二十一世紀(jì)以來，在鈑金加工領(lǐng)域，CO2激光切割機(jī)逐步被光纖激光切割機(jī)所取代。高質(zhì)量、高精度、高效率、大幅面、低成本成為光纖激光切割機(jī)的發(fā)展趨勢，同時(shí)隨著企業(yè)人工成本增加和人工效率低等缺點(diǎn)的持續(xù)突顯，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、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)過程對(duì)人的依賴程度。

設(shè)計(jì)原理及參數(shù)

針對(duì)雙工作臺(tái)式光纖激光切割機(jī)，配套的自動(dòng)上下料設(shè)備其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，采用控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)上下料的整套流程操作，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)不同長寬、厚度板材的精確定位。

激光上下料工藝流程

自動(dòng)上下料設(shè)備具有智能化的控制系統(tǒng)，激光主機(jī)與上下料系統(tǒng)配套工作，可手動(dòng)實(shí)現(xiàn)原料臺(tái)車進(jìn)退、成品臺(tái)車進(jìn)退、叉料收張、吸盤分區(qū)開關(guān)、X軸點(diǎn)動(dòng)移動(dòng)、Z軸點(diǎn)動(dòng)移動(dòng)等操作。

自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，原料臺(tái)車預(yù)上料—原料臺(tái)車開進(jìn)、成品臺(tái)車開出—Z軸下行、吸盤吸料—吸盤上料—交換工作臺(tái)—尋邊、切割—交換工作臺(tái)—成品臺(tái)車開進(jìn)—下料至成品臺(tái)車臺(tái)面，可以實(shí)現(xiàn)一整套動(dòng)作的全自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行，前提是需要切割機(jī)發(fā)送上料或下料信號(hào)，配合主機(jī)使用。

主要組成部分及功能

橫梁傳動(dòng)

橫梁在機(jī)架上的傳動(dòng)可以采用兩種方式，一種是采用進(jìn)口高精度直線導(dǎo)軌作導(dǎo)向，以精密齒輪齒條作傳動(dòng)裝置（圖3），保證了機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，上下料方向（X軸方向）可與激光切割機(jī)機(jī)身方向平行或垂直，由伺服電機(jī)控制，可以精確保證叉料叉齒間距與激光工作臺(tái)齒距相匹配。

另一種是采用鏈條鏈輪傳動(dòng)的方式，以滾輪或直線導(dǎo)軌作導(dǎo)向，采用鏈輪帶動(dòng)短節(jié)距精密滾子鏈實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，上下料方向（X軸方向）只可與激光切割機(jī)機(jī)身方向垂直，用于傳動(dòng)精度要求不高的場合，同時(shí)也分為兩種情況：⑴鏈條與橫梁固定，鏈輪與電機(jī)放置于機(jī)架上，帶動(dòng)橫梁沿X軸方向移動(dòng)，如圖4所示；⑵鏈條與機(jī)架固定，鏈輪、電機(jī)放置于橫梁上，帶動(dòng)橫梁沿X軸方向移動(dòng)，如圖5所示。

吸料裝置

吸料裝置構(gòu)成如圖6所示，板材位于原料臺(tái)車上，原料臺(tái)車上的強(qiáng)力磁鐵將板材分層；吸料裝置經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，水平運(yùn)動(dòng)至原料臺(tái)車正上方；Z軸經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，豎直向下運(yùn)動(dòng)，平衡氣缸下腔體受壓排氣，吸盤架落至原料臺(tái)車待加工板材上，同時(shí)叉齒張開；吸盤由真空發(fā)生器抽真空（吸住板材）；扳角氣缸運(yùn)動(dòng)，將板材翻板，便于分層；吸料裝置上行至一定高度同時(shí)叉齒收縮，經(jīng)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軸下行，叉齒張開，吸力解除，完成上料工作。

叉料裝置

叉料裝置主要由料叉伸張驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擋料架、料叉組成，如圖7所示，在激光切割機(jī)完成板材切割加工以后，X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)叉料裝置運(yùn)動(dòng)至交換(升降)工作臺(tái)上方，Z軸下行，料叉張開隨后在工作臺(tái)齒距間隙中收縮，并將板材托起；叉料裝置上行，經(jīng)X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)至成品臺(tái)車上方；Z軸下行，料叉張開，將已加工板材放于成品臺(tái)車上；料叉收緊，叉料裝置上行，完成下料操作。

移動(dòng)式臺(tái)車

移動(dòng)式臺(tái)車由原料臺(tái)車和成品臺(tái)車組成，如圖8所示，原料臺(tái)車負(fù)責(zé)放置未加工板材，成品臺(tái)車用于放置已加工的板材，兩車分類擺放。在放置大幅面板材時(shí)，考慮到多張板材放置于小車上重量較重的情況，兩個(gè)移動(dòng)式臺(tái)車都采用鏈輪鏈條式傳動(dòng)，避免采用摩擦傳動(dòng)易出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象。如果板材幅面較小如3000mm×1500mm，重量較輕，可以使用減速電機(jī)通過鏈條傳動(dòng)帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使得移動(dòng)式臺(tái)車實(shí)現(xiàn)滾輪滾動(dòng)運(yùn)行。

激光切割機(jī)

本設(shè)計(jì)中使用的光纖激光切割機(jī)采用龍門式結(jié)構(gòu)、鑄鋁橫梁、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。控制系統(tǒng)可自由選配，采用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，切割機(jī)具有反應(yīng)快、精度高等特點(diǎn)。

當(dāng)自動(dòng)上下料設(shè)備將待加工板材放至激光切割機(jī)交換工作臺(tái)后，數(shù)控系統(tǒng)接收到有料信號(hào)，將有板材的工作臺(tái)移動(dòng)至激光切割頭下方，對(duì)板材進(jìn)行加工。加工完成后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與叉料裝置配合完成下料操作。

自動(dòng)上下料設(shè)備的優(yōu)勢及發(fā)展前景

⑴吸盤自動(dòng)上料。傳統(tǒng)人工上料時(shí)，例如3m×1.5m薄板至少需要三個(gè)工人抬板上料，過重的板材需使用電葫蘆輔助上料，一張板材所耗費(fèi)的時(shí)間至少為三分鐘，且安全風(fēng)險(xiǎn)很大。使用吸盤自動(dòng)上料后，只需人工按鍵操作，耗時(shí)10秒即可完成上料，因設(shè)備的人機(jī)工程及安全防護(hù)措施到位，人身傷害及安全事故為零，非常好的避免了開放式生產(chǎn)易對(duì)人身造成傷害的弊病，同時(shí)提高了工作效率，降低了人工成本。

⑵可以滿足用戶多樣化的需求。生產(chǎn)場地狹長時(shí)，設(shè)備可采用從機(jī)身工作臺(tái)后方上料的方式；場地較寬敞時(shí)，可采用從機(jī)身側(cè)面上料的方式；根據(jù)用戶不同的需求，滿足多樣化的生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)，同時(shí)還能夠保證結(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)上下料設(shè)備通過一鍵操作即可實(shí)現(xiàn)板材上料-切割-下料整個(gè)流程的循環(huán)操作，也可以手動(dòng)操作，分步進(jìn)行，可搭配立體料庫，將不同厚度的材料智能分層管理，控制方便。

⑷可以隨時(shí)進(jìn)行功能拓展，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)器共線生產(chǎn)。一臺(tái)自動(dòng)上下料設(shè)備可給多臺(tái)激光切割機(jī)上下料，后期如擴(kuò)大生產(chǎn)可采用多臺(tái)并聯(lián)的方式，在不改變固有結(jié)構(gòu)的情況下，增加切割機(jī)數(shù)量，提高生產(chǎn)能力。

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

結(jié)束語

激光切割機(jī)自動(dòng)上下料設(shè)備在自動(dòng)化生產(chǎn)線中占有重要地位，本設(shè)計(jì)只是提供了一種簡單的上下料方案，以此為參考，可以衍生出與多臺(tái)激光切割機(jī)并聯(lián)，并配立體料庫的自動(dòng)上下料方案，相信激光自動(dòng)上下料設(shè)備會(huì)在自動(dòng)化發(fā)展中越來越好。