CN102941390B - 一种用于管道的多维相贯线开孔切割系统 - Google Patents
一种用于管道的多维相贯线开孔切割系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于管道的多维相贯线开孔切割系统，通过将回转辊道组件、输送辊道组件、切割小车、立柱组件、横臂和切割机头进行科学的有机结合，在软件控制下可实现工件回转、工件输送、小车行走、切割机头升降等动作，而机头部分则可实现旋转运动、摆角运动和升降运动的单轴运动、任意两轴联动或三轴联动。现有四连杆机构存在摆角小的缺点，本发明采用了扇形板结构来实现割炬的摆角，任意方向均可实现较大摆角。回转电机安装于主臂上方，结构简洁，安装方便，并且节约了机头空间，机头的升降机构为V形轮导向结构，结构可靠，且集成了割炬夹，可确保割炬保持在回转轴线上。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道切割加工设备，准确度说是涉及一种用于管道的多维相贯线开孔切割系统，属于自动化焊接设备技术领域。
背景技术
切割、开孔是管道焊接的前道工序，目前现场重型管道预制加工相贯线切割设备一般都能够实现工件的旋转、移动等技术动作，为了实现多轴切割而使用的四连杆机构的切割设备，在软件控制下也能做到管子开口切割，不过这种系统都存在工作效率低、开口角度小、机构控制复杂、生产制造要求的工艺精度高、可靠性低的缺点。针对行业发展要求及目前设备存在的种种缺点，迫切需要开发一种机械结构简单、加工制造难度低、成本低及易控制的切割设备来代替现有产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种用于管道的多维相贯线开孔切割系统，解决了四连杆机构的切割设备所带来的效率不高的问题，提高了效率，同时还具有切割质量高，切割控制精准等优点。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种用于管道的多维相贯线开孔切割系统，主要由回转辊道组件、输送辊道组件、切割小车、立柱组件、横臂以及切割机头组成，所述回转辊道组件和输送辊道组件交错安装在同一个辊道架上，所述切割小车设置在行走轨道上；所述辊道架与所述行走轨道呈平行布置，所述切割小车上垂直安装有所述立柱组件，所述立柱组件上安装有升降滑板，所述升降滑板由安装在立柱组件顶部的升降减速机驱动，所述横臂一端固定安装在所述升降滑板上，所述横臂的另一端固定安装所述切割机头；所述回转辊道组件包括两根平行设置的回转辊和回转电机，所述回转电机安装在所述辊道架的端部，并通过齿轮驱动两个回转辊同向旋转；所述输送辊道组件包括多个平行设置的输送辊、输送辊支架、输送辊升降机构和输送辊电机，所述输送辊垂直于所述回转辊设置，且所述输送辊的辊轴设于所述回转辊上方，所述输送辊安装于输送辊支架上，所述输送辊支架下部于所述输送辊升降机构相连，所述输送辊电机安装于所述辊道架的另一端，所述输送辊电机经链条与所述输送辊驱动相连；所述切割机头，包括回转组件、摆角组件、升降组件和割炬定心装置，所述回转组件由旋转臂减速电机、主动齿轮、从动齿轮轴、轴承、主臂、旋转臂及连接杆组成，所述旋转臂减速电机安装在主臂上，所述旋转臂与连接杆组成弓型架支撑起整个机头，所述旋转臂与从动齿轮轴固定连接，所述从动齿轮轴通过轴承与所述主臂相连，所述旋转臂减速电机带动所述主动齿轮、从动齿轮轴和旋转臂与连接杆呈回转转动；所述摆角组件安装于所述连接杆上，所述升降组件通过连接板、升降减速电机、齿轮、齿条、升降板、升降板V形导向轮组成，所述升降板与所述齿条固定，所述升降减速电机驱动齿轮带动所述齿条和割炬定心装置升降，所述摆角组件由减速机座、摆角减速电机、同步带轮、同步带、惰轮、同步带夹持张紧器、扇形板、摆角V形导向轮和摆板组成；所述扇形板是摆角机构的导向板，扇形板采用螺栓与连接杆固定，所述同步带通过同步带夹持张紧器连接和张紧；所述连接板和同步带夹持张紧器、摆板连接，所述摆角V形导向轮安装在摆板上，由摆角减速电机和同步带轮驱动同步带带动所述摆板，并借助所述摆角V型导向轮沿扇形板弧线摆角；所述升降组件由连接板、升降减速电机、齿轮、齿条、升降板、升降板V形导向轮组成，所述升降板与所述齿条固定，所述升降减速电机驱动齿轮带动所述齿条和割炬定心装置升降；所述割炬定心装置包括割炬夹和割炬，所述割炬被割炬夹圆周均布的四只割炬螺钉固定在割炬夹中心，通过调节割炬螺钉实现切割点与回转轴线的重合。
本发明进一步限定的技术方案是：前述的用于管道的多维相贯线开孔切割系统，所述输送辊升降机构包括至少三台连杆式升降柱、液压油缸和传动杆，所述连杆式升降柱有第一连杆和第二连杆组成，所述第一连杆和第二连杆之间通过铰接结构相连，所述液压油缸安装在所述辊道架上，液压油缸的输出端与所述第一连杆和第二连杆的铰接点相连，相邻的连杆式升降柱的铰接点上通过所述传动杆相互串联。
前述的用于管道的多维相贯线开孔切割系统，所述旋转臂通过平键、圆螺母与所述从动齿轮轴固定连接。
前述的用于管道的多维相贯线开孔切割系统，所述割炬为火焰割炬或等离子割炬。
本发明通过将回转辊道组件、输送辊道组件、切割小车、立柱组件、横臂和切割机头进行科学的有机结合，在软件控制下可实现工件回转、工件输送、小车行走、切割机头升降等动作，而机头部分则可实现旋转运动、摆角运动和升降运动的单轴运动、任意两轴联动或三轴联动。现有四连杆机构存在摆角小的缺点，本发明采用了扇形板结构来实现割炬的摆角，任意方向均可实现较大摆角。回转电机安装于主臂上方，结构简洁，安装方便，并且节约了机头空间，机头的升降机构为V形轮导向结构，结构可靠，且集成了割炬夹，可确保割炬保持在回转轴线上。
本发明的有益效果是：本发明结构简单可靠、加工制造难度低、连接部件动作累计误差小、安装方便、成本低，并通过相应的软件支持，将割炬回转动作、摆角动作、升降动作和管道轴向和周向移动进行逻辑组合，实现多轴联动，完成管道各种形式相贯线切割加工。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的左视图。
图3为图2的俯视图。
图4为图2的A点局部放大图。
图5为本发明切割机头结构示意图。
图6为图5的A向侧面图。
图7为图5的B向侧面图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种用于管道的多维相贯线开孔切割系统，如图1和图3所示，主要由回转辊道组件27、输送辊道组件28、切割小车29、立柱组件30、横臂31以及切割机头32组成，回转辊道组件27和输送辊道组件28交错安装在同一个辊道架33上，切割小车29设置在行走轨道34上；辊道架33与行走轨道34呈平行布置，切割小车上垂直安装有立柱组件30，立柱组件30上安装有升降滑板35，升降滑板35由安装在立柱组件顶部的升降减速机36驱动，横臂31一端固定安装在升降滑板35上，横臂的另一端固定安装切割机头32；回转辊道组件27包括两根平行设置的回转辊27-1和回转电机37，回转电机37安装在辊道架的端部，并通过齿轮驱动两个回转辊同向旋转；输送辊道组件28包括多个平行设置的输送辊28-1、输送辊支架28-2、输送辊升降机构和输送辊电机28-3，输送辊28-1垂直于回转辊设置，且输送辊的辊轴设于回转辊上方，输送辊安装于输送辊支架上，输送辊支架下部于输送辊升降机构相连，输送辊电机安装于辊道架的另一端，输送辊电机28-3经链条与输送辊28-1驱动相连。
本实施例的输送辊升降机构包括五台连杆式升降柱、液压油缸38和传动杆39，连杆式升降柱有第一连杆40和第二连杆41组成，如图4所示，第一连杆40和第二连杆41之间通过铰接结构相连，液压油缸38安装在辊道架上，液压油缸38的输出端与第一连杆和第二连杆的铰接点相连，相邻的连杆式升降柱的铰接点上通过传动杆39相互串联。
如图5至图7所示，切割机头由回转组件、摆角组件、升降组件、割炬定心装置及相关连接件组合而成，回转组件由旋转臂减速电机1、主动齿轮2、从动齿轮轴3、轴承4、主臂5、旋转臂6、平键7、圆螺母8及连接杆15组成；旋转臂减速电机1安装在主臂5上；旋转臂6与连接杆15组成弓型架支撑起整个机头，旋转臂6通过平键7、圆螺母8与从动齿轮轴3固定连接；从动齿轮轴3通过轴承4与主臂5连接。旋转臂减速电机1带动主动齿轮2、从动齿轮轴3、旋转臂6与连接杆15组成弓型架旋转。
本实施例中的摆角组件由减速机座、摆角减速电机、同步带轮11、同步带12、惰轮13、同步带夹持张紧器14、扇形板16、摆角V形导向轮17、摆板18组成，扇形板16是摆角机构的导向板，扇形板16的中心即为割炬的摆角中心。扇形板16采用螺栓与连接杆15固定。同步带12通过同步带夹持张紧器14连接和张紧；连接板19和同步带夹持张紧器14、摆板18连接，摆角V形导向轮17安装在摆板18上，由摆角减速电机、同步带轮11驱动同步带12、带动摆板18，借助摆角V形导向轮17沿扇形板16弧线摆角。
此外，升降组件由连接板19、升降减速电机20、齿轮21、齿条22、升降板25、升降板V形导向轮26等零件组成。升降板25与齿条22固定，升降减速电机20驱动齿轮21、带动齿条22、割炬23升降，割炬23被割炬夹24圆周均布的四只割炬23螺钉固定在割炬夹24中心，通过调节割炬23螺钉实现切割点与回转轴线(从动齿轮3轴线)的重合，本实施例的割炬23可以是火焰割炬也可以是等离子割炬。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种用于管道的多维相贯线开孔切割系统，主要由回转辊道组件、输送辊道组件、切割小车、立柱组件、横臂以及切割机头组成，其特征在于：所述回转辊道组件和输送辊道组件交错安装在同一个辊道架上，所述切割小车设置在行走轨道上；所述辊道架与所述行走轨道呈平行布置，所述切割小车上垂直安装有所述立柱组件，所述立柱组件上安装有升降滑板，所述升降滑板由安装在立柱组件顶部的升降减速机驱动，所述横臂一端固定安装在所述升降滑板上，所述横臂的另一端固定安装所述切割机头；所述回转辊道组件包括两根平行设置的回转辊和回转电机，所述回转电机安装在所述辊道架的端部，并通过齿轮驱动两个回转辊同向旋转；所述输送辊道组件包括多个平行设置的输送辊、输送辊支架、输送辊升降机构和输送辊电机，所述输送辊垂直于所述回转辊设置，且所述输送辊的辊轴设于所述回转辊上方，所述输送辊安装于输送辊支架上，所述输送辊支架下部于所述输送辊升降机构相连，所述输送辊电机安装于所述辊道架的另一端，所述输送辊电机经链条与所述输送辊驱动相连；所述切割机头，包括回转组件、摆角组件、升降组件和割炬定心装置，所述回转组件由旋转臂减速电机、主动齿轮、从动齿轮轴、轴承、主臂、旋转臂及连接杆组成，所述旋转臂减速电机安装在主臂上，所述旋转臂与连接杆组成弓型架支撑起整个机头，所述旋转臂与从动齿轮轴固定连接，所述从动齿轮轴通过轴承与所述主臂相连，所述旋转臂减速电机带动所述主动齿轮、从动齿轮轴和旋转臂与连接杆呈回转转动；所述摆角组件安装于所述连接杆上，所述升降组件通过连接板、升降减速电机、齿轮、齿条、升降板、升降板V形导向轮组成，所述升降板与所述齿条固定，所述升降减速电机驱动齿轮带动所述齿条和割炬定心装置升降，所述摆角组件由减速机座、摆角减速电机、同步带轮、同步带、惰轮、同步带夹持张紧器、扇形板、摆角V形导向轮和摆板组成；所述扇形板是摆角 机构的导向板，扇形板采用螺栓与连接杆固定，所述同步带通过同步带夹持张紧器连接和张紧；所述连接板和同步带夹持张紧器、摆板连接，所述摆角V形导向轮安装在摆板上，由摆角减速电机和同步带轮驱动同步带带动所述摆板，并借助所述摆角V型导向轮沿扇形板弧线摆角；所述升降组件由连接板、升降减速电机、齿轮、齿条、升降板、升降板V形导向轮组成，所述升降板与所述齿条固定，所述升降减速电机驱动齿轮带动所述齿条和割炬定心装置升降；所述割炬定心装置包括割炬夹和割炬，所述割炬被割炬夹圆周均布的四只割炬螺钉固定在割炬夹中心，通过调节割炬螺钉实现切割点与回转轴线的重合。
2.根据权利要求1所述的用于管道的多维相贯线开孔切割系统，其特征在于：所述输送辊升降机构包括至少三台连杆式升降柱、液压油缸和传动杆，所述连杆式升降柱有第一连杆和第二连杆组成，所述第一连杆和第二连杆之间通过铰接结构相连，所述液压油缸安装在所述辊道架上，液压油缸的输出端与所述第一连杆和第二连杆的铰接点相连，相邻的连杆式升降柱的铰接点上通过所述传动杆相互串联。
3.根据权利要求1所述的用于管道的多维相贯线开孔切割系统，其特征在于：所述旋转臂通过平键、圆螺母与所述从动齿轮轴固定连接。
4.根据权利要求3所述的用于管道的多维相贯线开孔切割系统，其特征在于：所述升降组件由连接板、升降减速电机、齿轮、齿条、升降板、升降板V形导向轮组成，所述升降板与所述齿条固定，所述升降减速电机驱动齿轮带动所述齿条和割炬定心装置升降。
5.根据权利要求1所述的用于管道的多维相贯线开孔切割系统，其特征在于：所述割炬为火焰割炬或等离子割炬。
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