CN101224588A - 基于丝杆传动的大行程水刀 - Google Patents
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Abstract
一种基于丝杆传动的大行程水刀，包括前、后两个平行布置的纵向导轨架(1)，其特征是所述的纵向导轨架(1)至少由两段相连或拚接而成，每段纵向导轨架(1)的水平上表面上均平行设置有导轨(2)，在每段纵向导轨架(1)中安装在各自的滚珠丝杆(3)，相邻的两个滚珠丝杆(3)相互平行并有不小于滑板(4)宽度L的重叠区B；每个滚珠丝杆(3)上均安装有各自的螺母(5)，螺母(5)与对应的滑板(4)相连，滑板(4)的两边均连接有滑块(6)，滑块(6)活动安装在对应的导轨(2)上；在所述的导轨(2)上安装有迷宫式密封装置(10)；在纵向导轨架(1)中间隔安装有用于支撑滚珠丝杆(3)以防止其因重力下垂的丝杆支撑架(11)。本发明通过积木式组合方式实现了水刀行程长度的扩大，具有精度高，加工能力强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种水刀，尤其是一种大行程水刀，具体地说是一种基于丝杆传动的大行程水刀。
背景技术
目前，水刀切割设备以其独特的性能越来越受到各行各业的睛睐，并在向大型化和多功能化方向发展。
众所周知，当水刀设备的纵向行程大于4米时，传统的丝杆传动结构由于受到丝杆重量的影响，丝杆转动过程中会产生较大的振动，其精度运行无法保证，为此，当纵向行程大于4米以上时，如果仍然使用丝杆传动，为了防止变形，其丝杆的直径将会变得很大，加工成本和难度也变得相当大，尤其是当单根丝杆的长度达到8～14米时，其直径将会变得很大才能克服重力下垂所造成的影响，因此，对于此类大行程传动，目前常用的方法是采用齿轮齿条或链轮链条传动，这样一来，不仅精度无法保证，而且噪音很大，同时无法满足更大行程(如30米以上的行程)对传动装置的要求，因此必须加以克服。
此外，近年来随着水刀设备的应用领域越来越广，其在造船、矿山冶金设备制造中的应用也越来越多，要求被切割的原料的长度也越来越大，有的甚至要求能一次性切割长度在30米以上的板材，显然利用传统的切割方法和设备已无法满足这类特种加工领域的需要，因此必须开发新的大型化水刀设备来满足市场要求，使单台水刀设备的最大加工长度达到十几到几十米的能力。
发明内容
本发明的目的是针对现有的大行程水刀传动精度低，长度受限的问题，设计一种能满足各种行程长度需要，传动精度高的利用螺母转动丝杆不动的基于丝杆传动的大行程水刀。
本发明的技术方案是：
一种基于丝杆传动的大行程水刀，包括前、后两个平行布置的纵向导轨架1，其特征是所述的纵向导轨架1至少由两段相连或拚接而成，每段纵向导轨架1的水平上表面上均平行设置有导轨2，在每段纵向导轨架1中安装在各自的滚珠丝杆3，所述的滚珠丝杆3的两端被拉紧固定在导轨架1中，相当于将其绷紧以减小丝杆的下垂量，相邻的两个滚珠丝杆3相互平行并有不小于滑板4宽度L的重叠区B；每个滚珠丝杆3上均安装有各自的螺母5，螺母5与对应的滑板4相连，滑板4的两边均连接有滑块6，滑块6活动安装在对应的导轨2上，螺母5通过传动带7与对应的驱动电机8相连；横梁9的两端分别架装在对应的滑板4上，每个横梁9上分别安装有相应的水刀切割头，所述的水刀切割头分别与对应的高压系统相连，在每个横梁9和/或导轨架1上安装有防止相邻横梁9碰撞的位置检测控制装置；在所述的导轨2上安装有迷宫式密封装置10；在纵向导轨架1中间隔安装有用于支撑滚珠丝杆3以防止其因重力下垂的丝杆支撑架11。
所述的位置检测控制装置或为行程开关，或为红外感应仪，或为无线感应仪。
所述的迷宫式密封装置10主要由主罩板601、内罩板602和边罩板603组成，主罩板601的两端分别固定在导轨座1的两端上，主罩板601由水平板101和两个向下的折边102组成，滑板4的两边设有与所述折边102相配的凹槽501，所述的内罩板602由水平底板201和垂直边板202相连而成，其中水平底板201固定在导轨架1的水平面上，垂直边板202的上边沿高出折边102的下边沿且位于其内侧，所述的边罩板603由水平段301、向上的垂直段302和向下的垂直段303相连而成，向上的垂直段302和向下的垂直段303分别与水平段301的两边相连，所述的向下的垂直段303与导轨架1的侧边固定相连，所述的水平段301的安装位置低于水平底板201，所述的向上的垂直段302位于滑板4的外侧，其上沿高于折边102的下沿，在所述的水平段301上设有让杂质下落的通孔。
在所述的滑板4上、与所述的水平段301相对位置处安装有随滑板4同步移动的清除刷。
在所述的水平板101的内侧安装有凸条103，在滑板4对应位置处安装有滑轮502，所述的滑轮502与凸条103相接触。
在所述的水平板101的内侧安装有防止其因重力下垂的活动支撑架604，该活动支撑架604的上端与水平板101的内侧底面相铰装，其下端的活动滚轮605与导轨架1的水平面或水平底板201相抵。
所述的向上的垂直段302的上沿连接有指向滑板4的小折边304。
所述的丝杆支撑架11包括尼龙滚轮701、支架702、轴703、配重704和销轴705，左、右对称的两个支架702安装在轴703上，配重704通过销轴705安装在支架702之间，销轴705位于轴703的下部，尼龙滚轮701也安装在支架702之间并位于轴703的上部，轴703的两端安装在导轨架1上。
所述的尼龙滚轮701上设有与滚珠丝杆3外径相配的环形圆弧凹槽。
所述的每根滚珠丝杆3的长度不少于8米，且滚珠丝杆3的长径比不小于150∶1。
本发明的有益效果：
1、本发明利用转螺母结构和浮动支撑较好地解决了丝杆的下垂问题，并使得丝杆在长度很长时仍然可采用较小的直径，最大长径比可达到200以上，目前已可利用的丝杆长度已达到14米以上，而其直径仍不超过60毫米，从根本上解决了大距离水刀设备的传动精度问题，可在保证行程的前提下，确保加工精度，为水刀设备在大型精密零件加工中的应用奠定了基础。
2、本发明通过在采用转螺母传动的前提下通过使相邻的大型水刀设备进行首尾相连，通过搭积木的方式实现了水刀加工行程的扩大，理论上可形成无限长行程的大型水刀设备，该技术已在32米长行程水刀设备上得到了应用。
3、本发明针对大型设备的特点，为了提高传动精度，使用了单边双导轨结构，同时为了防止灰尘和杂质对导轨的影响，采用了全新设计的迷宫式密封结构，可采用全不锈钢材料作为密封材料，不仅外形美观，而且经久耐用，密封效果更胜于传统的皮老虎结构。
4、本发明的设计思路不仅适用于水刀设备，而且可推广到相应的需大距离切割的设备上。
5、本发明的各横梁上的水刀切割头可单独工作，也可同时工作，在数控装置的统一控制(或各自单独控制)下完成对超长切割件的加工，同时由于在相邻的丝杆之间设有重叠区，可保护加工过程中的无缝对接，不会出现加工盲区。通过计算机控制或采用常规的防碰撞技术可保护相邻的横梁运动过程中不会产生运动干涉。
6、本发明的横梁的数量可根据总长及每根丝杆的长度加以确定，可为一个，也可为二个或二个以上。
附图说明
图1是本发明的大型水刀设备的立体外形结构示意图。
图2是本发明的大型水刀的结构示意图。
图3是图2的俯视图。
图4是本发明用于反映相邻丝杆安装位置及迷宫式密封结构的图3的A-A剖视图。
图5是本发明的迷宫式密封结构中的水平板活动支撑架的结构示意图。
图6是本发明的丝杆浮动支撑架的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1～6所示。
一种基于丝杆传动的大行程水刀，包括前、后两个平行布置的纵向导轨架1，所述的纵向导轨架1可由两段或两段以上相连或拚接而成，如图1、2所示，本实施例的导轨架1共有3段相连而成，每段纵向导轨架1的水平上表面上均平行设置有导轨2，在每段纵向导轨架1中安装在各自的滚珠丝杆3(每根滚珠丝杆3的长度可达14米，一般为8～11米，而其直径可在40～60毫米之间，因此长径比可达到200以上)，所述的滚珠丝杆3的两端被拉紧固定在导轨架1中，相当于将其绷紧以减小丝杆的下垂量，当滚珠丝杆3的长度大于4米时，为了防止其下垂可在丝杆3的下部、纵向导轨架1中间间隔安装图6所示的浮动丝杆支撑架11，该丝杆支撑架11包括尼龙滚轮701、支架702、轴703、配重704和销轴705，左、右对称的两个支架702安装在轴703上，配重704通过销轴705安装在支架702之间，销轴705位于轴703的下部，尼龙滚轮701通过轴706安装在支架702之间并位于轴703的上部，轴703的两端安装在导轨架1的内侧面上，在尼龙滚轮701上设有与滚珠丝杆3外径相配的环形圆弧凹槽以便于支撑。相邻的两个滚珠丝杆3相互平行并有不小于滑板4宽度L的重叠区B，如图3所示。每个滚珠丝杆3上均安装有各自的螺母5，螺母5与对应的迷宫式滑板4相连，滑板4的两边均连接有滑块6，滑块6活动安装在对应的导轨2上，螺母5通过传动带7与对应的驱动电机8相连(为了节省空间，传动带7可采用图4所示的斜置安装，每个传动带均由各自的驱动电机8驱动)；横梁9的两端分别架装在对应的滑板4上，每个横梁9上分别安装有相应的水刀切割头，所述的水刀切割头分别与对应的高压系统相连，在每个横梁9和/或导轨架1上安装有防止相邻横梁9碰撞的位置检测控制装置，如图1、4所示，所述的位置检测控制装置可采用行程开关或红外感应仪、无线感应仪等成熟的技术加以实现；为了保证导轨的精度，防止灰尘、切屑以及其它杂质对导轨的精度造成影响，本实施例采用了迷宫式密封装置10，如图4所示，该迷宫式密封装置10主要由主罩板601、内罩板602和边罩板603组成，主罩板601的两端分别固定在导轨座1的两端上，主罩板601由水平板101和两个向下的折边102组成，滑板4的两边设有与所述折边102相配的凹槽501，所述的内罩板602由水平底板201和垂直边板202相连而成，其中水平底板201固定在导轨架1的水平面上，垂直边板202的上边沿高出折边102的下边沿且位于其内侧，所述的边罩板603由水平段301、向上的垂直段302和向下的垂直段303相连而成，向上的垂直段302和向下的垂直段303分别与水平段301的两边相连，所述的向下的垂直段303与导轨架1的侧边固定相连，所述的水平段301的安装位置低于水平底板201，所述的向上的垂直段302位于滑板4的外侧，其上沿高于折边102的下沿，在所述的水平段301上设有让杂质下落的通孔。在所述的滑板4上、与所述的水平段301相对位置处安装有随滑板4同步移动的清除刷。在所述的水平板101的内侧安装有凸条103，在滑板4对应位置处安装有滑轮502，所述的滑轮502与凸条103相接触。在所述的水平板101的内侧安装有防止其因重力下垂的活动支撑架604，该活动支撑架604的上端与水平板101的内侧底面相铰装，其下端的活动滚轮605与导轨架1的水平面或水平底板201相抵。所述的向上的垂直段302的上沿连接有指向滑板4的小折边304。
本发明未涉及的行程控制、高压发生装置13、水切割头14、数控系统12等均可根据实际情况配备，也可利用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种基于丝杆传动的大行程水刀，包括前、后两个平行布置的纵向导轨架(1)，其特征是所述的纵向导轨架(1)至少由两段相连或拚接而成，每段纵向导轨架(1)的水平上表面上均平行设置有导轨(2)，在每段纵向导轨架(1)中安装在各自的滚珠丝杆(3)，相邻的两个滚珠丝杆(3)相互平行并有不小于滑板(4)宽度L的重叠区B；每个滚珠丝杆(3)上均安装有各自的螺母(5)，螺母(5)与对应的滑板(4)相连，滑板(4)的两边均连接有滑块(6)，滑块(6)活动安装在对应的导轨(2)上，螺母(5)通过传动带(7)与对应的驱动电机(8)相连；横梁(9)的两端分别架装在对应的滑板(4)上，每个横梁(9)上分别安装有相应的水刀切割头，所述的水刀切割头分别与对应的高压系统相连，在每个横梁(9)和/或导轨架(1)上安装有防止相邻横梁(9)碰撞的位置检测控制装置；在所述的导轨(2)上安装有迷宫式密封装置(10)；在纵向导轨架(1)中间隔安装有用于支撑滚珠丝杆(3)以防止其因重力下垂的丝杆支撑架(11)。
2.根据权利要求1所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是所述的位置检测控制装置或为行程开关，或为红外感应仪，或为无线感应仪。
3.根据权利要求1所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是所述的迷宫式密封装置(10)主要由主罩板(601)、内罩板(602)和边罩板(603)组成，主罩板(601)的两端分别固定在导轨座(1)的两端上，主罩板(601)由水平板(101)和两个向下的折边(102)组成，滑板(4)的两边设有与所述折边(102)相配的凹槽(501)，所述的内罩板(602)由水平底板(201)和垂直边板(202)相连而成，其中水平底板(201)固定在导轨架(1)的水平面上，垂直边板(202)的上边沿高出折边(102)的下边沿且位于其内侧，所述的边罩板(603)由水平段(301)、向上的垂直段(302)和向下的垂直段(303)相连而成，向上的垂直段(302)和向下的垂直段(303)分别与水平段(301)的两边相连，所述的向下的垂直段(303)与导轨架(1)的侧边固定相连，所述的水平段(301)的安装位置低于水平底板(201)，所述的向上的垂直段(302)位于滑板(4)的外侧，其上沿高于折边(102)的下沿，在所述的水平段(301)上设有让杂质下落的通孔。
4.根据权利要求3所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是在所述的滑板(4)上、与所述的水平段(301)相对位置处安装有随滑板(4)同步移动的清除刷。
5.根据权利要求3所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是在所述的水平板(101)的内侧安装有凸条(103)，在滑板(4)对应位置处安装有滑轮(502)，所述的滑轮(502)与凸条(103)相接触。
6.根据权利要求3所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是在所述的水平板(101)的内侧安装有防止其因重力下垂的活动支撑架(604)，该活动支撑架(604)的上端与水平板(101)的内侧底面相铰装，其下端的活动滚轮(605)与导轨架(1)的水平面或水平底板(201)相抵。
7.根据权利要求3所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是所述的向上的垂直段(302)的上沿连接有指向滑板(4)的小折边(304)。
8.根据权利要求1所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是所述的丝杆支撑架(11)包括尼龙滚轮(701)、支架(702)、轴(703)、配重(704)和销轴(705)，左、右对称的两个支架(702)安装在轴(703)上，配重(704)通过销轴(705)安装在支架(703)之间，销轴(705)位于轴(703)的下部，尼龙滚轮(701)也安装在支架(702)之间并位于轴(703)的上部，轴(703)的两端安装在导轨架(1)上。
9.根据权利要求8所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是所述的尼龙滚轮(701)上设有与滚珠丝杆(3)外径相配的环形圆弧凹槽。
10.根据权利要求1所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是所述的每根滚珠丝杆(3)的长度不少于8米，且滚珠丝杆(3)的长径比不小于150∶1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NANJING DARDI WATER CUTTER CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: CHEN BO Effective date: 20100917 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20100917 Address after: Economic Development Zone in Gaochun County of Nanjing City, Jiangsu Province, No. 99 211300 Patentee after: Nanjing Dardi Water Cutter Co., Ltd. Address before: Economic Development Zone in Gaochun County of Nanjing City, Jiangsu Province, No. 99 211300 Patentee before: Chen Bo |