CN108857913B - 一种水刀刀头组件及水刀切割机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水刀刀头组件及水刀切割机，涉及水刀切割技术领域。该水刀刀头组件包括第一驱动装置、第二驱动装置和刀头，第一驱动装置能够驱动第二驱动装置转动，第二驱动装置能够驱动刀头转动，且第一驱动装置的轴线、第二驱动装置的轴线与刀头的轴线三者相交于一点；刀头包括气缸、阀针和高压水路，阀针连接在气缸的输出端上，阀针由气缸驱动与高压水路的进水口相互抵接或远离，以实现高压水路的通断。通过上述结构设置，使得水刀刀头在切割时与待切割位置的距离始终保持不变，从而避免频繁调整Z轴补偿值，简化了刀头调整过程，提高了切割位置精确度，且在同等加工要求的前提下降低了对控制系统的要求。
Description
技术领域
本发明涉及水刀切割技术领域，尤其涉及一种水刀刀头组件及水刀切割机。
背景技术
水刀，即以水为刀，应用于高压水射流切割技术，即超高压水中夹带着石榴砂、金刚砂等磨料通过喷头喷出，撞击待切割物体完成切割。水刀切割技术以其冷切割不会改变材料的物理化学性质而备受青睐，现已广泛应用于陶瓷、石材、玻璃、金属、复合材料等众多行业。
水刀切割机在进行切割作业时，需要根据切割轨迹不断调整刀头的位置及切割角度，以满足加工需求。这就需要控制系统不停地增减各轴的补偿值，以控制刀头的升降、平移或旋转，使刀头准确位于待切割位置。而现有的刀头结构中，受限于控制系统的性能，刀头调整精度不高，造成切割加工误差。
因此，亟需一种水刀刀头组件及水刀切割机，以方便刀头的调整，提高切割加工精度。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种水刀刀头组件，该水刀刀头组件的调整方式较为简单，调整精度较高，且对控制系统的要求降低。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种水刀刀头组件，包括第一驱动装置、第二驱动装置和刀头，所述第二驱动装置通过第一连接件与所述第一驱动装置呈夹角连接，所述第一驱动装置能够驱动所述第二驱动装置转动；所述刀头通过第二连接件与所述第二驱动装置呈夹角连接，所述第二驱动装置能够驱动所述刀头转动；所述第一驱动装置的轴线、所述第二驱动装置的轴线与所述刀头的轴线相交于一点；
所述刀头包括气缸、阀针和高压水路，所述阀针连接在所述气缸的输出端上，所述阀针由所述气缸驱动与所述高压水路的进水口相互抵接或远离，以实现所述高压水路的通断。
作为上述水刀刀头组件的优选技术方案，所述第一连接件包括第一安装板、第二安装板和连接板，所述连接板的一端连接所述第一安装板，另一端连接所述第二安装板，所述第一驱动装置安装在所述第一安装板上，所述第二驱动装置安装在所述第二安装板上。
作为上述水刀刀头组件的优选技术方案，所述第一安装板与所述第一驱动装置的输出轴连接。
作为上述水刀刀头组件的优选技术方案，所述第二连接件包括固定板和连接臂，所述固定板贴合在所述第二安装板上，所述固定板与所述第二驱动装置的输出轴连接，所述刀头安装在所述连接臂上。
作为上述水刀刀头组件的优选技术方案，所述固定板与所述第二驱动装置的输出轴同轴设置。
作为上述水刀刀头组件的优选技术方案，所述气缸包括活塞和活塞杆，所述阀针连接在所述活塞杆上，所述刀头还包括弹性件，所述弹性件设置在所述活塞与所述阀针之间，当所述阀针与所述进水口相互抵接时，所述弹性件受压，当所述阀针与所述进水口相互远离时，所述弹性件处于自由状态。
作为上述水刀刀头组件的优选技术方案，所述气缸还包括气缸罩和气缸座，所述气缸罩罩设在所述气缸座上形成腔体，所述活塞设置在所述腔体中，所述活塞杆穿设伸出所述气缸座之外，所述弹性件设置在所述腔体中，所述弹性件的一端与所述活塞杆相抵接，另一端与所述气缸座相抵接。
作为上述水刀刀头组件的优选技术方案，所述活塞杆呈T字型，包括水平固定部和竖直输出部，所述水平固定部与所述活塞连接，所述竖直输出部伸出所述气缸座与所述阀针连接。
作为上述水刀刀头组件的优选技术方案，所述弹性件的一端抵接在所述水平固定部上，另一端抵接在所述气缸座上。
本发明的第二目的在于提出一种水刀切割机，该切割机加工位置的调整方式较为简单，调整精度较高，且对控制系统的要求降低。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种水刀切割机，包括上述的水刀刀头组件。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：
本发明提供了一种水刀刀头组件和水刀切割机，该水刀刀头组件包括第一驱动装置、第二驱动装置和刀头，第一驱动装置能够驱动第二驱动装置转动，第二驱动装置能够驱动刀头转动，且第一驱动装置的轴线、第二驱动装置的轴线与刀头的轴线三者相交于一点；刀头包括气缸、阀针和高压水路，阀针连接在气缸的输出端上，并由气缸驱动与高压水路的进水口相互抵接或远离，以实现高压水路的通断。通过上述结构设置，使得水刀刀头在切割时与待切割位置的距离始终保持不变，从而避免频繁调整Z轴补偿值，简化了刀头调整过程，提高了切割位置精确度，且在同等加工要求的前提下降低了对控制系统的要求。
附图说明
图1是本发明提供的水刀刀头组件的第一视角的结构示意图；
图2是本发明提供的水刀刀头组件的第二视角的结构示意图；
图3是本发明提供的水刀刀头组件的第三视角的结构示意图；
图4是本发明提供的水刀刀头组件的第四视角的结构示意图；
图5是本发明提供的刀头的第一视角的结构示意图；
图6是本发明提供的刀头的第二视角的结构示意图；
图7是本发明提供的刀头的部分内部结构的示意图；
图8是图7中的A处局部放大图；
图9是本发明提供的刀头未显示气缸罩的部分内部结构的示意图；
图10是本发明提供的刀头未显示气缸罩和气缸座的部分内部结构的示意图。
图中：
1、第一驱动装置；2、第二驱动装置；3、刀头；4、第一连接件；5、第二连接件；
31、气缸；32、阀针；33、进水口；311、活塞；312、活塞杆；313、弹性件；314、气缸罩；315、气缸座；316、连接杆；317、定位垫。
41、第一安装板；42、第二安装板；43、连接板；
51、固定板；52、连接臂。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
本实施例公开了一种水刀刀头组件，如图1-图4所示，包括控制系统、第一驱动装置1、第二驱动装置2和刀头3。第一驱动装置1和第二驱动装置2均电连接于控制系统，由控制系统接收及发出信号控制第一驱动装置1和第二驱动装置2的动作。第二驱动装置2通过第一连接件4与第一驱动装置1呈夹角连接，第一驱动装置1能够驱动第二驱动装置2转动，刀头3通过第二连接件5与第二驱动装置2呈夹角连接，第二驱动装置2能够驱动刀头3转动，且第一驱动装置1的轴线、第二驱动装置2的轴线与刀头3的轴线三者相交于一点。如图7所示，刀头3包括气缸31、阀针32和高压水路，高压水路具有进水口33，阀针32连接在气缸31的输出端上，阀针32由气缸31驱动与进水口33相互抵接或远离，以实现高压水路的通断。
通过上述结构设置，使得水刀刀头3在切割时与待切割位置的距离始终保持不变，从而避免频繁调整Z轴补偿值，简化了刀头3调整过程，提高了切割位置精确度，且在同等加工要求的前提下降低了对控制系统的要求。
具体而言，如图3和图4所示，第一连接件4包括第一安装板41、第二安装板42和连接板43，连接板43的一端连接第一安装板41，另一端连接第二安装板42，第一驱动装置1安装在第一安装板41上，第二驱动装置2安装在第二安装板42上。更具体地，第一安装板41与第一驱动装置1的输出轴连接，以使得第一驱动装置1能够直接驱动第一连接件4转动，从而带动第二驱动装置2转动。
更进一步地，连接板43与第一安装板41及第二安装板42均呈夹角连接，且连接板43与第一安装板41的夹角等于连接板43与第二安装板42的夹角。这样设置的好处在于保证第一驱动装置1驱动第二驱动装置2转动时不会发生位置干涉。
在本实施例中，第一安装板41、第二安装板42和连接板43一体成型，方便加工制造。在本发明的另一实施例中，第一安装板41、第二安装板42和连接板43可以是三个独立的部件，三者通过焊接、粘接、卡接、铆接或螺接等方式连接形成第一连接件4。
在本实施例中，如图4所示，第二连接件5包括一体成型的固定板51和连接臂52，固定板51贴合在第二安装板42上而并未与其连接，刀头3安装在连接臂52上。固定板51与第二驱动装置2的输出轴连接，且同轴设置，使得第二驱动装置2能够直接驱动第二连接件5转动，从而带动刀头3转动。
连接臂52的一端与固定板51固连，另一端为自由端。在初始安装状态，连接臂52的自由端垂直于Z轴方向。
更进一步地，连接臂52远离固定板51的自由端上设置有安装孔，刀头3安装在安装孔中。由于连接臂52的自由端在初始安装状态时垂直于Z轴方向，因此可保证刀头3的初始安装方向平行于Z轴方向，方便切割时的位置调整。
如图5-图10所示，在本实施例中，刀头3包括气缸31、阀针32、弹性件313和高压水路，气缸31包括活塞311和活塞杆312，高压水路具有进水口33，阀针32连接在活塞杆312上，阀针32与进水口33能够相互抵接或远离，以实现高压水路的通断；弹性件313设置在活塞311与阀针32之间。当阀针32与进水口33相互抵接时，弹性件313受压，此时高压水路被截断。当阀针32与进水口33相互远离时，弹性件313处于自由状态，此时高压水路被导通。
通过将弹性件313设置在活塞311与阀针32之间，使得在切割过程中调整换向或中断切割作业而需要截断高压水路时，气缸31出力，弹性件313短暂受压；在通水切割作业期间，气缸31不出力，弹性件313处于自由状态。又由于切割作业过程中，通水状态是较为持久的持续过程，而截断高压水路是较为短暂的动作，因此在整个切割作业过程中，气缸31做功较少，弹性件313不受力而长时间处于自由状态，从而降低了对弹性件313和气缸31的强度要求，延长了弹性件313和气缸31的使用寿命，有效降低生产成本。
在本实施例中，气缸31还包括气缸罩314和气缸座315，气缸罩314罩设在气缸座315上形成腔体，活塞311设置在该腔体中，活塞杆312穿设伸出气缸座315之外，弹性件313设置在腔体中，弹性件313的一端与活塞杆312相抵接，另一端与气缸座315相抵接。
具体而言，活塞杆312呈T字型，包括固连的水平固定部和竖直输出部，水平固定部与活塞311连接，竖直输出部伸出气缸座315与阀针32连接。气缸座315上开设有通孔，通孔用于容纳竖直输出部。
更进一步地，如图10所示，弹性件313可以为宝塔形弹簧。宝塔形弹簧的较小端抵接在水平固定部上，宝塔形弹簧的较大端抵接在气缸座315上。宝塔形弹簧具有体积小、载荷大、减震效果好等特点，适用于空间小、载荷大的场合和减震装置中，在本实施例的水刀刀头3中，将宝塔形弹簧设置在气缸31中，可有效发挥其优点，提高刀头3的加工精度和使用寿命。
在本实施例中，阀针32连接在活塞杆312的底端。更优地，阀针32与活塞杆312之间设置有连接杆316，连接杆316的直径小于活塞杆312的直径且大于阀针32的直径。由于阀针32的直径需要与高压水路上开设的进水口33的直径相匹配，因此阀针32直径较小；而活塞杆312作为驱动部件，其直径需与气缸31尺寸相匹配，不宜设置过小。通过设置连接杆316，使活塞杆312直径、连接杆316直径及阀针32直径在轴向呈阶梯式递减结构，既能有效传递动力，又保证了水刀刀头3的整体强度。
阀针32上可以套设有定位垫317，用于确定阀针32在刀头3轴向上的位置，提高定位精确性。
为了有效准确的封堵高压水路的进水口33，阀针32的下端设置有尖角，该尖角能够插入或脱离进水口33，实现高压水路的通断。
本发明还提供了一种水刀切割机，该水刀切割机包括上述的水刀刀头组件，该水刀刀头3的具体结构参照上述实施例，由于本水刀切割机采用了上述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种水刀刀头组件，其特征在于，包括第一驱动装置（1）、第二驱动装置（2）和刀头（3），所述第二驱动装置（2）通过第一连接件（4）与所述第一驱动装置（1）呈夹角连接，所述第一驱动装置（1）能够驱动所述第二驱动装置（2）转动；所述刀头（3）通过第二连接件（5）与所述第二驱动装置（2）呈夹角连接，所述第二驱动装置（2）能够驱动所述刀头（3）转动；所述第一驱动装置（1）的轴线、所述第二驱动装置（2）的轴线与所述刀头（3）的轴线相交于一点；
所述第一连接件（4）包括第一安装板（41）、第二安装板（42）和连接板（43），所述连接板（43）的一端连接所述第一安装板（41），另一端连接所述第二安装板（42），所述第一驱动装置（1）安装在所述第一安装板（41）上，所述第二驱动装置（2）安装在所述第二安装板（42）上；所述连接板（43）与所述第一安装板（41）及所述第二安装板（42）均呈夹角连接，且所述连接板（43）与所述第一安装板（41）的夹角等于所述连接板（43）与所述第二安装板（42）的夹角；
所述刀头（3）包括气缸（31）、阀针（32）和高压水路，所述阀针（32）连接在所述气缸（31）的输出端上，所述阀针（32）由所述气缸（31）驱动与所述高压水路的进水口（33）相互抵接或远离，以实现所述高压水路的通断；
所述气缸（31）包括活塞（311）和活塞杆（312），所述阀针（32）连接在所述活塞杆（312）上，所述刀头（3）还包括弹性件（313），所述弹性件（313）设置在所述活塞（311）与所述阀针（32）之间，当所述阀针（32）与所述进水口（33）相互抵接时，所述弹性件（313）受压，当所述阀针（32）与所述进水口（33）相互远离时，所述弹性件（313）处于自由状态；
所述气缸（31）还包括气缸罩（314）和气缸座（315），所述气缸罩（314）罩设在所述气缸座（315）上形成腔体，所述活塞（311）设置在所述腔体中，所述活塞杆（312）穿设伸出所述气缸座（315）之外，所述弹性件（313）设置在所述腔体中，所述弹性件（313）的一端与所述活塞杆（312）相抵接，另一端与所述气缸座（315）相抵接。
2.根据权利要求1所述的水刀刀头组件，其特征在于，所述第一安装板（41）与所述第一驱动装置（1）的输出轴连接。
3.根据权利要求1所述的水刀刀头组件，其特征在于，所述第二连接件（5）包括固定板（51）和连接臂（52），所述固定板（51）贴合在所述第二安装板（42）上，所述固定板（51）与所述第二驱动装置（2）的输出轴连接，所述刀头（3）安装在所述连接臂（52）上。
4.根据权利要求3所述的水刀刀头组件，其特征在于，所述固定板（51）与所述第二驱动装置（2）的输出轴同轴设置。
5.根据权利要求1所述的水刀刀头组件，其特征在于，所述活塞杆（312）呈T字型，包括水平固定部和竖直输出部，所述水平固定部与所述活塞（311）连接，所述竖直输出部伸出所述气缸座（315）与所述阀针（32）连接。
6.根据权利要求5所述的水刀刀头组件，其特征在于，所述弹性件（313）的一端抵接在所述水平固定部上，另一端抵接在所述气缸座（315）上。
7.一种水刀切割机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的水刀刀头组件。
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Denomination of invention: Water jet cutter head assembly and water jet cutter Effective date of registration: 20220112 Granted publication date: 20210907 Pledgee: Bank of Jiangsu Limited by Share Ltd. Nanjing Jiangning branch Pledgor: JIANGSU FUJITENG ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980000379 |
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Date of cancellation: 20230112 Granted publication date: 20210907 Pledgee: Bank of Jiangsu Limited by Share Ltd. Nanjing Jiangning branch Pledgor: JIANGSU FUJITENG ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980000379 |
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Denomination of invention: A Water Knife Head Assembly and Water Knife Cutting Machine Granted publication date: 20210907 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing Jiangning branch Pledgor: JIANGSU FUJITENG ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980001537 |