臥式四軸數控鋼管火焰切割機的製作方法

2023-04-23 19:08:56 1

專利名稱：臥式四軸數控鋼管火焰切割機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數控火焰切割設備，尤其能在長鋼管上，再現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」相交線、及其變角度焊接坡口面的數控火焰切割設備。
中國專利ZL91224128.4公開了一種懸臂式四坐標切割機，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公開了一種微機數控管切割機，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.生產的數控管子輪廊切割機(CNC Pipe Profile Cutting Ma-ehine)，德國KISTLER生產的數控管子切割機(CNC-Controlled Pipe Cutting Ma-chine)，美國JESSE ENGINEERING CO.生產的支管和馬鞍形孔切割機(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行切割。
本實用新型的目的是提供一種臥式四軸數控鋼管火焰切割機，能再現跟蹤鋼管的徑向跳動進行多種切割工作。
本實用新型的目的是這樣實現的臥式四軸數控鋼管火焰切割機由機械系統和數控系統組成。機械系統由下述部件組成主傳動部件[1]，由伺服傳動系統驅動臥式主軸[17]、卡盤[14]和被切割鋼管[2]作旋轉運動(C軸)；軸向運動部件[5]，由伺服傳動系統驅動溜板[18]在導軌[56]上沿平行主軸[17]軸線方向移動(Z軸)；升降運動部件[6]，由伺服傳動系統驅動滑板[31]在垂直主軸軸線的豎直方向移動(Y軸)；切割部件[4]，由伺服傳動系統驅動切割炬[32]在主軸[17]的豎直軸剖面內作擺動(A軸)；支承部件[8]，它有一對位置可同向或反向調整的支承滾輪[42]，用於支承被切割鋼管[2]在其上轉動；床身部件[7]，它的導軌[54]用於安裝支承部件[8]，它的導軌[56]用於安裝軸向運動部件[5]；檢測部件[3]，用於檢測被切割鋼管[2]的徑向跳動。臥式四軸數控鋼管火焰切割機進行切割前，將傳感器[61]調整到被切割鋼管[2]的最高上母線處，啟動C軸、Z軸和Y軸進行三軸聯動數控，傳感器[61]相對被切割鋼管[2]沿切割軌跡運動，同時對被切割鋼管[2]的徑向跳動進行示教採樣。將傳感器[61]調整到安全位置後，啟動C軸、Z軸、Y軸和A軸進行四軸聯動數控時，根據採樣數據控制Y軸產生補償運動，切割炬[32]在被切割鋼管[2]上再現跟蹤其徑向跳動，切割出要求的軌跡及其變角度焊接坡口面。
採用這種技術方案的優點是傳感器[61]對被切割鋼管[2]是非接觸式示教採樣；切割炬在被切割鋼管[2]上再現跟蹤其徑向跳動切割時，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行精確切割。
以下結合附圖對本實用新型的最佳實施方案進一步說明。


圖1為外觀示意圖。
圖2為主傳動部件傳動系統圖。
圖3為軸向運動部件的正視和左側視示意圖。
圖4為升降運動部件示意圖。
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表示臥式四軸數控鋼管火焰切割機由主傳動部件[1]、軸向運動部件[5]、升降運動部件[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[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軸的伺服轉動是由伺服電機[9]經無傳動間隙減速器[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]，驅動主軸[17]轉動實現的。
圖3表示軸向運動部件[5]由伺服電機[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]可在導軌[56]上運動。Z軸的伺服移動是由伺服電機[21]經無傳動間隙減速器[20]、齒輪[19]在齒條[57]上作純滾動移動實現的。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]上實現無齒側間隙傳動。
圖4表示升降運動部件[6]由伺服電機[26]、無傳動間隙減速器[27]、無傳動間隙絲杆螺母付[30]、導軌座[28]、直線滾動導軌付[29]、滑板[31]組成。Y軸的伺服升降移動是由伺服電機[26]、無傳動間隙減速器[27]、無傳動間隙絲杆螺母付[30]、直線滾動導軌付[29]，帶動滑板[31]移動實現的。
圖5表示切割部件[4]由伺服電機[38]、電機座[39]、無傳動間隙減速器[37]、曲柄[36]、銷軸[35]、防撞杆[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[38]經無傳動間隙減速器[37]，驅動曲柄[36]、防撞杆[33]、切割炬[32]作擺動實現的。若切割炬[32]下移碰到鋼管[2]時，防撞杆[33]壓縮彈簧[34]，繞銷軸[35]向上擺動，從而防止產生損壞。
圖6表示支承部件[8]由支承滾輪[42]、槓桿[41]、滾輪座[40]、滾輪[43]、左右旋螺母[44]、左右旋絲杆[45]、導向鍵[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]之間用燕尾導軌付[52]連接，可避免槓桿[41]調整到接近豎直位置時，滾輪座[40]底面與支承架[51]上面之間產生分離。軸[48]和左右旋絲杆[45]之間採用導向鍵[46]和銷[47]連接，將二支承滾輪[42]調整到處於主軸[17]軸心線的對稱位置後，打入銷[47]。
圖7表示床身部件[7]由底座[53]、橫梁[58]、齒條[57]、導軌[54]、導軌[56]、立柱[55]組成。底座[53]中部用於安裝主傳動部件[1]，導軌[54]上安裝支承部件[8]，導軌[56]上安裝軸向運動部件[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]安裝在電機座[39]上。檢測部件[3]隨滑板[31]一起作伺服升降移動。
本實用新型的機械系統在數控系統硬體和軟體支持下，能實現多種切割功能。
權利要求1.一種臥式四軸數控鋼管火焰切割機，它由機械系統和數控系統組成，機械系統由主傳動部件[1]、軸向運動部件[5]、升降運動部件[6]、切割部件[4]、支承部件[8]、床身部件[7]、檢測部件[3]組成，其特徵是檢測部件[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軸三軸聯動數控時，傳感器[61]相對被切割鋼管[2]，沿切割運動軌跡對其徑向跳動進行示教採樣；C軸、Z軸、Y軸和A軸四軸聯動數控時，切割炬[32]在被切割鋼管[2]上，再現跟蹤其徑向跳動，切割出要求的軌跡及其變角度焊接坡口面。
2.根據權利要求1所述的臥式四軸數控鋼管火焰切割機，其特徵是主傳動部件[1]有一套無傳動間隙伺服系統，它由伺服電機[9]、經無傳動間隙減速器[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]，驅動主軸[17]和五爪卡盤[14]作伺服轉動。
3.根據權利要求1所述的臥式四軸數控鋼管火焰切割機，其特徵是軸向運動部件[5]有一套無傳動間隙伺服系統，它由伺服電機[21]經無傳動間隙減速器[20]、齒輪[19]和齒條[57]，驅動溜板[18]在導軌[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]上實現無齒側間隙傳動。
4.根據權利要求1所述的臥式四軸數控鋼管火焰切割機，其特徵是升降運動部件[6]有一套無傳動間隙伺服系統，它由伺服電機[26]經無傳動間隙減速器[27]、無傳動間隙絲杆螺母付[30]、驅動滑板[31]在直線滾動導軌付[29]上作升降伺服移動。
5.根據權利要求1所述的臥式四軸數控鋼管火焰切割機，其特徵是切割部件[4]有一套無傳動間隙伺服系統，它由伺服電機[38]經無傳動間隙減速器[37]、曲柄[36]、防撞杆[33]，驅動切割炬[32]繞其軸心線上的設定擺動中心作伺服擺動，若切割炬[32]下移碰到鋼管[2]時，防撞杆[33]壓縮彈簧[34]，繞銷軸[35]向上擺動，從而防止產生損壞。
6.根據權利要求1所述的臥式四軸數控鋼管火焰切割機，其特徵是支承部件[8]的滾輪座[40]和支承架[51]之間用燕尾導軌付[52]連接，可避免槓桿[41]調整到接近豎直位置時，滾輪座[40]底面與支承架[51]上面之間產生分離，軸[48]和左右旋絲杆[45]之間採用導向鍵[46]和銷[47]連接，既方便裝配，又易保證二支承滾輪[42]調整到處於主軸[17]軸心線的對稱位置。
專利摘要一種新型臥式四軸數控鋼管火焰切割機,其特徵是:主軸臥式轉動(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擺動(A軸)。A軸、C軸、Y軸和Z軸四軸聯動數控時,切割炬能在鋼管上作再現跟蹤其徑向跳動運動的同時,進行支管相貫線、鋼管斜截端面曲線,鋼管焊接彎頭「蝦米節」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 優先權日1999年6月17日
發明者丁沃圻, 黃健 申請人:丁沃圻, 黃健