本發(fā)明涉及一種激光切割機(jī)上下料裝置，以及在激光切割機(jī)上進(jìn)行上下料的方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)今大多數(shù)的激光切割機(jī)在使用的過程中，需要工人將待加工的工件放置到激光切割機(jī)工作平臺(tái)指定的位置，然后利用激光切割機(jī)對(duì)切割件進(jìn)行加工，切割件加工完成以后，成品和廢料其一已經(jīng)掉入機(jī)架下方的抽屜里，但另一還留在工作平臺(tái)上，需要工人把留在工作平臺(tái)上的料拿下來放到指定的位置。以上的操作需要一個(gè)或者幾個(gè)工人才能完成，既浪費(fèi)了人力物力，還影響到切割機(jī)的生產(chǎn)效率。

在一些實(shí)現(xiàn)中，采用氣動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)工件的拾取和搬運(yùn)，一般而言，實(shí)現(xiàn)拾取的部分為具有一定行程的氣缸，以及設(shè)置在氣缸推桿端部的真空吸盤，于此類結(jié)構(gòu)中容易出現(xiàn)以下問題，首先是真空吸盤，其對(duì)工件表面質(zhì)量要求較高，否則無法吸牢工件，而氣缸屬于具有特定工作行程的氣動(dòng)元件，即其工作行程不可調(diào)，因而在面對(duì)不同厚度的工件時(shí)，只能通過調(diào)整缸體的安裝位置以獲得對(duì)不同厚度工件的適應(yīng)。

為了減少工件搬運(yùn)的麻煩，例如中國專利文獻(xiàn)CN201632769U采用了一種工件豎直放置的結(jié)構(gòu)，然而豎直放置也仍然會(huì)涉及到工件上下料的搬運(yùn)，并且，豎直放置時(shí)，由于工件受自身重力的影響，其定位和夾緊是需要特別考慮的因素。實(shí)際上，對(duì)于臥式的激光切割機(jī)，板型的工件普遍不需要夾緊。

而如中國專利文獻(xiàn)CN105414766A則給出了使用送料輥送料的方案，并依靠擋料輥擋料從而實(shí)現(xiàn)送料和大致定位的問題。使用送料輥送料仍然會(huì)涉及到料如何放置到送料輥上的問題，且一旦使用了送料輥，送料輥本身會(huì)對(duì)工件起到基礎(chǔ)的支撐作用，對(duì)板材進(jìn)行切割時(shí)需要避開送料輥，從而影響板材的切割區(qū)域，進(jìn)而會(huì)影響工件切割的適用范圍。對(duì)于激光切割機(jī)配備獨(dú)立的工作平臺(tái)有其現(xiàn)實(shí)的意義，在于可以根據(jù)工件的不同調(diào)整可用于激光切割的區(qū)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種利于上下料的激光切割機(jī)上下料裝置，本發(fā)明還提供了一種激光切割機(jī)上下料的方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

依據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，一種激光切割機(jī)上下料裝置，包括：

機(jī)架，為臥式結(jié)構(gòu)，且該機(jī)架上設(shè)有工作平臺(tái)，以及架身導(dǎo)軌，并在工作平臺(tái)下設(shè)有接料裝置；且在架身導(dǎo)軌布設(shè)方向上，工作平臺(tái)所在側(cè)為加工側(cè)，相對(duì)側(cè)為裝卸料側(cè)；

第一龍門架，配置在工作平臺(tái)處的架身導(dǎo)軌上；

激光切割機(jī)，裝設(shè)在所述第一龍門架上；

第二龍門架，配置在架身導(dǎo)軌上，而在加工側(cè)與裝卸料側(cè)間移動(dòng)；

裝卸料裝置，裝設(shè)在所述第二龍門架上；以及

兩料倉，設(shè)置在裝卸料側(cè)，其一用于盛裝原料，另一用于盛裝所述裝卸料裝置所卸料；

其中，裝卸料裝置包括一卷揚(yáng)機(jī)，以及該卷揚(yáng)機(jī)所卷的鋼絲繩出繩端連接的用于取放料的電磁鐵，以及該電磁鐵的電源電路。

上述激光切割機(jī)上下料裝置，可選地，所述卷揚(yáng)機(jī)布設(shè)在一箱體內(nèi)，并通過預(yù)設(shè)在箱體的出繩孔出繩；

在箱體上設(shè)有卷揚(yáng)機(jī)上卷到位的檢測(cè)裝置。

可選地，驅(qū)動(dòng)所述卷揚(yáng)機(jī)的電機(jī)為伺服電機(jī)。

可選地，所述工作平臺(tái)包括：

鋼管定位單元，沿所述架身導(dǎo)軌方向陣列；

多支鋼管，裝設(shè)在選定的鋼管定位單元上，用于支撐工件，并留出落料空間。

可選地，所述鋼管定位單位為相應(yīng)于鋼管的兩端部陣列的各一行鋼管定位槽或者鋼管定位孔。

可選地，所述第一龍門架與第二龍門架裝設(shè)在同一拖板上，該拖板通過運(yùn)行在所述架身導(dǎo)軌上的滑塊而裝設(shè)在架身導(dǎo)軌上。

可選地，驅(qū)動(dòng)所述拖板移動(dòng)的機(jī)構(gòu)為齒輪齒條機(jī)構(gòu)，該齒輪齒條機(jī)構(gòu)的齒條為雙齒條，而在拖板兩側(cè)各設(shè)有一條；

相應(yīng)地，齒輪齒條機(jī)構(gòu)與兩齒條嚙合的各一個(gè)齒輪裝設(shè)在所述拖板上，至少一個(gè)齒輪為動(dòng)力輸出齒輪；若兩個(gè)齒輪均是動(dòng)力輸出齒輪時(shí)，則一個(gè)為正轉(zhuǎn)，另一個(gè)為反轉(zhuǎn)。

可選地，所述兩料倉均為料車結(jié)構(gòu)，該料車結(jié)構(gòu)采用輪式底盤，且輪式底盤的為球滾輪底盤。

依據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，一種本發(fā)明第一個(gè)方面的激光切割機(jī)上下料裝置的上下料方法，包括以下步驟：

1）上電初始化；

2）位于第二初始位置的驅(qū)動(dòng)第二龍門架到裝卸料側(cè)，第二龍門架所載的裝卸料裝置下放電磁鐵，拾取工件，并上升到預(yù)定高度；

3）驅(qū)動(dòng)第二龍門架移動(dòng)到工作平臺(tái)，下放電磁鐵，釋放工件，第二龍門架回第一初始位置；

4）位于第一初始位置的第一龍門架移動(dòng)到工作平臺(tái)處的加工位置，調(diào)用加工程序?qū)ぜM(jìn)行加工，產(chǎn)生去除部分和產(chǎn)品，該去除部分或者產(chǎn)品落入工作平臺(tái)下方的接料裝置內(nèi)；

5）第一龍門架回到第一初始位置，第二龍門架從第二初始位置移動(dòng)到工作平臺(tái)預(yù)設(shè)位置，下放電磁鐵拾取留在工作平臺(tái)上的去除部分或者產(chǎn)品，并上升到預(yù)定高度；

6）第一龍門架移動(dòng)到裝卸料側(cè)，下放電磁鐵，釋放所吸取的去除部分或者產(chǎn)品，然后拾取新的工件進(jìn)行新的加工循環(huán)，或者加工完畢回到第二初始位置。

可選地，對(duì)第一龍門架和第二龍門架的移動(dòng)控制為基于數(shù)控系統(tǒng)的移動(dòng)控制。

依據(jù)本發(fā)明，采用出繩端連接有電磁鐵的卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行工件的裝卸料（成品屬于泛化的工件形式），控制簡單，并且其裝卸料行程不受剛性構(gòu)件的約束，而只需要調(diào)整卷揚(yáng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。進(jìn)而通過第二龍門架的移動(dòng)可進(jìn)行工件在加工側(cè)與裝卸料側(cè)件的搬運(yùn)，行程為直線行程，實(shí)現(xiàn)非常容易。

附圖說明

圖1為依據(jù)本發(fā)明的一種激光切割機(jī)上下料裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為一種板料吸放裝置結(jié)構(gòu)原理圖。

圖3為一種機(jī)架俯視結(jié)構(gòu)示意圖（含有齒條的部分）。

圖4為機(jī)架部分左視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為一種激光切割機(jī)工作平臺(tái)俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.機(jī)架，2.第一龍門架，3.激光切割機(jī)，4.第二龍門梁，5.板料取放裝置，6.原料車，7.盛料車，8.箱體，9.卷揚(yáng)機(jī)，10.伺服電機(jī)，11.鋼絲繩，12.電磁鐵，13.齒條，14.抽屜，15.滑塊，16.底座，17.電機(jī)艙，18.鋼管，19.鋼管定位槽。

具體實(shí)施方式

公知的，對(duì)于臥式結(jié)構(gòu)的機(jī)床等機(jī)械設(shè)備，若存在主移動(dòng)方向，例如存在床身導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)，床身導(dǎo)軌的方向?yàn)榈谝痪S度，一般可以定義為X軸，或者機(jī)床的長度方向，在水平面內(nèi)與其垂直的方向一般為前后方向，一般是第二維度，在數(shù)控機(jī)床中定義為Y軸，前方一般是操作人員所在側(cè)。相應(yīng)地，若存在與水平面垂直的第三維度，則一般定義為Z軸。

參見如說明書附圖1-5所示的一種激光切割機(jī)上下料裝置，圖中以概略圖的形式反映其基礎(chǔ)架構(gòu)，主要釋明其基本結(jié)構(gòu)和原理，在其定義的技術(shù)問題范圍內(nèi)是可實(shí)現(xiàn)的。

上述上下料裝置，其基本結(jié)構(gòu)包括：

機(jī)架1，為臥式結(jié)構(gòu)，通常情況下，機(jī)架1一般需要穩(wěn)定可靠，而相對(duì)固定，對(duì)于一些振動(dòng)比較劇烈的機(jī)床，機(jī)架1通常需要通過例如地腳螺栓等安裝在車間地面上。對(duì)于自身振動(dòng)不影響加工精度時(shí)，機(jī)架1依靠其較大的自重和較低的重心而放置在車間預(yù)定位置。

激光切割加工一般不會(huì)產(chǎn)生太大的振動(dòng)，從而可參見說明書附圖4，機(jī)架配置四個(gè)底座16或者腳座，可以直接放置在車間的預(yù)定位置，并調(diào)平工作平臺(tái)。

機(jī)架是基礎(chǔ)架體，如前所述，工作平臺(tái)通常需要調(diào)平，以滿足板型工件的切割加工，對(duì)于工件在進(jìn)行切割加工時(shí)，廢料可能留在工作臺(tái)上，產(chǎn)品落下，也有可能廢料落下，產(chǎn)品留在工作平臺(tái)上。本發(fā)明主要涉及留在工作平臺(tái)的工件部分的取下問題。

相對(duì)而言，在機(jī)架設(shè)計(jì)中一般認(rèn)為機(jī)械設(shè)備的基座部分和與基座部分構(gòu)建為一體的部分例如發(fā)動(dòng)機(jī)的主殼體等稱為機(jī)架，而在機(jī)構(gòu)分析中，相對(duì)固定部分的稱為機(jī)架，對(duì)此，機(jī)械領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)有清楚地理解。

相對(duì)地，如圖1中所示的機(jī)架1為機(jī)架設(shè)計(jì)中的機(jī)架，在機(jī)架上設(shè)有工作平臺(tái)，工作平臺(tái)可以通過可拆連接件裝配在機(jī)架1上，也可以采用運(yùn)動(dòng)副設(shè)置在機(jī)架1，以適應(yīng)不同的應(yīng)用。

在機(jī)架上設(shè)置架身導(dǎo)軌，類同于機(jī)床上的床身導(dǎo)軌，提供主基準(zhǔn)。

常規(guī)地，在工作平臺(tái)下設(shè)有接料裝置，如圖3中所示的抽屜14，可以抽出，以運(yùn)走落下的料。

同時(shí)，如前所述，類同于機(jī)床導(dǎo)軌，架身導(dǎo)軌所表示的方向?yàn)橹骰鶞?zhǔn)，從而在架身導(dǎo)軌布設(shè)方向上，工作平臺(tái)所在側(cè)為加工側(cè)，相對(duì)側(cè)為裝卸料側(cè)。

對(duì)主要部件的載置采用如圖1中所示的第一龍門架2和第二龍門架4，兩龍門架配置在工作平臺(tái)處的架身導(dǎo)軌上；龍門架更多的被應(yīng)用于吊車技術(shù)領(lǐng)域，稱為龍門吊，相應(yīng)的架體稱為起吊龍門架，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是運(yùn)行在兩條軌道上的各一個(gè)立柱，跨在兩立柱頂部的橫梁，在橫梁上布設(shè)吊具。

實(shí)際上，龍門架并不在立柱與橫梁的比例關(guān)系，盡管在激光切割技術(shù)領(lǐng)域中很少用到龍門架的概念，但目前在激光切割技術(shù)領(lǐng)域也普遍設(shè)有兩條導(dǎo)軌，并在兩條導(dǎo)軌上設(shè)置兩立柱，以及兩立柱上支撐的橫梁，橫梁上設(shè)置激光切割機(jī)，本質(zhì)上也屬于龍門架結(jié)構(gòu)。

相對(duì)而言，應(yīng)用在激光切割技術(shù)領(lǐng)域的龍門架的立柱比較低矮，實(shí)質(zhì)構(gòu)成架身軌道上的滑塊，即通過架身軌道與龍門架的配合實(shí)現(xiàn)龍門架的移動(dòng)導(dǎo)向。

因此，如前所述第一龍門架2配置在架身導(dǎo)軌上用于切割加工的工藝控制，而第二龍門架4配置在架身導(dǎo)軌上用于裝卸料的行程控制。

進(jìn)而，激光切割機(jī)3裝設(shè)在所述第一龍門架2上。

裝卸料裝置5裝設(shè)在所述第二龍門架4上。

不同于常規(guī)的激光切割上下料裝置，配置兩個(gè)料倉，設(shè)置在裝卸料側(cè)，如圖1中所示的原料車6和盛料車7，其中原料車6用于盛裝原料，而盛料車則用于盛裝所述裝卸料裝置5所卸料，即工件加工完畢后留在工作平臺(tái)上的工件部分。

進(jìn)而關(guān)于所述裝卸料裝置5采用卷揚(yáng)機(jī)9提供拾取工件的取放行程，卷揚(yáng)機(jī)9的出繩，如圖2中所示的鋼絲繩11，受圖中伺服電機(jī)10轉(zhuǎn)數(shù)的控制，而不像例如氣缸拾取部件，其工作行程受其本體的工作行程的限制，自身工作行程不可調(diào)，而工件厚度不一致，限制具有固定工作行程的拾取部件的限制。

相對(duì)而言，如圖2所示，由于鋼絲繩11需要吊掛例如圖中所示的電磁鐵12，在運(yùn)行過程中，如果不收起鋼絲繩11，則會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)，從而在下放時(shí)，無法相對(duì)準(zhǔn)確的將工件放置在工作平臺(tái)預(yù)定的位置。因此，在搬運(yùn)過程中，需要收起鋼絲繩11。實(shí)際上，其他的搬運(yùn)裝置也需要有一個(gè)向上的行程，以避開如原料車6的車斗壁。因此，使用卷揚(yáng)機(jī)9并不會(huì)增加較多的動(dòng)作，而影響效率。

為了進(jìn)一步的減少搬運(yùn)過程中的擺動(dòng)，還可以使用雙出繩卷揚(yáng)機(jī)（雙出繩需要在架身導(dǎo)軌方向前后各一），例如圖2中，電磁鐵12含有兩個(gè)吊點(diǎn)，可以有效的減少擺動(dòng)和工件轉(zhuǎn)動(dòng)。

激光切割的工件主要是鐵磁性板件，因此，使用電磁鐵12用于工件的取放，對(duì)于其他類型的工件不予涉及。

顯而易見的是，需要為電磁鐵12配置電源電路，通過控制電源電路的通斷控制電磁鐵12的拾取狀態(tài)和釋放狀態(tài)。

于一些實(shí)施例中，電源電路的主電路部分設(shè)置開關(guān)電路，通過控制開關(guān)電路的通斷控制主電路的通斷。

此外，關(guān)于工件的定位并不需要特別精確，尤其是板料下料，一個(gè)大致的定位即可滿足切割的技術(shù)要求。

關(guān)于所述卷揚(yáng)機(jī)9于一些實(shí)施例中可以直接吊掛在第二龍門架4下側(cè)或者導(dǎo)軌方向的前后側(cè)，也方便維護(hù)，相對(duì)而言，美觀性不好。

在一些實(shí)施例中，則將卷揚(yáng)機(jī)9布設(shè)在一箱體8內(nèi)，如圖2所示，圖中箱體8底部開有出繩孔，以使卷揚(yáng)機(jī)9的鋼絲繩11從箱體內(nèi)穿出。

同時(shí)卷揚(yáng)機(jī)9整體上被納入到所述箱體8，包括其驅(qū)動(dòng)電機(jī)，對(duì)于設(shè)置驅(qū)動(dòng)電機(jī)的部分可以開散熱格柵或者其他類別的散熱孔。

如前所述，鋼絲繩11需要在搬運(yùn)行程中收起，在一些實(shí)施例中，可以直接通過卷揚(yáng)機(jī)9進(jìn)行收繩控制。

在一些實(shí)施例中可以采用摩擦聯(lián)軸器用于卷揚(yáng)機(jī)9的卷筒與伺服電機(jī)10的傳動(dòng)連接，收繩到位后，電磁鐵12會(huì)受到箱體8的阻擋，使摩擦聯(lián)軸器產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，卷筒不再轉(zhuǎn)動(dòng)收繩。

在一些實(shí)施例中，在箱體8上設(shè)有卷揚(yáng)機(jī)9上卷到位的檢測(cè)裝置，例如霍爾傳感器，用于檢測(cè)電磁鐵12是否提升到位。

也可以選擇例如行程開關(guān)，用于檢測(cè)電磁鐵12是否到位。

在前文中提及，卷揚(yáng)機(jī)9的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為伺服電機(jī)10，有利于相對(duì)精確的控制鋼絲繩11的收放。

目前常見的激光切割機(jī)的工作平臺(tái)是矩陣排列的棱錐體，不具有調(diào)整性，并且切割時(shí)直接掉落在工作平臺(tái)下面的部分受矩陣排列密度的影響，盡管其對(duì)工件大小的具有比較廣泛的適應(yīng)性，但也存在著切割下的部分和留置在工作平臺(tái)上的部分不容易卸料的問題。

有鑒于此，在一些實(shí)施例中，參見說明書附圖5，所述工作平臺(tái)包括：

鋼管定位單元，沿所述架身導(dǎo)軌方向陣列，圖中為對(duì)位設(shè)置的一對(duì)鋼管定位槽19，陣列排列，滿足鋼管18的排列和間距調(diào)整。

進(jìn)而需要配置多支鋼管18，以滿足例如鋼板坯料的支撐，同時(shí)選擇合適的鋼管間距，以使落下的部分與留置的部分在切割過程中分離。

鋼管18直接裝設(shè)在選定的鋼管定位單元上，如圖5中所示有六支鋼管18，至少具有兩個(gè)支撐的部分一般能夠被留置，而只具有單個(gè)支撐或者沒有支撐的部分會(huì)從鋼管間的空間掉落到工作平臺(tái)下面的抽屜14。

基于前述的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)坯料的形狀已經(jīng)切割完成后預(yù)留置在工作平臺(tái)上的部分和從工作平臺(tái)上落下的部分，布置鋼管18的數(shù)量及相鄰鋼管18的間距，在滿足對(duì)工件切割部分的分類外，也能夠滿足不同規(guī)格的工件的切割加工。

為滿足鋼管18的快速調(diào)整，所述鋼管定位單位為相應(yīng)于鋼管18的兩端部陣列的各一行鋼管定位槽19或者鋼管定位孔。如圖5中所示，鋼管18的上下兩端各適配有一組鋼管定位槽19。

在圖3所示的結(jié)構(gòu)中，第一龍門架2與第二龍門架4裝設(shè)在同一拖板上，其控制為第一龍門架2和第二龍門架4的共同驅(qū)動(dòng)，減少驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)量，但也會(huì)增加整體的能耗。

于一些實(shí)施例中，第一龍門架2和第二龍門架4的拖板相互分離，增加一套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，降低整體的能耗。

關(guān)于所述拖板，則通過運(yùn)行在所述架身導(dǎo)軌上的滑塊15而裝設(shè)在架身導(dǎo)軌上。

關(guān)于所使用的架身導(dǎo)軌，可以采用矩形導(dǎo)軌或者燕尾槽導(dǎo)軌，在一些實(shí)施例還可以使用光桿進(jìn)行導(dǎo)向。

參見說明書附圖3，驅(qū)動(dòng)所述拖板移動(dòng)的機(jī)構(gòu)為齒輪齒條機(jī)構(gòu)，該齒輪齒條機(jī)構(gòu)的齒條13為雙齒條，而在拖板兩側(cè)各設(shè)有一條；

相應(yīng)地，齒輪齒條機(jī)構(gòu)與兩齒條13嚙合的各一個(gè)齒輪裝設(shè)在所述拖板上，至少一個(gè)齒輪為動(dòng)力輸出齒輪；若兩個(gè)齒輪均是動(dòng)力輸出齒輪時(shí)，則一個(gè)為正轉(zhuǎn)，另一個(gè)為反轉(zhuǎn)。

使用雙齒條可以保證整體驅(qū)動(dòng)的平穩(wěn)性。

此外，在一些實(shí)施例中，可以采用絲母絲杠機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述拖板。

關(guān)于料倉，參見說明書附圖1，圖中的原料車6和盛料車7采用滾輪的輪式底盤結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用滾輪結(jié)構(gòu)時(shí)，需要有一對(duì)行走輪和一對(duì)轉(zhuǎn)向輪。

在一些實(shí)施例中，為了方便推拉，所述輪式底盤的為球滾輪底盤。

一種激光切割機(jī)上下料裝置的上下料方法，包括以下步驟：

1）上電初始化；

2）位于第二初始位置的驅(qū)動(dòng)第二龍門架4到裝卸料側(cè)，第二龍門架所載的裝卸料裝置5下放電磁鐵12，拾取工件，并上升到預(yù)定高度；

3）驅(qū)動(dòng)第二龍門架4移動(dòng)到工作平臺(tái)，下放電磁鐵12，釋放工件，第二龍門架回第一初始位置；

4）位于第一初始位置的第一龍門架2移動(dòng)到工作平臺(tái)處的加工位置，調(diào)用加工程序?qū)ぜM(jìn)行加工，產(chǎn)生去除部分和產(chǎn)品，該去除部分或者產(chǎn)品落入工作平臺(tái)下方的接料裝置內(nèi)；

5）第一龍門架2回到第一初始位置，第二龍門架4從第二初始位置移動(dòng)到工作平臺(tái)預(yù)設(shè)位置，下放電磁鐵12拾取留在工作平臺(tái)上的去除部分或者產(chǎn)品，并上升到預(yù)定高度；

6）第一龍門架2移動(dòng)到裝卸料側(cè)，下放電磁鐵12，釋放所吸取的去除部分或者產(chǎn)品，然后拾取新的工件進(jìn)行新的加工循環(huán)，或者加工完畢回到第二初始位置。

進(jìn)一步地，對(duì)第一龍門架2和第二龍門架4的移動(dòng)控制為基于數(shù)控系統(tǒng)的移動(dòng)控制。