CN200939540Y - 一种四自由度便携式数控火焰切割机 - Google Patents

一种四自由度便携式数控火焰切割机 Download PDF

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张广鹏
徐光月
陈晓华
王春明
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Abstract

本实用新型公开了一种四自由度便携式数控火焰切割机，包括车体，带动车体转动的磁性滚轮，车体上面设置有直线导轨，车体上还安装有丝母座，丝母座上装有驱动丝杠，直线导轨由驱动丝杠驱动并通过车体上面的导轨块固定，两根直线导轨的一端固定连接有连接板，连接板上装有滑板，滑板上设置有支座，支座上装有摆动轴，割炬在摆动轴上安装。本实用新型公开的切割机具有四个自由度运动，可实现四轴联动功能，适用于不同管径相贯线及其焊接坡口的切割，能确保切割质量，结构轻便，尤其在中大型管件切割中优势明显，方便在施工现场使用，对推动数控火焰切割机的普及，提高空间结构件的施工质量具有重要意义。

Description

一种四自由度便携式数控火焰切割机
技术领域
本实用新型属于机械设计与制造技术领域，涉及一种切割机，特别涉及一种四自由度便携式数控火焰切割机。
背景技术：
管件相贯线切割广泛用于空间桁架结构(屋架、桥梁等空间结构)的施工中，其相贯线形状和相应的焊接坡口是影响工程质量的关键，切割的难点在于相贯线上焊接坡口角不是一个定值，随相贯线的位置角度而变化。目前进行管件相贯线切割方法有两类，即手工切割和切割机自动切割。手工切割简单，可在现场操作，但难以保证切割质量。采用切割机切割相贯线所使用设备主要有两类，其一是数控切割设备，该设备的工作特点是管件做旋转运动，切割头(割炬)通过移动装置带动，沿导轨做Y、Z两个方向的移动和一个绕Y转动或两个相互垂直方向的转动，具有四轴或五轴联动切割功能；该设备的结构特点是，结构庞大，占地面积大。该机的主要缺陷是设备搬运困难，难以在工作现场操作；该机的售价很高，一般在几十万到上百万人民币不等，难以为中小企业所接受。其二是一种便携式的简易切割机，该切割机工作特点是切割机可自动绕管道爬行(通过磁性轮或约束链条)，沿管道轴线方向的移动需手动调整，在切割过程中无法调整，因此每次只能在管端切割具有固定焊接坡口的圆形断面。该机的主要缺点在于无法在管端切割出相贯线及其对应的焊接坡口。
发明内容：
本实用新型的目的在于提供一种四自由度便携式数控火焰切割机，解决了手工切割难以保证切割质量、现有便携式简易切割机无法在管端切割出相贯线及其对应的焊接坡口、市场上的数控火焰切割机难以在工作现场操作等问题。
本实用新型所采用的技术方案是：四自由度便携式数控火焰切割机，包括车体，带动车体转动的磁性滚轮，车体上端面设置有直线导轨，车体上端面还安装有丝母座，丝母座上装有驱动丝杠，直线导轨由丝杠驱动并通过车体上端面的导轨块固定，两根直线导轨的一端连接有连接板，连接板上装有滑板，滑板上设置有支座，支座上装有摆动轴，割炬在摆动轴上安装。
本实用新型的特点还在于：
连接板上设置有导轨。
滑板上设有导轨槽。
本实用新型通过四个磁性滚轮带动车体绕管件轴线做回转运动；割炬通过直线导轨沿管件轴线方向作直线运动；割炬通过摆动轴带动绕管件实现轴向剖面法线摆动的自由度；割炬由滑板实现沿管径方向移动的自由度；该切割机具有四个运动自由度，可实现四轴联动功能，自动切割，结构轻便、被切割管径不受限制，可方便在施工现场使用，且造价低廉可为广大用户所接受。它对推广使用数控火焰切割机，提高管件相贯线切割质量具有重要意义。
附图说明
图1a是空间桁架管件结构，图1b是要切割的管件端部相贯线形状；
图2是本实用新型的四自由度便携式数控火焰切割机的结构示意图；
图3是本实用新型提供的另一种结构实例示意图。
图中，1.车体，2.磁性滚轮，3.导轨块，4.直线导轨，5.丝母座，6.驱动丝杠，7.连接板，8.支座，9.割炬，10.摆动轴，11.滑板，12管件。
具体实施方式如下
下面结合附图和具体方式对本实用新型进行详细说明：
本实用新型提供的切割机具有四个自由度，分别由四个电机驱动，加工时四轴联动。
图1a是管件12焊接在主管上形成空间桁架结构形状的示意图，图1b是管件端口切割成相贯线形状的示意图。从图中可以看出管件12端口相贯线的形状比较特殊，是一个空间曲面且焊接坡口角也不是一个定值。因此管件相贯线和焊接坡口的切割是一个加工难点。
如图2所示，四自由度便携式数控火焰切割机，包括车体1，带动车体1绕管件12轴线做回转运动的四个磁性滚轮2，四个磁性滚轮2装在车体下端带动车体1绕管件12作回转运动，四个磁性滚轮2保证在车体1行走过程中吸附在管件12外壁上；车体1上端面设置有导轨块3和直线导轨4，车体1上端还安装有丝母座5，丝母座5上装有驱动丝杠6，割炬9通过车体1上的导轨块3和直线导轨4支承并导向，通过丝母座5上的驱动丝杠6驱动实现沿被加工管件12轴线方向的前后运动；两根直线导轨4的一端固定连接有连接板7，连接板7上装有滑板11，滑板11上设置有支座8，支座8上装有摆动轴10，割炬9在摆动轴10上安装，割炬9通过支座8上的摆动轴10带动绕其轴线作摆动运动；连接板7上设置有导轨，滑板11上设有导轨槽，割炬9通过滑板11沿连接板7上导轨作垂直方向移动。
本实用新型的工作过程如下
被切割的管件12放在支架上(被切割端离地面有一定距离，以便切割机能够绕过)，切割机通过四个磁性滚轮2吸附在管件12上，使切割机绕管件12轴线外壁转动，磁性滚轮2通过电机驱动行走；车体1上的两根直线导轨4通过驱动丝杠6驱动，保证割炬9沿管件轴线移动，通过这两个运动的插补可以实现相贯线形状的切割。
割炬9通过支座8的上摆动轴10带动绕其轴线作摆动运动，以便切割出焊接坡口；滑板11沿连接板7上导轨作沿管件半径垂直方向移动，以调整在切割过程中割炬火焰外焰与被切割管件之间的距离，使外焰始终与切割部位接触，实现最有效的切割。
本实用新型的另一种传动布局方案如图3所示，丝母座5和驱动丝杠6也安装在车体上端面另一端。
可以看出，本切割机在加工过程中的独立运动为四个，通过这四个运动的插补实现管件相贯线及其焊接坡口的切割。它可适用于不同管径的切割，尤其在中大型管件切割中优势明显，方便在施工现场使用，它对推动数控火焰切割机的普及，提高空间结构件的施工质量具有重要意义。

Claims (3)

1.一种四自由度便携式数控火焰切割机，包括车体(1)，带动车体(1)转动的磁性滚轮(2)，其特征在于：车体(1)上端面设置有直线导轨(4)，车体(1)上端还安装有丝母座(5)，丝母座(5)上装有驱动丝杠(6)，直线导轨(4)由驱动丝杠(6)驱动并通过车体(1)上端面的导轨块(3)固定，两根直线导轨(4)的一端固定连接有连接板(7)，连接板(7)上装有滑板(11)，滑板(11)上设置有支座(8)，支座(8)上装有摆动轴(10)，割炬(9)在摆动轴(10)上安装。
2.按照权利要求1所述的四自由度便携式数控火焰切割机，其特征在于：连接板(7)上设置有导轨。
3.按照权利要求1所述的四自由度便携式数控火焰切割机，其特征在于：滑板(11)上设有导轨槽。
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Assignor: Xi'an University of Technology

Contract fulfillment period: 2008.12.31 to 2014.12.31

Contract record no.: 2009440001759

Denomination of utility model: Four-freedom portable digital controlled flame cutting machine

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License type: Exclusive license

Record date: 20091029

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