本發(fā)明涉及圓柱體空間雕刻切割裝置的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于圓柱體空間雕刻及相貫線切割的機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

圓柱體工件由于表面并非是平面，所以在圓柱體的表面進(jìn)行雕刻或切割加工的時(shí)候一般都是在類似車床的設(shè)備上進(jìn)行，以便加工的同時(shí)工件隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在圓柱體表面進(jìn)行雕刻或切割加工。為了保證圓柱體工件的加工精度，需要在加工前保證工件的水平，行業(yè)內(nèi)稱該工序?yàn)檎{(diào)平。但是在圓柱體的雕刻或切割，由于不是在端面進(jìn)行加工，而是在表面進(jìn)行加工，所以其受力方向不是指向固定工件端部的卡盤(pán)，所以車床的頂針不能適用，而是需要托架將工件的另一端托起，然后不斷調(diào)節(jié)托架端的高度使圓柱體工件保持水平。由于無(wú)法精確的觀察出工件與水平面的夾角，并且調(diào)平的時(shí)候需要對(duì)圓柱體工件進(jìn)行多個(gè)角度的調(diào)節(jié)，所以操作繁瑣、調(diào)節(jié)精度也較低。

另外，在針對(duì)圓柱體工件進(jìn)行相貫線加工或者其他圖書(shū)形狀的加工的時(shí)候，一旦圓柱體工件為實(shí)心的或者為具有一定厚度的管件的話，其加工出來(lái)的端面切口角度對(duì)圓柱體工件的連接有巨大影響，或者對(duì)于工件切口的美觀度有巨大影響。而目前普通的切割裝置，其加工方向都是與圓柱體工件的軸線垂直，對(duì)于切口有一定角度要求的圓柱體工件進(jìn)行加工的時(shí)候，就會(huì)非常不便。甚至加工出來(lái)的圓柱體工件的切口無(wú)法使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于圓柱體空間雕刻及相貫線切割的機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，全自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)工件的調(diào)平操作，降低操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高調(diào)平效率；利用激光的反射測(cè)算工件與激光裝置的距離，調(diào)平精度很高；通過(guò)縱向軌道和橫向軌道的作用實(shí)現(xiàn)了激光裝置的球弧面運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)加工角度的多樣化，使相貫線切割口的切割端面與連接工件更加吻合；通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)d的作用，從而不管圓柱體工件的直徑大小都能保證激光裝置沿著以激光裝置發(fā)出的光線與圓柱體工件表面接觸點(diǎn)為圓心的球弧面運(yùn)動(dòng)；通過(guò)托架的上下移動(dòng)，從而可以根據(jù)圓柱體工件的直徑大小，將工件調(diào)整為水平狀態(tài)；通過(guò)托架的水平移動(dòng)，從而可以根據(jù)圓柱體工件的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

用于圓柱體空間雕刻及相貫線切割的機(jī)構(gòu)，包括框架，所述框架內(nèi)的一端設(shè)有水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的工件卡盤(pán)，所述框架的另一端設(shè)有沿上下方向以及面向或背向工件卡盤(pán)活動(dòng)的托架，圓柱體工件的一端與工件卡盤(pán)固定，另一端放置于托架上，所述圓柱體工件上方、位于框架的頂框之間設(shè)有激光裝置，所述激光裝置的光線發(fā)射裝置發(fā)出的光線與圓柱體工件表面的接觸點(diǎn)位于工件卡盤(pán)軸心所在的豎直平面內(nèi)，所述框架的頂部設(shè)有控制裝置，所述激光裝置在框架的底框所圍成區(qū)域的空間范圍內(nèi)活動(dòng)，所述框架的頂框設(shè)有控制裝置，所述工件卡盤(pán)、托架和激光裝置均與控制裝置電連接。

本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述激光裝置通過(guò)弧面運(yùn)動(dòng)架與移動(dòng)架活動(dòng)連接，所述移動(dòng)架沿著面向或背向工件卡盤(pán)移動(dòng)，所述激光裝置通過(guò)弧面運(yùn)動(dòng)架、沿著以激光裝置發(fā)出的光線與圓柱體工件表面接觸點(diǎn)為圓心的球弧面運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述弧面運(yùn)動(dòng)架包括活動(dòng)連接于移動(dòng)架底部的縱向弧軌和橫向軌道，所述縱向軌道通過(guò)連接架a與移動(dòng)架的底部活動(dòng)連接，所述橫線軌道通過(guò)連接架b與縱向軌道的底部活動(dòng)連接，所述激光裝置固定于橫向軌道的底部。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述縱向軌道的圓心和橫向軌道的圓心同心設(shè)置。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述縱向軌道通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)e與連接架a活動(dòng)連接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)e固定于連接架a上；所述橫向軌道通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)f與連接架b活動(dòng)連接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)f固定于連接架b上；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)e和驅(qū)動(dòng)電機(jī)f均與控制裝置電連接。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)e的輸出軸固定有傳動(dòng)齒輪a，所述傳動(dòng)齒輪a與縱向軌道頂面所設(shè)的齒條a傳動(dòng)連接；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)f的輸出軸固定有傳動(dòng)齒輪b，所述傳動(dòng)齒輪b與橫向軌道頂面所設(shè)的齒條b傳動(dòng)連接。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述連接架a的截面和連接架b的截面均為倒“u”形結(jié)構(gòu)，所述連接架a的底部側(cè)壁和連接架b的底部側(cè)壁分別向內(nèi)設(shè)有翻邊a，所述縱向軌道的側(cè)壁頂部和橫向軌道的側(cè)壁頂部分別向外設(shè)有與翻邊a匹配的弧形翻邊b。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述縱向軌道和橫向軌道的側(cè)壁的兩端設(shè)有弧形翻邊b的限位塊。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述移動(dòng)架通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)c沿著頂部軌道的長(zhǎng)度方向來(lái)回移動(dòng)，所述頂部軌道設(shè)于頂框上。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述頂部軌道的兩端分別沿著頂框上所設(shè)的豎直導(dǎo)桿b上下移動(dòng)，并且頂部軌道的其中一端設(shè)有豎直螺紋孔b，所述豎直螺紋孔b與豎直絲桿b傳動(dòng)連接，所述豎直絲桿b由驅(qū)動(dòng)電機(jī)d提供驅(qū)動(dòng)力，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)d與控制裝置電連接。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述頂框的兩端分別固定有龍門框，所述豎直導(dǎo)桿b的頂部與龍門框固定連接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)d固定于龍門框。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述托架的兩側(cè)端通過(guò)滑塊與固定于框架的豎直導(dǎo)桿a上下滑動(dòng)連接，所述滑塊通過(guò)連接件與托架固定，所述連接件上設(shè)有豎直螺紋孔a，所述豎直螺紋孔a與豎直絲桿a傳動(dòng)連接，所述豎直絲桿a的兩端與支架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述支架分別與框架的頂框的側(cè)桿或底框的側(cè)桿活動(dòng)連接，所述豎直絲桿a的頂部通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)b驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)b與支架固定，并且驅(qū)動(dòng)電機(jī)b與控制裝置電連接。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述支架與框架的頂框或底框的側(cè)桿的連接處設(shè)有槽口，所述支架通過(guò)槽口與框架的頂框或底框的側(cè)桿活動(dòng)連接，所述支架上設(shè)有水平螺紋孔，所述水平螺紋孔與水平絲桿傳動(dòng)連接，所述水平絲桿與框架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述水平絲桿的一端由驅(qū)動(dòng)電機(jī)g驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)g與框架固定連接，并且與控制裝置電連接。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述托架的頂部設(shè)有“v”形槽，所述“v”形槽以工件卡盤(pán)的軸心所在的豎直平面呈軸對(duì)稱。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述工件卡盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)連接于支撐座，所述支撐座固定于框架，所述工件卡盤(pán)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)a驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)a固定于支撐座，并且與控制裝置電連接。

本發(fā)明更進(jìn)一步改進(jìn)方案是，所述支撐座通過(guò)連接座與框架的底框固定連接，所述水平絲桿的一端與連接座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，水平絲桿的另一端由驅(qū)動(dòng)電機(jī)g驅(qū)動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果在于：

第一、本發(fā)明的用于圓柱體空間雕刻及相貫線切割的機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，全自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)工件的調(diào)平操作，降低操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高調(diào)平效率。

第二、本發(fā)明的用于圓柱體空間雕刻及相貫線切割的機(jī)構(gòu)，利用激光的反射測(cè)算工件與激光裝置的距離，調(diào)平精度很高。

第三、本發(fā)明的用于圓柱體空間雕刻及相貫線切割的機(jī)構(gòu)，通過(guò)縱向軌道和橫向軌道的作用實(shí)現(xiàn)了激光裝置的球弧面運(yùn)動(dòng)。

第四、本發(fā)明的用于圓柱體空間雕刻及相貫線切割的機(jī)構(gòu)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)d的作用，從而不管圓柱體工件的直徑大小都能保證激光裝置沿著以激光裝置發(fā)出的光線與圓柱體工件表面接觸點(diǎn)為圓心的球弧面運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)加工角度的多樣化，使相貫線切割口的切割端面與連接工件更加吻合。

第五、本發(fā)明的用于圓柱體空間雕刻及相貫線切割的機(jī)構(gòu)，通過(guò)托架的上下移動(dòng)，從而可以根據(jù)圓柱體工件的直徑大小，將工件調(diào)整為水平狀態(tài)。

第六、本發(fā)明的用于圓柱體空間雕刻及相貫線切割的機(jī)構(gòu)，通過(guò)托架的水平移動(dòng)，從而可以根據(jù)圓柱體工件的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實(shí)施方式：

如圖1可知，本發(fā)明包括框架1，所述框架1內(nèi)的一端設(shè)有水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的工件卡盤(pán)3，所述框架1的另一端設(shè)有沿上下方向以及面向或背向工件卡盤(pán)3活動(dòng)的托架4，圓柱體工件的一端與工件卡盤(pán)3固定，另一端放置于托架4上，所述圓柱體工件上方、位于框架1的頂框之間設(shè)有激光裝置5，所述激光裝置5的光線發(fā)射裝置發(fā)出的光線與圓柱體工件表面的接觸點(diǎn)位于工件卡盤(pán)2軸心所在的豎直平面內(nèi)，所述框架1的頂部設(shè)有控制裝置，所述激光裝置5在框架1的底框所圍成區(qū)域的空間范圍內(nèi)活動(dòng)，所述框架1的頂框2設(shè)有控制裝置，所述工件卡盤(pán)3、托架4和激光裝置5均與控制裝置13電連接；所述激光裝置5通過(guò)弧面運(yùn)動(dòng)架與移動(dòng)架20活動(dòng)連接，所述移動(dòng)架20沿著面向或背向工件卡盤(pán)3移動(dòng)，所述激光裝置5通過(guò)弧面運(yùn)動(dòng)架、沿著以激光裝置5發(fā)出的光線與圓柱體工件表面接觸點(diǎn)為圓心的球弧面運(yùn)動(dòng)；所述弧面運(yùn)動(dòng)架包括活動(dòng)連接于移動(dòng)架20底部的縱向弧軌26和橫向軌道30，所述縱向軌道26通過(guò)連接架a27與移動(dòng)架20的底部活動(dòng)連接，所述橫線軌道30通過(guò)連接架b31與縱向軌道26的底部活動(dòng)連接，所述激光裝置5固定于橫向軌道30的底部；所述縱向軌道26的圓心和橫向軌道30的圓心同心設(shè)置；所述縱向軌道26通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)e28與連接架a27活動(dòng)連接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)e28固定于連接架a27上；所述橫向軌道30通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)f32與連接架b31活動(dòng)連接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)f32固定于連接架b31上；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)e28和驅(qū)動(dòng)電機(jī)f32均與控制裝置電連接；；述驅(qū)動(dòng)電機(jī)e28的輸出軸固定有傳動(dòng)齒輪a，所述傳動(dòng)齒輪a與縱向軌道26頂面所設(shè)的齒條a傳動(dòng)連接；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)f32的輸出軸固定有傳動(dòng)齒輪b33，所述傳動(dòng)齒輪b33與橫向軌道30頂面所設(shè)的齒條b傳動(dòng)連接；所述連接架a27的截面和連接架b31的截面均為倒“u”形結(jié)構(gòu)，所述連接架a27的底部側(cè)壁和連接架b31的底部側(cè)壁分別向內(nèi)設(shè)有翻邊a，所述縱向軌道26的側(cè)壁頂部和橫向軌道30的側(cè)壁頂部分別向外設(shè)有與翻邊a匹配的弧形翻邊b；所述縱向軌道26和橫向軌道30的側(cè)壁的兩端設(shè)有弧形翻邊b的限位塊34；所述移動(dòng)架20通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)c9沿著頂部軌道19的長(zhǎng)度方向來(lái)回移動(dòng)，所述頂部軌道19設(shè)于頂框2上；所述頂部軌道19的兩端分別沿著頂框2上所設(shè)的豎直導(dǎo)桿b22上下移動(dòng)，并且頂部軌道19的其中一端設(shè)有豎直螺紋孔b，所述豎直螺紋孔b與豎直絲桿b24傳動(dòng)連接，所述豎直絲桿b24由驅(qū)動(dòng)電機(jī)d23提供驅(qū)動(dòng)力，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)d23與控制裝置電連接；所述頂框2的兩端分別固定有龍門框24，所述豎直導(dǎo)桿b22的頂部與龍門框24固定連接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)d23固定于龍門框24；所述托架4的兩側(cè)端通過(guò)滑塊18與固定于框架1的豎直導(dǎo)桿a14上下滑動(dòng)連接，所述滑塊18通過(guò)連接件與托架4固定，所述連接件上設(shè)有豎直螺紋孔a16，所述豎直螺紋孔a16與豎直絲桿a15傳動(dòng)連接，所述豎直絲桿a15的兩端與支架7轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述支架7分別與框架1的頂框2的側(cè)桿或底框的側(cè)桿活動(dòng)連接，所述豎直絲桿a15的頂部通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)b8驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)b8與支架7固定，并且驅(qū)動(dòng)電機(jī)b8與控制裝置13電連接；所述支架7與框架1的頂框2或底框的側(cè)桿的連接處設(shè)有槽口25，所述支架7通過(guò)槽口25與框架1的頂框2或底框的側(cè)桿活動(dòng)連接，所述支架7上設(shè)有水平螺紋孔18，所述水平螺紋孔18與水平絲桿17傳動(dòng)連接，所述水平絲桿17與框架1轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述水平絲桿17的一端由驅(qū)動(dòng)電機(jī)g10驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)g10與框架1固定連接，并且與控制裝置電連接；所述托架4的頂部設(shè)有“v”形槽，所述“v”形槽以工件卡盤(pán)3的軸心所在的豎直平面呈軸對(duì)稱；所述工件卡盤(pán)3轉(zhuǎn)動(dòng)連接于支撐座11，所述支撐座11固定于框架1，所述工件卡盤(pán)3通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)a6驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)a6固定于支撐座11，并且與控制裝置電連接；所述支撐座11通過(guò)連接座12與框架1的底框固定連接，所述水平絲桿17的一端與連接座12轉(zhuǎn)動(dòng)連接，水平絲桿17的另一端由驅(qū)動(dòng)電機(jī)g10驅(qū)動(dòng)。

當(dāng)本發(fā)明使用的時(shí)候，根據(jù)圓柱體工件的長(zhǎng)度，通過(guò)控制裝置控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)g10轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)托架4的水平位置，以使托架4與工件卡盤(pán)3的距離與圓柱體工件相匹配；然后將圓柱體工件的一端放于托架4的“v”形槽，然后圓柱體工件的另一端與工件卡盤(pán)3預(yù)緊固定；控制裝置控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)e28的轉(zhuǎn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)f32的轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光裝置5的激光發(fā)射裝置發(fā)出的光線與圓柱體工件軸線所在的水平面垂直；接著控制裝置控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)c9轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光裝置5位于圓柱體工件靠近工件卡盤(pán)3的一端，之后控制裝置控制激光裝置5的光線發(fā)射裝置射出光線、光線經(jīng)過(guò)工件反射之后被激光裝置5的光線接收裝置接收，控制裝置通過(guò)計(jì)算處理得到位于工件卡盤(pán)3處的圓柱體工件與激光裝置5之間的距離；接著控制裝置控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)c9轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光裝置5位于圓柱體工件靠近托架4的一端，之后控制裝置控制激光裝置5的光線發(fā)射裝置射出光線、光線經(jīng)過(guò)工件反射之后被光線激光裝置5的接收裝置接收，控制裝置通過(guò)計(jì)算處理得到位于托架4處的圓柱體工件與激光裝置5之間的距離；如果位于托架4處的圓柱體工件與激光裝置5之間的距離小于位于工件卡盤(pán)3處的圓柱體工件與激光裝置5之間的距離，則控制裝置控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)b8轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)托架4向下移動(dòng)至位于托架4處的圓柱體工件與激光裝置5之間的距離等于位于工件卡盤(pán)3處的工件與激光裝置5之間的距離；如果位于托架4處的圓柱體工件與激光裝置5之間的距離大于位于工件卡盤(pán)3處的圓柱體工件與激光裝置5之間的距離，則控制裝置控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)b8轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)托架4向上移動(dòng)至位于托架4處的圓柱體工件與激光裝置5之間的距離等于位于工件卡盤(pán)3處的圓柱體工件與激光裝置5之間的距離。此時(shí)控制裝置控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)a6轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使工件卡盤(pán)3繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)90度，并且在控制裝置的控制下重復(fù)上述步驟，當(dāng)位于托架4處的圓柱體工件與激光裝置5之間的距離再次等于位于工件卡盤(pán)3處的圓柱體工件與激光裝置5之間的距離的時(shí)候，通過(guò)工件卡盤(pán)3將圓柱體工件端部完全固定，此時(shí)圓柱體工件完成調(diào)平。

當(dāng)圓柱體工件完成調(diào)平之后，根據(jù)圓柱體工件的直徑，控制裝置控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)d23，使激光裝置5與圓柱體工件頂部表面之間的距離滿足激光裝置5通過(guò)弧面運(yùn)動(dòng)架、沿著以激光裝置5發(fā)出的光線與圓柱體工件表面接觸點(diǎn)為圓心的球弧面運(yùn)動(dòng)；根據(jù)控制裝置中的加工程序，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)a6、驅(qū)動(dòng)電機(jī)c9、驅(qū)動(dòng)電機(jī)e28和驅(qū)動(dòng)電機(jī)f32以及激光裝置5在控制裝置的控制下分別驅(qū)動(dòng)，然后實(shí)現(xiàn)圓柱體工件的加工。