激光切割板材废料分离及零件分选系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了激光切割机领域内的一种激光切割板材废料分离及零件分选系统，包括平行设置的两支撑梁，两支撑梁间活动连接有可水平运动的横梁，横梁上经升降传动机构连接有升降立柱，升降立柱下方连接有下料机械手；支撑梁间的下方设有废料分离台和分拣工作台，废料分离台和分拣工作台与下料机械手相对应；下料机械手包括矩形的边框，边框内设有支架，支架下方设有安装板，安装板下侧经弹性机构安装有若干吸合面朝下的可升降电永磁铁；废料分离台上设置有若干吸合面朝上的固定电永磁铁，每一可升降电永磁铁及每一固定电永磁铁均可独立供电。该装置使得零件与废料之间分离更可靠，零件分拣方便，效率高，其适用于碳钢板材的激光切割自动化。
【专利说明】激光切割板材废料分离及零件分选系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种激光切割机，特别涉及激光切割机的下料装置。
【背景技术】
[0002] 激光切割是将激光作为一种加工手段对金属或非金属板材进行切割加工，可在平 面板材上加工直线和任意形状的曲线。为了提升激光切割的效率和自动化水平，减轻工人 的劳动强度，激光切割柔性生产线（FMS)应运而生，广泛应用于电气制造、汽车、仪表开关、 纺织机械、运输机械、家电制造、电梯设备制造、食品工业、装饰装潢与广告以及激光加工站 等。
[0003] 目前国际上的激光切割下料分选方案全部采用真空系统完成，即采用吸盘从上方 将零件吸起，再移动到分拣工作台进行分拣，由于激光切割过程中不可避免需要采用微连 接技术，即零件与废料之间有微小的连接而未完全割开，仅保留微小的连接，以防止板材翘 起影响切割过程，但微连接会增加零件分选的难度，目前还未有合适的解决方案，如果在工 件的下方也设置吸盘，吸住工件的废料，与上方吸住零件的吸盘共同作用，可将两件和废料 分离，但该结构会存在如下问题：其一，下方设置吸盘，吸盘表面容易落入灰尘、杂物等，容 易漏气，降低了可靠性。其二，吸盘工作时，板材表面的不平整容易导致漏气，漏气不仅降低 了吸合力，也会产生较大的噪声。其三，吸盘需要有足够大的吸合面积及负压压力才能产生 足够大的吸合力，这不利于吸盘的大量分布。其四，每个吸盘需要进行独立控制时，其需要 数目众多的电磁阀和通气管，其安装、排布均很困难，吸盘的数量往往不足，不能进行精细 化生产。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种激光切割板材废料分离及零件分选系统，使其能克 服现有技术的缺陷，使零件与废料之间分离可靠，零件分拣方便。
[0005] 本实用新型的目的是这样实现的：一种激光切割板材废料分离及零件分选系统， 包括平行设置的两支撑梁，两支撑梁间活动连接有可沿支撑梁水平运动的横梁，所述横梁 上经升降传动机构连接有升降立柱，所述升降立柱下方连接有下料机械手；所述两支撑梁 之间的下方设有废料分离台和分拣工作台，废料分离台和分拣工作台与下料机械手相对 应；所述下料机械手包括矩形的边框，边框内设置有支架，支架下方水平设置有安装板，所 述安装板下侧经弹性机构安装有若干吸合面朝下的可升降电永磁铁；所述废料分离台上设 置有若干吸合面朝上的固定电永磁铁，每一可升降电永磁铁及每一固定电永磁铁均可独立 供电。
[0006] 本实用新型工作时，板材在激光切割机上完成切割，零件和废料之间在多个位置 保持微连接，此时，横梁带动下料机械手沿支撑梁运动到板材上方，传动机构驱动升降立柱 下降，使下料机械手上的可升降电永磁铁贴靠在板材上，可升降电永磁铁得电，可将切割完 的板材抓起，升降立柱上升然后带动下料机械手沿支撑梁运动到废料分离台的上方后再下 降，待板材接触废料分离台的表面后，下料分离台上的固定电永磁铁部分得电，下料机械手 上的可升降电永磁铁部分失电，对应于工件的可升降电永磁铁保持有电，对应于废料的固 定电永磁铁有电，此时，升降立柱再上升，可将零件和废料分离，废料留在废料分离台上，零 件则吸合在下料机械手上，实现零件与废料的可靠分离；随后，下料机械手带着分离后的零 件继续沿支撑梁运动到分拣工作台上方后，再下降到适当位置，下料机械手上的可升降电 永磁铁分批释放不同规格的零件，零件落在分拣工作台上，通过人工或其他分拣装置(如机 器人）将相同规格的零件运送入库，实现零件的分选。与现有技术相比，本实用新型的有益 效果在于：其一，零件和废料分离可靠，一方面电永磁铁以减小的体积达到较大的吸合力， 使得零件和废料的分离力较大，两者之间能实现可靠分离。其二，电永磁铁的体积小，使得 下料机械手上的可升降电永磁铁、下料分离台上的固定电永磁铁的排列密度大，可分离的 零件尺寸范围更大，机床的通用性更好。其三，通过电控方式对可升降电永磁铁、固定电永 磁铁进行控制，其控制线缆布置方便，控制可靠性高，无噪声。其四，在板材表面不平整时， 仍能保持良好的分离效果。其五，易于实现自动控制，尤其是针对不规格的零件，可以将零 件分批分拣，提高了生产效率。该装置适用于碳钢材质板材的激光切割加工。
[0007] 为能进一步克服板材表面不平整带来的问题，所述弹性机构包括导向套、升降杆 和升降杆上套装的复位弹簧，所述导向套与安装板相固定，导向套套装在升降杆上，升降杆 上端穿过安装板，可升降电永磁铁固定在升降杆下端，所述复位弹簧一端与安装板相对固 定，复位弹簧另一端与升降杆上端相对固定。复位弹簧具有位置补偿的能力，保证在板材表 面细微不平整时，仍能保证下料机械手上的可升降电永磁铁能与板材良好地吸合在一起， 也能保证零件的抓取可靠。
[0008] 为便于自动控制，所述废料分离台上的固定电永磁铁、安装板上的可升降电永磁 铁呈阵列布置，当下料机械手处于下料位置时，固定电永磁铁和可升降电永磁铁在正交方 向上错位设置，这一正交方向上错位设置是指固定电永磁铁和可升降电永磁铁的纵向轴线 相互错开而不重合。错位设置能更好利用固定电永磁铁及可升降电永磁铁的吸力，使零件 和废料更好地分离；成阵列分布方便了控制、检查及更换电永磁铁。
[0009] 为方便废料的出料，所述废料分离台两侧设有分别设有相互平行的推料导轨，推 料导轨与支撑梁呈空间垂直设置，推料导轨上配合设置有推料架，推料架的端部设有推料 板，推料架另一端设有开合挡板，推料架可沿推料导轨移动到开合挡板的正上方。废料被分 离后，可通过推料架将废料沿推料导轨推出到开合挡板上，开合挡板打开后，废料可实现落 料。
[0010] 为进一步便于零件分拣，所述分拣工作台包括绕装在相平行的两个辊轴上的输送 带，输送带一端经滑板连接有零件缓存箱。零件分批落在输送带上，可通过输送带输送到分 拣位置进行分拣，分拣不及的零件落入零件缓存箱中，可通过人工进一步分拣处理。
[0011] 作为本实用新型的进一步改进，所述升降传动机构包括伺服电机，伺服电机输出 轴连接减速箱，减速箱两侧分别伸出传动轴，传动轴可转动地连接在滑动支架上，升降立柱 上分别设有齿条和立柱导轨，滑动支架上设有与立柱导轨滑动连接的立柱滑块，传动轴的 轴端设有齿轮与所述齿条相啮合。该结构提供了本实用新型的一种易于实施的技术方案， 其结构简单，控制方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型结构示意图。
[0013] 图2为图1中A的局部放大图。
[0014] 图3为废料分离台结构示意图，此时，废料及推料架位于下料机械手下方。
[0015] 图4为废料分离台另一结构示意图，此时，推料架位于落料位置，开合挡板处于开 启状态。
[0016] 图5为下料机械手的立体结构图。
[0017] 图6为下料机械手结构示意图。
[0018] 图7为图6中B的局部放大图。
[0019] 图8为分拣工作台结构示意图。
[0020] 其中，1零件缓存箱，2开合挡板，3废料分离台，4升降立柱，5横梁，6支架，7边框， 8支撑梁，9分拣工作台，10输送带，11滑动支架，12齿条，13立柱导轨，14减速箱，15水平 运动机构，16安装板，17板材，18可升降电永磁铁，19传动轴，20伺服电机，21滑板，22推料 导轨，23推料架，24推料板，25固定电永磁铁，26辊轴，27开合驱动装置，28弹性机构，2801 升降杆，2802复位弹簧，2803导向套。
【具体实施方式】
[0021] 如图所示，为一种激光切割板材废料分离及零件分选系统，其结构包括平行设置 的两支撑梁8,支撑梁8之间连接有横梁5,横梁5两端设置有水平运动机构15与支撑梁8 相连，使横梁5可沿支撑梁8水平滑动，横梁5上经升降传动机构连接有升降立柱4,该升降 传动机构包括伺服电机20,伺服电机20输出轴连接减速箱14,减速箱14两侧分别伸出传 动轴19,传动轴19可转动地连接在滑动支架11上，升降立柱4上分别设有齿条12和立柱 导轨13,滑动支架11上设有与立柱导轨13滑动连接的立柱滑块，传动轴19的轴端设有齿 轮与所述齿条12相啮合；升降立柱4下方连接有下料机械手；两支撑梁8之间的下方设有 废料分离台3和分拣工作台9,废料分离台3和分拣工作台9并列设置并与下料机械手相 对应，下料机械手可运动到废料分离台3和分拣工作台9上方；下料机械手包括矩形的边框 7,边框7内设置有支架6,支架6下方水平设置有安装板16,安装板16下侧经弹性机构28 安装有若干吸合面朝下的可升降电永磁铁18 ;废料分离台3上设置有若干吸合面朝上的固 定电永磁铁25,每一可升降电永磁铁18及每一固定电永磁铁25均可独立供电。废料分离 台3上的固定电永磁铁25、安装板16上的可升降电永磁铁18呈阵列布置，当下料机械手处 于下料位置时，固定电永磁铁25和可升降电永磁铁18在正交方向上错位设置，固定电永磁 铁25和可升降电永磁铁18的纵向轴线相互错开而不重合。
[0022] 弹性机构28包括导向套2803、升降杆2801和升降杆2801上套装的复位弹簧 2802,导向套2803与安装板16相固定，导向套2803套装在升降杆2801上，升降杆2801上 端穿过安装板16,可升降电永磁铁18固定在升降杆2801下端，所述复位弹簧2802 -端与 安装板16相对固定，复位弹簧2802另一端与升降杆2801上端相对固定。
[0023] 废料分离台3两侧设有分别设有相互平行的推料导轨22,推料导轨22与支撑梁8 呈空间垂直设置，推料导轨22上配合设置有推料架23,推料架23的端部设有推料板24,推 料架23另一端设有开合挡板2,开合挡板2与开合驱动装置27相连，通过开合驱动装置27 可驱动开合挡板2打开或关闭；推料架23可沿推料导轨22移动到开合挡板2的正上方。
[0024] 分拣工作台9包括绕装在相平行的两个辊轴26上的输送带10,输送带10 -端经 滑板21连接有零件缓存箱1。
[0025] 该装置工作时，板材17在激光切割机上完成切割，零件和废料之间在多个位置保 持微连接，此时，横梁5带动下料机械手沿支撑梁8运动到板材17上方，传动机构驱动升降 立柱4下降，使下料机械手上的可升降电永磁铁18贴靠在板材17上，可升降电永磁铁18得 电，可将切割完的板材17抓起，升降立柱4上升然后带动下料机械手沿支撑梁8运动到废 料分离台3的上方后再下降，待板材17接触废料分离台3的表面后，下料分离台上的固定 电永磁铁25部分得电，下料机械手上的可升降电永磁铁18部分失电，对应于工件的可升降 电永磁铁18保持有电，对应于废料的固定电永磁铁25有电，此时，升降立柱4再上升，可将 零件和废料分离，废料留在废料分离台3上，零件则吸合在下料机械手上，实现零件与废料 的可靠分离；废料被分离后，可通过推料架23将废料沿推料导轨22推出到开合挡板2上， 开合挡板2打开后，废料可实现落料。而下料机械手带着分离后的零件继续沿支撑梁8运 动到分拣工作台9上方后，再下降到适当位置，下料机械手上的可升降电永磁铁18分批释 放不同的不同规格的零件，零件分批落在输送带10上，可通过输送带10输送到分拣位置进 行分拣，分拣不及的零件落入零件缓存箱1中，可通过人工进一步分拣处理。
[0026] 本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本 领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特 征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种激光切割板材废料分离及零件分选系统，包括平行设置的两支撑梁，两支撑梁 间活动连接有可沿支撑梁水平运动的横梁，所述横梁上经升降传动机构连接有升降立柱， 所述升降立柱下方连接有下料机械手；所述两支撑梁之间的下方设有废料分离台和分拣工 作台，废料分离台和分拣工作台与下料机械手相对应；其特征在于：所述下料机械手包括 矩形的边框，边框内设置有支架，支架下方水平设置有安装板，所述安装板下侧经弹性机构 安装有若干吸合面朝下的可升降电永磁铁；所述废料分离台上设置有若干吸合面朝上的固 定电永磁铁，每一可升降电永磁铁及每一固定电永磁铁均可独立供电。
2. 根据权利要求1所述的激光切割板材废料分离及零件分选系统，其特征在于：所述 弹性机构包括导向套、升降杆和升降杆上套装的复位弹簧，所述导向套与安装板相固定，导 向套套装在升降杆上，升降杆上端穿过安装板，可升降电永磁铁固定在升降杆下端，所述复 位弹簧一端与安装板相对固定，复位弹簧另一端与升降杆上端相对固定。
3. 根据权利要求1或2所述的激光切割板材废料分离及零件分选系统，其特征在于： 所述废料分离台上的固定电永磁铁、安装板上的可升降电永磁铁呈阵列布置，当下料机械 手处于下料位置时，固定电永磁铁和可升降电永磁铁在正交方向上错位设置。
4. 根据权利要求1或2所述的激光切割板材废料分离及零件分选系统，其特征在于： 所述废料分离台两侧分别设有相互平行的推料导轨，推料导轨与支撑梁呈空间垂直设置， 推料导轨上配合设置有推料架，推料架的端部设有推料板，推料架另一端设有开合挡板，推 料架可沿推料导轨移动到开合挡板的正上方。
5. 根据权利要求1或2所述的激光切割板材废料分离及零件分选系统，其特征在于： 所述分拣工作台包括绕装在相平行的两个辊轴上的输送带，输送带一端经滑板连接有零件 缓存箱。
6. 根据权利要求1或2所述的激光切割板材废料分离及零件分选系统，其特征在于： 所述升降传动机构包括伺服电机，伺服电机输出轴连接减速箱，减速箱两侧分别伸出传动 轴，传动轴可转动地连接在滑动支架上，升降立柱上分别设有齿条和立柱导轨，滑动支架上 设有与立柱导轨滑动连接的立柱滑块，传动轴的轴端设有齿轮与所述齿条相啮合。
【文档编号】B23K26/38GK203843377SQ201420262692
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月22日 优先权日:2014年5月22日
【发明者】周庆, 欧阳斌, 张礼峰, 桑伟峰, 陈树明, 何承义, 夏建斌 申请人:江苏金方圆数控机床有限公司