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自21世紀(jì)以來(lái)，在鈑金加工領(lǐng)域，CO2激光切割機(jī)逐漸被光纖激光切割機(jī)所取代。高質(zhì)量、高精度、高效率、大面積、低成本已成為光纖激光切割機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，隨著勞動(dòng)力成本的增加和勞動(dòng)力效率低的不斷突出，機(jī)械加工的自動(dòng)化應(yīng)運(yùn)而生。

本文介紹了光纖激光切割機(jī)自動(dòng)上下料設(shè)備，該設(shè)備主要包括可移動(dòng)式原料(成品)臺(tái)車(chē)、機(jī)架部件、吸料裝置、叉料裝置等，具有自動(dòng)上下料、扳角分層、自動(dòng)進(jìn)出料等功能，有效降低了生產(chǎn)過(guò)程對(duì)人的依賴(lài)程度。

設(shè)計(jì)原理及參數(shù)

對(duì)于雙工作臺(tái)式光纖激光切割機(jī)，配套自動(dòng)裝卸設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，采用控制系統(tǒng)控制，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)裝卸的整個(gè)過(guò)程操作，實(shí)現(xiàn)不同長(zhǎng)度、寬度、厚度板的準(zhǔn)確定位。

激光上下料工藝流程

自動(dòng)裝卸設(shè)備具有智能控制系統(tǒng)、激光主機(jī)和裝卸系統(tǒng)，可手動(dòng)實(shí)現(xiàn)原材料車(chē)輛、成品車(chē)輛、叉材料收集、吸盤(pán)分區(qū)開(kāi)關(guān)、X軸點(diǎn)移動(dòng)，Z移動(dòng)軸點(diǎn)等操作。

自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，原料臺(tái)車(chē)預(yù)料-原料臺(tái)車(chē)開(kāi)進(jìn)，成品臺(tái)車(chē)開(kāi)出—Z軸向下行、吸盤(pán)吸入-吸盤(pán)進(jìn)料-交換工作臺(tái)-邊緣搜索、切割-交換工作臺(tái)-成品臺(tái)車(chē)進(jìn)料-進(jìn)料到成品臺(tái)車(chē)臺(tái)面，前提是切割機(jī)需要發(fā)送進(jìn)料或進(jìn)料信號(hào)，配合主機(jī)。

主要部件和功能

橫梁傳動(dòng)

梁在機(jī)架上的傳動(dòng)方式有兩種，一種是進(jìn)口高精度直線導(dǎo)軌，精密齒輪齒條作為傳動(dòng)裝置（圖3），確保機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，給料方向（X軸方向)可平行或垂直于激光切割機(jī)垂直，由伺服電機(jī)控制，可準(zhǔn)確保叉齒間距與激光工作臺(tái)齒距匹配。

另一種是鏈輪傳動(dòng)，以滾輪或直線導(dǎo)軌為導(dǎo)向，鏈輪驅(qū)動(dòng)短節(jié)距精密滾子鏈實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，給料方向（X軸方向)只能垂直于激光切割機(jī)機(jī)身的方向，用于傳動(dòng)精度要求低的場(chǎng)合，也分為兩種情況:⑴鏈條和橫梁固定，鏈輪和電機(jī)放置在機(jī)架上，驅(qū)動(dòng)橫梁沿X如圖4所示，軸向移動(dòng)；⑵鏈條與框架固定，鏈輪和電機(jī)放置在梁上，驅(qū)動(dòng)梁沿X如圖5所示，軸向移動(dòng)。

吸料裝置

吸入裝置的組成如圖6所示。板位于原料臺(tái)車(chē)上，原料臺(tái)車(chē)上的強(qiáng)磁鐵分層；吸入裝置由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，水平移動(dòng)到原料臺(tái)車(chē)上方；Z軸由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，垂直向下移動(dòng)，平衡氣缸下腔壓力排氣，吸盤(pán)架落在原材料臺(tái)車(chē)上，叉齒張開(kāi)吸盤(pán)由真空發(fā)生器抽真空（吸板）；角缸移動(dòng)，板翻轉(zhuǎn)，便于分層；吸裝置上升到一定高度，叉齒收縮X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)并運(yùn)動(dòng)至激光切割機(jī)交換工作臺(tái)正上方；Z軸向下移動(dòng)，叉齒張開(kāi)，吸力解除，上料工作完成。

叉料裝置

叉裝置主要由料叉伸展驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擋料架、料叉組成，如圖7所示，激光切割機(jī)完成板材切割加工后，X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)叉料裝置移動(dòng)到交換(升降)工作臺(tái)上方，Z軸向下移動(dòng)，材料叉張開(kāi)，然后在工作臺(tái)齒距間隙中收縮，并支撐板；叉裝置向上移動(dòng)，通過(guò)X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)到成品臺(tái)車(chē)上方；Z軸向下移動(dòng)，材料叉張開(kāi)，將加工板放在成品臺(tái)車(chē)上；材料叉收緊，叉裝置向上移動(dòng)，完成下料操作。

移動(dòng)式臺(tái)車(chē)

移動(dòng)平臺(tái)車(chē)由原材料平臺(tái)車(chē)和成品平臺(tái)車(chē)組成。如圖8所示，原材料平臺(tái)車(chē)負(fù)責(zé)放置未加工板，成品平臺(tái)車(chē)用于放置加工板，兩輛車(chē)分類(lèi)放置。在放置大面板時(shí)，考慮到車(chē)上重量較重，兩輛移動(dòng)平臺(tái)車(chē)均采用鏈輪鏈傳動(dòng)，避免摩擦傳動(dòng)容易打滑。如果板的振幅較小，則為3萬(wàn)mm×1500mm，重量輕，減速電機(jī)可通過(guò)鏈條驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)，使移動(dòng)臺(tái)車(chē)實(shí)現(xiàn)滾輪滾動(dòng)運(yùn)行。

圖7 叉料裝置

激光切割機(jī)

本設(shè)計(jì)中使用的光纖激光切割機(jī)采用龍門(mén)結(jié)構(gòu)、鑄鋁梁、日本高精度直線導(dǎo)軌、進(jìn)口精密斜齒輪齒條和絲杠傳動(dòng)，保證了定位精度和重復(fù)定位精度?？刂葡到y(tǒng)可自由選擇IPG光纖激光發(fā)生器，隨動(dòng)系統(tǒng)采用非接觸式電容傳感器，具有反應(yīng)快、精度高的特點(diǎn)。

當(dāng)自動(dòng)給料設(shè)備將待加工板放入激光切割機(jī)交換工作臺(tái)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)接收材料信號(hào)，將板工作臺(tái)移動(dòng)到激光切割頭下，加工板。加工完成后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)和叉裝置完成給料操作。

自動(dòng)裝卸設(shè)備的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展前景

⑴吸盤(pán)自動(dòng)上料。傳統(tǒng)人工上料時(shí)，如3m×1.5m薄板至少需要三名工人提升板材，過(guò)重的板材需要電葫蘆輔助裝載。一個(gè)板材至少需要三分鐘，安全風(fēng)險(xiǎn)很大。使用吸盤(pán)自動(dòng)裝載后，只需手動(dòng)按鈕即可完成裝載，需要10秒。由于設(shè)備的人機(jī)工程和安全防護(hù)措施到位，人身傷害和安全事故為零，避免了開(kāi)放生產(chǎn)容易造成人身傷害的缺點(diǎn)，提高了工作效率，降低了人工成本。

⑵它可以滿(mǎn)足用戶(hù)的多樣化需求。生產(chǎn)場(chǎng)地狹長(zhǎng)時(shí)，設(shè)備可從機(jī)身工作臺(tái)后面進(jìn)料；場(chǎng)地寬敞時(shí)，可從機(jī)身側(cè)面進(jìn)料；根據(jù)用戶(hù)的不同需求，滿(mǎn)足多樣化的生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)，保證結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。

⑶系統(tǒng)整體自動(dòng)化程度高。激光切割機(jī)自動(dòng)給料設(shè)備可實(shí)現(xiàn)板材給料-切割-給料整個(gè)過(guò)程的循環(huán)操作，也可手動(dòng)操作，逐步進(jìn)行材料庫(kù)配套，不同厚度的材料智能分層管理，控制方便。

⑷功能可以隨時(shí)擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)器的共線生產(chǎn)。一臺(tái)自動(dòng)裝卸設(shè)備可以給多臺(tái)激光切割機(jī)裝卸。如果后期擴(kuò)大生產(chǎn)，可以增加切割機(jī)數(shù)量，提高生產(chǎn)能力，而不改變固有結(jié)構(gòu)。

⑸設(shè)備自動(dòng)化程度高，提升公司品牌形象，有助于增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

結(jié)束語(yǔ)

激光切割機(jī)自動(dòng)給料設(shè)備在自動(dòng)化生產(chǎn)線中占有重要地位，本設(shè)計(jì)只提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的給料方案，作為參考，可衍生出多個(gè)激光切割機(jī)并聯(lián)，并配備自動(dòng)裝卸方案，相信激光自動(dòng)裝卸設(shè)備在自動(dòng)化發(fā)展中會(huì)越來(lái)越好。