一種激光切管半自動(dòng)上料及輔助支撐機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究

曹歡，譚佳，趙宏健，陳志森

（江蘇金方圓數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127）

0 引言

隨著激光加工技術(shù)的不斷完善，激光切管機(jī)在國內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。其不僅可以切割方管、矩形鋼、圓管等常規(guī)管材，還可以對(duì)槽鋼、角鋼、工字鋼等特殊型材進(jìn)行加工。但隨著切管技術(shù)的不斷發(fā)展，常規(guī)的管、型材切割已無法滿足要求，市場(chǎng)向大重型管、長(zhǎng)管切割方向發(fā)展，由此帶來上料困難、管材過長(zhǎng)無法保證精度等問題。本文提出的半自動(dòng)上料及輔助支撐機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便，具備穩(wěn)定上料、保證加工精度等兩大優(yōu)勢(shì)。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

半自動(dòng)上料及輔助支撐機(jī)構(gòu)主要由輸送裝置和上料輔助支撐裝置組成，主要用于將各種管、型材輸送至卡盤中心完成夾持。根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研，將機(jī)構(gòu)的上料長(zhǎng)度定為6m 或9m 的管材，上料管材規(guī)格范圍定為：圓管?40mm～?320mm、方管40mm×40mm～220mm×220mm，上料重量可達(dá)1200kg，具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 總體結(jié)構(gòu)示意圖

1.1 輸送裝置設(shè)計(jì)

輸送裝置主要由三組帶旋轉(zhuǎn)料爪的輸送機(jī)架組成，將11 個(gè)料爪以間隔相同的距離安裝在彎板鏈條上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)兩側(cè)鏈輪使料爪向前循環(huán)移動(dòng)。三組機(jī)架通過連接軸與聯(lián)軸器拼接起來，驅(qū)動(dòng)電機(jī)置于中間機(jī)架的一側(cè)，帶動(dòng)另外兩個(gè)機(jī)架的旋轉(zhuǎn)料爪同步運(yùn)行。中間機(jī)架設(shè)有管材檢測(cè)裝置和防脫出檢測(cè)，用來檢測(cè)待上料區(qū)域管材到位和防止管材滑出掉落。三組輸送機(jī)架具體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 上料輔助支撐裝置設(shè)計(jì)

如圖3 所示，上料輔助支撐裝置由機(jī)架、滑座、升降座、翻轉(zhuǎn)料爪、支撐圓輥及電機(jī)座組成。滑座通過滾珠絲杠和導(dǎo)軌前后運(yùn)動(dòng)，升降座通過齒輪齒條和導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，均通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。翻轉(zhuǎn)料爪和支撐圓輥安裝在升降座上，由氣缸來控制料爪翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)料爪由兩組圓輥交叉組成，角度與旋轉(zhuǎn)料爪相同，兩邊尺寸略大于旋轉(zhuǎn)料爪。上料輔助支撐裝置頂端與切管機(jī)機(jī)身固定，數(shù)量共需3 組。

圖3 上料輔助支撐裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2 工作原理

先將管材放入旋轉(zhuǎn)料爪中，管材一端以擋板為基準(zhǔn)靠齊。然后操作系統(tǒng)中輸入管材長(zhǎng)度和截面尺寸，輸送裝置開始啟動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)料爪到達(dá)待上料區(qū)域時(shí)，位于上料區(qū)域下側(cè)的檢測(cè)開關(guān)開始檢測(cè)旋轉(zhuǎn)料爪上是否放置管材，若檢測(cè)到管材，即管材已達(dá)到待上料區(qū)域，此時(shí)輸送機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行，開始等待上料；若沒有檢測(cè)到管材，旋轉(zhuǎn)料爪繼續(xù)向前移動(dòng)。

當(dāng)管材處于待上料區(qū)域時(shí)，輸送裝置停止運(yùn)行，此時(shí)處于旋轉(zhuǎn)料爪下側(cè)的上料輔助支撐裝置開始啟動(dòng)。首先升降座上升，同時(shí)翻轉(zhuǎn)料爪向上翻轉(zhuǎn)90°打開，將管材托離旋轉(zhuǎn)料爪升至最高，越過止擋板，送往卡盤中心處。在管材運(yùn)送的過程中，系統(tǒng)根據(jù)輸入的管材截面尺寸計(jì)算出滑座向前運(yùn)動(dòng)的距離及升降座向下移動(dòng)的距離，最終確保管材到位時(shí)處于卡盤中心。一般情況下，6m 管材需啟動(dòng)2 組上料輔助支撐裝置，9m 管材需要3 組同時(shí)啟動(dòng)，其簡(jiǎn)易動(dòng)作原理如圖4 所示。

圖4 上料動(dòng)作原理圖

當(dāng)卡盤對(duì)管材完成夾持開始切割時(shí)，升降座上的翻轉(zhuǎn)料爪向下翻轉(zhuǎn)90°，以另一側(cè)的支撐圓輥表面跟隨旋轉(zhuǎn)管材外形尺寸上下移動(dòng)，使管材不能甩動(dòng)確保加工精度。在管材進(jìn)行加工的同時(shí)，輸送裝置將下一根要切割的管送入待上料區(qū)域，等待切割完成后再次上料，用戶可在這段時(shí)間繼續(xù)往輸送裝置上補(bǔ)料，加工效率明顯提升。圖5 為輔助支撐管材切割動(dòng)作原理圖。

圖5 輔助支撐管材切割動(dòng)作原理圖

3 總結(jié)

本文根據(jù)激光切管加工行業(yè)的實(shí)際現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一種半自動(dòng)上料及輔助支撐機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)不僅能確保各種各樣的管、型材穩(wěn)定上料，還可以提高工作效率和加工精度，對(duì)激光切管的發(fā)展有重要的作用和價(jià)值意義。