專利名稱：臥式四軸數(shù)控鋼管火焰切割機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)控火焰切割設(shè)備，尤其能在長鋼管上，再現(xiàn)跟蹤鋼管徑向跳動切割多種相貫線、斜截端面曲線、焊接彎頭“蝦米節(jié)”相交線、及其變角度焊接坡口面的數(shù)控火焰切割設(shè)備。
中國專利ZL91224128.4公開了一種懸臂式四坐標(biāo)切割機(jī)，它能在圓筒體上切割孔，但不能在支管上切割相貫線。中國專利ZL92201833.2公開了一種微機(jī)數(shù)控管切割機(jī)，它能在圓筒體上切割相貫孔，能在支管端部切割相貫線及其定角度焊接坡口面，但不能在長支管端部切割相貫線。在國外，日本MA-RUHIDE KOKI LTD.生產(chǎn)的數(shù)控管子輪廊切割機(jī)(CNC Pipe Profile Cutting Ma-ehine)，德國KISTLER生產(chǎn)的數(shù)控管子切割機(jī)(CNC-Controlled Pipe Cutting Ma-chine)，美國JESSE ENGINEERING CO.生產(chǎn)的支管和馬鞍形孔切割機(jī)(PipeCoaster for Branch and Saddle Hole Cutting)均能在長支管端部切割相貫線及其焊接坡口面，但不能跟蹤鋼管徑向跳動進(jìn)行切割。
本實(shí)用新型的目的是提供一種臥式四軸數(shù)控鋼管火焰切割機(jī)，能再現(xiàn)跟蹤鋼管的徑向跳動進(jìn)行多種切割工作。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的臥式四軸數(shù)控鋼管火焰切割機(jī)由機(jī)械系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)組成。機(jī)械系統(tǒng)由下述部件組成主傳動部件[1]，由伺服傳動系統(tǒng)驅(qū)動臥式主軸[17]、卡盤[14]和被切割鋼管[2]作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(C軸)；軸向運(yùn)動部件[5]，由伺服傳動系統(tǒng)驅(qū)動溜板[18]在導(dǎo)軌[56]上沿平行主軸[17]軸線方向移動(Z軸)；升降運(yùn)動部件[6]，由伺服傳動系統(tǒng)驅(qū)動滑板[31]在垂直主軸軸線的豎直方向移動(Y軸)；切割部件[4]，由伺服傳動系統(tǒng)驅(qū)動切割炬[32]在主軸[17]的豎直軸剖面內(nèi)作擺動(A軸)；支承部件[8]，它有一對位置可同向或反向調(diào)整的支承滾輪[42]，用于支承被切割鋼管[2]在其上轉(zhuǎn)動；床身部件[7]，它的導(dǎo)軌[54]用于安裝支承部件[8]，它的導(dǎo)軌[56]用于安裝軸向運(yùn)動部件[5]；檢測部件[3]，用于檢測被切割鋼管[2]的徑向跳動。臥式四軸數(shù)控鋼管火焰切割機(jī)進(jìn)行切割前，將傳感器[61]調(diào)整到被切割鋼管[2]的最高上母線處，啟動C軸、Z軸和Y軸進(jìn)行三軸聯(lián)動數(shù)控，傳感器[61]相對被切割鋼管[2]沿切割軌跡運(yùn)動，同時(shí)對被切割鋼管[2]的徑向跳動進(jìn)行示教采樣。將傳感器[61]調(diào)整到安全位置后，啟動C軸、Z軸、Y軸和A軸進(jìn)行四軸聯(lián)動數(shù)控時(shí)，根據(jù)采樣數(shù)據(jù)控制Y軸產(chǎn)生補(bǔ)償運(yùn)動，切割炬[32]在被切割鋼管[2]上再現(xiàn)跟蹤其徑向跳動，切割出要求的軌跡及其變角度焊接坡口面。
采用這種技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)是傳感器[61]對被切割鋼管[2]是非接觸式示教采樣；切割炬在被切割鋼管[2]上再現(xiàn)跟蹤其徑向跳動切割時(shí)，切割火焰和熔渣不會損壞傳感器[61]；不但能對形狀誤差較小的熱軋無縫鋼管，而且能對形狀誤差較大的冷滾彎成形有縫鋼管進(jìn)行精確切割。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方案進(jìn)一步說明。


圖1為外觀示意圖。
圖2為主傳動部件傳動系統(tǒng)圖。
圖3為軸向運(yùn)動部件的正視和左側(cè)視示意圖。
圖4為升降運(yùn)動部件示意圖。
圖5為切割部件示意圖。
圖6為支承部件示意圖。
圖7為床身部件示意圖。
圖8為檢測部件示意圖。
圖1表示臥式四軸數(shù)控鋼管火焰切割機(jī)由主傳動部件[1]、軸向運(yùn)動部件[5]、升降運(yùn)動部件[6]、切割部件[4]、支承部件[8]、床身部件[7]和檢測部件[3]組成。
圖2表示主傳動部件[1]由伺服電機(jī)[9]、無傳動間隙減速器[10]、無傳動間隙膜片式連軸器[11]、無傳動間隙齒輪傳動[12、13、15]、主軸[17]、五爪卡盤[14]、箱體[16]組成。C軸的伺服轉(zhuǎn)動是由伺服電機(jī)[9]經(jīng)無傳動間隙減速器[10]、無傳動間隙膜片式連軸器[11]、無傳動間隙齒輪傳動[12、13、15]，驅(qū)動主軸[17]轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)的。
圖3表示軸向運(yùn)動部件[5]由伺服電機(jī)[21]、無傳動間隙減速器[20]、齒輪[19]、溜板[18]、十個滾子[24]、彈簧[25]、銷軸[22]、擺動架[23]組成。溜板[18]通過十個滾子[24]可在導(dǎo)軌[56]上運(yùn)動。Z軸的伺服移動是由伺服電機(jī)[21]經(jīng)無傳動間隙減速器[20]、齒輪[19]在齒條[57]上作純滾動移動實(shí)現(xiàn)的。在彈簧[25]作用下，擺動架[23]繞銷軸[22]擺動，使齒輪[19]始終在齒條[57]上實(shí)現(xiàn)無齒側(cè)間隙傳動。
圖4表示升降運(yùn)動部件[6]由伺服電機(jī)[26]、無傳動間隙減速器[27]、無傳動間隙絲桿螺母付[30]、導(dǎo)軌座[28]、直線滾動導(dǎo)軌付[29]、滑板[31]組成。Y軸的伺服升降移動是由伺服電機(jī)[26]、無傳動間隙減速器[27]、無傳動間隙絲桿螺母付[30]、直線滾動導(dǎo)軌付[29]，帶動滑板[31]移動實(shí)現(xiàn)的。
圖5表示切割部件[4]由伺服電機(jī)[38]、電機(jī)座[39]、無傳動間隙減速器[37]、曲柄[36]、銷軸[35]、防撞桿[33]、彈簧[34]、切割炬[32]組成。切割部件[4]水平安裝在滑板[31]上。A軸的伺服擺動由伺服電機(jī)[38]經(jīng)無傳動間隙減速器[37]，驅(qū)動曲柄[36]、防撞桿[33]、切割炬[32]作擺動實(shí)現(xiàn)的。若切割炬[32]下移碰到鋼管[2]時(shí)，防撞桿[33]壓縮彈簧[34]，繞銷軸[35]向上擺動，從而防止產(chǎn)生損壞。
圖6表示支承部件[8]由支承滾輪[42]、杠桿[41]、滾輪座[40]、滾輪[43]、左右旋螺母[44]、左右旋絲桿[45]、導(dǎo)向鍵[46]、銷[47]、軸[48]、車輪軸[49]、車輪[50]、支承架[51]組成。滾輪座[40]與支承架[51]之間用燕尾導(dǎo)軌付[52]連接，可避免杠桿[41]調(diào)整到接近豎直位置時(shí)，滾輪座[40]底面與支承架[51]上面之間產(chǎn)生分離。軸[48]和左右旋絲桿[45]之間采用導(dǎo)向鍵[46]和銷[47]連接，將二支承滾輪[42]調(diào)整到處于主軸[17]軸心線的對稱位置后，打入銷[47]。
圖7表示床身部件[7]由底座[53]、橫梁[58]、齒條[57]、導(dǎo)軌[54]、導(dǎo)軌[56]、立柱[55]組成。底座[53]中部用于安裝主傳動部件[1]，導(dǎo)軌[54]上安裝支承部件[8]，導(dǎo)軌[56]上安裝軸向運(yùn)動部件[5]。
圖8表示檢測部件[3]由傳感器[61]、控制器[59]、支架[60]和支架座[62]組成。支架座[62]安裝在電機(jī)座[39]上。檢測部件[3]隨滑板[31]一起作伺服升降移動。
本實(shí)用新型的機(jī)械系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件支持下，能實(shí)現(xiàn)多種切割功能。
權(quán)利要求1.一種臥式四軸數(shù)控鋼管火焰切割機(jī)，它由機(jī)械系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)組成，機(jī)械系統(tǒng)由主傳動部件[1]、軸向運(yùn)動部件[5]、升降運(yùn)動部件[6]、切割部件[4]、支承部件[8]、床身部件[7]、檢測部件[3]組成，其特征是檢測部件[3]由傳感器[61]、控制器[59]、支架[60]和支架座[62]組成；C軸、Z軸和Y軸三軸聯(lián)動數(shù)控時(shí)，傳感器[61]相對被切割鋼管[2]，沿切割運(yùn)動軌跡對其徑向跳動進(jìn)行示教采樣；C軸、Z軸、Y軸和A軸四軸聯(lián)動數(shù)控時(shí)，切割炬[32]在被切割鋼管[2]上，再現(xiàn)跟蹤其徑向跳動，切割出要求的軌跡及其變角度焊接坡口面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式四軸數(shù)控鋼管火焰切割機(jī)，其特征是主傳動部件[1]有一套無傳動間隙伺服系統(tǒng)，它由伺服電機(jī)[9]、經(jīng)無傳動間隙減速器[10]、無傳動間隙膜片式連軸器[11]、無傳動間隙齒輪傳動[12、13、15]，驅(qū)動主軸[17]和五爪卡盤[14]作伺服轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式四軸數(shù)控鋼管火焰切割機(jī)，其特征是軸向運(yùn)動部件[5]有一套無傳動間隙伺服系統(tǒng)，它由伺服電機(jī)[21]經(jīng)無傳動間隙減速器[20]、齒輪[19]和齒條[57]，驅(qū)動溜板[18]在導(dǎo)軌[56]上，沿平行主軸[17]軸線方向作伺服移動，在彈簧[25]作用下，擺動架[23]繞銷軸[22]擺動，使齒輪[19]始終在齒條[57]上實(shí)現(xiàn)無齒側(cè)間隙傳動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式四軸數(shù)控鋼管火焰切割機(jī)，其特征是升降運(yùn)動部件[6]有一套無傳動間隙伺服系統(tǒng)，它由伺服電機(jī)[26]經(jīng)無傳動間隙減速器[27]、無傳動間隙絲桿螺母付[30]、驅(qū)動滑板[31]在直線滾動導(dǎo)軌付[29]上作升降伺服移動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式四軸數(shù)控鋼管火焰切割機(jī)，其特征是切割部件[4]有一套無傳動間隙伺服系統(tǒng)，它由伺服電機(jī)[38]經(jīng)無傳動間隙減速器[37]、曲柄[36]、防撞桿[33]，驅(qū)動切割炬[32]繞其軸心線上的設(shè)定擺動中心作伺服擺動，若切割炬[32]下移碰到鋼管[2]時(shí)，防撞桿[33]壓縮彈簧[34]，繞銷軸[35]向上擺動，從而防止產(chǎn)生損壞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式四軸數(shù)控鋼管火焰切割機(jī)，其特征是支承部件[8]的滾輪座[40]和支承架[51]之間用燕尾導(dǎo)軌付[52]連接，可避免杠桿[41]調(diào)整到接近豎直位置時(shí)，滾輪座[40]底面與支承架[51]上面之間產(chǎn)生分離，軸[48]和左右旋絲桿[45]之間采用導(dǎo)向鍵[46]和銷[47]連接，既方便裝配，又易保證二支承滾輪[42]調(diào)整到處于主軸[17]軸心線的對稱位置。
專利摘要一種新型臥式四軸數(shù)控鋼管火焰切割機(jī),其特征是:主軸臥式轉(zhuǎn)動(C軸);溜板沿平行主軸軸線方向移動(Z軸);滑板在垂直主軸軸線的豎直方向升降移動(Y軸);切割炬在主軸的豎直軸剖面內(nèi)擺動(A軸)。A軸、C軸、Y軸和Z軸四軸聯(lián)動數(shù)控時(shí),切割炬能在鋼管上作再現(xiàn)跟蹤其徑向跳動運(yùn)動的同時(shí),進(jìn)行支管相貫線、鋼管斜截端面曲線,鋼管焊接彎頭“蝦米節(jié)”相交線,及其變角度焊接坡口面切割。
文檔編號B23K7/00GK2377036SQ99215088
公開日2000年5月10日 申請日期1999年6月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月17日
發(fā)明者丁沃圻, 黃健 申請人:丁沃圻, 黃健