一种五轴三联动激光切管机的制作方法

本发明涉及激光切割机领域，尤其涉及一种五轴三联动激光切管机。

背景技术：

激光切割是将激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度。这时光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分，材料很快加热至汽化程度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。切边受热影响很小，基本没有工件变形。

目前，用于管材切割的激光切管机往往配备有可转动的卡盘和激光切割机，利用卡盘转动带动管材转动、卡盘的移动带动管材的移动，使得管材的各个位置能够对准激光切割机，使得激光切割机对管材进行切割，实践加工过程中，需要人手持管材将管材对准卡盘固定在卡盘上，增加了用工成本，降低了生产效率。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种五轴三联动激光切管机。

一种五轴三联动激光切管机，包括装有激光切割系统的五轴三联动激光切管机本体和上料部分，所述上料部分包括有支撑板，其中，

所述支撑板上固定有支撑台，所述支撑台的顶部沿长度方向设置有滑槽，所述滑槽的两侧是向内侧倾斜的斜面，所述滑槽上滑动连接有驱动块，所述驱动块的顶部有容纳管材的第一凹槽，所述滑槽靠近所述x向导轨的一端固定有呈U形的卡块；

所述支撑台旁的所述支撑板上贯穿设置有顶板，所述顶板的顶部呈弧形的凹面状，所述顶板的底部固定有第一液压伸缩杆，所述顶板旁的所述支撑板顶部固定有限位板，所述限位板的底部设置有容管材通过的通道，所述限位板朝向所述顶板一侧的顶部固定有顶块，远离所述限位板的所述顶块一侧呈半圆柱形结构；所述半圆柱形结构的一部分处于所述顶板的上方，所述支撑板上通过支撑管固定有用于放置管材的斜板，所述斜板下方的所述支撑板上可移动设置有推板，所述推板的一侧固定第二液压伸缩杆，所述第二液压伸缩杆固定于所述支撑板；

所述支撑板的一侧设置有抬料机构，所述抬料机构包括相对设置的两个竖板，两个竖板的底部通过横板连接，两个所述竖板的相对侧沿竖直方向分别设置有滑轨，两条所述滑轨共同滑动连接有底座，所述底座顶部靠近所述斜板的一侧铰接有运料板，所述底座和所述运料板分别铰接有第三液压伸缩杆，所述横板上固定有第六电机，每个所述竖板的顶部固定有两个滑轮，所述第六电机的输出轴固定有第三齿轮，所述横板的顶部转动连接有转轴，所述转轴上固定有第四齿轮，所述第三齿轮齿接所述第四齿轮，所述转轴的两端设置有线轴，所述线轴上固定连接绳，所述连接绳绕过所述滑轮固定于所述底座；

所述第一液压伸缩杆、第二液压伸缩杆和所述第三液压伸缩杆均连通液压机。

优选地，所述五轴三联动激光切管机本体包括x向导轨，所述滑槽与所述x向导轨平行设置，所述x向导轨上设置有移动架，所述移动架上转动连接有气动卡盘，所述移动架沿x向导轨的长度方向可移动安装，所述第一凹槽、所述卡块以及所述气动卡盘处于同一高度。

优选地，五轴三联动激光切管机本体还包括龙门架，所述x向导轨的另一端与所述龙门架固定连接，所述龙门架的顶部为y向导轨，所述y向导轨水平设置且垂直于所述x向导轨，所述y向导轨上滑动连接有滑块，所述滑块上固定有分别垂直于x向导轨和y向导轨的连接臂，所述连接臂沿长度方向滑动设置有活动臂，所述激光切割系统包括激光切割头和供能系统，供能系统设置于所述活动臂上，所述活动臂的底部铰接所述激光切割头，激光切割头的转动轴平行于所述y向导轨，所述气动卡盘的转动轴平行于所述x向导轨。

优选地，所述x向导轨上沿长度方向设置有卡槽，所述卡槽的一侧沿长度方向设置有第一齿条，所述移动架沿所述卡槽的长度方向可移动设置，所述移动架上固定有第一电机，所述第一电机的输出轴固定有第一齿轮，所述第一齿轮齿接所述第一齿条。

优选地，所述y向导轨的一端固定有第二电机，所述第二电机的输出轴固定连接第一传动螺杆，所述滑块上设置有与所述第一传动螺杆配合的内螺纹。

优选地，所述连接臂一侧沿其长度方向设置有导向槽，所述活动臂滑动连接于所述导向槽中，所述连接臂的顶部固定有第三电机，所述第三电机的输出轴固定有第二传动螺杆，所述第二传动螺杆贯入所述活动臂、并与所述活动臂螺接，所述活动臂的底部固定有第四电机，所述第四电机的输出轴平行于所述y向导轨、并垂直于所述x向导轨设置，所述第四电机的输出轴上固定所述激光切割头。

优选地，所述滑槽内沿长度方向设置有第二齿条，所述驱动块的底部有容纳所述第二齿条的第二凹槽，所述驱动块上固定有第五电机，所述第五电机的输出轴固定有第二齿轮，所述第二齿轮齿接所述第二齿条。

优选地，所述液压机包括三套液压系统，三套液压系统分别连通所述第一液压伸缩杆和第二液压伸缩杆。

优选地，所述支撑板以及所述x向导轨的底部均固定有机箱。

与相关技术相比较，本发明提供的五轴三联动激光切管机具有如下有益效果：

本发明提供的五轴三联动激光切管机的所述抬料机构将放置在所述运料板上管材抬到所述斜板上，所述斜板利用管材的重力不断的将管材送到所述推板的端部，所述推板在所述第二液压伸缩杆的作用下推动端部的管材，使得管材沿所述支撑板移动到所述顶板的顶部，所述顶板在所述第一液压伸缩杆的作用下推动管材向上移动，管材碰触到所述顶块，将管材从顶板的顶部顶落到支撑台的斜面上，管材沿斜面落到所述滑槽里的驱动块和卡块上，此时管材对准所述气动卡盘，所述驱动块移动带动管材移动到气动卡盘上，气动卡盘将管材夹紧，从而实现自动上料，从而节省工力，提高生产效率。

通过沿所述x向导轨滑动的气动卡盘带动管材移动，使得管材的不同长度处都能移动到所述激光切割头的位置，方便对管材不同长度处进行切割加工；通过所述气动卡盘在所述移动架上转动带动管材转动，使得管材的周向上不同的位置能够对准所述激光切割头，所述滑块沿所述y向导轨移动，改变通过所述连接臂和活动臂连接于所述滑块的激光切割头的位置，使得激光切割头从不同位置切割加工管材侧壁，所述活动臂沿所述连接臂上下移动，使得方便激光切割头调整切割时的焦距。

附图说明

图1为本发明提供的五轴三联动激光切管机的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示的五轴三联动激光切管机的龙门架及其连接的结构示意图；

图3为图2所示连接臂、活动臂以及激光切割系统的结构示意图；

图4为图1所示的驱动块以及支撑台的结构剖视图；

图5为图1所示的虚线处的结构放大示意图；

图6为图1所示的抬料机构结构示意图；

图7为图6所示的抬料机构的部分结构示意图。

图中标号：1、支撑板，11、机箱，12、液压机，2、推板，21、第二液压伸缩杆，3、斜板，4、限位板，5、顶块，6、激光切管机本体，61、x向导轨，611、第一齿条，62、龙门架，621、第二电机，622、第一传动螺杆，63、连接臂，631、第三电机，632、第二传动螺杆，64、活动臂，65、激光切割头，651、第四电机，66、移动架，661、第一电机，662、第一齿轮，67、气动卡盘，7、支撑台，71、滑槽，72、驱动块，721、第五电机，722、第二齿轮，73、卡块，8、顶板，81、第一液压伸缩杆，9、抬料机构，91、竖板，92、横板，93、滑轨，94、底座，95、运料板，951、档杆，96、第三液压伸缩杆，97、滑轮，98、第六电机，981、第三齿轮，982、转轴，983、线轴，99、连接绳。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请结合参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6以及图7，其中图1为本发明提供的五轴三联动激光切管机的一种较佳实施例的结构示意图；图2为图1所示的五轴三联动激光切管机的龙门架及其连接的结构示意图；图3为图2所示连接臂、活动臂以及激光切割系统的结构示意图；图4为图1所示的驱动块以及支撑台的结构剖视图；图5为图1所示的虚线处的结构放大示意图；图6为图1所示的抬料机构结构示意图；图7为图6所示的抬料机构的部分结构示意图。

参阅图1所示，一种五轴三联动激光切管机，包括上料部分和五轴三联动激光切管机本体6，其中，

所述五轴三联动激光切管机本体6包括x向导轨61，所述x向导轨61呈长板状结构，所述长板状结构的底部固定有机箱11，所述长板状结构的顶部沿长度方向设置有卡槽，所述卡槽中设置有移动架66，所述移动架66沿所述卡槽的长度方向可移动设置于所述卡槽中，所述移动架66的底部呈“n”形，使得所述移动架66的底部与卡槽的底部之间形成空隙，具体如图5所示，所述卡槽的一侧的底边沿长度方向设置有第一齿条611，靠近所述第一齿条611的所述移动架66上固定有第一电机661，所述第一电机661的输出轴贯穿所述移动架66延伸至卡槽与移动架66之间，所述第一电机661的输出轴固定有第一齿轮662，所述第一齿轮662齿接所述第一齿条611，所述移动架66上转动连接有气动卡盘67，所述气动卡盘67可以为BCS-305气动中空四爪卡盘，该气动卡盘中间是中空的，可以从卡盘的两侧将管材固定于卡盘上，所述第一电机661带动第一齿轮662转动，所述第一齿轮662作用于所述第一齿条611使得所述移动架66沿所述x向导轨滑动。

结合参阅图1和图2所示，所述x向导轨61的一端固定有所述龙门架62，所述龙门架62的顶部为y向导轨，所述y向导轨水平设置且垂直于所述x向导轨61，所述y向导轨上滑动套接有滑块，所述y向导轨的一端固定有第二电机621，所述第二电机621的输出轴平行于所述y向导轨设置，所述第二电机621的输出轴固定连接第一传动螺杆622，所述第一传动螺杆622贯穿螺接于所述滑块，所述滑块上设置有与所述第一传动螺杆配合的内螺纹。通过所述第二电机621的转动带动所述第一传动螺杆622转动，所述第一传动螺杆622作用于所述滑块，使得所述滑块沿所述y向导轨滑动。

结合参阅图1和图3所示，远离所述移动架66的所述滑块的一侧固定有垂直于x向导轨和y向导轨的连接臂63，远离所述滑块的所述连接臂63一侧沿其长度方向设置有导向槽，所述活动臂64滑动连接于所述导向槽中，所述连接臂63的顶部固定有第三电机631，所述第三电机631的输出轴沿所述连接臂63的长度方向设置，所述第三电机631的输出轴固定有第二传动螺杆632，所述第二传动螺杆632贯入螺接于所述活动臂64，所述活动臂64上设置激光切割系统，所述激光切割系统包括激光切割头65，所述活动臂64的底部固定有第四电机651，所述第四电机651的输出轴平行于所述y向导轨、并垂直于所述x向导轨设置，所述第四电机的输出轴上固定所述激光切割头65，具体实施过程中，所述激光切割系统可以为DH-JS2513激光切割系统，通过所述第四电机651转动带动所述激光切割头转动，通过所述第三电机631转动带动所述第二传动螺杆632转动，作用于所述活动臂64，使得所述活动臂64沿所述导向槽滑动，从而调整所述激光切割头65的高度。

所述五轴三联动激光切管机还包括上料部分，具体实施过程中，所述x向导轨61的另一端放置有支撑板1，所述支撑板1的底部同样固定有所述机箱11，所述支撑板1上固定有支撑台7，所述支撑台7靠近所述x向导轨61设置，所述支撑台的7的顶部沿长度方向设置有滑槽71，所述滑槽71的两侧是向内侧倾斜的斜面，所述滑槽71上滑动连接有驱动块72，所述驱动块72的顶部有容纳管材一端的第一凹槽，所述滑槽71靠近所述x向导轨61的一端固定有呈U形的卡块73，所述第一凹槽靠近所述卡块73的一侧贯通所述驱动块，所述第一凹槽远离所述卡块73的一侧封闭，具体实施过程中，所述卡块73的摩擦系数大于所述驱动块72的摩擦系数，所述第一凹槽、所述卡块73以及所述气动卡盘处于同一高度，参阅图4所示，所述滑槽71内沿长度方向设置有第二齿条711，所述驱动块72的底部有容纳所述第二齿条711的第二凹槽，所述第二凹槽端部的所述驱动块72上固定有第五电机721，所述第五电机721的输出轴固定有第二齿轮722，所述第二齿轮722齿接所述第二齿条711，当管材沿斜面落到所述驱动块72和所述卡块73上，所述第五电机721转动带动所述第二齿轮722转动，所述第二齿轮722作用于所述第二齿条711，使得所述驱动块72沿所述滑槽71移动，所述驱动块72推动管材的一端，使得管材向所述气动卡盘67移动，管材移动到所述气动卡盘67中，所述气动卡盘67通过卡爪将管材夹紧固定。

所述支撑台7旁的所述支撑板1上竖直贯穿滑动连接有顶板8，所述顶板8的顶部呈弧形的凹面状，所述顶板8的底部固定有第一液压伸缩杆81，所述第一液压伸缩杆81固定设置于所述机箱11内，所述第一液压伸缩杆81处于最短状态时，所述顶板8的最高处与所述支撑板1的顶面齐平，所述支撑板1顶部固定有限位板4，所述限位板4的底部设置有容管材通过的通道，具体的，所述通道的高度等于管材的高度，所述通道的长度大于管材的长度，所述限位板4朝向所述顶板8的一侧顶部固定有顶块5，远离所述顶板8的所述顶块5一侧呈半圆柱形结构，所述半圆柱形结构的一部分处于所述顶板8的上方，所述第一液压伸缩杆81处于最长状态时，所述顶板8的最高处抵触所述顶块5，所述顶块5将所述顶板8顶起的管材推到所述支撑台7的斜面上，而所述支撑板1上通过支撑管固定有用于放置管材的斜板3，所述斜板3较低的一端靠近所述限位板4、且距离所述限位板4的长度为2-3个管材的宽度，避免管材拥挤卡在所述斜板3底端与所述限位板4之间，所述斜板3下方的所述支撑板1上可移动设置有推板2，具体实施过程中，所述推板2的底部设置有滚轮，所述滚轮抵触所述支撑板1的顶面，所述推板2的一侧固定有第二液压伸缩杆21的一端，所述第二液压伸缩杆21的另一端固定于所述支撑板1，所述第二液压伸缩杆21处于最短状态时，所述推板2的一端与所述斜板3较低的一端竖直对齐，所述第二液压伸缩杆21处于最长的状态时，所述推板2的一端距离所述顶板8一个管材宽度。放置在所述斜板3上的管材，在重力作用下落到所述推板2的端部，所述推板2在所述第二液压伸缩杆21的作用下推动管材到所述顶板8处，使得管材处于所述顶板8上，所述顶板8在所述第一液压伸缩杆81的作用下带动管材向上，管材碰触到所述顶块5落到所述支撑台7的斜面上。

所述支撑板1的一侧设置有用于将管材抬到所述斜板3上的抬料机构9，所述抬料机构9包括相对设置的两个竖板91，两个所述竖板91的底部通过横板92连接，两个所述竖板91的相对侧沿竖直方向分别设置有滑轨93，两条所述滑轨93共同滑动连接有底座94，所述底座94顶部靠近所述斜板3的一侧铰接有运料板95，所述运料板95四个角固定有档杆951，所述底座94和所述运料板95分别铰接有第三液压伸缩杆96，所述横板92上固定有第六电机98，每个所述竖板91的顶部固定有两个滑轮97，所述第六电机98的输出轴固定有第三齿轮981，所述横板92的顶部转动连接有转轴983，所述转轴983上固定有第四齿轮982，所述第三齿轮981齿接所述第四齿轮982，所述转轴983的两端设置有线轴984，所述线轴984上固定连接绳99，所述连接绳99绕过所述滑轮97固定于所述底座94；通过所述第六电机98转动带动所述转轴983转动，使得所述连接绳99收纳于所述线轴984，进一步使得所述连接绳99带动所述底座94沿所述滑轨93滑动，当所述底座94高于所述斜板3，所述第三液压伸缩杆96伸长将所述运料板95顶起，使得所述运料板95绕所述底座94的一侧转动，使得所述运料板95上的所述档杆951与所述斜板3平行且所述档杆951的端部刚好触及所述斜板3，所述运料板95上的管材经所述档杆951滚动到所述斜板3上。

所述第一液压伸缩杆81、第二液压伸缩杆21和第三液压伸缩杆96均连通液压机12。所述液压机12固定于所述机箱11内，所述液压机12包括三套液压系统，三套液压系统分别连通所述第一液压伸缩杆81和第二液压伸缩杆21，通过开关控制三套液压系统工作分别控制所述第一液压伸缩杆81伸缩、第二液压伸缩杆21和第三液压伸缩杆的伸缩。

所述第一电机661、第二电机621、第三电机631、第四电机651、第五电机721、第六电机98、激光切割系统以及液压机12电性连接电源，x向导轨61构成x轴，y向导轨构成y轴，竖直设置的连接臂63构成z轴，所述气动卡盘67的转动构成A轴、所述激光切割头65的转动构成B轴。

本发明提供的五轴三联动激光切管机的原理如下：

使用时，工作人员将待加工的管材放置运料板95上，所述运料板95处于低处，方便工作人员放置，通过所述第六电机98转动带动所述转轴983转动，使得所述连接绳99收纳于所述线轴984，进一步使得所述连接绳99带动所述底座94沿所述滑轨93滑动，当所述底座94高于所述斜板3，所述第三液压伸缩杆96伸长将所述运料板95顶起，使得所述运料板95绕所述底座94的一侧转动，使得所述运料板95上的所述档杆951与所述斜板3平行且所述档杆951的端部刚好触及所述斜板3，所述运料板95上的管材经所述档杆951滚动到所述斜板3上。放置在所述斜板3上的管材，在重力作用下落到所述推板2的端部，工作人员控制所述第二液压伸缩杆21伸长，所述推板2在所述第二液压伸缩杆21的作用下推动管材到所述顶板8处，使得管材处于所述顶板8上，由于顶板8的顶部呈凹面形，管材能够较稳的停在所述顶板8的顶部，所述顶板8在所述第一液压伸缩杆81的作用下带动管材向上，管材碰触到所述顶块5，顶块5给管材侧向的力，将管材从所述顶板8上推下，管材落到所述支撑台7的斜面上。斜面的最低处是所述驱动块72和卡块73，管材在重力作用下落到所述驱动块72和卡块73上，所述第五电机721转动带动所述第二齿轮722转动，所述第二齿轮722作用于所述第二齿条711，使得所述驱动块72沿所述滑槽71移动，所述驱动块72推动管材的一端，使得管材向所述气动卡盘67移动，管材移动到所述气动卡盘67中，所述气动卡盘67通过卡爪将管材夹紧固定；通过所述第一电机661带动第一齿轮662转动，所述第一齿轮662作用于所述第一齿条611使得所述移动架66沿所述x向导轨滑动，通过所述第二电机621的转动带动所述第一传动螺杆622转动，所述第一传动螺杆622作用于所述滑块，使得所述滑块沿所述y向导轨滑动，从而改变通过所述连接臂和活动臂连接于所述滑块的激光切割头的位置，使得激光切割头从不同位置切割加工管材侧壁，通过所述第三电机631转动带动所述第二传动螺杆632转动，作用于所述活动臂64，使得所述活动臂64沿所述导向槽滑动，从而调整所述激光切割头65的高度，通过所述气动卡盘67的转动带动所述管材转动，从而实现将固定在所述气动卡盘67的管材的不同位置对准所述激光切割头65实现管材切割加工。

本发明提供的五轴三联动激光切管机的所述抬料机构9将放置在所述运料板95上管材抬到所述斜板3上，所述斜板3利用管材的重力不断的将管材送到所述推板2的端部，所述推板2在所述第二液压伸缩杆21的作用下推动端部的管材，使得管材沿所述支撑板1移动到所述顶板8的顶部，所述顶板8在所述第一液压伸缩杆81的作用下推动管材向上移动，管材碰触到所述顶块5，将管材从顶板8的顶部顶落到支撑台7的斜面上，管材沿斜面落到所述滑槽71里的驱动块72和卡块73上，此时管材对准所述气动卡盘67，所述驱动块72移动带动管材移动到气动卡盘67上，气动卡盘67将管材夹紧，从而实现自动上料，从而节省工力，提高生产效率。

通过沿所述x向导轨61滑动的气动卡盘67带动管材移动，使得管材的不同长度处都能移动到所述激光切割头65的位置，方便对管材不同长度处进行切割加工；通过所述气动卡盘67在所述移动架66上转动带动管材转动，使得管材的周向上不同的位置能够对准所述激光切割头65，所述滑块沿所述y向导轨移动，改变通过所述连接臂63和活动臂64连接于所述滑块的激光切割头65的位置，使得激光切割头65从不同位置切割加工管材侧壁，所述活动臂64沿所述连接臂63上下移动，使得方便激光切割头65调整切割时的焦距，对管材进行切割。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。