CN108436303B - 针对球形物体切割的激光切割设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种针对球形物体切割的激光切割设备用定位传输机构，涉及激光领域。该针对球形物体切割的激光切割设备用定位传输机构，包括载体和设置在载体上的激光器，载体上设置有上料机构、传输机构和卸料机构。载体包括基座、支撑柱和顶板，支撑柱的数量为四根并呈矩形排列固定安装在基座的顶部，顶板架接在支撑柱的顶部并用螺栓固定，激光器利用螺栓固定安装在顶板的底部。相比较现有技术，本发明通过设置上料机构、传输机构和卸料机构之间的配合，可以以流水线的形式进行对球体物品进行激光切割，加工迅速大大的提高了圆球形的物品在进行激光切割时的效率，同时全程自动化操作，降低了工人们的劳动量。

Description

针对球形物体切割的激光切割设备

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，具体涉及一种针对球形物体切割的激光切割设备用定位传输机构。

背景技术

激光切割，相较于传统的切割设备，不需要接触便能完成物品的切割，在切割时不会产生摩擦力和压力，因此在对物品进行切割时物品不会因为外力而出现晃动的情况，在切割的边缘处也更加的完整，可以最大限度的保持物品在切割之后的精确度和完整度。

由于激光切割设备在切割时不会产生摩擦力和压力，因此现有的激光切割设备，在工作时一般都会直接将工件放置到激光器的下方进行切割，而某些激光设备为了增加工作效率在激光器的下方采用传送带以流水线的加工方式进行输送工件，这样可以大大提高工件加工的效率，然而，当针对球形物体进行切割时，由于在传送带工作的过程中会导致球体的滚动，在输送的过程中无法保证球体的稳定性，因此市场上的切割机在对球形物体进行加工时都会采用固定的球体的方式进行切割，而这样会大大的降低激光切割设备的工作效率，同时上料下料的问题也会导致工人的工作量增加。

因此我们提出一种结构简单，同时可以对球状物品进行固定的定位机构，保证激光切割设备在切割时切割的精确度，同时还能以流水线的形式进行加工，保证了工件加工的速度和工作效率。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种针对球形物体切割的激光切割设备用定位传输机构，解决了现有的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种针对球形物体切割的激光切割设备用定位传输机构，包括载体和设置在载体上的激光器，载体上设置有上料机构、传输机构和卸料机构。

载体包括基座、支撑柱和顶板，支撑柱的数量为四根并呈矩形排列固定安装在基座的顶部，顶板架接在支撑柱的顶部并用螺栓固定，激光器利用螺栓固定安装在顶板的底部。

传输机构设置在基座的上表面并位于激光器的正下方，传输机构由两个传动轮、一根传送带和设置在传送带外侧的送料板组成，卸料机构设置在传输机构的背面。

上料机构设置在基座的上方并位于传送机构的一侧，上料机构包括箱体、出料管和一个与出料管连通的下坡路径组成，箱体的顶部开设有圆孔。

基座的内壁顶部固定安装有盒体，出料管的底端贯穿基座并延伸至盒体的内腔，基座的顶部开设有漏斗状的入料孔，出料管的一侧设置有连通入料孔和出料管的支管，转轴上还固定套接有圆盘形的传动元件，传动元件的外表面设置有呈180度角排列的卡齿，基座的内腔中设置有立柱，立柱的正面设置有与卡齿啮合的齿条，立柱的顶部一体成型有圆柱形的上料元件，上料元件的顶端贯穿盒体并延伸至出料管的内部，上料元件与出料管之间过盈连接，且上料元件的顶端位于支管开口的下方，基座的内腔底部贯穿设置有金属制作的空心管体，空心管体顶部的开口位于送料板的正下方，空心管体的内部滑动安装有升降柱，升降柱与立柱之间通过连接元件进行连接，连接元件包括两个中空的矩形和连接两个矩形的连杆组成，两个矩形通过螺栓分别固定在升降柱和立柱上。

两个传动轮均活动安装在基座的上表面，两个传动轮之间通过传送带传动连接，传动带的外侧设置有送料板，送料板的顶部开设有限位槽，送料板的底部呈开口状，限位槽与开口之间通过通槽连通，通槽的内部设置有堵塞通槽的卸料板，且开口的内部滑动安装有升降板，卸料板与升降板之间设置有弹性元件。

进一步的，基座的内部呈中空状，且基座的内部设置有动力源，动力源的输出端上设置有转轴，转轴的外表面固定套接有蜗轮，基座的内部设置有与蜗轮啮合的蜗杆，蜗杆上固定套接有半圆齿轮，传动轮的底部固定安装有传动轴，传动轴的底部贯穿基座并延伸至基座的空腔中，传动轴上固定套接有与半圆齿轮相啮合的传动齿轮。

进一步的，动力源优选为伺服电机，且伺服电机的型号为180ST-M48015。

进一步的，限位槽的开口处呈倒置的圆台形设置。

进一步的，在限位槽的内壁上粘接有海绵层。

进一步的，送料板靠近传送带的一端呈凸起状设置。

进一步的，弹性元件优选为弹簧，并且在卸料板的底部固定安装有固定杆，固定杆贯穿升降板并与升降板之间滑动连接，弹簧缠绕在固定杆的外表面。

进一步的，送料板底部的凹槽内设置有限位板，升降板搭接在限位板的上方。

进一步的，卸料机构包括一个倾斜面，倾斜面的两侧均设置有挡板。

工作原理：上料机构进行上料时球状工件通过下坡路径进入到送料板的限位槽内，送料板将球形工件移动到激光器的下方可以进行切割的工作，切割完成之后，通过升降柱将工件推出限位槽内，工件顺着卸料机构从该装置下卸下，从而完成一整套的加工流程。

(三)有益效果

1、相比较现有技术，本发明通过设置上料机构、传输机构和卸料机构之间的配合，可以以流水线的形式进行对球体物品进行激光切割，加工迅速大大的提高了圆球形的物品在进行激光切割时的效率，同时全程自动化操作，降低了工人们的劳动量。

2、相比较现有技术，本发明通过设置一个动力源便，并且通过蜗轮、蜗杆和一系列的连接机构使一个动力源能完成整个切割过程的一个流水线形式的运行，大大的减少了该激光切割设备的占用空间，提高了空间利用率。

3、同时，本发明通过设置送料板，在送料板顶部开设的限位槽，限位槽与升降柱相适配，当送料板移动到限位槽位于升降柱顶部的时候，升降柱升起，升降柱升起会进入到送料板底部的开口内并将升降板和卸料板顶起，从而使切割完成的球状物体可以从送料板上卸下，相比较传统的人工卸料，更加省力，同时也更加智能化。

4、本发明通过设置半圆齿轮和传动齿轮的配合，在动力源的驱动下转轴转动一圈，带动蜗杆转动一圈，在蜗杆转动时只有半圆齿轮与传动齿轮啮合的时候转动轮才能带动传送带进行移动，在半圆齿轮与传动齿轮脱离时传送带停止运动，此时可以进行上下料和切割的工作。

5、本发明通过设置传动元件和齿条的配合，传动元件上的卡齿呈半圆状设置，使得，齿条与传动元件啮合使会带动立柱上升，从而使上料元件上升，进行上料，在脱离之后，因重力原因下降，从而使球形元件从支管进入到出料管的内部为下一次的上料进行准备。

6、本发明将入料口设置成漏斗状，并将支管设置成一个倾斜的下坡状，可以持续进行入料，避免卡料的情况出现，同时使上料元件与出料管之间过盈连接，可以避免上料时支管内的球形工件掉落到出料管的内部。

7、本发明在通过连接元件的配合，可以使升降柱与立柱同步上升和下降，同时达到上料下料一体的工作，保证了工件加工的同步性。

8、本发明通过在上料机构的上料管处设置一个下坡路径，从而使球体在从上料管中排出时可以精确的进入到送料板顶部的限位槽内。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明基座的剖面图；

图3为本发明图2中A部的结构放大图；

图4为本发明传动元件和齿条的结构示意图；

图5为本发明半圆齿轮与传动齿轮的机构示意图；

图6为本发明升降柱工作时的结构示意图；

图7为本发明连接元件的结构示意图。

其中，1载体、2激光器、3上料机构、31箱体、32出料管、33下坡路径、4传输机构、41传动轮、42传送带、43送料板、5卸料机构、51倾斜面、52挡板、6动力源、7转轴、8蜗轮、9蜗杆、10升降板、11卸料板、12弹性元件、13盒体、14支管、15传动元件、16立柱、17齿条、18上料元件、19空心管体、20升降柱、21连接元件、22限位板、23半圆齿轮、24传动轴、25传动齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，本发明实施例提供一种针对球形物体切割的激光切割设备用定位传输机构，包括载体1和设置在载体上的激光器2，载体1上设置有上料机构3、传输机构4和卸料机构5。

载体1包括基座、支撑柱和顶板，支撑柱的数量为四根并呈矩形排列固定安装在基座的顶部，顶板架接在支撑柱的顶部并用螺栓固定，激光器2利用螺栓固定安装在顶板的底部。

传输机构4设置在基座的上表面并位于激光器2的正下方，传输机构4由两个传动轮41、一根传送带42和设置在传送带外侧的送料板43组成，卸料机构5设置在传输机构4的背面。

上料机构3设置在基座的上方并位于传送机构4的一侧，上料机构3包括箱体31、出料管32和一个与出料管32连通的下坡路径33组成，箱体31的顶部开设有圆孔。

如图2-7所示，基座的内部呈中空状，且基座的内部设置有动力源6，动力源6的输出端上设置有转轴7，动力源6与转轴7之间通过减速器进行连接，转轴7的外表面固定套接有蜗轮8，基座的内部设置有与蜗轮8啮合的蜗杆9，蜗杆9的底端插入到轴承的内部，轴承镶嵌在基座内壁的底部，蜗杆9上固定套接有半圆齿轮23，传动轮41的底部固定安装有传动轴24，传动轴24的底部贯穿基座并延伸至基座的空腔中，传动轴24上固定套接有与半圆齿轮23相啮合的传动齿轮25。

两个传动轮41均活动安装在基座的上表面，两个传动轮41之间通过传送带42传动连接，传动带42的外侧设置有送料板43，送料板靠近传送带的一端呈凸起状设置，送料板43的顶部开设有限位槽，送料板43的底部呈开口状，限位槽与开口之间通过通槽连通，通槽的内部设置有堵塞通槽的卸料板11，且开口的内部滑动安装有升降板10，卸料板11与升降板10之间设置有弹性元件12。

基座的内壁顶部固定安装有盒体13，出料管32的底端贯穿基座并延伸至盒体13的内腔，基座的顶部开设有漏斗状的入料孔，出料管32的一侧设置有连通入料孔和出料管32的支管14。

转轴7上还固定套接有圆盘形的传动元件15，传动元件15的外表面设置有呈180度角排列的卡齿，基座的内腔中设置有立柱16，立柱16的正面设置有与卡齿啮合的齿条17，立柱16的顶部一体成型有圆柱形的上料元件18，上料元件18的顶端贯穿盒体13并延伸至出料管32的内部，上料元件18与出料管32之间过盈连接，且上料元件18的顶端位于支管14开口的下方。

基座的内腔底部贯穿设置有金属制作的空心管体19，空心管体19顶部的开口位于送料板43的正下方，空心管体19的内部滑动安装有升降柱20，升降柱20与立柱16之间通过连接元件21进行连接。

连接元件21包括两个中空的矩形和连接两个矩形的连杆组成，两个矩形通过螺栓分别固定在升降柱20和立柱16上。

送料板43底部的凹槽内设置有限位板22，升降板10搭接在限位板22的上方。

卸料机构5包括一个倾斜面51，倾斜面51的两侧均设置有挡板52。

实施例二：

在基于实施例一的情况下，动力源优选为伺服电机，且伺服电机的型号为180ST-M48015，根据切割材料的不同，可以对伺服电机进行调整，调整伺服电机的转速，达到在伺服电机转动半周时可以完成对工件的切割。

实施例三：

在基于实施例一的情况下，弹性元件12优选为弹簧，并且在卸料板11的底部固定安装有固定杆，固定杆贯穿升降板并与升降板之间滑动连接，弹簧缠绕在固定杆的外表面。

实施例四：

在基于实施例一的情况下：半圆齿轮23与传动齿轮25的半径比为4:1，传动轮41的直径为20CM，送料板43上的限位槽之间的距离为40CM。

为了保证在传动元件15转动一周时上料元件18可以下落到最初的位置，因此，上料元件18的长度S、动力源6的转动二分之一周所需要的时间t和上料元件18与上料管32之间的摩擦力f系式应该满足2/1(g-f)2≥S。从而使传动元件18在转动一周时，保证上料元件18恢复到原来的位置，而考虑到损耗的情况摩擦力会增加，为了保证使用寿命，因此关系式应当满足2/1(g-f)2＞S。

而根据摩擦力满足f＝μ×FN。而上料元件18与上料管32之间的FN＝mg，因此摩擦力f＝u×gm，其中m为物体的质量，g为重力加速度，取9.8。

设摩擦系数为K，上料元件18的质量为G，且上料元件18上升的高度值为L时，则应当满足下列关系式：2/1(g-(K×G×g)2＞L。

操作流程如下：

在切割的过程中，首先将物料倒入到箱体31的内部，物料进入到箱体31的内部后，会通过入料孔进入到支管14的内部，并且此时上料元件18位于支管口的下方，因此物料会进入到上料管32的内部，在打开伺服电机后，伺服电机启动后会带动转轴7进行转动，当转轴7进行转动时，会带动传动元件15和蜗轮8同时进行转动，当传动元件15的卡齿与齿条17的卡齿进行啮合时，会带动齿条17进行上升，从而使立柱16推动上料元件18进行上升，当上料元件18进行上升时，上料元件18会将工件推出上料管32，并且工件顺着下坡路径33进入到送料板33顶部的限位槽内，此后，传动元件15的卡齿与齿条17脱离，在重力的作用下，上料元件18重新下落回到原位，支管14内的工件重新进入到上料管32的内部，完成一个上料的循环。在转轴7带动蜗轮8进行转动时，蜗轮8会带动蜗杆9进行转动，当蜗杆9进行转动时，蜗杆9上的半圆齿轮23与传动齿轮25接触，从而使传动轴24带动传动轮41进行转动(在传动元件15的卡齿与齿条17的卡齿接触时，半圆齿轮23的卡齿与传动齿轮25卡齿脱离，在传动元件15的卡齿与齿条17的卡齿脱离时半圆齿轮23的卡齿开始与传动齿轮25的卡齿接触)，在传动轮41转动时会带动传送带42进行移动，传动带42移动时带动送料板43进行移动，送料板43移动时会将物料输送到激光器2的下方，在传动轮41停止转动时，激光器2开始工作，同时上料机构3进行上料，保证上料和切割的稳定性，不会出现工件偏离限位槽或者是切割位置不在工件上的问题出现。并且在物料进行上料的同时，通过连接元件15，使立柱16带动升降柱20上升，升降柱20位于限位槽的正下方，因此当升降柱20进行上升时，会进入送料板43底部的开口内并推动升降板10上升，升降板10上升后，会挤压弹性元件12，并将卸料板11推上，卸料板11上升后会使工件从限位槽的内部脱离，脱离限位槽后的工件会向远离传送带42的一侧进行移动，从而进入到卸料机构5上从该切割装置上脱离。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种针对球形物体切割的激光切割设备用定位传输机构，其特征在于：包括载体(1)和设置在载体上的激光器(2)，载体(1)上设置有上料机构(3)、传输机构(4)和卸料机构(5)；

载体(1)包括基座、支撑柱和顶板，支撑柱的数量为四根并呈矩形排列固定安装在基座的顶部，顶板架接在支撑柱的顶部并用螺栓固定，激光器(2)利用螺栓固定安装在顶板的底部；

传输机构(4)设置在基座的上表面并位于激光器(2)的正下方，传输机构(4)由两个传动轮(41)、一根传送带(42)和设置在传送带外侧的送料板(43)组成，卸料机构(5)设置在传输机构(4)的背面；

上料机构(3)设置在基座的上方并位于传送机构(4)的一侧，上料机构(3)包括箱体(31)、出料管(32)和一个与出料管(32)连通的下坡路径(33)组成，箱体(31)的顶部开设有圆孔；

基座的内壁顶部固定安装有盒体(13)，出料管(32)的底端贯穿基座并延伸至盒体(13)的内腔，基座的顶部开设有漏斗状的入料孔，出料管(32)的一侧设置有连通入料孔和出料管(32)的支管(14)，转轴(7)上还固定套接有圆盘形的传动元件(15)，传动元件(15)的外表面设置有呈180度角排列的卡齿，基座的内腔中设置有立柱(16)，立柱(16)的正面设置有与卡齿啮合的齿条(17)，立柱(16)的顶部一体成型有圆柱形的上料元件(18)，上料元件(18)的顶端贯穿盒体(13)并延伸至出料管(32)的内部，上料元件(18)与出料管(32)之间过盈连接，且上料元件(18)的顶端位于支管(14)开口的下方，基座的内腔底部贯穿设置有金属制作的空心管体(19)，空心管体(19)顶部的开口位于送料板(43)的正下方，空心管体(19)的内部滑动安装有升降柱(20)，升降柱(20)与立柱(16)之间通过连接元件(21)进行连接，连接元件(21)包括两个中空的矩形和连接两个矩形的连杆组成，两个矩形通过螺栓分别固定在升降柱(20)和立柱(16)上；

两个传动轮(41)均活动安装在基座的上表面，两个传动轮(41)之间通过传送带(42)传动连接，传动带(42)的外侧设置有送料板(43)，送料板(43)的顶部开设有限位槽，送料板(43)的底部呈开口状，限位槽与开口之间通过通槽连通，通槽的内部设置有堵塞通槽的卸料板(11)，且开口的内部滑动安装有升降板(10)，卸料板(11)与升降板(10)之间设置有弹性元件(12)。

2.根据权利要求1所述的一种针对球形物体切割的激光切割设备用定位传输机构，其特征在于：所述基座的内部呈中空状，且基座的内部设置有动力源(6)，动力源(6)的输出端上设置有转轴(7)，转轴(7)的外表面固定套接有蜗轮(8)，基座的内部设置有与蜗轮(8)啮合的蜗杆(9)，蜗杆(9)上固定套接有半圆齿轮(23)，传动轮(41)的底部固定安装有传动轴(24)，传动轴(24)的底部贯穿基座并延伸至基座的空腔中，传动轴(24)上固定套接有与半圆齿轮(23)相啮合的传动齿轮(25)。

3.根据权利要求1所述的一种针对球形物体切割的激光切割设备用定位传输机构，其特征在于：所述送料板(43)底部的凹槽内设置有限位板(22)，升降板(10)搭接在限位板(22)的上方。

4.根据权利要求1所述的一种针对球形物体切割的激光切割设备用定位传输机构，其特征在于：所述卸料机构(5)包括一个倾斜面(51)，倾斜面(51)的两侧均设置有挡板(52)。

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