CN102069281B - 一种圆形管材相贯线切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆形管材相贯线切割装置，包括切割工作装置、走行装置、上下料机构；切割工作装置包括回转运动机构、垂直运动机构和喷嘴调节机构；走行装置包括龙门架和水平运动机构；上下料机构包括底架、定位装置、小车机构、进料机构。可以对一定范围直径的管材实现不同管材直径、不同相交方式的相贯线自动切割，生产效率高，产品质量好。

Description

一种圆形管材相贯线切割装置

技术领域

本发明涉及圆形管材相贯线切割装置，尤其是能实现对一定直径范围圆形管材不同位置的相贯线自动切割。

背景技术

在化工、石油、医药、发电行业中，有大量的输送各种物质的管道，常常会遇到管道与管道相交的情况，为了保证焊接时的焊接质量与焊缝美观，一般都需要沿着管子相贯线的轨迹进行切割。在国内，传统的切割方法是先人工放样画出相贯线，然后对相贯体蒙皮，按照相贯线轨迹手工进行切割，最后人工打磨成型。这种方法有以下缺点：1)对工人的熟练程度有严格的要求，加工质量受限于操作者的技能，加工精度得不到保证；2)工作强度大，自动化程度低。

发明内容

本发明的目的是：提供一种自动化圆形管材相贯线切割装置，可以对一定范围直径的管材实现不同管材直径、不同相交方式的相贯线自动切割，生产效率高，产品质量好。

本发明的技术解决方案是：圆形管材相贯线切割装置包括切割工作装置、走行装置、上下料机构。

切割工作装置包括回转运动机构、垂直运动机构和喷嘴调节机构。

回转运动机构由蜗杆电机通过套筒联轴器连接蜗杆，蜗杆两端有轴承固定在轴承座中，轴承座有螺栓固定在主滑块上；蜗杆连接蜗轮，蜗轮内孔通过键连接在套筒后部，套筒的中部通过轴承和主滑块内孔连接。

垂直运动机构由主滑块两侧螺钉连接燕尾槽滑块，燕尾槽滑块中的燕尾槽安装在龙门架两侧的导轨上，主滑块上部由螺钉连接壳体，壳体上部内孔装轴承盒，通过轴承和滚珠丝杠连接，轴承的轴向固定外圈由轴承盒的内孔凸台和压盖，内侧由在滚珠丝杠上的轴肩和锁紧螺母，滚珠丝杠的一端由套筒联轴器和电机连接，另一端穿过龙门架上部横梁，连接丝杠螺母，丝杠螺母由螺钉固定在龙门架的横梁上，通过丝杠的旋转使主滑块在龙门架内侧的导轨内上下移动，垂直运动机构主要是针对不同的管径调整切割装置的垂直距离，保证切割装置的中心和管材的轴线同心。

喷嘴调节机包括喷嘴、夹持装置、管接头、管道；切割气由套筒壁开孔过来，管接头一端和套筒壁上孔连接，另一端和软管相连，软管的另一端和喷嘴连接，套筒的正面装有一个夹持装置，夹持装置上部装有可以拧动的螺栓，根据切割圆管的半径不同手工调节喷嘴与被加工管子之间的距离，在切割开始时，等离子气体从套筒的后部通过管接头和套筒中的管道到达套筒的前端，再通过管接头和软管输送到喷嘴，对管件进行切割。

走行装置包括龙门架和水平运动机构。龙门架两侧是人字形支架，人字形支架的内侧用螺钉连接和主滑块上燕尾槽相配套的轨道，上端用螺柱连接横梁，下部用螺柱和水平运动机构相连。水平运动机构中两侧是底架，底架的下部有V形滑块和V形轨道连接，底架通过槽钢焊接，底架的上部由螺柱连接龙门架，在底架的内侧上焊接带三角形加强筋的横板，横板上开孔安装电机，电机轴上安装齿轮，水平运动机构下部是两根V形轨道，V形轨道通过连接板连接，一侧的V形轨道的内侧安装齿条，和底架上的齿轮实现齿轮齿条传动，通过控制回转运动和水平运动电机转速，使喷嘴匀速走出相贯线空间轨迹。

上下料机构包括底架、定位装置、小车机构、进料机构。底架由槽钢焊接而成，底架上固定圆形导轨，底架上的轨道应和走行装置中的轨道对齐。定位装置是2块V形固定块固定在底架的两端，用于支撑切割的管材。小车机构为活动料车，由支撑板，2个滚动轮轴，轴承等组成，支撑板下方用螺钉固定两对轴承座，两根轴上安装的轴承固定在轴承座上，每根轴的两端安装滚轮，用螺母轴向固定，使其在底座的轨道上滚动。进料机构在料车的支撑板上部，有活动V形块和同步曲柄滑块机构组成；活动V形块是由两块半V形块组成，在V形块的V形面上开槽，放置固定销轴和滚筒，滚筒在销轴上可以自由滚动，V形块的下部为和燕尾槽相配的T形结构，安装在活动料车支撑板上部燕尾槽中；曲柄滑块机的曲柄一端由销钉固定在支撑板上，另一端和连杆销钉连接，连杆的另一端由销钉连接在V形块侧面上，曲柄滑块机构的驱动用同步螺旋机构带动，同步螺旋机构由手轮带动左右旋的双头螺杆，螺杆上安装左右旋内螺纹的滑块，当转动手轮时，滑块可以同时背对背或面对面移动，滑块上有销钉连接连接杆，连接杆的一端连接在曲柄和连杆的销钉上，这样能够保证前后两个V型块左右同步移动，完成定位，并且活动V型块上有滚子，可以使钢管前后移动。工作中切割管材在活动料车上实现X方向移动，到切割位置时，活动V形块张开，将切割管材放到固定V形块上切割。

本发明具有以下优点：1、本装置切割管材相贯线基于圆柱坐标系，相贯线的切割是回转运动和直线运动的合成，因此工作时只要两轴联动，整个装置结构、控制系统简单，制造成本低，同时可以实现对一定管径范围不同位置的金属管材自动化切割，保证相贯线的空间形状及切口的质量。2、采用切割管材固定不动，由切割工作装置、走行装置带动喷嘴做回转运动和水平运动，可以降低运动中的惯性，精确走出相贯线的空间轨迹，提高切口的质量。3、上下料机构采用固定V形块和活动V形块，可方便上下料，同时保证切割管材轴线和切割装置中心孔轴线同心，保证加工质量。

附图说明

图1为切割工作装置和走行装置总装正面视图；

图2为切割工作装置和走行装置总装侧面剖视图；

图3为切割工作装置和走行装置总装俯视图；

图4为上下料机构侧面视图；

图5为上下料机构俯视图；

图6为上下料机构正面视图。

图中：1V形轨道，2底架，3人字形支架，4横梁，5垂直运动机构，6回转运动机构，7喷嘴调节机构，8燕尾槽轨道，9电机，10齿轮，11齿条，12固定V形块，13小车机构，14曲柄滑块机构，15活动V形块，16料车轨道，5-1丝杆螺母，5-2滚珠丝杠，5-3压盖，5-4轴承盒，5-5轴承，5-6锁紧螺母，5-7壳体，5-8电机，6-1轴承，6-2主滑块，6-3蜗轮，6-4键，6-5套筒，6-6燕尾槽滑块，6-7蜗杆，7-1喷嘴，7-2夹紧块，7-3螺钉，7-4软管，7-5软管接头，13-1轴承座，13-2轮，13-3轴，13-4螺母，13-5支撑板，14-1连杆，14-2手轮，14-3内螺纹左旋滑块，14-4连接杆，14-5内螺纹右旋滑块，14-6双头螺杆，14-7销钉，14-8曲柄，15-1活动V块，15-2销轴，15-3螺钉，15-4滚筒

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

如图1-6所示，该装置由上下料机构、切割工作装置和走行装置组成。上下料机构，包括底架、定位装置、小车机构、进料机构。底座由槽钢焊接而成，底架上固定导轨16，导轨是用圆钢焊接。定位装置是2块V形固定块12，固定在底架的两端，用于支撑切割的管材。小车机构为活动料车13，支撑板13-5下方用螺钉固定两对轴承座13-1，两根轴13-3上装轴承固定在轴承座13-1上，每根轴的两端安装滚轮13-2，用螺母13-4轴向固定，使其在底座的轨道上滚动。进料机构在料车的支撑板上部，活动V形块15在V形块15-1的V形面上开槽，放置固定销轴15-2和滚筒15-4，固定销轴15-2由螺钉15-3固定，滚筒在销轴上可以自由滚动，V形块15-1的下部为和燕尾槽相配的T形结构，装在活动料车支撑板13-5上部开的燕尾槽中；曲柄滑块机14的曲柄14-8一端由销钉14-7固定在支撑板13-5上，另一端和连杆14-1用销钉14-7连接，连杆14-1的另一端由销钉14-7连接在V形块15-1侧面上，曲柄滑块机构的驱动有同步螺旋机构带动，同步螺旋机构由手轮14-2带动左右旋的双头螺杆14-6，螺杆上安装左右旋内螺纹的滑块14-3和14-5，使转动手轮14-2时，滑块14-3和14-5可以同时背对背或面对面移动，滑块14-3和14-5上的销钉14-7连接连接杆14-4，连接杆14-4的一端连接在曲柄14-8和连杆14-1的销钉上，这样能够保证前后两个V型块15-1左右同步移动，完成定位。运输工作台工作时，将加工的管材放在活动料车13上的活动V形块上，推动管材使之在活动V形块上移动，到固定V形块上方，转动曲柄滑块机构14的手轮，使活动V形块张开，将加工管材放置在固定V形块上，推料车使加工管材移动到加工位置等待加工。

走行装置组成由底架2下部的V块放置在V形轨道1上，2个人字形支架3底部通过螺钉固定在底架2上，横梁4通过螺柱固定在人字形支架3上部，在底架2内侧安装电机9，电机9轴端安装齿轮10，通过齿轮10和安装在V形轨道一侧的齿条11，实现走行装置的水平移动，通过控制电机的转速控制走行装置水平移动的速度。

切割工作装置由垂直运动机构5、回转运动机构6和喷嘴调节机构7组成。丝杆螺母5-1由螺钉固定在横梁4上，滚珠丝杠5-2上部和丝杆螺母5-1连接，下部通过套筒联轴器和电机5-8连接；壳体5-7底部由螺钉和回转运动机构6中的主滑块6-2连接，壳体5-7上部内孔中安装轴承盒5-4，轴承盒5-4内安装一对轴承5-5，轴承5-5的轴向固定外圈由轴承盒5-4的内挡圈和压盖5-3，内圈由滚珠丝杠5-2的轴肩和锁紧螺母5-6。在回转运动机构6中的主滑块6-2两侧安装燕尾槽滑块6-6，电机5-8带动滚珠丝杠5-2旋转，通过滚珠丝杠5-2和丝杠螺母5-1，使垂直运动机构5和回转运动机构6由燕尾槽滑块6-6沿燕尾槽轨道8作垂直运动。

主滑块6-2外形方形，内部一端为圆孔，一端为方孔，套筒6-5通过轴承6-1安装在主滑块6-2内，轴承6-1的轴向通过主滑块6-2内孔台阶和套筒6-5的轴肩固定，在套筒6-5另一侧有键6-4连接蜗轮6-3，蜗轮6-3和蜗杆6-7连接；蜗杆6-7通过套筒联轴器和电机连接，并由两侧的轴承座安装在主滑块6-2方孔内侧；回转运动机构6由电机带动蜗杆6-7旋转，蜗杆6-7带动蜗轮6-3旋转，通过键6-4带动套筒6-5旋转，从而带动固定在套筒6-5上的喷嘴旋转，通过控制回转运动和水平运动电机转速，使喷嘴匀速走出相贯线空间轨迹。

喷嘴调节机构7固定在套筒6-5上，其结构由夹紧块7-2通过螺钉7-3固定在套筒6-5上，喷嘴7-1固定在夹紧块中，通过螺钉的松紧可调整喷嘴7-1的夹紧位置以适应不同的切割管径，喷嘴7-1的尾部由软管7-4和管接头7-5连接在开在套筒6-5的气孔上。

本相贯线切割装置原理是基于圆柱坐标下建立喷嘴运动的相贯线轨迹方程，即喷嘴同时作回转运动和直线运动，两轴联动实现喷嘴作匀速运动的相贯线轨迹。

具体实施：将加工管材放置在料车13上的活动V形块15上，推动管材使加工管材在活动V形块15上移动或推动料车13，使加工管材移动到加工位置，旋转手轮14-2，通过同步螺旋机构，带动曲柄滑块机构，使活动V形块15沿支撑板13-5上T形槽方向张开，将加工管材落到固定V形块上，等待加工。

根据加工不同直径的管材，启动垂直运动电机5-8，通过丝杠5-2的上升或下降，带动回转运动机构6沿人字形支架的燕尾槽轨道上升或下降，使回转运动机构中套筒6-5和加工管材同轴。

通过调节固定在套筒6-5上的喷嘴调节机构中夹紧块7-2上的螺钉松紧，调节喷嘴7-1到管材的距离，便于切割管材，喷嘴7-1是氧等离子弧切割的割炬，它运动轨迹是空间相贯线，即可以在管材上切割出相贯线切口，它可以切割不同管径、不同位置相交管材的相贯线。

切割管材时，同时开启水平运动电机9和回转运动电机，装在水平运动电机轴上的齿轮10，通过齿轮齿条传动，带动整个支架水平运动；回转运动电机和蜗杆6-7连接，通过蜗轮蜗杆传动，带动装在套筒上的蜗轮6-3作回转运动，蜗轮6-3通过键6-4连接，带动套筒6-5作回转运动，套筒6-5由轴承6-1安装在主滑块6-2上，这样通过同时控制水平运动电机9和回转运动电机的转速，可以控制喷嘴7-1水平运动速度和回转运动的转速，喷嘴7-1在加工管材的表面匀速走出空间相贯线的轨迹，喷嘴7-1是氧等离子弧切割的割炬，从而在加工管材上切割出相贯线。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种圆形管材相贯线切割装置，其特征在于，包括切割工作装置、走行装置、上下料机构；切割工作装置包括回转运动机构、垂直运动机构和喷嘴调节机构；走行装置包括龙门架和水平运动机构；上下料机构包括底架、定位装置、小车机构、进料机构；所述回转运动机构由蜗杆电机通过套筒联轴器连接蜗杆，蜗杆两端有轴承固定在轴承座中，轴承座有螺栓固定在主滑块上；蜗杆连接蜗轮，蜗轮内孔通过键连接在套筒后部，套筒的中部通过轴承和主滑块内孔连接；所述垂直运动机构由主滑块两侧螺钉连接燕尾槽滑块，燕尾槽滑块中的燕尾槽安装在龙门架两侧的导轨上，主滑块上部由螺钉连接壳体，壳体上部内孔装轴承盒，通过轴承和滚珠丝杠连接，轴承的轴向固定：外圈由轴承盒的内孔凸台和压盖固定，内侧由在滚珠丝杠上的轴肩和锁紧螺母固定，滚珠丝杠的一端由套筒联轴器和电机连接，另一端穿过龙门架上部横梁，连接丝杠螺母，丝杠螺母由螺钉固定在龙门架的横梁上，通过丝杠的旋转使主滑块沿龙门架内侧的导轨内上下移动；所述水平运动机构中两侧是底架，底架的下部有V形滑块和V形轨道连接，底架通过槽钢焊接，底架的上部由螺柱连接龙门架，在底架的内侧上焊接带三角形加强筋的横板，横板上开孔安装电机，电机轴上安装齿轮，水平运动机构下部是两根V形轨道，V形轨道通过连接板连接，一侧的V形轨道的内侧安装齿条，和底架上的齿轮实现齿轮齿条传动。

2.根据权利要求1所述的圆形管材相贯线切割装置，其特征在于，所述喷嘴调节机构包括喷嘴、夹持装置、管接头、管道。

3.根据权利要求1所述的圆形管材相贯线切割装置，其特征在于，龙门架两侧是人字形支架，人字形支架的内侧用螺钉连接和主滑块上燕尾槽相配套的轨道，上端用螺柱连接横梁，下部用螺柱和水平运动机构相连。

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