CN111761275A - 一种现场长条圆孔自动切割辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，包括直线驱动组件、圆弧驱动组件、用于装夹割嘴的割嘴安装组件及电气控制箱，圆弧驱动组件与直线驱动组件相连，直线驱动组件用于驱动圆弧驱动组件进行直线运动，割嘴安装组件与圆弧驱动组件相连，圆弧驱动组件用于驱动装夹有割嘴的割嘴安装组件进行圆弧运动，直线驱动组件和圆弧驱动组件的运行由电气控制箱控制。该现场长条圆孔自动切割辅助装置使用灵活方便，满足生产现场立体空间位的作业需要，达到提高加工效率、降低作业人员技能要求，保证不同厚度板材上长条圆孔的切割质量，使切割面更平整、切割后只需简单打磨满足质量规范要求，提高生产效率，节约打磨工序及时间成本。

Description

一种现场长条圆孔自动切割辅助装置

技术领域

本发明涉及焊割领域，具体是一种辅助自动火焰或自动等离子切割设备使用的现场长条圆孔自动切割辅助装置。

背景技术

石油化工装置中，塔、容器、柱底座的螺栓固定孔及连接结构件中需要具备调节功能的螺栓连接孔等，需要加工成具有一定长度的长条形螺栓固定孔（即长条圆孔），以方便螺栓的安装。在工厂加工时，可以依靠数控切割机、仿形切割机等切割加工长条圆孔，但对于长而重的型材的开孔、现场登高检修施工中的开孔等，数控切割机及仿形切割机因施工条件等原因，无法满足开孔加工要求。为尽可能保证长条圆孔的切割加工质量，通常做法是，在开孔位置的两端采用电钻先按要求的孔径钻孔，再沿两边象限点划线，然后手工切割后打磨修正，或者，直接在需加工工件上画上切割轨迹线，再手工切割后打磨修正。以上方案对切割人员个人技能要求很高，实际加工质量往往无法满足质量要求，且切割后打磨工作量大，特别是需切割孔的量较多时，工期及质量都无法保证，人工及时间成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，该装置使用灵活方便，满足生产现场立体空间位的作业需要，达到提高加工效率、降低作业人员技能要求，保证不同厚度板材上长条圆孔的切割质量，使切割面更平整、切割后只需简单打磨满足质量规范要求，提高生产效率，节约打磨工序及时间成本。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，包括直线驱动组件、圆弧驱动组件、用于装夹割嘴的割嘴安装组件及电气控制箱，所述的圆弧驱动组件与所述的直线驱动组件相连，所述的直线驱动组件用于驱动所述的圆弧驱动组件进行直线运动，所述的割嘴安装组件与所述的圆弧驱动组件相连，所述的圆弧驱动组件用于驱动装夹有割嘴的所述的割嘴安装组件进行圆弧运动，所述的直线驱动组件和所述的圆弧驱动组件的运行由所述的电气控制箱控制。

本辅助装置通过控制直线驱动组件和圆弧驱动组件的运行，可在圆弧切割模式与直线切割模式自动切换间自动切换，确定切割运行轨迹后，一个循环后自动停止运行。

在现场施工或预制过程中，因作业条件不具备或操作不方便而无法依靠数控切割机、仿形切割机等加工时，本辅助装置可直接应用于安装现场，辅助常规手工火焰、等离子割把等切割设备使用，通过限定切割运行轨迹进行匀速运行的切割方式来代替人工手工操作控制的切割方式，灵活方便，满足生产现场立体空间位的作业需要，达到提高加工效率、降低作业人员技能要求，保证不同厚度板材上长条圆孔的切割质量，使切割面更平整、切割后只需简单打磨满足质量规范要求，提高生产效率，节约打磨工序及时间成本。

作为优选，所述的直线驱动组件包括第一电机、导轨、滑块、齿条和支架，所述的齿条固定在所述的导轨的底部，所述的齿条沿所述的导轨的长度方向布设，所述的滑块可滑动地安装在所述的导轨的上部，所述的滑块与所述的支架固定连接，所述的第一电机横向安装在所述的支架上，所述的第一电机的输出端安装有齿轮，所述的齿轮与所述的齿条相啮合。使用前，将本装置放置在待加工的工件上，并使待加工的工件固定在支架上，滑块、支架及工件固定不动，第一电机通过齿轮驱动齿条和导轨一同直线移动，带动割嘴直线运动，实现对长条圆孔的直线段的切割。

进一步地，所述的圆弧驱动组件包括第二电机、旋转臂和伸缩臂，所述的导轨的一端安装有电机安装板，所述的第二电机直立安装在所述的电机安装板上，所述的旋转臂的上端与所述的第二电机的输出端相连，所述的旋转臂的下端固定有安装套，所述的伸缩臂横穿所述的安装套，所述的伸缩臂由一横穿所述的安装套的一侧侧壁的第一顶销固定在所述的安装套上，所述的伸缩臂上设置有圆弧段切割半径刻度线，所述的割嘴安装组件包括割嘴安装套筒和安装架，所述的安装架的上端与所述的伸缩臂的一端通过轴承配合连接，所述的割嘴安装套筒安装在所述的安装架的一侧。旋松第一顶销，可水平调节伸缩臂的左右位置，进而调节长条圆孔的圆弧段的切割半径。本装置工作过程中，第二电机驱动旋转臂转动，旋转臂带动伸缩臂圆弧运动，实现对长条圆孔的圆弧段的切割。此外，将割嘴安装组件安装在伸缩臂下端，可避免割嘴与旋转臂之间的相互干涉，保证长条圆孔的顺利开孔。

作为优选，所述的第二电机的输出端连接有轴套，所述的旋转臂的上端与所述的轴套螺纹连接，所述的旋转臂由上下间隔设置并分别横穿所述的轴套的两侧侧壁的两个第二顶销固定在所述的轴套上。旋松两个第二顶销，即可上下微调旋转臂的高度，进而微调割嘴的高度，提高割嘴的安装精度，确保长条圆孔的切割效果。

作为优选，所述的第一电机和所述的第二电机均为直流减速电机。直流减速电机价格低廉，运行可靠，配件更换方便，是第一电机和第二电机的首选。

作为优选，所述的支架包括连为一体的后侧板、上横板、前侧板和底板，所述的后侧板靠近所述的导轨的后侧，所述的第一电机横向安装在所述的后侧板上，所述的上横板的后端和前端分别与所述的后侧板的上端和所述的前侧板的上端相连，所述的上横板位于所述的导轨的上侧，所述的滑块固定在所述的上横板的下部，所述的底板固定在所述的前侧板的下端，所述的底板并行设置于所述的导轨的前侧，所述的底板的上侧设置有第一定位指针和第二定位指针，所述的第一定位指针通过转动销可转动地安装在所述的底板上，所述的第二定位指针可拆卸地安装在所述的底板上，所述的第一定位指针和所述的第二定位指针沿所述的底板的长度方向间隔设置，所述的第一定位指针和所述的第二定位指针用于定位待加工的工件上拟切割的长条圆孔的两个圆心。上述支架的设计，便于各相关零部件的安装，同时可确保本辅助装置结构的紧凑性。使用前，将本装置放置在待加工的工件上，并使待加工的工件固定在支架上，确定拟切割的长条圆孔的两个圆心后，通过第一定位指针和第二定位指针的针尖定位该两个圆心，再调整定位好待加工的工件；工件定位完成后，转开第一定位指针，移除第二定位指针，即可进行后续操作。第二定位指针可活动，方便不同长度直线段的切割定位。此外，将待加工的工件固定在底板上，以底板作为切割基准面，基本不需调节割嘴高度，可保证对工件的开孔精度。

作为优选，所述的底板上安装有强磁条，待加工的工件和所述的第二定位指针分别通过磁力吸附在所述的底板上，从而方便不同工件的更换和定位。

进一步地，待加工的工件和所述的第二定位指针分别通过U型夹与所述的底板固定连接。在实际应用中，可根据工件的形状、厚度、开孔位置等具体选择磁力和/或U型夹固定方式。

作为优选，所述的导轨上设置有零位挡板和移动挡板，所述的零位挡板直立固定在所述的导轨的前侧，所述的移动挡板通过磁力吸附在所述的导轨的前侧，所述的导轨的前侧面设置有直线段切割长度刻度线，所述的后侧板上安装有与所述的移动挡板相适配的长度控制传感器，所述的长度控制传感器与所述的电气控制箱电连接，所述的移动挡板和所述的零位挡板用于调节待加工的工件上拟切割的长条圆孔的直线段切割长度。上述零位挡板、移动挡板及长度控制传感器的设计，便于长条圆孔的直线段的切割长度的调节和确定，保证切割的长条圆孔的直线段长度达到要求，确保长条圆孔的尺寸精度。

进一步地，所述的电机安装板上前后安装有两个定位传感器，所述的两个定位传感器与所述的电气控制箱电连接，所述的第二电机的输出端安装有与所述的两个定位传感器相适配的第三定位指针，所述的两个定位传感器及所述的第三定位指针用于检测割嘴的运动轨迹是否到达长条圆孔的直线段与圆弧段的过渡处。当割嘴运动至直线段与圆弧段的过渡处时，第三定位指针触发其中一个定位传感器向电气控制箱发出信号，由电气控制箱自动切换加工模式。两个定位传感器，便于装置在圆弧切割模式与直线切割模式间自由切换。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在现场施工或预制过程中，因作业条件不具备或操作不方便而无法依靠数控切割机、仿形切割机等加工时，本辅助装置可直接应用于安装现场，辅助常规手工火焰、等离子割把等切割设备使用，通过限定切割运行轨迹进行匀速运行的切割方式来代替人工手工操作控制的切割方式，灵活方便，满足生产现场立体空间位的作业需要，达到提高加工效率、降低作业人员技能要求，保证不同厚度板材上长条圆孔的切割质量，使切割面更平整、切割后只需简单打磨满足质量规范要求，提高生产效率，节约打磨工序及时间成本。

附图说明

图1为实施例中现场长条圆孔自动切割辅助装置的正视图；

图2为实施例中现场长条圆孔自动切割辅助装置的左视图；

图3为实施例中现场长条圆孔自动切割辅助装置的俯视图；

图4为实施例中长条圆孔的开孔形状及切割运行轨迹图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1的现场长条圆孔自动切割辅助装置，如图1-图3所示，包括直线驱动组件、圆弧驱动组件、用于装夹割嘴（图中未示出）的割嘴安装组件及电气控制箱（图中未示出），圆弧驱动组件与直线驱动组件相连，直线驱动组件用于驱动圆弧驱动组件进行直线运动，割嘴安装组件与圆弧驱动组件相连，圆弧驱动组件用于驱动装夹有割嘴的割嘴安装组件进行圆弧运动，直线驱动组件和圆弧驱动组件的运行由电气控制箱控制。

实施例1中，直线驱动组件包括第一电机11、导轨12、滑块13、齿条14和支架15，齿条14固定在导轨12的底部，齿条14沿导轨12的长度方向布设，滑块13可滑动地安装在导轨12的上部，滑块13与支架15固定连接，第一电机11横向安装在支架15上，第一电机11的输出端安装有齿轮16，齿轮16与齿条14相啮合；圆弧驱动组件包括第二电机21、旋转臂22和伸缩臂23，导轨12的一端安装有电机安装板24，第二电机21直立安装在电机安装板24上，旋转臂22的上端与第二电机21的输出端相连，旋转臂22的下端固定有安装套25，伸缩臂23横穿安装套25，伸缩臂23由一横穿安装套25的一侧侧壁的第一顶销26固定在安装套25上，伸缩臂23上设置有圆弧段切割半径刻度线（图中未示出），割嘴安装组件包括割嘴安装套筒31和安装架32，安装架32的上端与伸缩臂23的一端通过轴承33配合连接，割嘴安装套筒31安装在安装架32的一侧。

实施例1中，第一电机11和第二电机21均为直流减速电机；第二电机21的输出端连接有轴套27，旋转臂22的上端与轴套27螺纹连接，旋转臂22由上下间隔设置并分别横穿轴套27的两侧侧壁的两个第二顶销（图中未示出）固定在轴套27上。

实施例1中，支架15包括连为一体的后侧板17、上横板18、前侧板19和底板10，后侧板17靠近导轨12的后侧，第一电机11横向安装在后侧板17上，上横板18的后端和前端分别与后侧板17的上端和前侧板19的上端相连，上横板18位于导轨12的上侧，滑块13固定在上横板18的下部，底板10固定在前侧板19的下端，底板10并行设置于导轨12的前侧，底板10上安装有强磁条（图中未示出），底板10的上侧设置有第一定位指针41和第二定位指针42，第一定位指针41通过转动销43可转动地安装在底板10上，第二定位指针42通过磁力吸附在底板10上，第一定位指针41和第二定位指针42沿底板10的长度方向间隔设置，第一定位指针41和第二定位指针42用于定位待加工的工件上拟切割的长条圆孔的两个圆心。

实施例2的现场长条圆孔自动切割辅助装置，与实施例1的区别在于，实施例2中，导轨12上设置有零位挡板51和移动挡板52，零位挡板51直立固定在导轨12的前侧，移动挡板52通过磁力吸附在导轨12的前侧，导轨12的前侧面设置有直线段切割长度刻度线（图中未示出），后侧板17上安装有与移动挡板52相适配的长度控制传感器53，长度控制传感器53与电气控制箱电连接，移动挡板52和零位挡板51用于调节待加工的工件上拟切割的长条圆孔的直线段切割长度；电机安装板24上前后安装有两个定位传感器28，两个定位传感器28与电气控制箱电连接，第二电机21的输出端安装有与两个定位传感器28相适配的第三定位指针29，两个定位传感器28及第三定位指针29用于检测割嘴的运动轨迹是否到达长条圆孔的直线段与圆弧段的过渡处。

上述现场长条圆孔自动切割辅助装置的工作原理：切割前，将本装置放置在待加工的工件上，并使待加工的工件固定在底板10上，确定拟切割的长条圆孔6的两个圆心O后，通过第一定位指针41和第二定位指针42的针尖定位该两个圆心O，再调整定位好待加工的工件，通过磁力吸附在底板10上，然后转开第一定位指针41，移除第二定位指针42；再调节拟切割的长条圆孔6的直线段切割长度L和圆弧段的切割半径R，并将割把的割嘴插入到割嘴安装套筒31内；确定切割运行轨迹（如图4所示，图4中实线围成的区域为长条圆孔6，虚线表示割嘴的切割运动轨迹，虚线上的箭头表示割嘴的运动方向）后，手动调节切割的起始位置S，预热刺穿起始位置S处的钢板后，即可开始自动切割，通过第一电机11和第二电机21驱动割嘴按确定的切割运行轨迹完成长条圆孔6的切割加工。通过控制直线驱动组件和圆弧驱动组件的运行，上述辅助装置可在圆弧切割模式与直线切割模式自动切换间自动切换，在割嘴循环一个切割运行轨迹后，装置自动停止运行。

上述现场长条圆孔自动切割辅助装置体积小、重量轻，使用灵活方便，可满足生产现场立体空间位的作业需要。工件在支架上简单装夹后，只需简单的调节操作即可定位切割孔并确定拟切割的长条圆孔的直线段切割长度L和圆弧段的切割半径R。调节完成并确定切割运行轨迹后，即可自动完成长条圆孔的切割加工。在保证生产效率及切割质量的基础上，对作业人员技能无特殊要求，可保证不同厚度板材上长条圆孔的切割质量，且切割面更平整，切割后打磨量很少，只需简单打磨满足质量规范要求。

Claims (10)

1.一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，其特征在于包括直线驱动组件、圆弧驱动组件、用于装夹割嘴的割嘴安装组件及电气控制箱，所述的圆弧驱动组件与所述的直线驱动组件相连，所述的直线驱动组件用于驱动所述的圆弧驱动组件进行直线运动，所述的割嘴安装组件与所述的圆弧驱动组件相连，所述的圆弧驱动组件用于驱动装夹有割嘴的所述的割嘴安装组件进行圆弧运动，所述的直线驱动组件和所述的圆弧驱动组件的运行由所述的电气控制箱控制。

2.根据权利要求1所述的一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，其特征在于所述的直线驱动组件包括第一电机、导轨、滑块、齿条和支架，所述的齿条固定在所述的导轨的底部，所述的齿条沿所述的导轨的长度方向布设，所述的滑块可滑动地安装在所述的导轨的上部，所述的滑块与所述的支架固定连接，所述的第一电机横向安装在所述的支架上，所述的第一电机的输出端安装有齿轮，所述的齿轮与所述的齿条相啮合。

3.根据权利要求2所述的一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，其特征在于所述的圆弧驱动组件包括第二电机、旋转臂和伸缩臂，所述的导轨的一端安装有电机安装板，所述的第二电机直立安装在所述的电机安装板上，所述的旋转臂的上端与所述的第二电机的输出端相连，所述的旋转臂的下端固定有安装套，所述的伸缩臂横穿所述的安装套，所述的伸缩臂由一横穿所述的安装套的一侧侧壁的第一顶销固定在所述的安装套上，所述的伸缩臂上设置有圆弧段切割半径刻度线，所述的割嘴安装组件包括割嘴安装套筒和安装架，所述的安装架的上端与所述的伸缩臂的一端通过轴承配合连接，所述的割嘴安装套筒安装在所述的安装架的一侧。

4.根据权利要求3所述的一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，其特征在于所述的第二电机的输出端连接有轴套，所述的旋转臂的上端与所述的轴套螺纹连接，所述的旋转臂由上下间隔设置并分别横穿所述的轴套的两侧侧壁的两个第二顶销固定在所述的轴套上。

5.根据权利要求3所述的一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，其特征在于所述的第一电机和所述的第二电机均为直流减速电机。

6.根据权利要求3所述的一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，其特征在于所述的支架包括连为一体的后侧板、上横板、前侧板和底板，所述的后侧板靠近所述的导轨的后侧，所述的第一电机横向安装在所述的后侧板上，所述的上横板的后端和前端分别与所述的后侧板的上端和所述的前侧板的上端相连，所述的上横板位于所述的导轨的上侧，所述的滑块固定在所述的上横板的下部，所述的底板固定在所述的前侧板的下端，所述的底板并行设置于所述的导轨的前侧，所述的底板的上侧设置有第一定位指针和第二定位指针，所述的第一定位指针通过转动销可转动地安装在所述的底板上，所述的第二定位指针可拆卸地安装在所述的底板上，所述的第一定位指针和所述的第二定位指针沿所述的底板的长度方向间隔设置，所述的第一定位指针和所述的第二定位指针用于定位待加工的工件上拟切割的长条圆孔的两个圆心。

7.根据权利要求6所述的一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，其特征在于所述的底板上安装有强磁条，待加工的工件和所述的第二定位指针分别通过磁力吸附在所述的底板上。

8.根据权利要求6或7所述的一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，其特征在于待加工的工件和所述的第二定位指针分别通过U型夹与所述的底板固定连接。

9.根据权利要求6所述的一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，其特征在于所述的导轨上设置有零位挡板和移动挡板，所述的零位挡板直立固定在所述的导轨的前侧，所述的移动挡板通过磁力吸附在所述的导轨的前侧，所述的导轨的前侧面设置有直线段切割长度刻度线，所述的后侧板上安装有与所述的移动挡板相适配的长度控制传感器，所述的长度控制传感器与所述的电气控制箱电连接，所述的移动挡板和所述的零位挡板用于调节待加工的工件上拟切割的长条圆孔的直线段切割长度。

10.根据权利要求9所述的一种现场长条圆孔自动切割辅助装置，其特征在于所述的电机安装板上前后安装有两个定位传感器，所述的两个定位传感器与所述的电气控制箱电连接，所述的第二电机的输出端安装有与所述的两个定位传感器相适配的第三定位指针，所述的两个定位传感器及所述的第三定位指针用于检测割嘴的运动轨迹是否到达长条圆孔的直线段与圆弧段的过渡处。

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