一种用于大幅面光纤激光切割机的双工作台交换系统的制作方法

本发明属于激光切割机的工作台技术领域，具体涉及一种用于大幅面光纤激光切割机的双工作台交换系统。

背景技术

随着激光切割技术的逐渐发展与成熟，激光切割机越来越多的运用到机械加工领域。传统技术中的激光切割机，一般只设一个工作台，即在切割完一块钢板后需要卸掉加工完的工件，再将另一块钢板移动到平台上，然后才能继续工作，工作连续性差，生产效率较低。为了提高生产效率，激光切割机大都设有交换式工作台，一个工作台在切割状态时，另一个工作台在切割区域外同步进行上、下料操作，在很大程度上提高了设备的工作效率。

但市面上现有的交换式工作台大都采用三种形式：第一种是带高度差的上下两层式结构，工作台交换后需增加调整切割头高度(即z轴)的时间，并且这种结构z轴行程较大，切割时极其不稳定，影响切割质量，且切割头功率越大，不稳定性越高，不适用于高功率切割机；第二种是带升降机构的双工作台交换形式，需单独配置抬升气缸，结构复杂、成本高、操作和维护困难；第三种是采用先升后降或者先降后升的带斜坡导轨的交叉式互换结构，但现有技术均采用四轮或六轮承重导向的形式，即前面两个轮，后面两个轮或四个轮，中间无滚轮的结构，这种结构仅适用于小幅面的板材切割，大幅面板材的切割在工作台交换过程中，升降工作台中间无承重点，易发生坍塌变形，导致板材不平整，影响切割质量。

随着切割工件的大型化和个性化，发明一种适用于切割大幅面板材的交叉式互换的工作台，成为一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种用于大幅面光纤激光切割机的双工作台交换系统，升降工作台采用十轮结构，单侧设置五个轮，共五对，自驱动装置一侧开始，第一对为第一组，第二对和第三对为第二组，第四对和第五对为第三组，采用内、中、外三层轨道结构，使得在升降工作台在运行时，每一组均有一对轮与交换轨道接触，使升降工作台在交换过程中至少有三组支撑点，增强了升降工作台在运行过程中的承载能力，避免了升降工作台在交换过程中发生坍塌变形，导致板材不平整，影响切割质量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于大幅面光纤激光切割机的双工作台交换系统，包括机架、平移工作台、交换轨道、升降工作台和驱动装置，所述机架上设有交换轨道和驱动装置，所述交换轨道与驱动装置配合设置，所述交换轨道的一端设有平移工作台，另一端设有升降工作台，所述平移工作台和升降工作台均与驱动装置连接且在驱动装置的带动下相向运动，所述升降工作台能够越过平移工作台到达交换轨道的另一端；所述交换轨道包括自内向外依次设置的内轨道、中轨道和外轨道，所述平移工作台在内轨道上运行，所述升降工作台在中轨道上运行，所述升降工作台通过外轨道在中轨道的两个相邻轨道之间过渡，所述中轨道包括依次设置的第一爬升轨道、第二爬升轨道、第三爬升轨道、第一下降轨道、第二下降轨道和第三下降轨道，所述第三爬升轨道与第一下降轨道一体设置，所述外轨道包括第一过渡轨道和第二过渡轨道，所述第一过渡轨道设置在第一爬升轨道与第二爬升轨道之间，所述第二过渡轨道设置在第二爬升轨道与第三爬升轨道之间，所述第二过渡轨道的内侧设有第三过渡轨道，所述第三过渡轨道与中轨道共线。升降工作台采用十轮结构，单侧设置五个轮，共五对，自驱动装置一侧开始，第一对为第一组，第二对和第三对为第二组，第四对和第五对为第三组，采用内、中、外三层轨道结构，使得在升降工作台在运行时，每一组均有一对轮与交换轨道接触，使升降工作台在交换过程中至少有三组支撑点，增强了升降工作台在运行过程中的承载能力，避免了升降工作台在交换过程中发生坍塌变形，导致板材不平整，影响切割质量。

所述平移工作台包括平移台框，所述平移台框的底部设有与交换轨道配合的平移滚轮，所述平移台框的一端的两侧设有第一径向轨道，所述第一径向轨道内设有能够沿其运动的第一径向滚轮。在平移工作台上设置第一径向轨道和与其配合的第一径向滚轮，能够使平移工作台在运行过程中保持平稳，避免因链条的颤动引起平移工作台的抖动，影响板材的定位精度。

所述平移滚轮包括平滚轮和凹型滚轮，所述平移台框的底部的一侧设有平滚轮，另一侧设有凹型滚轮。设置平滚轮和凹型滚轮，使凹型滚轮卡合在内导轨上，能够保证平移工作台运行的直线度，避免平移工作台在运行过程中发生偏移及错位。

所述升降工作台包括升降台框，所述升降台框一端的两侧设有第二径向轨道，所述第二径向轨道内设有第二径向滚轮，所述升降台框的两侧自设有第二径向轨道的一端向另一端依次设有第一滚轮、第二滚轮、第三滚轮、第四滚轮和第五滚轮。在升降工作台上设置第二径向轨道和与其配合的第二径向滚轮，能够保证升降工作台运行时的平稳性，使升降工作台在爬升和下降过程中不受链条的束缚，在爬升或者下降过程中也能够在链条的带动下运行。

所述第一滚轮、第二滚轮、第三滚轮、第四滚轮和第五滚轮均包括平滚轮和凹型滚轮，所述升降台框的一侧设有平滚轮，另一侧设有凹型滚轮。设置平滚轮和凹型滚轮，使凹型滚轮卡合在内导轨上，能够保证平移工作台运行的直线度，避免平移工作台在运行过程中发生偏移及错位。

第一径向轨道与第二径向轨道朝向相反。使平移工作台上的第一径向轨道朝外设置，与第一径向轨道配合的第一径向滚轮通过第一连接板与下层链条固定，使升降工作台上的第二径向轨道朝内设置，与第二径向轨道配合的第二径向滚轮通过第二连接板与上层链条固定，互不干涉，确保平移工作台与升降工作台的正常运行。

所述驱动装置包括动力装置、传动轴、轴承座、主动链轮、链条和从动链轮，所述动力装置设置在机架顶面的一端，所述动力装置的两侧设有轴承座，所述传动轴可转动的设置在轴承座上，所述传动轴的一端与动力装置的输出轴连接，另一端设有主动链轮，所述机架远离动力装置的一端设有从动链轮，所述主动链轮与从动链轮之间绕设有链条。通过同一动力装置同时驱动双边链条，能够保证链条运行的同步性，同时，采用链条驱动平移工作台和升降工作台，能够保证平移工作台和升降工作台的运行精度。

所述从动链轮通过张紧装置固定在机架上。设置张紧装置，能够对链条的松紧度进行调节，保证交换系统的正常运行。

所述主动链轮与从动链轮之间设有多个链条支撑板。设置多个链条支撑板，对链条起支撑作用，避免链条因跨距过程而形成过大的下垂距离，从而影响平移工作台和升降工作台的运行精度。

还包括定位装置，所述定位装置包括固定座、气缸、锁紧条和定位钩，所述固定座固定在机架上，所述固定座上设有气缸，所述气缸的推杆末端设有锁紧条，所述定位钩分别固定在平移工作台和升降工作台上，当平移工作台或者升降工作台到达极限位置后，所述锁紧条恰好能够与定位钩卡合。当平移工作台或升降工作台到达极限位置后，定位装置将其锁紧，防止切割过程中工作台发生位移或者晃动，提高切割精度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的一种用于大幅面光纤激光切割机的双工作台交换系统，升降工作台采用十轮结构，单侧设置五个轮，共五对，自驱动装置一侧开始，第一对为第一组，第二对和第三对为第二组，第四对和第五对为第三组，采用内、中、外三层轨道结构，使得在升降工作台在运行时，每一组均有一对轮与交换轨道接触，使升降工作台在交换过程中至少有三组支撑点，增强了升降工作台在运行过程中的承载能力，避免了升降工作台在交换过程中发生坍塌变形，导致板材不平整，影响切割质量；

2、本发明的一种用于大幅面光纤激光切割机的双工作台交换系统，在平移工作台上设置第一径向轨道和与其配合的第一径向滚轮，能够使平移工作台在运行过程中保持平稳，避免因链条的颤动引起平移工作台的抖动，影响板材的定位精度，在升降工作台上设置第二径向轨道和与其配合的第二径向滚轮，能够保证升降工作台运行时的平稳性，使升降工作台在爬升和下降过程中不受链条的束缚，在爬升或者下降过程中也能够在链条的带动下运行，在链条传动时，第二径向滚轮在第二径向轨道内上下移动，始终保持与链条相同高度，更有利于带动升降工作台在交换轨道上进行上下运动，还能消除链条与工作台在装配过程中产生的相对高度误差，使得安装更加简便；

3、本发明的一种用于大幅面光纤激光切割机的双工作台交换系统，在平移工作台上设置平滚轮和凹型滚轮，使凹型滚轮卡合在内导轨上，能够保证平移工作台运行的直线度，避免平移工作台在运行过程中发生偏移及错位，在升降工作台上设置平滚轮和凹型滚轮，使凹型滚轮卡合在内导轨上，能够保证平移工作台运行的直线度，避免平移工作台在运行过程中发生偏移及错位；

4、本发明的一种用于大幅面光纤激光切割机的双工作台交换系统，设置张紧装置，能够对链条的松紧度进行调节，以实现工作台准确、稳定的交换，保证交换系统的正常运行；

5、本发明的一种用于大幅面光纤激光切割机的双工作台交换系统，设置多个链条支撑板，对链条起支撑作用，避免链条因跨距过程而形成过大的下垂距离，从而影响平移工作台和升降工作台的运行精度；

6、本发明的一种用于大幅面光纤激光切割机的双工作台交换系统，当平移工作台或升降工作台到达极限位置后，定位装置将其锁紧，防止切割过程中工作台发生位移或者晃动，提高切割精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体一结构示意图；

图2是本发明的整体二结构示意图；

图3是本发明的整体俯视结构示意图；

图4是本发明的平移工作台结构示意图；

图5是本发明的平移工作台侧视结构示意图；

图6是本发明的升降工作台结构示意图；

图7是本发明的升降工作台侧视结构示意图；

图8是本发明的交换轨道结构示意图；

图9是本发明的交换轨道俯视结构示意图；

图10是本发明的交换轨道局部结构示意图；

图11是本发明的驱动装置结构示意图；

图12是本发明的定位装置结构示意图；

其中，1、平移工作台，2、交换轨道，3、升降工作台，4、驱动装置，5、定位装置，6、机架，11、平移台框，12、平移滚轮，13、第一径向轨道，14、第一径向滚轮，21、内轨道，22、中轨道，23、外轨道，221、第一爬升轨道，222、第二爬升轨道，223、第三爬升轨道，224、第一下降轨道，225、第二下降轨道，226、第三下降轨道，227、第三过渡轨道，231、第一过渡轨道，232、第二过渡轨道，31、升降台框，32、第一滚轮，33、第二滚轮，34、第三滚轮，35、第四滚轮，36、第五滚轮，37、第二径向轨道，38、第二径向滚轮，41、动力装置，42、传动轴，43、轴承座，44、主动链轮，45、链条，46、从动链轮，47、第一连接板，48、链条支撑板，49、第二连接板，51、固定座，52、气缸，53、锁紧条，54、定位钩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1-3所示，一种用于大幅面光纤激光切割机的双工作台交换系统，包括机架6、平移工作台1、交换轨道2、升降工作台3和驱动装置4，所述机架6上设有交换轨道2和驱动装置4，所述交换轨道2与驱动装置4配合设置，所述交换轨道2的一端设有平移工作台1，另一端设有升降工作台3，所述平移工作台1和升降工作台3均与驱动装置4连接且在驱动装置4的带动下相向运动，所述升降工作台3能够越过平移工作台1到达交换轨道2的另一端；如图8-10所示，所述交换轨道2包括自内向外依次设置的内轨道21、中轨道22和外轨道23，所述平移工作台1在内轨道21上运行，所述升降工作台3在中轨道22上运行，所述升降工作台3通过外轨道23在中轨道22的两个相邻轨道之间过渡，所述中轨道22包括依次设置的第一爬升轨道221、第二爬升轨道222、第三爬升轨道223、第一下降轨道224、第二下降轨道225和第三下降轨道226，所述第三爬升轨道223与第一下降轨道224一体设置，所述外轨道23包括第一过渡轨道231和第二过渡轨道232，所述第一过渡轨道231设置在第一爬升轨道221与第二爬升轨道222之间，所述第二过渡轨道232设置在第二爬升轨道222与第三爬升轨道223之间，所述第二过渡轨道232的内侧设有第三过渡轨道227，所述第三过渡轨道227与中轨道22共线，其中第一爬升轨道221、第二爬升轨道222、第三爬升轨道223均设有低位水平段、爬升段和高位水平段，第一下降轨道224、第二下降轨道225和第三下降轨道226均设有高位水平段、下降段和低位水平段。升降工作台3采用十轮结构，单侧设置五个轮，共五对，自驱动装置4一侧开始，第一对为第一组，第二对和第三对为第二组，第四对和第五对为第三组，即第一滚轮32为第一组，第二滚轮33和第三滚轮34为第二组，第四滚轮35和第五滚轮36为第五组，采用内、中、外三层轨道结构，使得在升降工作台3在运行时，每一组均有一对轮与交换轨道2接触，使升降工作台3在交换过程中始终有三组支撑点，增强了升降工作台3在运行过程中的承载能力，避免了升降工作台3在交换过程中发生坍塌变形，导致板材不平整，影响切割质量。

如图4-5所示，所述平移工作台1包括平移台框11，所述平移台框11的底部设有与交换轨道2配合的平移滚轮12，所述平移台框11的一端的两侧设有第一径向轨道13，所述第一径向轨道13内设有能够沿其运动的第一径向滚轮14。在平移工作台1上设置第一径向轨道13和与其配合的第一径向滚轮14，能够使平移工作台1在运行过程中保持平稳，避免因链条45的颤动引起平移工作台1的抖动，影响板材的定位精度。

所述平移滚轮12包括平滚轮和凹型滚轮，所述平移台框11的底部的一侧设有平滚轮，另一侧设有凹型滚轮。设置平滚轮和凹型滚轮，使凹型滚轮卡合在内导轨上，能够保证平移工作台1运行的直线度，避免平移工作台1在运行过程中发生偏移及错位。

如图6-7所示，所述升降工作台3包括升降台框31，所述升降台框31一端的两侧设有第二径向轨道37，所述第二径向轨道37内设有第二径向滚轮38，所述升降台框31的两侧自设有第二径向轨道37的一端向另一端依次设有第一滚轮32、第二滚轮33、第三滚轮34、第四滚轮35和第五滚轮36。在升降工作台3上设置第二径向轨道37和与其配合的第二径向滚轮38，能够保证升降工作台3运行时的平稳性，使升降工作台3在爬升和下降过程中不受链条45的束缚，在爬升或者下降过程中也能够在链条45的带动下运行。

所述第一滚轮32、第二滚轮33、第三滚轮34、第四滚轮35和第五滚轮36均包括平滚轮和凹型滚轮，所述升降台框31的一侧设有平滚轮，另一侧设有凹型滚轮。设置平滚轮和凹型滚轮，使凹型滚轮卡合在内导轨上，能够保证平移工作台1运行的直线度，避免平移工作台1在运行过程中发生偏移及错位。其中，所述第一滚轮32为双凹槽结构的长轮，在升降工作台3的两侧各设有一个，能够使升降平台运行通过相邻爬升轨道之间的间隔时，使用外侧的第一滚轮32在过渡轨道上通过，始终保证升降工作台3不会处于悬空位置，防止升降工作台3塌陷或者变形，导致板材切割精度下降。

第一径向轨道13与第二径向轨道37朝向相反。使平移工作台1上的第一径向轨道13朝外设置，与第一径向轨道13配合的第一径向滚轮14通过第一连接板47与下层链条45固定，当平移工作台1水平运行时，链条45会出现抖动，设置第一径向轨道13和第一径向滚轮14，能够在链条45抖动时，使第一径向滚轮14在第一径向轨道13内上下移动，避免因链条45抖动影响平移工作台1的运行精度。使升降工作台3上的第二径向轨道37朝内设置，与第二径向轨道37配合的第二径向滚轮38通过第二连接板49与上层链条45固定，升降工作台3在爬升和下降过程中，会与上层链条45产生高度差，设置第二径向轨道37和第二径向滚轮38，能够使第二径向滚轮38在第二径向轨道37内上下运动，使升降工作台3爬升和下降过程中链条45高度维持不变，确保升降工作台3的运行精度，这样平移工作台1与升降工作台3互不干涉，确保平移工作台1与升降工作台3的正常运行，将平移工作台1和升降工作台3分别与链条45的下层和上层连接，当链条45运行时，平移工作台1和升降工作台3能够实现等速相向运动。

如图11所示，所述驱动装置4包括动力装置41、传动轴42、轴承座43、主动链轮44、链条45和从动链轮46，所述动力装置41设置在机架6顶面的一端，所述动力装置41的两侧设有轴承座43，所述传动轴42可转动的设置在轴承座43上，所述传动轴42的一端与动力装置41的输出轴连接，另一端设有主动链轮44，所述机架6远离动力装置41的一端设有从动链轮46，所述主动链轮44与从动链轮46之间绕设有链条45，本申请中，动力装置41采用电机减速机组合，其中，减速机采用两侧输出的减速机，电机减速机的选型已是公知常识，不作为创新点进行赘述。通过同一动力装置41同时驱动双边链条45，能够保证链条45运行的同步性，同时，采用链条45驱动平移工作台1和升降工作台3，能够保证平移工作台1和升降工作台3的运行精度。

所述从动链轮46通过张紧装置固定在机架6上。设置张紧装置，能够对链条45的松紧度进行调节，保证交换系统的正常运行，张紧装置已是成熟的现有技术，其具体结构在此不做限定，只需满足链条45的张紧需求即可。

所述主动链轮44与从动链轮46之间设有多个链条支撑板48。设置多个链条支撑板48，对链条45起支撑作用，避免链条45因跨距过大而形成过大的下垂距离，从而影响平移工作台1和升降工作台3的运行精度，所述链条支撑板48的横截面呈“s”型，s型的链条支撑板48下部开口朝向机架6的内侧，用于支撑下层链条45，s型的链条支撑板48上部开口朝向机架6的外侧，用于支撑上层链条45。

如图12所示，还包括定位装置5，所述定位装置5包括固定座51、气缸52、锁紧条53和定位钩54，所述固定座51固定在机架6上，所述固定座51上设有气缸52，所述气缸52的推杆末端设有锁紧条53，所述定位钩54分别固定在平移工作台1和升降工作台3上，当平移工作台1或者升降工作台3到达切割位置后，所述锁紧条53恰好能够与定位钩54卡合。当平移工作台1或升降工作台3到达切割位置后，定位装置5将其锁紧，防止切割过程中工作台发生位移或者晃动，提高切割精度。

一种用于大幅面光纤激光切割机的双工作台交换系统的运行方式如下：

假定当升降工作台3位于靠近驱动装置4的一端，平移工作台1位于远离驱动装置4的一端时为初始位置。在初始位置时，平移工作台1和升降工作台3分别位于交换到轨的两端，启动驱动装置4，动力装置41运行，带动与其连接的传动轴42转动，传动轴42的转动带动设置在其端部的主动链轮44转动，主动链轮44带动绕设在主动链轮44和从动链轮46上的链条45运行，当链条45运行时，与下层链条45连接的平移工作台1和与上层链条45连接的升降工作台3相向运动，在升降工作台3向远离驱动装置4一侧运行时，分为五个阶段：始低位水平段→爬升段→高位水平段→下降段→末低位水平段，

当升降工作台3位于始低位水平段时，第一滚轮32、第二滚轮33、第三滚轮34、第四滚轮35和第五滚轮36均与中轨道22接触，形成单侧五点支撑，

当升降工作台3位于爬升段时，第一滚轮32通过第一爬升轨道221爬升，第三滚轮34通过第二爬升轨道222爬升，第五滚轮36通过第三爬升轨道223爬升，第二滚轮33和第四滚轮35悬空，此时，第一组滚轮、第二组滚轮和第三组滚轮中均有一个支撑点，确保在爬升过程中升降工作台3有单侧的三个支撑点，即第一滚轮32、第三滚轮34和第五滚轮36为支撑点，形成单侧三点支撑。继续向前运行，

当升降轨道位于高位水平段时，第一滚轮32为双列滚轮，内侧第一滚轮32悬空，外侧第一滚轮32则进入第一过渡轨道231，第二滚轮33悬空，第四滚轮35进入第二过渡轨道232，第三滚轮34和第五滚轮36依然沿各自轨道移动，此时升降工作台3形成单侧四点支撑，

当升降工作台3继续沿高位水平段运行时，平移工作台1与升降工作台3开始交叉，因为平移工作台1与下层链条45连接，升降工作台3与上层工作台连接，升降工作台3爬升至高位以后与平移工作台1形成高度差，平移工作台1在下层，升降工作台3在上层，避免了平移工作台1与升降工作台3之间的干涉，此时第五滚轮36进入第一下降轨道224的高位水平段，第四滚轮35悬空，第三滚轮34和第二滚轮33沿第二爬升轨道222的高位水平段移动，第一滚轮32继续沿第一过渡轨道231运动，此时升降工作台3依然为单侧四点支撑，

当升降工作台3继续运行时，第五滚轮36到达第一下降轨道224和第二下降轨道225之间，处于悬空状态，第四滚轮35沿第一下降轨道224的高位水平段移动，第三滚轮34到达第二爬升轨道222和第三爬升轨道223之间，处于悬空状态，第二滚轮33继续沿第二爬升轨道222的高位水平段移动，第一滚轮32继续沿第一过渡轨道231移动，此时升降工作台3为单侧三点支撑，直至各滚轮依次跨过悬空位置，在此过程中，升降工作台3始终处于至少单边三点支撑；

当升降工作台3进入下降段时，第四滚轮35、第二滚轮33和第一滚轮32分别沿第三下降轨道226、第二下降轨道225和第一下降轨道224的下降段移动，其他滚轮悬空，此时平移工作台1与升降工作台3完成交换，在下降过程中升降工作台3处于单边三点支撑；

当升降工作台3继续移动，进入末低位水平段，此时升降工作台3的滚轮均与交换轨道2接触，处于单边五点支撑，升降工作台3一直移动到极限位置，定位装置5将升降工作台3进行定位，确保在切割过程中升降工作台3和平移工作台1不发生移动，此时所有滚轮均承重并位于交换轨道2的低端，即末低位水平段，此时，升降工作台3与平移工作台1处于同一高度。当平移工作台1和升降工作台3需要变换到初始位置时，运动情况与上述顺序相反，在此不再赘述。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。