CN110935963A - 一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，包括安装箱，安装箱的底端固定有移动机器人，安装箱的上端设有高度调节机构，高度调节机构上设有第一安装架，第一安装架固定有第一直线电机，第一直线电机的输出端固定有第一移动块，第一移动块上固定连接有第一安装板，第一安装板固定连接有第二安装架，第二安装架内固定有第二直线电机，第二直线电机的输出端固定有第二移动块，第二移动块上固定有第二安装板，第二安装板远离第二滑块的一侧设置有旋转切割机构，旋转切割机构上固定连接有第一CCD相机。用机器人代替人工用电火花切割，安全高效、利用CCD相机实时监控。

Description

一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置

技术领域

本发明属于钢管切割装置技术领域，具体涉及一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置。

背景技术

不锈钢钢管是一种中空的长条圆形钢材，主要广泛用于石油、化工、医疗、食品、轻工、机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等，另外，在折弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以也广泛用于制造机械零件和工程结构,电火花线切割机属电加工范畴，利用电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉实现对金属的切割，与传统的刀具切割相比较，切割精度大大提高，切割作用力很小。

核电站不锈钢管道长期使用时，会发生一些管道的安全问题，此时需要对其进行修补或者替换，在修补或者替换过程中，需要将原有的破损部分切割分离，但人类无法进入其中进行修理。

现有公开号为CN201811061223的中国专利，其公开了一种不锈钢管加工用电火花切割机，包括底板、切割机构和箱体，所述箱体的顶部固定连接有工作台，并且工作台的顶部固定连接有第一滑板，所述第一滑板的顶部滑动连接有卡板，并且卡板的顶部固定连接有固定板，所述固定板的顶部活动连接有固定块，并且固定块的顶部活动连接有放置板，放置板内部的底部开设有活动槽。

上述专利虽然实现了对钢管用电火花切割，但是体积大，移动不方便，无法对安装好的钢管进行实时切割，而且没有监控装置来实时观察钢管的切割状态，为此，我们提出一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置来解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，以解决上述背景技术中提出现有的电火花钢管切割机虽然实现了对钢管用电火花切割，但是体积大，移动不方便，无法对安装好的钢管进行实时切割，而且没有监控装置来实时观察钢管的切割状态的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，包括安装箱，所述安装箱的底端固定连接有移动机器人，所述安装箱的上端设置有高度调节机构，所述高度调节机构上设置有连接块，所述连接块上通过螺栓固定连接有第一安装架，所述第一安装架的内部固定连接有第一直线电机，所述第一直线电机的输出端固定连接有第一移动块，所述第一移动块上通过螺栓固定连接有第一安装板，所述第一安装板的一侧固定连接有第一滑块，所述第一滑块内滑动连接有第一导轨，所述第一导轨通过螺栓固定在第一安装架上；

所述第一安装板远离第一滑块的一侧通过螺栓固定连接有第二安装架，所述第二安装架内固定连接有第二直线电机，所述第二直线电机的输出端固定连接有第二移动块，所述第二移动块上固定连接有第二安装板，所述第二安装板的一侧固定连接有第二滑块，所述第二滑块内滑动连接有第二导轨，所述第二导轨固定连接在第二安装架上，所述第二安装板远离第二滑块的一侧设置有旋转切割机构，所述旋转切割机构上固定连接有第一CCD相机。

优选的，所述高度调节机构包括第一伺服电机，所述第一伺服电机通过螺栓固定连接在安装箱的内部，所述第一伺服电机的输出轴端部通过联轴器固定有丝杆，所述丝杆远离第一伺服电机的一端端部转动连接有支撑箱，所述支撑箱通过螺栓固定在安装箱的顶端。

优选的，所述丝杆上螺纹传动连接有传动螺母，所述传动螺母的外圆柱面镶嵌有固定块，所述固定块的两侧均通过螺栓固定有第三滑块，所述第三滑块内滑动连接有第三导轨，所述第三导轨通过螺栓固定在支撑箱的内壁上，所述固定块的侧边通过螺栓固定有连接板，所述支撑箱的侧壁上开设有滑槽，所述连接板通过滑槽贯穿支撑箱的侧壁并延伸至外侧，所述连接板通过螺栓与连接块固定连接。

优选的，所述旋转切割机构包括安装桶，所述安装桶通过螺栓固定连接在第二安装板上，所述安装桶的内部通过螺栓固定连接有第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴端部固定连接有转盘，所述转盘位于安装桶的外侧。

优选的，所述转盘上固定连接有脉冲电源，所述脉冲电源的输出端电性连接有工具头，所述第一CCD相机与脉冲电源固定连接，所述第一CCD相机的镜头与工具头对齐。

优选的，所述转盘远离安装桶的一面开设有圆形滑槽，所述圆形滑槽内滑动连接有圆形滑轨，所述圆形滑轨通过螺栓固定在安装桶的顶端。

优选的，其特征在于：所述支撑箱的一侧中间固定连接有第二CCD相机，所述支撑箱与移动机器人之间焊接有加强杆。

优选的，所述第一安装架和第二安装架的端部均通过螺栓固定有限位板。

本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明通过高度调节机构带动工具头实现高度位置的调节，然后通过第一直线电机和第二直线电机带动工具头实现与钢管之间位置的调节，然后通过旋转切割机构带动工具头绕钢管做圆周运动，实现对钢管的环形切割，用电火花实现对钢管的切割，电火花切割过后的表面较平整，有利于后续的焊接工作，保证焊接质量，采用电火花展成加工的方法可大大缩短生产准备周期，适应多品种、小批量生产趋势；

2、本发明通过移动机器人带动整个装置移动，便于装置在危险度较高或是较为狭小、复杂的环境里进行管道的切割、修补工作，同时通过第二CCD相机完成加工位置的大致定位工作，通过第一CCD相机时刻监控钢管切割过程，方便工作，提高切割质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的高度调节机构结构图；

图3为本发明的水平和竖直方向移动结构爆炸图一；

图4为本发明的水平和竖直方向移动结构爆炸图二；

图5为本发明的旋转切割机构结构图；

图6为本发明的A处放大图。

附图标记：1、安装箱；2、移动机器人；3、高度调节机构；301、第一伺服电机；302、丝杆；303、支撑箱；304、传动螺母；305、固定块；306、第三滑块；307、第三导轨；308、连接板；309、滑槽；4、连接块；5、第一安装架；6、第一直线电机；7、第一移动块；8、第一安装板；9、第一滑块；10、第一导轨；11、第二安装架；12、第二直线电机；13、第二移动块；14、第二安装板；15、第二滑块；16、第二导轨；17、旋转切割机构；171、安装桶；172、第二伺服电机；173、转盘；174、脉冲电源；175、工具头；176、圆形滑槽；177、圆形滑轨；18、第一CCD相机；19、第二CCD相机；20、加强杆；21、限位板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，本发明提供了一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，包括安装箱1，所述安装箱1的底端固定连接有移动机器人2，所述安装箱1的上端设置有高度调节机构3，所述高度调节机构3上设置有连接块4，所述连接块4上通过螺栓固定连接有第一安装架5，所述第一安装架5的内部固定连接有第一直线电机6，所述第一直线电机6的输出端固定连接有第一移动块7，所述第一移动块7上通过螺栓固定连接有第一安装板8，所述第一安装板8的一侧固定连接有第一滑块9，所述第一滑块9内滑动连接有第一导轨10，所述第一导轨10通过螺栓固定在第一安装架5上；

所述第一安装板8远离第一滑块9的一侧通过螺栓固定连接有第二安装架11，所述第二安装架11内固定连接有第二直线电机12，所述第二直线电机12的输出端固定连接有第二移动块13，所述第二移动块13上固定连接有第二安装板14，所述第二安装板14的一侧固定连接有第二滑块15，所述第二滑块15内滑动连接有第二导轨16，所述第二导轨16固定连接在第二安装架11上，所述第二安装板14远离第二滑块15的一侧设置有旋转切割机构17，所述旋转切割机构17上固定连接有第一CCD相机18。

较佳地，所述高度调节机构3包括第一伺服电机301，所述第一伺服电机301通过螺栓固定连接在安装箱1的内部，所述第一伺服电机301的输出轴端部通过联轴器固定有丝杆302，所述丝杆302远离第一伺服电机301的一端端部转动连接有支撑箱303，所述支撑箱303通过螺栓固定在安装箱1的顶端。

通过采用上述技术方案，实现丝杆302的旋转，为后续高度调节提供动力。

较佳地，所述丝杆302上螺纹传动连接有传动螺母304，所述传动螺母304的外圆柱面镶嵌有固定块305，所述固定块305的两侧均通过螺栓固定有第三滑块306，所述第三滑块306内滑动连接有第三导轨307，所述第三导轨307通过螺栓固定在支撑箱303的内壁上，所述固定块305的侧边通过螺栓固定有连接板308，所述支撑箱303的侧壁上开设有滑槽309，所述连接板308通过滑槽309贯穿支撑箱303的侧壁并延伸至外侧，所述连接板308通过螺栓与连接块4固定连接。

通过采用上述技术方案，丝杆302的旋转驱动固定块305沿丝杆302上下运动，进而固定块305通过连接板308带动连接块4运动，进而实现第一安装架5和第二安装架11上下运动，进而实现装置的高度调节，便于对不同高度钢管进行切割，提高装置的灵活性。

较佳地，所述旋转切割机构17包括安装桶171，所述安装桶171通过螺栓固定连接在第二安装板14上，所述安装桶171的内部通过螺栓固定连接有第二伺服电机172，所述第二伺服电机172的输出轴端部固定连接有转盘173，所述转盘173位于安装桶171的外侧。

通过采用上述技术方案，实现转盘173的旋转，为后续绕钢管切割做准备。

较佳地，所述转盘173上固定连接有脉冲电源174，所述脉冲电源174的输出端电性连接有工具头175，工具头175为铜柱或铜盘，所述第一CCD相机18与脉冲电源174固定连接，脉冲电源174采用正半周高频脉冲电源，所述第一CCD相机18的镜头与工具头175对齐。

通过采用上述技术方案，在转盘173的带动下工具头175绕钢管外壁移动，工具头175始终与钢管外壁垂直，保证切割质量。

较佳地，所述转盘173远离安装桶171的一面开设有圆形滑槽176，所述圆形滑槽176内滑动连接有圆形滑轨177，所述圆形滑轨177通过螺栓固定在安装桶171的顶端。

通过采用上述技术方案，减少转盘173与安装桶171之间的摩擦阻力，方便转盘173的转动，减少能源浪费。

较佳地，所述支撑箱303的一侧中间固定连接有第二CCD相机19，所述支撑箱303与移动机器人2之间焊接有加强杆20。

通过采用上述技术方案，第二CCD相机19的设置完成加工位置的大致定位工作，加强杆20的设置提高装置的强度和稳定性。

较佳地，所述第一安装架5和第二安装架11的端部均通过螺栓固定有限位板21。

通过采用上述技术方案，防止第一移动块7和第二移动块13滑出，起到限位、固定作用。

需要说明的是，移动机器人2、第一伺服电机301、第二伺服电机172第一直线电机6、第二直线电机12、第一CCD相机18和第二CCD相机19具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

移动机器人2、第一伺服电机301、第二伺服电机172第一直线电机6、第二直线电机12、第一CCD相机18和第二CCD相机19的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

工作原理：通过第二CCD相机19完成加工位置的大致定位工作，然后通过移动机器人2带动整个装置的移动，进而使旋转切割机构17靠近钢管，然后启动第一伺服电机301，进而第一伺服电机301带动丝杆302旋转，进而丝杆302驱动固定块305沿丝杆302上下运动，进而固定块305通过连接块4带动第一安装架5上下运动；

然后第一直线电机6带动第一移动块7在水平方向运动，进而第一移动块7带动第二安装架11运动，第二直线电机12带动第二移动块13在竖直方向移动，进而第二移动块13带动旋转切割机构17在竖直方向运动，进而在第一直线电机6和第二直线电机12的配合下旋转切割机构17绕钢管的外壁做圆周运动；

同时第二伺服电机172带动转盘173旋转，进而转盘173带动脉冲电源174旋转，进而脉冲电源174带动工具头175旋转，使工具头175始终与钢管的外壁垂直，脉冲电源174上安装的第一CCD相机18也跟着工具头175旋转，使其始终与工具头175对齐，进而实现对钢管的切割。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，包括安装箱(1)，其特征在于：所述安装箱(1)的底端固定连接有移动机器人(2)，所述安装箱(1)的上端设置有高度调节机构(3)，所述高度调节机构(3)上设置有连接块(4)，所述连接块(4)上通过螺栓固定连接有第一安装架(5)，所述第一安装架(5)的内部固定连接有第一直线电机(6)，所述第一直线电机(6)的输出端固定连接有第一移动块(7)，所述第一移动块(7)上通过螺栓固定连接有第一安装板(8)，所述第一安装板(8)的一侧固定连接有第一滑块(9)，所述第一滑块(9)内滑动连接有第一导轨(10)，所述第一导轨(10)通过螺栓固定在第一安装架(5)上；

所述第一安装板(8)远离第一滑块(9)的一侧通过螺栓固定连接有第二安装架(11)，所述第二安装架(11)内固定连接有第二直线电机(12)，所述第二直线电机(12)的输出端固定连接有第二移动块(13)，所述第二移动块(13)上固定连接有第二安装板(14)，所述第二安装板(14)的一侧固定连接有第二滑块(15)，所述第二滑块(15)内滑动连接有第二导轨(16)，所述第二导轨(16)固定连接在第二安装架(11)上，所述第二安装板(14)远离第二滑块(15)的一侧设置有旋转切割机构(17)，所述旋转切割机构(17)上固定连接有第一CCD相机(18)。

2.根据权利要求1所述的一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，其特征在于：所述高度调节机构(3)包括第一伺服电机(301)，所述第一伺服电机(301)通过螺栓固定连接在安装箱(1)的内部，所述第一伺服电机(301)的输出轴端部通过联轴器固定有丝杆(302)，所述丝杆(302)远离第一伺服电机(301)的一端端部转动连接有支撑箱(303)，所述支撑箱(303)通过螺栓固定在安装箱(1)的顶端。

3.根据权利要求2所述的一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，其特征在于：所述丝杆(302)上螺纹传动连接有传动螺母(304)，所述传动螺母(304)的外圆柱面镶嵌有固定块(305)，所述固定块(305)的两侧均通过螺栓固定有第三滑块(306)，所述第三滑块(306)内滑动连接有第三导轨(307)，所述第三导轨(307)通过螺栓固定在支撑箱(303)的内壁上，所述固定块(305)的侧边通过螺栓固定有连接板(308)，所述支撑箱(303)的侧壁上开设有滑槽(309)，所述连接板(308)通过滑槽(309)贯穿支撑箱(303)的侧壁并延伸至外侧，所述连接板(308)通过螺栓与连接块(4)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，其特征在于：所述旋转切割机构(17)包括安装桶(171)，所述安装桶(171)通过螺栓固定连接在第二安装板(14)上，所述安装桶(171)的内部通过螺栓固定连接有第二伺服电机(172)，所述第二伺服电机(172)的输出轴端部固定连接有转盘(173)，所述转盘(173)位于安装桶(171)的外侧。

5.根据权利要求4所述的一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，其特征在于：所述转盘(173)上固定连接有脉冲电源(174)，所述脉冲电源(174)的输出端电性连接有工具头(175)，所述第一CCD相机(18)与脉冲电源(174)固定连接，所述第一CCD相机(18)的镜头与工具头(175)对齐。

6.根据权利要求5所述的一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，其特征在于：所述转盘(173)远离安装桶(171)的一面开设有圆形滑槽(176)，所述圆形滑槽(176)内滑动连接有圆形滑轨(177)，所述圆形滑轨(177)通过螺栓固定在安装桶(171)的顶端。

7.根据权利要求2所述的一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，其特征在于：所述支撑箱(303)的一侧中间固定连接有第二CCD相机(19)，所述支撑箱(303)与移动机器人(2)之间焊接有加强杆(20)。

8.根据权利要求1所述的一种在线监控的不锈钢管道无力快速切割装置，其特征在于：所述第一安装架(5)和第二安装架(11)的端部均通过螺栓固定有限位板(21)。

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