一种具有上料定位装置的激光切管机及上料方法

技术领域

本发明涉及激光切割加工设备领域，具体涉及一种具有上料定位装置的激光切管机及上料方法。

背景技术

激光切割是一种用途广泛的金属加工方法，常常用来加工板材和管材，加工精度高且加工效率高，现有的激光管材切割机都是采用的卧式床身，为了使激光管材切割机能够持续不间断的进行工作，以提高其加工效率，需要为激光管材切割机配套相应的上料装置，一般的上料装置和激光切割机均为独立设备进行的组合，整个设备体积庞大，使用成本高，上料装置需要对应多种激光切割机，导致上料效率低和激光切割加工精度一般，为了改善这一问题，现设计一款激光切割主机和自动上料结构结合的一体机。

现有公布号为CN107824993A的专利申请公开一种全自动数控激光切管机用上料系统。它包括上料组合，上料组合包括，立板上设有上料链条，上料链条上设有托料板，上料链条之间联动；立板旁设有上料台，上料台上设有上料轨道，上料轨道上设有滑动传送台；所述滑动传送台前端为开口朝前的U型开口，在U型开口上铰接有夹头，在滑动传送台上铰接传送气缸，所述传送气缸的输出端与夹头铰接，该上料系统定位精度低且体积大，导致激光切割加工的精度有限。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有上料定位装置的激光切管机，解决了上料装置定位精度低和上料结构体积大的问题。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种具有上料定位装置的激光切管机，包括第一卡盘、第二卡盘和机架，所述第一卡盘设置在所述机架的一端，所述第二卡盘滑动连接在所述机架上，所述第二卡盘与所述第一卡盘同轴，所述上料定位装置包括凹轮定位组件、升降支撑组件和对中组件，所述凹轮定位组件的一侧设置成靠近所述第一卡盘，所述升降支撑组件靠近所述凹轮定位组件的另一侧，所述对中组件设置在所述升降支撑组件和所述第二卡盘之间，所述第一卡盘和第二卡盘的轴线与所述凹轮定位组件、所述升降支撑组件和所述对中组件的中线共面。

进一步的，所述凹轮定位组件包括多径凹轮、起升架和刻度杆，所述多径凹轮转动连接在所述起升架上，所述起升架可垂直于所述机架的底面进行升降，用于对不同真径的管材进行对中定位，所述刻度杆设置在所述多径凹轮的侧面，用于限制所述多径凹轮到位后转动。

进一步的，所述升降支撑组件包括多个升降座和随动器，所述升降座包括第一平辊和凸滑轮，所述第一平辊可垂直于所述机架的底面进行升降，所述凸滑轮设置在所述升降座的侧面下部，多个所述升降座串联，所述随动器驱动所述多个升降座同时运动，所述随动器设置在所述第一平辊的一侧，所述随动器使得所述第一平辊升降时紧贴管材的外壁，所述随动器包括驱动器、第一推板和斜滑块，所述驱动器带动所述第一推板沿所述第一卡盘的轴向运动，所述斜滑块连接在所述第一推板上，所述斜滑块与所述凸滑轮接触，将所述第一推板的直线运动传递到所述升降座上，使所述升降座垂直于所述机架的底面运动，使其能紧贴管材形成支撑，用于支撑长度较长的管材并使其初步定位。

作为优选，所述升降座还包括第一限位杆，所述第一限位杆设置在所述第一平辊的侧面，可以限制管材在Y方向的移动，用于管材刚进入到所述升降支撑组件时进行阻挡。

进一步的，所述对中组件包括第二平辊和竖辊，所述第二平辊可垂直于所述机架的底面升降，所述竖辊成对设置，方向与所述第二平辊垂直，且可向所述第二平辊的中线相向或背向移动用于支撑管材并沿Y方向夹紧定位管材。

作为优选的，所述对中组件还包括第二限位杆，所述第二限位杆滑动连接在所述机架上，可以限制管材在X方向的移动，将管材的一端对齐到统一位置，方便所述第二卡盘移动进行夹持。

作为优选的，还包括推杆，所述推杆置在所述机架的一端上，用于将管材向第二卡盘的方向推动，用于推动不同长度的管材对齐到所述限位杆处。

作为优选的，所述第一卡盘采用滑轮卡盘，第二卡盘采用钳式卡盘，可以对不同长度的管材进行稳定夹持。

作为更优地，还包括送料组件，所述送料组件包括拖链和多个卡块，多个所述卡块等间距的安装在所述拖链上，所述拖链垂直于第一卡盘的轴线设置，用于将管材单独分隔开并输送到所述机架上。

本发明的目的之二是提供一种激光切管机上料方法，解决了上料装置定位精度低和上料结构体积大的问题。

一种激光管材切割机上料方法，具体包括以下步骤：

S1.进料，将管材输送到所述机架中

S2.定位，所述升降支撑组件沿Y方向对管材进行初步定位，所述凹轮定位组件和所述对中组件同时起升，将管材在Y方向进行对中，所述对中组件沿X方向对管材进行限位；

S3.夹持，所述凹轮定位组件、所述升降支撑组件和所述对中组件同时沿Z方向起升，将管材上升到与所述第一卡盘和所述第二卡盘的中心同轴，所述第二卡盘移动并收紧对管材进行夹持；

S4.进给，所述第二卡盘沿X方向移动，将管材推动所述第一卡盘中，由激光切割机进行加工，待管材加工完成后，所述第二卡盘复位至所述机架的另一端，重复步骤S1-S3对管材进行连续上料。

本发明的有益效果为：

(1)该激光管材切割机的上料装置上具有凹轮定位组件，凹轮具有多个刻度可以对不同直径的管进行定位，防止管材跳动和跑偏，提高了管材定位精度，还设有升降支撑组件，其包括多个支撑座，既可以对较长管材的中部进行支撑，防止管材变形，影响加工精度，又能在管材进入时，在Y方向进行阻挡，防止管材跳出机架，还设有对中组件，能对管材的末端进行中心对正，使得末端的第二卡盘能顺利夹持。

(2)该上料装置具有送料组件，该组件具有链式输送机能够将管材分隔成根送到卡盘之间，其由多个输送链组成，可以输送不同长度的管材，提高了上料装置的上料效率。

附图说明

图1为本发明提供的具有上料定位装置的激光切管机的轴测图一；

图2为本发明提供的具有上料定位装置的激光切管机的正视图；

图3为本发明提供的具有上料定位装置的激光切管机的侧视图；

图4为本发明提供的具有上料定位装置的激光切管机的俯视图；

图5为本发明提供的具有上料定位装置的激光切管机的轴测图二；

图6为图5上A部分的局部视图；

图7为本发明提供的凹轮定位组件的轴测图；

图8为本发明提供的凹轮定位组件的正视图；

图9为图8上沿B-B线的剖面图；

图10为本发明提供的随动器的轴测图；

图11为本发明提供的随动块的轴测图；

图12为本发明提供的升降座的轴测图；

图13为本发明提供的升降座的正视图；

图14为图13上沿C-C的剖面图；

图15为本发明提供的对中组件的轴测图。

附图标记：

1、激光头；2、上料装置；21、第一卡盘；22、凹轮定位组件；221、多径凹轮；222、起升架；223、开口夹；224、刻度杆；23、升降支撑组件；231、升降座；2311、第一平辊；2312、随动器；2313、第一限位杆；2314、驱动器；2315、第一推板；2316、斜滑块；2317、推动面；2318、凸滑轮；2319、固定座；24、对中组件；241、第二平辊；242、竖辊；243、第二限位杆；244、快拆扣；245、安装座；246、第二推板；25、第二卡盘；26、料槽；27、推杆；28、送料组件；281、拖链；282、卡块；29、机架；291、导轨。

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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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作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。

实施例一

如图1-图6所示，一种具有上料定位装置的激光切管机，包括第一卡盘21、第二卡盘25、机架29、凹轮定位组件22、升降支撑组件23和对中组件24，第二卡盘25连接在机架29的一端，第一卡盘21滑动连接在机架29上，初始时，第二卡盘25处于机架29的另一端，第一卡盘和21和第二卡盘25之间是上料通道，管材在上料通道内调整位置并沿X方向进行进给，即两个卡盘的轴向移动，用于在激光头1下移动管材，配合激光头1的动作路径进行切割，第二卡盘25与第一卡盘21同轴，保证管材在加工时的同轴度，提高激光切割成品的精度，凹轮定位组件22、升降支撑组件23和对中组件24均固定在机架29的上料通道中，凹轮定位组件22的一侧设置成靠近第一卡盘21，升降支撑组件23靠近凹轮定位组件22的另一侧，且可垂直于机架29的底面进行升降，对中组件24设置在升降支撑组件23和第二卡盘25之间，第一卡盘21和第二卡盘25的轴线与凹轮定位组件22、升降支撑组件23和对中组件24上垂直于机架29底面的中线共面，保证较长管材的两端和中部能对正，在切割加工进给时不发生变形，从而影响加工精度。

优选地，激光切管机上设有激光头1，激光头1处在第二卡盘21的上方，可沿YZ方向进行移动和X方向转动，配合第一卡盘25对管材在X方向的伸缩，实现对管材进行切割、雕花或者镂空等去除材料的加工。

优选地，机架29上设有导轨291，导轨291沿机架29的长度方向布置，并与机架29的两端对齐，用于第一卡盘21和第二卡盘25移动时进行导向，通过调节第一卡盘21与第二卡盘25的间距，实现对不同长度管材的上料和加工。

进一步地，参见图7-图9，凹轮定位组件22包括多径凹轮221和起升架222，多径凹轮221采用尼龙一体成型，其上带有多个周向凹槽的槽轮，多个凹槽是由不同直径的圆槽切割，并依从小到大的顺序绕槽轮的中心连接组成，两个圆槽之间阶梯过渡，多径凹轮221转动连接在起升架222上，起升架222由气缸驱动可垂直于机架29的底面进行升降运动，其采用双导柱进行导向，提高升降的准确性，用来调节多径凹轮221的支撑高度，配合多径凹轮221的凹槽，使落入凹槽的管材轴线与第一卡盘21的轴线稳定的重合，可以用于定位不同直径的管材。

优选地，凹轮定位组件22上还设有刻度杆224，刻度杆224固定在多径凹轮221的侧面，多径凹轮221的侧面对不同直径的圆槽标示有刻度盘，刻度盘上的第个刻度下方均钻有沉头卡孔，刻度杆224在多径凹轮221转动到与管材直径重合的位置时，刻度杆224能够伸入到卡孔中，对多径凹轮221进行定位，防止其在管材切割时产生晃动，刻度杆224采用电磁销且其尾部有拉柄，反应灵敏且定位稳定，还可以手动进行释放。

优选地，凹轮定位组件22上还设有开口夹223，开口夹223安装在起升架222相对多径凹轮221的另一侧，在起升架222的带动下和多径凹轮221同时进行升降，对管材靠近第一卡盘21的前端进行定位和夹持，开口夹223的开口方向与第一卡盘21的轴线相同，提高用于夹紧放置在多径凹轮221上的管材，防止其晃动，开口夹223的夹口上布满条形纹理，提高夹持管材的摩擦力，管材即使受到外力作用也不容易松动。

进一步地，参见图10和图14，升降支撑组件23包括两个升降座231和随动器2312，两个升降座231呈一条直线串连，其在随动器2312的带动下能够同时运动，使得多个升降座231在升降时能保证升降高度的一致性，升降座231包括第一平辊2311和固定座2319，第一平辊2311安装在固定座2319上，可垂直于机架29的底面进行升降，用于将管材升高到第一卡盘21的轴心，随动器2312安装在机架29中，处在第一平辊2311向内的一侧，随动器2312由驱动器2314进行驱动，驱动器2314采用丝杆滑块结构进行传动，移动稳定精度高，且带自锁，随动器2312采用斜滑块2316传递位移，斜滑块2316的推动面2317的坡度为2：1，其与安装升降座231侧面下部的凸滑轮2318的轮面接触，两者配合传递动力，使得升降座231在进行升降时能够紧贴管材的外壁，防止管材中部缺少支撑。

优选地，升降支撑组件23可以根据管材的实际长度布置多个升降座231，相邻的两个升降座231间距不超过1.5m，防止管材中间部分悬空导致的弯曲变形，降低激光切割的质量。

优选地，随动器2312包括驱动器2314和第一推板2315，驱动器2314采用电机结合丝杆带动第一推板2315沿第一卡盘21的轴向运动，斜滑块2316螺栓连接在第一推板2315上，通过更换不同坡度的斜滑块2316，可以调节升降时与管材的贴紧程度，保证支撑管材的可靠性，防止较长管材在切割过程中发生变形，影响切割质量。

优选地，升降座231还设有第一限位杆2313，第一限位杆2313安装在固定座2319上，且处于第一平辊2311远离送料组件28的一侧，用于限制管材在进料时沿Y方向的移动，对管材进行初步定位，防止管材从进料装置输入时，跑出第一平辊2311的支撑范围。

优选地，参见图15，对中组件24包括第二平辊241、竖辊242、安装座245和第二推板246，第二平辊241固定在安装座245上，可垂直于机架29的底面进行升降，竖辊242成对设置，且可向第二平辊241的中线相向移动，竖辊242由连杆连接到第二推板246上，可沿第二平辊241的辊身方向滑动，第二推板246被气缸驱动，其运动方向与竖辊242的移动方向垂直，第二推板246通过交叉连接在竖辊242上的连杆同时驱动竖辊242向中线移动来夹持管材，保证对中的准确性，竖辊242和第一平辊2311同时在安装座245上进行升降，待管材移动到第一平辊2311上稳定后，竖辊242移动对管材进行位置调整。

优选地，第二平辊241的两端由快拆扣244连接在安装座245上，安装座245上设有两条滑槽，滑槽的方向与安装座245的升降方向相同，两个快拆扣244将第二平辊241的两端与地面平行固定在滑槽中，可以方便地调节第二平辊241在滑槽中的位置，进而调整第二平辊241与竖辊242的相对高度，使得竖辊242能稳定地夹持不同直径的管材，扩大了竖辊242的夹持范围。

优选地，对中组件24还设有第二限位杆243，第二限位杆243滑动连接在机架29上，朝向第一卡盘21的一面是平整的，其长度与机架29的外边缘平齐，其作为X方向的基准面，可以限制管材在X方向的移动，用来将不同长度的管材进行对齐。

优选地，该上料装置2上还设有推杆27，推杆27采用双作用气缸，安装在机架29的靠近第一卡盘21的一端上，推杆27可以沿X方向进行推出，配合第二限位杆243将管材移动到第一卡盘21和第二卡盘25之间的任意位置，方便第一卡盘21和第二卡盘25进行夹持。

优选地，第二卡盘25采用钳式卡盘，该钳式卡盘的夹持度大于0.2m，卡钳口平整方便对管材施加压力，进行定位，防止其在转动伸缩过程中晃动，造成夹持不稳定，影响激光切割加工精度。

优选地，第一卡盘21采用滑轮卡盘，第一卡盘21上设有四个滑轮卡爪，用于从四个方向夹紧管材时，管材也能沿第一卡盘21的轴向进行伸缩，以配合激光头1进行复杂的路径切割加工。

优选地，该上料装置2上还设有送料组件28，送料组件28包括拖链281和多个卡块282，多个卡块282等间距的安装在拖链281上，将拖链281在水平方向上分成多段，用来将管材分隔开，拖链281的摆放方向垂直于第一卡盘21的轴线，管材从侧面进入，方便配合转运管材的物流设备进行持续不断地进料，使得该激光管材切割机能连续不断地生产，拖链281向机架29的方向倾斜，使得其上管材在重力作用下，从拖链281快速地分离掉落入到机架29中，拖链281排布数量根据管料的长度来配置，输送管料可靠，依靠拖链281进沿机架29的侧面进行延伸，可以调节管材料的移送距离，可以在场地中灵活性地安装。

优选地，料槽26布置在第一卡盘21的上方，其由导料台和料箱组成，导料台是斜面台斜面方向沿第一卡盘21的轴线方向，能够将不同大小的管料送入到料箱中，料箱与机架29是分离的，用于将不同成品料进行分类收集。

一种激光管材切割机上料方法，具体包括以下步骤：

S1.进料，将管材输送到机架29中；

S2.定位，升降支撑组件23沿Y方向对管材进行初步定位，凹轮定位组件22和对中组件24同时起升，将管材在Y方向进行对中，对中组件24沿X方向对管材进行限位；

S3.夹持，凹轮定位组件22、升降支撑组件23和对中组件24同时沿Z方向起升，将管材上升到与第一卡盘21和第二卡盘25的中心同轴，第二卡盘25移动并收紧对管材进行夹持；

S4.进给，第二卡盘25沿X方向移动，将管材推动第一卡盘21中，由激光切割机进行加工，待该管材加工完成后，第二卡盘25复位至机架29的另一端，重复步骤S1-S3对管材进行连续上料。

该具上料定位装置的激光切管机的具体工作过程如下：

管材由外部的物料运输装备运送到送料组件28上，由拖链281将管材分开单独地输送到升降支撑组件23上，由升降支撑组件23上的第一限位杆2313沿Y方向进行阻挡，使其稳定停止，凹轮定位组件22上的多径凹轮221旋转到与管材直径相匹配的凹槽并上升，使管材的一端对中，对中组件24起升并由竖辊242向中心运动，将管材的另一端对中，管材在Y方向完全定位；推杆27运作沿X方向将管材的另一端紧贴到第二限位杆243上，使其在X方向完全定准：凹轮定位组件22、升降支撑组件23和对中组件24同时上升，使管材沿Z方向移动到与第一卡盘21和第二卡盘25的轴心对正，第二卡盘25沿X方向移动，将管材的另一端夹紧，再沿X方向继续移动将管材推动到第一卡盘21中进行激光切割加工。

实施例二

参照实施例一相同特征不再赘述，其不同之处在于：第一卡盘21可沿机架29上导轨291进行滑动，第一卡盘21包括盘体211和滑台212，盘体211中心孔为圆形和方形组合孔，可以用于不同截面形状的管材进行切割加工，针对短管料第二卡盘25无法进行有效地夹持，第一卡盘21在机架29上不断滑动来调整位置配合升降支撑组件23和凹轮定位组件22进行加工，提高了激光管切管机的使用范围。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对发明构成任何限制。