激光切割機自動上下料設備的研究
自21世紀以來，在鈑金加工領域，CO2激光切割機逐漸被光纖激光切割機所取代。高質量、高精度、高效率、大面積、低成本已成為光纖激光切割機的發展趨勢。同時，隨著勞動力成本的增加和勞動力效率低的不斷突出，機械加工的自動化應運而生。
本文介紹了光纖激光切割機自動上下料設備，該設備主要包括可移動式原料(成品)臺車、機架部件、吸料裝置、叉料裝置等，具有自動上下料、扳角分層、自動進出料等功能，有效降低了生產過程對人的依賴程度。
設計原理及參數
對于雙工作臺式光纖激光切割機，配套自動裝卸設備的結構如圖1、圖2所示，采用控制系統控制，可實現手動或自動裝卸的整個過程操作，實現不同長度、寬度、厚度板的準確定位。
激光上下料工藝流程
自動裝卸設備具有智能控制系統、激光主機和裝卸系統，可手動實現原材料車輛、成品車輛、叉材料收集、吸盤分區開關、X軸點移動，Z移動軸點等操作。
自動運行時，原料臺車預料-原料臺車開進，成品臺車開出—Z軸向下行、吸盤吸入-吸盤進料-交換工作臺-邊緣搜索、切割-交換工作臺-成品臺車進料-進料到成品臺車臺面，前提是切割機需要發送進料或進料信號，配合主機。
主要部件和功能
橫梁傳動
梁在機架上的傳動方式有兩種，一種是進口高精度直線導軌，精密齒輪齒條作為傳動裝置（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，以滾輪或直線導軌為導向，鏈輪驅動短節距精密滾子鏈實現傳動，給料方向（X軸方向)只能垂直于激光切割機機身的方向，用于傳動精度要求低的場合，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，驅動橫梁沿X如圖4所示，軸向移動；⑵鏈條與框架固定，鏈輪和電機放置在梁上，驅動梁沿X如圖5所示，軸向移動。
吸料裝置
吸入裝置的組成如圖6所示。板位于原料臺車上，原料臺車上的強磁鐵分層；吸入裝置由電機驅動，水平移動到原料臺車上方；Z軸由電機驅動，垂直向下移動，平衡氣缸下腔壓力排氣，吸盤架落在原材料臺車上，叉齒張開吸盤由真空發生器抽真空（吸板）；角缸移動，板翻轉，便于分層；吸裝置上升到一定高度，叉齒收縮X軸電機驅動并運動至激光切割機交換工作臺正上方；Z軸向下移動，叉齒張開，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軸電機驅動叉料裝置移動到交換(升降)工作臺上方，Z軸向下移動，材料叉張開，然后在工作臺齒距間隙中收縮，并支撐板；叉裝置向上移動，通過X軸電機驅動到成品臺車上方；Z軸向下移動，材料叉張開，將加工板放在成品臺車上；材料叉收緊，叉裝置向上移動，完成下料操作。
移動式臺車
移動平臺車由原材料平臺車和成品平臺車組成。如圖8所示，原材料平臺車負責放置未加工板，成品平臺車用于放置加工板，兩輛車分類放置。在放置大面板時，考慮到車上重量較重，兩輛移動平臺車均采用鏈輪鏈傳動，避免摩擦傳動容易打滑。如果板的振幅較小，則為3萬mm×1500mm，重量輕，減速電機可通過鏈條驅動驅動鏈輪旋轉，使移動臺車實現滾輪滾動運行。
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結構、鑄鋁梁、日本高精度直線導軌、進口精密斜齒輪齒條和絲杠傳動，保證了定位精度和重復定位精度。控制系統可自由選擇IPG光纖激光發生器，隨動系統采用非接觸式電容傳感器，具有反應快、精度高的特點。
當自動給料設備將待加工板放入激光切割機交換工作臺時，數控系統接收材料信號，將板工作臺移動到激光切割頭下，加工板。加工完成后，驅動電機和叉裝置完成給料操作。
自動裝卸設備的優勢及發展前景
⑴吸盤自動上料。傳統人工上料時，如3m×1.5m薄板至少需要三名工人提升板材，過重的板材需要電葫蘆輔助裝載。一個板材至少需要三分鐘，安全風險很大。使用吸盤自動裝載后，只需手動按鈕即可完成裝載，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，避免了開放生產容易造成人身傷害的缺點，提高了工作效率，降低了人工成本。
⑵它可以滿足用戶的多樣化需求。生產場地狹長時，設備可從機身工作臺后面進料；場地寬敞時，可從機身側面進料；根據用戶的不同需求，滿足多樣化的生產條件，實現柔性生產，保證結構緊湊，占地面積小。
⑶系統整體自動化程度高。激光切割機自動給料設備可實現板材給料-切割-給料整個過程的循環操作，也可手動操作，逐步進行材料庫配套，不同厚度的材料智能分層管理，控制方便。
⑷功能可以隨時擴展，實現多臺機器的共線生產。一臺自動裝卸設備可以給多臺激光切割機裝卸。如果后期擴大生產，可以增加切割機數量，提高生產能力，而不改變固有結構。
⑸設備自動化程度高，提升公司品牌形象，有助于增強企業的市場競爭優勢。
結束語
激光切割機自動給料設備在自動化生產線中占有重要地位，本設計只提供了一個簡單的給料方案，作為參考，可衍生出多個激光切割機并聯，并配備自動裝卸方案，相信激光自動裝卸設備在自動化發展中會越來越好。
