CN114226909A - 一种圆柱体钢结构仿形加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种圆柱体钢结构仿形加工装置及方法。包括底部支撑结构、传动结构、仿形装置和火焰切割装置；底部支撑结构为本装置的基座，坐落于圆柱体钢结构需仿形加工的指定位置上方；其上承载传动结构、仿形装置和火焰切割装置进行开孔、开坡口加工；传动结构安装在底部支撑结构上，电机和变速器驱动旋转台，带动仿形装置旋转。仿形装置设有工作平台，在工作平台上设置仿形轨道和直线导轨；沿形轨道行走的仿形升降装置，通过直线导轨带动火焰切割装置同步运行。火焰切割装置与仿形轨道同步运行，并通过调整火焰喷嘴切割角度进行圆柱体钢结构仿形加工。本发明通过仿形轨道使火焰喷嘴的切割路径与仿形轨道同步。适宜作为仿形加工装置应用。

Description

一种圆柱体钢结构仿形加工装置及方法

技术领域

本发明涉及焊接领域的圆柱体钢结构的加工，特别是涉及一种圆柱体钢结构仿形加工装置及方法。

背景技术

目前，仿形开孔技术在圆柱体钢结构上应用较少，传统的开孔都是通过划线、切割进行人工开孔。如果能够利用仿形技术实现自动化开孔，可有效提高效率，提高开孔精度及坡口开设角度。因此，急需应用仿形技术、坡口开设技术及自动化控制技术，设计研究仿形开孔、开坡口装置及方法，可应用于各类型柱体及各种形式的开孔、开坡口的装置及方法。

发明内容

为了能够解决圆柱体钢结构开孔、开坡口自动化的技术问题，本发明提供了一种圆柱体钢结构仿形加工装置及方法。该方法通过传动结构驱动仿形装置，仿形装置带动火焰切割装置，火焰喷嘴随仿形轨道同步运行，解决圆柱体钢结构开孔、开坡口的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种圆柱体钢结构仿形加工装置包括底部支撑结构、传动结构、仿形装置和火焰切割装置；

所述底部支撑结构为本装置的基座，坐落于圆柱体钢结构需仿形加工的指定位置上方；其上承载传动结构、仿形装置和火焰切割装置进行开孔、开坡口加工；

所述传动结构安装在底部支撑结构上，电机和变速器驱动旋转台，带动仿形装置旋转，实现火焰切割装置定速行走，满足切割速度要求；

所述仿形装置设有工作平台，在工作平台上设置仿形轨道和直线导轨；沿仿形轨道行走的仿形升降装置，通过直线导轨带动火焰切割装置同步运行；

所述火焰切割装置与仿形轨道同步运行，并通过调整火焰喷嘴切割角度进行圆柱体钢结构仿形加工。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的仿形装置中，所述仿形装置包括工作平台、仿形轨道、直线导轨、仿形升降装置、滑块和滑块固定座；工作平台为坐落在旋转台上的圆盘，在工作平台外圆周装配设有对圆柱体钢结构展开放样制作的仿形轨道；工作平台中心设置贯穿的直线导轨，直线导轨镶嵌在通过滑块固定座固定的滑块中；在直线导轨下端设置有火焰切割装置，直线导轨上部套装有沿着仿形轨道转动的仿形升降装置，使得火焰切割装置和仿形升降装置与仿形轨道同步运动。

进一步地，所述火焰切割装置包括火焰喷嘴、火焰喷嘴固定座和进气阀体；在直线导轨下端装配有火焰喷嘴固定座，火焰喷嘴固定座外端安装有火焰喷嘴，仿形轨道驱动仿形升降装置定速行走，使得火焰喷嘴的切割路径与仿形轨道同步；同时，火焰切割装置还设置有火焰喷嘴的角度调整机构，控制切割角度，从而实现高精度开孔、开坡口。

一种圆柱体钢结构仿形加工方法，包括如下步骤：

第一步：在确定图纸要求开孔形式后，采用相贯线法，对其开展放样，进行样板制作；

第二步：放样后依据样板，制作仿形轨道装置；

第三步：将仿形装置安装在旋转台上；

第四步：将本装置整体固定于圆柱体钢结构表面，圆柱体钢结构呈卧式状态；

第五步：接通电源、启动电机，将火焰喷嘴卸下，安装石笔或油性笔，调整石笔或油性笔高度，使之贴近圆柱体表面；

第六步：打开开关，进行预划线，确定仿形轨道是否与圆柱体钢结构表面形值一致；

第七步：通过电机带动旋转台旋转，变速器控制旋转速度，使仿形升降装置沿着仿形轨道运动，通过直线导轨带动下方的石笔或油性笔同步同轴转动，同时滑块及滑块固定座保证仿形升降装置可上下移动。

第八步：调节变速器，使之满足技术要求的切割速度。

第九步：完成后检查圆柱体钢结构表面石笔或油性笔所经过的轨道线，是否匀称。

第十步：更换火焰喷嘴，调整切割角度，正式开孔。

第十一步：变换火焰喷嘴切割角度，完成坡口开设。

积极效果：由于本发明通过与开孔圆柱体钢结构半径一致的底座牢固的安装在开孔的指定位置上方，中间的工作平台上安装仿形轨道，同时安装气割直线导轨，使仿形轨道上的仿形轮沿着仿形轨道行走，电机带动变速器实现定速行走，满足切割速度要求，通过仿形轨道使火焰喷嘴的切割路径与仿形轨道同步，同时安装角度调整装置，可控制切割角度，从而实现高精度开孔、开坡口的效果，具有高效、高精度、节省人力、方便灵活、效果稳定可靠等特点。适宜作为一种圆柱体钢结构仿形加工装置及方法应用。

附图说明

图1为本发明圆柱体钢结构仿形开孔、开坡口装置立体图；

图2为本发明圆柱体钢结构仿形开孔、开坡口装置主视图；

图3为本发明圆柱体钢结构仿形开孔、开坡口装置侧视图；

图4为本发明圆柱体钢结构仿形开孔、开坡口装置俯视图；

图5为本发明工作状态示意图。

图中：1.底座，2.支撑杆，3.轴座，4.座板，5.仿形轨道，6.直线导轨，7.进气阀体，8.仿形升降装置，9.变速器，10.电机，11.火焰喷嘴，12.火焰喷嘴固定座，13.减速器，14.旋转台，15.滑块，16.滑块固定座，17.工作平台。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

据图所示，一种圆柱体钢结构仿形加工装置包括底部支撑结构、传动结构、仿形装置和火焰切割装置；

所述底部支撑结构为本装置的基座，坐落于圆柱体钢结构需仿形加工的指定位置上方；其上承载传动结构、仿形装置和火焰切割装置进行开孔、开坡口加工；

所述传动结构安装在底部支撑结构上，电机10和变速器9驱动旋转台14，带动仿形装置旋转，实现火焰切割装置定速行走，满足切割速度要求；

所述仿形装置设有工作平台17，在工作平台17上设置仿形轨道5和直线导轨6；沿仿形轨道5行走的仿形升降装置8，通过直线导轨6带动火焰切割装置同步运行；

所述火焰切割装置与仿形轨道5同步运行，并通过调整火焰喷嘴11切割角度进行圆柱体钢结构仿形加工。

为了保证本发明结构的稳定性，所述底部支撑结构由底座1、支撑杆2、轴座3和座板4组成；在支撑杆2的两端设置顶部装配有轴座3的底座1，轴座3上设有螺栓锁紧支撑杆2，将支撑杆2与座板4连接形成整体框架；在支撑杆2中部安装有座板4承载仿形装置；

为了进一步保证本发明结构的稳定性，所述底座1为底部支撑结构的支腿，底座1的下部设有圆弧，其圆弧与圆柱体钢结构的外廓保持一致，使之可以紧密的坐落在圆柱体钢结构上。

为了更加优化本发明结构的稳定性，所述传动结构包括变速器9、电机10、减速器13和旋转台14；旋转台14与减速器13连接装配在一起，在旋转台14旁侧设置有电机10与变速器9连接减速器13，并控制旋转台14转速，实现仿形装置同轴转动。

为了优化本发明的结构，所述仿形设置包括工作平台17、仿形轨道5、直线导轨6、仿形升降装置8、滑块15和滑块固定座16；工作平台17为坐落在旋转台14上的圆盘，在工作平台17外圆周装配设有对圆柱体钢结构展开放样制作的仿形轨道5；工作平台17中心设置贯穿的直线导轨6，直线导轨6镶嵌在通过滑块固定座16固定的滑块15中；在直线导轨6下端设置有火焰切割装置，直线导轨6上部套装有沿着仿形轨道5转动的仿形升降装置8，使得火焰切割装置和仿形升降装置8与仿形轨道5同步运动。

为了再进一步优化本发明的结构，所述仿形升降装置8由套环、曲轴和仿形轮组成；在曲轴的一端连接有套环，另一端连接有仿形轮，仿形升降装置8通过套环与直线导轨6装配一起；仿形轨道5旋转时，仿形轮沿着仿形轨道5行走，仿形升降装置8驱动直线导轨6旋转，带动火焰切割装置同步仿形轨道5。

作为常规的技术选择，所述仿形轨道5依据开孔、开坡口的形式，采用相贯线法或三维建模的方法，对开孔进行1：1展开放样，再进行机加工制作。

在较佳的一个实施例中，所述火焰切割装置包括火焰喷嘴11、火焰喷嘴固定座12和进气阀体7；在直线导轨6下端装配有火焰喷嘴固定座12，火焰喷嘴固定座12外端安装有火焰喷嘴11，仿形轨道5驱动仿形升降装置8定速行走，使得火焰喷嘴11的切割路径与仿形轨道5同步；同时，火焰切割装置还设置有火焰喷嘴11的角度调整机构，控制切割角度，从而实现高精度开孔、开坡口。

优选的，所述火焰喷嘴固定座12由安装环、滑动轴和角度调整机构组成；在滑动轴一端贯穿安装环，滑动轴在安装环中移动调整火焰喷嘴11的距离，另一端连接有角度调整机构装配火焰喷嘴11，并调整火焰喷嘴11的切割角度；安装环套装在直线导轨6下端，并通过螺钉锁紧固定。

通常，所述进气阀体7安装在直线导轨6的上部，一端输入切割所需的气体，另一端连接火焰喷嘴11，输送切割气体。

所述圆柱体钢结构包括管道、桩腿和压力容器。

本发明的工作过程：

以直径为114mm的管子开孔为例，具体说明成形步骤和过程。

第一步：在确定图纸要求开孔形式后，计算圆柱体钢结构的柱体直径，确定开孔大小及开孔形式，采用相贯线法，通过马蹄口放样将开孔等比例展开，对其开展放样，进行样板制作；

第二步：放样后依据样板，制作仿形轨道装置5，仿形轨道装置高度不大于200mm，且轨道需机加工，确保轨道光顺，满足开孔线型要求；

第三步：将仿形装置安装在旋转台14上，要求保证安装水平且中心对正公差≤1mm；

第四步：将本装置整体固定于圆柱体钢结构表面，圆柱体钢结构呈卧式状态；

第五步：接通电源、启动电机10，将火焰喷嘴11卸下，安装石笔或油性笔，调整石笔或油性笔高度，使之贴近圆柱体表面；

第六步：打开开关，进行预划线，确定仿形轨道是否与圆柱体钢结构表面形值一致；

第七步：通过电机10带动旋转台14旋转，变速器9控制旋转速度，使仿形升降装置8沿着仿形轨道5运动，通过直线导轨6带动下方的石笔或油性笔同步同轴转动，同时滑块15及滑块固定座16起到保证仿形升降装置8可上下移动的作用；

第八步：调节变速器9，使之满足技术要求的切割速度；

第九步：完成后检查圆柱体钢结构表面石笔或油性笔所经过的轨道线，是否匀称；

第十步：更换11火焰喷嘴，调整切割角度，正式开孔；

第十一步：变换11火焰喷嘴切割角度，完成坡口开设。

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 (10)

1.一种圆柱体钢结构仿形加工装置，其特征是：包括底部支撑结构、传动结构、仿形装置和火焰切割装置；

所述底部支撑结构为本装置的基座，坐落于圆柱体钢结构需仿形加工的指定位置上方；其上承载传动结构、仿形装置和火焰切割装置进行开孔、开坡口加工；

所述传动结构安装在底部支撑结构上，电机（10）和变速器（9）驱动旋转台（14），带动仿形装置旋转，实现火焰切割装置定速行走，满足切割速度要求；

所述仿形装置设有工作平台（17），在工作平台（17）上设置仿形轨道（5）和直线导轨（6）；沿仿形轨道（5）行走的仿形升降装置（8），通过直线导轨（6）带动火焰切割装置同步运行；

所述火焰切割装置与仿形轨道（5）同步运行，并通过调整火焰喷嘴（11）切割角度进行圆柱体钢结构仿形加工。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱体钢结构仿形加工装置，其特征是：

所述底部支撑结构由底座（1）、支撑杆（2）、轴座（3）和座板（4）组成；在支撑杆（2）的两端设置顶部装配有轴座（3）的底座（1），轴座（3）上设有螺栓锁紧支撑杆（2），将支撑杆（2）与座板（4）连接形成整体框架；在支撑杆（2）中部安装有座板（4）承载仿形装置。

3.根据权利要求2所述的一种圆柱体钢结构仿形加工装置，其特征是：

所述底座（1）为底部支撑结构的支腿，底座（1）的下部设有圆弧，其圆弧与圆柱体钢结构的外廓保持一致，使之紧密的坐落在圆柱体钢结构上。

4.根据权利要求1所述的一种圆柱体钢结构仿形加工装置，其特征是：

所述传动结构包括变速器（9）、电机（10）、减速器（13）和旋转台（14）；旋转台（14）与减速器（13）连接装配在一起，在旋转台（14）旁侧设置有电机（10）与变速器（9）连接减速器（13），并控制旋转台（14）转速，实现仿形装置同轴转动。

5.根据权利要求1所述的一种圆柱体钢结构仿形加工装置，其特征是：

所述仿形设置包括工作平台（17）、仿形轨道（5）、直线导轨（6）、仿形升降装置（8）、滑块（15）和滑块固定座（16）；工作平台（17）为坐落在旋转台（14）上的圆盘，在工作平台（17）外圆周装配设有对圆柱体钢结构展开放样制作的仿形轨道（5）；工作平台（17）中心设置贯穿的直线导轨（6），直线导轨（6）镶嵌在通过滑块固定座（16）固定的滑块（15）中；在直线导轨（6）下端设置有火焰切割装置，直线导轨（6）上部套装有沿着仿形轨道（5）转动的仿形升降装置（8），使得火焰切割装置和仿形升降装置（8）与仿形轨道（5）同步运动。

6.根据权利要求5所述的一种圆柱体钢结构仿形加工装置，其特征是：

所述仿形升降装置（8）由套环、曲轴和仿形轮组成；在曲轴地一端连接有套环，另一端连接有仿形轮，仿形升降装置（8）通过套环与直线导轨（6）装配一起；仿形轨道（5）旋转时，仿形轮沿着仿形轨道（5）行走，仿形升降装置（8）驱动直线导轨（6）旋转，带动火焰切割装置同步仿形轨道（5）。

7.根据权利要求5所述的一种圆柱体钢结构仿形加工装置，其特征是：

所述仿形轨道（5）依据开孔、开坡口的形式，采用相贯线法或三维建模的方法，对开孔进行1：1展开放样，再进行机加工制作。

8.根据权利要求1所述的一种圆柱体钢结构仿形加工装置，其特征是：

所述火焰切割装置包括火焰喷嘴（11）、火焰喷嘴固定座（12）和进气阀体（7）；在直线导轨（6）下端装配有火焰喷嘴固定座（12），火焰喷嘴固定座（12）外端安装有火焰喷嘴（11），仿形轨道（5）驱动仿形升降装置（8）定速行走，使得火焰喷嘴（11）的切割路径与仿形轨道（5）同步；同时，火焰切割装置还设置有火焰喷嘴（11）的角度调整机构，控制切割角度，从而实现高精度开孔、开坡口。

9.根据权利要求8所述的一种圆柱体钢结构仿形加工装置，其特征是：

所述火焰喷嘴固定座（12）由安装环、滑动轴和角度调整机构组成；在滑动轴一端贯穿安装环，滑动轴在安装环中移动调整火焰喷嘴（11）的距离，另一端连接有角度调整机构装配火焰喷嘴（11），并调整火焰喷嘴（11）的切割角度；安装环套装在直线导轨（6）下端，并通过螺钉锁紧固定；所述进气阀体（7）安装在直线导轨（6）的上部，一端输入切割所需的气体，另一端连接火焰喷嘴（11），输送切割气体。

10.一种应用权利要求1所述的一种圆柱体钢结构仿形加工装置的方法，其特征是：包括如下步骤：

第一步：在确定图纸要求开孔形式后，采用相贯线法，对其开展放样，进行样板制作；

第二步：放样后依据样板，制作仿形轨道装置（5）；

第三步：将仿形装置安装在旋转台（14）上；

第四步：将本装置整体固定于圆柱体钢结构表面，圆柱体钢结构呈卧式状态；

第五步：接通电源、启动电机（10），将火焰喷嘴（11）卸下，安装石笔或油性笔，调整石笔或油性笔高度，使之贴近圆柱体表面；

第六步：打开开关，进行预划线，确定仿形轨道是否与圆柱体钢结构表面形值一致；

第七步：通过电机（10）带动旋转台（14）旋转，变速器（9）控制旋转速度，使仿形升降装置（8）沿着仿形轨道（5）运动，通过直线导轨（6）带动下方的石笔或油性笔同步同轴转动，同时滑块（15）及滑块固定座（16）起到了保证仿形升降装置（8）可上下移动的作用；

第八步：调节变速器（9），使之满足技术要求的切割速度；

第九步：完成后检查圆柱体钢结构表面石笔或油性笔所经过的轨道线，是否匀称；

第十步：更换火焰喷嘴（11），调整切割角度，正式开孔；

第十一步：变换火焰喷嘴（11）切割角度，完成坡口开设。

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