CN110340504A - 一种管道相贯线切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种管道相贯线切割装置，包括支撑固定装置、管径调节装置、等离子切割刀具和电机，支撑固定装置固定管道，管径调节装置位于管道上方并固定连接电机，电机驱动管径调节装置水平圆周转动；管径调节装置包括垂直直线轴承，垂直直线轴承沿管径调节装置水平滑动，且垂直滑动连接等离子切割刀具，等离子切割刀具始终贴合所述管道表面。本发明的电机驱动管径调节装置水平圆周转动，管径调节装置上的等离子切割刀具上下往复运动始终贴合管道表面切割出相贯线；等离子切割刀具通过垂直直线轴承水平滑动在管径调节装置上，调节等离子切割刀具至电机轴的距离，即调整圆周半径大小，从而切割出不同管径的相贯线，进而可以切割出不同类型的相贯线。

Description

一种管道相贯线切割装置

技术领域

本发明属于管道切割技术领域，特别涉及一种管道相贯线切割装置。

背景技术

管道相贯线切割装置主要应用于切割圆管、圆柱类物体，切割出相贯线的圆管可以组接其他管道以构成多形态的管道结构来满足社会需求，例如组接出T形管结构。此类加工以往大多采用制作样板、划线、人工放样、手工切割、人工打磨等传统操作工艺，该工艺不仅繁琐复杂，而且劳动成本高；有少部分工厂也有采用数控相贯线切割机，虽然用数控相贯线切割机能十分方便的切割加工此类管道，但是市面价格昂贵，很多中小企业无力购买。

为了解决上述问题，本案由此而生。

发明内容

本发明的目的是提出一种可靠的管道相贯线切割装置，结构简单、成本低廉、操作便捷。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种管道相贯线切割装置，包括支撑固定装置、管径调节装置、等离子切割刀具和电机，所述支撑固定装置固定管道，所述管径调节装置位于管道上方并固定连接电机，所述电机驱动管径调节装置水平圆周转动；管径调节装置包括垂直直线轴承，垂直直线轴承沿管径调节装置水平滑动，且垂直直线轴承垂直滑动连接等离子切割刀具，等离子切割刀具始终贴合所述管道表面。

优选地，所述等离子切割刀具包括驱动杆、铰链、接触板和切刀，所述驱动杆一端垂直滑动连接垂直直线轴承，所述驱动杆另一端通过铰链连接接触板，接触板的底面呈弧形并贴合在管道表面，接触板上开设一贯穿孔，贯穿孔供切刀垂直插入，使切刀末端与接触板底面的管道外表面接触。

优选地，所述贯穿孔上方设有刀架，刀架上开设一通孔，通孔相对接触板垂直，所述切刀穿过刀架上的通孔以垂直状态插入贯穿孔。

优选地，所述接触板上安装磁铁，使接触板磁吸在管道上。

优选地，所述管径调节装置还包括水平刻度杆、法兰盘、第一连接板和第二连接板，所述电机固定在支撑固定装置上，电机轴垂直朝下，电机轴固定连接法兰盘，法兰盘通过第一连接板与水平刻度杆固定在一起，水平刻度杆的杆身蚀刻有刻度，所述垂直直线轴承通过第二连接板垂直安装在水平刻度杆上并沿杆身水平滑动。

优选地，所述支撑固定装置包括管道支撑框架、夹具和电机支撑架，所述管道支撑框架供管道放置并通过夹具来固定管道，所述电机支撑架用于固定电机。

优选地，所述管道支撑框架包括“V”型支撑框，“V”型支撑框由两根横梁相接成“V”型，“V”型支撑框上方用于架住管道。

优选地，所述管道上设有夹持装置，所述夹持装置包括圆盘、卡爪、把手和水平仪，所述圆盘上周向均布有卡爪，卡爪夹持管道表面，圆盘两侧安装把手，把手上安装水平仪。

根据相贯线定义：一个圆在另一个圆柱面上正投影的外轮廓线，所形成的一个三维曲面。本发明的工作原理是，将该三维曲面分为两个维度的平面运动：一是水平面上的圆周运动，该圆周运动通过电机轴驱动管径调节装置水平面转动来实现的；二是垂直面上的上下往复运动，该往复运动通过管径调节装置与等离子切割刀具之间形成的移动副来实现的。这两个维度的运动通过管径调节装置有机的结合起来，使得当电机轴驱动管径调节装置水平圆周转动时，管径调节装置上的等离子切割刀具上下往复运动始终贴合管道表面切割出相贯线。其次，等离子切割刀具通过垂直直线轴承水平滑动在管径调节装置上，调节等离子切割刀具至电机轴的距离，即调整圆周半径大小，从而切割出不同管径的相贯线，进而可以切割出不同类型的相贯线。

切割出的相贯线主要包括第一类相贯线和第二类相贯线，设具有第一类相贯线的管径为组接管径，具有第二类相贯线的管径为待组接管径，组接管径可组接待组接管径，以构成多形态的管道结构；第一类相贯线切割的工作过程为：

1.将被加工的管道通过固定在管道支撑固定装置上，在切割的过程中，等离子切割刀具移动，管道始终处于静止状态。避免了传统切割时，刀具和管道同时运动而造成的加工精度的缺失；

2.根据待组接管径的大小，通过管径调节装置(即调节等离子切割刀具至电机轴的距离)调整好等离子切割刀具的旋转半径；

3.电机启动后，电机连续转动带动管径调节装置360度旋转，使与管径调节装置垂直滑动连接的等离子切割刀具在管道外形的作用下上下移动以贴合管道外表面，切割出第一类相贯线，得到组接管径。

第二类相贯线切割的工作过程为：

1.将被加工的管道通过固定在管道支撑固定装置上，在切割的过程中，等离子切割刀具移动，管道始终处于静止状态；

2.根据预设管径大小，通过管径调节装置调整好等离子切割刀具的旋转半径；

3.电机启动后，电机连续转动带动管径调节装置360度旋转，带动等离子切割刀具在被加工管道的上半面先切割出一个第一类相贯线，然后将管旋转180度，用同样的方法，最后在翻转前的下半面再加工另一个第一类相贯线；被加工管道经过两刀的切割后，可以得到第二类相贯线，从而被加工管道可分离成左右两段待组接管径的管道。

采用上述方案后，本发明的增益效果在于：本发明摒弃了传统的相贯线制作时需要制作样板、划线、人工放样、手工切割、人工打磨等复杂繁琐的操作工艺，本发明采用通过电机驱动来一体联动两个维度的平面运动，即可切割出相贯线，操作便捷，性能可靠，而且本发明的结构远远比现有数控相贯线切割机来得简单，造价便宜，中小型企业也同样适用。

附图说明

图1是本发明的整体立体图；

图2是本发明的整体爆炸图；

图3是本发明等离子切割刀具的立体图；

图4是本发明等离子切割刀具的爆炸图；

图5是本发明管径调节装置的立体图；

图6是本发明管径调节装置的爆炸图；

图7是本发明管径调节装置的爆炸图；

图8是本发明支撑固定装置的爆炸图；

图9是本发明工作状态示意图一(等离子切割刀具向下运动时)；

图10是图9状态的正视图；

图11是本发明工作状态示意图二(等离子切割刀具向上运动时)；

图12是图11状态的正视图；

图13是本发明切割上半面的示意图；

图14是旋转180度管道后，本发明切割下半面的示意图；

图15是本发明经过第二类相贯线切割后得到左右两段管道的示意图。

附图标记说明：

支撑固定装置1，管道支撑框架11，“V”型支撑框111，夹具12，电机支撑架13，第三连接件131，管径调节装置2，垂直直线轴承21，水平刻度杆22，法兰盘23，第一连接板24，第二连接板25，等离子切割刀具3，驱动杆31，铰链32，接触板33，贯穿孔331，磁铁332，切刀34，刀架35，通孔351，电机4，管道5，夹持装置6，圆盘61，卡爪62，把手63，水平仪64。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，请参阅图1至图15。

一种管道相贯线切割装置，如图1至图2所示，包括支撑固定装置1、管径调节装置2、等离子切割刀具3和电机4。

所述支撑固定装置1固定管道5。如图7所示，所述支撑固定装置1包括管道支撑框架11、夹具12和电机支撑架13，所述管道支撑框架11供管道5放置并通过夹具12来固定管道5，所述电机支撑架13用于固定电机4，电机支撑架13设有第三连接件131，通过第三连接件131，电机4固定在电机支撑架13上。进一步的改进，所述管道支撑框架11包括“V”型支撑框111，“V”型支撑框111由两根横梁相接成“V”型，“V”型支撑框111上方用于架住管道5，“V”型结构不仅简单、而且实用。上述支撑架和支撑框基本都由横梁和常用固定件组合而成，使得整个支撑固定装置1既拆装方便，也容易取材。

如图2、图5和图6所示，所述管径调节装置2位于管道5上方并固定连接电机4。管径调节装置2包括垂直直线轴承21、水平刻度杆22、法兰盘23、第一连接板24和第二连接板25，所述电机4固定在电机支撑架13上，电机轴垂直朝下，电机轴固定连接法兰盘23，法兰盘23通过第一连接板24与水平刻度杆22固定在一起，水平刻度杆22的杆身蚀刻有刻度，所述垂直直线轴承21通过第二连接板25垂直安装在水平刻度杆22上并沿杆身水平滑动，工作时，电机4转动带动法兰盘23转动以带动水平刻度杆22作水平圆周转动，水平刻度杆22上的垂直直线轴承21也随着作水平圆周转动，从而实现所述电机4驱动管径调节装置2水平圆周转动。垂直直线轴承21沿管径调节装置2水平滑动，且垂直直线轴承21垂直滑动连接等离子切割刀具3，等离子切割刀具3始终贴合所述管道5表面。针对相贯线切割，根据相贯线定义：一个圆在另一个圆柱面上正投影的外轮廓线，所形成的一个三维曲面。本发明的工作原理是，将该三维曲面分为两个维度的平面运动：一是水平面上的圆周运动，该圆周运动通过电机轴驱动管径调节装置2水平面转动来实现的；二是垂直面上的上下往复运动，该往复运动通过管径调节装置2与等离子切割刀具3之间形成的移动副(垂直滑动)来实现的。这两个维度的运动通过管径调节装置2有机的结合起来，使得当电机轴驱动管径调节装置2水平圆周转动时，管径调节装置2上的等离子切割刀具3上下往复运动始终贴合管道5表面切割出相贯线，如图8至图11所示。其次，等离子切割刀具3通过垂直直线轴承21水平滑动在管径调节装置2上，调节等离子切割刀具3至电机轴的距离，即调整圆周半径大小，从而切割出不同管径的相贯线，进而可以切割出不同类型的相贯线。本案通过电机4驱动来一体联动两个维度的平面运动，即可切割出相贯线，不仅性能可靠、操作快捷，对操作者文化要求低，而且两个维度运动通过一根水平的刻度杆有机的结合起来，装置组成简单，造价相对现有技术更低廉。

更具体地，如图3至4所示，所述等离子切割刀具3包括驱动杆31、铰链32、接触板33和切刀34，所述驱动杆31一端垂直滑动连接垂直直线轴承21，所述驱动杆31另一端通过铰链32连接接触板33，接触板33的底面呈弧形并贴合在管道5表面，接触板33上开设一贯穿孔331，贯穿孔331供切刀34垂直插入，使切刀34末端与接触板33底面的管道5外表面接触。所述接触板33上安装磁铁332，使接触板33磁吸在管道5上，避免接触板33与管道5之间松动，保持接触板33与管道5紧凑、牢固贴合。

作为进一步优化，所述贯穿孔331上方设有刀架35，刀架35上开设一通孔351，通孔351相对接触板33垂直，所述切刀34穿过刀架35上的通孔351以垂直状态插入贯穿孔331；此结构使等离子切割刀具3在切割过程中始终处于管径的法线方向，保证了切割的壁厚始终一致，一致按法线方向切割能保证切割距离最短，整体装置以最低消耗切割，节能减排。

切割出的相贯线主要包括第一类相贯线和第二类相贯线，设具有第一类相贯线的管径为组接管径，具有第二类相贯线的管径为待组接管径，组接管径可组接待组接管径，以构成多形态的管道结构，可参照T形管结构。

如图12所示，第一类相贯线切割的工作过程为：

1.将被加工的管道5通过固定在管道支撑固定装置1上，在切割的过程中，等离子切割刀具3移动，管道5始终处于静止状态。避免了传统切割时，刀具3和管道5同时运动而造成的加工精度的缺失；

2.根据待组接管径的大小，通过管径调节装置2调整好等离子切割刀具3的旋转半径，即调节垂直直线轴承21在水平刻度杆22上的位置，也可以说是调节等离子切割刀具3至电机轴的距离；

3.电机4启动后，电机4连续转动带动固定在电机轴上的水平刻度杆360度旋转，与垂直直线轴承21连接的驱动杆31在管道5外形的作用下上下移动，驱动杆31与接触板33通过铰链32连接，限制了多余的自由度，使接触板33在管道5上的移动更加平稳可控；接触板33贴合管道5外表面，接触板33上的切刀34切割出第一类相贯线，得到组接管径。

如图12至图14所示，第二类相惯线的加工方法和第一类相惯线类似，第二类相贯线切割的工作过程为：

1.将被加工的管道5通过固定在管道支撑固定装置1上，在切割的过程中，等离子切割刀具3移动，管道5始终处于静止状态；

2.根据预设管径大小，通过调整等离子切割刀具3在水平刻度杆22上的距离，来调整好等离子切割刀具3的旋转半径；

3.电机4启动后，电机4连续转动带动管径调节装置360度旋转，带动等离子切割刀具3在被加工管道5的上半面先切割出一个第一类相贯线，然后将管旋转180度，用同样的方法，最后在翻转前的下半面再加工另一个第一类相贯线；被加工管道5经过两刀的切割后，可以得到第二类相贯线，从而被加工管道5可分离成左右两段待组接管径的管道5。待组接管径的管道5与之前加工的组接管径的管道5配合。上述展示了本案可以同时满足两种相贯线的切割。

如图15所示，所述管道5上可加装夹持装置6，夹持装置6的设计灵感源于三爪卡盘，所述夹持装置6包括圆盘61、卡爪62、把手63和水平仪64，所述圆盘61上周向均布有卡爪62，卡爪62夹持管道5表面，圆盘61两侧安装把手63，把手63上安装水平仪64；需要旋转管道5时，控制两侧把手63转动，将水平仪64调节到水平仪64呈水平状态即可，方便管道5旋转。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明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的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种管道相贯线切割装置，其特征在于：包括支撑固定装置、管径调节装置、等离子切割刀具和电机，所述支撑固定装置固定管道，所述管径调节装置位于管道上方并固定连接电机，所述电机驱动管径调节装置水平圆周转动；管径调节装置包括垂直直线轴承，垂直直线轴承沿管径调节装置水平滑动，且垂直直线轴承垂直滑动连接等离子切割刀具，等离子切割刀具始终贴合所述管道表面。

2.根据权利要求1所述的一种管道相贯线切割装置，其特征在于：所述等离子切割刀具包括驱动杆、铰链、接触板和切刀，所述驱动杆一端垂直滑动连接垂直直线轴承，所述驱动杆另一端通过铰链连接接触板，接触板的底面呈弧形并贴合在管道表面，接触板上开设一贯穿孔，贯穿孔供切刀垂直插入，使切刀末端与接触板底面的管道外表面接触。

3.根据权利要求2所述的一种管道相贯线切割装置，其特征在于：所述贯穿孔上方设有刀架，刀架上开设一通孔，通孔相对接触板垂直，所述切刀穿过刀架上的通孔以垂直状态插入贯穿孔。

4.根据权利要求2所述的一种管道相贯线切割装置，其特征在于：所述接触板上安装磁铁，使接触板磁吸在管道上。

5.根据权利要求1所述的一种管道相贯线切割装置，其特征在于：所述管径调节装置还包括水平刻度杆、法兰盘、第一连接板和第二连接板，所述电机固定在支撑固定装置上，电机轴垂直朝下，电机轴固定连接法兰盘，法兰盘通过第一连接板与水平刻度杆固定在一起，水平刻度杆的杆身蚀刻有刻度，所述垂直直线轴承通过第二连接板垂直安装在水平刻度杆上并沿杆身水平滑动。

6.根据权利要求1所述的一种管道相贯线切割装置，其特征在于：所述支撑固定装置包括管道支撑框架、夹具和电机支撑架，所述管道支撑框架供管道放置并通过夹具来固定管道，所述电机支撑架用于固定电机。

7.根据权利要求6所述的一种管道相贯线切割装置，其特征在于：所述管道支撑框架包括“V”型支撑框，“V”型支撑框由两根横梁相接成“V”型，“V”型支撑框上方用于架住管道。

8.根据权利要求1所述的一种管道相贯线切割装置，其特征在于：所述管道上设有夹持装置，所述夹持装置包括圆盘、卡爪、把手和水平仪，所述圆盘上周向均布有卡爪，卡爪夹持管道表面，圆盘两侧安装把手，把手上安装水平仪。