一种激光切割机用型材自动上料方法

技术领域

本发明涉及激光切割机用上下料领域，具体地说是一种激光切割机用型材自动上料方法。

背景技术

激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术，它占整个激光加工也的70％以上。激光切割与其他切割方法相比，激光切割以其切割精度高、稳定性好、动态性能稳定、可持续长时间工作、切割断面质量好，迅速地抢占了切割激光行业的市场，尤其是大功率光纤激光器的应用，为用于金属切割带来了新途径。在同类加工设备中，激光切割机体积小、重量轻、功耗低、使用灵活。但是，通过激光切割机切割管材时，需要人工辅助完成上料，操作人员劳动强度较大，生产效率低，存在安全隐患。目前常用的上料方式是采用把型材放置于尼龙带上，通过电机带动尼龙带张紧，实现把型材放置在通料机构上，只能实现单一管材上料，工字钢和槽钢特殊截面形状而不能实现上料。故如何实现工字钢、槽钢以及管材等各种型材的自动上料，降低操作人员的劳动强度，提高生产效率及生产的安全性是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种激光切割机用型材自动上料方法，来解决如何实现工字钢、槽钢以及管材等各种型材的自动上料，降低操作人员的劳动强度，提高生产效率及生产的安全性的问题。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种激光切割机用型材自动上料方法，该方法具体如下：

(1)、用叉车或航吊把型材放置在机架的型材料库支架上，型材料库支架呈V字形，保证型材向型材料库支架的中心聚拢；

(2)、上料横梁通过滚轮机构在机架的横撑上移动，使上料横梁移动到型材料库支架的中间位置；

(3)、上料横梁上的型材提取装置向下移动，型材提取装置下端的电磁铁吸盘触碰到型材，电磁铁吸盘得电，从而吸附型材；

(4)、型材提取装置向上提升，型材被提取；

(5)、上料横梁继续向通料上料装置的方向移动；

(6)、上料横梁移动到通料上料装置上方后，型材提取装置把型材放置到通料上料装置上，电磁铁吸盘失电，型材落在通料上料装置上；

(7)、通料上料装置把型材运送到夹爪机构下方，再通过通料上料装置把型材顶起放置到夹爪机构前方，夹爪机构向前夹住型材；

(8)、夹爪机构向前把工字钢放置到型材激光切割机处，型材激光切割机夹住型材，完成切割。

作为优选，所述上料横梁的两端分别设置有一滚轮机构，滚轮机构包括滚轮电机、滚轮主动带轮、滚轮被动带轮、滚轮主动轴和滚轮支架，滚轮电机的基体端通过滚轮电机座安装在上料横梁上，滚轮电机的输出端转动连接滚轮主动带轮，滚轮主动带轮通过滚轮同步带连接滚轮被动带轮，滚轮被动带轮安装在滚轮支架上，滚轮支架安装在上料横梁的一端处且位于滚轮电机座的下方。

更优地，所述滚轮支架上设置有滚轮主动轴和滚轮被动轴，滚轮被动带轮安装在滚轮主动轴上，滚轮主动轴上设置有主动滚轮，滚轮被动轴上设置有被动滚轮，主动滚轮和被动滚轮分别与机架的横撑滑动配合；

滚轮支架的下方设置有两导向滚轮，导向滚轮安装在上料横梁上且导向滚轮与机架横撑的一侧面滑动配合。

作为优选，所述型材提取装置包括连接固定板和型材提取臂，连接固定板的一侧面安装在上料横梁上，连接固定板的另一侧面设置有提取臂滑块，提取臂滑块上设置有提取臂导轨，提取臂导轨与提取臂滑块滑动配合且提取臂导轨安装在型材提取臂的靠近连接板的一侧侧面上，电磁铁吸盘安装在型材提取臂的下端。

更优地，所述型材提取臂的两侧面分别设置有一液压缸，液压缸的缸体端通过液压缸安装座固定在连接固定板上，液压缸的伸缩杆端通过提取臂安装座固定连接型材提取臂。

作为优选，所述通料上料装置包括通料驱动机构、上料驱动机构、四个上料机构和四个通料机构，上料驱动机构通过上料传动轴驱动四个上料机构同步动作；

通料机构位于上料机构的上方，上料机构与通料机构一一对应设置，通料驱动机构通过通料传动轴驱动四个通料机构同步动作。

更优地，所述上料机构包括上料架，上料架上错位设置有两组上料链轮组，上料链轮组包括上料链条和两上料链轮，两上料链轮分别设置在上料架上，上料链条设置在两上料链轮之间；上料驱动机构包括上料电机，上料电机通过上料传动轴驱动上料链轮转动；

上料架的一侧处设置有顶起装置，顶起装置包括顶起气缸，顶起气缸的缸体端通过顶起气缸固定座固定在机架上，顶起气缸的伸缩杆端设置有上料顶起支架，上料顶起支架呈U形，U形上料顶起支架位于上料架的一侧处。

更优地，所述通料机构包括通料架，通料架下端位于上料链条上方，通料架上端一侧处设置有通料滑动机构，通料滑动机构包括通料滑轨和通料滑块，通料滑轨固定安装在机架上，通料滑块固定安装在通料架上，通料滑轨与通料滑块滑动配合；

通料架一侧侧面上设置有通料齿条，通料传动轴上设置有通料齿轮，通料齿轮与通料齿条相啮合；

通料驱动机构包括通料电机和通料减速机，通料电机连接通料减速机，通料减速机通过联轴器转动连接通料传动轴，通料传动轴带动通料齿轮转动，通料齿轮带动通料齿条上下移动；其中，通料传动轴通过轴承座固定在机架上。

更优地，所述夹爪机构与上料机构一一对应设置；夹爪机构包括夹爪安装板，夹爪安装板的一侧面的中部位置设置有夹爪齿轮，夹爪齿轮的上下两侧对称设置有上夹爪和下夹爪，上夹爪上设置有上夹爪齿条，下夹爪上设置有下夹爪齿条，下夹爪齿条和上夹爪齿条分别与夹爪齿轮相啮合；

夹爪安装板的另一侧面设置有下夹爪气缸，下夹爪气缸的缸体端通过下夹爪气缸座固定在夹爪安装板上，下夹爪气缸的伸缩杆端固定安装在下夹爪的一端处。

更优地，所述夹爪安装板上侧面设置有夹爪移动连接板，夹爪移动连接板上设置有夹爪前后移动机构；

夹爪前后移动机构包括夹爪前后移动架、夹爪电机、夹爪减速机和多个夹爪带轮，夹爪前后移动架上设置有夹轨导轨，夹爪导轨上设置有至少两个夹爪滑块，夹爪滑块安装在夹爪移动连接板上；夹爪电机连接夹爪减速机，夹爪减速机通过夹爪传动轴连接夹爪带轮，相邻两夹爪带轮之间设置有夹爪同步带，夹爪同步带上设置有夹爪同步带连接板，夹爪同步带连接板固定连接夹爪移动连接板。

本发明的激光切割机用型材自动上料方法具有以下优点：

(一)本发明通过电磁铁吸附料架上的物料，能实现工字钢，槽钢，管材等很多型材的自动上料；在型材切割过程中，通过激光切割机切割管材时，实现自动上料，可有效降低操作人员劳动强度，提高生产效率，避免安全隐患，同时提高生产效率；

(二)本发明的上料能够实现除管材外，其他型材的上料(如工字钢，槽钢等)，与其他自动上料相比：其他上料采用把一捆型材放置于尼龙带上，通过电机带动尼龙带张紧，实现一捆型材整体往上，放一根型材在通料机构上，只能是管状型材实现，由于工字钢和槽钢特殊截面形状而不能实现上料；而本实用新型通过电磁铁吸附料架上的物料，实现单一上料，不会成一捆，能实现工字钢、槽钢、管材等很多型材的自动上料，而且一种型材单独放置或多种型材混合放置在型材料库支架上都可以实现上料；

(三)本发明可以通过数据端口与激光切割机联机，实现无缝联动，高效的完成激光切割机的不间断上料和下料流程，用户还可操控触摸屏实现不同的自动工作模式，实现单次上料模式和单次下料模式，适合不同的工作状态；本发明的全部设定、监控、调试可在屏幕上用手触方式操作,快捷简便；同时能够实现智能自动启停系统，节能环保；设备运行中如遇断电，还具有智能断电保护功能，；

(四)、本发明是根据激光切割机上料工作环境进行开发、设计、制造的，生产的机电一体化自动化生产设备，特别适合于大批量的柔性生产，能稳定提高产品质量生产效率，同时改善劳动条件和产品的快速更新换代速度。

故本发明设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为激光切割机用型材自动上料装置的立体结构示意图；

附图2为附图1工作状态的立体机构示意图；

附图3为滚轮机构的立体结构示意图；

附图4为附图3的另一角度的立体结构示意图；

附图5为型材料库支架的结构示意图；

附图6为型材提取装置的立体结构示意图；

附图7为附图6的另一角度的立体结构视图；

附图8为通料上料装置和夹爪机构立体结构示意图；

附图9为附图8中A处的局部放大示意图；

附图10为附图8的主视图；

附图11为附图8的另一角度的立体结构示意图；

附图12为夹爪前后移动机构的立体结构示意图；

附图13为附图12中B处的局部放大示意图；

附图14为夹爪机构的立体结构示意图。

图中：1、机架，2、工字钢，3、型材料库支架，4、电磁铁吸盘，5、横撑， 6、上料横梁，7、型材提取装置，8、通料上料装置，9、夹爪机构,10、型材激光切割机；

6-1、滚轮电机，6-2、滚轮电机座，6-3、滚轮主动带轮,6-4、滚轮被动带轮,6-5、导向滚轮，6-6、滚轮支架，6-7、滚轮同步带，6-8、滚轮主动轴，6-9、滚轮被动轴，6-10、主动滚轮，6-11、被动滚轮；

7-1、型材提取臂，7-2、液压缸，7-3、液压缸安装座，7-4、提取臂安装座，7-5、提取臂导轨，7-6、提取臂滑块，7-7、连接固定板；

8-1、上料架，8-2、上料链条，8-3、上料链轮，8-4、顶起气缸，8-5、上料顶起支架，8-6、顶起气缸固定座，8-7、上料电机，8-8、上料传动轴，8-9、通料架，8-10、通料齿条，8-11、通料齿轮，8-12、通料滑块，8-13、通料滑轨，8-14、通料电机，8-15、通料减速机，8-16、联轴器，8-17、轴承座，8-18、通料传动轴；

9-1、上夹爪，9-2、下夹爪，9-3、上夹爪齿条，9-4、下夹爪齿条，9-5、夹爪齿轮，9-6、下夹爪气缸，9-7、下夹爪气缸座，9-8、夹爪安装板，9-9、夹爪移动连接板，9-10、夹爪电机，9-11、夹爪减速机,9-12、夹爪传动轴，9-13、夹爪带轮，9-14、夹爪同步带，9-15、夹爪同步带连接板，9-16、夹轨导轨， 9-17、夹爪滑块，9-18、夹爪前后移动架。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种激光切割机用型材自动上料方法作以下详细地说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

如附图1和2所示，本发明的激光切割机用型材自动上料方法，该方法具体如下：

(1)、用叉车或航吊把工字钢放置在型材料库支架3上，型材料库支架3 呈V字形，保证了工字钢2向中心聚拢，同时要保证型材料库支架3中心位置一直有工字钢2；

(2)、上料横梁6通过滚轮机构在机架1上移动，用机床控制系统或PLC 控制使上料横梁6移动到型材料库支架3中间位置；

(3)、型材提取装置7在液压缸7-2带动下向下移动，电磁铁吸盘4固定在型材提取臂装置7下端，当电磁铁吸盘4触碰到工字钢2时，由系统控制电磁铁吸盘4得电，从而吸附一根工字钢2(可控制电磁铁吸盘4吸附力量，使其只吸附一根工字钢，避免吸附太多)；

(4)、型材提取臂7在系统控制下向上提升，工字钢2被提取；

(5)、由系统控制上料横梁6向通料上料装置8方向移动；

(6)、上料横梁6移动到通料上料装置8上方后，型材提取臂7在液压缸 7-2带动下把工字钢2放置在通料上料装置8上，电磁铁吸盘4失电，工字钢2 落在通料上料装置8上；

(7)、通料上料装置8把工字钢运送到夹爪机构9下方，通料上料装置8 上的顶起气缸8-4把工字钢顶起放置到夹爪机构9前方，夹爪机构9向前夹住工字钢2；

(8)、夹爪机构向前把工字钢2放置到型材激光切割机10处，型材激光切割机10夹住工字钢2，完成切割。

本实施例中的上料横梁6的两端分别安装有一滚轮机构，如附图3和4所示，滚轮机构包括滚轮电机6-1、滚轮主动带轮6-3、滚轮被动带轮6-4、滚轮主动轴6-8和滚轮支架6-6，滚轮电机6-1的基体端通过滚轮电机座6-2安装在上料横梁6上，滚轮电机6-1的输出端转动连接滚轮主动带轮6-3，滚轮主动带轮6-3通过滚轮同步带6-7连接滚轮被动带轮6-4，滚轮被动带轮6-4安装在滚轮支架6-6上，滚轮支架6-6安装在上料横梁6的一端处且位于滚轮电机座6-2的下方。滚轮支架6-6上安装有滚轮主动轴6-8和滚轮被动轴6-9，滚轮被动带轮6-4安装在滚轮主动轴6-8上，滚轮主动轴6-8上安装有主动滚轮6-10，滚轮被动轴6-9上安装有被动滚轮6-11，主动滚轮6-10和被动滚轮 6-11分别与机架1的横撑5滑动配合；滚轮支架6-6的下方安装有两导向滚轮 6-5，导向滚轮6-5安装在上料横梁6上且导向滚轮6-5与机架1横撑5的一侧面滑动配合。滚轮电机6-1安装在滚轮电机座6-2上，滚轮电机6-1驱动滚轮主动带轮6-3转动，滚轮主动带轮6-3通过滚轮同步带6-7带动滚轮被动带轮 6-4转动，滚轮被动带轮6-4带动滚轮主动轴6-8转动，滚轮主动轴6-8带动主动滚轮6-10转动，被动滚轮6-11跟随主动滚轮6-10转动，进而导向滚轮 6-5跟随转动，导向滚轮6-5有左右导向作用，使上料横梁6保持直线运动。

如附图6和7所示，型材提取装置7包括连接固定板7-7和型材提取臂7-1，连接固定板7-7的一侧面安装在上料横梁6上，连接固定板7-7的另一侧面安装有提取臂滑块7-6，提取臂滑块7-6上安装有提取臂导轨7-5，提取臂导轨 7-5与提取臂滑块7-6滑动配合且提取臂导轨7-5安装在型材提取臂7-7的靠近连接板的一侧侧面上，电磁铁吸盘4安装在型材提取臂7-1的下端；型材提取臂7-1的两侧面分别安装有一液压缸7-2，液压缸7-2的缸体端通过液压缸安装座7-3固定在连接固定板7-7上，液压缸7-2的伸缩杆端通过提取臂安装座7-4固定连接型材提取臂7-1。型材提取臂7-1通过提取臂导轨7-5和提取臂滑块7-6与上料横梁6连接在一起，由液压缸7-2带动型材提取臂7-1上下移动

如附图11所示，通料上料装置8包括通料驱动机构、上料驱动机构、四个上料机构和四个通料机构，上料驱动机构通过上料传动轴8-8驱动四个上料机构同步动作；通料机构位于上料机构的上方，上料机构与通料机构一一对应设置，通料驱动机构通过通料传动轴8-18驱动四个通料机构同步动作。

如附图8和10所示，上料机构包括上料架8-1，上料架8-1上错位安装有两组上料链轮组，上料链轮组包括上料链条8-2和两上料链轮8-3，两上料链轮8-3分别安装在上料架8-1上，上料链条8-2安装在两上料链轮8-3之间；上料驱动机构包括上料电机8-7，上料电机8-7通过上料传动轴8-8驱动上料链轮8-3转动；上料架8-1的一侧处安装有顶起装置，顶起装置包括顶起气缸 8-4，顶起气缸8-4的缸体端通过顶起气缸固定座8-6固定在机架1上，顶起气缸8-4的伸缩杆端安装有上料顶起支架8-5，上料顶起支架8-5呈U形，U形上料顶起支架8-5位于上料架的一侧处。

如附图9所示，通料机构包括通料架8-9，通料架8-9下端位于上料链条 8-3上方，通料架8-9上端一侧处安装有通料滑动机构，通料滑动机构包括通料滑轨8-13和通料滑块8-12，通料滑轨8-13固定安装在机架1上，通料滑块 8-12固定安装在通料架8-9上，通料滑轨8-13与通料滑块8-12滑动配合；通料架8-9一侧侧面上安装有通料齿条8-10，通料传动轴8-18上安装有通料齿轮8-11，通料齿轮8-11与通料齿条8-10相啮合；通料驱动机构包括通料电机 8-14和通料减速机8-15，通料电机8-14连接通料减速机8-15，通料减速机8-15 通过联轴器8-16转动连接通料传动轴8-18，通料传动轴8-18带动通料齿轮 8-11转动，通料齿轮8-11带动通料齿条8-10上下移动；其中，通料传动轴8-18 通过轴承座8-17固定在机架上。

如附图12所示，夹爪机构9与上料机构一一对应设置；如附图14所示，夹爪机构9包括夹爪安装板9-8，夹爪安装板9-8的一侧面的中部位置安装有夹爪齿轮9-5，夹爪齿轮9-5的上下两侧对称安装有上夹爪9-1和下夹爪9-2，上夹爪9-1上安装有上夹爪齿条9-3，下夹爪9-2上安装有下夹爪齿条9-4，下夹爪齿条9-4和上夹爪齿条9-3分别与夹爪齿轮9-5相啮合；夹爪安装板9-8 的另一侧面安装有下夹爪气缸9-6，下夹爪气缸9-6的缸体端通过下夹爪气缸座9-7固定在夹爪安装板9-8上，下夹爪气缸9-6的伸缩杆端固定安装在下夹爪9-2的一端处。夹爪安装板9-8上侧面安装有夹爪移动连接板9-9，夹爪移动连接板9-9上安装有夹爪前后移动机构；如附图13所示，夹爪前后移动机构包括夹爪前后移动架9-18、夹爪电机9-10、夹爪减速机9-11和多个夹爪带轮 9-13，夹爪前后移动架9-18上安装有夹轨导轨9-16，夹爪导轨9-16上安装有两个夹爪滑块9-17，夹爪滑块9-17安装在夹爪移动连接板9-9上；夹爪电机 9-10连接夹爪减速机9-11，夹爪减速机9-11通过夹爪传动轴9-12连接夹爪带轮9-13，相邻两夹爪带轮9-13之间安装有夹爪同步带9-14，夹爪同步带9-14 上安装有夹爪同步带连接板9-15，夹爪同步带连接板9-15固定连接夹爪移动连接板9-9。

型材提取臂装置7在液压缸7-2带动下把工字钢2放置在通料上料装置8 上，电磁铁吸盘4失电工字钢2落在上料架8-1上，上料电机8-7带动上料链轮8-3和上料链条8-2把工字钢2带动到夹爪机构9下方，顶起气缸8-4顶起通过上料顶起支架8-5把工字钢2顶起放置于夹爪机构9前方，下夹爪气缸9-6 伸出，下夹爪9-2在下夹爪气缸9-6作用下在夹爪安装板9-8上往下移动，下夹爪9-2与前面下夹爪齿条9-4相连，下夹爪齿条9-4跟随向下移动，再通过夹爪齿轮9-5作用于上夹爪齿条9-3，使上夹爪齿条9-3上移，上夹爪齿条9-3 与上夹爪9-1相连，使得上夹爪9-1上移，从而实现夹爪机构9打开；同样的原理夹紧工字钢2，再向前把工字钢2放置于型材激光机10处，完成型材切割。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。