CN106695093A - 磁吸附便携式开孔切割机器人 - Google Patents

Abstract

磁吸附便携式开孔切割机器人包括：旋转臂机构、升降臂机构、伸缩臂机构、枪摆机构，悬臂架机构。其特征在于：旋转臂机构位于磁吸附便携式开孔切割机器人上部，旋转臂机构侧面与悬臂架机构相连；所述升降臂机构位于磁吸附便携式开孔切割机器人中部，安装于旋转臂机构下面；伸缩臂机构通过螺栓安装于升降臂机构一侧，所述伸缩臂机构通过伸缩座与升降座固连；所述枪摆机构的上部与伸缩臂机构相连；磁吸附便携式开孔切割机器人借助悬臂架机构上的吸附装置吸附在待加工工件上。

Description

磁吸附便携式开孔切割机器人

技术领域

本发明专利涉及磁吸附便携式开孔切割机器人，特别是涉及一种用于筒体、椭球封头、球冠和锥体等容器开孔切割机器人，可以采用氧气乙炔、等离子等热切割方式进行开孔切割。

背景技术

随着世界装备制造业的不断增长，中国制造业大国的地位逐步确立，与此同时金属切割总量、切割复杂程度与技术要求不断提高。在石油化工、锅炉、压力容器、船舶、城市管道等装备制造业中开孔切割及其坡口加工是一重要环节。目前，大部分制造类企业采用人工放样、手工开孔切割及加工坡口，切割后往往需要手工打磨进行二次加工。工作效率低、加工精度差、劳动强度高、工作环境恶劣、危害人体健康生产成本居高不下等问题尤为突出。大型数控切割设备售价高，维护成本高，需要专业培训人员操作，不方便、不灵活。基于以上原因，迫切需要一种便携式、具有一定自动化水平并达到较高精度的易于操作的开孔切割机器人。

目前哈尔滨工程大学申请的发明专利容器接管相贯线切割机器人其采用十字臂悬挂方式，只能在十字臂的工作空间范围内进行切割作业，难以进行更大空间及范围的移动进行切割作业。本发明专利为便携式、磁吸附，具有体积小重量轻的优势，便于携带适合现场加工，这是哈尔滨工程大学申请的发明专利容器接管相贯线切割机器人所不具备的。因此，现实中急需一种体积小、重量轻、便于携带且适合现场切割作业的机器人。

发明内容

本发明专利的目的在于解决上述问题，提供一种造价成本适中、结构简单、易于实现的一种磁吸附便携式开孔切割机器人。本发明专利解决上述问题所采用的技术方案是：

磁吸附便携式开孔切割机器人包括：旋转臂机构、升降臂机构、伸缩臂机构、枪摆机构，悬臂架机构。其特征在于：旋转臂机构位于磁吸附便携式开孔切割机器人上部，其侧面与悬臂架机构相连；所述升降臂机构位于磁吸附便携式开孔切割机器人中部，安装于旋转臂机构下面；伸缩臂机构通过螺栓安装于升降臂机构一侧，所述伸缩臂机构通过伸缩座与升降座固连；所述枪摆机构的上部与伸缩臂机构相连；磁吸附便携式开孔切割机器人借助悬臂架机构上的吸附装置吸附在待加工工件上，本发明专利的吸附装置为磁体。

本发明专利还可以包括这样一些结构特征。

1.所述旋转臂机构的构成包括：旋转用电机、旋转用减速器、旋转用减速器支架、旋转用小齿轮、旋转用大齿轮、连板、上轴座、上轴；所述旋转用电机安装于旋转用减速器的输入轴端，旋转用小齿轮安装在旋转用减速器的输出轴上；所述旋转用电机通过旋转用减速器传动实现旋转用小齿轮转动输出；所述旋转用减速器安装在旋转用减速器支架上侧，旋转用减速器支架安装在连板上；所述连板通过螺栓安装在上轴座上部；所述上轴安装有旋转用大齿轮，旋转用小齿轮与旋转用大齿轮为啮合传动关系，所述上轴通过轴承安装于所述上轴座的内孔，当旋转用电机有转动输出时，通过传动关系可以实现上轴绕上轴座的轴心旋转。

2.所述升降臂机构的构成包括：下轴、滑轨、升降用减速器、升降用电机、升降座、激光、升降用齿轮、齿条、滑块；升降臂机构通过螺栓安装于上轴下端。所述下轴上安装有齿条和滑轨；所述升降用减速器安装于升降座上；所述升降用电机安装于升降用减速器输入轴；所述升降用齿轮安装于升降用减速器输出轴上并与齿条相互啮合；所述齿条安装于下轴的齿条槽内；所述滑轨安装于下轴的滑轨槽内，滑轨与齿条相对安装于下轴的两侧；所述滑块与滑轨相互镶嵌直线滑动，升降座安装于滑块上；所述激光安装于下轴的最下端，用于定心；当升降用电机有转动输出时，升降座即可实现上升运动或下降运动。

3.所述伸缩臂机构的构成包括：伸缩座、手轮、伸缩齿轮、滑键、齿条管，伸缩臂机构通过伸缩座安装于升降臂机构上。所述齿条管一侧加工有直齿，其相对的另外一侧加工有键槽；所述伸缩座内孔处加工有键槽；齿条管安装于伸缩座的内孔，滑键安装于键槽内；所述伸缩齿轮安装于伸缩座内并与齿条管上的齿相互啮合；手轮与伸缩齿轮相连，通过旋转手轮即可实现齿条管的伸出运动或缩回运动。

4.所述枪摆机构的构成包括：连枪架、割枪支架、割枪座、割枪，所述枪摆机构通过连枪架安装于伸缩臂机构上。所述连枪架安装于齿条管上且远离伸缩座；所述割枪支架安装于连枪架上；所述割枪座安装于割枪支架末端，割枪座可以绕割枪支架末端的安装轴孔摆动；所述割枪安装于割枪座内。

5.磁吸附便携式开孔切割机器人，借助悬臂架机构采用吸附装置将磁吸附便携式开孔切割机器人吸附在待切割开孔工件上。所述悬臂架机构构成包括：悬臂、磁铁。所述悬臂呈L型，一端与上轴座固连，另外一端安装有磁铁；通过磁铁磁力将磁吸附便携式开孔切割机器人吸附在待切割开孔工件上。

本发明专利的有益效果是：（1）整体结构简洁轻便易于搬运；（2）可从容器管道等内外侧双向切割；（3）能达到较高的精度要求，开孔质量高；（4）价格低廉，易为中小企业接受。

附图说明

图1是本发明专利磁吸附便携式开孔切割机器人的整体结构示意图；

图2是本发明专利旋转臂机构的结构示意图；

图3是本发明专利升降臂机构的结构示意图；

图4是本发明专利伸缩臂机构的结构示意图；

图5是本发明专利枪摆机构的结构示意图；

图6是本发明专利悬臂架机构的结构示意图；

图7是本发明专利正马鞍开孔作业效果示意图。

图中：1、旋转用电机，2、旋转用减速器，3、旋转用减速器支架，4 、旋转用小齿轮，5、旋转用大齿轮，6、连板，7、上轴座，8、上轴，9、下轴，10、滑轨，11、 升降用减速器，12、升降用电机，13、升降座，14、激光，15、升降用齿轮，16、滑块，17 、齿条，18、伸缩座，19 、手轮，20 、伸缩齿轮，21、滑键，22、齿条管，23、连枪架，24 、割枪支架，25 、割枪，26 、割枪座，27、悬臂，28、磁铁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利作进一步详细描述：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，本发明专利所述的磁吸附便携式开孔切割机器人（图1），包括旋转臂机构（图2）、升降臂机构（图3）、伸缩臂机构（图4）、枪摆机构（图5）、悬臂架机构（图6），其特征在于：旋转臂机构（图2）位于磁吸附便携式开孔切割机器人上部，其侧面与悬臂架机构（图6）相连；所述升降臂机构（图3）位于磁吸附便携式开孔切割机器人中部，安装于旋转臂机构（图2）下面；伸缩臂机构（图4）通过螺栓安装于升降臂机构（图3）一侧，所述伸缩臂机构（图4）通过伸缩座（18）与升降座（13）固连；所述枪摆机构（图5）的上部与伸缩臂机构（图4）相连；所述悬臂架机构（图6）的通过磁铁（28）的磁力将磁吸附便携式开孔切割机器人吸附在待加工件上。

结合图1、图2，所述旋转臂机构（图2）的构成包括：旋转用电机（1）、旋转用减速器（2）、旋转用减速器支架（3）、旋转用小齿轮（4）、旋转用大齿轮（5）、连板（6）、上轴座（7）、上轴（8）。所述旋转用电机（1）安装于旋转用减速器（2）的输入轴端，旋转用小齿轮（4）安装旋转用减速器（2）的输出轴上；所述旋转用电机（1）通过旋转用减速器（2）传动实现旋转用小齿轮（4）的转动输出；所述旋转用减速器（2）安装在旋转用减速器支架（3）上侧，旋转用减速器支架（3）安装在连板（6）上；所述连板（6）通过螺栓安装在上轴座（7）上部；所述上轴（8）上端安装有旋转用大齿轮（5），旋转用小齿轮（4）与旋转用大齿轮（5）为啮合传动关系，所述上轴（8）通过轴承安装于所述上轴座（7）的内孔，当旋转用电机（1）有转动输出时，通过传动关系可以实现上轴（8）绕上轴座（7）的轴心旋转，使安装于上轴（8）下端的升降臂机构实现旋转。

结合图1、图3，所述升降臂机构（图3）的构成包括：下轴（9）、滑轨（10）、升降用减速器（11）、升降用电机（12）、升降座（13）、激光（14）、升降用齿轮（15）、滑块（16）、齿条（17）；升降臂机构（图3）通过螺栓安装于上轴（8）下端。所述下轴（9）上安装有齿条（17）和滑轨（10）；所述升降用减速器（11）安装于升降座（13）上；所述升降用电机（12）安装于升降用减速器（11）输入轴；所述升降用齿轮（15）安装于升降用减速器（11）输出轴上并与齿条（17）相互啮合；所述齿条（17）安装于下轴（9）的齿条槽内；所述滑轨（10）安装于下轴（9）的滑轨槽内，滑轨（10）与齿条（17）相对安装于下轴（9）的两侧；所述滑块（16）与滑轨（10）相互镶嵌直线滑动，升降座（13）安装于滑块（16）上；所述激光（14）安装于下轴（9）的下端，用于定心；当升降用电机（12）有转动输出时，升降座（13）即可带动伸缩臂机构实现上升运动或下降运动。

结合图1、图4，所述伸缩臂机构的构成包括：伸缩座（18）、手轮（19）、伸缩齿轮（20）、滑键（21）、齿条管（22），伸缩臂机构通过伸缩座（18）安装于升降臂机构上。所述齿条管（22）一侧加工有直齿，其相对的另外一侧加工有键槽；所述伸缩座（18）内孔处加工有键槽；齿条管（22）安装于伸缩座（18）的内孔，滑键（21）安装于键槽内；所述伸缩齿轮（20）安装于伸缩座（18）内并与齿条管（20）上的齿相互啮合；手轮（19）与伸缩齿轮（20）相连，通过旋动手轮（19）带动伸缩齿轮（20）旋转即可实现齿条管（22）的伸出运动或缩回运动。

结合图1、图5，所述枪摆机构的构成包括：连枪架（23）、割枪支架（24）、割枪（25）、割枪座（26），所述枪摆机构通过连枪架（23）安装于伸缩臂机构上。所述连枪架（23）安装于齿条管（22）上且远离伸缩座（18）；所述割枪支架（24）安装于连枪架（23）上；所述割枪座（26）安装于割枪支架（24）末端，割枪座（26）可以绕（图6）所示的轴线摆动；所述割枪（25）安装于割枪座（26）内。

结合图1、图6，所述悬臂架机构构成包括：悬臂(27)、磁铁(28)。所述悬臂(27)呈L型，一端与上轴座(7)固连，另外一端安装有铁磁(28)；通过磁铁（28）磁力将磁吸附便携式开孔切割机器人吸附在待切割开孔工件上。

工作时，首先将磁吸附便携式开孔切割机器人通过磁铁吸附在被切割工件上，调整下轴（9）下端激光（14）发射的激光束投影到管道的切割孔圆心位置，即调整磁吸附便携式开孔切割机器人的初始位置。设置开孔半径等参数，调整坡口角度开始点火预热，进行异形曲面开孔切割。其中（图7）为磁吸附便携式开孔切割机器人放置在待开孔工件筒体上的示意图。

以上显示和描述了本发明专利的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明专利不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明专利的原理，在不脱离本发明专利精神和范围的前提下，本发明专利还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明专利范围内。本发明专利要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.磁吸附便携式开孔切割机器人包括：旋转臂机构、升降臂机构、伸缩臂机构、枪摆机构，悬臂架机构；其特征在于：旋转臂机构位于机器人上部，其侧面与悬臂架机构相连；所述升降臂机构位于机器人中部，安装于旋转臂机构下面；伸缩臂机构通过螺栓安装于升降臂机构一侧，所述伸缩臂机构通过伸缩座与升降座固连；所述枪摆机构的上部与伸缩臂机构相连；磁吸附便携式开孔切割机器人借助悬臂架机构上的吸附装置吸附在待加工工件上。

2.根据权利要求1所述的磁吸附便携式开孔切割机器人，其特征在于：所述旋转臂机构的构成包括：旋转用电机、旋转用减速器、旋转用减速器支架、旋转用小齿轮、旋转用大齿轮、连板、上轴座、上轴；所述旋转用电机安装于旋转用减速器的输入轴端，旋转用小齿轮安装在旋转用减速器的输出轴上；所述旋转用电机通过旋转用减速器传动实现旋转用小齿轮转动输出；所述旋转用减速器安装在旋转用减速器支架上侧，旋转用减速器支架安装在连板上；所述连板通过螺栓安装在上轴座上部；所述上轴安装有旋转用大齿轮，旋转用小齿轮与旋转用大齿轮为啮合传动关系，所述上轴通过轴承安装于所述上轴座的内孔。

3.根据权利要求1所述的磁吸附便携式开孔切割机器人，其特征在于：所述升降臂机构的构成包括：下轴、滑轨、升降用减速器、升降用电机、升降座、激光、升降用齿轮、齿条、滑块；升降臂机构通过螺栓安装于上轴下端；所述下轴上安装有齿条和滑轨；所述升降用减速器安装于升降座上；所述升降用电机安装于升降用减速器输入轴；所述升降用齿轮安装于升降用减速器输出轴上并与齿条相互啮合；所述齿条安装于下轴的齿条槽内；所述滑轨安装于下轴的滑轨槽内，滑轨与齿条相对安装于下轴的两侧；所述滑块与滑轨相互镶嵌直线滑动，升降座安装于滑块上；所述激光安装于下轴的最下端，用于定心。

4.根据权利要求1所述的磁吸附便携式开孔切割机器人，其特征在于：所述伸缩臂机构的构成包括：伸缩座、手轮、伸缩齿轮、滑键、齿条管，伸缩臂机构通过伸缩座安装于升降臂机构上；所述齿条管一侧加工有直齿，其相对的另外一侧加工有键槽；所述伸缩座内孔处加工有键槽；齿条管安装于伸缩座的内孔，滑键安装于键槽内；所述伸缩齿轮安装于伸缩座内并与齿条管上的齿相互啮合。

5.根据权利要求1所述的磁吸附便携式开孔切割机器人，其特征在于：所述枪摆机构的构成包括：连枪架、割枪支架、割枪座、割枪，所述枪摆机构通过连枪架安装于伸缩臂机构上；所述连枪架安装于齿条管上且远离伸缩座；所述割枪支架安装于连枪架上；所述割枪座安装于割枪支架末端，割枪座可以绕割枪支架末端的安装轴孔摆动；所述割枪安装于割枪座内。

6.根据权利要求1所述的磁吸附便携式开孔切割机器人，借助悬臂架机构采用吸附装置将机器人吸附在待切割开孔工件上。