CN115846910B - 一种自动进料切割一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动进料切割一体机，涉及激光切割技术领域，包括机架、上料机构、进料机构和激光切割机构；上料机构包括一组上料板、上料通道、顶料装置、备料槽和上料夹，所示上料板安装在机架上，所示上料通道和备料槽分别位于上料板上，所述顶料装置安装在上料板一侧，顶料装置将管料从上料通道中逐一顶起至备料槽中，所述上料夹将位于所述上料位中的管料进行夹持并转运至进料结构中；所述进料机构包括辊轮进料装置，辊轮进料装置夹持管料并带动管料进行直线运动至激光切割机构，进行激光加工；通过将上料结构与进料结构进行并排设计，将所有的结构都在机体上完成了布局；实现自动化上料切割的同时，还能够有效地减少空间占用。

Description

一种自动进料切割一体机

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，具体为一种自动进料切割一体机。

背景技术

激光加工是利用高功率的激光束照射工件，对工件进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术，由于其具有光点小、能量集中、热影响区小、不接触加工工件等优点，激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等领域。

由于激光加工具有较多优势，各种管料加工成为了激光加工的新应用，管料加工时需要管料上的不同位置进行切割成设计的形状或者花纹，为了有效地提高效率、降低成本，已经提出了一种激光切割机，（申请号：202210944297.1；名称：一种管料上料机构及激光切割机）该激光切割机有效地实现管料的自动上料；但是目前发现，该激光切割机的上料机构与激光加工设备为分开设计，在长度方向进行对接，使得整个激光切割作业占用了较大的面积，不仅影响了操作人员的有效操作，还影响了其余设备的正常摆置；因此，为了优化设备的占地面积，并实现对管料的自动化上料切割，需要对目前的激光切割设备进行结构创新改进。

发明内容

针对现有技术中管料自动上料和激光切割设备分开设计且占用空间大的问题，本发明重新提供了一种自动进料切割一体机，通过使用本方案的一体机，不仅实现对管料的自动上料、进料和切割，同时通过在布局上的合理规划，在一定程度上减少了设备的占地面积。

具体的，本发明提供的详细技术方案如下：

一种自动进料切割一体机，包括机架、上料机构、进料机构和激光切割机构；

所述上料机构包括一组上料板、上料通道、顶料装置、备料槽和上料夹，所示上料板安装在机架上，所示上料通道和备料槽分别位于上料板上，所述顶料装置安装在上料板一侧，顶料装置将管料从上料通道中逐一顶起至备料槽中，所述上料夹将位于所述上料位中的管料进行夹持并转运至进料结构中；

所述进料机构设置在所述上料机构的侧边，所述进料机构包括辊轮进料装置，辊轮进料装置夹持管料并带动管料进行直线运动至激光切割机构；

所述激光切割机构包括激光器；所述激光器用于对管料激光加工。

优选的，所述上料板的上端面设置有倾斜面，所述倾斜面的末端处设置有向上凸出的凸缘；

所述倾斜面与所述凸缘共同形成上料通道；待加工的管料在所述倾斜面上逐个排列；

所述备料槽位于上料板上，且备料槽低于所述上料通道最低端。

优选的，所述顶料装置包括顶料块和顶料气缸，所述顶料气缸固定在所述上料板的侧面；所述顶料块安装在所述顶料气缸的伸缩轴上，所述顶料气缸带动顶料块作伸缩运动，伸缩方向与倾斜面垂直；以将位于上料通道最低端的管料顶出至备料槽中。

优选的，所述顶料块内设有调节槽，顶料气缸的伸缩轴安装在调节槽内；所述顶料块与管料相对的端面为斜面。

优选的，所述倾斜面的上方设置有限位条；所述限位条的延伸方向所述倾斜面的倾斜方向相同；所述限位条与所述倾斜面之间形成第一空隙，使得所述管料逐个排列；所述限位条与所述凸缘之间形成第二空隙；所述第二间隙被配置为仅允许一个管料通过。

优选的，所述上料夹固定在移动模组上，所述移动模组安装在上料板上，移动模组包括Z轴模组和X轴模组，所述移动模组的移动使得所述上料夹夹持所述管料后放置到所述进料机构中。

优选的，所述移动模组上还设置备用顶料模块，备用顶料模块包括托料气缸和托料板。

优选的，所述进料机构还包括滑动模组和安装座，所述滑动模组安装在机架上，滑动模组向着Y轴方向延伸，所述安装座安装在滑动模组上，所述辊轮进料装置安装在安装座上，辊轮进料装置包括主动进料轮、从动进料轮和驱动电机，所述主动进料轮与所述从动进料轮相对设置，所述驱动电机的输出轴与所述主动进料轮通过带轮和皮带连接。

优选的，所述辊轮进料装置还包括导轨、第一滑台、第二滑台和双轴气缸，所述导轨安装在安装座上，所述第一滑台和第二滑台滑动安装在导轨上，所述主动进料轮安装在第一滑台上，所述从动进料轮安装在第二滑台上，所述双轴气缸位于安装座上，且双轴气缸的伸缩轴分别与第一滑台和第二滑台连接。

优选的，所述激光切割机构还包括空心轴电机，所述空心轴电机固定在安装座上，空心轴电机用于与激光器配合进行激光加工。

采用本技术方案所达到的有益效果为：

本方案中，通过对设备进行重新设计布局，将上料结构与进料结构进行并排设计，将所有的结构都在机体上完成了布局；相比于上一代设计的激光切割机，本方案实现了管料自动上料、送料和激光切割一体化，还有效地减少设备的占地面积。

附图说明

图1为一体机的整体立体图；

图2为上料结构的立体图；

图3为上料板的侧面图，展示顶料块的具体安装位置；

图4为限位条与上料板的配合结构图；

图5为上料板的另一侧面图，展示上料夹的具体安装结构；

图6为图5中的局部放大图，展示其中的托料板位置和结构；

图7为上料板一侧局部示意图；

图8为进料结构的主视图；

图9为进料结构的俯视图；

图10为进料结构和造型切割结构的第一立体图；

图11为主动进料轮和从动进料料轮的配合结构图；

图12为步骤S1的上料平面图；

图13为步骤S2的上料平面图；

图14为步骤S3的上料平面图；

图15为步骤S4的上料平面图；

图16为步骤S5的上料平面图；

图17为步骤S6的上料平面图；

图18为步骤S7的上料平面图；

图19为步骤S8的上料平面图；

图20为步骤S9的上料平面图；

图21为步骤S10的上料平面图；

图22为步骤S11的上料平面图；

图23为进料结构和激光切割机构的第二立体图；

图24为进料结构和激光切割机构的第三立体图。

其中：101机架、200上料机构、201上料板、202倾斜面、203凸缘、204上料通道、205限位条、206顶料块、207顶料气缸、208备料槽、209上料夹、210托料气缸、211托料板、212Z轴模组、213X轴模组、214第一感应器、215第二感应器、300进料机构、301滑动模组、302安装座、303主动进料轮、304从动进料轮、305驱动电机、306导轨、307第一滑台、308第二滑台、309双轴气缸、310阻尼装置、311第三感应器、400激光切割机构、410空心轴电机、420激光器、430气动卡钳、440轴承支撑座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本实施例中提供了一种自动进料切割一体机，通过利用本方案设计的一体机来实现空间的优化，实现管料自动上料、分料、送料和激光切割一体化。

在本方案的具体实施例中，参见图1，所提出的一体机包括机架101；具体而言，为了实现结构的合理布置，机架101上面包括有第一台面和第二台面，其中第一台面和第二台面呈阶梯状，第一台面的上端面高于第二台面的上端面。

在本方案提供的自动进料切割一体机中，其结构的组成包括上料机构200、进料机构300和激光切割机构400；通过上料机构200，进料机构300和激光切割机构400之间的相互配合，来达到本方案的空间优化和实现自动化进料的目的。

为了配于本领域技术人员对本方案进行深入的了解。下面对上料机构200，进料机构300和激光切割机构400做详细的介绍。

参见图1-图6，上料机构200包括一组上料板201、上料通道204、顶料装置、备料槽208和上料夹209，顶料装置安装在上料板201一侧，顶料装置将上料通道204中待加工的管料逐个起至备料槽208中，上料夹209将备料槽208中的管料进行夹持并转运至进料机构300中。

具体而言，上料机构200包括直立设置的一组上料板201，上料板201固定在第一台面上，上料板201在本方案中共设置有两对，两对上料板201间隔设置，同时在上料板201的上端面设置有倾斜面202，在倾斜面202的末端处设置有向上凸出的凸缘203；倾斜面202与凸缘203共同形成上文所提及的上料通道204；将准备的多个管料放置到这里的上料通道中，管料会在倾斜面202上逐个排列，同时凸缘203限制位于最低端处的管料掉落。

可以理解为，将所有的管料放置在倾斜面202上。然后在凸缘203的限制下，使得所有的管料能够在上料板201上进行排列，以便于下一步的操作。

在上料通道204的下侧，上料板201上还设置有备料槽208，备料槽208低于所述上料通道204最低端，备料槽208用于临时存放被顶料装置顶出的单个管料。

顶料装置包括顶料块206和顶料气缸207，顶料气缸207固定在所述上料板201的侧面；顶料块206安装在所述顶料气缸207的伸缩轴上，所述顶料气缸207带动顶料块206作伸缩运动，伸缩方向与倾斜面202垂直；以将位于上料通道204最低端的管料顶出至备料槽208中。

也即，最靠近第一凸缘203的管料将会被顶料块206顶出，顶料块206的每次顶出动作都将会使得一个管料被顶到备料槽208中，通过以上结构的设置，进而实现了管料的单个依次进料。

考虑到实际生产中待加工管料的直径不同，为了保证顶料块206每次仅仅只能顶出一根管料，所述顶料块206内设有调节槽，顶料气缸207的伸缩轴安装在调节槽内，顶料块206与顶料气缸207之间的连接是可以活动调节的，操作者可以根据实际的情况对顶料块206相对于顶料气缸207的位置进行调整，从而改变顶料块206与上料通道204之间的重合长度为管料的直径，确保每次只将一根管料顶出；所述顶料块206与管料相对的端面为斜面，且斜面倾向备料槽208，使得被顶出的管料顺着该斜面滑落至备料槽208中。

为了避免管料在重力作用下堆积在上料通道204底部，可能无法保证管料逐一顶出。为了解决解决这样的问题，本方案中，在第一倾斜面202的上方设置有限位条205；限位条205的延伸方向第一倾斜面202的倾斜方向相同；同时，限位条205与倾斜面202之间形成第一空隙，第一间隙被配置为使得所有的管料逐个排列；限位条205与凸缘203之间形成第二空隙；第二间隙被配置为仅允许一个管料通过。

参见图4，这里的限位条205被设计为可调节的结构，限位条205可以在垂直方向和倾斜面202方向移动。操作者可以根据管料的直径对限位条205进行合适的调整，通过调整限位条205来保证上料通道204内的管料一一排列。

通过以上结构的限制作用，顶料块206每进行一次顶出作用，都只能引出一根管料，使得这一根管料顺利的进入到上料位中。

在上料通道204和备料槽208底部分别设有第一感应器214和第二感应器215，管料位于上料通道204最底端时，能被第一感应器感应到，管料位于备料槽208内时，能被第二感应器感应到，感应器发出对应的感应信号，使得顶料装置和上料夹209进行运动。

在本方案的具体实施例中，上料夹209的运动是通过移动模组实现的；也即上料夹209固定在移动模组上，移动模组的调节移动使得上料夹209夹持管料后准确的放置到进料机构300中。

这里的移动模组具体包括Z轴模组212和X轴模组213，其中，Z轴模组212固定在上料板201的侧面，X轴模组213固定在Z轴模组212的滑块上，上文所提及的上料夹209固定在X轴模组213的滑块上；通过以上移动模组和上料夹209之间的相互配合，进而实现将备料槽208中的管料稳定的夹持到进料机构300中；上料夹209由夹持部、升降气缸和夹持气缸组成，夹持部分为左、右夹持片，加持片中部设有用于容纳和夹持管料的圆形凹槽，升降气缸用于升高和降低夹持部，夹持气缸用于将左、右夹持片夹紧和分离。

可选的，Z轴模组212和X轴模组213中的驱动元件可以是电机，可以是电动缸，也可以是气缸。操作者可以根据自己的实际需要对组件进行合理的选择和组装。

考虑到上料夹209可能对管料有夹持不稳定，存在管料掉落的几率，这样将影响整个切割机设备的正常进料；因此本方案中为了避免这样的问题出现，移动模组上还设置备用顶料模块，备用顶料模块安装在X轴模组213上，并位于上料夹209一侧，备用顶料模块包括托料气缸210和托料板211，托料板211的水平高度低于上料夹209的夹持部；如果出现上料夹209夹持不稳的情况，管料将会直接掉落在托料板211上，利用这里的托料板211对管料形成稳定的托举，进而保证整个管料上料过程的稳定性，托料气缸210用于升高和降低托料板211。

可选的，在托料板211的中心处具有向下的凹陷部，托料板211在对管料进行托举时，管料正好处于这里的凹陷部中，可以避免管料在被托举的过程中产生滚动或者移动。因此不难理解，托料板211作为备选方案同样可以实现上料的操作，上料夹209夹持不稳的时候，通过这里的托料板211来完成对管料的上料操作，将管料稳定的放置到进料结构中。

具体的，参见图18－图22，进料机构300设置在上料机构200的侧边，具体设置在第二台面上，这里的进料机构300具体包括滑动模组301、安装座302和辊轮进料装置，所述滑动模组301安装在机架101的第二台面上，滑动模组301向着Y轴方向延伸，所述安装座302安装在滑动模组301上，所述辊轮进料装置安装在安装座302上，辊轮进料装置包括主动进料轮303、从动进料轮304和驱动电机305，所述主动进料轮303与所述从动进料轮304相对设置，所述驱动电机305的输出轴与所述主动进料轮303通过带轮和皮带连接，上料夹209夹持管料或者托料板211托举管料到主动进料轮303和从动进料轮304之间，主动进料轮303和从动进料轮304相互靠近并转动以将管料进行直线进料

当然，在本方案的具体实施例中，辊轮进料装置还包括导轨306、第一滑台307、第二滑台308和双轴气缸309，所述导轨306安装在安装座302上，所述第一滑台307和第二滑台308滑动安装在导轨306上，所述主动进料轮303安装在第一滑台307上，所述从动进料轮304安装在第二滑台308上，所述双轴气缸309位于安装座302上，且双轴气缸309的伸缩轴分别与第一滑台307和第二滑台308连接，这样双轴气缸309的动作将使得主动进料轮303和从动进料轮304同时进行相对靠近或者相对远离的动作，第一滑台307和第二滑台308之间还设有阻尼装置310，以避免第一滑台307和第二滑台308发生碰撞，进而限制主动进料轮303与从动进料轮304对管料夹持过紧。

驱动电机305的输出轴上固定有带轮，同时在主动进料轮303的轴端也固定有带轮。两个带轮之间通过皮带进行传动连接，驱动电机305被配置为驱使主动进料轮303转动；主动进料轮303的转动是通过驱动电机305实现。主动进料轮303和从动进料轮304同时进行相对靠近或者相对远离的动作是通过双轴气缸309进行控制实现的，从而实现管料的夹持和松开。

为了更好的理解本方案的具体实现原理，下面对自动上料过程步骤进行简单介绍。

S1.将多根管料摆放在上料通道204上，最低处的管料被第一感应器214感应到，感应器发出感应信号使顶料气缸207准备动作，参见图12。

S2.顶料气缸207做伸出运动，将一根管料顶出到备料槽208内，参见图13。

S3. 备料槽208下方的第二感应器215感应到管料到位，发出感应信号，上料夹209内升降气缸动作，使得上料夹209上升，此时管料处于上料夹209的夹持范围之内，参见图14。

S4.上料夹209开始夹住管料，参见图15。

S5. Z轴模组212做向上运动，使得被夹住的管料上升脱离备料槽208，参见图16。

S6.X轴模组213做伸出运动，使得被夹住的管料被推出到进料机构300的上方，参见图17。

S7. Z轴模组212做向下运动，使得被夹住的管料下降到主动进料轮303与从动进料轮304之间，参见图18。

S8. 双轴气缸309动作，主动进料轮303与从动进料轮304相互靠近，完成夹管的动作，参见图19。

S9.上料夹209松开对管料的夹持，参见图20。

S10.上料夹209内升降气缸动作，使得上料夹209下降，此时管料处于上料夹209的夹持范围之外，参见图21。

S11. X轴模组213做回缩运动，使得上料夹209回到初始位置，参见图22。

S12.循环重复以上周期。

安装座302上还设有第三感应器311，用于感应管料是否落入主动进料轮303和从动进料轮304之间。

当第三感应器311感应到管料时，双轴气缸309动作，驱动主动进料轮303和从动进料轮304进行相向靠近运动，直到管料被夹持在主动进料轮303和从动进料轮304之间，此时驱动电机305工作，带动主动进料轮303转动，在摩擦力的驱动影响下，将推动管料进行直线进料运动，使得管料被送至激光切割机构400中。

参见图23-图24，对管料进行切割加工时，需要保证管料能转动一定的角度，以方便激光切割机能够在管料上的不同角度置进行切割，激光切割机构400包括空心轴电机410和激光器420，空心轴电机410固定在安装座302上；滑动模组301使得整个进料机构300和空心轴电机410在Y轴方向来回移动；空心轴电机410具有空心结构的转动轴；同时在转动轴中还设有气动夹，在管料进料后，管料就穿过这里的空心转动轴，然后在气动夹的夹持作用下，使得管料被固定在这里的空心轴电机410中，空心轴电机410的转动可以带动管料转动，从而进行激光切割作业。

为了让激光激光作业更加稳定，激光切割机构400还包括气动卡钳430和轴承支撑座440，气动卡钳430和轴承支撑座440通过支架安装在机架101上，气动卡钳430用于临时夹持管料，轴承支撑座440用于保持管料稳定不下垂。

具体工作时，管料穿过空心轴电机410和轴承支撑座440的通过孔，直到激光器420下方，空心轴电机410的气动夹对管料进行夹持，空心轴电机410带动管料旋转加工；一段管料加工完成后，气动卡钳430夹住管料，空心轴电机410的气动夹松开，然后空心轴电机410在滑动模组301上后退，空心轴电机410的气动夹夹紧，气动卡钳430松开，滑动模组301向前进从而将管料前移至激光器420下方。

具体，激光器420被配置为可以在X轴，y轴和Z轴上进行调节移动，具体是通过三轴移动模组实现，上述激光切割机构400均为现有技术，不在详细叙述。

综上所述，通过对设备进行重新设计布局，将上料结构与进料结构进行并排设计，将所有的结构都在机体上完成了布局；相比于上一代设计的激光切割机，本方案实现了管料自动上料、送料和激光切割一体化，还有效地减少设备的占地面积。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种自动进料切割一体机，包括机架（101）、上料机构（200）、进料机构（300）和激光切割机构（400）；其特征在于，所述上料机构（200）包括一组上料板（201）、上料通道（204）、顶料装置、备料槽（208）和上料夹（209），所示上料板（201）安装在机架（101）上，所示上料通道（204）和备料槽（208）分别位于上料板（201）上，所述顶料装置安装在上料板（201）一侧，顶料装置将管料从上料通道（204）中逐一顶起至备料槽（208）中，所述上料夹（209）将位于上料位中的管料进行夹持并转运至进料机构（300）中；所述进料机构（300）设置在所述上料机构（200）的侧边，所述进料机构（300）包括辊轮进料装置，辊轮进料装置夹持管料并带动管料进行直线运动至激光切割机构（400）；所述激光切割机构（400）包括激光器（420）；所述激光器（420）用于对管料激光加工；

所述上料板（201）的上端面设置有倾斜面（202），所述倾斜面（202）的上方设置有限位条（205），限位条（205）为可调节的结构，使得限位条（205）能在垂直方向和倾斜面（202）方向移动；

所述顶料装置包括顶料块（206）和顶料气缸（207），顶料块（206）与顶料气缸（207）之间的连接是可以活动调节的；

所述激光切割机构（400）还包括空心轴电机（410），空心轴电机（410）用于与激光器（420）配合进行激光加工。

2.根据权利要求1所述的一种自动进料切割一体机，其特征在于，所述倾斜面（202）的末端处设置有向上凸出的凸缘（203）；所述倾斜面（202）与所述凸缘（203）共同形成上料通道（204）；待加工的管料在所述倾斜面（202）上逐个排列；所述备料槽（208）位于上料板（201）上，且备料槽（208）低于所述上料通道（204）最低端。

3.根据权利要求2所述的一种自动进料切割一体机，其特征在于，所述顶料气缸（207）固定在所述上料板（201）的侧面；所述顶料块（206）安装在所述顶料气缸（207）的伸缩轴上，所述顶料气缸（207）带动顶料块（206）作伸缩运动，伸缩方向与倾斜面（202）垂直，以将位于上料通道（204）最低端的管料顶出至备料槽（208）中。

4.根据权利要求3所述的一种自动进料切割一体机，其特征在于，所述顶料块（206）内设有调节槽，顶料气缸（207）的伸缩轴安装在调节槽内；所述顶料块（206）与管料相对的端面为斜面。

5.根据权利要求2所述的一种自动进料切割一体机，其特征在于，所述限位条（205）的延伸方向与所述倾斜面（202）的倾斜方向相同；所述限位条（205）与所述倾斜面（202）之间形成第一空隙，使得所述管料逐个排列；所述限位条（205）与所述凸缘（203）之间形成第二空隙，所述第二空隙被配置为仅允许一个管料通过。

6.根据权利要求5所述的一种自动进料切割一体机，其特征在于，所述上料夹（209）固定在移动模组上，所述移动模组安装在上料板（201）上，移动模组包括Z轴模组（212）和X轴模组（213），所述移动模组的移动使得所述上料夹（209）夹持所述管料后放置到所述进料机构（300）中。

7.根据权利要求6所述的一种自动进料切割一体机，其特征在于，所述移动模组上还设置备用顶料模块，备用顶料模块包括托料气缸（210）和托料板（211）。

8.根据权利要求1所述的一种自动进料切割一体机，其特征在于，所述进料机构（300）还包括滑动模组（301）和安装座（302），所述滑动模组（301）安装在机架（101）上，滑动模组（301）向着Y轴方向延伸，所述安装座（302）安装在滑动模组（301）上，所述辊轮进料装置安装在安装座（302）上，辊轮进料装置包括主动进料轮（303）、从动进料轮（304）和驱动电机（305），所述主动进料轮（303）与所述从动进料轮（304）相对设置，所述驱动电机（305）的输出轴与所述主动进料轮（303）通过带轮和皮带连接。

9.根据权利要求8所述的一种自动进料切割一体机，其特征在于，所述辊轮进料装置还包括导轨（306）、第一滑台（307）、第二滑台（308）和双轴气缸（309），所述导轨（306）安装在安装座（302）上，所述第一滑台（307）和第二滑台（308）滑动安装在导轨（306）上，所述主动进料轮（303）安装在第一滑台（307）上，所述从动进料轮（304）安装在第二滑台（308）上，所述双轴气缸（309）位于安装座（302）上，且双轴气缸（309）的伸缩轴分别与第一滑台（307）和第二滑台（308）连接。

10.根据权利要求9所述的一种自动进料切割一体机，其特征在于，所述空心轴电机（410）固定在安装座（302）上。

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