一种自动上料的管材激光切割装置的制作方法

本实用新型涉及管材加工领域，尤其涉及一种自动上料的管材激光切割装置。

背景技术：

随着机械五金、建筑加工、运动器材等行业的发展，管材加工应用越来越普遍，对于管材的切割工艺，由于激光切割具有加工效率高、切割残渣少、非接触加工、易实现加工过程的自动化等特点，已经在加工行业中得到广泛的应用。

现有的激光切割设备一般包括切割机构、进给机构和上料机构，在进给机构的轴向进给下，管材被切割机构逐段切割，一根管材切割完成后接着从堆料位置里取另一根管材进行切割。现有的上料机构由电葫芦或其他卷扬设备从堆料架里吊取一根新的管材送至切割机构，需要人工辅助完成电葫芦钩挂管材，上料效率低、劳动成本大。

一般地，激光切割设备通常都是采用管材旋转而激光头固定的方式进行切割，只能进行切断操作的单一功能，此外，在切割过程中会在切口产生金属碎屑，一部分随着管材带入下一道工序，影响产品加工质量，也有一部分会落入夹具中，当夹具夹持管材时，附着的碎屑将会损坏管材表面质量，对于薄壁管切割损伤更加明显。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种自动上料的管材激光切割装置，实现自动上料的同时，能够降低甚至避免碎屑对加工的影响，提高管材加工质量与效率。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是当前管材激光切割装置的上料效率低以及切割中产生碎屑的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种自动上料的管材激光切割装置，包括机架，在机架上按管材处理顺序依次设置有：

上料机构：包括储料板、抬料带、上料槽和进给小车，储料板下斜设置，储料板的两侧设有若干一一对应的挡料柱和送料板，挡料柱、送料板和储料板配合围成储料空间，抬料带绕经管材下方且一端连接张紧机构，送料板的顶端面为下斜设置，顶端面的低侧与上料槽相接，上料槽的尾端设置有沿上料槽滑行的进给小车；

管夹持机构：包括支撑座和管套，管套可转动地嵌于支撑座中，且位于上料机构的上料槽下游方向，管套具有供管材插入的夹持口，夹持口设置有夹紧机构，管套将管材夹持后，管材的前端穿过夹持口而外露，并由转动机构驱动管套旋转以带动管材旋转；

激光切割机构：包括纵向位移机构和激光头，纵向位移机构包括纵向轨道和可滑动地设置在纵向轨道上的纵向行车，激光头设于纵向行车上，激光头对准于管材的前端；

除屑机构：位于激光切割机构相对于管夹持机构的另一侧，包括安装板、滑台、滑块连接件和除屑管，滑台上侧可滑动地连接有滑块连接件，除屑管的后端固接于滑块连接件中部的安装孔中，除屑管的前端贯穿一固设于安装板的定位块；安装板通过一升降机构固定连接于一滑动基座上，滑动基座设置于机架上；除屑管的前端的顶部开有豁口，豁口的方向与激光切割的方向相对应。

进一步地，抬料带的一端绕经挡料柱上的销钉后固定，另一端绕经安装于送料板顶端的带轮后连接至张紧轮，销钉的高度高于带轮的高度，使抬料带张紧后倾斜方向朝向送料板的顶端面。

进一步地，送料板的顶端面的低侧设有拨料机构，拨料机构在电机驱动下将滚动至送料板顶端面的管材逐一推动或拨动至上料槽中。

进一步地，拨料机构为l型挡块，非工作状态时l型挡块的竖直部挡住管材的滑行，工作状态时l型挡块翻转使横向部拨送其上的管材进入下侧的上料槽。

进一步地，进给小车包括上下连接的推动部和滑行部，推动部沿上料槽滑动，上料槽下侧设有小车轨道，滑行部嵌于小车轨道中，小车轨道经电机驱动而前后移动并带动进给小车滑动。

进一步地，激光切割机构中还包括横向移动机构和轴向移动机构，其中，横向移动机构具有横向轨道，横向轨道上设有横向行车，纵向位移机构设置在横向行车上，轴向移动机构具有轴向轨道，轴向轨道上设有轴向行车，横向移动机构设置在轴向行车上。

进一步地，升降机构包括升降丝杆、用于升降丝杆导向的固定块以及连接于升降丝杆上的升降块，固定块固定设置于安装板的一侧，升降丝杆的上、下端贯穿固定块，中部穿过升降块且与升降块以螺纹配合的方式传动连接，升降块的一侧与安装板固定连接。

进一步地，在定位块相对于除屑管的另一侧设有托料部件，托料部件设置于滑动基座的一侧且具有托料臂，托料臂的顶端位置低于除屑管和被切割管材的底端位置，托料臂的长度方向与除屑管垂直或接近垂直，用于切割时承接位于其上方的管材。

进一步地，除屑管设置为一中空粗管，除屑管的后端穿过滑块连接件而外露，且后端端口与一抽气泵连接，经升降机构使除屑管的豁口接近管材的上侧的内壁。

进一步地，除屑管设置为一中空细管，定位块上开设有对应于除屑管的豁口上方的进油口，通过一进油管沿进油口注入油滴，除屑管的后端端口连接充气泵。

通过本实用新型的管材激光切割装置可以实现以下技术效果：

(1)通过抬料带的张紧以将管材提升上料，无需人工辅助，提高了上料效率；

(2)激光头进一步由三轴移动机构控制，除了管材切割功能外，还可以对管材的表面进行雕花等加工，扩大了使用范围；

(3)将除屑管接入到被切割管材内，能够及时处理切割时产生于切口的金属碎屑，防止碎屑落入管材内腔，从而提高了管材加工质量。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的自动上料的管材激光切割装置的整体结构示意图。

图2是本实用新型的自动上料的管材激光切割装置的上料机构的局部结构示意图。

图3是本实用新型的自动上料的管材激光切割装置的上料机构中抬料带部分的示意图。

图4是本实用新型的自动上料的管材激光切割装置的进给小车的结构示意图。

图5是本实用新型的自动上料的管材激光切割装置的除屑机构的结构示意图。

图6是本实用新型的自动上料的管材激光切割装置的除屑机构中升降机构和涂料部件的结构示意图。

图7是本实用新型的自动上料的管材激光切割装置的多轴激光切割的实施例的整体结构示意图。

图8是图7中的局部放大示意图。

图9是本实用新型的自动上料的管材激光切割装置的一个实施例中除屑机构的局部示意图。

图中，100机架，110落料斜面，111条形槽，200上料机构，210储料板，220抬料带，230上料槽，240进给小车，241推动部，242滑行部，243小车轨道，250挡料柱，251销钉，260送料板，261带轮，262张紧轮，270拨料机构，300管夹持机构，310支撑座，320管套，330皮带，340齿轮组，400激光切割机构，410纵向位移机构，411纵向轨道，412纵向行车，420激光头，430横向移动机构，431横向轨道，432横向行车，440轴向移动机构，441轴向轨道，442轴向行车，500除屑机构，510滑动基座，511滑块，520安装板，521支撑折板，522定位块，5221导孔，5222进油口，530滑台，540滑块连接件，541安装孔，550除屑管，551豁口，560升降机构，561升降丝杆，562固定块，563升降块，564调节手轮，570托料部件，571托料臂，572转动臂，573液压机构，574传动杆，580抽气管，600管材。

具体实施方式

实施例1

如图1所示为本实施例揭示的一种自动上料的管材激光切割装置，包括机架100，在机架100上按管材处理顺序依次设置有：上料机构200、管夹持机构300、激光切割机构400和除屑机构500。

如图1至图4中所示，上料机构200包括储料板210、抬料带220、上料槽230和进给小车240，储料板210下斜设置，储料板210的两侧间隔地设有若干一一对应的挡料柱250和送料板260，挡料柱250、送料板260和储料板210配合围成储料空间，管材600在上料前先码垛在上述储料空间中，两侧由挡料柱250和送料板260的侧壁阻挡并且底部按储料板210的方向呈倾斜堆垛，如图2所示。与挡料柱250位置相对应地，间隔分布的若干条抬料带220绕设于储料空间内的管材600下方且两端分别绕经挡料柱250和送料板260的上侧，抬料带220的一端绕经安装于挡料柱250上的销钉251，另一端绕经安装于送料板260顶端的带轮261后连接于张紧轮262上，抬料带220的分布呈“u”字形，如图3所示。销钉251的高度高于带轮261的高度，使抬料带220张紧后的倾斜方向朝向送料板260的顶端面。抬料带220受张紧轮262牵引张紧使管材600抬升后滚动到送料板260上，送料板260的顶端面为下斜设置，顶端面的低侧与上料槽230相接，上料槽230为两侧高中间低的结构，以承接管材600，上料槽230的尾端设置有沿上料槽230滑行的进给小车240，进给小车240将经送料板260转移至上料槽230的管材600推进。进给小车240包括上下连接的推动部241和滑行部242，推动部241沿上料槽230滑动，上料槽230下侧设有小车轨道243，滑行部242嵌于小车轨道243中，如图4所示，小车轨道243经电机驱动而前后移动并带动进给小车240滑动。

在一个优选的实施方案中，送料板260的顶端面的低侧处设有拨料机构270，拨料机构270与上料槽230相邻，拨料机构270在电机驱动下将滚动至送料板260顶端面的管材600逐一推动或拨动至上料槽230中。其中，可选地，拨料机构270为l型挡块，非工作状态时l型挡块的竖直部挡住管材600的滑行，工作状态时l型挡块翻转使横向部拨送其上的管材600进入下侧的上料槽230。

管夹持机构300包括支撑座310和管套320，管套320可转动地嵌于支撑座310中，且位于上料机构200的上料槽230下游方向，管套320具有供管材600插入的夹持口，夹持口设置有夹紧机构，可选地，夹紧机构为三轴卡盘。管套320将管材600夹持后，管材600的前端穿过夹持口而外露，并由转动机构驱动管套320旋转以带动管材600旋转。在一个实施方案中，机架上设有皮带330和经皮带330带动的齿轮组340，齿轮组340和管套320传动连接，皮带330与一旋转电机的输出轴经皮带轮261传动连接，皮带带动齿轮组340的转动，从而带动管套320的旋转。

激光切割机构400包括纵向位移机构410和激光头420，纵向位移机构410包括纵向轨道411和可滑动地设置在纵向轨道411上的纵向行车412，激光头420通过螺栓固定在纵向行车412上，纵向行车412受纵向电机控制，激光头420为现有用于切割的产品，激光头420对准于管材600的前端。工作时，通过纵向位移机构410调整激光头420的上下位置后，打开激光头420，同时使管套夹持管材600旋转，当管材600旋转一周后，激光头420的激光沿管材600外壁旋转一周，形成连续的切面，实现管材露出端的切断。

管材切割工作时，上料机构200、管夹持机构300和激光切割机构400相互协同作用，上料机构200将管材600传送至上料槽230中，由进给小车240推动管材600到管夹持机构300的套管，被夹持固定后开始激光切割工作，切完一段后，解除管材夹持，继续由进给小车240推进一段，继续夹持并开始切割工作，当一根管材切割完毕后，可经人工操作取出管材的尾段，或继续由进给小车240推出管套320，或经过上料机构送入下一根管材，并由下一根管材的推进将前一尾段推出。

机架100上位于激光切割机构400的下方设置有落料斜面110，斜面上开设有条形槽111，条形槽111用于排出切割时掉在管材外部的碎屑，以保持工作面的整洁，落料斜面110与机架一体成型或者通过螺栓安装固定。

除屑机构500位于激光切割机构400相对于管夹持机构300的另一侧。如图5所示，在机架100上设置有沿导轨的滑动基座510，滑动基座510的滑动方向与被切割的管材平行，滑动基座510的背侧设有沿导轨滑动的滑块511，滑动基座510的一侧连接有活塞式气缸，在气缸杆作用下沿导轨滑动。除屑机构500与滑动基座510通过一升降机构560连接。

如图5，除屑机构500包括安装板520、滑台530、滑块连接件540和除屑管550，安装板520的一侧通过升降机构560连接滑动基座510，另一侧于下方固定安装有滑台530。滑台530架设于支撑折板521上，支撑折板521包括水平部和竖直部，其中，水平部固定连接在滑台530的底端，竖直部固定连接在安装板520的侧面。滑台530上侧可滑动地连接有滑块连接件540，滑块连接件540的底部与滑轨可滑动地连接。滑台530可选为同步带滑台或丝杆滑台，其结构均为现有技术中所采用，例如可采用ccm精密直线驱动模组。

滑块连接件540中部贯穿地形成安装孔541，除屑管550的后端穿过安装孔541后固定，除屑管550的前端贯穿一固设于安装板520上的定位块522，除屑管550的外径小于被切割管材的内径。除屑管550中空，可选地，其材质为铜。定位块522中间贯通形成导孔5221，导孔5221与安装孔541的方向对应滑块连接件540的滑动方向，滑台530的滑动方向和除屑管550的长度方向均与被切割管材的长度方向平行。优选地，定位块522的导孔5221设有衬于除屑管550和导孔5221之间的垫环，以防止除屑管550滑动时与导孔5221内壁之间的磨损。当滑块连接件540沿滑台530向前滑动时，连接于其上的除屑管550通过前方定位块522的导孔5221向位于定位块522前侧的被切割管材方向前伸，由于除屑管550的外径小于被切割管材的内径，能够伸入到被切割管材的内部。除屑管550的前端的顶部开有豁口551，豁口551的方向与激光切割的方向相对应，因此，除屑管550的前端伸入至激光切割的位置下方，切口的金属碎屑能够通过豁口551落入至除屑管550内部。

如图6，升降机构560包括升降丝杆561、用于升降丝杆561导向的固定块562以及连接于升降丝杆561上的升降块563，固定块562固定设置于安装板520的一侧，升降丝杆561的上、下端贯穿固定块562，中部穿过升降块563且与升降块563以螺纹配合的方式传动连接，升降块563的一侧与安装板520固定连接。当通过驱动装置控制升降丝杆561运转，从而带动其上的升降块563进行升降时，能够调整与升降块563连接的安装板520的高低位置。控制方式，例如本实用新型的一个优选实施例中，升降丝杆561的顶端与一调节手轮564固定连接，通过调节手轮564的转动驱使升降丝杆561转动，以调节安装板520的高低，从而调节除屑管550的高低；又例如本实用新型的另一个优选实施例中，升降丝杆561的顶端设有一电机，电机的输出端与升降丝杆561连接从而使升降丝杆561在电机驱动下转动，以调节除屑管550的位置高低。

通过升降机构560调节除屑管550相对于被切割管件的内腔的位置，较优的相对位置是将除屑管550的豁口551与被切割管材的内壁以较小空隙地接近，可以避免切口的碎屑落到内腔中除屑管550外的其他位置，影响后续加工质量。由于被切割管材在激光切割过程中处于不断旋转，因此除屑管550不与被切割管材内壁接触。

在定位块522相对于除屑管550的另一侧设有托料部件570，托料部件570设置于滑动基座510的一侧且具有托料臂571，托料臂571的顶端位置低于除屑管550和被切割管材的底端位置，托料臂571的长度方向与除屑管550垂直或接近垂直，管材切割时，被切割管材朝向定位块522的一段位于托料臂571的上方，通过托料臂571的支撑作用，避免在管材切割加工过程中管材端部由于形成了切口难以维持平直状态而形成向下的较大弯折，如产生向下弯折，将影响切割时的切割面平齐度。

在一个优选的实施方案中，托料机构之中的托料臂571设置为可调节。如图6，托料臂571连接于一转动臂572上，转动臂572侧还设有液压机构573和传动杆574，液压机构573、传动杆574和转动臂572设置于滑动基座510上，液压机构573固定安装于滑动基座510上，液压机构573下侧的液压杆与传动杆574铰接，传动杆574和转动臂572铰接，转动臂572通过旋转销与旋转连接于滑动基座510上，托料臂571与转动臂572的转动端部固定连接，可选地，通过螺栓相连接。在液压机构573驱动下，转动臂572转动，使托料臂571的高度得以调整，以适应不同管材的位置。

实施例2

如图7所示为本实施例揭示的一种自动上料的管材激光切割装置，与实施例1不同的是，激光切割机构400中还包括横向移动机构430和轴向移动机构440，其中，如图8所示，横向移动机构430具有横向轨道431，横向轨道431上设有横向行车432，横向行车432受横向电机控制在横向轨道431上移动，纵向位移机构410设置在横向行车432上，轴向移动机构440具有轴向轨道441，轴向轨道441上设有轴向行车442，轴向行车442受轴向电机进行控制在轴向轨道441上移动，横向移动机构430中的横向轨道431设置在轴向行车442上。激光切割机构400通过三个方向的运动，可以使本实施例的装置可以在管材表面实现雕花的功能。

实施例3

本实施例是在实施例1或2上的进一步改进。在除屑机构500中，除屑管550设置为一中空粗管，除屑管550的后端穿过滑块连接件540而外露，后端端口连接一抽气管580，抽气管580的另一端连接抽气泵，经抽气泵作用将除屑管550的金属碎屑吸走，同时，在抽气泵持续工作下，在除屑管550内形成持续的负压，除屑管550的另一端包括豁口551更容易将碎屑吸入。

实施例4

本实施例揭示的一种自动上料的管材激光切割装置是在实施例1或2上的另一种改进。在除屑机构500中，如图9所示，除屑管550设置为一中空细管，定位块522上开设有对应于除屑管550的豁口551上方的进油口5222，进油口5222贯穿定位块522上侧的壁部，通过一进油管沿进油口5222注入油滴，除屑管550的后端端口连接充气泵。工作时，通过流量泵将油沿进油管输送，通过豁口551滴入油，同时充气泵通过除屑管550的内腔通入高速气流，高速气流经除屑管550另一端的豁口551和管口处喷出，将油吹散以形成油膜覆于被切割管体的内壁，可以将切口产生的碎屑粘附于管体内壁而不会掉落，切割后，经过冲洗即可去除油膜以及粘附于油膜的碎屑。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。