CN117066713A - 物料固定方法及激光切割机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了物料固定方法及激光切割机，属于激光切割技术领域，包括以下步骤：S1.进料：使待固定物料进入卡盘的盘体的中部；S2.夹料：通过卡盘的驱动装置驱动第一夹持机构和第二夹持机构同时向盘体的中心相向运动，直至夹住物料；S3.施力：驱动装置的输出端经由卡盘的导向装置的导向作用后将动力传递给同步齿轮机构，同步齿轮机构通过第一夹持机构和第二夹持机构对物料施加稳定的夹持力，实现对大载荷的物料稳定夹持。

Description

物料固定方法及激光切割机

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，具体涉及一种物料固定方法及激光切割机。

背景技术

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，完成对材料的切割，激光切割属于热切割方法之一。在进行激光切割时，需要将待切割的零件进行夹持，传统的手动卡盘安装时须配备拉杆，安装麻烦，夹持力不稳定等问题，现有的自动卡盘采用气缸驱动齿圈带动夹持机构夹紧管材，由于气缸直接驱动齿圈转动，通过齿圈带动夹持机构夹紧管材，经过两级传动结构后，气缸的出力并不恒定，容易导致管材受到夹紧力波动，降低了夹持管材的稳定性。

现有公告号为CN218362759U的专利申请公开了一种激光切割机用气动前置卡盘，括轴承座、前卡轴承、壳体、内套、盖板、第一夹持机构、第二夹持机构和旋转机构，所述前卡轴承外圈固定设置于轴承座内，所述壳体固定设置于前卡轴承外圈的一侧，所述盖板呈环状设置，且盖板固定设置于前卡轴承内圈端部，所述第一夹持机构包括第一驱动组件和两组第一夹紧组件，所述第二夹持机构包括第二驱动组件和两组第二夹紧组件，所述旋转机构固定设置于壳体的一侧，且旋转机构与前卡轴承内圈固定连接，该气动前置卡盘由气缸带动旋转机构转动，再由旋转机构带动夹持机构动作，由于气缸在驱动时姿态发生了改变使得施加到物料上的夹持力不会均匀变化，会出现波动，导致物料夹持不稳定。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种物料固定方法，解决了现有物料在切割过程中由于夹持力不稳定造成物料精度及质量下降低的问题。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种物料固定方法，包括以下步骤：

S1.进料：使待固定物料进入卡盘的盘体的中部；

S2.夹料：通过所述卡盘的驱动装置驱动第一夹持机构和第二夹持机构同时向所述盘体的中心相向运动，直至夹住所述物料；

S3.施力：所述驱动装置的输出端经由所述卡盘的导向装置的导向作用后将动力传递给同步齿轮机构，所述同步齿轮机构通过所述第一夹持机构和所述第二夹持机构对所述物料施加稳定的夹持力，实现对大载荷的所述物料稳定夹持。

在步骤S3中，所述驱动装置的运动距离与所述第一夹持机构或者第二夹持机构的移动距离比值恒定，所述驱动装置的出力大小与物料受到夹持力的大小比值恒定，物料被夹紧后不易晃动，提高加工物料精度。

进一步的，所述第一夹持机构和所述第二夹持机构滑动连接在盘体上，所述驱动装置设置在所述盘体上，所述同步齿轮机构转动连接在所述盘体上，且所述同步齿轮机构与所述盘体同心，所述驱动装置为所述同步齿轮机构转动提供动力，所述同步齿轮机构同时带动所述第一夹持机构和所述第二夹持机构相向或相背运动，通过所述驱动装置、所述同步齿轮机构及夹持机构组成三级传动结构，完成物料的夹持，出力稳定且均匀。

更进一步的，所述导向装置包括齿条和导向块，所述驱动装置的一端与所述盘体相连，另一端与所述齿条相连，所述导向块设置在所述同步齿轮机构的一侧，所述齿条滑动连接在所述导向块上，所述齿条与所述同步齿轮机构啮合，所述导向装置保护所述驱动装置在出力过程中姿态维持不变，可以保证作用在物料上的夹持力稳定且均匀增加，不会出现夹持力突变的情况导致物料晃动。

更进一步的，所述同步齿轮机构包括齿圈、第一同步齿轮组和第二同步齿轮组，所述齿圈转动连接在所述盘体上，所述齿条与所述齿圈啮合，所述齿圈分别与所述第一同步齿轮组和第二同步齿轮组啮合，所述第一同步齿轮组推动所述第一夹持机构移动，所述第二同步齿轮组推动所述第二夹持机构移动，所述第一同步齿轮组和所述第二同步齿轮组结构相同，通所述齿圈能够同时带动多组夹持机构进行动作，且多组夹持机构的位移和夹紧力相同。

优选的，所述第一同步齿轮组包括第一传动齿轮、第二传动齿轮和转轴，所述转轴转动连接在所述盘体上，所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮均固定在所述转轴上，所述第一传动齿轮与所述齿圈啮合，所述第二传动齿轮与所述第一夹持机构啮合，由同步齿轮组将所述齿圈上的动力传递到夹持机构上，整体传动结构紧凑可靠。

更优的，所述同步齿轮机构还包括第二齿圈，所述第二齿圈转动连接在所述盘体上，所述第二齿圈由另外的所述驱动装置驱动，所述第二齿圈带动另一组所述夹持机构动作，多组所述夹持机构分别动作可以对不同截面的管材进行多向稳定夹持。

更优的，所述第一夹持机构与所述第二夹持机构结构相同，所述第一夹持机构包括夹爪和滑台，所述滑台的一侧壁上设有齿形部，所述齿形部与所述同步齿轮机构啮合，所述夹爪可拆卸地连接在所述滑台上，所述滑台由所述齿形部传递来的动力带动所述夹爪来夹管，动作准确可靠。

优选的，所述第一夹持机构还包括快换气缸，所述快换气缸设置在所述夹爪的一端上，所述快换气缸用于连接所述夹爪和所述滑台，可以快速地更换所述夹爪，以满足对不同尺寸规格的物料夹取的需求。

本发明的目的之二是提供一种激光切割机，解决了现有激光切割机卡盘由气缸作为动力的两级传动机构，出力不均匀导致物料被夹持后易松动的问题。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种激光切割机，用于实现所述的物料固定方法，包括恒力卡盘和激光切割头，所述激光切割头设置在所述恒力卡盘的一侧，可以对不同规格和尺寸的物料进行恒力夹持，保证物料在切割过程中的稳定性。

本发明的有益效果为：

(1)该物料固定方法由驱动装置的输出端推动同步齿轮机构来带动两个夹爪相向运动，其中驱动装置在出力过程中姿态不变作直线驱动，两个夹爪的移动距离与夹紧力的大小与驱动装置的输出端伸出距离和出力大小的比值恒定，使得驱动装置输出端的运动及作用力可以稳定施加到物料上，防止对物料加力过程中，物料出现松动，提高了物料切割加工的稳定性。

(2)该物料固定方法采用同步齿轮机构，在驱动夹持机构夹管时，驱动装置带动齿条运动，齿条带动齿圈转动，齿圈与夹持机构上的齿形部啮合，通过三级传动实现卡盘的恒力夹管，夹管过程中，夹持机构的位移及位持力大小与驱动装置输出端的位移和出力大小比值是定值，该卡盘在夹持物料的过程中出力稳定。

(3)该激光切割机上的卡盘上的同步齿轮机构设有多个齿圈，多个齿圈同时或者分别驱动，其中多个齿圈分别与多个齿条啮合，可以同时或者差别驱动，多个齿圈结构使卡盘的整体结构紧凑，同时驱动提高了对管材的夹持力，差时驱动还实现对不同截面的物料多向稳定夹持。

附图说明

图1为本发明提供的卡盘的轴测图；

图2为本发明提供的卡盘的内部结构图一；

图3为本发明提供的卡盘的内部结构图一；

图4为本发明提供的卡盘的正视图；

图5为本发明提供的卡盘的后视图；

图6为图4上沿A-A线的剖面图。

附图标记：

1、盘体；2、第一夹持机构；21、夹爪；22、快换气缸；23、滑台；3、第二夹持机构；4、导向装置；41、齿条；42、导向块；5、同步齿轮机构；51、第一齿圈；52、第一同步齿轮组；521、第一传动齿轮；522、第二传动齿轮；523、转轴；53、第二同步齿轮组；54、第二齿圈；6、驱动装置；7、位移传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-图6所示，本实施例公开了一种物料固定方法，包括以下步骤：

S1.进料：使待固定物料进入卡盘的盘体1的中部；

S2.夹料：通过卡盘的驱动装置6驱动第一夹持机构2和第二夹持机构3同时向盘体1的中心相向运动，直至夹住物料；

S3.施力：驱动装置6的输出端经由卡盘的导向装置4的导向作用后将动力传递给同步齿轮机构5，同步齿轮机构5通过第一夹持机构2和第二夹持机构3对物料施加稳定的夹持力，可以对大载何的物料进行稳定夹持，防止物料在被加工过程中出现晃动，影响加工的精度。

在步骤S3中，驱动装置6在出力过程姿态不变，驱动装置6的运动距离与第一夹持机构2或者第二夹持机构3的移动距离比值恒定，驱动装置6的出力大小与物料受到夹持力的大小比值恒定，使得物料能够稳定地固定盘体1的中心，防止物料晃动导致的加工误差。

参见图4，驱动装置6推动齿条41的移动量是m，夹持机构的移动量为n，m/n的比值为固定的常数。

进一步地，第一夹持机构2和第二夹持机构3滑动连接在盘体1上，且第一夹持机构2和第二夹持机构3可相向运动，用于向盘体1的中心运动夹紧物料，驱动装置6设置在盘体1上，同步齿轮机构5转动连接在盘体1上，且同步齿轮机构5与盘体1同心，驱动装置6推动同步齿轮机构5转动，同步齿轮机构5同时带动第一夹持机构2和第二夹持机构3相向或相背运动，可以物料两个相对方向上施加等大的夹持力。

同步齿轮机构5可以同时带动多对夹持机构完成夹持动作，同步齿轮机构5对每一个夹持机构的位移和出力是一致的，保证对物料夹持的稳定和对中准确。

进一步地，导向装置4包括齿条41和导向块42，驱动装置6的一端与盘体1相连，另一端与齿条41相连，用于推运齿条41作直线运动，导向块42设置在同步齿轮机构5的一侧且固定在盘体1上，齿条41滑动连接在导向块42上，可以给齿条41的直线运动进行导向，齿条41与同步齿轮机构5啮合，带动同步齿轮机构5转动，形成驱动夹持机构运动的第一级传动结构，驱动装置6在出力过程中保持姿态不变，出力稳定。

其中，驱动装置6是气缸、直线电机或者丝杆升降机等直线驱动器。

更进一步地，同步齿轮机构5包括第一齿圈51、第一同步齿轮组52和第二同步齿轮组53，第一齿圈51转动连接在盘体1上，齿条41与第一齿圈51啮合，带动第一齿圈51转动，第一齿圈51分别与第一同步齿轮组52和第二同步齿轮组53啮合，形成第二传动结构，第一同步齿轮组52推动第一夹持机构2移动，第二同步齿轮组53推动第二夹持机构3移动，第一同步齿轮组52和第二同步齿轮组53结构相同，且绕盘体1的中心依次布置，使整个结构的分布均匀，在第一齿圈51的转动过程中能够保持稳定。

进一步地，第一同步齿轮组52包括第一传动齿轮521、第二传动齿轮522和转轴523，转轴523转动连接在盘体1上，且靠近齿条41布置，第一传动齿轮521和第二传动齿轮522均固定在转轴523上，分别靠近转轴523的两端，第一传动齿轮521与第一齿圈51啮合，第二传动齿轮522与第一夹持机构2啮合，通过两个同轴的齿轮形成第三级传动结构，将动力由第一齿圈51传递到夹持机构上，推动夹持机构夹紧物料。

更进一步地，第一夹持机构2与第二夹持机构3结构相同，第一夹持机构2包括夹爪21和滑台23，滑台23的一侧壁上设有齿形部，齿形部与同步齿轮机构5啮合，夹爪21可拆卸地连接在滑台23上，同步齿轮组与齿形部啮合，将作用力传递到夹爪21上推动夹爪21直线运动。

优选地，第一夹持机构2还包括快换气缸22，快换气缸22设置在夹爪21的一端上，快换气缸22用于连接夹爪21和滑台23，通过快换气缸22的锁紧作用可以快速更换夹爪21来实现对不同尺寸规格的物料进行夹紧，使得该激光切割机能够快速转产。

更优选地，还包括位移传感器7，位移传感器7设置在驱动装置6上，用于检测驱动装置6的伸出距离，位移传感器7的一端固定在驱动装置6上，另一端与齿条41同步动作，通过检测驱动装置6的移动距离来确定夹持机构的移动距离及位置。

实施例三

本实施例公开了一种激光切割机，用于实现物料固定方法，包括恒力卡盘和激光切割头，激光切割头设置在恒力卡盘的一侧，恒力卡盘可整体转动来带动物料转动调节姿态。

其中，恒力卡盘包括盘体1、第一夹持机构2、第二夹持机构3、驱动装置6、导向装置4和同步齿轮机构5，盘体1的中部留有通孔，给物料的进入留出空间。

优选地，恒力卡盘包括多个驱动装置6、多个夹持机构和多个导向装置4，多个驱动装置6成对设置在盘体1上，成对的驱动装置6分别设置在同步齿轮机构5的两侧，多个导向装置4分别与第一齿圈51啮合，可以同时驱动第一齿圈51进行转动，使恒力卡盘的整体结构紧凑，提高了第一齿圈51的转动的精度和稳定性。

进一步地，多个夹持机构绕盘体1的中心两两为一组均匀分布，用于对管材进行多向夹持，提高夹管的稳定性。

优选地，同步齿轮机构5包括第二齿圈54，第二齿圈54转动连接在盘体1上，第二齿圈54与第一齿圈51同轴，第二齿圈54与第一齿圈51可以同时或者分别驱动一组夹持机构动作，实现夹持力提升或者适应不同截面管材的夹持使用。

该恒力卡盘的工作过程如下：

待切割物料由送料装置运送部分穿过盘体1，驱动装置6作直线运动推动齿条41向外移动，齿条41带动第一齿圈51转动，此时第一齿圈51同时带动第一传动齿轮521转动，第一传动齿轮521通过转轴523带动第二传动齿轮522同步转动，再由第二传动齿轮522带动夹爪21向中心运动，第一齿圈51同时带动一组夹持机构动作，可以对物料对中夹持，当夹爪21夹到物料后，驱动装置6持续出力，将物料夹紧并维护夹持力。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对于本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种物料固定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.进料：使待固定物料进入卡盘的盘体(1)的中部；

S2.夹料：通过所述卡盘的驱动装置(6)驱动第一夹持机构(2)和第二夹持机构(3)同时向所述盘体(1)的中心相向运动，直至夹住所述物料；

S3.施力：所述驱动装置(6)的输出端经由所述卡盘的导向装置(4)的导向作用后将动力传递给同步齿轮机构(5)，所述同步齿轮机构(5)通过所述第一夹持机构(2)和所述第二夹持机构(3)对所述物料施加稳定的夹持力。

2.根据权利要求1所述的物料固定方法，其特征在于：

在步骤S3中，所述驱动装置(6)的运动距离与所述第一夹持机构(2)或者第二夹持机构(3)的移动距离比值恒定，所述驱动装置(6)的出力大小与物料受到夹持力的大小比值恒定。

3.根据权利要求1所述的物料固定方法，其特征在于：

所述第一夹持机构(2)和所述第二夹持机构(3)滑动连接在所述盘体(1)上，所述驱动装置(6)设置在所述盘体(1)上，所述同步齿轮机构(5)转动连接在所述盘体(1)上，且所述同步齿轮机构(5)与所述盘体(1)同心，所述驱动装置(6)为所述同步齿轮机构(5)转动提供动力，所述同步齿轮机构(5)同时带动所述第一夹持机构(2)和所述第二夹持机构(3)相向或者相背运动。

4.根据权利要求3所述的物料固定方法，其特征在于：

所述导向装置(4)包括齿条(41)和导向块(42)，所述驱动装置(6)的一端与所述盘体(1)相连，另一端与所述齿条(41)相连，所述导向块(42)设置在所述同步齿轮机构(5)的一侧，所述齿条(41)滑动连接在所述导向块(42)上，所述齿条(41)与所述同步齿轮机构(5)啮合。

5.根据权利要求4所述的物料固定方法，其特征在于：

所述同步齿轮机构(5)包括第一齿圈(51)、第一同步齿轮组(52)和第二同步齿轮组(53)，所述第一齿圈(51)转动连接在所述盘体(1)上，所述齿条(41)与所述第一齿圈(51)啮合，所述第一齿圈(51)分别与所述第一同步齿轮组(52)和第二同步齿轮组(53)啮合，所述第一同步齿轮组(52)推动所述第一夹持机构(2)移动，所述第二同步齿轮组(53)推动所述第二夹持机构(3)移动，所述第一同步齿轮组(52)和所述第二同步齿轮组(53)结构相同。

6.根据权利要求5所述的物料固定方法，其特征在于：

所述第一同步齿轮组(52)包括第一传动齿轮(521)、第二传动齿轮(522)和转轴(523)，所述转轴(523)转动连接在所述盘体(1)上，所述第一传动齿轮(521)和所述第二传动齿轮(522)均固定在所述转轴(523)上，所述第一传动齿轮(521)与所述第一齿圈(51)啮合，所述第二传动齿轮(522)与所述第一夹持机构(2)啮合。

7.根据权利要求5所述的物料固定方法，其特征在于：

所述同步齿轮机构(5)还包括第二齿圈(54)，所述第二齿圈(54)转动连接在所述盘体(1)上，所述第二齿圈(54)由另外的所述驱动装置(6)驱动，所述第二齿圈(54)带动另一组所述夹持机构动作。

8.根据权利要求1-7任一项所述的物料固定方法，其特征在于：

所述第一夹持机构(2)与所述第二夹持机构(3)结构相同，所述第一夹持机构(2)包括夹爪(21)和滑台(23)，所述滑台(23)的一侧壁上设有齿形部，所述齿形部与所述同步齿轮机构(5)啮合，所述夹爪(21)可拆卸地连接在所述滑台(23)上。

9.根据权利要求8所述的物料固定方法，其特征在于：

所述第一夹持机构(2)还包括快换气缸(22)，所述快换气缸(22)设置在所述夹爪(21)的一端上，所述快换气缸(22)用于连接所述夹爪(21)和所述滑台(23)。

10.一种激光切割机，用于实现权利要求1-9任一项所述的物料固定方法，其特征在于，包括恒力卡盘和激光切割头，所述激光切割头设置在所述恒力卡盘的一侧。