CN208528160U - 大口径管道带压数控开孔机 - Google Patents
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Abstract
大口径管道带压数控开孔机，数控装置通过PLC和电主轴伺服放大器控制电主轴的启动、停止、旋转方向和转速；数控装置通过Y轴伺服放大器控制Y轴伺服电机的启动、停止、旋转方向和转速；数控装置通过R轴伺服放大器控制R轴伺服电机的启动、停止、旋转方向和转速，旋转驱动轴与外套的相对转动角度和角速度由圆光栅标尺和圆光栅读数头测量，轴与旋转驱动轴的相对直线运动由直光栅读数头和直光栅标尺测量。本实用新型用数控系统驱动电机带动机械部件传动使切割具按设定轨迹运动切割开孔，配合内部探测器即时观察开孔情况，切割具载体是悬臂梁结构，对现场的基础设施和支撑强度要求低，本实用新型尺寸小，对现场空间要求小，运输装卸方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种管道不停输带压开孔设备，具体涉及一种大口径管道带压数控开孔机。
背景技术
带压管道开孔作业中时，现有的方式是开孔机主轴带动筒刀边旋转边进给切削开孔。当开大口径管时，由于管在开孔后变形造成夹刀，严重的造成开孔设备停转，筒刀下不去，取不出的困境。不同的孔径需要配用不同型号的筒刀，配套储备成本高。大口径的筒刀刀盘大，与驱动主轴的直径比大，旋转时颤动大，切削稳定性差。刀盘的质量大，对现场开孔基础设施要求高。刀盘的尺寸大，能够加工的机床稀少，增加了加工难度和成本。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的不足，提供了一种大口径管道带压数控开孔机。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种大口径管道带压数控开孔机，键槽铣刀装卡紧固在电主轴上，电主轴与电主轴伺服放大器由动力电缆和信号线缆连接，动力电缆和信号线缆走线缆通道，数控装置、PLC和电主轴伺服放大器由线缆依次连接，数控装置通过PLC和电主轴伺服放大器控制电主轴的启动、停止、旋转方向和转速；数控装置、Y轴伺服放大器和Y轴伺服电机由线缆依次连接，数控装置通过Y轴伺服放大器控制Y轴伺服电机的启动、停止、旋转方向和转速；Y轴电机轴与Y轴伺服电机连接， Y轴电机轴与丝杠由联轴器连接并紧固，丝杠与轴梯形螺纹连接，Y轴伺服电机与旋转驱动轴连接，轴与旋转驱动轴间隙配合通过密封圈密封，轴在平键的限制下只能沿旋转驱动轴中心线直线移动；数控装置、R轴伺服放大器和R轴伺服电机由线缆连接，R轴伺服电机和蜗杆连接，蜗轮连接在旋转驱动轴上，数控装置通过R轴伺服放大器控制R轴伺服电机的启动、停止、旋转方向和转速，进而通过蜗杆和蜗轮控制旋转驱动轴的旋转，进而控制键槽铣刀在圆周上的位置，电主轴与横臂连接，横臂与轴下端面可相对滑动，用于调整键槽铣刀的圆周半径，键槽铣刀的中心定位好后由锁紧机构锁紧横臂和轴下端面，圆光栅标尺与旋转驱动轴连接，圆光栅读数头与外套连接，旋转驱动轴与外套的相对转动角度和角速度由圆光栅标尺和圆光栅读数头测量，经圆光栅线缆束传送给数控装置，数控装置与设定进行比较来修正输出，直光栅读数头与旋转驱动轴连接，直光栅标尺与轴连接，轴与旋转驱动轴的相对直线运动由直光栅读数头和直光栅标尺测量，经直光栅线缆束传送给数控装置，探测器连接在Y向直线电机动子上，Y向直线电机定子连接在X向直线电机动子上，X向直线电机定子与轴相连，X向直线电机动力和信号线缆束和Y向直线电机动力和信号线缆束经线缆通道与PLC连接。
本实用新型的数控装置接受输入/输出设备输入的数控程序中的加工信息，经过数控装置处理后，发出相应的脉冲或指令分别送给 PLC、Y轴伺服放大器和R轴伺服放大器。PLC分两路，一是控制电气回路，二是控制切割具动力提供设备。电气回路控制辅助装置。PLC 的操作可由其操作面板来完成。Y轴伺服放大器控制进给Y轴伺服电机，Y轴伺服电机连接机械传动控制切割具垂直方向的运动速度和位移。R轴伺服放大器控制旋转R轴伺服电机，R轴伺服电机连接机械传动控制切割具在圆周方向的运动速度和位移。Y轴和R轴的共同作用使切割具按设定轨迹行走。R轴测量反馈将切割具的圆周运动速度和位移测量的结果反馈给数控装置，数控装置将结果与设定进行比较，然后校正输出。
Y轴测量反馈将铣刀的垂直运动速度和位移测量的结果反馈给数控装置，数控装置将结果与设定进行比较，然后校正输出。
切割具的动力提供方式有六种：
一是伺服放大器带电主轴。
二是液压站带液压马达。
三是气动设备带气马达。
四是电液设备带电液马达。
五是伺服放大器带伺服电机。
六是普通电机。
本实用新型用数控系统驱动电机带动机械部件传动使切割具按设定轨迹运动切割开孔，配合内部探测器即时观察开孔情况，切割具载体是悬臂梁结构，与筒刀设备相比质量小，对现场的基础设施和支撑强度要求低，本实用新型尺寸小，对现场空间要求小，运输装卸方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为伺服电主轴为切割具动力的大口径带压数控开孔机的结构示意图；
图2为本实用新型工作状态示意图主视图；
图3为本实用新型工作状态示意图侧视图；
图4为本实用新型控制原理示意图。
图中，1PLC、2操作面板、3电主轴伺服放大器、4Y轴伺服放大器、5输入/输出设备、6直光栅线缆束、7圆光栅线缆束、8圆光栅标尺、9圆光栅读数头、10数控装置、11R轴伺服放大器、12R轴伺服电机、13蜗杆、14直光栅读数头、15直光栅标尺、16线缆通道、 17横臂、18电主轴、19键槽铣刀、20锁紧机构、21观察显示器、 22线缆密封器、23Y轴伺服电机、24Y轴电机轴、25联轴器、26丝杠、27轴、28密封圈、29旋转驱动轴、30外套、31蜗轮、32平键、 33.X向直线电机动力和信号线缆束、34X向直线电机定子、35X向直线电机动子、36探测器动力和信号线缆束、37Y向直线电机动力和信号线缆束、38Y向直线电机定子、39Y向直线电机动子、40探测器、41管道。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种大口径管道带压数控开孔机，伺服电主轴为切割具动力。
一、切割动力的实现与控制。
键槽铣刀(19)装卡紧固在电主轴(18)上。电主轴(18)与电主轴伺服放大器(3)由动力电缆和信号线缆连接，动力电缆和信号线缆走线缆通道(16)。数控装置(10)、PLC(1)和电主轴伺服放大器(3)由线缆依次连接。数控装置(10)通过PLC(1)和电主轴伺服放大器(3)控制电主轴(18)的启动、停止、旋转方向和转速。
二、垂直方向(Y轴)运动的实现与控制。
数控装置(10)、Y轴伺服放大器(4)和Y轴伺服电机(23)由线缆依次连接，数控装置(10)通过Y轴伺服放大器(4)控制Y轴伺服电机(23)的启动、停止、旋转方向和转速。
Y轴电机轴(24)与Y轴伺服电机(23)固连。Y轴电机轴(24) 与丝杠(26)由联轴器(25)连接并紧固。丝杠(26)与轴(27)梯形螺纹连接。
Y轴伺服电机(23)与旋转驱动轴(29)固连。
轴(27)与旋转驱动轴(29)间隙配合，由密封圈(28)密封。轴(27)在平键(32)的限制下只能沿旋转驱动轴(29)中心线直线移动。丝杠(26)旋转，轴(27)直线移动。
三、圆周方向(R轴)运动的实现与控制。
数控装置(10)、R轴伺服放大器(11)和R轴伺服电机(12)由线缆连接。R轴伺服电机(12)和蜗杆(13)固连。蜗轮(31)固连在旋转驱动轴(29)上。数控装置(10)通过R轴伺服放大器(11) 控制R轴伺服电机(12)的启动、停止、旋转方向和转速，进而通过蜗杆(13)蜗轮(31)副控制旋转驱动轴(29)的旋转，进而控制键槽铣刀(19)在圆周上的位置。
四、设定轨迹的实现。
数控装置(10)同时控制Y轴、R轴使二者协同实现键槽铣刀的中心走出设定轨迹。
五、不同轨迹情况怎样调整设备。
电主轴(18)与横臂(17)固连。横臂(17)与轴(27)下端面可相对滑动，用于调整键槽铣刀(19)的圆周半径。键槽铣刀(19) 的中心定位好后由锁紧机构(20)锁紧横臂(17)和轴(27)下端面。
在输入/输出设备(5)输入管径和所需开孔孔径。
六、数控系统的闭环控制。
圆光栅标尺(8)与旋转驱动轴(29)固连。圆光栅读数头(9) 与外套(30)固连。旋转驱动轴(29)与外套(30)的相对转动角度和角速度由圆光栅标尺(8)和圆光栅读数头(9)测量，经圆光栅线缆束(7)传送给数控装置(10)，数控装置(10)与设定进行比较来修正输出。
直光栅读数头(14)与旋转驱动轴(29)固连。直光栅标尺(15) 与轴(27)固连。轴(27)与旋转驱动轴(29)的相对直线运动由直光栅读数头(14)和直光栅标尺(15)测量，经直光栅线缆束(6) 传送给数控装置(10)，数控装置(10)与设定进行比较来修正输出。
七、探测器的连接和调整。
探测器(40)固连在Y向直线电机动子(39)上。Y向直线电机定子(38)固连在X向直线电机动子(35)上。X向直线电机定子(34) 与轴(27)固连。X向直线电机动力和信号线缆束(33)和Y向直线电机动力和信号线缆束(37)经线缆通道(16)与PLC(1)连接。数控装置(10)通过PLC(1)控制X向直线电机和Y向直线电机，进而控制探测器(40)的位置。
八、工作状态。
探测器(40)由线缆连接观察显示器(21)。操作者可以从观察显示器(21)观察管道内部的工作情况。
Claims (1)
1.一种大口径管道带压数控开孔机，其特征是键槽铣刀装卡紧固在电主轴上，电主轴与电主轴伺服放大器由动力电缆和信号线缆连接，动力电缆和信号线缆走线缆通道，数控装置、PLC和电主轴伺服放大器由线缆依次连接；数控装置、Y轴伺服放大器和Y轴伺服电机由线缆依次连接，数控装置通过Y轴伺服放大器控制Y轴伺服电机的启动、停止、旋转方向和转速；Y轴电机轴与Y轴伺服电机连接，Y轴电机轴与丝杠由联轴器连接并紧固，丝杠与轴梯形螺纹连接，Y轴伺服电机与旋转驱动轴连接，轴与旋转驱动轴间隙配合通过密封圈密封，轴在平键的限制下只能沿旋转驱动轴中心线直线移动；数控装置、R轴伺服放大器和R轴伺服电机由线缆连接，R轴伺服电机和蜗杆连接，蜗轮连接在旋转驱动轴上，电主轴与横臂连接，横臂与轴下端面可相对滑动，用于调整键槽铣刀的圆周半径，键槽铣刀的中心定位好后由锁紧机构锁紧横臂和轴下端面，圆光栅标尺与旋转驱动轴连接，圆光栅读数头与外套连接，旋转驱动轴与外套的相对转动角度和角速度由圆光栅标尺和圆光栅读数头测量，经圆光栅线缆束传送给数控装置，数控装置与设定进行比较来修正输出，直光栅读数头与旋转驱动轴连接，直光栅标尺与轴连接，轴与旋转驱动轴的相对直线运动由直光栅读数头和直光栅标尺测量，经直光栅线缆束传送给数控装置，探测器连接在Y向直线电机动子上，Y向直线电机定子连接在X向直线电机动子上，X向直线电机定子与轴相连，X向直线电机动力和信号线缆束和Y向直线电机动力和信号线缆束经线缆通道与PLC连接。
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