CN214720984U - 管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出的是管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置。由差动进刀管道数控切断坡口装置和非接触式机械定长装置组成；伺服电机安装在小车上通过齿轮齿条及线性导轨使定位光电开关移动设定长度位置，翻转输送系统将工件移动定长切割；前后两套液压马达夹紧机构对管子进行前后夹紧，电动升降机构调节机座的中心高度，动力大盘上同时设置四套进刀滑块机构和刀具，通过主旋大齿轮与副旋大齿轮的微量转速差，可实现刀具的无级可调进给，从而实现高效切断和坡口加工。本实用新型采用非接触式机械定长装置对管子定长实现无余量切割，同时差动进刀管道数控切断坡口装置将坡口完成加工。适宜作为管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置使用。

Description

管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置

技术领域

本实用新型属于船舶自动化建造技术领域，涉及到管材下料加工过程中的切割加工，特别是涉及管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置。

背景技术

近年来，由于不断引进新工艺新技术，使得我国船舶建造技术有了显著的提高，而在船舶制造中，管系制造是非常重要的一个环节，随着船舶建造工艺的不断发展，对船舶管件加工方面也提出了更高的要求。

在管道生产线上，各种管道的预制、组对均需要有不同长度的管件，原来的需求是把管件预先切割成所需要的长度并加一定的余量，以供下道工艺使用。按目前的数字化、智能化要求，对直管段及简单的一个弯角或几个弯角的管子直径进行管材的无余量下料，加入管材弯曲后的伸长率及焊接后的收缩量，考虑生产线的连续性及自动化程度，急需提出一种下料及开坡口如何连续完成的方法，既能提高加工速率，又有利于连续生产的方法。

在管道加工时，为了提高管道的焊接质量和工作效率，需要提高管子坡口的加工精度和加工效率，并可根据管材的不同材料及工艺要求加工不同的坡口形式，为此需要采用管子坡口机来加工各种管子的端面坡口。

传统的管子加工技术是通过管子端面坡口机来加工管子坡口，这种技术需要先用其它机器将管子切断，无法实现管子切断与坡口的一次完成，且坡口加工需分多刀进行，效率相对较低。

另一种技术是通过简易的管子切断坡口机来加工管子坡口，这种技术可以实现切断、坡口一次成型，但因利用撞块来拨动动力大盘上的进给丝杆来实现径向进刀，转一圈撞一下进一次刀，缺点是进刀不连续，加工不平稳；旋转速度不高，加工效率过低；动力不够强劲，不适用较厚壁厚管子加工；无法自动退刀。

再一种技术是通过普通的管子切断坡口机来加工管子坡口，这种技术可以实现切断、坡口一次成型，但因通过导电环将电力导入动力大盘，再利用步进电机带动刀具实现径向进刀，一是造成结构复杂，故障率高，维护困难，二是动力不够强劲，不适用较厚壁厚管子的加工，三是进退刀无法有效控制，更无法在不同的壁厚位置，进行进刀速度调整。

急需研制一种采用定长切割系统对管子定长实现无余量切割，同时将坡口完成加工，一个步骤实现两个功能的装置，且该装置可对刀具实现自动进退刀调整。

发明内容

为了能够实现径向进刀进行管子自动定长无余量切割及坡口加工一次成型，本实用新型提供了管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置。该装置通过非接触式机械定长装置对管子定长，差动进刀管道数控切断坡口装置将坡口同步完成加工，解决管材定长切割及坡口加工一体成型的问题。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：

管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置由差动进刀管道数控切断坡口装置和非接触式机械定长装置组成；伺服电机安装在小车上，通过齿轮齿条及线性导轨使定位光电开关设定长度位置，翻转运输系统将工件移动定长切割；前后两套液压马达夹紧机构对管子进行前后夹紧，电动升降机构调节机座的中心高度，动力大盘上同时设置四套进刀滑块机构和刀具，通过主旋大齿轮与副旋大齿轮的微量转速差，实现刀具的无级可调进给，从而进行切断和坡口加工。

为了进一步解决本实用新型所要解决的技术问题，本实用新型提供的差动进刀管道数控切断坡口装置中，所述差动进刀管道数控切断坡口装置包括机座、机架、电动升降机构和数据系统，机座上安装有电动升降机构和机架；机架上安装有液压马达夹紧机构、副旋伺服电机、主旋伺服电机、主旋过渡齿轮；动力大盘上安装有进刀滑块机构和刀具，直接固定在主旋大齿轮上；套装有副旋大齿轮的主旋大齿轮通过主旋大轴承安装到定子轴上。

进一步的，所述的电动升降机构用于调节机座的中心高度；所述的液压马达夹紧机构用于夹紧管子；所述的主旋伺服电机和主旋过渡齿轮用于驱动主旋大齿轮和动力大盘旋转；所述的副旋伺服电机用于驱动副旋大齿轮回绕主旋大齿轮旋转；副旋大齿轮和主旋大齿轮出现转速差时，副旋大齿轮侧面上的凸轮槽带动凸轮轴开始旋转，同时带动四套进刀滑块机构径向移动，刀具实现径向进给，一次性完成管子的切断和坡口加工。

进一步的，非接触式机械定长装置由翻转运输系统、伸缩系统、齿轮齿条、线性导轨、伺服电机、定位光电开关、底座和小车组成，底座上安装有线性导轨和齿轮齿条，线性导轨上安装有小车；在小车上安装有伸缩机构和定位光电开关和伺服电机；伺服电机带动小车移动到设定位置，翻转运输系统带动管件移动到设定长度，实现管件定长。

积极效果，由于本实用新型采用非接触式机械定长装置对管子定长实现无余量切割，同时差动进刀管道数控切断坡口装置将坡口完成加工，一个步骤实现两个功能的装置，可根据刀具所在的壁厚位置调节进给速度，对刀具实现自动进退刀调整，工作效率高、工作动力强劲。适宜作为管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置使用。

附图说明

附图1是差动进刀管道数控切断坡口装置的主视图；

附图2是差动进刀管道数控切断坡口装置的侧视剖面图；

附图3是非接触式机械定长装置俯视图；

附图4是非接触式机械定长装置侧视图。

图中，1.机座，2.液压马达夹紧机构，3.电动升降机构，4.机架，5.主旋伺服电机，6.进刀滑块机构，7.刀具，8.副旋伺服电机，9.副旋大齿轮，10.主旋过渡齿轮，11.主旋大齿轮，12.动力大盘，13.线性导轨，14.齿轮齿条，15.翻转运输系统，16.定位光电开关，17.伸缩机构，18.小车，19.伺服电机，20.底座。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

据图所示，管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置由差动进刀管道数控切断坡口装置和非接触式机械定长装置组成；伺服电机19安装在小车18上，通过齿轮齿条14及线性导轨13使定位光电开关16设定长度位置，翻转运输系统15将工件移动定长切割；前后两套液压马达夹紧机构2对管子进行前后夹紧，电动升降机构3调节机座1的中心高度，动力大盘12上设置四套进刀滑块机构6和刀具7，通过主旋大齿轮11与副旋大齿轮9的微量转速差，实现刀具7的无级可调进给，从而进行切断和坡口加工。

结合附图1、2所示，所述差动进刀管道数控切断坡口装置包括机座1、机架4、电动升降机构3和数据系统，机座1上安装有电动升降机构3和机架4；机架4上安装有液压马达夹紧机构2、副旋伺服电机8、主旋伺服电机5、主旋过渡齿轮10；动力大盘12上安装有进刀滑块机构6和刀具7，直接固定在主旋大齿轮11上；套装有副旋大齿轮9的主旋大齿轮11通过主旋大轴承安装到定子轴上。

所述的电动升降机构3用于调节机座1的中心高度；所述的液压马达夹紧机构2用于夹紧管子；所述的主旋伺服电机5和主旋过渡齿轮10用于驱动主旋大齿轮11和动力大盘12旋转；所述的副旋伺服电机8用于驱动副旋大齿轮9回绕主旋大齿轮11旋转；副旋大齿轮9和主旋大齿轮11出现转速差时，副旋大齿轮9侧面上的凸轮槽带动凸轮轴开始旋转，同时带动四套进刀滑块机构6径向移动，刀具7实现径向进给，一次性完成管子的切断和坡口加工。

结合附图3、4所示，非接触式机械定长装置由翻转运输系统15、伸缩机构17、齿轮齿条14、线性导轨13、伺服电机19、定位光电开关16、底座20和小车18组成，底座20上安装有线性导轨13和齿轮齿条14，线性导轨13上安装有小车18；在小车18上安装有伸缩机构17和定位光电开关16与伺服电机19；伺服电机19带动小车18移动到设定位置，翻转运输系统15带动管件移动到设定长度，实现管件定长。

本实用新型的工作原理：

电动升降机构3可根据加被加工的管子的管径大小自动调节机座1的中心高度，快速实现与前后物流匹配，并且物流不再需要升降；通过主旋大齿轮11与副旋大齿轮9的微量转速差，可实现刀具的快速、强力进给，且进给速度可实时无级可调，从而实现高效切断和坡口加工；动力大盘12上可同时设置多套，一般为四套；进刀滑块机构6和刀具7可使坡口加工的切削力实现均匀布置；前后二套液压马达夹紧机构2对管子进行前后夹紧，方便可靠。

需切割的管件吊入翻转输送系统15上，伺服电机19安装在小车18上通过齿轮齿条14及线性导轨13使定位光电开关16移动设定长度位置，启动翻转输送系统15将工件移动，实现管件自动定长切割。

本实用新型的工作过程：

1）、自动调节中心高度：将电动升降机构3安装在机座1上，将机座1利用四根升降机与机架4相联接，利用拉线开关和电动升降机构3，依据所加工的管径大小来自动调整机架4在机座1上的位置，实现机座1中心高度的自动调节。

2）、实现差动进刀退刀：将主旋大齿轮11通过主旋轴承安装在定子轴上，通过主旋伺服电机5和主旋过渡齿轮10驱动主旋大齿轮11和动力大盘12旋转；副旋大齿轮9通过副旋轴承套装在主旋大齿轮11上，利用副旋伺服电机8驱动副旋大齿轮9回绕主旋大齿轮11旋转；利用数据系统控制调节2个大型伺服电机速度大小，使副旋大齿轮9和主旋大齿轮11出现转速差，此时副旋大齿轮9侧面上的凸轮轴将推动安装在主旋大齿轮11上的进刀滑块沿旋转大盘上的槽口移动实现进刀运动；开始旋转，同时带动4套进刀滑块6径向移动，刀具7实现径向进刀或退刀。

3）、产生强劲加工动力：采用大功率的副旋伺服电机8和主旋伺服电机5，采用大型的副旋大齿轮9和主旋大齿轮11，设置四套结构可靠的进刀滑块6机构，实现25mm壁厚管子切断、坡口所需的强劲动力。

4）、实现进给速度可调：数据系统加伺服电机可以精确控制副旋大齿轮9和主旋大齿轮11的转速，也就可以精确控制副旋大齿轮9和主旋大齿轮11的转速差，也即可以精确控制进刀滑块机构和刀具的进给速度，可以根据壁厚位置的不同设置不同的进给速度。

5）、实现自动进刀退刀：数据系统加伺服电机能够精确控制副旋大齿轮9和主旋大齿轮11的转速，控制主旋大齿轮11的转速大于副旋大齿轮9的转速时，可实现进刀；控制主旋大齿轮11的转速小于副旋大齿轮9的转速时，可实现退刀。

6）、非接触式机械定长装置：需切割的管件吊入翻转输送系统15上，伺服电机19安装在小车18上通过齿轮齿条14及线性导轨13使定位光电系统16移动设定长度位置，启动输送系统15将工件移动，实现管件自动定长切割。

本实用新型的优点：

管道在焊接前对管子端面进行定长切断并实现坡口切割的专用机械设备，解决了火焰切割、磨光机磨削等加工方法机械化程度低、坡口质量差、工作效率底、噪音大等缺点。具有自动化程度高、操作简便、角度精确、表面质量好、可实现定长切割和坡口加工一机完成，生产效率高等优点。

管件加工通常需要使用到切割机、打磨机、坡口机等多种加工设备，这样就需要有宽敞的施工场地和多名设备操作人员，为了能更快速更方便的完成管件生产加工工作，我们设计了管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置，既管件定长切割和坡口加工都在同一装置上完成，实现了管材的无余量下料，提高了管材利用率及切割效率。

本装置采用上下料传动装置，定长装置从主控制触摸屏输入需切割管子的长度，伺服电机控制方式进行精确机械定长。液压马达加紧机构带动切断坡口刀架夹紧，选用刀具对管段进行切割加工，从而完成定长切割和坡口加工一机同时完成的目标。其具有自动化程度高、操作简便，切割角度精确，管件切割表面质量良好、生产效率高等优点，从而节省施工场地，减少操作人员，提高工作效率，实现无余量下料，提升智能制造水平。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置，其特征是：由差动进刀管道数控切断坡口装置和非接触式机械定长装置组成；伺服电机（19）安装在小车（18）上，通过齿轮齿条（14）及线性导轨（13）使定位光电开关（16）设定长度位置，翻转运输系统（15）将工件移动定长切割；前后两套液压马达夹紧机构（2）对管子进行前后夹紧，电动升降机构（3）调节机座（1）的中心高度，动力大盘（12）上同时设置四套进刀滑块机构（6）和刀具（7），通过主旋大齿轮（11）与副旋大齿轮（9）的微量转速差，实现刀具（7）的无级可调进给，从而进行切断和坡口加工。

2.根据权利要求1所述的管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置，其特征是：

所述差动进刀管道数控切断坡口装置包括机座（1）、机架（4）、电动升降机构（3）和数据系统；机座（1）上安装有电动升降机构（3）和机架（4）；机架（4）上安装有液压马达夹紧机构（2）、副旋伺服电机（8）、主旋伺服电机（5）、主旋过渡齿轮（10）；动力大盘（12）上安装有进刀滑块机构（6）和刀具（7），直接固定在主旋大齿轮（11）上；套装有副旋大齿轮（9）的主旋大齿轮（11）通过主旋大轴承安装到定子轴上。

3.根据权利要求2所述的管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置，其特征是：

所述的电动升降机构（3）用于调节机座（1）的中心高度；所述的液压马达夹紧机构（2）用于夹紧管子；所述的主旋伺服电机（5）和主旋过渡齿轮（10）用于驱动主旋大齿轮（11）和动力大盘（12）旋转；所述的副旋伺服电机（8）用于驱动副旋大齿轮（9）回绕主旋大齿轮（11）旋转；副旋大齿轮（9）和主旋大齿轮（11）出现转速差时，副旋大齿轮（9）侧面上的凸轮槽带动凸轮轴开始旋转，同时带动四套进刀滑块机构（6）径向移动，刀具（7）实现径向进给，一次性完成管子的切断和坡口加工。

4.根据权利要求1所述的管材无余量定长切割及坡口加工一体化装置，其特征是：

非接触式机械定长装置由翻转运输系统（15）、伸缩机构（17）、齿轮齿条（14）、线性导轨（13）、伺服电机（19）、定位光电开关（16）、底座（20）和小车（18）组成，底座（20）上安装有线性导轨（13）和齿轮齿条（14），线性导轨（13）上安装有小车（18）；在小车（18）上安装有伸缩机构（17）和定位光电开关（16）和伺服电机（19）；伺服电机（19）带动小车（18）移动到设定位置，翻转运输系统（15）带动管件移动到设定长度，实现管件定长。

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