CN100478110C - 金属工件的熔融附着物的去除装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属工件的气割装置中的熔融附着物的去除装置，在金属工件气割后不另外进行去除熔融附着物的作业，可以一次获得良好去除了熔融附着物的产品。该气割装置，借助面向金属工件的表面而在熔断预定线上移动的气炬的火焰，一边在该金属工件上形成熔断狭缝，生成鼓出到金属工件表面的熔融附着物，一边把金属工件熔断为规定形状，其中，设置去除装置(10)，具备：具备沿包围上述气炬(12)的火焰(9)的圆周旋转的去除部件(8)的旋转体(35)；和驱动该旋转体旋转的驱动源，通过使上述气炬(12)和上述去除装置(10)在熔断预定线上一体移动，而由旋转的旋转体的去除部件(8)去除在熔断狭缝(s)的边缘生成的熔融附着物(51)。

Description

金属工件的熔融附着物的去除装置

技术领域

本发明涉及在气割金属工件的熔断装置中，去除在熔断时鼓出形成在金属工件表面的熔融附着物的装置。

背景技术

在现有技术中，公知的气割技术为：通过一边向钢板等金属工件的表面喷射从气炬前端的喷嘴(火口)喷出的高温火焰一边使其沿熔断预定线移动，把该金属工件熔断为所希望的形状。该气割借助火焰把金属工件加热到着火温度，进而把高纯度氧气吹到其加热部分上使金属工件燃烧，利用其热量使金属工件熔融。这时，熔融的金属和由火焰产生的燃烧生成物被从喷嘴喷出的氧气的物理能量(喷出力)吹飞。因此，通过沿金属工件表面的熔断预定线移动气炬，金属工件一边形成狭缝一边被熔断。

根据该气割，由切断的金属工件的燃烧供给能量。因此，如果和激光切断等其他切断方法比较，则具有即使为难以从外部供给能量的厚钢板也可以适当地熔断的优点。即，在由激光进行切断的情况下，可以切断的金属工件的厚度为1～25mm左右，但是在气割的情况下，即使是该值以上的厚度(例如，25～100mm左右)，也可以切断。

这样，气割比激光熔断更优，但是相反的，存在以下问题。

在气割的情况下，熔融附着物(工件的熔融金属和由火焰产生的燃烧生成物混合的熔融物)附着在形成于金属工件表面的熔断狭缝边缘的两侧，并从狭缝的边缘鼓出到金属工件表面。图8是表示现有的气割的示意图，如图8(a)所示，如果从气炬12下端的喷嘴14喷出火焰9并熔断金属工件3，则如上所述，熔融金属和燃烧生成物主要通过熔断狭缝被吹飞到金属工件3的下方，但是在熔断狭缝边缘产生的熔融金属等在附着在金属工件3的表面侧后，冷却固化，形成熔融附着物51。金属工件3的厚度越增加，越需要延长用于熔断的时间，越需要降低气炬12的移动速度。由此，由于在熔断狭缝附近产生的熔融金属等增加，所以熔融附着物51的大小与金属工件3的厚度成比例地增加。另外，如果使气炬12沿金属工件3表面的熔断预定线移动，则如图8(b)所示，沿金属工件3的熔断狭缝s连续地形成熔融附着物51。

因此，现有技术通过用气割装置把金属工件气割后，用研磨机的砂轮等研磨金属工件表面，来去除从熔融狭缝的边缘鼓出的熔融附着物51。

然而，一般地，气割金属工件后的产品较重，并且尺寸也大，在气割后，把产品移动到需要研磨机等研磨的场所需要很多的人力和时间。除此以外，由研磨作业等进行的熔融附着物51的去除作业也耗费很多的人力和时间。这样的熔融附着物的去除工序所需的人力和时间成为气割得到的产品的成本上升和交货期限较长的主要原因。

发明内容

本发明目的在于解决上述问题，提供一种装置，不像现有技术这样需要在气割后在不同的时间和场所进行研磨作业，而是可以在气割的同时去除熔融附着物。

根据本发明，提供一种金属工件的气割装置中的熔融附着物的去除装置，该气割装置，借助面向金属工件的表面而在熔断预定线上移动的气炬的火焰，一边在该金属工件上形成熔断狭缝，生成从该熔断狭缝的边缘鼓出到金属工件表面的熔融附着物，一边把金属工件熔断为规定形状，其中，设置有去除装置，去除装置具备：具备沿包围上述气炬的火焰的圆周旋转的去除部件的旋转体；和驱动该旋转体旋转的驱动源，通过使上述气炬和上述去除装置在熔断预定线上一体地移动，而由旋转的旋转体的去除部件去除在熔断狭缝的边缘生成的上述熔融附着物。因此，根据本发明，由于可以用一个工序进行金属工件的气割工序和熔融附着物的去除工序，所以不像现有技术那样，在结束熔断工序后，需要进行去除工序作为另外的工序。

再者，根据本发明，提供一种金属工件的气割装置中的熔融附着物的去除装置，该气割装置，包括：台部，载置金属工件；行进体，在该台部上、在金属工件表面的熔断预定线上移动；和气炬，设在该行进体上；借助气炬的火焰，一边在金属工件上形成熔断狭缝，生成从该熔断狭缝的边缘鼓出到金属工件表面的熔融附着物，一边把金属工件熔断为规定形状，其中，在上述行进体上设置有去除装置，去除装置具备：具备沿包围气炬的火焰的圆周旋转的去除部件的旋转体；和驱动该旋转体旋转的驱动源，通过使该行进体在熔断预定线上移动，而由旋转的旋转体的去除部件去除在熔断狭缝的边缘生成的熔融附着物。由于这样把气炬和去除装置两者都设置在行进体上，所以如果使行进体沿熔断预定线移动，则如果用气炬的火焰在金属工件上形成所希望的熔断狭缝，则由去除装置可以同时去除从该熔断狭缝的边缘鼓出的熔融附着物。

根据本发明，相对于载置在台部上的金属工件，行进体配置在上侧，构成为由从气炬向下喷出的火焰熔断金属工件。去除装置沿上下方向进退自如地安装在行进体上，以便借助包含去除装置自重的向下的力使去除部件以规定的接触压力接触金属工件的表面，设置有弹簧，通过克服上述向下的力而对去除装置向上弹性施力来减轻上述去除部件的接触压力。由此，可以使去除部件以规定的接触压力接触金属工件，并且可以缓和在去除部件去除熔融附着物时产生的冲击力。

进而，根据本发明，设置有保持该去除装置的调整机构，克服上述弹簧的力而使去除装置保持在向下前进的位置。由此，构成为可以根据金属工件厚度等调整去除部件的接触压力，即使熔融附着物的大小改变也可以适当应对。

根据本发明，在通过移动气炬的火焰形成熔断狭缝时，同时在火焰周围旋转的去除部件沿熔断狭缝一同移动。因此，从熔断狭缝的边缘向金属工件表面鼓出的熔融附着物由于在冷却固化之前被立即去除，所以由去除部件进行的去除容易，对去除部件的负荷也小。

附图说明

图1是说明本发明的熔断方法的基本构成的图。

图2是表示本发明的熔断装置的一实施方式的立体图。

图3表示熔断台部的详细构成，(a)是表示其整体的主视图，(b)是放大表示气炬和刀具的配置部分的剖视图。

图4是表示熔断台部的详细构成的右侧视图。

图5是表示熔断台部的详细构成的左侧视图。

图6是表示弹性支承装置的详细构成的剖视图，(a)是沿轴部件的纵剖视图，(b)是沿轴部件和支承部件的纵剖视图。

图7是表示熔断时熔断台部的状态的剖视图。

图8是表示现有的气割的示意图。

具体实施方式

以下基于附图详细说明本发明的优选实施方式。

(基本构成)

图1表示本发明的基本作用。熔断装置与现有的气割装置同样，通过向金属工件3喷出火焰9，使火焰的喷出位置朝向沿着熔断预定线L的移动方向F移动来熔断金属工件3。即，通过形成沿熔断预定线L的熔断狭缝s，把金属工件3切断为目标形状。再者，除了这样的熔断机构，还具备去除在气割时生成的熔融附着物的去除装置10。该去除装置10，具备配置为包围火焰9周围的旋转体35，该旋转体35沿包围火焰9的圆周向规定的旋转方向R旋转。另外，在旋转体35的内周面侧以滑动接触于金属工件表面的状态设置用超硬合金等耐磨耗性和耐热性高的材料形成的去除部件8。因此，去除部件8以与金属工件3表面相接的状态、借助旋转体35的旋转而沿着包围火焰9周围的圆周旋转。去除部件8最好构成切削刃，一边刮取熔融附着物一边切削。此外，在图例中，在火焰9周围的对称位置设置2个去除部件8，但是不限于此，设置至少一个去除部件8即可。

上述构成的熔断装置，通过一边喷出火焰9一边移动，沿熔断预定线L进行金属工件3的熔断，同时使伴随其移动的旋转体35高速旋转，由此用去除部件8在熔断时产生的金属工件表面的熔融附着物(金属工件的熔融金属、和由火焰产生的燃烧生成物混合的熔融物)冷却固化前将其去除。因此，在火焰9通过后的熔断狭缝s的边缘部，不残留熔融附着物，可以获得没有凹凸的平滑表面的产品。这样，根据本发明，由于构成为进行金属工件3的熔断，几乎与此同时去除熔融附着物，所以不像现有技术那样需要在结束气割工序后进行熔融附着物的去除工序，可以大幅减少获得产品所需的人力和时间。以下关于装置的详细构成的一个例子进行说明。

(熔断装置)

图2是表示作为本发明的一个实施方式的熔断装置1的立体图。此外，由于在图2中表示在熔断装置1的设置空间中的各方向，所以表示XYZ三维坐标系。熔断装置1具备：基台或台部2，用于载置成为熔断对象的钢板等金属工件3；轨道4，沿X方向与该台部2的两肋平行地设置；支承装置5，可以沿该轨道4自由移动，并且具备沿Y方向设置在台部2上的导向部6；行进体7，搭载在支承装置5的导向部6上，并且可以沿导向部6的纵长方向(Y方向)自由移动；气炬12，喷出火焰；和去除装置10，去除由来自气炬12的火焰进行的熔断而在金属工件3表面产生的熔融附着物。顺便提一句，附图表示相对于1个金属工件3有1台行进体7，但是通常可以设置多台行进体7。行进体7配置在载置于台部2上的金属工件3的上侧，通过支承装置5沿轨道4移动而可以沿X方向在金属工件3的表面上移动，并且通过本身沿导向部6移动而可以沿Y方向在金属工件3的表面上移动，因此在与金属工件3的表面平行的XY平面内自由移动，借助计算机程序的执行以面向金属工件3表面的状态在规定的熔断预定线上移动。去除装置10支承于行进体7，具有具备去除部件8的旋转体35，并且具备作为使该旋转体35旋转驱动的驱动源的马达11。此外，马达11，如后面说明的那样，经由弹性支承装置13安装在行进体7上。

行进体7如上所述，借助在计算机中程序化的数值控制而可以在金属工件3的表面上任意移动，这时，气炬12和去除装置10沿熔断预定线一体移动，在其移动中，熔断金属工件3，并且去除熔融附着物，获得所需的产品。此外，如上所述，一般来说是使行进体7移动，但是从功能上讲可以构成为，通过使行进体7停止，并使金属工件3在XY平面内移动，使行进体7沿熔断预定线相对移动。再者，在金属工件3的表面是立体形状的情况下，可以构成在使行进体7沿XY方向移动时，同时也沿Z方向移动，从而可以三维行进的装置。此外，在图例中，表示了相对于熔断装置1设置1个去除装置10的情况，但是也可以配置多个去除装置10。

(去除装置)

图3至图5分别表示去除装置10的详细构成，图3表示其主视图，图4表示其右侧视图，图5表示其左侧视图。此外，在各图中，表示与图2中所示的XYZ三维坐标系相同的坐标系。如图3(a)所示，在气炬12的上部连接3根气体供给管16(16a，16b，16c)，从气体供给管16a，16b，16c分别向气炬12供给天然气、氧气、高压气体。另外，在气炬12的内部混合这些气体，从形成在气炬下端的喷嘴(火口)14朝向下方喷出例如2000～3000℃左右的高温喷射螺旋火焰形状的火焰9。该气炬12，如图5所示，由固定在行进体7上的臂部15支承，喷嘴14固定在距离金属工件3表面规定高度的位置(例如10～15mm)。此外，虽然省略了图示，但是喷嘴14的高度位置可以根据金属工件3的厚度进行调整。

去除装置10的马达11，例如由带有无级变速机的马达构成，经由安装板30固定在侧面看为大致L字形的支承体31的垂直壁31a上。如图3所示，马达11在向下方延伸的旋转轴11a上设置有驱动齿轮20，在该驱动齿轮20上，啮合具有中心孔21h的从动齿轮21。在从动齿轮21的中心孔21h上嵌合着旋转体35的筒部34，该筒部34插入并贯通水平壁31b的贯通轴31h，借助设在该水平壁31b上下的轴承32、33旋转自如地轴支承。在该状态下，在旋转体35的筒部34中插入气炬12的喷嘴14，如上所述，固定在距离金属工件3的规定的高度位置。

因此，马达11的旋转轴11a的旋转驱动力经由齿轮20、21传递至旋转体35，设在旋转体35上的去除部件8在气炬12的火焰9的中心轴L周围高速旋转。此外，从马达11向旋转体35传递旋转力的传递装置除了图示的齿轮装置，还可以采用由带轮和带组成的传递装置等。再者，旋转体35中的去除部件8的旋转轨迹如图例示，最好以火焰9的中心轴L为中心，但去除部件8也可以围绕从该中心轴L偏心的轴旋转，只要主要构成为沿包围火焰9的圆周旋转即可。

如图4和图6所示，在支承体31的垂直壁31a的背面侧设置支承去除装置10的弹性支承装置13，利用该弹性支承装置13使支承体31保持支承马达11和去除部件8等的状态而一体地沿上下方向进退自如，并且以向上弹性施力的状态支承于行进体7。即，弹性支承装置13具备：滑动部件36，固定在支承体31的垂直壁31a的背面侧；固定部件37，固定于行进体7；弹簧39，作为弹性施力机构设置在滑动部件36的下部；和螺栓等轴部件40，作为滑动部件36的导向机构而设置。固定部件37具备：垂直固定板37a，由固定螺栓44固定在行进体7上；上板37b，从固定板37a的上端附近部水平地延伸；下板37c，从固定板37a的下端附近部水平地延伸，在上板37b和下板37c上开设有用于使轴部件40插入并贯通的孔。与此对应，滑动部件36形成使轴部件40插入并贯通的贯通孔36h。因此，使轴部件40以上板37b、滑动部件36、弹簧39、下板42的顺序从上方插入并贯通，并使轴部件40的头部41卡止在上板37b的上表面，并且从下板42的下表面把螺母42螺止在轴部件40的螺纹部上，由此组装各部件。

如上所述，滑动部件36构成为以轴部件40为导向件沿铅直方向可以上下移动，弹性支承装置13中，弹簧39由于去除装置10的自重而成为被压缩状态，借助弹簧39的弹性力对支承体31向铅直方向的上方施力。因此，旋转体35的去除部件8构成为，以规定的接触压力接触于金属工件3的表面，但是由于弹簧39的作用使接触压力减轻，接触压力不会过大。顺便提一句，去除装置10由于具备马达11等所以作为相当重的重量物向下作用自重，但是可以设置承受其自重还可进一步向下的弹簧，相对于包含去除装置10的自重的向下的力f1，上述弹簧39产生的向上的力f2的关系为f1＞f2，因此，去除部件8与金属工件3表面相接的接触压力f成为f＝f1-f2，该接触压力f设定为适于切削去除熔融附着物的压力。

因此，利用这样的弹性支承装置13，可以缓和去除部件8去除金属工件表面的熔融附着物时的冲击力。即，由于支承体31也可以铅直向上移动，所以如果去除部件8去除熔融附着物时对去除装置10产生向上的冲击力，则支承体31通过向上方移动瞬间躲过其冲击力，然后，在返回至原来位置时，由弹簧39缓和去除装置10的下落冲击，防止去除部件8剧烈地撞击金属工件。

再者，在弹性支承装置13上，设置限制支承体31铅直方向的移动宽度的限制机构。该限制机构具备：摆动板38，架设在行进体7和支承体31之间，并伴随支承体31铅直方向的移动而摆动；和支承部件45，可以摆动地支承摆动板38。摆动板38的一个端部卡止于固定在行进体7上的固定壁37a的上端。另一个端部经由调整螺栓47卡止于支承体31的垂直壁31a的上端，该调整螺栓47进退自如地螺插在摆动板38的另一个端部上。上述支承部件45立设在固定部件37的上板37b上，从锥状的躯体部向上方延伸设置螺纹部，通过以把躯体部插通支承在摆动板38的孔中的状态，使螺母46螺止在螺纹部，可以摆动地支承摆动板38。因此，如果沿铅直方向移动去除装置10，则摆动板38以固定壁31a的上端为支点，在支承部件45的锥状躯体部容许的范围内摆动。即，如果在去除部件8去除熔融附着物时支承体31振动，则摆动板38伴随其振动而摆动。由于这时摆动板38的摆动幅度被限制在容许范围内，所以关于去除装置10铅直方向的移动宽度也与其对应地被限制。因此，为了抑制去除装置10铅直方向的振动，可以紧固螺止在支承部件45上的螺栓46，从而减小摆动板38的摆动幅度。

螺插在摆动板38上的调整螺栓47构成用于调整去除部件8相对于金属工件3的接触压力的调整机构。如果向紧固方向旋动调整螺栓47而使其向摆动板38的下方突出，则调整螺栓47的下端部抵接于支承体31的垂直壁31a的上端，克服弹簧39向下方压下去除装置10，提高去除部件8相对于工件3表面的接触压力，以蓄积弹簧39的弹性力的状态保持去除装置10。因此，调整螺栓47可以克服弹簧39的力而使去除装置10保持在向下前进的任意位置，可以调整接触压力。相反的，在减小去除部件8的接触压力的情况下，可以松动调整螺栓47，使去除装置10从金属工件3的表面后退。由此，去除部件8的接触压力可以根据金属工件3的材质或厚度等任意地进行调整。

(金属工件熔断时的动作)

说明用上述的熔断装置1气割金属工件3时的动作。图7表示熔断时的去除装置10的状态。如上所述，气炬12支承在对应于金属工件3的厚度等的适当高度的位置，通过朝向下方喷出火焰9来熔断金属工件3，并通过行进体7在熔断预定线上移动把金属工件3切断为规定的形状。在气炬12的周围，以在火焰9的外侧与金属工件3的表面相接的状态支承着去除部件8，去除部件8的接触压力由上述调整螺栓47调节为适合于作为熔断对象的金属工件3的压力。另外，去除部件8由马达11一边在火焰9的周围沿旋转方向R高速旋转一边沿熔断预定线与气炬12一体移动，因此一边由火焰9进行金属工件3的熔断，一边去除从金属工件3的熔断狭缝s的边缘鼓出形成的熔融附着物51。这时，由于去除部件8在熔融附着物51冷却粘连固化(再粘连)在金属工件3的表面上之前将其去除，所以与像现有技术那样在再粘连后去除的情况相比，可以减小作用在去除部件8上的负荷。此外，去除部件8的旋转速度可以通过根据金属工件3的厚度和大小及产品的形状等控制马达11的转速而进行调整。再者，虽然火焰9温度极高，但是去除部件8由于高速旋转所以获得空冷效果，从而满足去除部件8的耐热性。这时，旋转体35最好由铁或钢、钛等耐热性材料形成，最好利用放热效果抑制去除部件8温度的过度上升，进而也可以在旋转体35上设置冷却用的散热片等。此外，如图所示，去除部件8的旋转轨迹最好位于火焰9的外周以便不和火焰9接触，由此，防止去除部件8的变质或破损等。

根据以上的熔断装置，可以以一个工序进行金属工件3的熔断工序和熔融附着物的去除工序，只使行进体7沿熔断预定线L移动，可以一边在金属工件3上形成熔断狭缝s一边适当去除熔融附着物51，在切断金属工件3的同时，可以有效地获得表面平滑的产品。

再者，如果为设置上述弹性支承装置13的构成，则由于由弹簧39以向上弹性施力的状态支承上下方向进退自如的去除装置10，所以即使在去除部件8去除作为气割副产物的熔融附着物51时产生较大的冲击力的情况下，也可以良好地吸收其冲击力，防止去除装置10的破损，并且可以借助去除部件8从金属工件3的熔断狭缝表面只良好地去除熔融附着物51，而不会因过分的切削而损伤金属工件3的表面。

Claims (4)

1.一种金属工件的熔融附着物的去除装置，设置在气割装置中以去除熔融附着物，所述气割装置借助面向金属工件(3)的表面而在熔断预定线上移动的气炬(12)的火焰，一边在该金属工件上形成熔断狭缝(s)，生成从该熔断狭缝的边缘鼓出到金属工件表面的熔融附着物(51)，一边把金属工件熔断为规定形状，其中，

上述去除装置(10)包括：具有沿包围上述气炬(12)的火焰(9)的圆周旋转的去除部件(8)的旋转体(35)；和驱动该旋转体旋转的驱动源(11)，

通过使上述气炬(12)和上述去除装置(10)在熔断预定线上一体地移动，而由旋转的旋转体(35)的去除部件(8)去除在熔断狭缝(s)的边缘生成的上述熔融附着物(51)。

2.如权利要求1所述的金属工件的熔融附着物的去除装置，该气割装置包括：台部(2)，载置金属工件(3)；行进体(7)，在该台部上、在金属工件表面的熔断预定线上移动；和气炬(12)，设在该行进体上；借助气炬的火焰，一边在金属工件上形成熔断狭缝(s)，生成从该熔断狭缝的边缘鼓出到金属工件表面的熔融附着物(51)，一边把金属工件熔断为规定形状，其中，

在上述行进体(7)上设置有上述去除装置(10)，

通过使该行进体(7)与去除装置(10)在熔断预定线上移动，去除在熔断狭缝(s)的边缘生成的熔融附着物(51)。

3.如权利要求2所述的金属工件的熔融附着物的去除装置，把载置在台部(2)上的金属工件(3)配置在下侧，并且把行进体(7)配置在上侧，构成为由从气炬(12)向下喷出的火焰(9)熔断金属工件，

上述去除装置(10)沿上下方向进退自如地安装在行进体(7)上，以便借助包含去除装置自重的向下的力使去除部件(8)以规定的接触压力接触金属工件(3)的表面，设置有弹簧(39)，通过克服上述向下的力而对去除装置(10)向上弹性施力来减轻上述去除部件(8)的接触压力。

4.如权利要求3所述的金属工件的熔融附着物的去除装置，设置有调整机构(47)，克服上述弹簧(39)的力而使去除装置(10)保持在向下前进的位置。

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