CN105382376B - 3d数控切割回转头及3d数控切割机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D数控切割回转头及3D数控切割机，该3D数控切割回转头包括连接臂，所述连接臂包括第一连接臂和第二连接臂；所述第一连接臂的外侧面连接有第一旋转结构，所述第一旋转结构带动所述连接臂以所述第一旋转结构的中心轴线转动；所述第二连接臂的端部的内侧面连接有第二旋转结构，所述第二旋转结构的中心轴线垂直于所述第二连接臂的侧面；所述连接臂设置有中间传动机构，所述中间传动机构连接并驱动所述第二旋转结构以所述第二旋转结构的中心轴线转动，所述第二旋转结构的端部连接有割炬，所述割炬的中心轴线垂直于所述连接臂所在平面；其能够一次性快速实现3D坡口切割，自动化程度高，加工工序简单，劳动强度低。

Description

3D数控切割回转头及3D数控切割机

技术领域

本发明涉及数控切割技术领域，尤其涉及一种3D数控切割回转头及3D数控切割机。

背景技术

数控切割机就是用数字程序驱动机床运动，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。目前，我国大多数钢材切割企业在进行钢板坡口切割中，一般都是采用数控切割机先把零件切割下来，再使用刨边机、坡口切割机器人、小型切割机或手工打磨方式，经过二次甚至三次加工，才能加工完成焊接坡口，不仅加工工序复杂，而且劳动强度大，钢材浪费严重。

发明内容

本发明的目的在于提出一种3D数控切割回转头及3D数控切割机，其能够一次性快速实现3D坡口切割，自动化程度高，加工工序简单，劳动强度低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3D数控切割回转头，包括L型的连接臂，所述连接臂包括第一连接臂和第二连接臂；所述第一连接臂的外侧面连接有第一旋转结构，所述第一旋转结构带动所述连接臂以所述第一旋转结构的中心轴线转动，所述第一旋转结构的中心轴线垂直于所述第一连接臂的侧面；所述第二连接臂的端部的内侧面连接有第二旋转结构，所述第二旋转结构的中心轴线垂直于所述第二连接臂的侧面；所述连接臂设置有中间传动机构，所述中间传动机构连接并驱动所述第二旋转结构以所述第二旋转结构的中心轴线转动，所述第二旋转结构的端部连接有割炬，所述割炬的中心轴线垂直于所述连接臂所在平面。

其中，所述第一旋转结构包括第一驱动电机和第一减速机，所述第一驱动电机连接所述第一减速机，所述第一减速机连接所述第一连接臂的侧部。

其中，所述第一减速机的后段外侧设置有第一减速机座，所述第一减速机座的前端面设置有第一光电开关，所述第一减速机的前段外侧设置有第一光电开关挡板，所述第一光电开关挡板与所述第一光电开关配合，以实时监测所述连接臂是否处于零位。

其中，所述第一减速机座的外侧连接有第一罩板，所述第一罩板将所述第一光电开关和第一光电开关挡板收容在内。

其中，所述第二旋转结构包括前端与所述中间传动机构连接的旋转轴，所述旋转轴的末端通过磁铁结构连接有防碰撞主板，所述防碰撞主板连接有枪夹，所述枪夹连接所述割炬。

其中，所述旋转轴的外侧设置有第二光电开关挡板，所述第二连接臂的外侧连接有第二光电开关，所述第二光电开关挡板与所述第二光电开关配合，以实时监测所述旋转轴是否处于零位。

其中，所述磁铁结构包括设置于所述防碰撞主板的侧部的磁铁座，所述磁铁座的侧部连接有磁铁，所述磁铁与所述旋转轴通过磁性相吸。

其中，所述防碰撞主板与所述旋转轴之间还连接有定位销，所述旋转轴的侧部设置有第三光电开关，以实时监测所述防碰撞主板与所述旋转轴之间的磁性连接是否断开。

其中，所述中间传动机构包括设置于所述第一连接臂的内侧面的第二驱动电机和第二减速机，所述第二驱动电机连接所述第二减速机，所述第二减速机的输出端穿过所述第二连接臂后连接有主动皮带轮，所述旋转轴的前端穿过所述第二连接臂后连接有从动皮带轮，所述主动皮带轮与所述从动皮带轮通过皮带连接；

所述第二减速机的外侧设置有第二减速机座，所述第二减速机座连接有张紧块，所述张紧块设置于所述皮带内侧用于张紧。

其中，所述第一连接臂的内侧设置有第一外罩，所述第一外罩将所述第二驱动电机和所述第二减速机收容在内；所述第二连接臂的外侧设置有第二外罩，所述第二外罩将所述主动皮带轮、所述皮带、所述从动皮带轮收容在内。

一种3D数控切割机，包括所述3D数控切割回转头。

其中，所述3D数控切割机包括切割工作台，所述切割工作台的上方沿X轴方向设置有机架，所述机架上设置有X轴滑轨，所述X轴滑轨连接有横向小车；所述横向小车连接有Z轴滑轨，所述3D数控切割回转头连接于所述Z轴滑轨上且可沿所述Z轴滑轨运动；所述切割工作台的两侧沿Y轴方向设置有Y轴滑轨，所述机架的两端连接有竖直向下的Y轴连接臂，所述Y轴连接臂滑动设置于所述Y轴滑轨上；所述机架的端部设置有操控台。

本发明的有益效果为：

本发明的3D数控切割回转头及3D数控切割机，其通过第一旋转结构驱动连接臂以第一旋转结构的中心轴线转动，从而使得割炬跟随连接臂一起实现第一个转动，而中间传动机构带动第二旋转结构以第二旋转结构的中心轴线转动，从而使得割炬跟随第二旋转结构一起实现第二个转动，两个转动方向为垂直设置，这就可以实现割炬进行坡口的切割，装设有该3D数控切割回转头的3D数控切割机，其由于自身具有X、Y、Z三个轴向方向的运动，从而又带动3D数控切割回转头进行X、Y、Z三个轴向方向的运动，这就使得3D数控切割回转头可以实现五轴方向的联动，从而能够一次性快速实现3D坡口切割，自动化程度高，加工工序简单，劳动强度低。

附图说明

图1是本发明的3D数控切割回转头的立体结构示意图。

图2是图1中的3D数控切割回转头的主视结构示意图。

图3是图2中的3D数控切割回转头在A-A处的剖面结构示意图。

图4是图2中的3D数控切割回转头在B-B处的剖面结构示意图。

图5是图2中的3D数控切割回转头在移除第一罩板和第二罩板后的立体结构示意图。

图6是图1中的3D数控切割回转头的第二旋转轴的偏转方向结构示意图。

图7是图1中的3D数控切割回转头的第一旋转轴的偏转方向结构示意图。

图8是本发明的3D数控切割机的立体结构示意图。

图9是图8中的3D数控切割机的主视结构示意图。

图10是图8中的3D数控切割机的左视结构示意图。

图中：100-3D数控切割回转头；200-切割工作台；300-Y轴滑轨；400-机架；500-X轴滑轨；600-操控台；700-Z轴滑轨；

1-第一旋转结构；2-连接臂；3-第二旋转结构；4-割炬；5-中间传动机构；

101-第一驱动电机；102-第一减速机；103-第一罩板；104-第一减速机座；105-第一光电开关挡板；106-第一光电开关；

201-第一连接臂；202-第二连接臂；203-第一外罩；204-第二外罩；

301-旋转轴；302-防碰撞主板；303-枪夹；304-第二光电开关挡板；305-第二光电开关；306-第三光电开关；307-定位销；308-轴承；309-轴承座；3021-磁铁座；3022-磁铁；

501-第二驱动电机；502-第二减速机；503-主动皮带轮；504-从动皮带轮；505-皮带；506-第二减速机座；507-张紧块。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1、图2、图3所示，3D数控切割回转头100，包括L型的连接臂2，所述连接臂2包括第一连接臂201和第二连接臂202；所述第一连接臂201的外侧面连接有第一旋转结构1，所述第一旋转结构1带动所述连接臂2以所述第一旋转结构1的中心轴线转动，所述第一旋转结构1的中心轴线垂直于所述第一连接臂201的侧面；所述第二连接臂202的端部的内侧面连接有第二旋转结构3，所述第二旋转结构3的中心轴线垂直于所述第二连接臂202的侧面；所述连接臂2设置有中间传动机构5，所述中间传动机构连接并驱动所述第二旋转结构3以所述第二旋转结构3的中心轴线转动，所述第二旋转结构3的端部连接有割炬4，所述割炬4的中心轴线垂直于所述连接臂2所在平面。

本发明的3D数控切割回转头，其通过第一旋转结构驱动连接臂以第一旋转结构的中心轴线转动，从而使得割炬跟随连接臂一起实现第一个转动，而中间传动机构带动第二旋转结构以第二旋转结构的中心轴线转动，从而使得割炬跟随第二旋转结构一起实现第二个转动，两个转动方向为垂直设置，这就可以实现割炬进行坡口的切割，从而能够一次性快速实现3D坡口切割，自动化程度高，加工工序简单，劳动强度低。

如图3所示，所述第一旋转结构1包括第一驱动电机101和第一减速机102，所述第一驱动电机101连接所述第一减速机102，所述第一减速机102连接所述第一连接臂201的侧部。第一驱动电机101驱动第一减速机102运转，第一减速机102运转带动第一连接臂201进而带动连接臂2随着第一减速机102以第一减速机102的输出端的中心轴线转动；也即，第一连接臂201将以平行于第一连接臂201的侧面的平面内转动或摆动，这时，割炬则也在平行于第一连接臂201的侧面的平面内转动或摆动。

具体地，第一减速机与第一连接臂201之间通过法兰形式实现连接，从而能够保证大面积的连接，最终保证转动的可靠性。

进一步地，所述第一减速机102的后段外侧设置有第一减速机座104，所述第一减速机座104的前端面设置有第一光电开关106，所述第一减速机102的前段外侧设置有第一光电开关挡板105，所述第一光电开关挡板105与所述第一光电开关106配合，以实时监测所述连接臂2是否处于零位。因此，可以随时了解连接臂2是否处于零位，进而可以确定割炬所在坐标位置。

更进一步地，第一减速机座104与第一连接臂201之间设置有限位块，利用该限位块可以很好地限定第一连接臂201随着第一减速机转动的角度范围。优选的，在本实施例中，第一连接臂201的旋转范围为-45°～45°，进而割炬跟随第一连接臂201能够实现的转动范围为-45°～45°，因而割炬为摆动，具体的旋转范围的数值可以通过切割机的操控台实现，其控制精确，保证加工精度。

在本实施例中，所述第一减速机座104的外侧连接有第一罩板103，所述第一罩板103将所述第一光电开关106和第一光电开关挡板105收容在内。第一罩板103起到保护罩的作用。

如图3、图4、图5所示，所述第二旋转结构3包括前端与所述中间传动机构5连接的旋转轴301，所述旋转轴301的末端通过磁铁结构连接有防碰撞主板302，所述防碰撞主板302连接有枪夹303，所述枪夹303连接所述割炬4。此处，通过第二旋转结构3带动防碰撞主板和枪夹以及割炬转动，进而带动割炬在平行于第二连接臂202的内侧面的平面内转动或摆动。

很明显，本发明的割炬则会在第一转动结构和第二转动结构的双独立驱动作用下实现两个相垂直的平面内的转动或摆动，从而实现坡口的自动切割。

进一步地，所述旋转轴301的外侧设置有第二光电开关挡板304，所述第二连接臂202的外侧连接有第二光电开关305，所述第二光电开关挡板304与所述第二光电开关305配合，以实时监测所述旋转轴301是否处于零位，进而可以确定割炬所在坐标位置。

进一步地，所述磁铁结构包括设置于所述防碰撞主板302的侧部的磁铁座3021，所述磁铁座3021的侧部连接有磁铁3022，所述磁铁3022与所述旋转轴301通过磁性相吸。通过磁铁和旋转轴实现连接，这样就可以在受碰撞时两者分开，但是又不能完全脱离，因而所述防碰撞主板302与所述旋转轴301之间还连接有定位销307，通过定位销307实现基础连接。

更进一步地，所述旋转轴301的侧部设置有第三光电开关306，以实时监测所述防碰撞主板302与所述旋转轴301之间的磁性连接是否断开。当割炬受到碰撞时，防碰撞主板则会与旋转轴半脱离，因而第三光电开关306则会感应到光，因而可以发信号给切割机的操控台，在操控台显示警告，这时就可以及时切断第一驱动电机和第二驱动电机的工作，避免切割坡口时切错位置和角度。

如图5所示，所述中间传动机构包括设置于所述第一连接臂201的内侧面的第二驱动电机501和第二减速机502，所述第二驱动电机501连接所述第二减速机502，所述第二减速机502的输出端穿过所述第二连接臂202后连接有主动皮带轮503，所述旋转轴301的前端穿过所述第二连接臂202后连接有从动皮带轮504，所述主动皮带轮503与所述从动皮带轮504通过皮带505连接。通过皮带传动，可以提供较为稳定的传递动力，进而可以保证割炬转动的精度。

所述旋转轴301与第二连接臂之间设置有轴承308和轴承座309，轴承308套设于旋转轴301上位于旋转轴301和第二连接臂之间，而轴承座309则套设于轴承308的外侧，并与第二连接臂202连接固定。

所述第二减速机502的外侧设置有第二减速机座506，所述第二减速机座506连接有张紧块507，所述张紧块507设置于所述皮带505内侧用于张紧。

具体地，在本实施例中，旋转轴301的转动范围为-45°～45°，因而割炬跟随旋转轴301的转动范围也为-45°～45°，从而割炬具体为摆动，具体的旋转范围的数值可以通过切割机的操控台实现，其控制精确，保证加工精度。

特别地，所述第一连接臂201的内侧设置有第一外罩203，所述第一外罩203将所述第二驱动电机501和所述第二减速机502收容在内；所述第二连接臂202的外侧设置有第二外罩204，所述第二外罩204将所述主动皮带轮503、所述皮带505、所述从动皮带轮504收容在内。利用第一外罩和第二外罩可以实现对中间传动机构的保护，避免落尘，安全性高。

如图8至10所示，一种3D数控切割机，包括所述3D数控切割回转头100。其中，3D数控切割机包括切割工作台200，所述切割工作台200的上方沿X轴方向设置有机架400，所述机架400上设置有X轴滑轨500，所述X轴滑轨500连接有横向小车；所述横向小车连接有Z轴滑轨700，所述3D数控切割回转头100连接于所述Z轴滑轨700上且可沿所述Z轴滑轨700运动；所述切割工作台200的两侧沿Y轴方向设置有Y轴滑轨300，所述机架400的两端连接有竖直向下的Y轴连接臂，所述Y轴连接臂滑动设置于所述Y轴滑轨300上；所述机架400的端部设置有操控台600。

本发明的3D数控切割机，其自身具有X、Y、Z三个轴向方向的运动，从而又带动3D数控切割回转头进行X、Y、Z三个轴向方向的运动，这就使得3D数控切割回转头可以实现五轴方向的联动，从而能够一次性快速实现3D坡口切割，自动化程度高，加工工序简单，劳动强度低。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.3D数控切割回转头，其特征在于，包括L型的连接臂，所述连接臂包括第一连接臂和第二连接臂；所述第一连接臂的外侧面连接有第一旋转结构，所述第一旋转结构带动所述连接臂以所述第一旋转结构的中心轴线转动，所述第一旋转结构的中心轴线垂直于所述第一连接臂的侧面；所述第二连接臂的端部的内侧面连接有第二旋转结构，所述第二旋转结构的中心轴线垂直于所述第二连接臂的侧面；所述连接臂设置有中间传动机构，所述中间传动机构连接并驱动所述第二旋转结构以所述第二旋转结构的中心轴线转动，所述第二旋转结构的端部连接有割炬，所述割炬的中心轴线垂直于所述连接臂所在平面，所述第一旋转结构包括第一驱动电机和第一减速机，所述第一驱动电机连接所述第一减速机，所述第一减速机连接所述第一连接臂的侧部，所述第二旋转结构包括前端与所述中间传动机构连接的旋转轴，所述旋转轴的末端通过磁铁结构连接有防碰撞主板，所述防碰撞主板连接有枪夹，所述枪夹连接所述割炬。

2.根据权利要求1所述的3D数控切割回转头，其特征在于，所述第一减速机的后段外侧设置有第一减速机座，所述第一减速机座的前端面设置有第一光电开关，所述第一减速机的前段外侧设置有第一光电开关挡板，所述第一光电开关挡板与所述第一光电开关配合，以实时监测所述连接臂是否处于零位。

3.根据权利要求2所述的3D数控切割回转头，其特征在于，所述第一减速机座的外侧连接有第一罩板，所述第一罩板将所述第一光电开关和第一光电开关挡板收容在内。

4.根据权利要求1所述的3D数控切割回转头，其特征在于，所述旋转轴的外侧设置有第二光电开关挡板，所述第二连接臂的外侧连接有第二光电开关，所述第二光电开关挡板与所述第二光电开关配合，以实时监测所述旋转轴是否处于零位；

所述磁铁结构包括设置于所述防碰撞主板的侧部的磁铁座，所述磁铁座的侧部连接有磁铁，所述磁铁与所述旋转轴通过磁性相吸。

5.根据权利要求4所述的3D数控切割回转头，其特征在于，所述防碰撞主板与所述旋转轴之间还连接有定位销，所述旋转轴的侧部设置有第三光电开关，以实时监测所述防碰撞主板与所述旋转轴之间的磁性连接是否断开。

6.根据权利要求1所述的3D数控切割回转头，其特征在于，所述中间传动机构包括设置于所述第一连接臂的内侧面的第二驱动电机和第二减速机，所述第二驱动电机连接所述第二减速机，所述第二减速机的输出端穿过所述第二连接臂后连接有主动皮带轮，所述旋转轴的前端穿过所述第二连接臂后连接有从动皮带轮，所述主动皮带轮与所述从动皮带轮通过皮带连接；

所述第二减速机的外侧设置有第二减速机座，所述第二减速机座连接有张紧块，所述张紧块设置于所述皮带内侧用于张紧。

7.根据权利要求6所述的3D数控切割回转头，其特征在于，所述第一连接臂的内侧设置有第一外罩，所述第一外罩将所述第二驱动电机和所述第二减速机收容在内；所述第二连接臂的外侧设置有第二外罩，所述第二外罩将所述主动皮带轮、所述皮带、所述从动皮带轮收容在内。

8.一种3D数控切割机，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述3D数控切割回转头；

所述3D数控切割机包括切割工作台，所述切割工作台的上方沿X轴方向设置有机架，所述机架上设置有X轴滑轨，所述X轴滑轨连接有横向小车；所述横向小车连接有Z轴滑轨，所述3D数控切割回转头连接于所述Z轴滑轨上且可沿所述Z轴滑轨运动；所述切割工作台的两侧沿Y轴方向设置有Y轴滑轨，所述机架的两端连接有竖直向下的Y轴连接臂，所述Y轴连接臂滑动设置于所述Y轴滑轨上；所述机架的端部设置有操控台。