CN200951481Y - 一种三自由度便携式数控火焰切割机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种三自由度便携式数控火焰切割机，包括车体、带动车体运动的磁性滚轮，车体上面设置有直线导轨，车体上还安装有丝母座，丝母座上装有丝杠，直线导轨由丝杠驱动并通过车体上的导轨块固定，直线导轨的一端连接有连接板，连接板上还固定有立柱，立柱的下端设置有弧形导轨和弧形导轨块，弧形导轨块通过立柱上设置的凸轮和摆杆控制其运动，割炬与弧形导轨块固定连接。本实用新型公开的切割机具有三个自由度运动，可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
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，特别涉及一种三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，虽可在现场操作，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件爬行(通过磁性轮或约束链条)，沿管件轴线方向的移动需手动调整，由于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三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：三自由度便携式数控火焰切割机，包括车体、带动车体运动的磁性滚轮，车体上端面设置有直线导轨，车体上端还安装有丝母座，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，直线导轨的一端固定连接有连接板，连接板上还固定有与直线导轨相垂直的立柱，立柱的下端设置有弧形导轨和弧形导轨块，弧形导轨块沿弧形导轨滑动，弧形导轨块通过立柱上设置的凸轮机构和摆杆控制其运动，割炬与弧形导轨块固定连接。
本实用新型的特点还在于：
立柱上设置有导向槽。
连接板上设置有导轨。
立柱上竖直方向设置有孔。
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；割炬通过凸轮机构、摆杆带动弧形导轨块沿弧形导轨绕其火焰外焰处作摆动运动，具有三个运动自由度。割炬还可沿连接板上的导向作沿管件半径方向的调整运动。本实用新型实现了三轴联动功能，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是本实用新型的三自由度便携式数控火焰切割机的结构示意图；
图3是图2切割机两个局部的放大示意图；
图4是本实用新型提供的另一种结构实例示意图；
图5是本实用新型工作过程示意图。
图中，1.车体，2.滚轮，3.导轨块，4.直线导轨，5.丝母座，6.丝杠，7.凸轮机构，8.摆杆，9.立柱，10.弧形导轨，11.弧形导轨块，12.割炬，13.连接板，14.管件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施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三个自由度，分别由三个电机驱动，加工时三轴联动。
图1a是管件14焊接在主管上形成空间桁架管件结构形状的示意图，图1b是管件14端口切割成相贯线形状的示意图。从图中可以看出管件14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，三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14的轴线做回转运动的四个磁性滚轮2，用于带动车体1运动的四个磁性滚轮2绕管件14外壁滚动，四个磁性滚轮2保证在车体行走过程中吸附在管件14的外壁上；割炬12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14轴线方向的前后运动；割炬12通过凸轮机构7，由摆杆8带动弧形导轨块11沿弧形导轨10滑动，绕其火焰外焰处作摆动运动；立柱9可沿连接板13上的导向作沿管件14半径方向的调整运动，该调整运动只是在加工不同管件前或火焰形状变化时手动调整，在切割时固定。
图3a是凸轮机构7带动摆杆8和弧形导轨块11上的割炬12沿弧形导轨10作摆动运动背面的放大示意图；图3b是凸轮机构7带动摆杆8和弧形导轨块11上的割炬12沿弧形导轨10作摆动运动正面的放大示意图。
本实用新型的另一种传动布局方案如图4所示，丝母座5和驱动丝杠6也安装在车体上端面另一端。
本实用新型的工作过程如图5所示：
被切割的管件14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)，切割机四个磁性滚轮2吸在管件14上，保证切割机绕管件14轴线沿外壁转动，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保证割炬12沿管件14轴线移动，通过丝杠6驱动。通过这两个运动的插补可以实现相贯线形状的切割。
弧形导轨10保证割炬12在切割相贯线时，能够摆过一定角度，以实现相应的焊接坡口的切割，同时也保证了割炬12在转动过程中火焰外焰的位置不变，又可以减少这个方向的运动插补，简化切割机的控制难度。如图3所示，割炬12沿弧形导轨10的运动是通过凸轮机构7和摆杆8来实现。
另外，当切割不同管径或当火焰气源不足时，火焰的外焰位置发生变化，可通过立柱9与连接板13之间的导向作手动调整后固定即可。
可以看出，本切割机在加工过程中的独立运动有三个，通过这三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 (4)
1.一种三自由度便携式数控火焰切割机，包括车体(1)、带动车体(1)运动的磁性滚轮(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)上还装有驱动丝杠(6)，直线导轨(4)由丝杠(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(13)，连接板(13)上还固定有与直线导轨(4)相垂直的立柱(9)，立柱(9)的下端设置有弧形导轨(10)，弧形导轨块(11)沿弧形导轨(10)滑动，弧形导轨块(11)通过立柱(9)上设置的凸轮机构(7)和摆杆(8)控制其运动，割炬(12)与弧形导轨块(11)固定连接。
2.按照权利要求1所述的三自由度便携式数控火焰切割机，其特征在于：所述立柱(9)上设置有导向槽。
3.按照权利要求1所述的三自由度便携式数控火焰切割机，其特征在于：所述连接板(13)上设置有导轨。
4.按照权利要求1所述的三自由度便携式数控火焰切割机，其特征在于：所述立柱(9)上竖直方向设置有孔。
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