一种方管切割设备的制作方法

1.本实用新型属于激光切割设备技术领域，尤其涉及一种方管切割设备。


背景技术：

2.激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的，可广泛应用于金属材料加工中，具有切口宽度窄、热影响区小、切口光洁、切割速度高、可随意切割任意形状的特点。
3.现有的激光切割设备包括激光切板机和激光切管机，激光切板机用于对板材进行切割，激光切管机用于对管材进行切割。在切割行业中，有时不但需要对板材进行切割，还需要对管材进行切割打孔等操作，但是切割板管需要不同的设备，无疑增加了企业的成本，给企业的发展带来更大的压力，同时也占用了较大的车间场地。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种兼具切管和切板功能的方管切割设备。本实用新型降低了生产成本的同时也降低了占地面积。
5.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种方管切割设备包括机架结构，在机架结构上滑动连接有用于装夹工件的装夹总成；在机架结构上连接有用于驱动工作台沿其长度方向移动的移载装置；在机架结构的上方设置有激光切割头，还包括用于驱动激光切割头在三维空间内移动的移动驱动总成；在机架结构上设置有用于支撑板件的支撑结构，支撑结构低于装夹总成；装夹总成包括与机架结构滑动连接的工作台，在工作台上连接有相对设置的从动卡盘装置和主动卡盘装置，在工作台上连接有用于驱动从动卡盘装置朝向/背离主动卡盘装置横向移动的横移驱动装置；在工作台上连接用于支撑工件的工件支撑装置。
6.本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型提供了一种方管切割设备，通过设置激光切割头可对工件进行切割，通过设置移动驱动总成可在三维空间内调节激光切割头的位置，进而实现对工件的精确切割；通过设置装夹总成可对多种规格的管件进行夹持操作；通过设置移载装置可带动装夹有管件的装夹总成横向移动，进而将管件移动至切割工位进行切割，切割完成后再将管件移出至初始位置；通过设置支撑结构可用于支撑板件，配和激光切割头可对板件进行切割操作；本实用新型结构设计合理，使用方便，可以进行切板和切管加工，减少了设备的投入成本，减少设备的占地面积。
7.优选地：在横移驱动装置上连接有用于带动从动卡盘装置朝向/背离主动卡盘装置横移预设距离的装载移位装置。
8.优选地：在工作台上固接有沿其长度方向延伸的横移齿条和横移导轨；横移驱动装置包括通过滑块与横移导轨滑动连接的横移安装座，在横移安装座上固接有横移驱动电机，在横移驱动电机的输出轴上键连接有与横移齿条相啮合的齿轮。
9.优选地：装载移位装置包括在横移驱动装置的活动端固接的沿工作台的长度方向
延伸的移位导轨，在移位导轨上通过滑块滑动连接有移位安装座，还包括在横移驱动装置的活动端上固接的移位气缸，移位气缸可驱动移位安装座沿移位导轨横向移动。
10.优选地：主动卡盘装置包括在工作台上固接的主动卡盘座，在主动卡盘座上通过滚动轴承转动连接有主动卡盘转轴，在主动卡盘转轴的内端连接有用于夹持工件的主动卡盘；在工作台上固接有旋转电机，在旋转电机的输出轴和主动卡盘转轴的外端部之间连接有齿轮副。
11.优选地：从动卡盘装置包括与装载移位装置的活动端相固接的从动卡盘座，在从动卡盘座上通过滚动轴承转动连接有从动卡盘转轴，在从动卡盘转轴的内端部连接有用于夹持工件的从动卡盘；还包括在装载移位装置的活动端相固接的卡盘锁定气缸，卡盘锁定气缸的伸出端可穿设于从动卡盘转轴的外端部开设的槽口内。
12.优选地：工件支撑装置包括横跨工作台的支撑安装座，在支撑安装座上固接有纵向设置的升降气缸，升降气缸的伸出端贯穿支撑安装座后连接有支撑横移座，支撑横移座通过滑块与横移导轨滑动连接；在支撑安装座上转动连接有用于支撑工件的工件支撑辊；在支撑安装座上连接有用于锁定支撑安装座的横向位置的横向锁定结构、用于锁定支撑安装座的纵向位置的纵向锁定结构。
13.优选地：在机架结构上横跨连接有龙门架，激光切割头与龙门架相连接；移动驱动总成包括在机架结构上连接的用于驱动龙门架沿机架结构的长度方向移动的x轴移动装置，还包括在龙门架上连接的用于驱动激光切割头沿其长度方向移动的y轴移动装置，还包括用于驱动激光切割头纵向移动的z轴移动装置。
14.优选地：x轴移动装置包括在机架结构上固接的沿其长度方向延伸的x轴齿条和x轴导轨，在龙门架的底部固接有与x轴导轨滑动配合的滑块，还包括在龙门架上固接的x轴电机，在x轴电机的输出轴上键连接有与x轴齿条相啮合的齿轮；y轴移动装置包括在龙门架上固接的沿其长度方向延伸的y轴导轨和y轴齿条，在y轴导轨上通过滑块滑动连接有y轴横移座，在y轴横移座上固接有y轴电机，在y轴电机的输出轴上键连接有与y轴齿条相啮合的齿轮；z轴移动装置与y轴横移座相固接，z轴移动装置采用电缸，激光切割头与电缸的活动端相连接。
15.优选地：移载装置包括在机架结构上固接的移载电机，移载电机采用双轴电机，在移载电机的输出轴上连接有与机架结构转动连接的移载转轴，在移载转轴上连接有移载链轮副；移载链轮副包括与移载转轴键连接的主动链轮、与机架结构转动连接的从动链轮，在主动链轮和从动链轮之间传动连接有链条，工作台通过连接件与链条相连接；还包括在机架结构上固接的沿其长度方向延伸的移载导轨；在工作台上转动连接有第一滚轮和第二滚轮，第一滚轮和第二滚轮均与移载导轨滚动接触。
附图说明
16.图1是本实用新型的立体结构示意图；
17.图2是本实用新型的装夹总成的立体结构示意图，上方视角；
18.图3是本实用新型的装夹总成的立体结构示意图，下方视角；
19.图4是本实用新型的主动卡盘装置的立体结构示意图；
20.图5是本实用新型的横移驱动装置、装载移位装置和从动卡盘装置的结构示意图；
21.图6是本实用新型的工件支撑装置的立体结构示意图，上方视角；
22.图7是本实用新型的工件支撑装置的立体结构示意图，下方视角；
23.图8是本实用新型的移载装置的立体结构示意图；
24.图9是图8中的a区域放大示意图。
25.图中：1、工作台；1
‑
1、第一滚轮；1
‑
2、第二滚轮；2、横移齿条；3、横移导轨；4、横移驱动装置；4
‑
1、横移安装座；4
‑
2、横移驱动电机；5、装载移位装置；5
‑
1、移位气缸；5
‑
2、移位导轨；5
‑
3、移位安装座；6、从动卡盘装置；6
‑
1、从动卡盘；6
‑
2、从动卡盘转轴；6
‑
3、从动卡盘座；6
‑
4、卡盘锁定气缸；7、工件支撑装置；7
‑
1、支撑安装座；7
‑
2、升降气缸；7
‑
3、支撑锁定条；7
‑
4、锁定夹持块；7
‑
5、支撑横移座；7
‑
6、工件限位块；7
‑
7、工件支撑辊；7
‑
8、齿条安装座；7
‑
9、锁定齿条；7
‑
10、齿条驱动气缸；8、主动卡盘装置；8
‑
1、主动卡盘；8
‑
2、主动卡盘转轴；8
‑
3、主动卡盘座；8
‑
4、齿轮副；8
‑
5、旋转电机；9、工件；10、第一机架；11、x轴移动装置；11
‑
1、x轴电机；11
‑
2、x轴齿条；11
‑
3、x轴导轨；12、龙门架；13、y轴移动装置；13
‑
1、y轴电机；13
‑
2、y轴横移座；13
‑
3、y轴导轨；13
‑
4、y轴齿条；14、z轴移动装置；15、夹持稳定装置；16、移载装置；16
‑
1、移载电机；16
‑
2、移载转轴；16
‑
3、移载链轮副；16
‑
4、移载导轨；17、第二机架；18、外部防护罩；19、激光切割头。
具体实施方式
26.为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：
27.请参见图1，本实用新型的方管切割设备包括机架结构，机架结构包括相互对接的第一机架10和第二机架17，在机架结构上滑动连接有用于装夹工件9的装夹总成。在第二机架17上设置有用于支撑板件的支撑结构(图未示)，支撑结构低于装夹总成。支撑结构包括在第二机架17上设置的支撑架，在支撑架上连接有插接方管，在插接方管上插设有横跨支撑架的支撑立板，支撑立板的顶部边缘处呈锯齿状。其中支撑立板和插接方管为消耗品，受热易损，需定期更换。在实际的工作过程中，将待加工的板件放置在支撑结构上进行切割加工。
28.如图1和图2所示，装夹总成包括与机架结构滑动连接的工作台1，在工作台1上连接有相对设置的从动卡盘装置6和主动卡盘装置8，从动卡盘装置6和主动卡盘装置8均可夹持住工件9，主动卡盘装置8可驱动工件9旋转，从动卡盘装置6可在主动卡盘装置8和工件9的带动下从动旋转。在本实施例中，从动卡盘装置6和主动卡盘装置8均设置有多组且二者一一对应。
29.如图4所示，在本实施例中，主动卡盘装置8包括在工作台1上固接的主动卡盘座8
‑
3，在主动卡盘座8
‑
3上通过滚动轴承转动连接有主动卡盘转轴8
‑
2，在主动卡盘转轴8
‑
2的内端连接有用于夹持工件9的主动卡盘8
‑
1；在工作台1上固接有旋转电机8
‑
5，在旋转电机8
‑
5的输出轴和主动卡盘转轴8
‑
2的外端部之间连接有齿轮副8
‑
4。齿轮副8
‑
4包括在卡盘转轴8
‑
2上连接的从动齿轮以及在旋转电机8
‑
5的输出轴上键连接的主动齿轮，主动齿轮和从动齿轮相啮合。
30.如图5所示，从动卡盘装置6包括从动卡盘座6
‑
3，在从动卡盘座6
‑
3上通过滚动轴承转动连接有从动卡盘转轴6
‑
2，在从动卡盘转轴6
‑
2的内端部连接有用于夹持工件9的从
动卡盘6
‑
1；还包括在装载移位装置5的活动端相固接的卡盘锁定气缸6
‑
4，卡盘锁定气缸6
‑
4的伸出端可穿设于从动卡盘转轴6
‑
2的外端部开设的槽口内。
31.在本实施例中，从动卡盘6
‑
1和主动卡盘8
‑
1均采用四爪液压卡盘，在从动卡盘6
‑
1和主动卡盘8
‑
1的卡爪上均可拆卸连接有与工件9的轮廓相适配的夹爪，通过更换适用于不同的规格的管材的夹爪，可提高本设备的通用性，使得本切割设备不仅能够夹持方管进行切割，也可夹持圆管进行切割。另外，从动卡盘转轴6
‑
2和主动卡盘转轴8
‑
2呈中空状，在从动卡盘转轴6
‑
2和主动卡盘转轴8
‑
2的外端部均连接有多通路旋转接头，多通路旋转接头通过液体管路与液压站相连接，通过设置多通路旋转接头可避免液压卡盘旋转时液体管路发生纠缠。
32.如图2所示，装夹总成还包括在工作台1上固接有沿其长度方向延伸的横移齿条2和横移导轨3；另外，在工作台1上连接有用于驱动从动卡盘装置6朝向/背离主动卡盘装置8横向移动的横移驱动装置4。进一步参见图5，横移驱动装置4包括通过滑块与横移导轨3滑动连接的横移安装座4
‑
1，在横移安装座4
‑
1上固接有横移驱动电机4
‑
2，在横移驱动电机4
‑
2的输出轴上键连接有与横移齿条2相啮合的齿轮。
33.在实际的工作过程中，根据工件9的长度调节横移驱动装置4的位置，进而实现对工件9的夹持；横移驱动装置4的工作原理为：横移驱动电机4
‑
2的输出轴旋转可带动其上连接的齿轮旋转，由于该齿轮与横移齿条2相啮合，所以旋转的齿轮可带动横移安装座4
‑
1沿横移导轨3横向移动；在本实施中，为了进一步的提升横移安装座4
‑
1的运行稳定性，在横移安装座4
‑
1上转动连接有与横移齿条2相啮合的齿轮。
34.如图2所示，装夹总成还包括在横移驱动装置4上连接有用于带动从动卡盘装置6朝向/背离主动卡盘装置8横移预设距离的装载移位装置5，从动卡盘装置6中的从动卡盘座6
‑
3与装载移位装置5相连接；进一步参见图5，装载移位装置5包括在横移驱动装置4的活动端固接的沿工作台1的长度方向延伸的移位导轨5
‑
2，在移位导轨5
‑
2上通过滑块滑动连接有移位安装座5
‑
3，还包括在横移驱动装置4的活动端上固接的移位气缸5
‑
1，移位气缸5
‑
1可驱动移位安装座5
‑
3沿移位导轨5
‑
2横向移动。
35.在实际的工作过程中，需要装夹工件9时，移位气缸5
‑
1的伸出端回缩，回缩的伸出端带动移位安装座5
‑
3回撤预设的距离，进而带动从动卡盘装置6回撤预设的距离，然后将工件9放置在从动卡盘装置6和主动卡盘装置8之间；放置好工件9后，移位气缸5
‑
1的伸出端顶出，顶出的伸出端带动移位安装座5
‑
3朝向主动卡盘装置8运行预设的距离，进而带动从动卡盘装置6朝向主动卡盘装置8运行预设距离，最后从动卡盘装置6和主动卡盘装置8夹持住工件9的两端。
36.在实际的工作过程中，待切割的管材一般偏长且质量比较大，如果缺少对管材起到支撑作用的装置，那么卡盘的承重会偏大，长时间的工作势必会对卡盘造成损伤，影响设备的使用寿命。为了克服上述的缺点，如图2所示，本实施例在工作台1上连接用于支撑工件9的工件支撑装置7。
37.进一步的参见图6和图7，工件支撑装置7包括横跨工作台1的支撑安装座7
‑
1，在支撑安装座7
‑
1上固接有纵向设置的升降气缸7
‑
2，升降气缸7
‑
2的伸出端贯穿支撑安装座7
‑
1后连接有支撑横移座7
‑
5，支撑横移座7
‑
5通过滑块与横移导轨3滑动连接；在支撑安装座7
‑
1上转动连接有用于支撑工件9的工件支撑辊7
‑
7；在支撑安装座7
‑
1的侧壁上连接有用于对
工件9进行限位的工件限位块7
‑
6，工件限位块7
‑
6成对设置，每对工件限位块7
‑
6均与一组工件支撑辊7
‑
7对应设置。
38.由于支撑横移座7
‑
5通过滑块与横移导轨3滑动连接，所以需要根据工件9的规格以及切割的需要，在支撑安装座7
‑
1上连接有用于锁定支撑安装座7
‑
1的横向位置的横向锁定结构、用于锁定支撑安装座7
‑
1的纵向位置的纵向锁定结构。
39.横向锁定结构包括在支撑安装座7
‑
1上固接的纵向设置的齿条驱动气缸7
‑
10，在齿条驱动气缸7
‑
10的伸出端固接有齿条安装座7
‑
8，在齿条安装座7
‑
8上固接有与横移齿条2相啮合的锁定齿条7
‑
9。纵向锁定结构包括在支撑横移座7
‑
5上固接的支撑锁定条7
‑
3，支撑锁定条7
‑
3纵向设置且贯穿支撑安装座7
‑
1，还包括在支撑安装座7
‑
1上连接的锁定夹持块7
‑
4，锁定夹持块7
‑
4与支撑锁定条7
‑
3可拆卸连接；在锁定夹持块7
‑
4和支撑锁定条7
‑
3的安装面上均设置有摩擦接触的滚花或者锯齿面。在本实施例中，在锁定夹持块7
‑
4上开设有纵向延伸的条形孔，在条形孔内穿设有与支撑锁定条7
‑
3相螺合的螺栓，在螺栓上螺合有锁紧螺母。
40.横向锁定结构和纵向锁定结构的工作原理：利用齿条驱动气缸7
‑
10带动锁定齿条7
‑
9上升使得锁定齿条7
‑
9与横移齿条2脱离啮合，解除锁定夹持块7
‑
4和支撑锁定条7
‑
3的安装面上的顶紧接触；然后通过升降气缸7
‑
2将支撑安装座7
‑
1纵向移动至合适位置，直至工件支撑辊7
‑
7能够与被夹持的工件9滚动接触；待支撑安装座7
‑
1纵移至上述位置后，旋紧锁紧螺母，使得锁定夹持块7
‑
4和支撑锁定条7
‑
3在安装面上顶紧接触，从而将支撑安装座7
‑
1的纵向位置锁定，避免升降气缸7
‑
2泄气后支撑安装座7
‑
1丧失支撑作用；锁定夹持块7
‑
4和支撑锁定条7
‑
3在安装面上顶紧接触锁定后，启动齿条驱动气缸7
‑
10，齿条驱动气缸7
‑
10的伸出端带动锁定齿条7
‑
9纵向移动，直至锁定齿条7
‑
9与横移齿条2相啮合，锁定齿条7
‑
9与横移齿条2的啮合可对支撑安装座7
‑
1的横向位置进行锁定。
41.如图1所示，在机架结构上连接有用于驱动工作台1沿其长度方向移动的移载装置16；进一步的参见图8，在本实施例中，移载装置16包括在机架结构上固接的移载电机16
‑
1，移载电机16
‑
1采用双轴电机，在移载电机16
‑
1的输出轴上连接有与机架结构转动连接的移载转轴16
‑
2，在移载转轴16
‑
2上连接有移载链轮副16
‑
3；移载链轮副16
‑
3包括与移载转轴16
‑
2键连接的主动链轮、与机架结构转动连接的从动链轮，在主动链轮和从动链轮之间传动连接有链条，工作台1通过连接件与链条相连接。
42.移载装置16还包括在机架结构上固接的沿其长度方向延伸的移载导轨16
‑
4；如图3所示，在工作台1上转动连接有第一滚轮1
‑
1和第二滚轮1
‑
2，第一滚轮1
‑
1和第二滚轮1
‑
2均与移载导轨16
‑
4滚动接触。在本实施例中，在第一滚轮1
‑
1的周壁上开设有与移载导轨16
‑
4相配合的凹槽，此种设置可避免第一滚轮1
‑
1与移载导轨16
‑
4发生脱轨情况；另外第二滚轮1
‑
2采用常规的滚轮，在其周壁上没有凹槽，此种设置可避免工作台1在运行过程中发生卡顿现象。
43.在第二机架17上罩设有外部防护罩18，在外部防护罩18上开设有可供装夹总成贯穿的窗口。
44.如图8所示，在实际的工作过程中，为了锁定工作台1的位置，避免工作台1发生晃动，本实施例在第二机架17上连接有多组夹持稳定装置15，多组夹持稳定装置15成对设置，每对中的两组夹持稳定装置15相对设置；其中，夹持稳定装置15包括在第二机架17上固接
的气缸，气缸的输出端贯穿第二机架17后连接有夹持块，夹持块采用硬质橡胶。
45.如图1和图8所示，在机架结构的上方设置有激光切割头19，进一步的，在机架结构上横跨连接有龙门架12，激光切割头19与龙门架12相连接。本实施例还包括用于驱动激光切割头19在三维空间内移动的移动驱动总成。
46.移动驱动总成包括在机架结构上连接的用于驱动龙门架12沿机架结构的长度方向移动的x轴移动装置11，还包括在龙门架12上连接的用于驱动激光切割头19沿其长度方向移动的y轴移动装置13，还包括用于驱动激光切割头19纵向移动的z轴移动装置14。
47.进一步参见图9，x轴移动装置11包括在机架结构上固接的沿其长度方向延伸的x轴齿条11
‑
2和x轴导轨11
‑
3，在龙门架12的底部固接有与x轴导轨11
‑
3滑动配合的滑块，还包括在龙门架12上固接的x轴电机11
‑
1，在x轴电机11
‑
1的输出轴上键连接有与x轴齿条11
‑
2相啮合的齿轮；y轴移动装置13包括在龙门架12上固接的沿其长度方向延伸的y轴导轨13
‑
3和y轴齿条13
‑
4，在y轴导轨13
‑
3上通过滑块滑动连接有y轴横移座13
‑
2，在y轴横移座13
‑
2上固接有y轴电机13
‑
1，在y轴电机13
‑
1的输出轴上键连接有与y轴齿条13
‑
4相啮合的齿轮；z轴移动装置14与y轴横移座13
‑
2相固接，z轴移动装置14采用电缸，激光切割头19与电缸的活动端相连接。
48.工作过程：
49.(1)准备工作：根据工件9的尺寸规格调节横移驱动装置4、工件支撑装置7中的支撑安装座7
‑
1的横向位置以及纵向位置并锁定；装载移位装置5带动从动卡盘装置6回撤预设距离，然后将工件9放置在从动卡盘装置6和主动卡盘装置8之间并利用工件支撑装置7承托，装载移位装置5带动从动卡盘装置6朝向主动卡盘装置8运行预设距离，从动卡盘装置6和主动卡盘装置8夹持住工件9；
50.(2)移动上料操作：利用移载装置16带动工作台1横向移动至第二机架17上，方便激光切割头19对工件9进行切割；即移载电机16
‑
1启动带动移载转轴16
‑
2旋转，旋转的移载转轴16
‑
2带动移载链轮副16
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3运行，进而带动工作台1沿移载导轨16
‑
4横向移动；
51.(3)切割操作：x轴移动装置11和y轴移动装置13带动激光切割头19在平面内移动至切割工位，z轴移动装置14带动激光切割头19纵向移动至预设的高度，方便激光切割头19对工件9进行切割操作；完成一根工件的切割操作后，x轴移动装置11和y轴移动装置13再次带动激光切割头19在平面内移动至下一根工件9处进行切割操作，重复上述操作直至对所有的工件9完成切割；
52.(4)移动下料操作：完成切割操作后，再次利用移载装置16带动工作台1横向移动至第一机架10上的初始位置；从动卡盘装置6和主动卡盘装置8释放对工件9的夹持，装载移位装置5带动从动卡盘装置6背离主动卡盘装置8运行至预设距离，然后依次取下工件9；
53.(5)完成下料操作后重复上述的步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)。
54.若工件9为方管，当需要对工件9进行转动切割时，需要首先将工件支撑装置7中的支撑安装座7
‑
1向下移动一定的距离，避免支撑安装座7
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1阻碍工件9的旋转。