CN218575271U - 一种管材坡口激光切割机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管材坡口激光切割机，其包括床身、移动卡盘、前卡盘、驱动装置、坡口摆轴装置及激光头。移动卡盘滑动设置于床身上，移动卡盘驱动管材在X轴方向上运动，前卡盘设置于床身上，前卡盘与移动卡盘同轴设置，前卡盘和/或移动卡盘能够驱动管材以X轴方向为轴线旋转。驱动装置设置于床身上，坡口摆轴装置设置于驱动装置上，激光头设置于坡口摆轴装置上；驱动装置能够驱动坡口摆轴装置在Y轴方向和Z轴方向上运动，坡口摆轴装置能够驱动激光头以A轴方向为轴线旋转。机床用于安装激光头的装置结构简单，有效地缩小了安装装置和机床的尺寸，提高了激光头的动态响应，并有效地降低了机床的故障率，进而提高了机床的切割效率。

Description

一种管材坡口激光切割机

技术领域

本实用新型涉及激光切割机床技术领域，尤其涉及一种管材坡口激光切割机。

背景技术

激光切割机是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝，从而达到切割的目的。管材激光切割机主要用于圆管、方管、矩形管、椭圆管、长圆管(跑道圆)、角钢、槽钢等管材的割孔和下料切断。管材坡口激光切割机是在管材激光切割机的基础功能上增加了坡口切割功能。然而，现有的管材坡口激光切割机存在用于安装激光头的装置结构复杂以及尺寸过大的情况，造成激光切割机动态响应慢、切割效率低、切割质量差等问题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点和不足，本实用新型提供一种管材坡口激光切割机，其解决了用于安装激光头的装置结构复杂和尺寸过大的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型的管材坡口激光切割机包括：

床身、移动卡盘、前卡盘、驱动装置、坡口摆轴装置以及激光头；

所述移动卡盘滑动设置于所述床身上，所述移动卡盘能够驱动管材在X轴方向上运动，所述前卡盘设置于所述床身上，所述前卡盘与所述移动卡盘同轴设置，所述前卡盘和/或所述移动卡盘能够驱动管材以X轴方向为轴线旋转；

所述驱动装置设置于所述床身上，所述坡口摆轴装置设置于所述驱动装置上，所述激光头设置于所述坡口摆轴装置上；所述驱动装置能够驱动所述坡口摆轴装置在Y轴方向和Z轴方向上运动，所述坡口摆轴装置能够驱动所述激光头以A轴方向为轴线旋转；

其中，X轴方向与Y轴方向垂直，X轴方向和Y轴方向均与Z轴方向垂直，A轴方向与Y轴方向平行。

可选地，所述坡口摆轴装置包括摆轴座以及设置于所述摆轴座上的动力单元和减速机；

所述摆轴座设置于所述驱动装置上，所述驱动装置能够驱动所述摆轴座在Y轴方向和Z轴方向上运动；

所述激光头通过所述减速机连接所述动力单元，所述动力单元能够驱动所述激光头以A轴方向为轴线旋转。

可选地，所述动力单元为伺服电机，所述伺服电机的转轴与Y轴方向平行。

可选地，所述减速机为谐波减速机，所述谐波减速机的第一端与所述动力单元连接，所述谐波减速机的第二端与所述激光头连接；

所述谐波减速机的第二端设置有限位件。

可选地，所述激光头上设置有电缆安装架，所述电缆安装架的中轴线与所述伺服电机的转轴的中轴线共线。

可选地，所述驱动装置包括安装机构、第一运动机构以及第二运动机构；

所述安装机构设置于所述床身上，所述第一运动机构滑动设置于所述安装机构上，所述第一运动机构能够在Y轴方向上运动；

所述第二运动机构滑动设置于所述第一运动机构上，所述第二运动机构能够在Z轴方向上运动；

所述坡口摆轴装置设置于所述第二运动机构上。

可选地，所述安装机构包括横梁，所述横梁设置于所述前卡盘的上方，所述横梁与Y轴方向平行；

所述第一运动机构滑动设置于所述横梁上。

可选地，所述第一运动机构包括机头座以及设置于所述横梁上的第一电机、第一丝杠组件和第一滑轨；

所述第一滑轨和所述第一丝杠组件的丝杆均与Y轴方向平行，所述第一电机的转轴与所述第一丝杠组件的丝杆连接；

所述机头座与所述第一滑轨滑动连接，且所述机头座与所述第一丝杠组件的丝母连接；

所述第二运动机构设置于所述机头座上。

可选地，所述第二运动机构包括滑板以及设置于所述机头座上的第二电机、第二丝杠组件和第二滑轨；

所述第二滑轨和所述第二丝杠组件的丝杆均与Z轴方向平行，所述第二电机的转轴与所述第二丝杠组件的丝杆连接；

所述滑板与所述第二滑轨滑动连接，且所述滑板与所述第二丝杠组件的丝母连接；

所述坡口摆轴装置设置于所述滑板上。

可选地，所述床身上成对设置有第三滑轨，所述移动卡盘与所述第三滑轨滑动连接。

(三)有益效果

管材坡口激光切割机通过移动卡盘、前卡盘、驱动装置以及坡口摆轴装置的联动，管材或待加工的工件能够沿X轴方向移动及以X轴方向为轴线转动，激光头能够沿Y轴和Z轴方向移动，并以A轴方向为轴线旋转，即可产生五个轴的复合运动，实现三维坡口的切割。管材坡口激光切割机用于安装激光头的装置结构简单，有效地缩小了安装装置和机床的尺寸，提高了激光头的动态响应，并有效地降低了机床的故障率，进而提高了机床的切割效率和切割质量。

附图说明

图1为本实用新型的管材坡口激光切割机的结构示意图；

图2为本实用新型的管材坡口激光切割机的驱动装置、坡口摆轴装置以及激光头安装示意图；

图3为图1中在B处的放大图；

图4为本实用新型的管材坡口激光切割机的第二运动机构的剖视图。

【附图标记说明】

100：床身；101：管材；

1：移动卡盘；2：前卡盘；

3：驱动装置；30：横梁；311：机头座；312：第一丝杠组件；313：第一滑轨；321：滑板；322：第二电机；323：第二丝杠组件；324：第二滑轨；

4：坡口摆轴装置；41：摆轴座；42：动力单元；43：减速机；44：限位件；45：电缆安装架；

5：激光头；

6：第三滑轨。

具体实施方式

为了更好地解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”......等方位名词以图1的定向为参照。

虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本实用新型提供了一种管材坡口激光切割机，用于圆管、方管、矩形管、椭圆管、长圆管(跑道圆)、角钢、槽钢等材料的割孔和下料切断。管材坡口激光切割机包括床身100、移动卡盘1、前卡盘2、驱动装置3、坡口摆轴装置4以及激光头5。其中，床身100上成对设置有第三滑轨6，移动卡盘1与第三滑轨6滑动连接。移动卡盘1能够通过人工或机械设备的驱动在X轴方向上运动，从而驱动夹紧在移动卡盘1上的管材101在X轴方向上运动；前卡盘2固定安装在床身100上，前卡盘2与移动卡盘1同轴设置，以使夹持在两个卡盘上的管材101的中轴线与X轴方向平行。前卡盘2和/或移动卡盘1为常规驱动设备，能够夹持并驱动管材101以X轴方向为轴线旋转，移动卡盘1夹紧管材101并沿床身100前后移动，移动卡盘1进给到位后，移动卡盘1与前卡盘2同步转动，带动管材101沿管材101中轴线转动。驱动装置3设置于床身100上，坡口摆轴装置4设置于驱动装置3上，激光头5设置于坡口摆轴装置4上。驱动装置3能够驱动坡口摆轴装置4在Y轴方向和Z轴方向上运动，坡口摆轴装置4能够驱动激光头5以A轴方向为轴线旋转；其中，X轴方向与Y轴方向垂直，X轴方向和Y轴方向均与Z轴方向垂直，A轴方向与Y轴方向平行。管材坡口激光切割机通过移动卡盘1、前卡盘2、驱动装置3以及坡口摆轴装置4的联动，管材101或待加工的工件能够沿X轴方向移动及以X轴方向为轴线转动，激光头5能够沿Y轴和Z轴方向移动，并以A轴方向为轴线旋转，即可产生五个轴的复合运动，实现三维坡口的切割。管材坡口激光切割机用于安装激光头5的装置结构简单，有效地缩小了安装装置和机床的尺寸，提高了激光头5的动态响应，并有效地降低了机床的故障率，进而提高了机床的切割效率和切割质量。

如图2所示，坡口摆轴装置4包括摆轴座41以及设置于摆轴座41上的动力单元42和减速机43。摆轴座41设置于驱动装置3上，驱动装置3用于驱动摆轴座41在Y轴方向和Z轴方向上运动。摆轴座41优选为铸铝材质，可有效降低重量、提高Y轴的Z轴的响应速度。激光头5通过减速机43连接动力单元42，动力单元42用于驱动激光头5以A轴方向为轴线旋转。优选地，动力单元42为采用结构简单且性能稳定的伺服电机，伺服电机的转轴与Y轴方向平行，简化了管材101坡口激光切割机的结构，进而降低了机床的成本。减速机43为谐波减速机43，谐波减速机43的第一端与动力单元42连接，谐波减速机43的第二端与激光头5连接。通过伺服电机与谐波减速机43的配合来驱动激光头5以A轴方向为轴线旋转，谐波减速机43的第二端设置有限位件44，限位件44包括多个限位块，其中两个限位块两件安装于谐波减速机43的第二端的旋转盘两侧并随旋转盘转动，两个限位块之间的夹角优选为90°，摆轴座41的最下方安装有第三个限位块，用于限制从旋转盘上的两个限位块的旋转角度，从而限制激光头5的转动角度以竖直平面为中对称面±45°。摆轴座41最下方安装固定的限位块设计有止口，旋转盘与限位块安装处同样设计有止口，旋转盘上的限位块与摆轴座41上的限位块发生碰撞时止口定位有效防止限位块错位或固定螺钉断裂。

如图2所示，激光头5上设置有电缆安装架45，电缆安装架45的中轴线与伺服电机的转轴的中轴线共线，在激光头5摆动时，光缆摆动幅度小，有效减少了因光缆摆动幅度过大造成的光缆故障的情况发生，提高了稳定性。

如图2、图3以及图4所示，驱动装置3包括安装机构、第一运动机构以及第二运动机构。其中，安装机构设置于床身100上，第一运动机构滑动设置于安装机构上，第一运动机构能够在Y轴方向上运动，第二运动机构滑动设置于第一运动机构上，第二运动机构能够在Z轴方向上运动，坡口摆轴装置4设置于第二运动机构上。

具体地，参见图3，安装机构包括横梁30，横梁30设置于前卡盘2的上方，横梁30与Y轴方向平行。第一运动机构包括机头座311以及设置于横梁30上的第一电机、第一丝杠组件312和成对设置的第一滑轨313，第一电机采用拖链连接控制器。第一丝杠组件312优选为滚珠丝杠，第一丝杠组件312的丝杆的两端均采用滚珠丝杠轴承转动安装在横梁30上，第一滑轨313和第一丝杠组件312的丝杆均与Y轴方向平行，第一电机的转轴与第一丝杠组件312的丝杆通过联轴器连接以驱动丝杆旋转。机头座311与第一滑轨313滑动连接，且机头座311与第一丝杠组件312的丝母连接。机头座311受第一滑轨313的限制只能在第一滑轨313上滑动，当丝杆旋转时，通过丝母驱动机头座311在第一滑轨313上运动。

如图2和图4所示，第二运动机构包括滑板321以及设置于机头座311上的第二电机322、第二丝杠组件323和成对设置的第二滑轨324，第二电机322采用拖链连接控制器。第二丝杠组件323优选为滚珠丝杠，第二丝杠组件323的丝杆的两端均采用滚珠丝杠轴承转动安装在机头座311上，第二滑轨324和第二丝杠组件323的丝杆均与Z轴方向平行，第二电机322的转轴与第二丝杠组件323的丝杆通过联轴器连接以驱动丝杆旋转。滑板321与第二滑轨324滑动连接，且滑板321与第二丝杠组件323的丝母连接，第二电机322通过驱动丝杆旋转从而驱动滑板321在第二滑轨324上运动。坡口摆轴装置4的摆轴座41设置于滑板321上随滑板321在Z轴方向上下移动。

管材101由移动卡盘1及前卡盘2夹紧，移动卡盘1及前卡盘2同步旋转带动管材101沿管材101轴线中心旋转，移动卡盘1前后移动，带动管材101沿管材101轴线前后移动，即管材101通过移动卡盘1及前卡盘2的带动可实现X轴方向的移动及转动。第一运动机构带动摆轴机头部件左右移动，实现Y轴方向的移动。激光头5通过摆轴座41安装在滑板321上，实现Z轴方向的移动激光头5通过旋转盘实现以A轴方向为轴线的转动。通过管材坡口激光切割机各功能部件的联动，管材101或待加工的工件可沿X轴方向移动及转动，激光头5可在Y轴方向和Z轴方向移动，并能以A轴为轴线旋转，即可产生五个轴的复合运动，实现三维坡口的切割。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种管材坡口激光切割机，其特征在于，所述管材坡口激光切割机包括床身(100)、移动卡盘(1)、前卡盘(2)、驱动装置(3)、坡口摆轴装置(4)以及激光头(5)；

所述移动卡盘(1)滑动设置于所述床身(100)上，所述移动卡盘(1)能够驱动管材(101)在X轴方向上运动，所述前卡盘(2)设置于所述床身(100)上，所述前卡盘(2)与所述移动卡盘(1)同轴设置，所述前卡盘(2)和/或所述移动卡盘(1)能够驱动管材(101)以X轴方向为轴线旋转；

所述驱动装置(3)设置于所述床身(100)上，所述坡口摆轴装置(4)设置于所述驱动装置(3)上，所述激光头(5)设置于所述坡口摆轴装置(4)上；所述驱动装置(3)能够驱动所述坡口摆轴装置(4)在Y轴方向和Z轴方向上运动，所述坡口摆轴装置(4)能够驱动所述激光头(5)以A轴方向为轴线旋转；

其中，X轴方向与Y轴方向垂直，X轴方向和Y轴方向均与Z轴方向垂直，A轴方向与Y轴方向平行。

2.如权利要求1所述的管材坡口激光切割机，其特征在于，所述坡口摆轴装置(4)包括摆轴座(41)以及设置于所述摆轴座(41)上的动力单元(42)和减速机(43)；

所述摆轴座(41)设置于所述驱动装置(3)上，所述驱动装置(3)能够驱动所述摆轴座(41)在Y轴方向和Z轴方向上运动；

所述激光头(5)通过所述减速机(43)连接所述动力单元(42)，所述动力单元(42)能够驱动所述激光头(5)以A轴方向为轴线旋转。

3.如权利要求2所述的管材坡口激光切割机，其特征在于，所述动力单元(42)为伺服电机，所述伺服电机的转轴与Y轴方向平行。

4.如权利要求2所述的管材坡口激光切割机，其特征在于，所述减速机(43)为谐波减速机(43)，所述谐波减速机(43)的第一端与所述动力单元(42)连接，所述谐波减速机(43)的第二端与所述激光头(5)连接；

所述谐波减速机(43)的第二端设置有限位件(44)。

5.如权利要求3所述的管材坡口激光切割机，其特征在于，所述激光头(5)上设置有电缆安装架(45)，所述电缆安装架(45)的中轴线与所述伺服电机的转轴的中轴线共线。

6.如权利要求1-5任意一项所述的管材坡口激光切割机，其特征在于，所述驱动装置(3)包括安装机构、第一运动机构以及第二运动机构；

所述安装机构设置于所述床身(100)上，所述第一运动机构滑动设置于所述安装机构上，所述第一运动机构能够在Y轴方向上运动；

所述第二运动机构滑动设置于所述第一运动机构上，所述第二运动机构能够在Z轴方向上运动；

所述坡口摆轴装置(4)设置于所述第二运动机构上。

7.如权利要求6所述的管材坡口激光切割机，其特征在于，所述安装机构包括横梁(30)，所述横梁(30)设置于所述前卡盘(2)的上方，所述横梁(30)与Y轴方向平行；

所述第一运动机构滑动设置于所述横梁(30)上。

8.如权利要求7所述的管材坡口激光切割机，其特征在于，所述第一运动机构包括机头座(311)以及设置于所述横梁(30)上的第一电机、第一丝杠组件(312)和第一滑轨(313)；

所述第一滑轨(313)和所述第一丝杠组件(312)的丝杆均与Y轴方向平行，所述第一电机的转轴与所述第一丝杠组件(312)的丝杆连接；

所述机头座(311)与所述第一滑轨(313)滑动连接，且所述机头座(311)与所述第一丝杠组件(312)的丝母连接；

所述第二运动机构设置于所述机头座(311)上。

9.如权利要求8所述的管材坡口激光切割机，其特征在于，所述第二运动机构包括滑板(321)以及设置于所述机头座(311)上的第二电机(322)、第二丝杠组件(323)和第二滑轨(324)；

所述第二滑轨(324)和所述第二丝杠组件(323)的丝杆均与Z轴方向平行，所述第二电机(322)的转轴与所述第二丝杠组件(323)的丝杆连接；

所述滑板(321)与所述第二滑轨(324)滑动连接，且所述滑板(321)与所述第二丝杠组件(323)的丝母连接；

所述坡口摆轴装置(4)设置于所述滑板(321)上。

10.如权利要求1-5任意一项所述的管材坡口激光切割机，其特征在于，所述床身(100)上成对设置有第三滑轨(6)，所述移动卡盘(1)与所述第三滑轨(6)滑动连接。

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