一种管料上料机构及激光切割机的制作方法

1.本发明涉及激光切割技术领域，具体为一种管料上料机构及激光切割机。


背景技术：

2.对长管（也即管料）进行切割加工是目前较为成熟的工业技术，在管料上的不同位置进行切割成设计的形状或者花纹，以提升传统管料的使用范围。
3.但是由于管料结构的特殊性，目前的进料一般还是以人工进料为主，即操作人员拿起一根管料进行加工后，再重新拿起另外的管料再次切割加工，以此循环。
4.人工上料的方式虽然能够保证工件的最终成型，但是众所周知，采用人工进料的方式存在明显的短板，比如进料效率低下问题、劳动强度偏大问题。因此如何开发一款能够针对管料进行自动上料的激光切割机，达到提高效率、降低成本是目前需要研究的难题。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种新的技术方案，通过采用该方案实现对长管料零件的自动上料，进而按要求完成激光切割。
6.具体的，本发明提出的详细技术方案如下：一种管料上料机构，包括基板、分管组件和进管组件；所述分管组件包括多个料板，所述料板在所述基板上等距间隔排列；每个所述料板中均设有竖直的通道；管料沿着所述通道下落至所述通道的底部；每个所述料板上还活动连接有第一分管块和第二分管块；每个第一分管块和第二分管块的运动方向同所述管料在所述通道中的下落方向垂直；所述第一分管块和所述第二分管块均具有分料端，所述第一分管块和所述第二分管块被配置为作错位伸出动作以利用所述分料端实现将所述管料逐个筛选释放至所述通道的底部；所述进管组件包括推板，所述推板被配置为沿着所述基板的长度方向来回运动；在单个所述管料下落至所述通道的底部时，所述推板动作推动所述管料至目标位置。
7.进一步的，所述分管组件还包括第一驱动杆和第二驱动杆；所述第一驱动杆与所述第二驱动杆活动安装在所述料板上；每个所述第一分管块通过第一摇臂与所述第一驱动杆连接，每个所述第二分管块通过第二摇臂与所述第二驱动杆连接；所述第一分管块和所述第二分管块中均设有滑道；所述第一摇臂与所述第二摇臂的一端均具有与所述滑道对应的滑杆；所述第一摇臂的另一端与所述第一驱动杆套接固定，所述第二摇臂的另一端与所述第二驱动杆套接固定；所述第一驱动杆的转动使得所述第一摇臂的滑杆推拉所述第一分管块；所述第二驱动杆的转动使得所述第二摇臂的滑杆推拉所述第二分管块。
8.进一步的，每个所述料板上还设置有活动板；所述活动板的至少部分重叠在所述通道上；横向调节所述活动板以改变所述通道宽度；同时，所述第一分管块设置在一滑块上，所述滑块在料板上进行上下移动，移动所述滑块，使得所述第一分管块和第二分管块之
间的竖直间隔得到调节，以适应不同直径的管料。
9.进一步的，所述料板上还固定有耐磨块，所述耐磨块呈v型结构且槽口向上；所述耐磨块位于每个所述通道的底部；所述管料从所述通道中掉落至所述耐磨块上；所述上料机构的出料端还设有导向筒，所述导向筒呈喇叭状，其中所述导向筒的大头端正对上料机构中的出料端。
10.进一步的，所述进管组件还包括主动轮、从动轮和环绕所述主动轮和从动轮的传动皮带，所述推板通过转接块固定在所述传动皮带上。
11.进一步的，所述进管组件还包括两个间隔设置的导向杆，所述导向杆沿着所述基板的长度方向延伸；所述转接块上具有与所述导向杆对应的卡口，所述转接块通过所述卡口与所述导向杆活动卡接。
12.进一步的，上料机构中还包括了支撑组件，所述支撑组件被配置为支撑所述基板；所述支撑组件包括两个单独伸缩调节的支柱，所述基板的高度及水平状态受两个所述支柱调节控制。
13.进一步的，所述基板的一端设有原点感应器，所述推板的初始位置与所述原点感应器位置对应；所述基板上还设有落料感应器和管料感应器，所述落料感应器用于监测在通道中是否存在管料进行下落；管料感应器用于监测是否存在有管料下落通道底部；所述基板出料端处还设有环形接近开关传感器，所述环形接近开关传感器用于确保所述推板是否正确的把管料推到正确的位置。
14.进一步的，所述上料机构的出料端处还设有管料推中机构，所述管料推中机构具有大口机械气夹，以夹持居中和避免管料晃动。
15.一种激光切割机，包括机体和设置在所述机体上并沿着x/y/z轴进行调节移动的激光切割头；还包括空心轴电机和如上所述的管料上料机构；所述空心轴电机设置在所述机体上并与所述管料上料机构的出料端对应，所述空心轴电机被配置为利用其中的气动夹夹持所述管料并旋转，同时还向着所述激光切割头的方向进料移动。
16.采用本技术方案所达到的有益效果为：本方案中通过设计管料上料机构，尤其是设计具有通道的料板，这样在第一分管块和第二分管块的协同动作下，可以实现管料单个进料，最后在进管组件的作用下，实现对管料向激光切割头方向的进料。
17.也即本方案通过设计这里的管料上料机构，先对大批的管料进行一个一个的筛选，保证每个管料能够单独的下落至推板处；然后再在推板的作用下向着激光切割头的方向进料，实现最终对管料的造型切割；通过这样的结构设计能够有效地降低操作人员的投入，同时利用这里自动化的上料机构，能够有效保证管料的进料效率。
附图说明
18.图1为本方案中激光切割机的整体结构图。
19.图2为本方案中上料机构的立体结构图。
20.图3为分管组件的组合结构图。
21.图4为利用分管组件进行管料筛选的初始示意图。
22.图5为利用分管组件进行管料筛选的进管示意图。
23.图6为利用分管组件进行管料筛选的分管示意图。
24.图7为利用分管组件进行管料筛选的落管示意图。
25.图8为通过气缸控制第一分管块和第二分管块错位动作的结构图。
26.图9为推管组件的组合结构图。
27.图10为推板、转接块和导向杆之间的配合图。
28.图11为皮带张紧机构具体安装位置的展示结构图。
29.其中：11机体、12激光切割头、13空心轴电机、14导向筒、20基板、21支柱、31第一分管块、32第二分管块、33料板、34第一驱动杆、35第二驱动杆、36活动板、37耐磨块、41推板、42主动轮、43从动轮、44传动皮带、45转接块、46导向杆、51原点感应器、52落料感应器、53管料感应器、54环形接近开关传感器、61稳定杆、200皮带张紧机构、210大口机械气夹、301滑道、311第一摇臂、312滑块、321第二摇臂。
具体实施方式
30.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
31.本实施例中提供了一种激光切割机，该激光切割机主要用于实现对管料类零件进行加工，比如在管料零件的表面上进行造型切割等等；通过采用本方案提供的激光切割机，实现对管料零件的自动切割加工，相比于传统的人工进料而言，能够在进料效率和缩减人工成本上具有极大的优势。
32.具体的，激光切割机的组成包括了上料部分和切割部分，具体的，参见图1，上料部分包括了上料机构，切割部分包括了机体11和设置在机体11上并可沿着x/y/z三轴进行调节移动激光切割头12；同时在机体11上还设有空心轴电机13；空心轴电机13设置在机体11上并与管料上料机构的出料端对应，空心轴电机13被配置为利用其中的气动夹夹持管料并旋转，同时还向着激光切割头12的方向进料移动。
33.考虑到管料造型的需要，因此在对管料进行切割加工时，有时需要保证管料能转动一定的角度，以方便激光切割头12能够在管料上的不同位置进行造型切割。所以提出了这里的空心轴电机13，空心轴电机13具有空心结构的转动轴；同时在转动轴中还设有气动夹，在管料进料后，管料就穿过这里的空心转动轴，然后在气动夹的夹持作用下，使得管料被固定在这里的空心轴电机13中。
34.管料在被空心轴电机13夹持后，还需要逐渐向着激光切割头12的方向进行进料；也即这里的空心轴电机13可移动的设置在机体11上，这样此时的管料逐渐向着激光切割头12的方向移动，同时还在转动轴的作用下自转。通过采用这边的方式来实现管料表面的造型切割。
35.管料通过上料机构进入到这里的空心轴电机13中，为了保证空心轴电机13与上料机构能够对接稳定，在空心轴电机13与上料机构中还设置有一个导向筒14，利用这里的导向筒14引导从上料机构中出来的管料，使得管料能够更加轻松且容易地进入到空心轴电机13中。
36.具体的，导向筒14的结构呈喇叭状，其中导向筒14的大头端正对上料机构中的出料端，小头端正对空心轴电机13。这样即使从上料机构中出来的管料在角度上有偏移，也会
在导向筒14的作用下被纠正，直至能够稳定的进入到空心轴电机13中。
37.本方案中，上料机构为本方案中的重要组成部分，利用这里的上料机构实现管料类零件的自动上料，也即将批量的管料搁置在这里的上料机构中，然后在上料机构的运作下，实现一根一根单独进料。
38.为了方便更加深入地了解上料机构，这里对上料机构的具体组成结构作详细地介绍。
39.本技术中的上料机构适用于对管料类零件的单独上料。参见图2，具体包括基板20、分管组件和进管组件。基板20作为安装平面和支撑平面，使得分管组件和进管组能够进行稳定的安装。分管组件用于对管料进行分料，具体是实现管料一根一根筛选。进管组件用于推动被筛选出来的管料，将管料从上料机构中推动至空心轴电机13处。
40.本方案中，上料机构中还包括了支撑组件，支撑组件用于支撑这里的基板20。具体的，支撑组件包括两个可以伸缩调节的支柱21，基板20的高度受两个支柱21调节控制。
41.每个支柱21上设置有手轮，转动这里的手轮就可以实现对支柱21进行伸缩控制；两个支柱21在基板20的底部间隔设置，这样可以根据与空心轴电机13的对位情况实时的调整每个支柱21的高度。
42.具体的，在基板20底部设一组螺纹孔，支柱21可以调整位置，使得出料端能够伸入到激光切割机的进料处。
43.比如为了实际的需要可以调整两个支柱21，使得基板20呈水平状态；当然具体如何调整需要根据现场的实际情况进行，比如针对不平的场地，一高一低的支柱21结构可以使得整个上料机构调整为水平，为了让基板20更容易调平，支柱21上还设有刻度尺。
44.以上支柱21为单独控制，当然为了控制方便，还可以将两个支柱21设计为同步运动，也即将两个支柱21设计为联动的方式，同步伸出或者同步回缩。
45.可选的，两个支柱21之间的位置可调，也即在为了提高对基板20的稳定性，操作者可以根据需求适当的调整两个支柱21之间的间隔距离，以提高对基板20支撑的稳定性。
46.上文提及的分管组件设置在基板20上，具体的，参见图2-图4，分管组件包括多个料板33，料板33在基板20上等距间隔排列；料板33的个数设置可以根据管料的长度进行适当的选择，也即在本方案中，可能存在不同规格、不同长度的管料，为了能够与待切割的管料进行适配，可以根据现场情况对料板33之间的间距进行调整。
47.每个料板33中均设有竖直的通道；管料沿着通道下落至通道的底部。为了保证在料板33上能够放置较多的管料，在通道的入口处设置为喇叭状扩张结构，这样不仅能够实现批量管料的放置，同时在进行进料的时候，通道中的管料还是一个一个的叠加排列。
48.为了实现管料能够进行单独一个一个的进料，本方案中，每个料板33上还活动连接有第一分管块31和第二分管块32；每个第一分管块31和第二分管块32的运动方向同管料在通道中的下落方向垂直；第一分管块31和第二分管块32均具有分料端，第一分管块31和第二分管块32被配置为作错位伸出动作以利用分料端实现将管料逐个释放至通道的底部。
49.可以理解为，通过第一分管块31和第二分管块32之间的相互配合，实现控制管料单独下落。
50.具体的动作原理为：操作者或者机械手将批量的管料放置在料板33喇叭状扩张结构的入口处，在这些管料中，势必有至少一个管料处于在通道中；此时的状态为初始状态，
参见图4，在这样的初始状态下，第一分管块31和第二分管块32均处于伸出状态，也即二者的分料端均正处于通道中。
51.第一分管块31的分料端因为处于伸出状态，所以能够刚好将位于通道中的管料限制住，避免其下落；然后第一分管块31回缩运动，此时被第一分管块31分料端限制的管料自然下落，然后在第二分管块32的分料端处被限制，此时为进管状态，参见图5；第一分管块31再次伸出，对相邻的另一根管料进行限制，此时为分管状态，参见图6。此时在第一分管块31和第二分管块32之间存在有一根管料。
52.然后此时第二分管块32回缩动作，被限制的通道被打开使得其中的管料下落至通道的底部，此时为落管状态，参见图7。
53.以上是利用第一分管块31和第二分管块32对一根管料进行筛选的步骤展示。
54.在实际的操作控制中，第一分管块31和第二分管块32根据程序的控制时间来回伸缩移动，第一分管块31伸出后再回缩，就会有一根管料落入到第一分管块31和第二分管块32之间的通道中；然后第二分管块32回缩后再伸出，这根管料就会下落至通道的底部；以此循环伸缩，使得管料能够一根接着一根的从通道中进入到底部。
55.本方案中，第一分管块31和第二分管块32因为要进行错位动作，因此对第一分管块31和第二分管块32进行单独控制，具体的，参见图8，分管组件还包括第一驱动杆34和第二驱动杆35；第一驱动杆34与第二驱动杆35活动安装在料板33；每个第一分管块31通过第一摇臂311与第一驱动杆34连接，每个第二分管块32通过第二摇臂321与第二驱动杆35连接。
56.可以理解为，第一分管块31和第二分管块32的伸缩运动分别是第一驱动杆34和第二驱动杆35进行单独控制，也即第一驱动杆34控制第一分管块31的伸缩动作，第二驱动杆35控制第二分管块32的伸缩动作。
57.具体的连接结构为，在第一分管块31和第二分管块32中均设有滑道301；第一摇臂311与第二摇臂321的一端均具有与滑道301对应的滑杆；第一摇臂311的另一端与第一驱动杆34套接固定，第二摇臂321的另一端与第二驱动杆35套接固定；这样第一驱动杆34的转动使得第一摇臂311的滑杆推拉第一分管块31；第二驱动杆35的转动使得第二摇臂321的滑杆推拉第二分管块32。最终实现第一分管块31和第二分管块32的动作。
58.可选的，分管组件还包括固定在基板20一侧的第一气缸和第二气缸；第一气缸的伸缩端处铰接连接有第一连臂，第一连臂同时与第一驱动杆34固定；第二气缸的伸缩端处铰接有第二连臂，第二连臂同时与第二驱动杆35固定；第一气缸、第二气缸的伸缩动作使得对应的第一驱动杆34、第二驱动杆35转动。
59.本实施例中，这里的第一气缸和第二气缸均为气缸。
60.为了能够适应不同规格，不同直径的管料，本实施例中在每个料板33上还设置有可调节的活动板36；活动板36的至少部分重叠在通道上；横向调节活动板36以改变所述通道宽度。
61.这里活动板的调节优选为人工调节，也即在进行管料的放置之前，操作人员应当根据管料的直径和规格对这里的活动板36进行调节，从而改变通道的宽度；针对直径较小的管料；需要调整活动板36使得通道变小；针对直径较大的管料，调整活动板36使得通道变大。
62.同时与之配合的，第一分管块31设置在一滑块上，该滑块可在料板33上进行上下移动，移动这里的滑块，也就使得第一分管块31和第二分管块32之间的竖直间隔得到调节，能够适应不同直径的管料。
63.通过提供了可以改变通道宽度的活动板36，提供可以改变竖直间隔的第一分管块31和第二分管块32，无论管料的直径大小如何变化，本方案均能够对应进行有效地调整；使得处于通道中的管料始终是一根一根的叠加。
64.为了便于调节的方便，还可以在料板33上标记刻度，活动板36处于不同的刻度位置就对应着不同直径大小的管料；拥有了刻度范围，也即拥有调整的标准，在管料的规格进行变化时，操作者可直接将活动板36调整至对应的刻度位置，方便快捷，不再需要慢慢地调整和测试。
65.进入到通道底部的管料将在进管组件的作用下向着空心轴电机13进行进料。
66.具体的，参见图9-图10，进管组件包括推板41，推板41被配置为沿着基板20的长度方向来回运动；推板的原点位置与通道的底部对应；在单个管料下落至通道的底部时，推板41动作推动管料至目标机器设备中，这里为推动管料至激光切割机中；为了让推板41能顺利运动，料板33上开设有推板避让孔。
67.我们在实际的使用过程中发现，利用这里的推板41在循环推动管料时，管料的底部与通道的底部直接接触并产生摩擦，不仅使得通道底部被磨损处一道凹形缺口，还导致管料的外表面被损伤。基于这样的原因，这里在料板33上还固定有耐磨块37，耐磨块37位于每个通道的底部；管料从通道中掉落至耐磨块37上，也即利用的这里耐磨块37代替通到底部来直接与管料进行接触，耐磨块37的耐磨性质能够有效地降低磨损程度，同时对于管料表面的损伤也会极大地减少。
68.可选的，耐磨块37呈v型结构且槽口向上，管料下落后将直接落入耐磨块37的v型槽口中，这样有利于在推板41推动管料时，v型槽口两侧的侧壁能够保证管料移动的稳定性。
69.本实施例中，进管组件还包括主动轮42、从动轮43和环绕主动轮42和从动轮43的传动皮带44，推板41通过转接块45固定在传动皮带44上。
70.主动轮42固定在驱动电机上，驱动电机的转动将使得整个传动皮带44进行动作，此时的推板41固定在传动皮带44上，因此推板41也就开始进行直线运动。
71.本方案中，进管组件还包括两个间隔设置的导向杆46，导向杆46沿着基板的长度方向延伸；转接块45上具有与导向杆46对应的卡口，转接块45通过卡口与导向杆46活动卡接。
72.通过这样的设置，能够有效的保证推板41在移动过程中的稳定性。
73.可选的，参见图11，考虑到长时间的使用后，极有可能出现传送皮带44松动的可能，此时推板41的位置精度将变化不定；因此本方案中还设计了皮带张紧机构200，利用这里的皮带张紧机构200来完成对传送皮带44的张紧调节，保证推板41的位置的精确性。具体的调节方式为，通过调节这里的皮带张紧机构200，使得从动轮43能够在水平方向进行调节，进而实现对传送皮带44的张紧。
74.同时在基板20上还设有多个感应器，感应器、气缸分别与控制器连接，控制器还与激光切割机连接进行联动，参见图9，比如在基板20的一端设有原点感应器51，推板41的初
始位置就处于这里的原点感应器51位置；在基板20上还设有落料感应器52和管料感应器53，落料感应器52用于监测在通道中是否存在管料进行下落；管料感应器53用于监测是否存在有管料下落至耐磨块37的v型槽口中；同时在基板20靠近空心轴电机13的一端还设有环形接近开关传感器54。环形接近开关传感器54是确保推板41能正确的把管料推到正确的位置，环形接近开关传感器54中间如果没有感应到管料，说明推料出了故障。
75.推板41推动这里的管料至空心轴电机13中，空心轴电机13带着夹持管料进行移动，当管料处于上料机构的一端完全通过了环形接近开关传感器54后，表明整个管料已经完全进入到机体11上。此时的推板41返回复位，等待第一分管块31和第二分管块32释放的下一根管料。
76.可选的，上料机构的出料端处还设有管料推中机构，管料推中机构具有大口机械气夹210，以夹持居中和避免管料晃动；检测到管材后，延时1秒后动作。
77.可选的，参见图2，为了提升整个上料机构的稳定性，这里用多根稳定杆61将多个料板33进行连接，以促进料板33之间的稳定性。
78.本技术通过设计管料上料机构，尤其是设计具有通道的料板，这样在第一分管块和第二分管块的协同动作下，可以实现管料单个进料，最后在进管组件的作用下，实现对管料向激光切割头方向的进料。
79.也即本方案通过设计这里的管料上料机构，先对大批的管料进行一个一个的筛选，保证每个管料能够单独的下落至推板处；然后再在推板的作用下向着激光切割头的方向进料，实现最终对管料的造型切割；通过这样的结构设计能够有效地降低操作人员的投入，同时利用这里自动化的上料机构，能够有效保证管料的进料效率。
80.本管料上料机构还可以与市面上的其他激光切割机配合使用。
81.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。