自21世纪以来，在钣金加工领域，CO2激光切割机逐渐被光纤激光切割机所取代。高质量、高精度、高效率、大面积、低成本已成为光纤激光切割机的发展趋势。同时，随着劳动力成本的增加和劳动力效率低的不断突出，机械加工的自动化应运而生。

本文介绍了光纤激光切割机自动上下料设备，该设备主要包括可移动式原料(成品)台车、机架部件、吸料装置、叉料装置等，具有自动上下料、扳角分层、自动进出料等功能，有效降低了生产过程对人的依赖程度。

设计原理及参数

对于双工作台式光纤激光切割机，配套自动装卸设备的结构如图1、图2所示，采用控制系统控制，可实现手动或自动装卸的整个过程操作，实现不同长度、宽度、厚度板的准确定位。

激光上下料工艺流程

自动装卸设备具有智能控制系统、激光主机和装卸系统，可手动实现原材料车辆、成品车辆、叉材料收集、吸盘分区开关、X轴点移动，Z移动轴点等操作。

自动运行时，原料台车预料-原料台车开进，成品台车开出—Z轴向下行、吸盘吸入-吸盘进料-交换工作台-边缘搜索、切割-交换工作台-成品台车进料-进料到成品台车台面，前提是切割机需要发送进料或进料信号，配合主机。

主要部件和功能

横梁传动

梁在机架上的传动方式有两种，一种是进口高精度直线导轨，精密齿轮齿条作为传动装置（图3），确保机床的定位精度和重复定位精度，给料方向（X轴方向)可平行或垂直于激光切割机垂直，由伺服电机控制，可准确保叉齿间距与激光工作台齿距匹配。

另一种是链轮传动，以滚轮或直线导轨为导向，链轮驱动短节距精密滚子链实现传动，给料方向（X轴方向)只能垂直于激光切割机机身的方向，用于传动精度要求低的场合，也分为两种情况:⑴链条和横梁固定，链轮和电机放置在机架上，驱动横梁沿X如图4所示，轴向移动；⑵链条与框架固定，链轮和电机放置在梁上，驱动梁沿X如图5所示，轴向移动。

吸料装置

吸入装置的组成如图6所示。板位于原料台车上，原料台车上的强磁铁分层；吸入装置由电机驱动，水平移动到原料台车上方；Z轴由电机驱动，垂直向下移动，平衡气缸下腔压力排气，吸盘架落在原材料台车上，叉齿张开吸盘由真空发生器抽真空（吸板）；角缸移动，板翻转，便于分层；吸装置上升到一定高度，叉齿收缩X轴电机驱动并运动至激光切割机交换工作台正上方；Z轴向下移动，叉齿张开，吸力解除，上料工作完成。

叉料装置

叉装置主要由料叉伸展驱动机构、挡料架、料叉组成，如图7所示，激光切割机完成板材切割加工后，X轴电机驱动叉料装置移动到交换(升降)工作台上方，Z轴向下移动，材料叉张开，然后在工作台齿距间隙中收缩，并支撑板；叉装置向上移动，通过X轴电机驱动到成品台车上方；Z轴向下移动，材料叉张开，将加工板放在成品台车上；材料叉收紧，叉装置向上移动，完成下料操作。

移动式台车

移动平台车由原材料平台车和成品平台车组成。如图8所示，原材料平台车负责放置未加工板，成品平台车用于放置加工板，两辆车分类放置。在放置大面板时，考虑到车上重量较重，两辆移动平台车均采用链轮链传动，避免摩擦传动容易打滑。如果板的振幅较小，则为3万mm×1500mm，重量轻，减速电机可通过链条驱动驱动链轮旋转，使移动台车实现滚轮滚动运行。

图7 叉料装置

激光切割机

本设计中使用的光纤激光切割机采用龙门结构、铸铝梁、日本高精度直线导轨、进口精密斜齿轮齿条和丝杠传动，保证了定位精度和重复定位精度。控制系统可自由选择IPG光纤激光发生器，随动系统采用非接触式电容传感器，具有反应快、精度高的特点。

当自动给料设备将待加工板放入激光切割机交换工作台时，数控系统接收材料信号，将板工作台移动到激光切割头下，加工板。加工完成后，驱动电机和叉装置完成给料操作。

自动装卸设备的优势及发展前景

⑴吸盘自动上料。传统人工上料时，如3m×1.5m薄板至少需要三名工人提升板材，过重的板材需要电葫芦辅助装载。一个板材至少需要三分钟，安全风险很大。使用吸盘自动装载后，只需手动按钮即可完成装载，需要10秒。由于设备的人机工程和安全防护措施到位，人身伤害和安全事故为零，避免了开放生产容易造成人身伤害的缺点，提高了工作效率，降低了人工成本。

⑵它可以满足用户的多样化需求。生产场地狭长时，设备可从机身工作台后面进料；场地宽敞时，可从机身侧面进料；根据用户的不同需求，满足多样化的生产条件，实现柔性生产，保证结构紧凑，占地面积小。

⑶系统整体自动化程度高。激光切割机自动给料设备可实现板材给料-切割-给料整个过程的循环操作，也可手动操作，逐步进行材料库配套，不同厚度的材料智能分层管理，控制方便。

⑷功能可以随时扩展，实现多台机器的共线生产。一台自动装卸设备可以给多台激光切割机装卸。如果后期扩大生产，可以增加切割机数量，提高生产能力，而不改变固有结构。

⑸设备自动化程度高，提升公司品牌形象，有助于增强企业的市场竞争优势。

结束语

激光切割机自动给料设备在自动化生产线中占有重要地位，本设计只提供了一个简单的给料方案，作为参考，可衍生出多个激光切割机并联，并配备自动装卸方案，相信激光自动装卸设备在自动化发展中会越来越好。