CN202356800U - 三维变坡口切割的机械与传动系统 - Google Patents

三维变坡口切割的机械与传动系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开一种三维变坡口切割的机械与传动系统,包括一机械臂上设有一从动轴,一从动斜齿轮套设在所述从动轴上,一主动斜齿轮套设在一主动轴的前端,所述从动斜齿轮与所述主动斜齿轮啮合,且所述主动轴与所述从动轴垂直,以将旋转扭力转换为传动力;一上环套和一下环套分别套设在一切割头的上部和下部,在所述切割头的下部具有一套管,一下法兰的通孔与所述套管紧固连接,所述上环套、所述下环套和所述法兰通过两支杆连接;所述支杆的上下两端分别具有一向外延伸的轴,一连杆机构与两所述支杆的轴和所述从动轴的两端连接,使得机械臂通过所述从动轴驱动所述连杆机构前后移动,以此所述切割头的中心点位置不变。

Description

三维变坡口切割的机械与传动系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种坡口切 割装置,尤其涉及一种三维变坡口切割的机械与传动系统。
背景技术
[0002] 在过去10年里,全球主要数控切割机厂家在坡口切割机的开发上进行了大量的投入和尝试,开发了多种不同结构和款式的坡口切割机,而且在我国一些企业,特别是船舶制造企业,已经购买和使用了不同类型的坡口切割机,但是,坡口切割应用的情况并不理想,许多坡口切割机都只是作为垂直切割使用。
[0003] 以船舶制造企业为例,通常使用TRIBON软件进行船体设计和切割前的编程套料。零件本身带有坡口信息,在套料时零件间距设为10mm,在编程时无法增加鼠耳,也就无法产生坡口切割程序。若要增加鼠耳(20mm),零件间距就要设到50mm,钢材利用率就太低了,这就是坡口切割机无法应用的主要障碍之一。
[0004] 回转头的加工运动精度和坡口软件的编程技术是另外两个关键障碍,特别是针对Y型和K型坡口的切割,尽管能切割出坡口的形状,但是零件尺寸特别是根高和坡口角度不是大就是小,无法达到精度要求。
[0005]目前坡口切割机在应用中的主要问题如下:
[0006] I、坡口切割头多采用回转运动方式,存在电缆线的缠绕问题,因此,不能做到连续切割;
[0007] 2、坡口切割时,在零件拐角处都要切割鼠耳(L00P),影响钢材套料利用率;
[0008] 3、坡口切割大多只能切割简单的V型坡口,不能切割更为常见的K型和Y型坡口 ;
[0009] 4、坡口切割只能切割零件的外角坡口,不能切割内角坡口 ;
[0010] 5、坡口切割机价格昂贵,阻碍了坡口切割机的普及和发展。
实用新型内容
[0011] 本实用新型的目的在于解决现有技术中切割系统不能做到连续切割、材料利用率低、能切割坡口的种类较少的问题。
[0012] 为了实现上述目的,本实用新型采取的技术方案为:
[0013] 三维变坡口切割的机械与传动系统,其中,包括:
[0014] 一机械臂上设有一从动轴,一从动斜齿轮套设在所述从动轴上,一主动斜齿轮套设在一主动轴的前端,所述从动斜齿轮与所述主动斜齿轮啮合,且所述主动轴与所述从动轴垂直,以将旋转扭力转换为传动力;
[0015] 一上环套和一下环套分别套设在一切割头的上部和下部,在所述切割头的下部具有一套管,一下法兰的通孔与所述套管紧固连接,所述上环套、所述下环套和所述法兰通过两支杆连接;
[0016] 所述支杆的上下两端分别具有一向外延伸的轴,一连杆机构与两所述支杆的轴和所述从动轴的两端连接,使得机械臂通过所述从动轴驱动所述连杆机构前后移动,以此所述切割头的中心点位置不变;
[0017] 圆柱主轴承,Z轴螺杆,Z轴齿轮,所述圆柱主轴承连接所述主动轴,所述Z轴齿轮固定连接在Z轴螺杆一端; [0018] 第一电机,皮带连接所述坡口切割头主动轴尾端的齿轮;
[0019] 第二电机,皮带连接所述圆柱滚子主轴承外圈;
[0020] 第三电机,皮带连接所述Z轴螺旋齿轮。
[0021] 一具有主轴承的底座,所述底座贯穿设置在所述主动轴上,所述底座与所述机械臂固定。
[0022] 上述三维变坡口切割的机械与传动系统,其中,所述主动轴的后端设有一与外接带轮机构相连接的链轮,以驱动所述主动轴转动。
[0023] 上述三维变坡口切割的机械与传动系统,其中,所述主动轴的后端还设有一凸轮。
[0024] 上述三维变坡口切割的机械与传动系统,其中,还包括伺服马达驱动器,所述伺服马达驱动器的信号输出端口连接所述第一电机、第二电机、第三电机的信号接收端口。
[0025] 上述三维变坡口切割的机械与传动系统,其中,所述从动轴与所述从动斜齿轮外套设有一齿轮箱;所述机械臂的前端沿所述从动轴方向设置一连杆通孔,以使其与所述连杆机构相连接;在所述下法兰上通过螺钉连接有一上法兰,所述上法兰和所述下法兰分别具有一通孔。
[0026] 上述三维变坡口切割的机械与传动系统,其中,所述电机具体包括:马达,变速箱、皮带发动轮以及变速箱底座,所述马达安装在一变速箱底座上,所述马达输出端连接所述变速箱,所述变速箱输出端连接所述皮带轮,所述皮带轮上套皮带;还包括由罩盖、底板、中板、左侧板、右侧板、前面板和后面板组成的壳体,所述圆柱主轴承设于前面板上,所述Z轴齿轮安装在一个Z轴盖中,所述Z轴盖设于后面板上,所述伺服马达驱动器设于中板上,所述第一电机设于左侧板上,所述第二电机设置于右侧板上,所述第三电机设置于底板上。
[0027] 上述的三维变坡口切割的机械与传动系统,其中,所述左侧板与所述右侧板的上半部的设有面积大小相同的排气口,所述左右两排气口处相同水平高度。
[0028] 上述三维变坡口切割的机械与传动系统,其中,一半圆环的固定套,所述固定套通过螺钉固设在所述上法兰上。
[0029] 上述三维变坡口切割的机械与传动系统,其中,一半圆环的可拆卸套,所述可拆卸套可拆卸地设置在所述上法兰上,并且所述可拆卸套与所述固定套半圆螺接,组成一环状套。
[0030] 上述三维变坡口切割的机械与传动系统,其中,所述连杆机构包括一短驱动板、一长驱动板、两短连杆和两长连杆,所述短驱动板的一端与所述从动轴的两端连接,所述短驱动板相对一端的两侧分别连接两所述长连杆,两所述长连杆分别与两所述支杆连接;所述长驱动板通过圆轴贯穿于所述通孔中,所述长驱动板的相对一端的两侧分别连接两所述短连杆,两所述短连杆分别与两所述支杆连接,两所述长连杆的中部与所述长驱动板中部的两侧连接。
附图说明[0031] 图I是本实用新型的三维变坡口切割的机械与传动系统切割臂中驱动臂的爆炸示意图;
[0032] 图2是本实用新型的三维变坡口切割的机械与传动系统切割臂中防撞装置的爆炸示意图;
[0033 ] 图3是本实用新型的三维变坡口切割的机械与传动系统切割臂的示意图。
具体实施方式
[0034] 以下结合附图给出本实用新型三维连杆式变坡口切割臂的具体实施方式。
[0035] 图I为本实用新型的三维连杆式变坡口切割臂中驱动臂的爆炸示意图,图2为本实用新型的三维连杆式变坡口切割臂中防撞装置的爆炸示意图,图3为本实用新型的三维连杆式变坡口切割臂的示意图,请参见图I、图2和图3所示。三维连杆式变坡口切割臂,包括一机械臂1,在机械臂I上设有一从动轴2,从动轴2与机械臂I相垂直,一从动斜齿轮23套设在从动轴2上;一主动轴3,其前端具有一主动斜齿轮31,主动轴3沿机械臂I的方向设置,使得从动斜齿轮23与主动斜齿轮31相互啮合,并且主动轴3与从动轴2相垂直。一上环套41和一下环套42,上环套41呈一半圆形,下环套42呈一圆形,便于与一切割头7同心配合连接,上环套41和下环套42分别设置在切割头7的上部和下部。一下法兰51设置在上环套41和下环套42之间,下法兰51的中间具有一通孔53,通孔53与上环套41和下环套42同心,切割头7的外部设置有一套管71,可拆卸套61和固定套62分别与套管71紧固连接;两支杆43的两端分别通过螺钉等连接件与上环套41和下环套42的两侧连接,位于中间的下法兰31的两侧分别通过螺钉等连接件与两支杆43连接。支杆43的上下端分别设置一向外延伸的轴44和轴45,一连杆机构8分别与支杆43的轴44,45和从动轴2的两端连接,从动轴2的旋转带动连杆机构8运作,连杆机构8通过两支杆43控制坡口切割头装置中切割头4的前后摆动作用。
[0036] 本实用新型三维连杆式变坡口切割臂,在机械臂上具有一对相互垂直设置的主动轴与从动轴,主动轴通过前端的主动斜齿轮与从动轴上的从动斜齿轮相互啮合设置,使得主动轴旋转带动主动斜齿轮转动;主动斜齿轮带动啮合的从动斜齿轮转动,从动斜齿轮驱动从动轴旋转,使得机械臂能够将旋转扭转力转换为前后摆动的传动力。保护装置的上环套和下环套分别套设在切割头的上部和下部,下法兰的通孔与套管匹配连接,两支杆分别连接上环套、下环套和下法兰,连杆机构将从动轴和两支杆连接。通过从动轴的传动力驱动连杆机构运动,连杆机构控制切割头,并且能够通过上环套和下环套对于切割头起到枪身保护作用,同时,能够通过上法兰和下法兰起到保护切割头枪头防撞的作用。
[0037] 本实用新型的第一实施例中,一底座32,其上设置一通孔,一主轴承33设置在底座32的通孔中,底座32通过通孔贯穿设置在主动轴3上,通过主轴承33使得主动轴3能够在底座32中旋转;底座32通过螺钉等连接件设置在机械臂I上,使得底座32能够与机械臂I固定连接。
[0038] 通过底座的设计,使得主动轴能够定位在机械臂上,保证了主动轴在传动时不会产生振动偏差。
[0039] 本实用新型的第二实施例中,在主动轴3的后端具有一链轮34,链轮34用于与外接带轮机构中的皮带轮连接。[0040] 通过外接带轮机构中皮带轮的传动来驱动与之相连接的链轮,由于链轮连接主动轴,使得主动轴能够被驱动旋转。
[0041] 本实用新型的第三实施例中,主动轴3的后端还具有一凸轮35,凸轮35紧套设于主动轴3上,以确保整个机械臂I的旋转超出范围后产生报警。在凸轮35的左右两边各装有一个报警器(图中未示出),凸轮35随机械臂I旋转左右达到设定角度后,会与该报警器连接形成电路通路,报警器响起,主动轴3接受反馈后停止继续转动。
[0042] 连杆坡口切割头 装置运行过程中,通过配合链轮,使得外接带轮机构的传动能够驱动主动轴旋转。
[0043] 本实用新型的第四实施例中,一齿轮箱22,齿轮箱22设置在机械臂I上,且齿轮箱22套设在主动轴斜齿轮31和从动斜齿轮23外。在齿轮箱22上还具有多个螺丝孔,通过多个螺丝孔来贯通主动轴3和从动轴2。主动轴斜齿轮31穿过底座32,但是主动轴斜齿轮31不与底座32同时转动,通过链轮34带动主动轴斜齿轮31转动,并且通过底座32提供整个机械臂的左右旋转性。
[0044] 通过齿轮箱的使用能够避免外界杂质进入主动轴斜齿轮与从动轴斜齿轮的传动过程中,保证了主动轴驱动从动轴的过程平稳。
[0045] 本实用新型的第五实施例中,在机械臂I的前端贯穿设置一沿从动轴2方向的连杆通孔24,通过连杆通孔24使得机械臂I能够与连杆机构8相连接。
[0046] 在机械臂I上,主动轴3的最前端设置有一光学定位器11,通过光学定位11从空中射出一束光线与切割头7的头部相交,以此来准确定位切割位置。
[0047] 本实用新型的第六实施例中,在下法兰51上设置一上法兰52,上法兰52通过螺钉等连接件与下法兰51相连接。上法兰52的中间具有一通孔54,通孔54与切割头7的外径吻合,使得上法兰52的通孔54能够套设在切割头7的中部。以此能够对切割头7进行中心定位,提高切割头7切割时的准确性。同时,在上法兰52和下法兰51具有三个通孔(图中未示出),在三个同心通孔中装有螺钉和弹簧,使得上法兰52能够相对下法兰51上下弹动。通过上法兰52和下法兰51对切割头7起到防撞保护作用,并且切割头7能够在上法兰52和下法兰51之间上下弹动。
[0048] 通过上法兰与下法兰的匹配连接,能够对切割头进行中心定位,提高坡口切割头装置切割时的准确性。
[0049] 本实用新型的第七实施例中,一具有半圆环的固定套62,固定套62固定设置在上法兰52的上端,且固定套62与上法兰52的通孔54同心,并且紧固套管71。
[0050] 本实用新型的第八实施例中,一具有半圆环的可拆卸套61,可拆卸套61环的直径大小与固定套62环的直径大小相同,可拆卸套61可拆卸地设置在上法兰52的上端,且可拆卸套61与上法兰52通孔54同心;可拆卸套61与固定套62通过螺钉等连接连接,便于拆卸可拆卸套61。当然,可拆卸套61与固定套62为了保证可拆卸性也可采用其他连接方式,所属领域的技术人员可以自由更改,在此不做赘述。
[0051] 通过固定套与可拆卸套的匹配使用,不仅能够对切割头进行固定定位,而且还起到防撞和安全保护的作用。
[0052] 本实用新型的第九实施例中,连杆机构8包括一短驱动板81、一长驱动板82、两短连杆84和两长连杆83,短驱动板81的一端设置有贯穿的通孔812,相对一端设置有贯穿的轴811,通孔812与从动轴2的两端相连接;长驱动板82的两端和中端分别贯穿设置有轴821,823和822,轴823与机械臂I的连杆通孔24相连接;长连杆83的两端和中端分别设置有通孔831,833和832,两长连杆83的通孔831分别与短驱动板81轴811的两端连接,两长连杆83的通孔833分别与两支杆43两侧的轴45连接,且两长连杆83的通孔832分别与长驱动板82轴822的两端连接;短连杆84的两端分别设置有通孔841和通孔842,两短连杆84的通孔841分别与长驱动板82轴821的两端连接,两短连杆84的通孔842分别与两支杆43两侧 的轴44连接。
[0053] 通过从动轴驱动平行四边形的连杆机构前后移动,使得切割头与水平方向能够形成一连续变化的夹角,并且切割头的中心点始终保持不变。同时,机械臂与水平方向成14°夹角,使得连杆机构运动反胃与机械臂下方防撞空间之间形成一个最佳比例。
[0054] 主动轴的安装位置为机箱前段水平向下倾斜14°,并非水平安置,作用是在确保切割头切割时任意转动而头部中心保持不变时,切割头到主动轴的下方有足够空间避免下方钢板上翘装到机器,此角度不宜过大,否则会影响连杆摆动范围,固14°为最佳理想值。
[0055] 连杆坡口切割头装置运行过程中,通过主动轴旋转带动从动轴转动,从动轴能够驱动与其两端连接的短驱动板摆动,长连杆分别连接短驱动板和支杆,且另一长驱动板的中端与长连杆的中端相连接,使得短驱动板摆动能够通过长连杆驱动支杆移动;位于机械臂上的长驱动板和分别连接长驱动板与支杆的短连杆起到了对支杆摆动定位的作用,能够保证切割头始终与驱动板平行。
[0056] 本实用新型三维连杆式变坡口切割臂,主动轴后部的链轮与外接带轮机构相连接,外接带轮机构将传动力通过链轮传递至主动轴,主动轴将传动力传递至齿轮箱,通过主动轴前端的主动轴斜齿轮与从动轴的斜齿轮啮合连接,将传动力传递至从动轴,带动从动轴转动,从动轴驱动与其两端连接的短驱动板摆动,长连杆分别连接短驱动板和支杆,且另一长驱动板的中端与长连杆的中端相连接,使得短驱动板摆动能够通过长连杆驱动支杆移动,以保证切割头能够进行前后摆动;上环套和下环套通过支杆连接,下法兰设置在上环套和下环套之间,上法兰设置在下法兰的上端,通过上法兰与下法兰的匹配连接,能够对切割头进行中心定位;可拆卸套与固定套的匹配使用,使得可拆卸套与固定套能够对切割头固定定位,而且还起到防撞和保护的作用;由于可拆卸套具有拆卸性,便于对切割头拆卸。切割头设置在上环套与下环套内,通过上环套和下环套能够对切割头起到安全保护的作用。
[0057] 综上所述,使用本实用新型三维连杆式变坡口切割臂,通过一对斜齿轮啮合传动作为运动机构,使得整个传动过程简单、方便。同时,设置在切割头外端的环套对切割头进行工作时的安全保护,通过固定的上法兰和活动的下法兰,使得切割头撞到钢板时能够起到缓冲的作用,有效地避免切割头的损坏。并且在主动轴的最前端还具有一光学定位器,通过光学定位器射出的光线与切割头相交,以准确定位切割头的位置。

Claims (10)

1.三维变坡口切割的机械与传动系统,其特征在于,包括: 一机械臂上设有一从动轴,一从动斜齿轮套设在所述从动轴上,一主动斜齿轮套设在一主动轴的前端,所述从动斜齿轮与所述主动斜齿轮啮合,且所述主动轴与所述从动轴垂直,以将旋转扭力转换为传动力; 一上环套和一下环套分别套设在一切割头的上部和下部,在所述切割头的下部具有一套管,一下法兰的通孔与所述套管紧固连接,所述上环套、所述下环套和所述法兰通过两支杆连接; 所述支杆的上下两端分别具有一向外延伸的轴,一连杆机构与两所述支杆的轴和所述从动轴的两端连接,使得机械臂通过所述从动轴驱动所述连杆机构前后移动,以此所述切割头的中心点位置不变; 圆柱主轴承,Z轴螺杆,Z轴齿轮,所述圆柱主轴承连接所述主动轴,所述Z轴齿轮固定连接在Z轴螺杆一端; 第一电机,皮带连接所述坡口切割头主动轴尾端的齿轮; 第二电机,皮带连接所述圆柱滚子主轴承外圈; 第三电机,皮带连接所述Z轴螺旋齿轮; 一具有主轴承的底座,所述底座贯穿设置在所述主动轴上,所述底座与所述机械臂固定。
2.根据权利要求I所述三维变坡口切割的机械与传动系统,其特征在于,所述主动轴的后端设有一与外接带轮机构相连接的链轮,以驱动所述主动轴转动。
3.根据权利要求2所述三维变坡口切割的机械与传动系统,其特征在于,所述主动轴的后端还设有一凸轮。
4.根据权利要求I所述三维变坡口切割的机械与传动系统,其特征在于,还包括伺服马达驱动器,所述伺服马达驱动器的信号输出端口连接所述第一电机、第二电机、第三电机的信号接收端口。
5.根据权利要求I所述三维变坡口切割的机械与传动系统,其特征在于,所述从动轴与所述从动斜齿轮外套设有一齿轮箱;所述机械臂的前端沿所述从动轴方向设置一连杆通孔,以使其与所述连杆机构相连接;在所述下法兰上通过螺钉连接有一上法兰,所述上法兰和所述下法兰分别具有一通孔。
6.根据权利要求I所述三维变坡口切割的机械与传动系统,其特征在于,所述电机具体包括:马达,变速箱、皮带发动轮以及变速箱底座,所述马达安装在一变速箱底座上,所述马达输出端连接所述变速箱,所述变速箱输出端连接所述皮带轮,所述皮带轮上套皮带;还包括由罩盖、底板、中板、左侧板、右侧板、前面板和后面板组成的壳体,所述圆柱主轴承设于前面板上,所述Z轴齿轮安装在一个Z轴盖中,所述Z轴盖设于后面板上,所述伺服马达驱动器设于中板上,所述第一电机设于左侧板上,所述第二电机设置于右侧板上,所述第三电机设置于底板上。
7.根据权利要求6所述的三维变坡口切割的机械与传动系统,其特征在于,所述左侧板与所述右侧板的上半部的设有面积大小相同的排气口,所述左右两排气口处相同水平高度。
8.根据权利要求5所述三维变坡口切割的机械与传动系统,其特征在于,一半圆环的固定套,所述固定套通过螺钉固设在所述上法兰上。
9.根据权利要求8所述三维变坡口切割的机械与传动系统,其特征在于,一半圆环的可拆卸套,所述可拆卸套可拆卸地设置在所述上法兰上,并且所述可拆卸套与所述固定套半圆螺接,组成一环状套。
10.根据权利要求I所述三维变坡口切割的机械与传动系统,其特征在于,所述连杆机构包括一短驱动板、一长驱动板、两短连杆和两长连杆,所述短驱动板的一端与所述从动轴的两端连接,所述短驱动板相对一端的两侧分别连接两所述长连杆,两所述长连杆分别与两所述支杆连接;所述长驱动板通过圆轴贯穿于所述通孔中,所述长驱动板的相对一端的两侧分别连接两所述短连杆,两所述短连杆分别与两所述支杆连接,两所述长连杆的中部与所述长驱动板中部的两侧连接。
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