CN117161579B - 一种钢管无尘切割激光切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光切割的技术领域，特别是涉及一种钢管无尘切割激光切割装置；其跟随式除尘机构，可跟随激光切管作业同步启停，结构简单科学，能耗低；便于后期使用维护，使用成本低；包括机台、旋转驱动机构、激光切割机构和同步除尘机构，旋转驱动机构包括转动安装于机台上的中空轴、固定安装于中空轴上的卡盘以及为中空轴转动提供动力的旋转驱动组件，机台上设有沿中空轴轴线方向布置的多个托座；激光切割机构包括铰接安装于机台上的摇臂、安装于摇臂上的激光切割组件以及为摇臂摆动提供动力的第一驱动缸；同步除尘机构包括机壳、与机壳一体连接的轴流风道、转动安装于机壳上的驱动轮、转动安装于轴流风道内的风机叶轮、储酸器以及齿轮传动组件。

Description

一种钢管无尘切割激光切割装置

技术领域

本发明涉及激光切割的技术领域，特别是涉及一种钢管无尘切割激光切割装置。

背景技术

众所周知，激光切割是利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸汽。这些蒸汽的喷出速度很大，在蒸汽喷出的同时，在材料上形成切口。随着行业的不断发展，越来越多的行业和企业运用到激光切割。而在进行钢管加工时，因激光切割的高效性和整洁性，激光切管设备被广泛应用。

如中国实用新型专利公开了一种激光切管设备（公开（公告）号CN211162438U）。该激光切管设备包括机架，机架上设有固定夹持机构，机架于固定夹持机构的一侧滑动装配有活动夹持机构，机架于固定夹持机构的另一侧设有激光切割机构，活动夹持机构包括卡盘，激光切管设备还包括抽风系统，抽风系统包括与卡盘的夹持位轴向连通的密封箱体以及与密封箱体连通的第一抽风管，密封箱体的一侧设有开口，开口上设有箱门，抽风系统包括设于激光切割机构处的吸尘罩以及与吸尘罩连通的第二抽风管。第一抽风管可以将卡盘处的粉尘烟尘吸入至密封箱体内，第二抽风管可以将激光切割机构处的切割粉尘和烟尘集中收集。其可有效收集切割粉尘，降低了环境污染，避免了影响操作人员身体健康。

然而，本发明人具体实施此装置时，发现存在以下缺陷：抽风系统通过独立的驱动系统和控制系统控制，结构复杂，难以跟随激光切管机构的启停同步运行，能耗大；激光切割产生的烟尘主要为铁的高温氧化物或铁成分，通过传统的集尘箱收集，冷却后的含铁氧化物烟尘固化并贴附于过滤组件处，易造成集尘箱内过滤组件的堵塞，因此需频繁更换过滤组件，增加了设备后期使用维护成本，有一定使用局限性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种带有跟随式除尘机构，可跟随激光切管作业同步启停，结构简单科学，能耗低；便于后期使用维护，降低使用成本的钢管无尘切割激光切割装置。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钢管无尘切割激光切割装置，包括机台、旋转驱动机构、激光切割机构和同步除尘机构，所述旋转驱动机构包括转动安装于机台上的中空轴、固定安装于中空轴上的卡盘以及为中空轴转动提供动力的旋转驱动组件，所述机台上设有沿中空轴轴线方向布置的多个托座；所述激光切割机构包括铰接安装于机台上的摇臂、安装于摇臂上的激光切割组件以及为摇臂摆动提供动力的第一驱动缸；所述同步除尘机构包括机壳、与机壳一体连接的轴流风道、转动安装于机壳上的驱动轮、转动安装于轴流风道内的风机叶轮、储酸器以及齿轮传动组件，所述驱动轮与风机叶轮通过齿轮传动组件传动连接，所述轴流风道的一端伸入至储酸器内底部，所述轴流风道的另一端伸入至激光切割机构处；所述齿轮传动组件包括第一伞齿轮和第二伞齿轮，所述第一伞齿轮和第二伞齿轮的中心轴线垂直布置，所述第一伞齿轮和第二伞齿轮相互啮合；所述第一伞齿轮与驱动轮同步传动连接，所述第二伞齿轮与风机叶轮同步传动连接；进一步的，所述第一驱动缸的一端与机台铰接，第一驱动缸的另一端与摇臂铰接；所述旋转驱动组件包括固定安装于机台上的电动机和传动带，所述电动机通过传动带与中空轴同步传动连接；第一伞齿轮和第二伞齿轮的传动比至少为1:6；即第一伞齿轮转一圈，第二伞齿轮转动六圈。

优选的，所述激光切割组件包括机械滑台和安装于机械滑台上的激光切割头；进一步的，所述机械滑台优选手动螺纹丝杠滑台。

优选的，还包括同步传动机构，所述同步传动机构包括固定安装于机台上的第二驱动缸、转动安装于第二驱动缸输出端的转轴以及对称安装于转轴两端的传动轮；所述激光切割头位于两传动轮之间。

优选的，所述第二驱动缸的输出端固定安装有铲刀，所述铲刀位于两传动轮之间。

优选的，所述传动轮采用可塑橡胶轮；所述铲刀与转轴中心轴线的最远端长度小于传动轮的半径长度。

优选的，还包括与储酸器内上部连通的排气冷却管，所述排气冷却管的输出端向两传动轮之间上方延伸布置。

优选的，所述储酸器内置有冷却换热器；所述冷却换热器包括进液箱、出液箱、连通箱、多根第一管束和多根第二管束，所述进液箱通过多根第一管束与连通箱内部连通，所述出液箱通过多根第二管束与连通箱内部连通。

优选的，所述托座包括V型座以及转动安装于V型座上的滚珠。

优选的，所述机台上设有排渣口，所述排渣口下方安装有导料槽，所述导料槽下方设有集料推车。

优选的，所述机台上安装有沿中空轴中心轴线方向滑动布置的滑座，所述滑座上转动安装有挡板，所述滑座上安装有为挡板转动提供动力的马达，所述滑座上螺装有紧固顶丝。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种钢管无尘切割激光切割装置，具备以下有益效果：该钢管无尘切割激光切割装置，将钢管穿过中空轴，卡盘将钢管外壁卡固，托座对钢管底部承托，而第一驱动缸的输出端伸长，摇臂下移并使激光切割机构靠近钢管处，此时驱动轮与钢管顶部紧密接触，旋转驱动组件带动中空轴以及卡盘转动，钢管跟随卡盘同步自转，激光切割机构对钢管进行环切，而与钢管紧密接触的驱动轮同步转动，经齿轮传动组件传动后，风机叶轮转动，轴流风道内产生负压，激光切割机构对钢管切割过程中产生的烟尘经轴流风道进入至储酸器内，通过储酸器内的酸性液体吸收，激光切割产生的烟尘直接溶解于酸性液体内，当激光切割机构无需对钢管切割时，驱动轮与钢管脱离接触，风机叶轮停止转动，可跟随激光切管作业同步启停，结构简单科学，能耗低；便于后期使用维护，降低使用成本。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是本发明的图2中A-A处剖面结构示意图；

图4是本发明的图2中B-B处剖面结构示意图；

图5是本发明的图2中C-C处剖面结构示意图；

图6是本发明的图1中D处局部放大结构示意图；

图7是本发明的图2中E处局部放大结构示意图；

图8是本发明的图3中F处局部放大结构示意图；

图9是本发明的图4中G处局部放大结构示意图；

图10是本发明的同步除尘机构处立体结构示意图；

图11是本发明的图4中冷却换热器立体结构示意图；

附图中标记：1、机台；2、中空轴；3、卡盘；4、旋转驱动组件；5、摇臂；6、第一驱动缸；7、轴流风道；8、驱动轮；9、风机叶轮；10、储酸器；11、第一伞齿轮；12、第二伞齿轮；13、机械滑台；14、激光切割头；15、第二驱动缸；16、转轴；17、传动轮；18、铲刀；19、排气冷却管；20、冷却换热器；21、进液箱；22、出液箱；23、连通箱；24、第一管束；25、第二管束；26、V型座；27、滚珠；28、导料槽；29、集料推车；30、滑座；31、挡板；32、马达；33、紧固顶丝；34、机壳。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-11，本发明的一种钢管无尘切割激光切割装置，包括机台1、旋转驱动机构、激光切割机构和同步除尘机构，旋转驱动机构包括转动安装于机台1上的中空轴2、固定安装于中空轴2上的卡盘3以及为中空轴2转动提供动力的旋转驱动组件4，机台1上设有沿中空轴2轴线方向布置的多个托座；激光切割机构包括铰接安装于机台1上的摇臂5、安装于摇臂5上的激光切割组件以及为摇臂5摆动提供动力的第一驱动缸6；同步除尘机构包括机壳34、与机壳34一体连接的轴流风道7、转动安装于机壳34上的驱动轮8、转动安装于轴流风道7内的风机叶轮9、储酸器10以及齿轮传动组件，驱动轮8与风机叶轮9通过齿轮传动组件传动连接，轴流风道7的一端伸入至储酸器10内底部，轴流风道7的另一端伸入至激光切割机构处；齿轮传动组件包括第一伞齿轮11和第二伞齿轮12，第一伞齿轮11和第二伞齿轮12的中心轴线垂直布置，第一伞齿轮11和第二伞齿轮12相互啮合；第一伞齿轮11与驱动轮8同步传动连接，第二伞齿轮12与风机叶轮9同步传动连接；进一步的，第一驱动缸6的一端与机台1铰接，第一驱动缸6的另一端与摇臂5铰接；旋转驱动组件4包括固定安装于机台1上的电动机和传动带，电动机通过传动带与中空轴2同步传动连接；第一伞齿轮11和第二伞齿轮12的传动比至少为1:6；即第一伞齿轮11转一圈，第二伞齿轮12转动六圈；通过第一伞齿轮11和第二伞齿轮12，使驱动轮8带动第一伞齿轮11缓慢转动时，第二伞齿轮12带动风机叶轮9快速转动，使得风机叶轮9有足够转速，以保证对激光切割产生的灰尘充分抽离；驱动轮8将被切割的钢管紧密压覆于托座处，可对钢管的位置进行压覆限位，保证钢管在转动过程中的稳定性，为钢管的切缝处切割精度提供保证；储酸器10内注入的酸性液体优选稀硫酸，稀硫酸不易挥发，对铁的氧化物有较好的溶解效果；也可采用稀盐酸等酸性液体，储酸器10内壁需做防酸腐蚀处理，可在储酸器10内壁涂覆防腐蚀层，防腐蚀层的具体结构此实施例中不作进一步限定；更为具体的，轴流风道7与储酸器10之间安装有可伸缩波纹管，可伸缩波纹管可对轴流风道7跟随摇臂5的摆动进行补偿。

具体的，激光切割组件包括机械滑台13和安装于机械滑台13上的激光切割头14；进一步的，机械滑台13优选手动螺纹丝杠滑台；通过调整机械滑台13，可对激光切割头14切割端与钢管外壁之间的间距进行适应性调整，以使得激光切割头14与钢管外壁之间间距适于激光束对钢管进行环切处理。

具体的，还包括同步传动机构，同步传动机构包括固定安装于机台1上的第二驱动缸15、转动安装于第二驱动缸15输出端的转轴16以及对称安装于转轴16两端的传动轮17；激光切割头14位于两传动轮17之间；进一步的，转轴16与传动轮17固定连接；通过启动第二驱动缸15，第二驱动缸15的输出端伸长，两传动轮17分别与钢管切缝处的两侧紧密接触，在卡盘3带动钢管转动过程中，通过传动轮17以及转轴16，可实现切缝两侧钢管的同步传动，避免钢管在切缝处出现错位，保证钢管切缝处切割精度，同时保证钢管远离卡盘3一侧跟随卡盘3同步转动，以保证钢管顺利带动驱动轮8转动。

具体的，第二驱动缸15的输出端固定安装有铲刀18，铲刀18位于两传动轮17之间；铲刀18可将钢管外壁处的锈蚀部分或粘附的粉尘铲除，以减少钢管外壁杂物附着量，减少因激光切割产生的高温将锈蚀部分加热汽化，从源头处减少烟尘的产生量；同时铲刀18可对激光切割后的钢管切缝处的毛刺或者熔瘤去除，以进一步提高钢管的切割质量。

具体的，传动轮17采用可塑橡胶轮；铲刀18与转轴16中心轴线的最远端长度小于传动轮17的半径长度；当铲刀18与钢管外壁紧密接触时，可塑橡胶轮与钢管之间的挤压力促使可塑橡胶轮形变，使可塑橡胶轮紧密贴附于钢管的外壁处，提高传动轮17与钢管外壁之间的接触紧密度，从而使切缝两侧的钢管通过传动轮17和转轴16更好的传动，以保证切缝两侧钢管同步转动，避免铲刀18与钢管外壁接触时对传动轮17与钢管之间的传动造成干涉。

具体的，还包括与储酸器10内上部连通的排气冷却管19，排气冷却管19的输出端向两传动轮17之间上方延伸布置；当烟气进入至储酸器10内后，储酸器10内气压增高，通过排气冷却管19将储酸器10内的冷空气鼓吹至钢管的切缝处，对激光切割后的钢管切缝位置进行冷却，以提高钢管切缝处的降温速度，缩短切割后钢管的下料等待时长，降低钢管切缝位置高温而将操作人员烫伤的事件发生率。

具体的，储酸器10内置有冷却换热器20；冷却换热器20包括进液箱21、出液箱22、连通箱23、多根第一管束24和多根第二管束25，进液箱21通过多根第一管束24与连通箱23内部连通，出液箱22通过多根第二管束25与连通箱23内部连通；可将冷却水或其他冷却介质经进液箱21注入至冷却换热器20内，冷却介质经第一管束24、连通箱23和出液箱22后外排，冷却介质对储酸器10内热量充分吸收，以降低储酸器10内温度，以保证排气冷却管19处外排的空气处于低温状态。

具体的，托座包括V型座26以及转动安装于V型座26上的滚珠27；钢管放置于V型座26处，并通过滚珠27与V型座26转动接触，减小钢管与V型座26之间的摩擦力，以降低钢管的摩擦阻力。

具体的，机台1上设有排渣口，排渣口下方安装有导料槽28，导料槽28下方设有集料推车29；铲刀18对钢管处铲除的锈蚀或附着物经排渣口落至导料槽28内，经集料推车29集中收集，可便于对此部分锈蚀或附着物进行集中收集处理。

具体的，机台1上安装有沿中空轴2中心轴线方向滑动布置的滑座30，滑座30上转动安装有挡板31，滑座30上安装有为挡板31转动提供动力的马达32，滑座30上螺装有紧固顶丝33；更为具体的，机台1上安装有导轨，滑座30滑动安装于导轨上，通过紧固顶丝33将滑座30进行限位固定，钢管的端部与挡板31接触，对钢管进行限位，可根据钢管的切割长度，对滑座30的位置进行适应性调整，当钢管切割完毕后，马达32带动挡板31转动，直至挡板31脱离对钢管端部的限位阻挡，沿中空轴2轴线方向推动钢管，将切断后的钢管顶出下料。

在使用时，将钢管穿过中空轴2，卡盘3将钢管外壁卡固，托座对钢管底部承托，钢管端部与挡板31接触，第一驱动缸6的输出端伸长，摇臂5下移并使激光切割机构靠近钢管处，此时驱动轮8与钢管顶部紧密接触，第二驱动缸15的输出端伸长，传动轮17以及铲刀18均与钢管外壁紧密接触，旋转驱动组件4带动中空轴2以及卡盘3转动，钢管跟随卡盘3同步自转，激光切割机构对钢管进行环切，而与钢管紧密接触的驱动轮8同步转动，经齿轮传动组件传动后，风机叶轮9转动，轴流风道7内产生负压，激光切割机构对钢管切割过程中产生的烟尘经轴流风道7进入至储酸器10内，通过储酸器10内的酸性液体吸收，激光切割产生的烟尘直接溶解于酸性液体内，而排气冷却管19将储酸器10内的冷气鼓吹至钢管的切缝处，对切缝处进行降温处理，当钢管环切完毕后，激光切割机构复位，第二驱动缸15的输出端缩短，马达32带动挡板31转动，直至挡板31脱离对钢管端部的限位阻挡，沿中空轴2轴线方向推动钢管，对切断后的钢管顶出下料即可。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种钢管无尘切割激光切割装置，其特征在于，包括机台（1）、旋转驱动机构、激光切割机构和同步除尘机构；

所述旋转驱动机构包括转动安装于机台（1）上的中空轴（2）、固定安装于中空轴（2）上的卡盘（3）以及为中空轴（2）转动提供动力的旋转驱动组件（4），所述机台（1）上设有沿中空轴（2）轴线方向布置的多个托座；

所述激光切割机构包括铰接安装于机台（1）上的摇臂（5）、安装于摇臂（5）上的激光切割组件以及为摇臂（5）摆动提供动力的第一驱动缸（6）；

所述同步除尘机构包括机壳（34）、与机壳（34）一体连接的轴流风道（7）、转动安装于机壳（34）上的驱动轮（8）、转动安装于轴流风道（7）内的风机叶轮（9）、储酸器（10）以及齿轮传动组件，所述驱动轮（8）与风机叶轮（9）通过齿轮传动组件传动连接，所述轴流风道（7）的一端伸入至储酸器（10）内底部，所述轴流风道（7）的另一端伸入至激光切割机构处；所述齿轮传动组件包括第一伞齿轮（11）和第二伞齿轮（12），所述第一伞齿轮（11）和第二伞齿轮（12）的中心轴线垂直布置，所述第一伞齿轮（11）和第二伞齿轮（12）相互啮合；所述第一伞齿轮（11）与驱动轮（8）同步传动连接，所述第二伞齿轮（12）与风机叶轮（9）同步传动连接；

旋转驱动组件（4）带动中空轴（2）以及卡盘（3）转动，钢管跟随卡盘（3）同步自转，激光切割机构对钢管进行环切，而与钢管紧密接触的驱动轮（8）同步转动。

2.根据权利要求1所述的钢管无尘切割激光切割装置，其特征在于，所述激光切割组件包括机械滑台（13）和安装于机械滑台（13）上的激光切割头（14）。

3.根据权利要求2所述的钢管无尘切割激光切割装置，其特征在于，还包括同步传动机构，所述同步传动机构包括固定安装于机台（1）上的第二驱动缸（15）、转动安装于第二驱动缸（15）输出端的转轴（16）以及对称安装于转轴（16）两端的传动轮（17）；所述激光切割头（14）位于两传动轮（17）之间。

4.根据权利要求3所述的钢管无尘切割激光切割装置，其特征在于，所述第二驱动缸（15）的输出端固定安装有铲刀（18），所述铲刀（18）位于两传动轮（17）之间。

5.根据权利要求4所述的钢管无尘切割激光切割装置，其特征在于，所述传动轮（17）采用可塑橡胶轮；所述铲刀（18）与转轴（16）中心轴线的最远端长度小于传动轮（17）的半径长度。

6.根据权利要求5所述的钢管无尘切割激光切割装置，其特征在于，还包括与储酸器（10）内上部连通的排气冷却管（19），所述排气冷却管（19）的输出端向两传动轮（17）之间上方延伸布置。

7.根据权利要求1所述的钢管无尘切割激光切割装置，其特征在于，所述储酸器（10）内置有冷却换热器（20）；所述冷却换热器（20）包括进液箱（21）、出液箱（22）、连通箱（23）、多根第一管束（24）和多根第二管束（25），所述进液箱（21）通过多根第一管束（24）与连通箱（23）内部连通，所述出液箱（22）通过多根第二管束（25）与连通箱（23）内部连通。

8.根据权利要求1所述的钢管无尘切割激光切割装置，其特征在于，所述托座包括V型座（26）以及转动安装于V型座（26）上的滚珠（27）。

9.根据权利要求4所述的钢管无尘切割激光切割装置，其特征在于，所述机台（1）上设有排渣口，所述排渣口下方安装有导料槽（28），所述导料槽（28）下方设有集料推车（29）。

10.根据权利要求1所述的钢管无尘切割激光切割装置，其特征在于，所述机台（1）上安装有沿中空轴（2）中心轴线方向滑动布置的滑座（30），所述滑座（30）上转动安装有挡板（31），所述滑座（30）上安装有为挡板（31）转动提供动力的马达（32），所述滑座（30）上螺装有紧固顶丝（33）。