CN111085788A - 一种管道外圈高效切割机器人 - Google Patents

Abstract

一种管道外圈高效切割机器人，包括机器人，机器人上安装有机械臂，所述机械臂下端横向对称固定有第一双向气缸，机械臂上安装有第一气泵，第一气泵的进气端安装有第一电磁换向阀，第一进气管一端和外界连通，第一进气管另一端连通在第一电磁换向阀上，第二进气管一端和第一双向气缸连通，第二进气管另一端连通在第一电磁换向阀上，第一气泵的出气端安装有第二电磁换向阀，第一出气管一端连通在第二电磁换向阀上。本发明通过控制器自动控制，切割效率相比之前增快了两倍，管道转动的同时激光发射器同步进行切割，可减少管道切割位置的热变形，在吹气过程中，管道转动和吹气同步进行，可使冷却更加均匀，切割后的碎片更容易吹出。

Description

一种管道外圈高效切割机器人

技术领域

本发明属于管道切割装置领域，具体地说是一种管道外圈高效切割机器人。

背景技术

在影视管道道具加工以及工程用管道加工过程中，往往需要在管道外圈上切割不同形状的孔，现在常用的有两种方案，第一种是采用火焰枪进行切割，然而这种切割方式切割精度低，切割位置容易变形，第二种是板材切割好后再进行折弯，将板材折成管状，在折弯的过程中，切割后的孔容易翘曲变形，同时加工周期长。

发明内容

本发明提供一种管道外圈高效切割机器人，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种管道外圈高效切割机器人，包括机器人，机器人上安装有机械臂，所述机械臂下端横向对称固定有第一双向气缸，机械臂上安装有第一气泵，第一气泵的进气端安装有第一电磁换向阀，第一进气管一端和外界连通，第一进气管另一端连通在第一电磁换向阀上，第二进气管一端和第一双向气缸连通，第二进气管另一端连通在第一电磁换向阀上，第一气泵的出气端安装有第二电磁换向阀，第一出气管一端连通在第二电磁换向阀上，第一出气管另一端和第一双向气缸连通，第二出气管一端和外界连通，第二出气管另一端连通在第二电磁换向阀上，第一双向气缸的两个活动端上通过连杆对称安装有夹紧传动机构，夹紧传动机构包括电机、锥形主动轮、第一锥形轮、第二锥形轮、夹紧轮、第二双向气缸、第一转轴和第二转轴，连杆下端横向安装有支撑板，支撑板下端横向安装有电机，锥形主动轮采用键槽连接在电机的输出轴上，电机的输出轴上电机外壳和锥形主动轮之间套装有弹簧，第一双向气缸的固定端下方横向并排设置有两根相同规格的管道，管道放置在支撑座上，支撑板下端电机的输出轴和两根所述管道之间竖直固定有支撑轴，支撑轴下端横向对称固定有第二双向气缸，第二双向气缸的两个活动端上对称安装有转套，第一转轴和第二转轴均插入转套内并从转套的两端伸出，第一转轴一端安装有第一锥形轮，第二转轴一端安装第二锥形轮，第二锥形轮和第二转轴采用键槽连接，锥形主动轮和第一锥形轮啮合，第一锥形轮和第二锥形轮啮合，第二转轴上安装有挡圈，第二转轴上挡圈和第二锥形轮之间连接有拉簧，第一转轴和第二转轴另一端轴向均固定有夹紧轮，支撑板靠近管道一侧竖直固定有挡板，挡板上开设有腰型孔，第一转轴和第二转轴从挡板的腰型孔中穿过，其中一侧的挡板上固定有电动伸缩杆，电动伸缩杆的活动端上固定有激光发射器，激光发射器可在伸入管道内，激光发射器的激光发射方向和夹紧轮的轴线方向设置在同一水平面上，夹紧传动机构一旁设置有吹气系统，吹气系统可控制第二双向气缸自由伸缩，吹气系统可向两根所述管道内吹气将残留在管道上激光切割后的碎片吹出，机器人上安装有控制器，控制器可对机械臂进行实时控制。

如上所述的一种管道外圈高效切割机器人，所述的吹气系统包括第二气泵、固定板、双分支气管、第三进气管、第四进气管、第三出气管、第四出气管、第五出气管、第三电磁换向阀、第四电磁换向阀、第五电磁换向阀和旋转接头，双分支气管设置为软管，电机下端横向固定有固定板，固定板下端横向固定有第二气泵，第三电磁换向阀连通在第二气泵的进气端上，第三进气管一端连通在第三电磁换向阀上，第三进气管另一端和外界连通，第二气泵的出气端连通在第四电磁换向阀上，第三出气管一端连通在第四电磁换向阀上，第三出气管另一端和外界连通，第一转轴和第二转轴内均开设有通孔，第一转轴和第二转轴上远离管道一端均连通有旋转接头，双分支气管一端连通在第四电磁换向阀上，双分支气管另一端的两根分支管分别连通在两个所述旋转接头上，第四出气管一端连通在第四电磁换向阀上，第四出气管另一端连通在第五电磁换向阀上，第五出气管一端连通在第二双向气缸上，第五出气管另一端连通在第五电磁换向阀上，第四进气管一端连通在第三电磁换向阀上，第四进气管另一端连通在第五电磁换向阀上。

如上所述的一种管道外圈高效切割机器人，所述的夹紧轮的外圈包裹有防滑套。

如上所述的一种管道外圈高效切割机器人，所述的转套与第一转轴、第二转轴的贴合面之间均设置有轴承。

本发明的优点是：本发明通过控制器自动控制，当批量的等规格管道需要切割出相同图案时，将两根规格相等的管道并排放置在支撑座上，控制器控制机械臂向两根管道方向移动，移动到适当位置使激光发射器的切割方向和管道的轴线方向为同一水平面，第一电磁换向阀将第二进气管和第一气泵的进气端连通，第二电磁换向阀将第一气泵的出气端和第二出气管连通，第一双向气缸内的空气通过第一气泵排出，第一双向气缸两侧的活动端向中部收缩，第一双向气缸带动电动伸缩杆、激光发射器以及管道两侧的夹紧轮向管道内移动，吹气系统工作，使夹紧轮将两根管道夹紧，并使两根管道的外壁紧紧贴合在一起，激光发射器的切割点位于两根管道的接触线上，电动伸缩杆启动，电动伸缩杆带动激光发射器运动，使激光发射器的切割点位于需要切割的起点上，电机启动，电机带动第一锥形轮转动，第一锥形轮和第二锥形轮相互啮合，第一锥形轮转动带动第二锥形轮转动，第一锥形轮和第二锥形轮转动带动夹紧轮转动，相同一侧的夹紧轮转动方向相反，夹紧轮转动带动两根管道转动，两根管道相反转动的同时，激光发射器在两根管道的接触位置进行实时切割，该方式同比传统的方式加快了切割效率，边转动边切割，可减少管道切割的变形量，当两根外管外圈的图案全部切割完成后，管道外圈上部分激光切割后的碎片掉落在地面上，但仍然有部分碎片残留在管道的外圈，管道两侧的挡板在第一双向气缸的作用下紧贴在管道的两端，吹气系统启动并向两根管道内吹气，管道边转动边吹气，吹气系统吹入管道内的空气从管道外圈被切割位置向外吹，可将残留在管道上激光切割后的碎片吹出，同时可对管道进行均匀降温，一定时间后，残留在管道外圈的碎片被吹走，吹气系统控制夹紧轮，使夹紧轮将管道松开，第一锥形轮和第二锥形轮的中心距增大，在拉簧的作用下，第二锥形轮在第二转轴上沿着管道方向滑动，使第一锥形轮和第二锥形轮始终啮合，电机上的弹簧工作原理同上，以下不详细说明，第一电磁换向阀将第一进气管和第一气泵的进气端连通，第二电磁换向阀将第一出气管和第一气泵的出气端连通，外界的空气通过第一气泵进入到第一双向气缸内，第一双向气缸的活动端带动夹紧轮、电动伸缩杆和激光发射器分别向管道的两测滑动并滑出；一种管道外圈高效切割机器人，切割效率相比之前增快了两倍，管道转动的同时激光发射器同步进行切割，可减少管道切割位置的热变形，在吹气过程中，管道转动和吹气同步进行，可使冷却更加均匀，切割后的碎片更容易吹出。

附图说明

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

图1为本发明的结构示意图；图2为图1的Ⅰ部位放大示意图；图3为图1的A-A方向剖视放大图；图4为图3的Ⅱ部位放大示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

一种管道外圈高效切割机器人，如图所示，包括机器人，机器人上安装有机械臂1，所述机械臂1下端横向对称固定有第一双向气缸2，机械臂1上安装有第一气泵3，第一气泵3的进气端安装有第一电磁换向阀4，第一进气管5一端和外界连通，第一进气管5另一端连通在第一电磁换向阀4上，第二进气管6一端和第一双向气缸2连通，第二进气管6另一端连通在第一电磁换向阀4上，第一气泵3的出气端安装有第二电磁换向阀7，第一出气管8一端连通在第二电磁换向阀7上，第一出气管8另一端和第一双向气缸2连通，第二出气管9一端和外界连通，第二出气管9另一端连通在第二电磁换向阀7上，第一双向气缸2的两个活动端上通过连杆对称安装有夹紧传动机构，夹紧传动机构包括电机10、锥形主动轮11、第一锥形轮12、第二锥形轮13、夹紧轮14、第二双向气缸15、第一转轴16和第二转轴17，连杆下端横向安装有支撑板18，支撑板18下端横向安装有电机10，锥形主动轮11采用键槽连接在电机10的输出轴上，电机10的输出轴上电机10外壳和锥形主动轮11之间套装有弹簧19，第一双向气缸2的固定端下方横向并排设置有两根相同规格的管道20，管道20放置在支撑座21上，支撑板18下端电机10的输出轴和两根所述管道20之间竖直固定有支撑轴22，支撑轴22下端横向对称固定有第二双向气缸15，第二双向气缸15的两个活动端上对称安装有转套23，第一转轴16和第二转轴15均插入转套23内并从转套23的两端伸出，第一转轴16一端安装有第一锥形轮12，第二转轴17一端安装第二锥形轮13，第二锥形轮13和第二转轴17采用键槽连接，锥形主动轮11和第一锥形轮12啮合，第一锥形轮12和第二锥形轮13啮合，第二转轴17上安装有挡圈24，第二转轴17上挡圈24和第二锥形轮13之间连接有拉簧40，第一转轴16和第二转轴17另一端轴向均固定有夹紧轮14，支撑板18靠近管道20一侧竖直固定有挡板25，挡板25上开设有腰型孔，第一转轴16和第二转轴17从挡板25的腰型孔中穿过，其中一侧的挡板25上固定有电动伸缩杆26，电动伸缩杆26的活动端上固定有激光发射器27，激光发射器27可在伸入管道20内，激光发射器27的激光发射方向和夹紧轮14的轴线方向设置在同一水平面上，夹紧传动机构一旁设置有吹气系统，吹气系统可控制第二双向气缸15自由伸缩，吹气系统可向两根所述管道20内吹气将残留在管道20上激光切割后的碎片吹出，机器人上安装有控制器，控制器可对机械臂1进行实时控制。本发明通过控制器自动控制，当批量的等规格管道20需要切割出相同图案时，将两根规格相等的管道20并排放置在支撑座21上，控制器控制机械臂1向两根管道20方向移动，移动到适当位置使激光发射器27的切割方向和管道20的轴线方向为同一水平面，第一电磁换向阀4将第二进气管6和第一气泵3的进气端连通，第二电磁换向阀7将第一气泵3的出气端和第二出气管9连通，第一双向气缸2内的空气通过第一气泵3排出，第一双向气缸2两侧的活动端向中部收缩，第一双向气缸2带动电动伸缩杆26、激光发射器27以及管道20两侧的夹紧轮14向管道20内移动，吹气系统工作，使夹紧轮14将两根管道20夹紧，并使两根管道20的外壁紧紧贴合在一起，激光发射器27的切割点位于两根管道20的接触线上，电动伸缩杆26启动，电动伸缩杆26带动激光发射器27运动，使激光发射器27的切割点位于需要切割的起点上，电机10启动，电机10带动第一锥形轮12转动，第一锥形轮12和第二锥形轮13相互啮合，第一锥形轮12转动带动第二锥形轮13转动，第一锥形轮12和第二锥形轮12转动带动夹紧轮14转动，相同一侧的夹紧轮14转动方向相反，夹紧轮14转动带动两根管道20转动，两根管道20相反转动的同时，激光发射器27在两根管道20的接触位置进行实时切割，该方式同比传统的方式加快了切割效率，边转动边切割，可减少管道20切割的变形量，当两根外管20外圈的图案全部切割完成后，管道20外圈上部分激光切割后的碎片掉落在地面上，但仍然有部分碎片残留在管道20的外圈，管道20两侧的挡板25在第一双向气缸2的作用下紧贴在管道20的两端，吹气系统启动并向两根管道20内吹气，管道20边转动边吹气，吹气系统吹入管道20内的空气从管道20外圈被切割位置向外吹，可将残留在管道20上激光切割后的碎片吹出，同时可对管道20进行均匀降温，一定时间后，残留在管道20外圈的碎片被吹走，吹气系统控制夹紧轮14，使夹紧轮14将管道20松开，第一锥形轮12和第二锥形轮12的中心距增大，在拉簧40的作用下，第二锥形轮13在第二转轴17上沿着管道20方向滑动，使第一锥形轮12和第二锥形轮12始终啮合，电机10上的弹簧19工作原理同上，以下不详细说明，第一电磁换向阀4将第一进气管5和第一气泵3的进气端连通，第二电磁换向阀7将第一出气管8和第一气泵3的出气端连通，外界的空气通过第一气泵3进入到第一双向气缸2内，第一双向气缸2的活动端带动夹紧轮14、电动伸缩杆26和激光发射器27分别向管道20的两测滑动并滑出；一种管道外圈高效切割机器人，切割效率相比之前增快了两倍，管道转动的同时激光发射器同步进行切割，可减少管道切割位置的热变形，在吹气过程中，管道转动和吹气同步进行，可使冷却更加均匀，切割后的碎片更容易吹出。

具体而言，如图所示，本实施例所述的吹气系统包括第二气泵28、固定板29、双分支气管30、第三进气管31、第四进气管32、第三出气管33、第四出气管34、第五出气管35、第三电磁换向阀36、第四电磁换向阀37、第五电磁换向阀38和旋转接头39，双分支气管30设置为软管，电机10下端横向固定有固定板29，固定板29下端横向固定有第二气泵28，第三电磁换向阀36连通在第二气泵28的进气端上，第三进气管31一端连通在第三电磁换向阀36上，第三进气管31另一端和外界连通，第二气泵28的出气端连通在第四电磁换向阀37上，第三出气管33一端连通在第四电磁换向阀37上，第三出气管33另一端和外界连通，第一转轴16和第二转轴17内均开设有通孔，第一转轴16和第二转轴17上远离管道20一端均连通有旋转接头39，双分支气管30一端连通在第四电磁换向阀37上，双分支气管30另一端的两根分支管分别连通在两个所述旋转接头39上，第四出气管34一端连通在第四电磁换向阀37上，第四出气管34另一端连通在第五电磁换向阀38上，第五出气管35一端连通在第二双向气缸15上，第五出气管35另一端连通在第五电磁换向阀38上，第四进气管32一端连通在第三电磁换向阀36上，第四进气管32另一端连通在第五电磁换向阀38上。当需要使夹紧轮14夹紧两根管道20时，第一双向气缸2运动，使夹紧轮14分别伸入两根管道20的两端，第二气泵28启动，第五电磁换向阀38将第五出气管35和第四进气管32连通，第三电磁换向阀36将第四进气管32和第二气泵28的进气端连通，第四电磁换向阀37将第二气泵28的出气端和第三出气管33连通，第二双向气缸15内的空气分别通过第五出气管35、第五电磁换向阀38、第四进气管32和第三电磁换向阀36进入到第二气泵28内，再依次通过第四电磁换向阀37和第三出气管33排出，第二双向气缸15内的空气收缩，第二双向气缸15两端的活动端向中部的固定端方向滑动，第二双向气缸15的两侧的活动端带动分别带动第一转轴16和第二转轴17向内收缩，第一转轴16和第二转轴17轴向上均安装有夹紧轮14，第二双向气缸15运动带动夹紧轮14运动，使夹紧轮14分别将两根管道20夹紧并使两根管道20贴紧在一起；当需要使夹紧轮14松开管道20时，第三电磁换向阀36将第三进气管31和第二气泵28的进气端连通，第四电磁换向阀37将第二气泵28的出气端和第四出气管34连通，第五电磁换向阀38将第四出气管34和第五出气管35连通，第二气泵28启动，外界的空气分别通过第三进气管31、第三电磁换向阀36、第二气泵28、第四电磁换向阀37、第四出气管34、第五电磁换向阀38和第五出气管35进入到第二双向气缸15内，第二双向气缸15两侧的活动端分别向两侧滑动，夹紧轮14将管道20松开；当需要向管道20内吹气，将激光切割后管道20表面遗留的碎片吹出时，第一双向气缸2向内收缩，使挡板25紧贴在两根管道20的两端，第三电磁换向阀36将第三进气管31和第二气泵28的进气端连通，第四电磁换向阀37将第二气泵28的出气端和双分支气管30连通，外界的空气分别通过第三进气管31、第三电磁换向阀36、第二气泵28、第四电磁换向阀37和双分支气管30分别进入到两个旋转接头39内，旋转接头39内的空气通过第一转轴16和第二转轴17的通孔分别进入两根管道20内，管道20内的压力升高，将遗留在管道20上激光切割后的碎片吹出，同时可对管道20进行降温，减少切割位置的热变形。

具体的，如图所示，本实施例所述的夹紧轮14的外圈包裹有防滑套。可防止夹紧轮14转动并带动两根管道20转动时打滑。

进一步的，如图所示，本实施例所述的转套23与第一转轴16、第二转轴17的贴合面之间均设置有轴承。使第一转轴16、第二转轴17转动更加灵活，同时可减少噪音，增加转套23的使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种管道外圈高效切割机器人，其特征在于：包括机器人，机器人上安装有机械臂（1），所述机械臂（1）下端横向对称固定有第一双向气缸（2），机械臂（1）上安装有第一气泵（3），第一气泵（3）的进气端安装有第一电磁换向阀（4），第一进气管（5）一端和外界连通，第一进气管（5）另一端连通在第一电磁换向阀（4）上，第二进气管（6）一端和第一双向气缸（2）连通，第二进气管（6）另一端连通在第一电磁换向阀（4）上，第一气泵（3）的出气端安装有第二电磁换向阀（7），第一出气管（8）一端连通在第二电磁换向阀（7）上，第一出气管（8）另一端和第一双向气缸（2）连通，第二出气管（9）一端和外界连通，第二出气管（9）另一端连通在第二电磁换向阀（7）上，第一双向气缸（2）的两个活动端上通过连杆对称安装有夹紧传动机构，夹紧传动机构包括电机（10）、锥形主动轮（11）、第一锥形轮（12）、第二锥形轮（13）、夹紧轮（14）、第二双向气缸（15）、第一转轴（16）和第二转轴（17），连杆下端横向安装有支撑板（18），支撑板（18）下端横向安装有电机（10），锥形主动轮（11）采用键槽连接在电机（10）的输出轴上，电机（10）的输出轴上电机（10）外壳和锥形主动轮（11）之间套装有弹簧（19），第一双向气缸（2）的固定端下方横向并排设置有两根相同规格的管道（20），管道（20）放置在支撑座（21）上，支撑板（18）下端电机（10）的输出轴和两根所述管道（20）之间竖直固定有支撑轴（22），支撑轴（22）下端横向对称固定有第二双向气缸（15），第二双向气缸（15）的两个活动端上对称安装有转套（23），第一转轴（16）和第二转轴（15）均插入转套（23）内并从转套（23）的两端伸出，第一转轴（16）一端安装有第一锥形轮（12），第二转轴（17）一端安装第二锥形轮（13），第二锥形轮（13）和第二转轴（17）采用键槽连接，锥形主动轮（11）和第一锥形轮（12）啮合，第一锥形轮（12）和第二锥形轮（13）啮合，第二转轴（17）上安装有挡圈（24），第二转轴（17）上挡圈（24）和第二锥形轮（13）之间连接有拉簧（40），第一转轴（16）和第二转轴（17）另一端轴向均固定有夹紧轮（14），支撑板（18）靠近管道（20）一侧竖直固定有挡板（25），挡板（25）上开设有腰型孔，第一转轴（16）和第二转轴（17）从挡板（25）的腰型孔中穿过，其中一侧的挡板（25）上固定有电动伸缩杆（26），电动伸缩杆（26）的活动端上固定有激光发射器（27），激光发射器（27）可在伸入管道（20）内，激光发射器（27）的激光发射方向和夹紧轮（14）的轴线方向设置在同一水平面上，夹紧传动机构一旁设置有吹气系统，吹气系统可控制第二双向气缸（15）自由伸缩，吹气系统可向两根所述管道（20）内吹气将残留在管道（20）上激光切割后的碎片吹出，机器人上安装有控制器，控制器可对机械臂（1）进行实时控制。

2.根据权利要求1所述的一种管道外圈高效切割机器人，其特征在于：所述的吹气系统包括第二气泵（28）、固定板（29）、双分支气管（30）、第三进气管（31）、第四进气管（32）、第三出气管（33）、第四出气管（34）、第五出气管（35）、第三电磁换向阀（36）、第四电磁换向阀（37）、第五电磁换向阀（38）和旋转接头（39），双分支气管（30）设置为软管，电机（10）下端横向固定有固定板（29），固定板（29）下端横向固定有第二气泵（28），第三电磁换向阀（36）连通在第二气泵（28）的进气端上，第三进气管（31）一端连通在第三电磁换向阀（36）上，第三进气管（31）另一端和外界连通，第二气泵（28）的出气端连通在第四电磁换向阀（37）上，第三出气管（33）一端连通在第四电磁换向阀（37）上，第三出气管（33）另一端和外界连通，第一转轴（16）和第二转轴（17）内均开设有通孔，第一转轴（16）和第二转轴（17）上远离管道（20）一端均连通有旋转接头（39），双分支气管（30）一端连通在第四电磁换向阀（37）上，双分支气管（30）另一端的两根分支管分别连通在两个所述旋转接头（39）上，第四出气管（34）一端连通在第四电磁换向阀（37）上，第四出气管（34）另一端连通在第五电磁换向阀（38）上，第五出气管（35）一端连通在第二双向气缸（15）上，第五出气管（35）另一端连通在第五电磁换向阀（38）上，第四进气管（32）一端连通在第三电磁换向阀（36）上，第四进气管（32）另一端连通在第五电磁换向阀（38）上。

3.根据权利要求2所述的一种管道外圈高效切割机器人，其特征在于：所述的夹紧轮（14）的外圈包裹有防滑套。

4.根据权利要求1所述的一种管道外圈高效切割机器人，其特征在于：所述的转套（23）与第一转轴（16）、第二转轴（17）的贴合面之间均设置有轴承。

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