自21世紀以來(lái)，在鈑金加工領(lǐng)域，CO2激光切割機逐漸被光纖激光切割機所取代。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的發(fā)展趨勢。同時(shí)，隨著(zhù)勞動(dòng)力成本的增加和勞動(dòng)力效率低的不斷突出，機械加工的自動(dòng)化應運而生。

本文介紹了光纖激光切割機自動(dòng)上下料設備，該設備主要包括可移動(dòng)式原料(成品)臺車(chē)、機架部件、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)程對人的依賴(lài)程度。

設計原理及參數

對于雙工作臺式光纖激光切割機，配套自動(dòng)裝卸設備的結構如圖1、圖2所示，采用控制系統控制，可實(shí)現手動(dòng)或自動(dòng)裝卸的整個(gè)過(guò)程操作，實(shí)現不同長(cháng)度、寬度、厚度板的準確定位。

激光上下料工藝流程

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

自動(dòng)運行時(shí)，原料臺車(chē)預料-原料臺車(chē)開(kāi)進(jìn)，成品臺車(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-邊緣搜索、切割-交換工作臺-成品臺車(chē)進(jìn)料-進(jìn)料到成品臺車(chē)臺面，前提是切割機需要發(fā)送進(jìn)料或進(jìn)料信號，配合主機。

主要部件和功能

橫梁傳動(dòng)

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

另一種是鏈輪傳動(dòng)，以滾輪或直線(xiàn)導軌為導向，鏈輪驅動(dòng)短節距精密滾子鏈實(shí)現傳動(dòng)，給料方向（X軸方向)只能垂直于激光切割機機身的方向，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，鏈輪和電機放置在機架上，驅動(dòng)橫梁沿X如圖4所示，軸向移動(dòng)；⑵鏈條與框架固定，鏈輪和電機放置在梁上，驅動(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。板位于原料臺車(chē)上，原料臺車(chē)上的強磁鐵分層；吸入裝置由電機驅動(dòng)，水平移動(dòng)到原料臺車(chē)上方；Z軸由電機驅動(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，便于分層；吸裝置上升到一定高度，叉齒收縮X軸電機驅動(dòng)并運動(dòng)至激光切割機交換工作臺正上方；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動(dòng)機構、擋料架、料叉組成，如圖7所示，激光切割機完成板材切割加工后，X軸電機驅動(dòng)叉料裝置移動(dòng)到交換(升降)工作臺上方，Z軸向下移動(dòng)，材料叉張開(kāi)，然后在工作臺齒距間隙中收縮，并支撐板；叉裝置向上移動(dòng)，通過(guò)X軸電機驅動(dòng)到成品臺車(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)式臺車(chē)

移動(dòng)平臺車(chē)由原材料平臺車(chē)和成品平臺車(chē)組成。如圖8所示，原材料平臺車(chē)負責放置未加工板，成品平臺車(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，減速電機可通過(guò)鏈條驅動(dòng)驅動(dòng)鏈輪旋轉，使移動(dòng)臺車(chē)實(shí)現滾輪滾動(dòng)運行。

圖7 叉料裝置

激光切割機

本設計中使用的光纖激光切割機采用龍門(mén)結構、鑄鋁梁、日本高精度直線(xiàn)導軌、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定位精度?？刂葡到y可自由選擇IPG光纖激光發(fā)生器，隨動(dòng)系統采用非接觸式電容傳感器，具有反應快、精度高的特點(diǎn)。

當自動(dòng)給料設備將待加工板放入激光切割機交換工作臺時(shí)，數控系統接收材料信號，將板工作臺移動(dòng)到激光切割頭下，加工板。加工完成后，驅動(dòng)電機和叉裝置完成給料操作。

自動(dòng)裝卸設備的優(yōu)勢及發(fā)展前景

⑴吸盤(pán)自動(dòng)上料。傳統人工上料時(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。由于設備的人機工程和安全防護措施到位，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(cháng)時(shí)，設備可從機身工作臺后面進(jìn)料；場(chǎng)地寬敞時(shí)，可從機身側面進(jìn)料；根據用戶(hù)的不同需求，滿(mǎn)足多樣化的生產(chǎn)條件，實(shí)現柔性生產(chǎn)，保證結構緊湊，占地面積小。

⑶系統整體自動(dòng)化程度高。激光切割機自動(dòng)給料設備可實(shí)現板材給料-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)擴展，實(shí)現多臺機器的共線(xiàn)生產(chǎn)。一臺自動(dòng)裝卸設備可以給多臺激光切割機裝卸。如果后期擴大生產(chǎn)，可以增加切割機數量，提高生產(chǎn)能力，而不改變固有結構。

⑸設備自動(dòng)化程度高，提升公司品牌形象，有助于增強企業(yè)的市場(chǎng)競爭優(yōu)勢。

結束語(yǔ)

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