CN207043573U - 管材上料机构及管材切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管材上料机构及管材切割装置，其中，管材上料机构包括：机架主体；第一支架，设置于机架主体上；第一夹紧组件，转动支撑于第一支架上，并用于夹紧待上料管材；第一传动机构，设置于第一支架上，并用于在第一夹紧组件夹紧待上料管材时传动第一夹紧组件和待上料管材绕待上料管材的轴向进行转动。通过上述方式，本实用新型能够降低切割成本，节省人工成本，提高切割精度。

Description

管材上料机构及管材切割装置

技术领域

本实用新型涉及激光切割领域，特别是涉及一种管材上料机构及管材切割装置。

背景技术

激光由于其高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的优点，已经广泛应用于科研、国防、工业等国民生产的重要方面。激光切割是激光加工中比较常见，应用也比较广泛的一种方式。随着激光切割在各个领域的广泛使用，各种材料的切割使用到了激光切割方式。随着工业的发展，尤其是电子产品的小型化，对于加工材料的精密切割日渐成为激光切割的主要发展方向。

早期常规的标准激光切割机一般功能单一，无法同时满足对板类件和管类件切割需求。近年来，也出现了一些板管一体的激光切割机，但是有一些结构上的不足，利用丝杆传动进给，效率低下；固定送料方式，切割效果和切割精度还有待提高。

当然，随着科技的发展，市面上逐渐出现了可以解决上述问题的激光切管设备，但是，由于这些激光切管设备中所应用的复杂的电动系统、伺服系统、精密滑台等，使得这些激光切管设备的价格比较昂贵，一般在60万-400万之间，因此这些激光切管设备多是应用在高端市场。而对于大部分中小企业来说，却是望洋兴叹的。因此，如何能降低切割成本的同时，还可以提高切割的精度，成为业内哥德巴赫猜想之一。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种管材上料机构及管材切割装置，能够降低切割成本，节省人工成本，提高切割精度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种管材上料机构，包括：机架主体；第一支架，设置于机架主体上；第一夹紧组件，转动支撑于第一支架上，并用于夹紧待上料管材；第一传动机构，设置于第一支架上，并用于在第一夹紧组件夹紧待上料管材时传动第一夹紧组件和待上料管材绕待上料管材的轴向进行转动。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种管材切割装置，其中管材切割装置包括上述的管材上料机构以及切割头，其中切割头用于在待上料管材的转动对待上料管材进行切割。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型公开的管材上料机构，包括：机架主体；第一支架，设置于机架主体上；第一夹紧组件，转动支撑于第一支架上，并用于夹紧待上料管材；第一传动机构，设置于第一支架上，并用于在第一夹紧组件夹紧待上料管材时传动第一夹紧组件和待上料管材绕待上料管材的轴向进行转动，实现了待上料管材的自动固定和旋转，为实现待上料管材的自动测定长度和旋转切割做了准备，继而降低了切割成本，节省了人工成本，提高了切割精度。

附图说明

图1是本实用新型管材上料机构一实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型图1中第一支架、第一夹紧组件与第一传动机构的分解示意图；

图3是本实用新型图1中机架主体的结构示意图；

图4是本实用新型管材上料机构另一实施方式的结构示意图；

图5是本实用新型图4中第二支架和第二夹紧组件的分解示意图；

图6是本实用新型管材切割装置一实施方式的结构示意图；

图7是本实用新型管材切割装置另一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本实用新型管材上料机构一实施方式的结构示意图。如图1所示，本实施方式的管材上料机构包括：第一支架110、第一夹紧组件120、第一传动机构130以及机架主体200。其中，第一支架110设置于机架主体200上，第一夹紧组件120转动支撑于第一支架110上，并用于夹紧待上料管材，第一传动机构130设置于第一支架200上，并用于在第一夹紧组件120夹紧待上料管材时传动第一夹紧组件120和待上料管材绕待上料管材的轴向进行转动。另外，第一支架110、第一夹紧组件120与第一传动机构130组成旋转机构。

具体地，请参阅图2，图2是本实用新型图1中第一支架、第一夹紧组件与第一传动机构的分解示意图。其中，第一支架110具体包括固定框111、固定环112、固定平台113、支撑块114、固定框115、固定环116以及万向轴承组件117，第一夹紧组件120具体包括夹具121、第一转接件122，第一传动机构130具体包括传动组件131、辅助固定环132、辅助固定环133、轴承134、辅助固定环135。

具体地，万向轴承组件117包括万向轴承1171、万向轴承1172、万向轴承1173以及万向轴承1174。夹具121包括第一夹具1211、第二夹具1212、第一气缸1213以及第一气缸1214。传动组件131包括第一电机1311、转轴1312、传动件1313以及第二转接件1314。

其中，固定框111固定于固定平台113上，由支撑块114间隔出传动组件131的空间位置，辅助固定环132和辅助固定环133套设在第二转接件1314的两侧，用以固定传动件1313，轴承134设置在辅助固定环132的另一侧，也套设在第二转接件1314上，固定环112固定在轴承134的外径圆环上，并固定在固定框111上，第一转接件122与第二转接件1314进行固定，以使的第一转接件122可以和第二转接件1314同步转动，第一转接件122与第一夹具1211和第二夹具1212以燕尾槽方式卡接，燕尾槽设置成使得第一夹具1211和第二夹具1212能够沿待上料管材的径向进行相对运动，并绕待上料管材的轴向与第一转接件122同步转动。

其中，辅助固定环133套设在第二转接件1314的另一侧之后，固定框115固定于固定平台113上，并固定于支撑块114的另一侧，辅助固定环135固定于第二转接件1314的另一侧，并使得辅助固定环135与第二转接件1314同步转动，固定环116固定在固定框115上，万向轴承1171和万向轴承1174固定在固定框115的远离固定平台113的两个直角处，万向轴承1172和万向轴承1173固定在固定框115的靠近固定平台113的一侧的中间位置。

具体地，第一转接件122与第二转接件1314相对固定，第一转接件122连接第一夹具1211和第二夹具1212，传动件1313连接第一电机1311和第二转接件1314，并在第一电机1311的转动过程中带动第一转接件122与第二转接件1314和第一夹具1211与第二夹具1212进行同步转动。

具体地，第一夹具1211和第二夹具1212相对设置且分别设置有与待上料物体的外周面对应的夹紧面，第一气缸1213和第一气缸1214传动第一夹具1211和第二夹具1212进行相对运动，进而通过两个夹具的夹紧面沿待上料管材的径向夹紧待上料管材。具体地，第一气缸1213设置于第一夹具1211远离第二夹具1212的一侧，第一气缸1214设置于第二夹具1212远离第一夹具1211的一侧。在其中一个具体的实施方式中，当第一夹具1211和第二夹具1212未收到加紧待上料管材的指令时，第一气缸1213和第一气缸1214拉伸杆处于伸出状态，并把第一夹具1211和第二夹具1212沿着燕尾槽往两侧撑开；当第一夹具1211和第二夹具1212收到加紧待上料管材的指令时，第一气缸1213和第一气缸1214会逐渐地进行充气，以使的第一气缸1213和第一气缸1214处于压缩状态，进而使得第一夹具1211和第二夹具1212沿待上料管材的轴心方向拉紧，以实现对待上料管材的加紧固定。

其中，在本实施方式中，如图2所示，传动件1313为套设于第一电机1311的转轴1312和第二转接件1314的外侧的链条。可选地，传动件1313还可以是于第一电机1311的转轴1312和第二转接件1314的外侧的皮带。

其中，万向轴承组件117直接支撑管材，使得第一夹紧组件120几乎在径向平面上不用施加作用力，降低了第一夹紧组件120的强度要求。具体地，万向轴承1171、万向轴承1172、万向轴承1173以及万向轴承1174包括轴承座以及设置于轴承座上且能够相对于轴承座自由转动的滚珠，其中轴承座用于连接固定框115，滚珠用于接触待上料管材的表面。

可选地，第一转接件122的燕尾槽内还可以设置限位件，用来限定第一夹具1211和第二夹具1212的起始位置。

可选地，第一电机1311为交流变频电机、步进电机或伺服电机。

本实施方式中的管材上料机构，包括：机架主体；第一支架，设置于机架主体上；第一夹紧组件，转动支撑于第一支架上，并用于夹紧待上料管材；第一传动机构，设置于第一支架上，并用于在第一夹紧组件夹紧待上料管材时传动第一夹紧组件和待上料管材绕待上料管材的轴向进行转动，实现了待上料管材的自动固定和旋转，为实现待上料管材的自动测定长度和旋转切割做了准备，继而降低了切割成本，节省了人工成本，提高了切割精度。

进一步地，本实用新型中的管材上料机构还可以包括第二传动机构，如图3所示，图3是本实用新型图1中机架主体的结构示意图。其中，第二传动机构设置于机架主体200上，并用于沿待上料管材的轴向在预设的起始位置和目标位置之间往复传动第一支架110，进而在第一夹紧组件120夹紧待上料管材时从起始位置向目标位置传动待上料管材。

具体地，本实施方式中的机架主体包括：机架主体200、第一平台201、第二平台202、丝杆203、第二电机204、第一限位件205、第二限位件206以及标尺207、导轨208、导轨209以及支撑座210。其中，第二平台202、丝杆203、第二电机204、第一限位件205、第二限位件206以及标尺207、导轨208以及导轨209组成第二传动机构。

其中，第一平台201固定于机架主体200上。第一支架110、第一夹紧组件120与第一传动机构130组成的旋转机构固定于第二平台202上，第二平台202活动设置于导轨208和导轨209上，丝杆203穿过第二平台202的底部，固定于机架主体200上，与导轨208和导轨209平行，且于导轨208和导轨209的中间位置，丝杆203的一端固定于靠近第一平台201的一侧，另一端固定有第二电机204。在其中以具体的实施方式中，当需要改变旋转机构的位置时，可以利用第二电机204通过丝杆203驱动旋转机构在导轨208和导轨209上滑动。

其中，第一限位件205、第二限位件206以及标尺207设置于机架主体200上，标尺207与导轨208和导轨209平行设置，第一限位件205和第二限位件206设置于标尺207上。第一限位件205用于限定旋转机构(第一支架110)的起始位置，第二限位件206用于限定旋转机构(第一支架110)的目标位置，第一限位件205和第二限位件206之间的距离可调，标尺207用于指示第一限位件205和第二限位件206之间的距离。在其中一个具体的实施方式中，当旋转机构在初始位置时，第二平台202通过一连接件与第一限位件205进行固定，当需要改变旋转机构的位置时；先把第二限位件206移动至目标位置处，并松开第二平台202与第一限位件205的连接件，移动第二平台202至第二限位件206处，然后再通过连接件与第二限位件206进行固定。

可选地，第二电机204为交流变频电机、步进电机或伺服电机。

可选地，标尺207可以是量程为1米的钢尺。

其中，支撑座210用于辅助支撑待上料管材，可根据实际需要决定支撑座210的个数。另外，支撑座210上还包括若干个万向轴承，万向轴承包括轴承座以及设置于轴承座上且能够相对于轴承座自由转动的滚珠，其中轴承座用于连接支撑座，滚珠用于接触管材的表面。

本实施方式中的管材上料机构，包括：机架主体；第一支架，设置于机架主体上；第一夹紧组件，转动支撑于第一支架上，并用于夹紧待上料管材；第一传动机构，设置于第一支架上，并用于在第一夹紧组件夹紧待上料管材时传动第一夹紧组件和待上料管材绕待上料管材的轴向进行转动，实现了待上料管材的自动测定长度和旋转，为实现待上料管材旋转切割做了准备，降低了切割成本，节省了人工成本，提高了切割精度

进一步地，本实用新型中的管材上料机构还可以包括第二支架和第二夹紧组件，如图4所示，图4是本实用新型管材上料机构另一实施方式的结构示意图。本实施方式中的管材上料机构包括：第一支架110、第一夹紧组件120、第一传动机构130、机架主体200、第二支架310以及第二夹紧组件320。其中，第二支架310设置于机架主体200上，第二夹紧组件320设置于第二支架310上，第二夹紧组件320在第一支架110传动到目标位置后夹紧待上料管材，进而允许第一夹紧组件120释放待上料管材，并在第二传动机构的传动下返回起始位置。

具体地，如图5所示，图5是本实用新型图4中第二支架和第二夹紧组件的分解示意图。其中，第二支架310包括支架主体311、凹槽312、万向轴承313，第二夹紧组件320包括第三夹具321、第四夹具322、第二气缸323、第二气缸324、固定杆325以及固定块326。其中，固定杆325与第三夹具321和第四夹具322的燕尾槽卡接，并放置于对应的凹槽312内，然后通过固定块326固定固定杆325的两端，以实现对第三夹具321和第四夹具322的固定。

其中，第三夹具321和第四夹具322相对设置且分别设置有与待上料物体的外周面对应的夹紧面，第二气缸323和第二气缸324传动第三夹具321和第四夹具322进行相对运动，进而通过两个夹具的夹紧面沿待上料管材的径向夹紧待上料管材。具体地，第二气缸323设置于第三夹具321远离第四夹具322的一侧，第二气缸324设置于第四夹具322远离第三夹具321的一侧。

其中，第二夹紧组件320的功能是辅助第一夹紧组件120进行径向测距的。具体地，通过第一支架旋转机构带动管材旋转，实现圆管渐开平面切割后，第二夹紧组件320迅速夹紧定位，第一夹紧组件120径向移动至所需切割长度位置并夹紧管材，此时第二夹紧组件320松开，旋转机构带动管材前进送料至切割位，再由第一夹紧组件120旋转，并进行切割。

本实施方式中的管材上料机构，包括：机架主体；第一支架，设置于机架主体上；第一夹紧组件，转动支撑于第一支架上，并用于夹紧待上料管材；第一传动机构，设置于第一支架上，并用于在第一夹紧组件夹紧待上料管材时传动第一夹紧组件和待上料管材绕待上料管材的轴向进行转动，实现了待上料管材的自动测定长度和旋转切割，并降低了切割成本，节省了人工成本，提高了切割精度。

请参阅图6，图6是本实用新型管材切割装置一实施方式的结构示意图。如图6所示，本实施方式中的管材切割装置包括：第一支架610、第一夹紧组件620、第一传动机构630、机架主体640、第二支架650、第二夹紧组件660以及切割头670。其中，切割头670设置在第二支架650上，第一支架610、第一夹紧组件620、第一传动机构630、机架主体640、第二支架650以及第二夹紧组件660均如上述实施方式所述，在此不做赘述。

其中，切割头670用于在待上料管材的转动对待上料管材进行切割。具体地，切割头670具体包括支架、平台组件、随动机构和切割头；其中平台组件用于活动支撑于支架上且用于连接切割头，随动机构与平台组件联动，且用于支撑于待切割物体的表面上，并在待切割物体与支架的相对运动过程中根据待切割物体的表面形状调节平台组件与支架的相对位置，进而使得切割头与待切割物体的表面之间的距离保持一致。

具体地，切割头670是固定在滑块上的，而滑块由气缸带动，可以随时调节管材于支架的相对运动过程中的位置，进而使得切割头与管材的表面之间的距离保存一致。

可选地，本实施方式中的管材切割装置还可以包括一人机交互电路(例如触摸屏)，用于实现待切割物体切割过程的数字化显示。

本实施方式中的管材切割装置中，包括管材上料机构和切割头，其中管材上料机构包括：机架主体；第一支架，设置于机架主体上；第一夹紧组件，转动支撑于第一支架上，并用于夹紧待上料管材；第一传动机构，设置于第一支架上，并用于在第一夹紧组件夹紧待上料管材时传动第一夹紧组件和待上料管材绕待上料管材的轴向进行转动，实现了待上料管材的测定长度和旋转切割，降低了切割成本，节省了人工成本，提高了切割精度。

请参阅图7，图7是本实用新型管材切割装置另一实施方式的结构示意图。本实施方式中的管材切割装置包括：第一支架701、第一夹紧组件702、第一传动机构703、机架主体704、第二支架705、第二夹紧组件706、切割头707、支撑座708、续机架709以及待上料管材710。其中，续机架709设置于机架主体704远离切割头707的一端，续机架709的个数不限，支撑座708可以设置在机架主体704和续机架709的任意位置，且个数不限。第一支架701、第一夹紧组件702、第一传动机构703、机架主体704、第二支架705、第二夹紧组件706以及切割头707均如上述实施方式所述，在此不做赘述。

可选地，本实施方式中的管材切割装置还可以包括PLC(可编程逻辑控制器，Programmable Logic Controller，PLC)触摸屏，用于实现待切割物体切割过程的数字化显示。

具体地，在其中一个具体地实施方式中，首先先由PLC编写好固定的控制管材切割装置的程序，然后由第二限位件来确定需要切割的待上料管材710的长度，每切完一根只需手动安装待上料管材710即可，其余的可以由PLC程序控制完成。切割流程为：先把待上料管材710放置在机架主体704和续机架709上，并调整机架主体704、续机架709以及支撑座708。然后松开第二夹紧组件706，并使得待上料管材710的圆管端面在切割头707气嘴的正下方，第一支架701在第一限位件处(如图中的A处)，夹紧第一夹紧组件702，并根据需要切割长度，调整第二限位件的位置(例如，第二限位件的位置可如图的B处)。启动PLC程序后，由第二电机通过丝杆驱动第一支架701和待上料管材710一起移动至B处，此时切割头707出激光，待上料管材710正旋旋转一圈，切割完成。接着，夹紧第二夹紧组件706，自动松开第一夹紧组件702，待上料管材710不动，第一支架701往回至A处的同时第一支架701往回反旋转，自动夹紧第一夹紧组件702，松开第二夹紧组件706，这样就又回到了初始状态。其中，第一支架701往回至A处的同时第一支架701往回反旋转的原因是第一夹紧组件702是由气缸制动的，带有气管，因此，第一支架701转一圈，就需要往反方向转回一圈。

可选地，若是改变第一夹紧组件702和第二夹紧组件706的夹紧面的直径，可实现不同管径的待上料管材710的切割。

可选地，若是改变第一夹紧组件702和第二夹紧组件706的夹紧面的形状，例如，把第一夹紧组件702和第二夹紧组件706的夹紧面变成方形，则可实现方形端面的待上料管材710的切割。

可选地，第一夹紧组件702和第二夹紧组件706除了可以用气缸进行夹紧之外，还可以采用其他方式进行夹紧。

可选地，本实施方式中的PLC系统也可以换作现有技术中的切割控制系统。

本实施方式中的管材切割装置中，包括管材上料机构和切割头，其中管材上料机构包括：机架主体；第一支架，设置于机架主体上；第一夹紧组件，转动支撑于第一支架上，并用于夹紧待上料管材；第一传动机构，设置于第一支架上，并用于在第一夹紧组件夹紧待上料管材时传动第一夹紧组件和待上料管材绕待上料管材的轴向进行转动，实现了待上料管材的自动测定长度和旋转切割，并降低了切割成本，节省了人工成本，提高了切割精度。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种管材上料机构，其特征在于，所述管材上料机构包括：

机架主体；

第一支架，设置于所述机架主体上；

第一夹紧组件，转动支撑于所述第一支架上，并用于夹紧待上料管材；

第一传动机构，设置于所述第一支架上，并用于在所述第一夹紧组件夹紧所述待上料管材时传动所述第一夹紧组件和所述待上料管材绕所述待上料管材的轴向进行转动。

2.根据权利要求1所述的管材上料机构，其特征在于，所述第一夹紧组件包括第一夹具、第二夹具以及至少一个第一气缸，所述第一夹具和所述第二夹具相对设置且分别设置有与所述待上料管材的外表面对应的夹紧面，所述第一气缸传动所述第一夹具和所述第二夹具进行相对运动，进而通过所述夹紧面沿所述待上料管材的径向夹紧所述待上料管材。

3.根据权利要求2所述的管材上料机构，其特征在于，所述第一气缸的数量为两个，且所述两个第一气缸中的一个设置于所述第一夹具远离所述第二夹具的一侧，所述两个第一气缸中的另一个设置于所述第二夹具远离所述第一夹具的一侧。

4.根据权利要求2所述的管材上料机构，其特征在于，所述第一传动机构包括第一电机、传动件以及转接件，其中所述转接件连接所述第一夹紧组件，所述传动件连接所述第一电机和所述转接件，并在所述第一电机的转动过程中带动所述转接件和所述第一夹紧组件进行同步转动。

5.根据权利要求4所述的管材上料机构，其特征在于，所述转接件与所述第一夹具和所述第二夹具以燕尾槽方式卡接，所述燕尾槽设置成使得所述第一夹具和所述第二夹具能够沿所述待上料管材的径向进行相对运动，所述第一夹具和所述第二夹具夹紧管材后绕所述待上料管材的轴向与所述转接件同步转动。

6.根据权利要求4所述的管材上料机构，其特征在于，所述传动件为套设于所述第一电机的转轴和所述转接件的外侧的链条或皮带。

7.根据权利要求1所述的管材上料机构，其特征在于，所述管材上料机构进一步包括第二传动机构，所述第二传动机构设置于所述机架主体上，并用于沿所述待上料管材的轴向在预设的起始位置和目标位置之间往复传动所述第一支架，进而在所述第一夹紧组件夹紧所述待上料管材时从所述起始位置向所述目标位置传动所述待上料管材。

8.根据权利要求7所述的管材上料机构，其特征在于，所述管材上料机构进一步包括第一限位件、第二限位件以及标尺，所述第一限位件、所述第二限位件和所述标尺设置于所述机架主体上，所述第一限位件用于限定所述第一支架的起始位置，所述第二限位件用于限定所述第一支架的目标位置，所述第一限位件和第二限位件之间的距离可调，所述标尺用于指示所述第一限位件和所述第二限位件之间的距离。

9.根据权利要求8所述的管材上料机构，其特征在于，所述管材上料机构进一步包括第二支架和第二夹紧组件，所述第二支架设置于所述机架主体上，所述第二夹紧组件设置于所述第二支架上，所述第二夹紧组件在所述第一支架传动到所述目标位置后夹紧所述待上料管材，进而允许所述第一夹紧组件释放所述待上料管材，并在所述第二传动机构的传动下返回所述起始位置。

10.一种管材切割装置，其特征在于，所述管材切割装置包括权利要求1-9任一项所述的管材上料机构以及切割头，其中所述切割头用于在所述待上料管材的转动对所述待上料管材进行切割。