CN101947680B - 一种龙门式数控火焰切割机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种龙门式数控火焰切割机，包括控制系统、配电柜、气体控制柜、两条重轨，还包括固定在两个端架上的龙门，两条重轨一侧的轨腰内分别设置有纵向齿条，两个端架上分别设置有纵向伺服电机，龙门上连接有多个可以在横向伺服电机驱动下同步移动的割炬；多个割炬通过分流排与气体控制柜连接。横向伺服电机和纵向伺服电机进行精确控制，可以切割任意图形；两个端架同步行走，龙门定位精确；通过预热气体高低压调整实现高压预热、低压切割；切割氧能进行多级穿孔，增加穿孔厚度，减少钢渣飞溅。本发明解决了现有龙门式数控火焰切割机两端架行走不一致、预热时间长、穿孔效果差的技术问题，可以有效提高切割精度和工作效率，结构稳定可靠。

Description

一种龙门式数控火焰切割机

(一)、技术领域：

本发明涉及数控切割机，具体涉及一种龙门式数控火焰切割机。

(二)、背景技术：

数控切割就是用数字程序控制机床运动，随着机床运动时，随机配带的切割工具对物体进行切割，这种机电一体化的切割机就称之为数控切割机。现有的龙门式数控火焰切割机一般采用传统大中型机床的双底架横梁座立式结构，跨距和纵向行走距离大，适合大型板材加工；一般使用燃气配合氧气通过燃烧对工件局部进行加热，使之达到熔融燃烧状态，再使用切割氧进行切割和穿孔等操作；普遍存在切割精度不高，切割速度较低，切割预热时间长，穿孔时间长，穿孔不精确等缺点。同时，龙门式火焰切割机双边行走不一致，易产生扭转、卡死现象，影响切割精度，甚至引起切割中断、工件报废。

(三)、发明内容：

本发明提供了一种龙门式数控火焰切割机，龙门双边支承端架同步行走，预热时间短，穿孔速度快、精度高，整机切割速度快、精度高。

为达到上述目的，本发明的技术方案包括控制系统、配电柜、气体控制柜、两条重轨，还包括设置在重轨上的两个端架、固定在两个端架上的龙门，所述的气体控制柜通过管道与预热氧、切割氧和燃气连接；所述的两条重轨一侧的轨腰内分别设置有纵向齿条，两个端架上分别设置有与控制系统连接的纵向伺服电机，纵向伺服电机的转子上设置有与纵向齿条相匹配的纵向行走齿轮；所述的龙门上设置有与龙门走向相同的两条直线导轨，两条直线导轨之间同向设置有横向齿条，还包括通过两条直线导轨活动连接的割炬支承座，割炬支承座上设置有横向伺服电机，横向伺服电机的转子上设置有与横向齿条相匹配的横向行走齿轮，割炬支承座一侧固定有割炬，所述的割炬通过多条管道与气体控制柜连接。

所述的气体控制柜连接有预热氧进气管，预热氧进气管通过分流三通阀连接有预热氧高压减压阀和预热氧低压减压阀，预热氧高压减压阀通过管道连接有预热氧高压电磁阀，预热氧低压减压阀通过管道连接有预热氧低压电磁阀，预热氧高压电磁阀和预热氧低压电磁阀通过合流三通阀连接有预热氧出气管；还包括与气体控制柜连接的燃气进气管，燃气进气管通过分流三通阀连接有燃气高压减压阀和燃气低压减压阀；燃气高压减压阀通过管道连接有燃气高压电磁阀，燃气低压减压阀通过管道连接有燃气低压电磁阀，燃气高压电磁阀和燃气低压电磁阀通过合流三通阀连接有燃气出气管；龙门上设置有分流排，预热氧出气管、燃气出气管分别通过管道与分流排连接；分流排与割炬之间通过多个管道连接。

所述的气体控制柜连接有切割氧进气管，切割氧进气管上设置有切割氧电磁阀，切割氧进气管通过切割氧电磁阀和中间管道连接有切割氧出气管，切割氧出气管与分流排连接，切割氧进气管与切割氧出气管之间还设置有多个分流通道，所述的分流通道上设置有分流电磁阀，分流排与割炬之间设置有切割氧连接管道。

所述的龙门的一侧两端设置有钢带固定座，两个钢带固定座上分别设置有滚子轴承，通过两个滚子轴承设置有首尾相连的传动钢带，龙门上通过两条直线导轨活动设置有多个从动割炬支承座，所述的割炬支承座和从动割炬支承座在其侧面与传动钢带固定连接，从动割炬支承座上固定设置有割炬。

采用了上述技术方案后，两个端架上分别设置有与控制系统通过导线连接的纵向伺服电机，控制系统同时向两个纵向伺服电机发出驱动信号，伺服电机同步运转，龙门双边支承端架同步行走，提高了切割精度；预热氧进气管与预热氧出气管之间设置有压力调整装置，可以根据需要输出高压或低压预热氧，燃气进气管与燃气出气管之间也设置有压力调整装置，可以根据需要输出高压或低压燃气，在控制系统作用下，使用高压预热氧配合高压燃气进行预热，减少了预热时间，提高了燃气使用效率，使用低压预热氧配合低压燃气进行切割作业，能保证切割精度；切割氧进气管与切割氧出气管之间设置有多个分流通道，在控制系统作用下，瞬时输出多级气流，进行多级穿孔作业，能够达到增加穿孔厚度，减少钢渣飞溅，提高穿孔效率的目的；龙门上设置有多个割炬，在传动钢带支持下可以同步运动，因而可以同时加工多个工件。整机预热时间短、穿孔效果好、切割速度快、精度高，切割效率高，自动化运作。

(四)、附图说明：

图1是本发明一种龙门式数控火焰切割机示意图；

图2是本发明一种龙门式数控火焰切割机侧视图；

图3是本发明一种龙门式数控火焰切割机端架示意图；

图4是本发明一种龙门式数控火焰切割机端架俯视图；

图5是本发明一种龙门式数控火焰切割机一侧的端架与重轨连接连接示意图；

图6是本发明一种龙门式数控火焰切割机另一侧的端架与重轨连接连接示意图；

图7是图1的A部分局部放大图；

图8是本发明一种龙门式数控火焰切割机传动钢带示意图；

图9是本发明一种龙门式数控火焰切割机龙门与割炬支承座连接示意图；

图10是本发明一种龙门式数控火焰切割机龙门与从动割炬支承座连接示意图。

(五)、具体实施方式：

下面结合附图对本发明一种龙门式数控火焰切割机作进一步详细说明。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图8、图9可见，本实施例包括控制系统1、配电柜11、气体控制柜12、两条重轨2、2’，还包括设置在重轨2、2’上的两个端架3、3’、固定在两个端架3、3’上的龙门4，所述的气体控制柜12通过管道与预热氧、切割氧和燃气连接；所述的两条重轨2、2’一侧的轨腰内分别设置有纵向齿条21、21’，两个端架3、3’上分别设置有与控制系统连接的纵向伺服电机31、31’，纵向伺服电机31、31’的转子上设置有与纵向齿条21、21’相匹配的纵向行走齿轮32、32’；所述的龙门4上设置有与龙门4走向相同的两条直线导轨41、41’，两条直线导轨41、41’之间同向设置有横向齿条42，还包括通过两条直线导轨41、41’活动连接的割炬支承座43，割炬支承座43上设置有横向伺服电机44，横向伺服电机44的转子上设置有与横向齿条42相匹配的横向行走齿轮45，割炬支承座43一侧固定有割炬46，所述的割炬46通过多条管道与气体控制柜12连接。

如图3、图4、图5可见，端架3前端夹持重轨2的轨头设置有两个前定位滚轮33、33’，端架3后端夹持重轨2的轨头设置有两个后定位滚轮34、34’；端架3底部通过销轴设置有两个可沿重轨2轨面滚动的纵向滚轮35、35’；采用了这样的结构后，端架3可以沿重轨2滚动，在前定位滚轮33、33’和后定位滚轮34、34’支持下，端架3运行平稳，不会发生倾侧。端架3尾部固定设置有电机座挂脚36，电机座挂脚36上通过销轴活动连接有电机座37，电机座37的一端固定设置有转轴与地面垂直的纵向伺服电机31，另一端设置有与重轨2的轨头侧面相接触的纵向电机定位滚轮311；重轨2一侧的轨腰内设置有纵向齿条21；纵向伺服电机31的转子上设置有与纵向齿条21相匹配的纵向行走齿轮32，纵向电机定位滚轮311和纵向行走齿轮32分别位于重轨2的两侧，可以夹紧重轨2，保证纵向行走齿轮32可以有效与纵向齿条21啮合。采用了这样的结构后，在控制系统作用下，纵向伺服电机31转动，带动纵向行走齿轮32转动，从而沿着纵向齿条21移动，端架3可以沿重轨2运动。

如图3、图4、图6可见，端架3’前端夹持重轨2的轨头设置有两个前定位滚轮33、33’，端架3’后端夹持重轨2的轨头设置有两个后定位滚轮34、34’；端架3’底部通过销轴设置有两个可沿重轨2轨面滚动的纵向滚轮35、35’；采用了这样的结构后，端架3’可以沿重轨2’滚动，在前定位滚轮33、33’和后定位滚轮34、34’支持下，端架3’运行平稳，不会发生倾侧。端架3’尾部固定设置有电机座挂脚36，电机座挂脚36上通过销轴活动连接有电机座37，电机座37的一端固定设置有转轴与地面垂直的纵向伺服电机31’，另一端设置有与重轨2’的轨头侧面相接触的纵向电机定位滚轮311’；重轨2’一侧的轨腰内设置有纵向齿条21’；纵向伺服电机31’的转子上设置有与纵向齿条21’相匹配的纵向行走齿轮32’，纵向电机定位滚轮311’和纵向行走齿轮32’分别位于重轨2’的两侧，可以夹紧重轨2’，保证纵向行走齿轮32’可以有效与纵向齿条21’啮合。采用了这样的结构后，在控制系统作用下，纵向伺服电机31’转动，带动纵向行走齿轮32’转动，从而沿着纵向齿条21’移动，端架3’可以沿重轨2’运动。

如图1、图2可见，本实施例中龙门4固定在两侧的的端架3、3’上，龙门4两侧的两个端架3、3’上分别设置有与控制系统连接的纵向伺服电机31、31’，采用了这样的结构后，控制系统同时向两个纵向伺服电机31、31’发出驱动信号，纵向伺服电机31、31’同步运转，龙门双边的端架3、3’同步行走，避免龙门4出现偏转、卡死等现象。

纵向伺服电机31、31’可以对称设置，即以龙门4中点为参照，纵向伺服电机31、31’同时设置在重轨2、2’的内侧，或者纵向伺服电机31、31’同时设置在重轨2、2’的外侧，可以进一步提高龙门4定位精度。如图5、图6可见，本实施例中，纵向伺服电机31、31’同时设置在重轨2、2’的外侧，相应的，纵向齿条21、21’也设置在重轨2、2’的外侧轨腰上。

如图1、图2、图9可见，龙门4上设置有与龙门4走向相同的两条直线导轨41、41’，两条直线导轨41、41’之间同向设置有横向齿条42，还包括通过两条直线导轨41、41’活动连接的割炬支承座43，割炬支承座43上设置有横向伺服电机44，横向伺服电机44的转子上设置有与横向齿条42相匹配的横向行走齿轮45；割炬支承座43一侧固定有割炬46，所述的割炬46通过多条管道与气体控制柜12连接。采用这样的结构后，在控制系统作用下，割炬支承座43能够沿龙门4进行横向移动。

如图9可见，割炬支承座43底部内侧设置有与龙门4形成滚动配合的割炬支承座滚轴49，其功能是提高割炬支承座43移动的灵活性和稳定性。

在控制系统1作用下，纵向伺服电机31、31’驱动龙门4沿重轨2、2’移动，横向伺服电机44驱动割炬46沿龙门4运动，割炬46对工件进行切割，由于横向、纵向定位精确，因而可以达到较高的切割精度，能够对工件进行任意形状的切割。

本发明还有一种实施方式：

如图1、图7可见，所述的气体控制柜12连接有预热氧进气管51，预热氧进气管51通过分流三通阀连接有预热氧高压减压阀52和预热氧低压减压阀53，预热氧高压减压阀52通过管道连接有预热氧高压电磁阀54，预热氧低压减压阀53通过管道连接有预热氧低压电磁阀55，预热氧高压电磁阀54和预热氧低压电磁阀55通过合流三通阀连接有预热氧出气管56；还包括与气体控制柜12连接的燃气进气管61，燃气进气管61通过分流三通阀连接有燃气高压减压阀62和燃气低压减压阀63；燃气高压减压阀62通过管道连接有燃气高压电磁阀64，燃气低压减压阀63通过管道连接有燃气低压电磁阀65，燃气高压电磁阀64和燃气低压电磁阀65通过合流三通阀连接有燃气出气管66；龙门4上设置有分流排47，预热氧出气管56、燃气出气管66分别通过管道与分流排47连接；分流排47与割炬46之间通过多个管道连接。

在控制系统1作用下，预热过程中，预热氧高压电磁阀54打开，预热氧低压电磁阀55关闭，预热氧出气管56输出高压预热氧；相应的，燃气高压电磁阀64打开，燃气低压电磁阀65关闭，燃气出气管66输出高压燃气，高压预热氧与高压燃气共同燃烧，对工件局部进行加热。预热完成，预热氧高压电磁阀54关闭，预热氧低压电磁阀55打开，预热氧出气管56输出相对低压的预热氧；相应的，燃气高压电磁阀64关闭，燃气低压电磁阀65打开，燃气出气管66输出相对低压的燃气，用相对低压进行具体切割作业。具体压力大小，可以通过减压阀进行调整。采用了这种结构后，预热阶段，使用高压预热氧配合高压燃气燃烧，可以在短时间内使工件达到切割所需温度，缩短预热时间，提高切割效率。预热结束，使用相对低压进行后续切割，不影响工件加工。

本发明还有一种实施方式：

如图1、图7可见，所述的气体控制柜12连接有切割氧进气管71，切割氧进气管71上设置有切割氧电磁阀72，切割氧进气管71通过切割氧电磁阀72和中间管道连接有切割氧出气管77，切割氧出气管77与分流排47连接，切割氧进气管71与切割氧出气管77之间还设置有多个分流通道78，所述的分流通道78上设置有分流电磁阀79，分流排47与割炬46之间设置有切割氧连接管道。

采用了这样的结构后，在控制系统作用下，可以按照切割需要对切割氧电磁阀72和多个分流电磁阀79进行控制，使之按照一定的节奏开合，从而在短时间内向割炬提供多级切割氧气流。本实施例中，切割氧进气管71与切割氧出气管77之间设置有两个分流通道78，通过切割氧电磁阀72和两个分流电磁阀79进行控制，可以实现三级穿孔。通过此种配置，能达到增加穿孔厚度，减少钢渣飞溅，提高切割效率的目的。

如图1、图7可见，龙门4上设置有分流排47，分流排47上设置有与预热氧出气管56对应的预热氧分流管471，预热氧分流管471上设置有多个与割炬46对应的预热氧分流阀门472；分流排47上设置有与燃气出气管66对应的燃气分流管476，燃气分流管476上设置有多个与割炬46对应的燃气分流阀门477；分流排47上设置有与切割氧出气管77对应的切割氧分流管473，切割氧分流阀门473上设置有多个与割炬46对应的切割氧分流阀门474，切割氧分流管473上还设置有切割氧分流放气阀475，其功能是排出剩余气体。采用了这样的结构后，每个割炬46都能获得切割作业所需各种气体。

本发明还有一种实施方式：

如图1、图8、图10可见，龙门4的一侧两端设置有钢带固定座8、8’，两个钢带固定座8、8’上分别设置有滚子轴承81、81’，通过两个滚子轴承81、81’设置有首尾相连的传动钢带82，龙门4上通过两条直线导轨41、41’活动设置有多个从动割炬支承座48，所述的割炬支承座43和从动割炬支承座48在其侧面与传动钢带82固定连接，从动割炬支承座48上固定设置有割炬46。本实施例中设置有一个割炬支承座43，一个从动割炬支承座48。

采用了这样的结构以后，由于割炬支承座43上设置有横向伺服电机44，因而能进行主动位移。割炬支承座43运动时，能带动传动钢带82绕滚子轴承81、81’进行转动，从动割炬支承座48伴随移动，由于割炬支承座43与从动割炬支承座48之间的距离固定，因此其上固定的两个割炬46移动方式完全相同，可以一次加工两个相同的工件，提高了切割效率。

本发明的部分电源线、控制线通过履带进行敷设，整体美观，同时不影响机器运行。端架上设置有指示灯，工作时起到警示作用。

本发明的端架采用型材与钢板焊接而成，整体轻便，能够提高运动效率，同时具备较强的刚性，能够满足切割作业要求。

Claims (4)

1.一种龙门式数控火焰切割机，包括控制系统(1)、配电柜(11)、气体控制柜(12)、两条重轨(2、2’)，还包括设置在重轨(2、2’)上的两个端架(3、3’)、固定在两个端架(3、3’)上的龙门(4)，所述的气体控制柜(12)通过管道与预热氧、切割氧和燃气连接；其特征在于：所述的两条重轨(2、2’)一侧的轨腰内分别设置有纵向齿条(21、21’)，两个端架(3、3’)上分别设置有与控制系统连接的纵向伺服电机(31、31’)，纵向伺服电机(31、31’)的转子上设置有与纵向齿条(21、21’)相匹配的纵向行走齿轮(32、32’)；所述的龙门(4)上设置有与龙门(4)走向相同的两条直线导轨(41、41’)，两条直线导轨(41、41’)之间同向设置有横向齿条(42)，还包括通过两条直线导轨(41、41’)活动连接的割炬支承座(43)，割炬支承座(43)上设置有横向伺服电机(44)，横向伺服电机(44)的转子上设置有与横向齿条(42)相匹配的横向行走齿轮(45)，割炬支承座(43)一侧固定有割炬(46)，所述的割炬(46)通过多条管道与气体控制柜(12)连接。

2.根据权利要求1所述的一种龙门式数控火焰切割机，其特征在于：所述的气体控制柜(12)连接有预热氧进气管(51)，预热氧进气管(51)通过分流三通阀连接有预热氧高压减压阀(52)和预热氧低压减压阀(53)，预热氧高压减压阀(52)通过管道连接有预热氧高压电磁阀(54)，预热氧低压减压阀(53)通过管道连接有预热氧低压电磁阀(55)，预热氧高压电磁阀(54)和预热氧低压电磁阀(55)通过合流三通阀连接有预热氧出气管(56)；还包括与气体控制柜(12)连接的燃气进气管(61)，燃气进气管(61)通过分流三通阀连接有燃气高压减压阀(62)和燃气低压减压阀(63)；燃气高压减压阀(62)通过管道连接有燃气高压电磁阀(64)，燃气低压减压阀(63)通过管道连接有燃气低压电磁阀(65)，燃气高压电磁阀(64)和燃气低压电磁阀(65)通过合流三通阀连接有燃气出气管(66)；龙门(4)上设置有分流排(47)，预热氧出气管(56)、燃气出气管(66)分别通过管道与分流排(47)连接；分流排(47)与割炬(46)之间通过多个管道连接。

3.根据权利要求1所述的一种龙门式数控火焰切割机，其特征在于：所述的气体控制柜(12)连接有切割氧进气管(71)，切割氧进气管(71)上设置有切割氧电磁阀(72)，切割氧进气管(71)通过切割氧电磁阀(72)和中间管道连接有切割氧出气管(77)，切割氧出气管(77)与分流排(47)连接，切割氧进气管(71)与切割氧出气管(77)之间还设置有多个分流通道(78)，所述的分流通道(78)上设置有分流电磁阀(79)，分流排(47)与割炬(46)之间设置有切割氧连接管道。

4.根据权利要求1所述的一种龙门式数控火焰切割机，其特征在于：所述的龙门(4)的一侧两端设置有钢带固定座(8、8’)，两个钢带固定座(8、8’)上分别设置有滚子轴承(8181’)，通过两个滚子轴承(81、81’)设置有首尾相连的传动钢带(82)，龙门(4)上通过两条直线导轨(41、41’)活动设置有多个从动割炬支承座(48)，所述的割炬支承座(43)和从动割炬支承座(48)在其侧面与传动钢带(82)固定连接，从动割炬支承座(48)上固定设置有割炬(46)。

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