CN204035796U - 管材自动上料激光切割机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管材自动上料激光切割机，包括自动上料装置、自动送料装置、激光***、以及控制箱，所述自动上料装置包括自动上料机架及设于所述自动上料机架内的多个并排布置的推料机构，所述自动送料装置包括与所述自动上料机架紧密相邻的切割床体、设于所述切割床体上的Y轴送料机构、Y轴伺服电机、以及Y轴伺服驱动器，所述Y轴送料机构包括Y向导轨、设于所述Y向导轨一端的U轴管材旋转机构、以及设于所述Y向导轨另一端的盲区移动装置。本实用新型提供的管材自动上料激光切割机可以进行自动上料，自动装夹，自动送料，减少了人工上料、夹紧、送料的繁重体力工作，减少了机床的停空时间，大大提高了生产效率。

Description

管材自动上料激光切割机

技术领域

本实用新型涉及激光切割技术领域，更具体地说，是涉及一种管材自动上料激光切割机。

背景技术

管材激光切割机就是将激光器产生的激光束照射到管材圆柱表面上任意一点，通过高聚焦的激光能量来使工件迅速融化并蒸发，同时通过控制出光能量大小、出光时间长短、与激光同轴吹辅助气体，对材料进行瞬间穿孔，在软件中设定图形，通过数控运动机构来控制管材进行W轴旋转，激光头X向和Y向移动，控制Z轴高度位置移动，从而使激光与材料的相对位置移动，以达到对材料进行激光切割的目的。

目前应用于管材加工的激光切割机有很多缺陷，具体表现如下：

1、上料困难。需要通过人员将料件一根一根置于夹具中，然后进行切割，且每次只能上料一根，频繁更换料件使操作人员疲惫，且费时，效率低。

2、管材切割送料很困难，而钢材很重，需要更多的人力和时间。

3、方管相贯线切割效果差，方管切割参数设置很困难。在切割方管时，激光头先在一个面上进行平面切割，然后翻转90度，再进行第二个面切割，再翻转90度，再进行第三个面切割，再翻转90度，再进行第四个面切割，普通管材切割机可以完成对这四个面切割，但是在四个面各自相交的线上进行切割就很困难，即对方管进行相贯切割，实现起来很困难，并且翻转方管切割相贯线时，转角处的材料比四个面上的材料厚，切割时的速度和功率不精准，导致切割过烧或者切割不穿，或者两边翻转不对称等问题。

4、不能切割异形管材。激光切割受管材局限，仅仅只能加工统一规格的圆管，或者只能加工正方形方管，不能加工扁管、槽钢等异形管材。

5、管材的装夹方式不稳定并且调整起来很困难。

6、切割过程中管材内壁上留下大量熔渣，很难清理。目前，激光切割机在圆柱面进行管材切割时，激光将材料熔化后，切割残渣就会直接附着到管材的内壁上，附着的残渣冷却后，很难进行清理，清理时也比较容易刮伤内壁。

7、加工完成时有大量剩余材料，无法加工，即盲区大。

8、手动确定加工原点易造成误差，损失材料。

综上所述，有必要对现有的管材激光切割机作进一步地改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述背景技术中所提到的问题，提供了一种管材自动上料激光切割机，该切割机采用PLC数控***编程，进行自动上料，自动装夹，自动送料，减少了人工上料、夹紧、送料的繁重体力工作，极大地减少了机床的停空时间，使生产效率得到了极大地增加，并且加工完成时剩余材料很少，大大降低了加工盲区，提高了工作效率。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

管材自动上料激光切割机，包括自动上料装置、自动送料装置、激光***、以及控制箱，所述自动上料装置包括自动上料机架及设于所述自动上料机架内的多个并排布置的推料机构，所述自动送料装置包括与所述自动上料机架紧密相邻的切割床体、设于所述切割床体上的Y轴送料机构、控制所述Y轴送料机构的Y轴伺服电机、以及控制所述Y轴伺服电机的Y轴伺服驱动器，所述Y轴送料机构包括设于所述切割床体上的Y向导轨、设于所述Y向导轨一端的U轴管材旋转机构、以及设于所述Y向导轨另一端的盲区移动装置。

进一步地，所述U轴管材旋转机构包括与所述Y向导轨通过滑块滑动连接的Y向滑板、设于所述Y向滑板上的旋转工作台、控制所述旋转工作台旋转的U轴伺服电机、以及控制所述U轴伺服电机的U轴伺服驱动器，所述旋转工作台内设有用于夹紧加工管材的自定心气动卡盘，所述盲区移动装置包括与所述Y向导轨通过滑块滑动连接的支撑滑板及设于所述支撑滑板上的支撑架，所述盲区移动装置的两侧分别设有挡料杆，所述两挡料杆相对布置，所述切割床体内设有多个用于支撑加工管材的支撑台。

进一步地，所述激光***包括激光电源、激光器、自动跟焦***、以及与所述激光器连接的制冷机，所述自动跟焦***包括激光切割头及连接所述激光器和所述激光切割头的随动装置，所述随动装置包括控制所述激光切割头运动的X轴运动机构和Z轴运动机构，所述X轴运动机构包括X轴伺服电机及控制所述X轴伺服电机的X轴伺服驱动器，所述Z轴运动机构包括Z轴伺服电机及控制所述Z轴伺服电机的Z轴伺服驱动器。

进一步地，所述激光器为Nd：YAG激光器或光纤激光器。

进一步地，所述自定心气动卡盘包括三个卡爪，所述卡爪内设有丝扣。

进一步地，所述自定心气动卡盘的尾端设有用于向加工管材一端吹高压气的高压气体管，所述加工管材另一端设有抽烟装置和落料装置，所述落料装置包括落料板及设于所述落料板末端的落料抽屉，所述落料板倾斜设置。

进一步地，所述激光切割机还包括红外线探测器。

进一步地，所述控制箱内设有PLC控制器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供的管材自动上料激光切割机采用PLC数控***编程，进行自动上料，自动装夹，自动送料，减少了人工上料、夹紧、送料的繁重体力工作，极大地减少了机床的停空时间，使生产效率得到了极大地增加，并且加工完成时剩余材料很少，大大降低了加工盲区，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图。

附图标记：1-切割床体，2-自动上料机架，3-推料机构，4-Y向导轨，5-旋转工作台，6-Y向滑板，7-自定心气动卡盘，8-支撑架，9-支撑滑板，10-支撑台，11-加工管材，12-挡料杆，13-落料板，14-激光器，15-激光切割头，16-随动装置，17-制冷机，18-控制箱。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1可知，管材自动上料激光切割机，包括自动上料装置、自动送料装置、激光***、以及控制箱18，自动上料装置包括自动上料机架2及设于自动上料机架2内的多个并排布置的推料机构3，自动送料装置包括与自动上料机架2紧密相邻的切割床体1、设于切割床体1上的Y轴送料机构、控制Y轴送料机构的Y轴伺服电机、以及控制Y轴伺服电机的Y轴伺服驱动器，Y轴送料机构包括设于切割床体1上的Y向导轨4、设于Y向导轨4一端的U轴管材旋转机构、以及设于Y向导轨4另一端的盲区移动装置。

本实施例中，U轴管材旋转机构包括与Y向导轨4通过滑块滑动连接的Y向滑板6、设于Y向滑板6上的旋转工作台5、控制旋转工作台5旋转的U轴伺服电机、以及控制U轴伺服电机的U轴伺服驱动器，旋转工作台5内设有用于夹紧加工管材11的自定心气动卡盘7，盲区移动装置包括与Y向导轨4通过滑块滑动连接的支撑滑板9及设于支撑滑板9上的支撑架8，盲区移动装置的两侧分别设有挡料杆12，两挡料杆12相对布置，切割床体1内设有多个用于支撑加工管材11的支撑台10。

本实施例中，激光***包括激光电源、激光器14、自动跟焦***、以及与激光器14连接的制冷机17，自动跟焦***包括激光切割头15及连接激光器14和激光切割头15的随动装置16，随动装置16包括控制激光切割头15运动的X轴运动机构和Z轴运动机构，X轴运动机构包括X轴伺服电机及控制X轴伺服电机的X轴伺服驱动器，Z轴运动机构包括Z轴伺服电机及控制Z轴伺服电机的Z轴伺服驱动器。

本实施例中，激光器14为Nd：YAG激光器或光纤激光器，自定心气动卡盘7包括三个卡爪，卡爪内设有丝扣。

本实施例中，自定心气动卡盘7的尾端设有用于向加工管材一端吹高压气的高压气体管，加工管材另一端设有抽烟装置和落料装置，落料装置包括落料板13及设于落料板13末端的落料抽屉，落料板13倾斜设置。

本实施例中，控制箱18内设有PLC控制器。

本实用新型采用三维立体激光切割软件，直接通过UG或者其它三维绘图软件将要切割的图形绘制好，然后保存导入到三维立体切割软件中，软件就能直接生成切割模型和路径，然后点击开始，软件就能按照切割路径控制设备的动作，完成切割过程，非常直观，只需按开始键，机床会自动进行加工，避免了每次加工完成后，需再次确定工作原点，再次按开始键的繁琐，提高了生产效率。

若要切割圆管、方形管、矩形管、扁管、工字钢、槽钢、U型管及其它异形管材，只需要在三维绘图软件上绘制对应材料形状的切割图形，直接导入软件中，同时配备不同的上料装置，加工即可，不受管材的外形和规格限制，大大提高了激光三维切割的应用。

本实用新型因为是立体软件绘制切割图形，所以在切割比如方形管这类需要先切割平面然后进行翻转再切割的图形时，软件可以自动识别翻转处的大小，什么时间该进行翻转，采用多大的速度进行翻转，翻转切割时，激光功率为多大，以达到最佳的控制和切割效果。

本实用新型包括红外线探测器，使用红外线探测器自动确定加工原点，精准地确定了加工时的原点位置，避免人工通过目视确定位置的误差以及造成的人员视觉的疲劳和材料的损失。

本实用新型通过检测切割头端部的铜质喷嘴与板材之间的电容值来捕捉切割头的高度，然后控制Z轴伺服驱动器、Z轴伺服电机，从而控制Z轴正向和负向运动，从而控制激光头的升降，保障激光切割头15在整个大的幅面下始终与材料保持设定值的距离，进行自动跟焦确定，同时，在激光头处有三个安装聚焦镜片的位置，分别可以安装80毫米、100毫米和120毫米这三种规格的聚焦镜片，用于在切割不同厚度材料使用不同焦距的聚焦镜片的工艺。

本实用新型中，外部供电输入电源给激光电源，激光电源产生高压激发点燃激光器14中的氙灯，氙灯对YAG晶体进行侧面泵浦产生激光，产生的激光经过聚光腔聚拢由两端输出，输出的激光在由输出镜片和全反镜片组成的谐振腔内进行来回振荡，通过输出镜的能量选择而输出，输出为1064nm的Nd：YAG激光，激光经过扩束镜进行改变发散角成为平行光，再在激光头处的45度反射镜改变激光传输传播路径，到达聚焦镜片，经过聚焦镜片的激光被聚焦形成很小的高功率密度的光斑点，经过喷嘴到达材料表面。

若采用光纤激光器，直接将光纤激光器振荡产生的激光导入到聚焦镜片前，进行聚焦成很小的高功率密度的光斑点到达材料表面。

高功率密度的光斑对材料进行高温熔化和升华，并同步沿激光轴吹入辅助气体，在材料上形成小孔，完成激光出光到击穿材料的动作。

管材旋转夹具通过气动夹紧管材后，可以保持夹紧固定材料，保证材料在激光头处的高度处于固定值，同时也可以支持送料，自定心气动卡盘7也即送料卡盘沿Y向运动，卡盘由伺服电机和伺服驱动器控制旋转，称为旋转U轴。

本实用新型自动上料后，通过自定心气动卡盘7将管材进行气动夹紧，保障了长的管材进行夹紧时的平整度、送料的精准度、以及激光头到整根管材的高度一致，且减少了人工夹紧的劳累，并且自定心气动卡盘7在夹紧管材时，三个卡爪是通过卡爪内部的丝扣进行同时收紧的，这样就可以保证被夹紧管材的中心与卡盘中心是同心的，解决了以往夹紧管材后，需要分别调节四个卡爪，然后调节管材与卡盘的同心度的问题，通过调节卡爪夹紧处的尺寸大小，可以让卡盘自适应地夹紧圆管、方管、U型钢、扁管、工字钢或槽钢等异形管材。

本实用新型在自定心气动卡盘7也即送料卡盘的尾端，装有一个高压气体管，在管材装夹好后，调节高压气体管，使高压气体管位于管材尾端的中心。在开始切割时，通过软件IO信号控制同步开启高压气，并提前若干时间，高压气沿管材吹到前端的切割处，带走切割时管材内壁产生的残渣，使管材切割完成后，内壁光洁，不需要二次处理，管材前端处有抽烟装置，能够将被高压气吹出来的残渣抽走，完成了整个管材在切割过程中的抽烟除渣动作。

本实用新型中的抽烟落料***由抽烟装置和落料装置组成，材料被切割为零件后，往下掉到落料板13上，落料板13呈一定角度倾斜，材料顺势滑行落入落料抽屉中。

本实用新型加工时盲区大大降低甚至无盲区，盲区移动装置采用滑动结构，加工到短料时，支撑滑板9会离开，从而使夹着的工件从头到位都能够切割，提高了工作效率。

本实用新型工作时通过控制机床Y轴的伺服驱动器和电机，控制着管材的送料，控制U轴的旋转来控制管材沿着激光头处的旋转位移，在移动过程中，不断形成小孔，最后这些小孔连成线，形成切割效果，控制X轴的伺服驱动器和电机，控制着在方管和异形管材切割时的激光头在管材表面的与进给方向垂直的运动。

本实用新型中，制冷机17通过内部水循环与激光器14相连接，对激光器14进行冷却，消除未被工作物质吸收的多余的能量，返回到制冷***的冷却水通过制冷***的压缩机和散热***，使水温降低至设定温度，从而保证激光器14的功率的一致性。

本实用新型提供的管材自动上料激光切割机采用PLC数控***编程，进行自动上料，自动装夹，自动送料，减少了人工上料、夹紧、送料的繁重体力工作，极大地减少了机床的停空时间，使生产效率得到了极大地增加，并且加工完成时剩余材料很少，大大降低了加工盲区，提高了工作效率。

本实用新型能够对6米长的标准管材，进行自动装料，自动切割，取代同类型价格昂贵的管材激光切割机，价格约是进口设备的三分之一，通过数控***控制，同时配备不同的上料装置，可对圆管、方管、矩形管、椭圆管、扁管、槽钢、U型管及其它异形管材进行精密切割，自动化程度高，性能可靠。

本实用新型采用全新自动上料送料装置，全钢架结构机床，配合气动卡盘夹紧机构，搭载选自武汉高能激光设备制造有限公司的自主基本型650W固体Nd：YAG激光器、增强型850W固体Nd：YAG激光器或高功率1200W固体Nd：YAG激光器，或者也可选配光纤激光器，通过PLC数控***控制，结合三维立体激光切割软件，进行稳定灵活管材自动上料、自动切割，能对市面上所有的方形管、圆管、矩形管、扁管、槽钢、U型管及其它异形管材进行激光切割加工，这种管材激光切割机具备三维绘图直观，操作轻松方便，自动上料、自动跟焦、自动切割等特点，且加工完毕后只剩余少量材料无法加工，降低了加工的盲区，切割成本低、效果好，不受图形困扰，自动化程度高，性价比高等优势。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.管材自动上料激光切割机，其特征在于，包括自动上料装置、自动送料装置、激光***、以及控制箱，所述自动上料装置包括自动上料机架及设于所述自动上料机架内的多个并排布置的推料机构，所述自动送料装置包括与所述自动上料机架紧密相邻的切割床体、设于所述切割床体上的Y轴送料机构、控制所述Y轴送料机构的Y轴伺服电机、以及控制所述Y轴伺服电机的Y轴伺服驱动器，所述Y轴送料机构包括设于所述切割床体上的Y向导轨、设于所述Y向导轨一端的U轴管材旋转机构、以及设于所述Y向导轨另一端的盲区移动装置。 

2.如权利要求1所述的管材自动上料激光切割机，其特征在于，所述U轴管材旋转机构包括与所述Y向导轨通过滑块滑动连接的Y向滑板、设于所述Y向滑板上的旋转工作台、控制所述旋转工作台旋转的U轴伺服电机、以及控制所述U轴伺服电机的U轴伺服驱动器，所述旋转工作台内设有用于夹紧加工管材的自定心气动卡盘，所述盲区移动装置包括与所述Y向导轨通过滑块滑动连接的支撑滑板及设于所述支撑滑板上的支撑架，所述盲区移动装置的两侧分别设有挡料杆，所述两挡料杆相对布置，所述切割床体内设有多个用于支撑加工管材的支撑台。 

3.如权利要求1所述的管材自动上料激光切割机，其特征在于，所述激光***包括激光电源、激光器、自动跟焦***、以及与所述激光器连接的制冷机，所述自动跟焦***包括激光切割头及连接所述激光器和所述激光切割头的随动装置，所述随动装置包括控制所述激光切割头运动的X轴运动机构和Z轴运动机构，所述X轴运动机构包括X轴伺服电机及控制所述X轴伺服电机的X轴伺服驱动器，所述Z轴运动机构包括Z轴伺服电机及控制所述Z轴伺服电机的Z轴伺服驱动器。 

4.如权利要求3所述的管材自动上料激光切割机，其特征在于，所述激光器为Nd：YAG激光器或光纤激光器。 

5.如权利要求2所述的管材自动上料激光切割机，其特征在于，所述自定心气动卡盘包括三个卡爪，所述卡爪内设有丝扣。 

6.如权利要求5所述的管材自动上料激光切割机，其特征在于，所述自定 心气动卡盘的尾端设有用于向加工管材一端吹高压气的高压气体管，所述加工管材另一端设有抽烟装置和落料装置，所述落料装置包括落料板及设于所述落料板末端的落料抽屉，所述落料板倾斜设置。 

7.如权利要求1所述的管材自动上料激光切割机，其特征在于，所述激光切割机还包括红外线探测器。 

8.如权利要求1所述的管材自动上料激光切割机，其特征在于，所述控制箱内设有PLC控制器。