CN211192548U - 一种用于管材的激光切割装置 - Google Patents

Abstract

一种用于管材的激光切割装置，包括机架、管材推送机构、管材检测机构、管材定长切割机构以及数控操作***；所述管材推送机构、管材检测机构及管材定长切割机构依次设置在所述机架上；在激光切割前进行管材的长度检测，测量待切割管材的真实长度，采用柔性激光测距结构测量管材的绝对位置，可以不受管材磨损的限制，无视机械磨损。在柔性激光测距之后还可以通过激光切割机构中的Y轴进行实时补偿，保证管材的切割精度。同时，Y轴可以复用，并与卡盘进行插补运动，可以激光切割出任意图形。另外还设有辅助夹紧机构，可以辅助校正管材且不与切割干涉。

Description

一种用于管材的激光切割装置

技术领域

本实用新型属于激光切割技术领域，涉及一种用于管材的激光切割装置。

背景技术

随着机械五金、建筑加工、运动器材等行业的发展，管材加工应用越来越普遍。对于管材的切割，通常采用砂轮切割等对管材进行切割处理，虽然该种方式使用方便，但其切割效率低、精度低。随着激光切割技术的兴起，采用激光切割管材已经在加工行业中得到广泛的应用。一般的，激光切割设备通常都是采用管材旋转而切割头固定的方式进行切割，但该种方式生产效率低、材料的利用率低，为此，人们研发出管材不旋转而切割头旋转的方式来代替传统的激光切管技术，而且切割时管材和切割头将同步横向进给，从而提高生产效率，但目前市场上利用该种切割技术的激光切割设备在切割头旋转的过程中，光纤/电气线管(线缆)容易折断，从而影响了设备的使用寿命，并相应地增加了设备的维修成本。

现有的管材激光切割机多以T系列或者TA系列的金属管材激光切割机为主，就功能性价比而言还是比较高的。但是对于管材定段激光切割加工而言，使用此系列激光切割机无异于大材小用。但是如果仅仅使用激光切割头进行管材切割，管材的进给旋转都采用人工操作，不仅对工人经验水平要求严格，而且成品率会大大降低，废品率很大，大大降低了收益。而且，现有技术中，激光快速切割管材精度一般在±0.1mm。且随着激光切割机定位机构的磨损，精度误差会不可控，而且会越来越大。对于较长管材的精度误差会更大，一般在±1mm；且仅仅能够切断管材，而不能在管材上切割任意图形。

因此，如何解决上述问题，是本领域技术人员着重要研究的内容。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本实用新型目的在于提供一种用于管材的激光切割装置

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于管材的激光切割装置，包括机架、管材推送机构、管材检测机构、管材定长切割机构以及数控操作***；所述管材推送机构、管材检测机构及管材定长切割机构依次设置在所述机架上；

所述管材推送机构包括用于安放所述管材的V型槽支撑机构、与所述管材尾端接触的推杆及驱动所述推杆水平推动所述管材向前移动的第一伺服电机；

所述管材检测机构设置在所述管材定长切割机构前端；包括第一检测传感器、第二检测传感器；所述第一检测传感器和第二检测传感器沿所述管材运动的方向相距设置；并用以测量所述管材的长度；

所述管材定长切割机构包括管材卡固结构、柔性激光测距结构及激光切割机构；所述管材卡固结构设置在所述管材检测机构的后端；所述管材卡固结构包括供所述管材穿过的卡盘及旋转机构；所述旋转机构包括旋转轴、驱动所述旋转轴转动的驱动电机；所述卡盘与所述旋转轴相对固定连接，所述卡盘在所述旋转轴的作用下带动所述管材转动；所述管材穿过所述卡固结构后，其端部碰触所述柔性激光测距结构；所述柔性激光测距结构包括底座、弹性靠板及激光测距仪，所述弹性靠板设置在所述底座上，并沿X轴方向可作往复移动；所述激光测距仪设置在所述弹性靠板上；所述激光切割机构包括激光切割头、水平移动座及Y轴；所述激光切割头固定在所述Y轴的下方，并设置在所述管材穿过的路径上方，且可随Y轴作竖直方向的上下移动；所述Y轴滑动设置在所述水平移动座上；所述水平移动座上设有水平调节数控伺服缸，用来调节激光切割头的水平位移；所述Y轴上设有垂直调节电动伺服缸，用来调节激光切割头的竖直位移；所述激光切割头在Y轴的带动下，与所述卡盘的旋转轴进行插补运动，完成管材的切割；所述数控操作***与所述管材定长切割机构及第一伺服电机信号连接。

上述方案中，有关内容解释如下：

1、上述方案中，还包括辅助夹紧机构；所述辅助夹紧机构设置在所述弹性靠板的前端；所述辅助夹紧机构中部设有供管材穿过的支撑槽孔；所述支撑槽孔与所述卡盘、柔性激光测距结构同轴线设置。该支撑槽孔用以辅助校正管材且不与激光切割头干涉；当待切割的管材为短工件时，辅助夹紧机构不动作；当待切割的管材为长度较长时，管材的端部发生下垂或摆动时，辅助夹紧机构夹紧正待切割的管材。所述辅助夹紧机构的下方还设置有用于止挡的感应装置。

2、上述方案中，所述卡盘为圆形，所述卡盘由至少两个的卡扣拼合组成与待切割管材的管径匹配的圆形，用于校准固定待切割管材的中心位置。卡盘经旋转轴带动与Y轴进行插补运动，可以完成对待切割管材的定长切断以及任意图形的切割。

3、上述方案中，所述第一检测传感器和所述第二检测传感器的旁侧均设有管材压紧机构；所述管材压紧机构包括压紧块和驱动气缸；所述驱动气缸固定在所述机架上，所述驱动气缸的作用端与所述压紧块固定连接，并驱动所述压紧块沿垂直于所述管材运动的方向上下移动。

4、上述方案中，所述V型槽支撑机构的截面为V型。该V型槽支撑机构适用于不同管径的管材，并使得待切割管材可以在该V型槽内移动。

5、上述方案中，还包括收料结构，所述收料结构设置在所述管材卡固结构和柔性激光测距结构之间位置的下方。

6、上述方案中，所述旋转轴可带动待切割管材旋转360度。驱动所述旋转轴转动的驱动电机为由光栅尺读数的旋转电机；采用光栅尺读数的旋转电机控制旋转轴，能够使加工精度和速度都大大提升。所述卡盘为气动卡盘。

本实用新型工作原理：在加工时，将待切割管材置于机架上的V型槽槽道内，管材推送机构推动未知长度的待切割管材向前移动至管材检测机构处；管材检测机构通过第一检测传感器和第二检测传感器，测量出待加工管材的实际长度(所得管材长度精度误差±0.1mm)；测量出准备切割的管材长度后，管材推送机构继续推送管材的待加工端推送至卡固结构的卡盘处，并穿过卡盘，使待切割的管材端部与柔性激光测距结构中的弹性靠板接触，从而激光测距仪获得数据，并通过Y轴在水平移动座上的水平移动来进行实时补偿(精度误差±0.03mm)，以此确定待切割管材的坐标系，确定坐标系后，Y轴可复用，由数控操作***控制激光切割头与卡盘旋转轴进行插补运动，完成任意图形切割。本实用新型采用激光测距定位，无视机械磨损，可测量绝对位置。当所需切割的管材太长时，在机架上增加安装辅助支撑机构，用以支撑管材，防止其在切割过程中由于重力作用而发生变形，提高了切割质量。切割完成后，由自动收料单元进行整理收料，至此，一次切割完成。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的有益效果如下：

本实用新型提供的一种用于管材的激光切割装置，在激光切割前进行管材的长度检测，测量待切割管材的真实长度，采用柔性激光测距结构测量管材的绝对位置，可以不受管材磨损的限制，无视机械磨损。在柔性激光测距之后还可以通过激光切割机构中的Y轴进行实时补偿，保证管材的切割精度。同时，Y轴可以复用，并与卡盘进行插补运动，可以激光切割出任意图形。另外还设有辅助夹紧机构，可以辅助校正管材且不与切割干涉。保证激光切割头中心线与管材中心重合，确保加工精度，加工成品率高，适用于管材的高效切割加工

本实用新型中数控操作***与EtherCAT总线通讯，绝对值编码器总线伺服电机，能够有效的保证机器的稳定、高速和高精。

附图说明

图1为本实用新型的原理结构示意图；

图2为本实用新型的带有辅助夹紧结构的原理结构示意图；

图3为本实用新型中辅助夹紧结构的截面结构示意图；

图4为本实用新型中卡固结构的截面结构示意图。

以上图形中：1、机架；2、管材；3、推杆；4、第一伺服电机；5、第一检测传感器；6、第二检测传感器；7、压紧块；8、驱动气缸；9、管材卡固结构；10、柔性激光测距结构；101、底座；102、弹性靠板；103、激光测距仪；11、卡盘；111、卡扣；12、激光切割头；13水平移动座；14、Y轴；15、辅助夹紧机构；151、支撑槽孔。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例结合附图说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

实施例

如图1-图4所示；

一种用于管材的激光切割装置，包括机架1、管材推送机构、管材检测机构、管材定长切割机构以及数控操作***(图中未示出)；所述管材推送机构、管材检测机构及管材定长切割机构依次设置在所述机架1上；

所述管材推送机构包括用于安放所述管材2的V型槽支撑机构、与所述管材2尾端接触的推杆3及驱动所述推杆3水平推动所述管材2向前移动的第一伺服电机4；所述V型槽支撑机构(图中未示出)的截面为V型。该V型槽支撑机构由两块支撑板呈夹角拼合而成；所述管材2置放于该V型槽内；该V型槽支撑机构的夹角小于90度，以适用于不同管径的管材，并使得待切割管材可以在该V型槽内移动。

所述管材检测机构设置在所述管材定长切割机构前端；包括第一检测传感器5、第二检测传感器6；所述第一检测传感器5和第二检测传感器6沿所述管材2运动的方向相距设置；并用以测量所述管材2的长度；所述第一检测传感器5和所述第二检测传感器6的旁侧均设有管材压紧机构；所述管材压紧机构包括压紧块7和驱动气缸8；所述驱动气缸8固定在所述机架(图中未示出)上，(图中机架为示意结构，实为一框架结构，各机构均固定支撑在机架的框架结构上；所述机架)；所述驱动气缸8的作用端与所述压紧块7固定连接，并驱动所述压紧块7沿垂直于所述管材2运动的方向上下移动。

所述管材定长切割机构包括管材卡固结构9、柔性激光测距结构10及激光切割机构；所述管材卡固结构9设置在所述管材检测机构的后端；所述管材卡固结构9包括供所述管材2穿过的卡盘11及旋转机构；所述旋转机构包括旋转轴(图中未示出)、驱动所述旋转轴转动的驱动电机(图中未示出)；所述卡盘11与所述旋转轴相对固定连接，所述卡盘11在所述旋转轴的作用下带动所述管材转动；所述旋转轴可带动待切割管材旋转360度。所述卡盘11为圆形，所述卡盘11由至少两个的卡扣111拼合组成与待切割管材2的管径匹配的圆形，用于校准固定待切割管材2的中心位置。卡盘11经旋转轴带动与Y轴14进行插补运动，可以完成对待切割管材2的任意图形切割。

所述管材2穿过所述卡固结构9后，其端部碰触所述柔性激光测距结构10；所述柔性激光测距结构包括底座101、弹性靠板102及激光测距仪103，所述弹性靠板102设置在所述底座101上，并沿X轴方向可作往复移动；所述激光测距仪103设置在所述弹性靠板102上；所述激光切割机构包括激光切割头12、水平移动座13及Y轴14；所述激光切割头12固定在所述Y轴14的下方，并设置在所述管材2穿过的路径上方，且可随Y轴14作竖直方向的上下移动；所述Y轴14滑动设置在所述水平移动座13上；所述水平移动座13上设有水平调节数控伺服缸(图中未示出)，用来调节激光切割头12的水平位移；所述Y轴14上设有垂直调节电动伺服缸(图中未示出)，用来调节激光切割头12的竖直位移；所述激光切割头12在Y轴14的带动下，与所述卡盘11的旋转轴进行插补运动，完成管材的切割；所述数控操作***与所述管材定长切割机构及第一伺服电机4信号连接。

还包括辅助夹紧机构；所述辅助夹紧机构15设置在所述弹性靠板102的前端；所述辅助夹紧机构中部设有供管材穿过的支撑槽孔151；所述支撑槽孔151与所述卡盘11、柔性激光测距结构10同轴线设置。该支撑槽孔151用以辅助校正管材2且不与激光切割头12干涉；当待切割的管材2为短工件时，辅助夹紧机构15不动作；当待切割的管材2为长度较长时，管材2的端部发生下垂或摆动时，辅助夹紧机构15夹紧正待切割的管材2。

还包括收料结构，所述收料结构设置在所述管材卡固结构9和柔性激光测距结构10之间位置的下方。

在加工时，将待切割管材置于机架上的V型槽槽道内，管材推送机构的推杆在第一伺服电机的驱动下，推动未知长度的待切割管材向前移动至管材检测机构处；管材检测机构通过第一检测传感器和第二检测传感器测量出待加工管材的实际长度(所得管材长度精度误差±0.1mm)；在测量出准备切割的管材长度后，管材推送机构的推杆继续推送管材的待加工端推送至卡固结构的卡盘处，并穿过卡盘，使待切割的管材端部与柔性激光测距结构中的弹性靠板接触，从而激光测距仪获得数据，并通过Y轴在水平移动座上的水平移动来进行实时补偿(精度误差±0.03mm)，以此确定待切割管材的坐标系，确定坐标系后，Y轴可复用，由数控操作***控制激光切割头与卡盘旋转轴进行插补运动，对凸伸出卡盘的待切割管材进行切割(定长或任意图形切割)；一次切割完成后，管材推送机构继续将待切割管材向前推送；并穿过卡盘，使待切割的管材端部与柔性激光测距结构中的弹性靠板接触，从而激光测距仪获得数据，并通过Y轴在水平移动座上的水平移动来进行实时补偿；以此确定待切割管材的坐标系，由数控操作***控制激光切割头与卡盘旋转轴进行插补运动，对凸伸出卡盘的待切割管材完成任意图形切割。本实用新型采用激光测距定位，无视机械磨损，可测量绝对位置。当所需切割的管材太长时，在机架上增加安装辅助支撑机构，用以支撑管材，防止其在切割过程中由于重力作用而发生变形，提高了切割质量。切割完成后，由自动收料单元进行整理收料。

本实用新型提供的一种用于管材的激光切割装置，在激光切割前进行管材的长度检测，测量待切割管材的真实长度，采用柔性激光测距结构测量管材的绝对位置，可以不受管材磨损的限制，无视机械磨损。在柔性激光测距之后还可以通过激光切割机构中的Y轴进行实时补偿，保证管材的切割精度。同时，Y轴可以复用，并与卡盘进行插补运动，可以激光切割出任意图形。另外还设有辅助夹紧机构，可以辅助校正管材且不与切割干涉。

本实用新型数控操作***与EtherCAT总线通讯，绝对值编码器总线伺服电机，能够有效的保证机器的稳定、高速、高精。

本实用新型卡固结构和管材辅助夹紧支撑机构的组合使用，便于长管的连续切割；管材辅助夹紧支撑机构支撑管材时，卡盘松开，此时旋转驱动电机可实现X向位移，即管材的加工工位发生变化，当管材的加工工位固定好后，卡盘夹住管材，激光切割头继续开始加工管材的下一个工位，如此反复，实现同一管材无需取下，即可连续加工的目的，大大节约了人力；管材推送机构、管材检测机构以及管材定长切割机构的设置，激光切割头能够沿Y轴和水平移动座的方向调节，激光切割头的轴线分别于沿Y轴和水平移动座的方向与管材轴线垂直，用于调节管材的水平和同轴度，调节精度高。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种用于管材的激光切割装置，其特征在于：包括机架、管材推送机构、管材检测机构、管材定长切割机构以及数控操作***；所述管材推送机构、管材检测机构及管材定长切割机构依次设置在所述机架上；

所述管材推送机构包括用于安放所述管材的V型槽支撑机构、与所述管材尾端接触的推杆及驱动所述推杆水平推动所述管材向前移动的第一伺服电机；

所述管材检测机构设置在所述管材定长切割机构前端；包括第一检测传感器、第二检测传感器；所述第一检测传感器和第二检测传感器沿所述管材运动的方向相距设置；并用以测量所述管材的长度；

所述管材定长切割机构包括管材卡固结构、柔性激光测距结构及激光切割机构；所述管材卡固结构设置在所述管材检测机构的后端；所述管材卡固结构包括供所述管材穿过的卡盘及旋转机构；所述旋转机构包括旋转轴、驱动所述旋转轴转动的驱动电机；所述卡盘与所述旋转轴相对固定连接，所述卡盘在所述旋转轴的作用下带动所述管材转动；所述管材穿过所述卡固结构后，其端部碰触所述柔性激光测距结构；所述柔性激光测距结构包括底座、弹性靠板及激光测距仪，所述弹性靠板设置在所述底座上，并沿X轴方向可作往复移动；所述激光测距仪设置在所述弹性靠板上；所述激光切割机构包括激光切割头、水平移动座及Y轴；所述激光切割头固定在所述Y轴的下方，并设置在所述管材穿过的路径上方，且可随Y轴作竖直方向的上下移动；所述Y轴滑动设置在所述水平移动座上；所述水平移动座上设有水平调节数控伺服缸，用来调节激光切割头的水平位移；所述Y轴上设有垂直调节电动伺服缸，用来调节激光切割头的竖直位移；所述激光切割头在Y轴的带动下，与所述卡盘的旋转轴进行插补运动，完成管材的切割；所述数控操作***与所述管材定长切割机构及第一伺服电机信号连接。

2.根据权利要求1所述的用于管材的激光切割装置，其特征在于：还包括辅助夹紧机构；所述辅助夹紧机构设置在所述弹性靠板的前端；所述辅助夹紧机构中部设有供管材穿过的支撑槽孔；所述支撑槽孔与所述卡盘、柔性激光测距结构同轴线设置。

3.根据权利要求2所述的用于管材的激光切割装置，其特征在于：所述辅助夹紧机构的下方设置有用于止挡的感应装置。

4.根据权利要求1所述的用于管材的激光切割装置，其特征在于：所述卡盘为圆形，所述卡盘由至少两个的卡扣拼合组成与待切割管材的管径匹配的圆形，用于校准固定待切割管材的中心位置。

5.根据权利要求1所述的用于管材的激光切割装置，其特征在于：所述第一检测传感器和所述第二检测传感器的旁侧均设有管材压紧机构；所述管材压紧机构包括压紧块和驱动气缸；所述驱动气缸固定在所述机架上，所述驱动气缸的作用端与所述压紧块固定连接，并驱动所述压紧块沿垂直于所述管材运动的方向上下移动。

6.根据权利要求1所述的用于管材的激光切割装置，其特征在于：所述V型槽支撑机构的截面为V型。

7.根据权利要求1所述的用于管材的激光切割装置，其特征在于：还包括收料结构，所述收料结构设置在所述管材卡固结构和柔性激光测距结构之间位置的下方。

8.根据权利要求1所述的用于管材的激光切割装置，其特征在于：驱动所述旋转轴转动的驱动电机为由光栅尺读数的旋转电机。

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