一种激光切管机及其管材夹紧控制方法技术

本发明专利技术提供了一种激光切管机及其管材夹紧控制方法，涉及激光切割领域，电动卡盘安装在床身上；卡盘主体和卡盘旋转驱动装置安装在底座上；轴体为两端开口的空心筒状结构，轴体上的一端安装有与卡盘旋转驱动装置连接的旋转齿轮，同步盘安装在轴体远离旋转齿轮的一端；安装板安装在同步盘的外侧，夹爪可移动安装在安装板上；卡盘驱动组件通过卡盘传动组件与夹爪连接，卡盘驱动组件通过卡盘传动组件带动夹爪移动。管材夹紧控制方法，通过获取夹爪和电机减速机的相关信息，控制电机减速机的工作状态，能够实现电动卡盘的无极旋转和管材夹持的同步进行，能够避免了由于设备结构复杂导致电动卡盘定位误差大定位精度低的问题。

A laser pipe cutting machine and its pipe clamping control method

The invention provides a laser pipe cutting machine and a pipe clamping control method thereof, relating to the field of laser cutting, wherein the electric chuck is installed on the bed; the chuck main body and the chuck rotating drive device are installed on the base; the shaft body is a hollow cylinder structure with openings at both ends, one end of the shaft body is installed with a rotating gear connected with the chuck rotating drive device, and the synchronous disk is installed on the shaft body far away from the rotating drive device One end of the rotating gear; the mounting plate is installed on the outside of the synchronous disk, and the clamping claw can be movably installed on the mounting plate; the chuck drive component is connected with the clamping claw through the chuck drive component, and the chuck drive component drives the clamping claw to move through the chuck drive component. The pipe clamping control method can realize the stepless rotation of the electric chuck and the synchronous clamping of the pipe by acquiring the relevant information of the clamping claw and the motor reducer, and can avoid the problem of large positioning error and low positioning accuracy of the electric chuck caused by the complex structure of the equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种激光切管机及其管材夹紧控制方法
本专利技术属于激光切割领域，具体涉及一种激光切管机及其管材夹紧控制方法。
技术介绍
在激光切割领域，为了便于对管材进行切割，通常需要通过使用卡盘将待切管材进行定位，而后进行切割操作。目前，激光切管机卡盘夹紧的动力源大多使用气动，由气缸驱动卡爪夹紧管材。由于管材无限旋转，所以气源必须通过环形的输气通道进入气缸。输气通道的密封显得极为重要，且密封为动态密封，切割过程中要保压，技术难度很高。正因为如此，输气通道的密封成为气动卡盘的最大故障点。因此市面上也出现了电动卡盘，以避开使用气动卡盘所带来的输气通道动态密封和保压的问题，但是现有的电动卡盘为实现旋转功能和定位功能的并存，结构复杂，导致管材的定位误差较大，定位精度低，难以在实现管材无限旋转的同时，进行准确定位、夹持管材。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术提供一种激光切管机，以解决上述技术问题。第一方面，本专利技术提供了一种激光切管机，包括床身和电动卡盘，所述电动卡盘可移动安装在床身上；所述电动卡盘包括卡盘主体、卡盘旋转驱动装置和底座，所述卡盘主体和卡盘旋转驱动装置安装在底座上；所述卡盘主体包括轴体、安装板、卡盘驱动组件、卡盘传动组件和夹爪；所述轴体为两端开口的空心筒状结构，所述轴体上的一端安装有旋转齿轮，所述旋转齿轮与卡盘旋转驱动装置连接；所述卡盘传动组件包括同步盘，所述同步盘安装在轴体远离旋转齿轮的一端；所述安装板安装在同步盘的外侧，所述夹爪可移动安装在安装板上；所述卡盘驱动组件通过卡盘传动组件与夹爪连接，所述卡盘驱动组件通过卡盘传动组件带动夹爪移动。进一步的，所述卡盘驱动组件包括电机减速机、小齿轮和扇形齿轮，所述小齿轮安装在电机减速机的输出轴上，所述小齿轮与扇形齿轮啮合，所述同步盘设置有多个扇叶，所述扇形齿轮安装在同步盘的扇叶上。进一步的，为实现对管材的准确夹持，提升管材自动定心的精度，同时增强夹持管材的力度和准确度，所述同步盘包括第一同步盘和第二同步盘，所述第一同步盘和第二同步盘分别包括两个扇叶，所述第一同步盘和第二同步盘交错设置，所述扇形齿轮分别安装在第一同步盘和第二同步盘的扇叶上。为了方便对管材进行夹持，所述安装板的外侧安装有导轨和滑板，所述滑板与导轨滑动连接，所述夹爪安装在滑板上，所述滑板与卡盘传动组件连接。进一步地，所述拨叉通过拨叉安装轴可转动地安装在安装板与同步盘之间，所述拨叉为v型结构，所述拨叉安装轴位于拨叉的尖端，所述拨叉的两个分叉端分别安装有轨迹滚轮，所述滑板和同步盘上分别设置有与轨迹滚轮配合的腰型孔。进一步的，为便于对卡盘主体进行旋转驱动，同时消减夹持管材时同步盘转动引起的旋转齿轮转动影响、并实现正反双向驱动，所述卡盘旋转驱动装置包括第一伺服电机、第一减速机、第一驱动齿轮、固定座和惰轮，所述惰轮可转动安装在固定座上，所述惰轮分别与第一驱动齿轮和旋转齿轮啮合，所述第一伺服电机通过第一减速机与第一驱动齿轮连接。进一步的，为消除反向间隙，所述卡盘旋转驱动装置包括第一法兰板、第一张紧条和第二张紧条，所述第一减速机通过第一法兰板安装在固定座上，所述第一张紧条安装在固定座上，所述第一张紧条通过紧固件与第一法兰板连接，所述第二张紧条安装在底座的边缘，所述第二张紧条通过紧固件顶紧固定座。进一步的，为使电动卡盘适应工况，方便卡盘在床身上进行移动，所述电动卡盘包括卡盘移动装置，所述卡盘移动装置安装在底座上，所述底座通过卡盘移动装置可移动安装在床身上，所述床身上设置有与卡盘移动装置结构配合的导向装置。进一步的，所述卡盘移动装置包括第二伺服电机、第二减速机和第二驱动齿轮，所述第二伺服电机通过第二减速机与第二驱动齿轮连接，所述导向装置包括导向齿条，所述第二驱动齿轮与导向齿条啮合。进一步的，所述卡盘移动装置包括第二法兰板和第三张紧条，所述第二减速机通过第二法兰板与底座连接，所述第三张紧条安装在底座上，所述第三张紧条通过紧固件与第二法兰板连接。其中，以上所述的电机减速机为电机和减速机的集成体或总称。为对电机进行精准控制便于进行管材夹持控制。作为优选，所述激光切管机包括控制单元、第一通讯模块和第二通讯模块，所述第二通讯模块安装在电动卡盘上；所述控制单元包括电机初始参数录入模块、信息获取模块、运行距离计算模块、电机减速器动作计算模块、信息定时获取模块、信息发送模块和制动模块；所述电机初始参数录入模块，用于设置电机参数；其中，所述设置电机参数包括对电机及卡爪做初始化设置；所述电机参数包括电机速度、电机加速度、电机减速度、电机转一圈时的脉冲数。所述信息获取模块，用于获取电动卡盘的夹爪的初始位置、管材尺寸、电机状态信息；所述电机状态信息包括电机电流、电机状态、电机编码器值；所述运行距离计算模块，用于计算夹爪运行至待夹持管材的运行距离l；所述动作计算模块，根据运行距离l、电机参数、电机与夹爪之间的传动关系计算出与运行距离l对应的电机转动圈数N，并根据电机状态信息发出电机动作指令；其中，所述电机状态包括运行状态、终止状态和报警状态。所述信息定时获取模块，用于配合信息获取模块定时获取第一通讯模块接收的电机状态信息；所述制动模块，用于判断夹爪的管材夹紧动作是否满足停止条件，当满足停止条件时，通过信息发送模块向第一通讯模块发送电机停运指令；所述第一通讯模块，用于接收控制单元发出的电机操作指令，并传送至第二通讯模块；用于接收第二通讯模块发送的电机状态信息并发送至控制单元；所述第二通讯模块，用于接收第一通讯模块发送的电机操作指令,控制电机动作；用于将电机状态信息发送至第一通讯模块。进一步的，第一通讯模块与第二通讯模块透传，作为优选，所述第一通讯模块采用AP模块，所述第二通讯模块采用WIFI模块，所述AP模块通过WiFi模块与数控系统电连接；所述WIFI模块通过交换机分别与电机电连接。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的激光切管机，通过设置两端开口的轴体结构，使待加工的管材能够穿过轴体，轴体的一端安装旋转齿轮，旋转齿轮与卡盘旋转驱动装置配合能够带动轴体及整个电动卡盘进行周向旋转，通过对卡盘旋转驱动装置进行调控能够便于进行管材的圆周方向定位，轴体的另一端安装有同步盘和安装板，配合卡盘驱动组件和卡盘传动组件的设置，使管材能够被夹爪夹持固定，实现管材的轴向定位。采用该种设计能够实现电动卡盘的无极旋转和管材夹持的同步进行，同时夹持组件采用电动方式对管材进行夹紧，无气动卡盘密封问题的困扰。同时由于在轴体两端分别设置旋转齿轮和同步盘，使电动卡盘的夹持功能和旋转功能相对独立，二者互不干扰，避免了由于设备结构复杂导致电动卡盘定位误差大定位精度低的问题。第二方面，本专利技术提供了一种使用上述激光切管机的管材夹紧控制方法，包括以下步骤，1)设置电机参数；2)获取夹爪的初始位置、管材尺寸、电机状态信息；3)计算夹爪运行至待夹持管材的运行距离l；4)根据运行距离l、电机参数、电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光切管机，其特征在于：包括床身和电动卡盘，所述电动卡盘安装在床身上；/n所述电动卡盘包括卡盘主体(100)、卡盘旋转驱动装置(200)和底座(400)，所述卡盘主体(100)和卡盘旋转驱动装置(200)安装在底座(400)上；/n所述卡盘主体(100)包括轴体(110)、安装板(120)、卡盘驱动组件(130)、卡盘传动组件(140)和夹爪(150)；/n所述轴体(110)为两端开口的空心筒状结构，所述轴体(110)上的一端安装有旋转齿轮(111)，所述旋转齿轮(111)与卡盘旋转驱动装置(200)连接；/n所述卡盘传动组件(140)包括同步盘，所述同步盘安装在轴体(110)远离旋转齿轮(111)的一端；/n所述安装板(120)安装在同步盘的外侧，所述夹爪(150)可移动安装在安装板(120)上；/n所述卡盘驱动组件(130)通过卡盘传动组件(140)与夹爪(150)连接，所述卡盘驱动组件(130)通过卡盘传动组件(140)带动夹爪(150)移动。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光切管机，其特征在于：包括床身和电动卡盘，所述电动卡盘安装在床身上；
所述电动卡盘包括卡盘主体(100)、卡盘旋转驱动装置(200)和底座(400)，所述卡盘主体(100)和卡盘旋转驱动装置(200)安装在底座(400)上；
所述卡盘主体(100)包括轴体(110)、安装板(120)、卡盘驱动组件(130)、卡盘传动组件(140)和夹爪(150)；
所述轴体(110)为两端开口的空心筒状结构，所述轴体(110)上的一端安装有旋转齿轮(111)，所述旋转齿轮(111)与卡盘旋转驱动装置(200)连接；
所述卡盘传动组件(140)包括同步盘，所述同步盘安装在轴体(110)远离旋转齿轮(111)的一端；
所述安装板(120)安装在同步盘的外侧，所述夹爪(150)可移动安装在安装板(120)上；
所述卡盘驱动组件(130)通过卡盘传动组件(140)与夹爪(150)连接，所述卡盘驱动组件(130)通过卡盘传动组件(140)带动夹爪(150)移动。


2.如权利要求1所述的激光切管机，其特征在于：所述卡盘驱动组件(130)包括电机减速机(131)、小齿轮(132)和扇形齿轮(133)，所述小齿轮(132)安装在电机减速机(131)的输出轴上，所述小齿轮(132)与扇形齿轮(133)啮合，所述同步盘设置有多个扇叶，所述扇形齿轮(133)安装在同步盘的扇叶上；
所述同步盘包括第一同步盘(141)和第二同步盘(142)，所述第一同步盘(141)和第二同步盘(142)分别包括两个扇叶，所述第一同步盘(141)和第二同步盘(142)交错设置，所述扇形齿轮(133)分别安装在第一同步盘(141)和第二同步盘(142)的扇叶上。


3.如权利要求1所述的激光切管机，其特征在于：所述安装板(120)的外侧安装有导轨(121)和滑板(122)，所述滑板(122)与导轨(121)滑动连接，所述夹爪(150)安装在滑板(122)上，所述滑板(122)与卡盘传动组件(140)连接。


4.如权利要求3所述的激光切管机，其特征在于：所述卡盘传动组件(140)包括拨叉(143)、拨叉安装轴(144)和轨迹滚轮(145)，所述拨叉(143)通过拨叉安装轴(144)可转动地安装在安装板(120)与同步盘之间，所述拨叉(143)为v型结构，所述拨叉安装轴(144)位于拨叉(143)的尖端，所述拨叉(143)的两个分叉端分别安装有轨迹滚轮(145)，所述滑板(122)和同步盘上分别设置有与轨迹滚轮(145)配合的腰型孔。


5.如权利要求1所述的激光切管机，其特征在于：所述卡盘旋转驱动装置(200)包括第一伺服电机(201)、第一减速机(202)、第一驱动齿轮(205)、惰轮(206)和固定座(207)，所述固定座(207)安装在底座(400)上，所述惰轮(206)可转动安装在固定座(207)上，所述惰轮(206)分别与第一驱动齿轮(205)和旋转齿轮(111)啮合，所述第一伺服电机(201)通过第一减速机(202)与第一驱动齿轮(205)连接；
所述卡盘旋转驱动装置(200)包括第一法兰板(204)、第一张紧条(203)和第二张紧条(208)，所述第一减速机(202)通过第一法兰板(204)安装在固定座(207)上，所述第一张紧条(203)安装在固定座(207)上，所述第一张紧条(203)通过紧固件与第一法兰板(204)连接，所述第二张紧条(208)安装在底座(400)的边缘，所述第二张紧条(208)通过紧固件顶紧固定座(207)。


6.如权利要求1所述的激...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩小鹏，赵广，孔文一，
申请(专利权)人：济南邦德激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37