气缸23用于驱动翻板11侧翻实现落料或者翻板11水平状态实现托料，翻转气缸23的作用则相当于摆杆，可提供翻板11侧翻的驱动力，翻转气缸23和连杆22组成的四连杆结构中翻转气缸23的长度要大于连杆22的长度，能够实现翻板11的运动轨迹曲线是向下翻转的同时向移动框架15前移动，工件从翻板11上向下方滑落的同时产生向前方的运动趋势，方便工件落上接料台，且四连杆结构设计能传递相对较大的力，实现较重工件的下料。

下料翻板装置10根据要切割工件的长度的不同具有不同的工作状态。下料翻板装置10设置有多个，依次设置为第一下料翻板装置、第二下料翻板装置、第三下料翻板装置、第四下料翻板装置......第N下料翻板装置.....

将工件的长度分为4个标准值：L1、L2、L3、L4。

若L≤L1，采用第一下料翻板装置进行下料。

若L1＜L≤L2，采用第一下料翻板装置和第二下料翻板装置组合下料。

若L2＜L≤L3，采用第一下料翻板装置，第二下料翻板装置和第三下料翻板装置组合下料。

若L3＜L≤L4，采用第一下料翻板装置、第二下料翻板装置、第三下料翻板装置和第四下料翻板装置组合下料。

当工件长度＜L1时，根据卡盘的工作状态又将工件长度设定两个标准值：L11、L12。

当工件长度＜L11时，第一卡盘3夹持工件并将其送至第二卡盘4处，第二卡盘4夹持型材，并可以进行定长、齐头等工艺；第二卡盘4夹持工件，第一卡盘3送料直至切割从开始至完成，第三卡盘与第四卡盘全程不参与切割；下料时第一下料翻板装置10升起至定高度接料，切断后下料翻板装置10托举成品件并下降至翻转高度后翻转，工件滑落至接料台，完成下料。其中，下料翻板装置10在下降后可以在卡盘的下方进行灵活的移动，从而到达指定位置下料。

当工件长度处于L11与L12之间时，第一卡盘3夹持工件并将其送至第二卡盘4处，第二卡盘4夹持工件，切割开始，当成品件切割至L1长度时，第三卡盘5移动并夹持工件，实现三卡盘夹持切割，三卡盘夹持切割至完成后，第三卡盘5远离成品件移动，第一下料翻板装置升起至定高度接料，切断后第一下料翻板装置托举成品件下降至翻转高度后翻转，工件滑落至接料台，完成下料。

当工件长度处于L12与L1之间时，第一卡盘3夹持工件并将其送至第二卡盘4处，第二卡盘4夹持工件，切割开始，当成品件切割至LA长度时，第三卡盘5移动并夹持工件，实现三卡盘夹持切割，当成品件切割至LB长度时，第四卡盘6移动并夹持工件，实现四卡盘夹持切割，四卡盘夹持切割至完成后，第三卡盘5与第四卡盘6夹持成品件并移动以使成品件位于第一下料翻板装置的上方，第一下料翻板装置升起至定高度接料，切断后第一下料翻板装置托举成品件下降至翻转高度后翻转，工件滑落至接料台，完成下料。

当工件长度处于L1与L2之间时，同样为四卡盘全部参与切割过程，四卡盘夹持切割至完成后，第三卡盘5与第四卡盘6夹持成品件并移动以使成品件位于第一下料翻板装置和第二下料翻板装置的上方，第一下料翻板装置与第二下料翻板装置升起至定高度接料，切断后两者共同托举成品件下降至翻转高度后翻转，工件滑落至接料台，完成下料。

当工件长度处于L2与L3之间时，同样为四卡盘全部参与切割过程，四卡盘夹持切割至完成后，第三卡盘5与第四卡盘6夹持成品件并移动以使成品件位于第一下料翻板装置、第二下料翻板装置和第三下料翻板装置的上方，第一下料翻板装置、第二下料翻板装置和第三下料翻板装置升起至定高度接料，切断后三者共同托举成品件下降至翻转高度后翻转，工件滑落至接料台，完成下料。

当工件长度处于L3与L4之间时，同样为四卡盘全部参与切割过程，四卡盘夹持切割至完成后，第三卡盘5与第四卡盘6夹持成品件并移动以使成品件位于第一下料翻板装置、第二下料翻板装置、第三下料翻板装置以及第四下料翻板装置的上方，第一下料翻板装置、第二下料翻板装置、第三下料翻板装置以及第四下料翻板装置升起至定高度接料，切断后四个下料翻板装置者共同托举成品件下降至翻转高度后翻转，工件滑落至接料台，完成下料。

其中，L1、L2、L3、L4的取值可以为2600mm、4800mm、7600mm、9200mm，L11、L12的取值可以为500mm、1900mm。

如图6至图8所示，伺服托辊装置9包括固定座24、升降驱动组件、支撑座25、托辊组件以及夹紧辊组件，支撑座25可移动的设置于固定座24且升降驱动组件能够驱动支撑座25上下移动，托辊组件与夹紧辊组件均设置于支撑座25。安装在上料侧床身7的伺服托辊装置9主要用于型材的支撑和辅助定位，避免型材在高速转动时受重力、旋转力的影响，消除挠度变形，提高成品件的切割尺寸精度。其中，托辊组件包括托辊26和托辊支架27，托辊26水平设置于支撑座25的上端，托辊26的两端通过托辊支架27固定于支撑座25，托辊组件主要用于支撑型材的底部；夹紧辊组件包括夹紧辊支架28、第一夹紧辊29、第二夹紧辊30、第一齿条、第二齿条、齿轮31以及夹紧气缸32，夹紧辊支架28固定于支撑座25，夹紧辊支架28上设置有导轨33，第一夹紧辊29与第二夹紧辊30滑动设置于导轨33，第一齿条与第一夹紧辊29固定，第二齿条与第二夹紧辊30固定，齿轮31可转动的设置于夹紧辊支架28，第一齿条与第二齿条均与齿轮31啮合且第一齿条与第二齿条分别相对的设置于齿轮31的两侧，夹紧气缸32固定于夹紧辊支架28且能够驱动第一夹紧辊29或第二夹紧辊30沿夹紧辊支架28滑动，以使第一夹紧辊29与第二夹紧辊30相互靠近或远离。夹紧辊组件则主要用于夹紧型材，从而进行辅助定位；夹紧辊组件利用齿轮齿条对称布局的结构，实现第一夹紧辊29与第二夹紧辊30的异向同步控制，齿条面对面布置于齿轮31的两侧，实现了利用一个齿轮31同时驱动两个面对面布置的齿条做同步异向动作，实现了一个驱动、两个动作相关联，且可增大夹紧辊的开闭区间，使其适应更多型材尺寸。

在伺服托辊装置9中，固定座24主要用来安装升降驱动组件的各个结构，固定座24上安装有托辊升降电机34、托辊直线导轨35，托辊丝杠36、托辊丝母座37、同步带38、同步带轮39等运动件，来实现托料辊的升降移动，从而支撑管材。具体的，托辊升降电机34安装在托辊丝杠36上端的一侧，用于驱动托辊丝杠36，控制托辊升降时的位置，托辊升降电机34安装位置设置于整个伺服托辊装置9的上端，便于安装和检修，打开电机盖即可以方便的调整同步带的张紧力，托辊升降电机34与托辊丝杠36之间的传动使用同步带38和同步带轮39，使用同步带轮39，可使得传动准确，实现托辊的精准定位，托辊丝母座37滑动设置于托辊丝杠36，支撑座25与托辊丝母座37固定，因此支撑座25上的托辊组件与夹紧辊组件可以随托辊丝母座37沿托辊丝杠36以及托辊直线导轨35做升降运动，不同的型材可以通过调节托辊组件与夹紧辊组件的高度来实现随动托料；同时，固定座24上还安装有位置检测开关40，用于检测升降的极限位置。

伺服托辊装置9可设置有多个，具体数量可根据实际应用场景灵活确定，本申请对此不作限制。

如图1至图5所示，床身1包括拼接而成的多段床身本体41，相邻的床身本体41之间通过连接板42固定连接，具体的，在图中所示的实施例中，床身1包括共四段床身本体41的拼接结构，拼接结构固定设计于四段床身本体41的连接处，用于对床身本体41的连接进行定位和固定，床身拼接结构包括床身上的预加工面和长方形的连接板42；预加工面采用同一基准面和相同公差要求，长方形的连接板42用于连接固定两段相邻的床身本体41，长方形的连接板42上设置有固定螺纹孔和圆锥销钉孔，螺纹孔为侧顶向螺纹，床身本体41之间通过固定螺纹孔连接，床身本体的拼接可通过侧顶向螺钉调整直线度，调整后通过圆锥销钉固定，固定好后在上端面安装床身直线导轨43，从而实现四卡盘滑动结构；床身本体41包括四条方管44、C型折弯件45、矩形管46以及侧面板47，四条方管44均平行设置，C型折弯件45在垂直方向上连接四条方管44，且C折弯件处45设置有矩形管46，方管44、C型折弯件45与矩形管46共同组成框架式结构；侧面板47与方管44焊接以设置于框架式结构的侧面，且侧面板47与C型折弯件45插接。这种将凹凸部分结合在两种结构件上的插接的连接方式，利用凹部和凸部相互咬合，有效地限制了构件间各个方向的扭动，起到连接和稳固的作用，增加了床身1作为一个整体时的强度和稳定性，增强了吸振性。方管44的上方可固定方钢，方便安装床身直线导轨43。

如图11至图13所示，激光头模块2包括切割组件48、Y轴驱动机构49、Z轴驱动机构50以及龙门框架51，龙门框架51横跨床身1，且卡盘能够通过龙门框架51；Y轴驱动机构49与Z轴驱动机构50均设置于龙门框架51，Y轴驱动机构49能够驱动切割组件48沿水平面内与床身1轴向垂直的方向移动，Z轴驱动机构50能够驱动切割组件48在竖直方向移动，Y轴驱动机构49与Z轴驱动机构50可选低成本的丝杠作为驱动部件，以及选择高动态相应的直线电机组件作为驱动源，采用直线电机结构驱动，定位精度高，加速度高，直线电机传动件减少，结构更为简单，无需使用维护；引入位置补偿，减少插补滞后，定位精度和重复定位精度具有较大提高；伺服旋转电机由于离心力的作用，在高速旋转时，将受到较大离心应力的影响，输出转速和力矩受到限制，直线电机则无此限制，也没有机械损耗，具有更大优势；切割组件48、Y轴驱动机构49、Z轴驱动机构50均侧安装于龙门框架51上，因此仅需要一个安装面，这减少了加工面积，安装简便，易于使用过程中的维护，且侧悬挂安装也会增加Z轴的行程。切割组件48作为主要的激光切割输出部件，安装在铝合金一体成型的安装板52上，安装板52上设置有一个竖向筋板和四个横向筋板，筋板成回字形结构，可在结构质量轻的前提下保证结构刚性强。

该四卡盘激光切管机的工作原理为：

操作者采用手动或者自动上料的方式，机床通过一个卡盘送料，两个卡盘夹持定位型材，实现高精度定位，伺服托辊装置9定位型材，实现过程中的辅助定位，实现切割高精度长重型成品件，在切割最后一个成品件时，通过相对坐标变换，实现零尾料切割，卡盘夹持成品件移动，到对应的下料翻板11上，实现自动下料，通过对卡盘功能的设定，将普通常见的串行动作改为并行动作，一台机床一个时间段上，实现逻辑控制两个动作同时开展且互不干扰执行，实现切割过程和下料并行，提高了设备的利用效率，提高了工作效率，提高了综合收益。

通过上述实施方式可以看出，本发明的有益效果是：

1、本发明可实现零尾料切割，节省原材料，提高材料利用率。

2、本发明通过可提高机床负载力，借助于一次装夹、一次定位、一次切割成型的理念，使得切割长重型材得以实现，并提高了切割精度。

3、本发明将切割和下料两个原本的串行动作通过卡盘和翻板的配合改为并行动作，提高了机床在同时间段的利用率，提高了经济效益。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种四卡盘激光切管机的使用方法，其特征在于，包括床身以及设置于所述床身的激光头模块，所述激光头模块固定于所述床身并能够进行切割作业，所述床身沿其轴向依次设置有四组卡盘，四组所述卡盘分别为第一卡盘、第二卡盘、第三卡盘以及第四卡盘，四组所述卡盘均能够沿所述床身的轴向移动，所述第一卡盘与所述第四卡盘均设置有固定式卡爪，所述第二卡盘与所述第三卡盘均设置有滚筒式卡爪；

所述床身包括上料侧床身和下料侧床身，所述上料侧床身设置有伺服托辊装置，所述下料侧床身设置有下料翻板装置，所述下料翻板装置包括移动组件、翻转组件以及翻板，所述移动组件能够驱动所述翻板在水平以及竖直方向移动，所述翻转组件能够驱动所述翻板向所述床身的一侧翻动；

所述下料翻板装置设置有多个，依次设置为第一下料翻板装置、第二下料翻板装置、第三下料翻板装置、第四下料翻板装置......第N下料翻板装置.....工件的长度分为6个标准值：L1、L11、L12、L2、L3、L4；

当工件长度＜L11时，具体包括以下步骤，

S1：所述第一卡盘夹持工件并将其送至所述第二卡盘处，所述第二卡盘夹持型材，所述第一卡盘送料直至切割完成；

S2：所述第一下料翻板装置升起至定高度接料，切断后所述下料翻板装置托举成品件并下降至翻转高度后翻转，工件滑落至接料台，完成下料；

当工件长度处于L11与L12之间时，具体包括以下步骤，

T1：所述第一卡盘夹持工件并将其送至所述第二卡盘处，所述第二卡盘夹持工件并开始切割；

T2：当成品件切割至LA长度时，所述第三卡盘移动并夹持工件，切割至完成后，所述第三卡盘远离成品件移动；

T3：所述第一下料翻板装置升起至定高度接料，切断后所述第一下料翻板装置托举成品件下降至翻转高度后翻转，工件滑落至接料台，完成下料；

当工件长度处于L12与L1之间时，具体包括以下步骤，

U1：所述第一卡盘夹持工件并将其送至所述第二卡盘处，所述第二卡盘夹持工件并开始切割；

U2：当成品件切割至LA长度时，所述第三卡盘移动并夹持工件，进行三卡盘夹持切割，

U3：当成品件切割至LB长度时，所述第四卡盘移动并夹持工件，进行四卡盘夹持切割；

U4：切割完成后，所述第三卡盘与所述第四卡盘夹持成品件并移动以使成品件位于所述第一下料翻板装置的上方，所述第一下料翻板装置升起至定高度接料，切断后所述第一下料翻板装置托举成品件下降至翻转高度后翻转，工件滑落至接料台，完成下料；

当工件长度处于L1与L2之间时，具体包括以下步骤，

V1：进行步骤U1、U2、U3；

V2：切割完成后，所述第三卡盘与所述第四卡盘夹持成品件并移动以使成品件位于所述第一下料翻板装置和所述第二下料翻板装置的上方，所述第一下料翻板装置与所述第二下料翻板装置升起至定高度接料，切断后两者共同托举成品件下降至翻转高度后翻转，工件滑落至接料台，完成下料；

当工件长度处于L2与L3之间时，具体包括以下步骤，

W1：进行步骤U1、U2、U3；

W2：:切割完成后，所述第三卡盘与所述第四卡盘夹持成品件并移动以使成品件位于所述第一下料翻板装置、所述第二下料翻板装置和所述第三下料翻板装置的上方，所述第一下料翻板装置、所述第二下料翻板装置和所述第三下料翻板装置升起至定高度接料，切断后三者共同托举成品件下降至翻转高度后翻转，工件滑落至接料台，完成下料；

当工件长度处于L3与L4之间时，具体包括以下步骤，

R1：进行步骤U1、U2、U3；

R2：切割完成后，所述第三卡盘与所述第四卡盘夹持成品件并移动以使成品件位于所述第一下料翻板装置、所述第二下料翻板装置、所述第三下料翻板装置以及所述第四下料翻板装置的上方，所述第一下料翻板装置、所述第二下料翻板装置、所述第三下料翻板装置以及所述第四下料翻板装置升起至定高度接料，切断后四个下料翻板装置者共同托举成品件下降至翻转高度后翻转，工件滑落至接料台，完成下料。

2.根据权利要求1所述的四卡盘激光切管机的使用方法，其特征在于，所述下料翻板装置包括第一下料翻板装置和第二下料翻板装置，所述第一下料翻板装置与所述第二下料翻板装置均能够沿所述床身轴向以及垂直于所述床身轴向的方向移动。

3.根据权利要求1所述的四卡盘激光切管机的使用方法，其特征在于，所述移动组件包括平板、水平驱动组件、移动框架以及竖直驱动组件，所述平板固定于所述下料侧床身，所述移动框架可移动的设置于所述平板的上端面，所述水平驱动组件固定于所述平板并能够驱动所述移动框架沿所述平板移动；所述竖直驱动组件设置于所述移动框架，所述翻板通过所述翻转组件固定于所述竖直驱动组件，所述竖直驱动组件能够带动所述翻转组件与所述翻板在竖直方向移动。

4.根据权利要求3所述的四卡盘激光切管机的使用方法，其特征在于，所述翻转组件包括连杆以及翻转气缸，所述连杆与所述翻转气缸均一端设置于所述竖直驱动组件，另一端支撑于所述翻板的下端面，且所述连杆与所述翻转气缸组成四连杆结构，所述翻转气缸能够带动所述翻板向所述床身的一侧翻动；所述翻转气缸的长度大于所述连杆的长度。

5.根据权利要求3所述的四卡盘激光切管机的使用方法，其特征在于，所述竖直驱动组件包括丝杠、电机、竖直直线导轨以及支撑块，所述翻板通过所述翻转组件固定于所述支撑块，所述支撑块与所述丝杠螺纹连接，且所述支撑块的两侧分别滑动设置于所述竖直直线导轨，所述电机能够驱动所述丝杠转动以带动所述支撑块沿所述丝杠与所述竖直直线导轨上下移动。

6.根据权利要求3所述的四卡盘激光切管机的使用方法，其特征在于，所述水平驱动组件包括水平直线导轨以及水平气缸，所述水平直线导轨固定于所述平板的上端面，所述水平气缸固定于所述平板且所述水平气缸的输出端与所述移动框架相连，所述水平气缸能够推动所述移动框架在所述水平直线导轨上移动。

7.根据权利要求1所述的四卡盘激光切管机的使用方法，其特征在于，所述伺服托辊装置包括固定座、升降驱动组件、支撑座、托辊组件以及夹紧辊组件，所述支撑座可移动的设置于所述固定座且所述升降驱动组件能够驱动所述支撑座上下移动，所述托辊组件与所述夹紧辊组件均设置于所述支撑座。

8.根据权利要求7所述的四卡盘激光切管机的使用方法，其特征在于，所述托辊组件包括托辊和托辊支架，所述托辊水平设置于所述支撑座的上端，所述托辊的两端通过所述托辊支架固定于所述支撑座；

所述夹紧辊组件包括夹紧辊支架、第一夹紧辊、第二夹紧辊、第一齿条、第二齿条、齿轮以及夹紧气缸，所述夹紧辊支架固定于所述支撑座，所述第一夹紧辊与所述第二夹紧辊滑动设置于所述夹紧辊支架，所述第一齿条与所述第一夹紧辊固定，所述第二齿条与所述第二夹紧辊固定，所述齿轮可转动的设置于所述夹紧辊支架，所述第一齿条与所述第二齿条均与所述齿轮啮合且所述第一齿条与所述第二齿条分别相对的设置于所述齿轮的两侧，所述夹紧气缸固定于所述夹紧辊支架且能够驱动所述第一夹紧辊或所述第二夹紧辊沿所述夹紧辊支架滑动，以使所述第一夹紧辊与所述第二夹紧辊相互靠近或远离。

9.根据权利要求1所述的四卡盘激光切管机的使用方法，其特征在于，所述床身包括拼接而成的多段床身本体，相邻的所述床身本体之间通过连接板固定连接；所述床身本体包括四条方管、C型折弯件、矩形管以及侧面板，四条所述方管均平行设置，所述C型折弯件在垂直方向上连接四条所述方管，且所述C折弯件处设置有所述矩形管，所述方管、所述C型折弯件与所述矩形管共同组成框架式结构；所述侧面板与所述方管焊接以设置于所述框架式结构的侧面，且所述侧面板与所述C型折弯件插接。

10.根据权利要求1所述的四卡盘激光切管机的使用方法，其特征在于，所述激光头模块包括切割组件、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构以及龙门框架，所述龙门框架横跨所述床身，且所述卡盘能够通过所述龙门框架；所述Y轴驱动机构与所述Z轴驱动机构均设置于所述龙门框架，所述Y轴驱动机构能够驱动所述切割组件沿水平面内与所述床身轴向垂直的方向移动，所述Z轴驱动机构能够驱动所述切割组件在竖直方向移动。

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