CN111774777A - 一种电脑智能控制的异形相贯线切割机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电脑智能控制的异形相贯线切割机，包括夹枪结构、横梁、托板结构、立柱和工作台，所述立柱通过线轨垂直安装与于工作台上，所述立柱做水平方向前后移动；横梁是通过线轨垂直于安装在立柱上，所述横梁相对于工作台做左右方向移动；托板结构通过线轨垂直于安装在横梁上，所述托板结构相对于工作台上下移动调节夹枪结构与工件表面的距离。本发明的电脑智能控制的异形相贯线切割机，工件制造误差较大时能保证正常工作。降低人员劳动强度，提高制造效率，提高切割质量，适合大批量生产。适合各种表面形状的切割开孔。

Description

一种电脑智能控制的异形相贯线切割机

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，主要应用于石油化工、工程机械、船舶、冶金、换热器等行业圆柱体、椭圆体、球体等非标准形状曲面和平面上的开曲孔、平孔和直线及各种样条曲线的切割设备，尤其涉及一种电脑智能控制的异形相贯线切割机。

背景技术

一般情况下开孔方法主要有人工开孔和数控开孔。人工开孔采用手工放样，在工件表面划线，然后手工切割工件。比较先进一点的采用数控编程切割，通过按照图纸的标准尺寸来绘制三维图，然后通过数控代码转化软件生成代码来控制机组运行相贯线割孔。上面两种方法存在的问题和缺点是：

1、传统手工放样切割效率低下，切割精度不高，劳动强度大。

2、数控切割机成本高。数控切割虽然解决了人工的划线，实现了机械自动切割，但是这种设备需要利用第三方配套软件和数控硬件价格高，所以导致数控切割设备高。

3、不能按照实际工件的制造误差进行校正切割。工件在制造过程中必然存在误差。造成切割后的孔位置和尺寸偏差而不能满足要求，如果尺寸偏差较大时会出现工件和切割枪头干涉碰撞。

4、操作便捷性高。数控切割设备对操作人员能力要求较高，操作人员需要绘制三维图，懂得系统转化软件，熟练使用编程代码，一般人员需要专业进行培训才能操作该设备。

5、不能实现与后期人工智能制造的互通连接。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种电脑智能控制的异形相贯线切割机，工件制造误差较大时能保证正常工作。降低人员劳动强度，提高制造效率，提高切割质量，适合大批量生产。适合各种表面形状的切割开孔，可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种电脑智能控制的异形相贯线切割机，包括夹枪结构、横梁、托板结构、立柱和工作台，所述立柱通过线轨垂直安装与于工作台上，所述立柱做水平方向前后移动；

所述横梁是通过线轨垂直于安装在立柱上，所述横梁相对于工作台做左右方向移动；

所述托板结构通过线轨垂直于安装在横梁上，所述托板结构相对于工作台上下移动调节夹枪结构与工件表面的距离；

所述夹枪结构垂直安装于所述托板结构上，所述夹枪结构相对于工作台做旋转运动；

电柜与工作台螺栓装夹，固定于工作台周边，电脑操作台固定在工作台一侧。

作为一种优选方案，所述夹枪结构包括：

丝杆组，所述丝杆组上设置有丝杆，丝杆一端组装有人工旋转的手轮，通过旋转手轮转动丝杆，带动滑块水平移动，调节切割孔的尺寸大小；

第一滑轨，所述第一滑轨截面为凹形面与线轨的凸形面配合，第一滑轨与滑块组装在一起，滑块内部加工有丝杆螺纹，与丝杆组配合水平运动；

旋转臂，所述旋转臂与丝杆组及第一滑轨形成一个整体，通过旋转臂作为丝杆组与第一滑轨的载体，以形成在后面的结构支撑整体旋转运动；

连接板，所述连接板连接与旋转臂，通过螺栓装夹形成一体；

夹座，所述夹座用于固定割枪，并与定位板螺栓装配连接，从而形成一个整体；

定位板与挡圈通过卡槽连接，定位板上加工有圆柱轴，夹座、定位板以及挡圈整体可相对于连接板作手动旋转运动，该旋转运动是为了让割枪在切割工件时可以使切割后的工件满足30°或45°的标准坡口。

作为一种优选方案，所述托板结构包括：

连接板，连接板用于固定伺服电机座，伺服电机座来定位伺服电机的位置装夹；

垫板与连接板螺栓装夹，垫板与连接板采用螺栓装夹定位；

伺服电机与联轴器相连接，联轴器与升降机连接，升降拖板与第二滑轨水平平行连接，升降拖板与第二滑轨的连接方式是为了让整个拖板作上升及下降动作，同时通过升降端的极限开关，控制拖板的行程，与此同时，升降端还有原点开关，用于拖板结构标准回零运动时使用，垫片安装于升降拖板上，垫片拖板与伺服电机座连接，作用是便于后面调试过程中保持割枪垂直度和克服安装过程中出现的不同面而出现堵转，联轴器与伺服电机座的伺服电机连接，所述与转轴组件连接，通过伺服电机座的伺服电机进而带动转轴组件的旋转运动；同时旋转运动过程中也有极限开关及原点开关，目的是控制枪头转一周及标准回切割初始点。

压条与线轨连接，通过伺服电机的运动进而带动拖板升降运动，升降机接头安装于升降拖板上，通过螺栓装配连接。

作为一种优选方案，所述工作台包括：

定位板螺栓装夹与底板上，定位座A固定于底板上，第一撑板安装在定位座A上，第二撑板安装在定位座B 上，目的是保证工件标准水平放置。同时也是保证切割铁水杂质流至底板面上，便于员工清理以及电脑切割。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

1、工件制造误差较大时能保证正常工作。降低人员劳动强度，提高制造效率，提高切割质量，适合大批量生产。适合各种表面形状的切割开孔。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明实施例中电脑智能控制的异形相贯线切割机示意图。

图2是本发明实施例中电脑智能控制的异形相贯线切割机的夹枪机构示意图。

图3是本发明实施例中电脑智能控制的异形相贯线切割机的拖板机构示意图。

图4是本发明实施例中电脑智能控制的异形相贯线切割机的工作台示意图。

图5是本发明实施例中电脑智能控制的异形相贯线切割机的控制系统示意图。

图6是本发明实施例中电脑智能控制的异形相贯线切割机的伺服硬件接线示意图。

图7是本发明实施例中电脑智能控制的异形相贯线切割机的伺服芯片控制示意图。

图8是本发明实施例中电脑智能控制的异形相贯线切割机的伺服芯片控制图芯片与伺服通讯连接示意图。

图中标号：夹枪结构1、横梁2、托板结构3、立柱4、工作台5。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、 “第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中， “多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

将计算机作为前台，利用软件通讯技术，解决该设备的前后串联关系及设备的全自动操作过程，通过利用能与计算机可连接通讯控制的轴卡及传感器来对设备的各种轨迹进行定型和定性初体规划和设计；通过计算机能够加成各种算法及开发性和移植性的优点，以及通过数学模型设计过程中得到的各种算法和微积分运算得到的系统参数来解决各种球体及椭圆体的误差性切割问题；利用计算机VB开发可视化界面及C类语言的数据库脚本驱动及VB模块文件来简化操作人员的操作，通过简单的图纸位置尺寸输入，系统自动完成算法轨迹和编程路线的规划，所有传统型数控切割要求人员做的事，通过该系统的开发，让计算机来高速运算和算法完成；采用VB软件开发系统能与人工智能开发系统PTHON对接。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例：

请参阅图1-8，本实施例提供一种电脑智能控制的异形相贯线切割机，包括：夹枪结构1、横梁2、托板结构3、立柱4和工作台5，所述立柱4通过线轨垂直安装与于工作台5上，所述立柱4做水平方向前后移动；

所述横梁2是通过线轨垂直于安装在立柱4上，所述横梁2相对于工作台5做左右方向移动；

所述托板结构3通过线轨垂直于安装在横梁2上，所述托板结构3相对于工作台5上下移动调节夹枪结构1与工件表面的距离；

所述夹枪结构1垂直安装于所述托板结构3上，所述夹枪结构1相对于工作台5做旋转运动；

电柜与工作台5螺栓装夹，固定于工作台5周边，电脑操作台固定在工作台5一侧。

本实施例提供的电脑智能控制的异形相贯线切割机，所述夹枪结构1包括：

丝杆组21，所述丝杆组21上设置有丝杆，丝杆一端组装有人工旋转的手轮，通过旋转手轮转动丝杆，带动滑块水平移动，调节切割孔的尺寸大小；

第一滑轨22，所述第一滑轨22截面为凹形面与线轨的凸形面配合，第一滑轨22与滑块组装在一起，滑块内部加工有丝杆螺纹，与丝杆组21配合水平运动；

旋转臂23，所述旋转臂23与丝杆组21及第一滑轨22形成一个整体，通过旋转臂23作为丝杆组21与第一滑轨22的载体，以形成在后面的结构支撑整体旋转运动；

连接板24，所述连接板24连接与旋转臂23，通过螺栓装夹形成一体；

夹座25，所述夹座25用于固定割枪，并与定位板26螺栓装配连接，从而形成一个整体；

定位板26与挡圈27通过卡槽连接，定位板26上加工有圆柱轴，夹座25、定位板26以及挡圈27整体可相对于连接板24作手动旋转运动，该旋转运动是为了让割枪在切割工件时可以使切割后的工件满足30°或45°的标准坡口。

本实施例提供的电脑智能控制的异形相贯线切割机，所述托板结构3包括：

连接板31，连接板31用于固定伺服电机座33，伺服电机座33来定位伺服电机32的位置装夹；

垫板35与连接板31螺栓装夹，垫板35与连接板31采用螺栓装夹定位；

伺服电机32与联轴器34相连接，联轴器34与升降机36连接，升降拖板37与第二滑轨38水平平行连接，升降拖板37与第二滑轨38的连接方式是为了让整个拖板作上升及下降动作，同时通过升降端的极限开关，控制拖板的行程，与此同时，升降端还有原点开关，用于拖板结构标准回零运动时使用。垫片39安装于升降拖板37上，垫片拖板39与伺服电机座310连接，作用是便于后面调试过程中保持割枪垂直度和克服安装过程中出现的不同面而出现堵转。联轴器311与伺服电机座310的伺服电机连接，所述311与转轴组件312连接，通过伺服电机座310的伺服电机进而带动转轴组件312的旋转运动；同时旋转运动过程中也有极限开关及原点开关，目的是控制枪头转一周及标准回切割初始点。

压条313与线轨38连接，通过伺服电机32的运动进而带动拖板升降运动，升降机接头314安装于升降拖板37上，通过螺栓装配连接。

本实施例提供的电脑智能控制的异形相贯线切割机，所述工作台5包括：

定位板42螺栓装夹与底板41上，定位座A43固定于底板41上，第一撑板44安装在定位座A43上，第二撑板45安装在定位座B 46上，目的是保证工件标准水平放置。同时也是保证切割铁水杂质流至底板面上，便于员工清理以及电脑切割。

如图5系统方案总体布局所示，该图是对整个设备切割系统的规划及完整组成的一个图解。明确了各个部件组体的动作联系。以及数据流向和控制方式。

如图6伺服硬件接线图，该图是重在表达伺服电机在该机构中的运用以及各个伺服电机的作用分配，分别表达了前后轴，上下轴，左右轴，旋转轴的设计规划。

如图7芯片控制图所示，该图是切割异形体相贯线的关键核心架构，它是上位机与下位机的开发组重要的连接的体，图中显示了原理控制及组成要素。该芯片是用来开发上位机VB程序及后期人工智能PYTHON程序的通讯器，也是后期该设备在扩展时的一个重要的核心零部件组成，为了人工建模和模型算法的获取，它起到很关键的作用也是获取的途径。

如图8芯片与伺服通讯连接图所示，该图表达了芯片驱动伺服驱动器的硬件电路设计，也是进一步描述了系统方案设计总成时的分支连接图。后期在计算机语言VB及PYTHON开发编程中的底层驱动的最基本外部连接线路。

本发明实际工作时，先将异形体直接吊运放置于平台上,通过定位基准块来定位工件位置，通过输入要求的图纸零件尺寸，然后软件自动数学计算和模型分析，利用计算出来的系数，通过统筹运算各数据，从而得到位置轨迹的多维数组集合，通过计算机的高速处理和晶振脉冲的发送，保证了切割过程中的柔性制造和传输数据。进而完成各种系列异形体的复杂切割，同时筒体相贯线切割完成后各运动机构返回原始位置。本发明有效的实现了一种能大大降低工人劳动强度,提供了友好的操作界面和清晰透彻通用型的模式应用，及降低设备采购成本,以及设备延伸的扩展性和再开发性，适合各种异形体生产的一种高精度智能型电脑芯片控制的相贯线切割机。

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 (4)

1.一种电脑智能控制的异形相贯线切割机，其特征在于：包括夹枪结构（1）、横梁（2）、托板结构（3）、立柱（4）和工作台（5），所述立柱（4）通过线轨垂直安装与于工作台（5）上，所述立柱（4）做水平方向前后移动；

所述横梁（2）是通过线轨垂直于安装在立柱（4）上，所述横梁（2）相对于工作台（5）做左右方向移动；

所述托板结构（3）通过线轨垂直于安装在横梁（2）上，所述托板结构（3）相对于工作台（5）上下移动调节夹枪结构（1）与工件表面的距离；

所述夹枪结构（1）垂直安装于所述托板结构（3）上，所述夹枪结构（1）相对于工作台（5）做旋转运动；

电柜与工作台（5）螺栓装夹，固定于工作台（5）周边，电脑操作台固定在工作台（5）一侧。

2.根据权利要求1所述的电脑智能控制的异形相贯线切割机，其特征在于：所述夹枪结构（1）包括：

丝杆组（21），所述丝杆组（21）上设置有丝杆，丝杆一端组装有人工旋转的手轮，通过旋转手轮转动丝杆，带动滑块水平移动，调节切割孔的尺寸大小；

第一滑轨（22），所述第一滑轨（22）截面为凹形面与线轨的凸形面配合，第一滑轨（22）与滑块组装在一起，滑块内部加工有丝杆螺纹，与丝杆组（21）配合水平运动；

旋转臂（23），所述旋转臂（23）与丝杆组（21）及第一滑轨（22）形成一个整体，通过旋转臂（23）作为丝杆组（21）与第一滑轨（22）的载体，以形成在后面的结构支撑整体旋转运动；

连接板（24），所述连接板（24）连接与旋转臂（23），通过螺栓装夹形成一体；

夹座（25），所述夹座（25）用于固定割枪，并与定位板（26）螺栓装配连接，从而形成一个整体；

定位板（26）与挡圈（27）通过卡槽连接，定位板（26）上加工有圆柱轴，夹座（25）、定位板（26）以及挡圈（27）整体可相对于连接板（24）作手动旋转运动。

3.根据权利要求2所述的电脑智能控制的异形相贯线切割机，其特征在于：所述托板结构（3）包括：

连接板（31），连接板（31）用于固定伺服电机座（33），伺服电机座（33）来定位伺服电机（32）的位置装夹；

垫板（35）与连接板（31）螺栓装夹，垫板（35）与连接板（31）采用螺栓装夹定位；

伺服电机（32）与联轴器（34）相连接，联轴器（34）与升降机（36）连接，升降拖板（37）与第二滑轨（38）水平平行连接，垫片（39）安装于升降拖板（37）上，垫片拖板（39）与伺服电机座（310）连接，联轴器（311）与伺服电机座（310）的伺服电机连接，所述（311）与转轴组件（312）连接，通过伺服电机座（310）的伺服电机进而带动转轴组件（312）的旋转运动；

压条（313）与线轨（38）连接，通过伺服电机（32）的运动进而带动拖板升降运动，升降机接头（314）安装于升降拖板（37）上，通过螺栓装配连接。

4.根据权利要求3所述的电脑智能控制的异形相贯线切割机，其特征在于：所述工作台（5）包括：

定位板（42）螺栓装夹与底板（41）上，定位座A（43）固定于底板（41）上，第一撑板（44）安装在定位座A（43）上，第二撑板（45）安装在定位座B （46）上。

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