CN106141448A - 一种变电站连接导管切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站连接导管切割方法，包括底座、壳体、齿圈、激光切割头、伸缩机构和设置在底座上的工件夹持机构，所述壳体两侧壁设置轴向通孔，所述齿圈通过滑动连接机构与壳体活动连接，伸缩机构通过支架与齿圈固定连接，激光切割头连接在伸缩机构的伸缩端，齿圈通过与之啮合的主动齿轮连接旋转驱动机构，所述旋转驱动机构与底座固定连接；该方法能够实现多连体弯管的快速切割，而且质量可靠，无需再对切口进行修整。

Description

一种变电站连接导管切割方法

技术领域

本发明涉及变电站连接管件加工技术领域，具体涉及一种变电站连接导管切割方法。

背景技术

随着社会的进步和经济的发展，电力管道广泛应用于各个领域，已成为用量最大的基础件之一，作为电力管道连接部位的弯头用量也越来越大，提高生产效率成为业界亟待解决的问题。管道连接弯头的结构一般分为焊接弯管和成型弯管，成型弯头一般是将直管或直管短节在压力机上压弯、或在弯管机上机械弯曲，然后将两端切割成型。传统的弯头加工方法普遍是单件弯曲成型，生产效率很低，目前出现了多连体弯头一次压制成型技术，使得压制成型效率大大提高。而弯管的切割仍然采用车床或专用切割设备上切割，尤其是多连体弯头（弯管）只能用效率较低的锯片切割身背进行切割，不进速度慢，而且切割质量较差，切割后对切口还需进行修整，故而加工周期长，生产效率低，不能适应大规模工业化生产需要。迄今为止，弯管的高效切割分离技术尚未得到较好的解决。

例如美国专利4576070描述了一种管件切割器，该管件切割器需要相对于管件的纵向轴线以一定角度被插入。这导致管件的侧壁被切出斜面或斜角，这是不期望的。这种装置也是不稳定的，并且可导致不均匀或不一致的切割。更具体地，美国专利4576070涉及一种管件切割器，其中，动力工具向具有圆形切割刀片的轴施加旋转力矩，该圆形切割刀片正交于所述轴取向。还设有引导轮，该引导轮以轴颈方式连接到轴的远离切割刀具的一端上。在使用中，切割刀片相对于被切割的管件的纵向轴线以一定角度对准，使得该切割刀片切穿管件的侧壁，并且在切割刀片旋转时，该切割刀片切穿侧壁。引导轮以该引导轮不旋转的方式附接到轴。这种常规管件切割器的缺陷包含的特征在于，引导轮必须接合管件的整个内表面来操作并且引导轮被定位在距离切割轮较远的距离处。而且，切割轮的直径小于引导轮的直径。这些因素结合起来意味着，在实践中不仅在管件的内表面与切割轮之间存在较大间隙，而且在管件的内表面与引导轮之间也存在间隙。这将严重降低管件切割器的切割效率，因为引导轮在使用中并未对切割轮提供牢固的支承。切割轮可能以未受约束的方式横向移动并且引起伤害以及引起不均匀的切割。切割轮还将趋于摇摆，因为轴并未以与管件的纵向轴线重合的方向来取向。而且，该管件切割器在使用之后不能从管件被容易地移除并且不能用于不同直径的管件。还参考美国专利5815926，其涉及与针对美国专利4576070在上文描述的配置相似的配置，不同之处在于，引导轮抵靠被切割的管件的相邻端，并且直径比引导轮更小的切割轮也被定位在距离管件内的引导轮的较远距离处。由于这些结构限制，可以认为如上所述的相同缺陷将会出现在该文献中。此外，引导轮在被切割的管件上的定位在实践中将难以维持，因而这将引起安全问题。该配置的另一缺陷在于，在使用该常规的管件切割器之前，被切割的管件必须具有与管件的纵向轴线完全垂直的端部。使用具有类似构造的日本专利公告2002-187014也会出现类似的问题。还可参考日本专利公告10-216376，其描述了一种管件切割器，该管件切割器具有与使用中的切割器的自由端邻近的切割轮。还提供了引导轮，该引导轮被附接到切割器的由动力工具驱动的旋转轴。然而要注意的是，引导轮定位在切割轮上方且因此支承轮将承靠在管件的被切掉并且从管件的其余部分移除的部分。这将不利于切割，因为在使用管件切割器期间管件的切掉部分会移动且因此导致不均匀切割。除了这点以外，由于支承面的减小，随着切割的继续进行，引导轮将变得更加低效。当完成切割时，用户所进行的彻底完成的动作可能导致动力工具的难控制且无意识的运动，而这可能是危险的。

发明内容

本发明所要解决的问题是克服现有技术的上述不足，提供一种变电站连接导管切割方法，该方法能够实现多连体弯管的快速切割，而且质量可靠，无需再对切口进行修整。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种变电站连接导管切割装置，包括底座、壳体、齿圈、激光切割头、伸缩机构和设置在底座上的工件夹持机构，所述壳体两侧壁设置轴向通孔，所述齿圈通过滑动连接机构与壳体活动连接，伸缩机构通过支架与齿圈固定连接，激光切割头连接在伸缩机构的伸缩端，齿圈通过与之啮合的主动齿轮连接旋转驱动机构，所述旋转驱动机构与底座固定连接；所述工件夹持机构包括设置在底座上的电动伸缩机构和设置在电动伸缩机构伸缩端的下弧形卡件，所述壳体上设置支筒，所述支筒内设有上下滑动的内筒，所述支筒上套装有弹簧，所述内筒下端设有下弧形卡件相对应的上弧形卡件。

所述上弧形卡件和下弧形卡件上均设有角度调节机构，所述角度调节机构包括设置在内筒上与内筒通过推力轴承转动连接的上弧形卡件，所述内筒上套装有刻度盘，所述刻度盘上设有穿过刻度盘的定位螺栓，所述上弧形卡件一侧设有与定位螺栓一端配合的若干个定位槽。

所述上弧形卡件上设有刻度指针。

所述滑动机构由环形滑槽和环形凸台相互配合构成，环形滑槽和环形凸台分别设置在所述齿圈和壳体的两侧内壁上。

所述激光切割头设置移动限位机构。

所述齿圈啮合有至少1个平衡齿轮，并通过齿轮轴安装在所述壳体上。

所述主动齿轮和驱动机构通过心轴与所述壳体连接。

所述伸缩机构和旋转驱动机构信号连接有控制器。

一种变电站连接导管切割方法，包括以下步骤：

1）将钢管放在下弧形卡件上，测得钢管的直径为R，壳体轴向通孔的孔心距离底座的垂直距离为L2，下弧形卡件的内底面距离底座的垂直距离为L1，松开定位销，上弧形卡件在弹簧的作用下将管管夹紧，此时钢管不会移动；

2)可编程控制器控制电动伸缩机构向下移动L1+R-L2后，钢管的轴心与壳体轴向通孔的孔心位于同一水平线上，此时驱动机构带动激光切割头移动，将钢管切割。

本发明的有益效果是：

1）本发明的弯管角度可调快速激光切割装置采用整体环状结构，解决了弯管形体不规则、切口倾斜等激光切割的难题，实现了弯管的高质量、高效切割，切口误差可控制在0.05mm以内，与现有技术相比，生产效率可提高20倍以上。

2）本发明中的旋转系统采用闭环式滚珠轴承结构，能有效克服齿圈旋转过程中的轴向摆动，可靠地保证切口的质量；同时，当弹子盘的环形弹子槽磨损失效时，只需更换弹子盘，由此降低维修费用。

3）考虑到本发明的弯管角度可调快速激光切割装置中，齿圈处于不定心状态下运行，由于关联结构的加工误差及配合间隙，无可避免齿圈旋转过程中产生的径向和轴向偏摆，对弯管切口的质量会带来较大的影响。故而，在本发明中设置了平衡齿轮，并与主动齿轮一起相对于轴心对称布置，能够使齿圈的旋转收到较好的定心效果，从而达到提高切口质量的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是本发明的角度调节机构结构示意图；

图4是本发明伸缩机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例一

如图1、2所示，本发明的弯管角度可调快速激光切割装置，包括底座1、壳体、齿圈3、激光切割头4、伸缩机构5和工件夹持机构，壳体底部可通过连接件1-1与底座1连接，为便于安装和维修，所述壳体可设置为本体2与一侧盖板2-1连接的两体结构。本体2的侧壁及盖板2-1 的中心部位设置轴向通孔，用于待切割管件穿过。所述齿圈3通过滑动连接机构与壳体活动连接，保证齿圈3自由地转动。所述伸缩机构5通过支架6固定连接在齿圈3靠近轴心的部位，激光切割头4连接在伸缩机构5的伸缩端，伸缩机构5可采用液缸或气缸，便于激光切割头4快速进退。齿圈3通过与之啮合的主动齿轮7连接旋转驱动机构9，所述旋转驱动机构9与底座1固定连接，旋转驱动机构9可采用伺服电机。所述滑动机构由环形滑槽3-1和环形凸台2-2相互配合构成，环形滑槽3-1和环形凸台2-2分别设置在所述齿圈3和壳体的两侧内壁上。当然，可以是环形凹槽3-1设置在齿圈3的两侧端面上，而环形凸台2-2分别设置在壳体本体2和盖板2-1的内壁上；也可以是环形凸台2-2设置在齿圈3的两侧端面上，而环形凹槽3-1分别设置在壳体本体2和盖板2-1的内壁上。所述激光切割头4可设置移动限位机构6-1，便于激光切割头4的进退限位，其结构可由安装在支架6上的限位连接板和穿装在激光切割头4与伸缩机构5之间连接杆上的上、下限位螺母构成。本实施方式中，所述壳体为C字形开口结构，主动齿轮7裸露设置，安装维修比较方便；

所述工件夹持机构包括设置在底座1上的电动伸缩机构12和设置在电动伸缩机构12伸缩端的下弧形卡件10，所述壳体上通过支架设置支筒15，所述支筒15内设有上下滑动的内筒11，所述支筒11上套装有弹簧14，所述内筒11下端设有下弧形卡件相对应的上弧形卡件。16

所述上弧形卡件16和下弧形卡件10上均设有角度调节机构，所述角度调节机构包括设置在内筒11上与内筒11通过推力轴承26转动连接的上弧形卡件16，所述内筒11上套装有刻度盘17，所述刻度盘17上设有穿过刻度盘的定位螺栓18，所述上弧形卡件16一侧设有与定位螺栓一端配合的若干个定位槽，定位螺杆伸入所述定位槽；下弧形卡件与电动伸缩机构的连接也采用上弧形卡件与内筒的角度调节机构。

所述上弧形卡件上设有刻度指针。

所述支筒和内筒的横截面均为矩形结构，防止内筒和支筒相对转动。

支筒竖直安装在底座上且位于壳体轴向通孔的轴心垂直线上。由于电动伸缩机构的作用，使位于下弧形卡件上的钢管轴心高于壳体轴向通孔的轴心，所述内筒与支筒间设有定位销。

一种变电站连接导管切割方法，包括以下步骤：

1）将钢管放在下弧形卡件上，测得钢管的直径为R，壳体轴向通孔的孔心距离底座的垂直距离为L2，下弧形卡件的内底面距离底座的垂直距离为L1，松开定位销，上弧形卡件在弹簧的作用下将管管夹紧，此时钢管不会移动；

2)可编程控制器控制电动伸缩机构向下移动L1+R-L2后，钢管的轴心与壳体轴向通孔的孔心位于同一水平线上，此时驱动机构带动激光切割头移动，将钢管切割。

本发明的弯管角度可调快速激光切割装置在使用时，可将待切割弯管按照需要的角度穿入切割装置的中心通孔中，并使切口与激光切割头4的旋转平面相一致，然后调节所述上、下限位螺母的位置，其中下限位螺母控制切割时激光切割头4与弯管切口的距离，以保证切割质量；上限位螺母控制待切割弯管送进时激光切割头4与弯管之间的距离，既要保证送进时弯管不得碰撞损坏激光切割头4，又要尽量减少激光切割头后退的行程，以节省切割辅助时间，提高切割效率。上述调整工作完成后，即可启动伸缩机构5，使激光切割头4后退至上限位处，再通过弯管送进机构将待切割弯管送至切割工位，使设定切口与激光切割头4的旋转平面一致，而后即可启动旋转驱动机构9和激光切割头4的激光传输开关，使激光切割头4围绕切口旋转一周，便完成一个切口的切割。此后，通过伸缩机构5将激光切割头4后退，送进弯管使次一个切口与激光切割头4的旋转平面一致，进行次一个切口的切割。如此循环，即可高效地完成弯管的切割作业，试验证明，每个切口切割并包含弯头送进及激光切割头4进退等辅助时间只需3秒，比之锯片切割效率提高10倍以上。而且，激光切割的切口质量很高，切割后无需再对切口进行平齐修整，两项叠加，生产效率可提高20倍以上。同时，由于所述壳体和齿圈轴心部位设有较大的通孔，所以弯管可以斜向送进，保证切口与激光切割头4的旋转平面一致，实施顺利的切割。当一个切口切割完成后，可以通过旋转驱动机构9驱动旋转，使激光切割头4停滞在弯管弯曲平面垂直的平面内，这样可以进一步缩短激光切割头4进退的行程，缩短切割作业时间。显然，本发明的弯管角度可调快速激光切割装置也更能适用于直管的切割，在夹紧后钢管的轴心与壳体的轴向孔始终同轴心。

实施例二

如图1、2、3所示，本发明的弯管角度可调快速激光切割装置，包括底座1、壳体、齿圈3、激光切割头4、伸缩机构5和工件夹持机构，壳体底部可通过连接件1-1与底座1连接，为便于安装和维修，所述壳体可设置为本体2与一侧盖板2-1连接的两体结构。本体2的侧壁及盖板2-1 的中心部位设置轴向通孔，用于待切割管件穿过。所述齿圈3通过滑动连接机构与壳体活动连接，保证齿圈3自由地转动。所述伸缩机构5通过支架6固定连接在齿圈3靠近轴心的部位，激光切割头4连接在伸缩机构5的伸缩端，伸缩机构5可采用液缸或气缸，便于激光切割头4快速进退。齿圈3通过与之啮合的主动齿轮7连接旋转驱动机构9，所述旋转驱动机构9与底座1固定连接，旋转驱动机构9可采用伺服电机。所述滑动机构由环形滑槽3-1和环形凸台2-2相互配合构成，环形滑槽3-1和环形凸台2-2分别设置在所述齿圈3和壳体的两侧内壁上。当然，可以是环形凹槽3-1设置在齿圈3的两侧端面上，而环形凸台2-2分别设置在壳体本体2和盖板2-1的内壁上；也可以是环形凸台2-2设置在齿圈3的两侧端面上，而环形凹槽3-1分别设置在壳体本体2和盖板2-1的内壁上。所述激光切割头4可设置移动限位机构6-1，便于激光切割头4的进退限位，其结构可由安装在支架6上的限位连接板和穿装在激光切割头4与伸缩机构5之间连接杆上的上、下限位螺母构成。本实施方式中，所述壳体为C字形开口结构，主动齿轮7裸露设置，安装维修比较方便。

所述工件夹持机构包括设置在底座1上的电动伸缩机构12和设置在电动伸缩机构12伸缩端的下弧形卡件10，所述壳体上通过支架设置支筒15，所述支筒15内设有上下滑动的内筒11，所述支筒11上套装有弹簧14，所述内筒11下端设有下弧形卡件相对应的上弧形卡件。16

所述上弧形卡件16和下弧形卡件10上均设有角度调节机构，所述角度调节机构包括设置在内筒11上与内筒11通过推力轴承26转动连接的上弧形卡件16，所述内筒11上套装有刻度盘17，所述刻度盘17上设有穿过刻度盘的定位螺栓18，所述上弧形卡件16一侧设有与定位螺栓一端配合的若干个定位槽，定位螺杆伸入所述定位槽；下弧形卡件与电动伸缩机构的连接也采用上弧形卡件与内筒的角度调节机构。

所述上弧形卡件上设有刻度指针。

所述支筒和内筒的横截面均为矩形结构，防止内筒和支筒相对转动。

支筒竖直安装在底座上且位于壳体轴向通孔的轴心垂直线上。由于电动伸缩机构的作用，使位于下弧形卡件上的钢管轴心高于壳体轴向通孔的轴心，所述内筒与支筒间设有定位销。

实施例三

如图1、2、3、4所示，本发明的弯管角度可调快速激光切割装置，包括底座1、壳体、齿圈3、激光切割头4、伸缩机构5和工件夹持机构，壳体底部可通过连接件1-1与底座1连接，为便于安装和维修，所述壳体可设置为本体2与一侧盖板2-1连接的两体结构。本体2的侧壁及盖板2-1 的中心部位设置轴向通孔，用于待切割管件穿过。所述齿圈3通过滑动连接机构与壳体活动连接，保证齿圈3自由地转动。所述伸缩机构5通过支架6固定连接在齿圈3靠近轴心的部位，激光切割头4连接在伸缩机构5的伸缩端，伸缩机构可采用内杆23、套装在内杆上的外杆21、套装在外杆21上的弹簧22和设置在内杆23自由端的切割激光头4，所述内杆23一侧设有L形固定杆25，L形固定杆25的一端设有滚轮24，滚轮24在钢管上转动使激光头与钢管的距离始终相同，达到切割倾斜钢管的目的。齿圈3通过与之啮合的主动齿轮7连接旋转驱动机构9，所述旋转驱动机构9与底座1固定连接，旋转驱动机构9可采用伺服电机。所述滑动机构由环形滑槽3-1和环形凸台2-2相互配合构成，环形滑槽3-1和环形凸台2-2分别设置在所述齿圈3和壳体的两侧内壁上。当然，可以是环形凹槽3-1设置在齿圈3的两侧端面上，而环形凸台2-2分别设置在壳体本体2和盖板2-1的内壁上；也可以是环形凸台2-2设置在齿圈3的两侧端面上，而环形凹槽3-1分别设置在壳体本体2和盖板2-1的内壁上。所述激光切割头4可设置移动限位机构6-1，便于激光切割头4的进退限位，其结构可由安装在支架6上的限位连接板和穿装在激光切割头4与伸缩机构5之间连接杆上的上、下限位螺母构成。本实施方式中，所述壳体为C字形开口结构，主动齿轮7裸露设置，安装维修比较方便；所述工件夹持机构包括设置在底座1上的电动伸缩机构12和设置在电动伸缩机构12伸缩端的下弧形卡件10，所述壳体上通过支架设置支筒15，所述支筒15内设有上下滑动的内筒11，所述支筒11上套装有弹簧14，所述内筒11下端设有下弧形卡件相对应的上弧形卡件。16

所述上弧形卡件16和下弧形卡件10上均设有角度调节机构，所述角度调节机构包括设置在内筒11上与内筒11通过推力轴承26转动连接的上弧形卡件16，所述内筒11上套装有刻度盘17，所述刻度盘17上设有穿过刻度盘的定位螺栓18，所述上弧形卡件16一侧设有与定位螺栓一端配合的若干个定位槽，定位螺杆伸入所述定位槽；下弧形卡件与电动伸缩机构的连接也采用上弧形卡件与内筒的角度调节机构。

所述上弧形卡件上设有刻度指针。

所述支筒和内筒的横截面均为矩形结构，防止内筒和支筒相对转动。

支筒竖直安装在底座上且位于壳体轴向通孔的轴心垂直线上。由于电动伸缩机构的作用，使位于下弧形卡件上的钢管轴心高于壳体轴向通孔的轴心，所述内筒与支筒间设有定位销。

实施例四和实施例三区别是：所述上弧形卡件上设有刻度指针，便于调节角度，上弧形卡件与内筒间设置角度调节机构，下弧形卡件与电动伸缩杆采用推力轴承转动连接。

对本发明的较佳实施例进行了描述，以说明本发明的原理和应用，但应该理解，本发明可以在不偏离这些原理的基础上用其它方式来实现。

Claims (9)

1.一种变电站连接导管切割装置，其特征在于：包括底座、壳体、齿圈、激光切割头、伸缩机构和设置在底座上的工件夹持机构，所述壳体两侧壁设置轴向通孔，所述齿圈通过滑动连接机构与壳体活动连接，伸缩机构通过支架与齿圈固定连接，激光切割头连接在伸缩机构的伸缩端，齿圈通过与之啮合的主动齿轮连接旋转驱动机构，所述旋转驱动机构与底座固定连接；所述工件夹持机构包括设置在底座上的电动伸缩机构和设置在电动伸缩机构伸缩端的下弧形卡件，所述壳体上设置支筒，所述支筒内设有上下滑动的内筒，所述支筒上套装有弹簧，所述内筒下端设有下弧形卡件相对应的上弧形卡件。

2.如权利要求1所述的变电站连接导管切割装置，其特征在于：所述上弧形卡件和下弧形卡件上均设有角度调节机构，所述角度调节机构包括设置在内筒上与内筒通过推力轴承转动连接的上弧形卡件，所述内筒上套装有刻度盘，所述刻度盘上设有穿过刻度盘的定位螺栓，所述上弧形卡件一侧设有与定位螺栓一端配合的若干个定位槽。

3.如权利要求2所述的变电站连接导管切割装置，其特征在于：所述上弧形卡件上设有刻度指针。

4.如权利要求3所述的变电站连接导管切割装置，其特征在于：所述滑动机构由环形滑槽和环形凸台相互配合构成，环形滑槽和环形凸台分别设置在所述齿圈和壳体的两侧内壁上。

5.如权利要求4所述的变电站连接导管切割装置，其特征在于：所述激光切割头设置移动限位机构。

6.如权利要求5所述的变电站连接导管切割装置，其特征在于：所述齿圈啮合有至少1个平衡齿轮，并通过齿轮轴安装在所述壳体上。

7.如权利要求6所述的变电站连接导管切割装置，其特征在于：所述主动齿轮和驱动机构通过心轴与所述壳体连接。

8.如权利要求7所述的变电站连接导管切割装置，其特征在于：所述伸缩机构和旋转驱动机构信号连接有控制器。

9.一种如权利要求8所述的变电站连接导管切割方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将钢管放在下弧形卡件上，测得钢管的直径为R，壳体轴向通孔的孔心距离底座的垂直距离为L2，下弧形卡件的内底面距离底座的垂直距离为L1，松开定位销，上弧形卡件在弹簧的作用下将管管夹紧，此时钢管不会移动；

2)可编程控制器控制电动伸缩机构向下移动L1+R-L2后，钢管的轴心与壳体轴向通孔的孔心位于同一水平线上，此时驱动机构带动激光切割头移动，将钢管切割。