一种弯管切割装置及切割方法

技术领域

本发明涉及切割技术领域，更具体地，涉及一种弯管切割装置及切割方法。

背景技术

激光切割具有切割效率高、切割面光滑、切割质量高等的优点，因此，激光切割机得到了广泛的应用。有时候需要对一些弯管进行切割或者打孔，现有技术常用的一种方式是通过激光切割头对直管进行切割或者打孔，然后对切割或打孔完成后的工件再进行弯曲处理。这种加工方式虽然在一定程度上可以方便切割头对工件的切割工作，但后续对工件的弯曲处理可能会造成工件原先切割出的通孔的孔位偏差，进而会对工件后续的加工或安装工作造成影响。

现有技术提供了一种弯管切割装置，其主要包括括底板、滑板、治具板、弯头支撑块、二轴机械手、压块、电锯和升降机构，所述二轴机械手和升降机构分别固定在底板上，底板上设有直线槽一，二轴机械手的移动端固定有压块，升降机构的升降端固定有电锯，滑板滑配连接在底板上的直线槽一内，滑板上设有直线槽二，治具板和两个相同的弯头支撑块均滑配连接在滑板上的直线槽二内。在该公开的技术方案中，通过滑板带动弯管进行前后左右方向的移动。通过治具板与弯头支撑块带动弯管进行左右方向的移动，进而完成对弯管的切割。该公开的技术方案在处理弯管切割时，在加工前先通过其它工序对待处理的工件进行弯管处理，然后将已经进行弯曲处理后的工件放置在该切割装置上进行切割处理。通过先弯管，然后对弯管进行切割的方式可以避免先切割再弯管造成管材形变导致的孔位走位问题。但弯管是多面的立体型材，该公开的技术方案在对弯管切割时，弯管只能进行前后左右平面方向的移动，同时电锯只能进行上下方向的移动，使该装置不能对弯管的一些面进行切割，进而影响到后续对弯管的处理工作。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中，现有的弯管切割装置存在对弯管的一些面不能切割的问题，提供一种弯管切割装置及切割方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种弯管切割装置，包括基座、XYZ移动机构、工作台以及与XYZ移动机构相连的切割头，所述XYZ移动机构安装在基座上并驱动切割头在X轴向、Y轴向及Z轴向移动；所述工作台的底部与基座相连，工作台的顶部设有夹具以及用于驱动夹具绕其中轴线翻转的第一驱动件，所述夹具用于夹持弯管且夹具的位置与切割头相对应，所述第一驱动件与夹具相连接。

在本技术方案中，将弯管放至在工作台上，在切割头对弯管进行切割时，XYZ移动机构带动切割头在X轴向、Y轴向及Z轴向移动；同时，第一驱动组件驱动弯管进行翻转，可以使弯管的不同面对准切割头，进而可以使切割头对弯管的多个面均可以进行切割或打孔处理。本技术方案通过控制切割头在X轴向、Y轴向及Z轴向的移动以及控制弯管的翻转，使本装置实现对弯管的立体切割，便于对弯管的全方位切割或打孔工作。

优选地，所述夹具的翻转角度为0°～360°，所述夹具包括安装板以及用于固定弯管的固定夹，所述安装板上设有开口槽，所述固定夹对应弯管的形状设置在开口槽上，所述开口槽的底部和/或侧部设有便于切割头切割或打孔的通孔。在本技术方案中，工件在根据所需旋转至最佳角度后，切割头对工件进行切割或打孔工作。优选地，夹具的旋转角度为0°、90°、180°、270°。这里的工件指的是弯管，即本技术方案中的工件在切割时经过前期的弯曲处理。固定夹可以由分置在弯管两侧的固定块与气缸组成。

优选地，还包括进给轴以及驱动工作台沿进给轴往复移动的第二驱动件，所述进给轴沿Y向设于基座上，所述工作台滑动安装在进给轴上，所述第二驱动件与工作台相连。

优选地，还包括取料机械手以及用于存放弯管的上料台与下料台，所述取料机械手用于将上料台上的弯管上料至工作台以及将工作台上切割后的弯管下料至下料台上，所述取料机械手对应弯管设有夹爪，所述上料台、下料台间隔设于基座的同一侧部，所述取料机械手设于上料台与下料台之间。

优选地，所述XYZ移动机构包括第一安装座、第二安装座、第三安装座以及驱动模组，所述第一安装座沿Y轴向设有第一滑轨，所述第二安装座的底部滑动安装在第一滑轨上且顶部沿X轴向设有第二滑轨，所述第三安装座的一侧滑动安装在第二滑轨上，第三安装座远离第二滑轨的一侧沿Z轴向设有第三滑轨，所述切割头滑动安装在第三滑轨上，所述切割头、第二安装座以及第三安装座分别与驱动模组相连。

优选地，所述工作台的数量为两个，对应工作台进给轴的数量也为两个，两个工作台间隔设于相应进给轴上。

优选地，所述工作台还包括底板、第一侧板以及第二侧板，所述底板的一侧面安装在基座上，所述第一侧板与第二侧板间隔安装在底板远离基座的一侧面上，所述夹具的数量为两个，两个夹具分别安装在第一侧板与第二侧板上。

一种弯管切割方法，包括以下步骤：

S1：取料机械手从上料台取待加工弯管给工作台上料，并发送“工作台进料”信号给工作台；

S2：上料完成后工作台夹紧弯管并前进到切割工作位置并根据所需的切割位置带动弯管进行翻转；

S3：位置到达后工作台发送“工作台到达”信号给用于控制XYZ移动机构与切割头工作的控制器，控制器控制XYZ移动机构与切割头工作进而完成对弯管的切割；

S4：切割完成后工作台发送“工作台完成”信号给取料机械手；

S5：取料机械手将工作台上切割完成的弯管下料至下料台上。

优选地，所述工作台带动弯管翻转时可以根据弯管的三维图形分解为第一图层、第二图层、第三图层以及第四图层，第一图层、第二图层、第三图层以及第四图层分别对应工件的0°、90°、180°、270°的俯视图投影；工作台以0°进料至工作位置后，切割头根据第一图层的代码对弯管进行切割；切割完成后工作台带动弯管旋转90°，切割头根据第二图层的代码对弯管进行切割；切割完成后工作台带动弯管旋转180°，切割头根据第三图层的代码对弯管进行切割；切割完成后工作台带动弯管旋转270°，切割头根据第四图层的代码对弯管进行切割。

优选地，所述工作台的数量为两个，两个工作台分别为第一工作台与第二工作台，所述第一工作台与第二工作台均工作时，取料机械手设有优先级判断，所述优先级判断包括以下步骤：

S11：取料机械手待命取料时，判断是否接收到第一工作台发送的“第一工作台完成”的信号；若否，执行下一步骤；若是，取料机械手取出第一工作台上加工完成的弯管放至下料台上，第一工作台将“第一工作台下料完成”信号发送给取料机械手，取料机械手回至初始位置待命；

S12：取料机械手判断是否收到第二工作台发送的“第二工作台完成”的信号；若否，执行下一步骤；若是，取料机械手取出第二工作台上加工完成的弯管放至下料台上，第二工作台将“第二工作台下料完成”信号发送给取料机械手，取料机械手回至初始位置待命

S13：取料机械手判断是否接收到第一工作台发送的“第一工作台完成”的信号；若否，执行下一步骤；若是，判断第一工作台是否下料完成，若是，取料机械手从上料台取出待加工弯管放至第一工作台上，若否，人工介入；判断取料机械手是否上料完成，若是，取料机械手回至初始待命位置，并发送“第一工作台进料”给第一工作台；若否，人工介入；

S14：取料机械手判断是否接收到第二工作台发送的“第二工作台完成”的信号；若否，取料机械手继续待命；若是，判断第二工作台是否下料完成，若是，取料机械手从上料台取出待加工弯管放至第二工作台上，若否，人工介入；判断取料机械手是否上料完成，若是，取料机械手回至初始待命位置，并发送“第二工作台进料”给第二工作台；若否，人工介入。

与现有技术相比，本发明产生的有益效果是：

在本发明中，将弯管放至在工作台上，在切割头对弯管进行切割时，XYZ移动机构带动切割头在X轴向、Y轴向及Z轴向移动；同时，第一驱动组件驱动弯管进行翻转，可以使弯管的不同面对准切割头，进而可以使切割头对弯管的多个面均可以进行切割或打孔处理。本技术方案通过控制切割头在X轴向、Y轴向及Z轴向的移动以及控制弯管的翻转，使本装置实现对弯管的立体切割，便于对弯管的全方位切割或打孔工作。

附图说明

图1是本发明实施例1中弯管切割装置去除部分结构的示意图；、

图2是图1去除部分结构后的示意图；

图3是图2中A的放大图；

图4是图2安装外壳后的结构示意图；

图5是实施例2中弯管切割方法第一工作台与切割头之间的信号交换流程图；

图6是实施例2中弯管切割方法第二工作台与切割头之间的信号交换流程图；

图7是第一工作台与第二工作台优先级判断的流程图；

图8是图5与图6中关于弯管四个面的结构示意图；

图9是实施例3中弯管与工作台的一种连接关系示意图；

图10是实施例3中弯管与工作台的另一种连接关系示意图

在附图中：1、基座；2、XYZ移动机构；3、工作台；4、切割头；5、夹具；6、第一驱动件；7、弯管；8、取料机械手；9、上料台；10、下料台；11、进给轴；21、第一安装座；22、第二安装座；23、第三安装座；24、第一滑轨；25、第二滑轨；26、第三滑轨；31、底板；32、第一侧板；33、第二侧板；51、安装板；52、固定夹；53、开口槽；54、通孔；71、弯管的A面；72、弯管的B面；73、弯管的C面；74、弯管的D面；81、夹爪；100、外壳。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1至图4所示，一种弯管切割装置，包括基座1、XYZ移动机构2、工作台3以及与XYZ移动机构2相连的切割头4，XYZ移动机构2安装在基座1上并驱动切割头4在X轴向、Y轴向及Z轴向移动；工作台3的底部与基座1相连，工作台3的顶部设有夹具5以及用于驱动夹具5绕其中轴线翻转的第一驱动件6，夹具5用于夹持弯管且夹具5的位置与切割头4相对应，第一驱动件6与夹具5相连接。

在本实施例中，将弯管放至在工作台3上，在切割头4对弯管进行切割时，XYZ移动机构2带动切割头4在X轴向、Y轴向及Z轴向移动；同时，第一驱动组件驱动弯管进行翻转，可以使弯管的不同面对准切割头4，进而可以使切割头4对弯管的多个面均可以进行切割或打孔处理。本实施例通过控制切割头4在X轴向、Y轴向及Z轴向的移动以及控制弯管的翻转，使本装置实现对弯管的立体切割，便于对弯管的全方位切割或打孔工作。在本实施例中，基座1上还设置有外壳100。

其中，夹具5的翻转角度为0°～360°，夹具5包括安装板51以及用于固定弯管的固定夹52，安装板51上设有开口槽53，固定夹52对应弯管的形状设置在开口槽53上，开口槽53的底部和/或侧部设有便于切割头4切割或打孔的通孔54。在本实施例中，工件在根据所需旋转至最佳角度后，切割头4对工件进行切割或打孔工作。优选地，夹具5的旋转角度为0°、90°、180°、270°。这里的工件指的是弯管，即本实施例中的工件在切割时经过前期的弯曲处理。固定夹52可以由分置在弯管两侧的固定块与气缸组成。

另外，还包括进给轴11以及驱动工作台3沿进给轴11往复移动的第二驱动件，进给轴11沿Y向设于基座1上，工作台3滑动安装在进给轴11上，第二驱动件与工作台3相连。

其中，还包括取料机械手8以及用于存放弯管的上料台9与下料台10，取料机械手8用于将上料台9上的弯管上料至工作台3以及将工作台3上切割后的弯管下料至下料台10上，取料机械手8对应弯管设有夹爪81，上料台9、下料台10间隔设于基座1的同一侧部，取料机械手8设于上料台9与下料台10之间。

另外，XYZ移动机构2包括第一安装座21、第二安装座22、第三安装座23以及驱动模组，第一安装座21沿Y轴向设有第一滑轨24，第二安装座22的底部滑动安装在第一滑轨24上且顶部沿X轴向设有第二滑轨25，第三安装座23的一侧滑动安装在第二滑轨25上，第三安装座23远离第二滑轨25的一侧沿Z轴向设有第三滑轨26，切割头4滑动安装在第三滑轨26上，切割头4、第二安装座22以及第三安装座23分别与驱动模组相连。在本实施例中，切割头4为激光切割头4，第一驱动件6、第二驱动件以及驱动模组均为现有技术，如为驱动电机等，在这里就不做阐述。

其中，工作台3的数量为两个，对应工作台3进给轴11的数量也为两个，两个工作台3间隔设于相应进给轴11上。

实施例2

如图5至图8所示，一种弯管切割方法，包括以下步骤：

S1：取料机械手8从上料台9取待加工弯管给工作台3上料，并发送“工作台进料”信号给工作台3；

S2：上料完成后工作台3夹紧弯管并前进到切割工作位置并根据所需的切割位置带动弯管进行翻转；

S3：位置到达后工作台3发送“工作台到达”信号给用于控制XYZ移动机构2与切割头4工作的控制器，控制器控制XYZ移动机构2与切割头4工作进而完成对弯管的切割；

S4：切割完成后工作台3发送“工作台完成”信号给取料机械手8；

S5：取料机械手8将工作台3上切割完成的弯管下料至下料台10上。在本实施例中，在图5至图7中，机器人表示取料机械手8，工作台31表示第一工作台3，工作台3表示第二工作台3，切割机表示切割头4与XYZ移动机构2的总称，工件表示弯管。

其中，工作台3带动弯管翻转时可以根据弯管的三维图形分解为第一图层、第二图层、第三图层以及第四图层，第一图层、第二图层、第三图层以及第四图层分别对应工件的0°、90°、180°、270°的俯视图投影；工作台3以0°进料至工作位置后，切割头4根据第一图层的代码对弯管进行切割；切割完成后工作台3带动弯管旋转90°，切割头4根据第二图层的代码对弯管进行切割；切割完成后工作台3带动弯管旋转180°，切割头4根据第三图层的代码对弯管进行切割；切割完成后工作台3带动弯管旋转270°，切割头4根据第四图层的代码对弯管进行切割。

另外，工作台3的数量为两个，两个工作台3分别为第一工作台与第二工作台，第一工作台与第二工作台均工作时，取料机械手8设有优先级判断，优先级判断包括以下步骤：

S11：取料机械手8待命取料时，判断是否接收到第一工作台发送的“第一工作台完成”的信号；若否，执行下一步骤；若是，取料机械手8取出第一工作台上加工完成的弯管放至下料台10上，第一工作台将“第一工作台下料完成”信号发送给取料机械手8，取料机械手8回至初始位置待命；

S12：取料机械手8判断是否收到第二工作台发送的“第二工作台完成”的信号；若否，执行下一步骤；若是，取料机械手8取出第二工作台上加工完成的弯管放至下料台10上，第二工作台将“第二工作台下料完成”信号发送给取料机械手8，取料机械手8回至初始位置待命

S13：取料机械手8判断是否接收到第一工作台发送的“第一工作台完成”的信号；若否，执行下一步骤；若是，判断第一工作台是否下料完成，若是，取料机械手8从上料台9取出待加工弯管放至第一工作台上，若否，人工介入；判断取料机械手8是否上料完成，若是，取料机械手8回至初始待命位置，并发送“第一工作台进料”给第一工作台；若否，人工介入；

S14：取料机械手8判断是否接收到第二工作台发送的“第二工作台完成”的信号；若否，取料机械手8继续待命；若是，判断第二工作台是否下料完成，若是，取料机械手8从上料台9取出待加工弯管放至第二工作台上，若否，人工介入；判断取料机械手8是否上料完成，若是，取料机械手8回至初始待命位置，并发送“第二工作台进料”给第二工作台；若否，人工介入。在本实施例中，切割头4与两个工作台之间如何避让在现有技术中已较为成熟，这里不做过多描述。

实施例3

与实施例1类似，如图9和图10所示，工作台3还包括底板31、第一侧板32以及第二侧板33，底板31的一侧面安装在基座1上，第一侧板32与第二侧板33间隔安装在底板31远离基座1的一侧面上，夹具5的数量为两个，两个夹具5分别安装在第一侧板32与第二侧板33上。在本实施例中，弯管7的弯曲角度为0°，这种管材可以理解为直管，也可以称为弯管7的特殊形式。此时，在本实施例中，省去实施例1中工作台3上固定弯管的安装板51，工件安装在两个夹具5之间进行旋转。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。