專利名稱：等離子切割、氧氣切割等機械的頭部所用的動作控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子切割、氧氣切割等機械的頭部所用的動作控制裝置。
本發(fā)明提供對扁平金屬材料例如金屬板和拉伸形成的部件進行斜邊切割的獨特應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前，已知的等離子切割、氧氣切割等機械的頭部所用的動作控制裝置通常包括數(shù)字控制的用于沿三軸平移運動的裝置，其上連接有支承體；所述支承體經(jīng)由繞第一豎直軸旋轉(zhuǎn)的第一裝置連接至關(guān)節(jié)體。
該關(guān)節(jié)體又經(jīng)由第二裝置在功能上連接至切割頭，所述第二裝置繞一與第一軸正交的第二軸旋轉(zhuǎn)。
所述切割頭配備有電連接裝置、切割氣分配裝置和冷卻頭部的噴水裝置。
豎直的第一軸也大體上與被加工的金屬板正交。
所述即包括電源又包括對來自所述頭部和其驅(qū)動系統(tǒng)帶有的位置和/或速度傳感器的信號進行處理的管理部，該電連接裝置通常由直接連接至所述切割頭的線纜組成。
所述冷卻頭部的噴水裝置和分配切割氣的裝置也是如此，它們由通常伸出所述支承體并直接連接至所述切割頭的管狀元件構(gòu)成。
已知的動作控制裝置，雖然已經(jīng)廣泛地用于許多等離子切割、氧氣切割等機械，并且由于它們在運用中的靈活性受到高度評價，但是它們?nèi)杂腥毕荨?br> 線纜和連接于所述切割頭的管狀元件阻礙所述頭部繞第一豎直軸以超過360°的角度旋轉(zhuǎn)，同樣也阻礙其繞所述第二軸以超過一在整體上為+45°和-45°之間的角度范圍旋轉(zhuǎn)，其結(jié)果是嚴重地限制了所述切割頭的工作區(qū)域。
進一步地，切割頭通常要遭受的劇烈動作導致所述線纜和管狀元件的嚴重磨損，加劇了接個機械出現(xiàn)故障的風險，其結(jié)果是嚴重地影響產(chǎn)品的質(zhì)量和機械的生產(chǎn)率。
為繞所述第二軸旋轉(zhuǎn)，所述關(guān)節(jié)體通常由一豎直的平面元件構(gòu)成，所述平面元件一側(cè)設(shè)有一齒輪馬達，相對側(cè)設(shè)有一覆蓋90°(一側(cè)45°，相對側(cè)45°)的圓弧形槽。
所述齒輪馬達驅(qū)動所述切割頭，所述切割頭被設(shè)置為能在所述槽內(nèi)滑動并且能和其尖端一起繞所述第二軸旋轉(zhuǎn)。
因此，關(guān)節(jié)體被構(gòu)造為重量和體積都很大，從而如上所述限制了所述頭部的旋轉(zhuǎn)。
而且，已知的等離子切割頭的動作控制裝置通常不提供對金屬板表面起伏的監(jiān)測。
因為沒有顯示必須加工的金屬板表面相對于所述頭部的精確位置，這阻礙所述機械對所述金屬板進行可能的最佳加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是提供一種等離子切割、氧氣切割等機械的頭部的動作控制裝置，其能解決已知類型的動作控制裝置暴露的問題和缺陷。
在此目標中，本發(fā)明一個目的是提供一種動作控制裝置，其允許所述切割頭繞第一豎直軸執(zhí)行超過360°的旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種動作控制裝置，其允許所述切割頭繞與所述第一軸正交的第二軸執(zhí)行超過360°的旋轉(zhuǎn)，從而其能執(zhí)行垂直的和下部切削的切割操作。
本發(fā)明的另一目的是提供一種動作控制裝置，其進一步地能夠隨著所述金屬板的表面起伏即時最優(yōu)化切割參數(shù)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種動作控制裝置，其能容易地適用于已知類型的數(shù)字控制的設(shè)有三軸的平移運動裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能依靠已知系統(tǒng)和技術(shù)通過裝配已知元件以低成本制造的動作控制裝置。
該目標以及這些和其它目的在下文中將會更加明顯，通過等離子切割、氧氣切割等機械的頭部的動作控制裝置即可獲得，所述動作控制裝置帶有數(shù)字控制的沿三軸平移運動的裝置，此種動作控制裝置包括一支承體，所述支承體經(jīng)由繞一第一軸旋轉(zhuǎn)的第一裝置連接到一關(guān)節(jié)體，該關(guān)節(jié)體又經(jīng)由第二裝置在功能上連接至一切割頭，所述第二裝置繞與第一軸正交的第二軸旋轉(zhuǎn)，所述切割頭配備有電連接裝置、切割氣分配裝置和用于冷卻所述頭部的噴水裝置，所述第一軸與被加工的金屬板正交，所述裝置的特征在于，所述電連接裝置、切割氣分配裝置和冷卻水噴射裝置由一氣、水、電旋轉(zhuǎn)分配單元構(gòu)成，其中，所述定子部剛性耦合于所述支承體，并且所述轉(zhuǎn)子部剛性耦合于所述關(guān)節(jié)體，所述關(guān)節(jié)體能繞所述第一軸執(zhí)行超過360°的旋轉(zhuǎn)，在所述轉(zhuǎn)子部和所述頭部之間設(shè)置供電能流動的線纜和輸送切割氣和冷卻水的管狀元件。


通過以下對兩個優(yōu)選但非排他性的實施例的詳細描述，本發(fā)明進一步的特征和優(yōu)勢將更為明顯，在附圖中是通過非限定性示例進行說明的，在所述附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的動作控制裝置的立體圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的動作控制裝置的側(cè)剖面圖；圖3是圖2截面的詳細視圖；圖4是在第一實施例中根據(jù)本發(fā)明的動作控制裝置的詳細的剖面圖；圖5是在第二實施例中根據(jù)本發(fā)明的動作控制裝置的詳細的剖面圖；具體實施方式
參見所述附圖，在第一實施例中，用標引號10來整體標示根據(jù)本發(fā)明的等離子切割、氧氣切割等機械的頭部的動作控制裝置。
所述裝置10包括數(shù)字控制的沿三軸平移運動的裝置11。
一支承體12聯(lián)合所述平移運動裝置11，其本身為已知類型，并且經(jīng)由繞一第一軸14旋轉(zhuǎn)的第一裝置13連接至一關(guān)節(jié)體15。
所述關(guān)節(jié)體又經(jīng)由第二裝置16在功能上連接至一切割頭18，所述第二裝置16繞一與所述第一軸14正交的第二軸17旋轉(zhuǎn)。
所述切割頭18配備有電連接裝置19、切割氣分配裝置20和用于冷卻頭部18的噴水裝置21。
所述第一軸14正交于被加工的金屬板，為方便起見沒有示出該金屬板。
所述裝置10的特征在于，圖中大體上示意出的所述電連接裝置19、切割氣分配裝置20和冷卻水噴射裝置21由第一氣、水、電旋轉(zhuǎn)分配單元22構(gòu)成。
所述第一旋轉(zhuǎn)分配單元22其本身為已知類型。
所述第一旋轉(zhuǎn)分配單元22的第一定子部22a剛性耦合于所述支承體12，而其第一轉(zhuǎn)子部22b經(jīng)由插入多個管狀元件23而剛性耦合于所述關(guān)節(jié)體15，所述管狀元件穿過所述支承體12，并且所述關(guān)節(jié)體15依靠法蘭24懸掛在所述管狀元件的下部以向下閉合所述支承體12。
經(jīng)由旋轉(zhuǎn)分配單元22，關(guān)節(jié)體15能繞所述第一軸14執(zhí)行超過360°的旋轉(zhuǎn)。
在轉(zhuǎn)子部22b和頭部18之間，通過設(shè)置供電能流動的線纜25和輸送切割氣和冷卻水的管狀元件26a和26b來實現(xiàn)電連接裝置19、切割氣分配裝置20和冷卻水噴射裝置21。
在第一實施例中，電連接裝置19、分配切割氣的裝置20和冷卻水噴射裝置21包括第二氣、水、電旋轉(zhuǎn)分配單元27。
第二定子部27a剛性耦合于關(guān)節(jié)體15，而第二轉(zhuǎn)子部27b剛性耦合于切割頭18。
相應(yīng)地，頭部18也能繞第二軸17執(zhí)行超過360°的旋轉(zhuǎn)。
因此，通過線纜25和所述管狀元件26a和26b將第一旋轉(zhuǎn)分配單元22的第一轉(zhuǎn)子部22b連接至第二旋轉(zhuǎn)分配單元27的第二定子部27a。
所述支承體12經(jīng)由與所述第一軸14相同方向平移運動的附加裝置28連接到所述沿三軸平移運動的裝置11上。
所述附加平移運動裝置28由一豎直滑動器29構(gòu)成，支承體12與豎直滑動器29剛性耦合，滑動器29設(shè)置為能在兩對相對的導向器30之間滑動。
依靠由一線性齒輪馬達32驅(qū)動的一滾珠絲杠機構(gòu)31為滑動器29提供動力。
滾珠絲杠31a和齒輪馬達32剛性地耦合在所述沿三軸平移運動裝置11的豎直平移運動組件33上。
滾珠絲杠機構(gòu)31的蝸桿31b頂替與所述支承體12剛性耦合。
第一旋轉(zhuǎn)動作裝置13由一第一力矩馬達35構(gòu)成，其中，第一定子35a剛性耦合至所述支承體12，而第一轉(zhuǎn)子35b剛性耦合至關(guān)節(jié)體15。
第二旋轉(zhuǎn)動作裝置16由一第二力矩馬達36構(gòu)成，其中，第一定子36a剛性耦合至所述關(guān)節(jié)體15，而第一轉(zhuǎn)子35b剛性耦合至頭部18。
動作控制裝置10進一步包括分別用標號37和38標示的傳感器和元件40，傳感器37和38用于檢測從頭部18到所述被加工板的距離和所述關(guān)節(jié)體15和所述頭部18的角位置，而元件40用于傳送來自所述傳感器37和38的傳感器脈沖。
檢測所述從頭部18到被加工板的距離的傳感器37選自電容傳感器、電感傳感器和切割弧電壓傳感器中的至少一種。
依靠所述滑動器29，所述傳感器允許所述裝置10跟隨所述金屬板的表面起伏，因此，在加工質(zhì)量和效率上提高切割性能。
傳送傳感器脈沖的元件40包括一旋轉(zhuǎn)信號分配單元41，其設(shè)置在所述支承體12上并在功能上通過電線纜(為方便起見，沒有示出)連接到所述頭部上。
在第一實施例中，傳送傳感器脈沖的所述元件40包括另一旋轉(zhuǎn)信號分配單元42，其設(shè)置在所述關(guān)節(jié)體15內(nèi)并在功能上通過所述電線纜(未示出)連接到所述旋轉(zhuǎn)信號分配單元41上。
在用標號110標示的動作控制裝置的第二實施例中，在低于360°的任何情形下，其不需要具有繞所述第二軸17的特定旋轉(zhuǎn)角度，由于所述頭部118和所述關(guān)節(jié)體15相互接觸，所以它們不需要具有所述第二氣、水、電旋轉(zhuǎn)分配單元27和所述附加旋轉(zhuǎn)信號分配單元42。
線纜125頂替所述分配單元27和42用于提供電力，管狀元件126a和126b相應(yīng)地直接將所述第一旋轉(zhuǎn)分配單元22的第一轉(zhuǎn)子部22b連接至所述頭部118。
在實踐中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所描述的發(fā)明解決了已知類型的等離子切割、氧氣切割等機械的頭部的動作控制裝置的遇到的問題。
具體地，本發(fā)明提供一種動作控制裝置，其允許所述切割頭繞第一豎直軸執(zhí)行超過360°的旋轉(zhuǎn)。
而且，本發(fā)明提供一種動作控制裝置，其允許所述切割頭繞與所述第一軸正交的第二軸執(zhí)行超過360°的旋轉(zhuǎn)，從而其能執(zhí)行斜的和下部切削的切割操作。
而且，本發(fā)明提供一種動作控制裝置，其還能夠隨著所述金屬板的表面起伏即時最優(yōu)化切割參數(shù)。
而且，本發(fā)明提供一種動作控制裝置，其能容易地適用于已知類型的數(shù)字控制的三軸平移運動裝置。
進一步地，本發(fā)明提供了一種能依靠已知系統(tǒng)和技術(shù)通過裝配已知元件以低成本制造的動作控制裝置。
因此，所構(gòu)思的本發(fā)明易于做大量的修改和變化，所有的這些修改和變化均在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)；所有的細節(jié)均可以進一步被其他技術(shù)上等同的元件替換。
實際上，根據(jù)要求和現(xiàn)有技術(shù)，可以采用任何材料，只要它們在特定用途和尺寸上一致。
權(quán)利要求
1.一種等離子切割、氧氣切割等機械的頭部所用的動作控制裝置，其具有數(shù)字控制的三軸平移運動裝置(11)，此種動作控制裝置包括一支承體(12)，所述支承體經(jīng)由一繞一第一軸(14)旋轉(zhuǎn)的第一裝置(13)連接至一關(guān)節(jié)體(15)，該關(guān)節(jié)體又經(jīng)由一第二裝置(16)在功能上連接至一切割頭(18)，所述第二裝置繞一與所述第一軸(14)正交的第二軸(17)旋轉(zhuǎn)，所述切割頭(18)配備有電連接裝置(19)、切割氣分配裝置(20)和用于冷卻所述頭部(18)的噴水裝置(21)，所述第一軸(14)與被加工的金屬板正交，所述動作控制裝置(10)的特征在于所述電連接裝置(19)、所述切割氣分配裝置(20)和所述冷卻水噴射裝置(21)由一氣、水、電旋轉(zhuǎn)分配單元(22)構(gòu)成，在所述分配單元(22)中，定子部(22a)剛性耦合于所述支承體(12)，并且轉(zhuǎn)子部(22b)剛性耦合于所述關(guān)節(jié)體(15)，所述關(guān)節(jié)體(15)能繞所述第一軸(14)執(zhí)行超過360°的旋轉(zhuǎn)，供電能流動的線纜(25)和輸送切割氣和冷卻水的管狀元件(26a、26b)設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子部(22b)和所述頭部(18)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動作控制裝置，其特征在于，所述電連接裝置(19)、切割氣分配裝置(20)和冷卻水噴射裝置(21)包括另一個氣、水、電旋轉(zhuǎn)分配單元(27)，在所述另一個氣、水、電旋轉(zhuǎn)分配單元(27)中，定子部(27a)剛性耦合于所述關(guān)節(jié)體(15)，而轉(zhuǎn)子部(27b)剛性耦合于所述切割頭(18)，所述頭部(18)能繞所述第二軸(17)執(zhí)行超過360°的旋轉(zhuǎn)，所述線纜(25)和所述管狀元件(26a、26b)將所述旋轉(zhuǎn)分配單元(22)的所述轉(zhuǎn)子部(22b)連接至所述另一個旋轉(zhuǎn)分配單元(27)的所述定子部(27a)。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的動作控制裝置，其特征在于，所述支承體(12)經(jīng)由在與所述第一軸(14)相同的方向平移運動的附加裝置(28)連接到所述三軸平移運動裝置(11)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動作控制裝置，其特征在于，所述附加平移運動裝置(28)由一滑動器29構(gòu)成，所述支承體(12)與所述滑動器剛性耦合，所述滑動器被設(shè)置為能在至少一對相對的導向器30上滑動，并且依靠由一線性齒輪馬達(32)驅(qū)動的一滾珠絲杠機構(gòu)(31)為所述滑動器提供動力，所述滾珠絲杠機構(gòu)(31)的絲杠31a和所述齒輪馬達32剛性地耦合在所述三軸平移運動裝置(11)的豎直平移運動組件(33)上，所述滾珠絲杠機構(gòu)(31)的互補成形的蝸桿(31b)剛性耦合至所述支承體(12)。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的動作控制裝置，其特征在于，所述第一旋轉(zhuǎn)動作裝置(13)包括一力矩馬達(35)，其中定子(35a)剛性耦合至所述支承體(12)，轉(zhuǎn)子(35b)剛性耦合至所述關(guān)節(jié)體(15)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的動作控制裝置，其特征在于，所述第二旋轉(zhuǎn)動作裝置(16)包括另一個力矩馬達(36)，其中定子(36a)剛性耦合至所述關(guān)節(jié)體(15)，轉(zhuǎn)子(35b)剛性耦合至所述頭部(18)。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的動作控制裝置，其特征在于，所述動作控制裝置包括用于檢測所述頭部(18)與被加工板之間的距離以及所述關(guān)節(jié)體(15)和所述頭部(18)的角位置的傳感器(37、38)，還包括用于傳送來自所述傳感器(37、38)的傳感器脈沖的元件(40)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動作控制裝置，其特征在于，所述傳送傳感器脈沖的元件(40)包括一旋轉(zhuǎn)信號分配單元(41)，其設(shè)置在所述支承體(12)中并在功能上通過電線纜連接到所述頭部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的動作控制裝置，其特征在于，所述傳送傳感器脈沖的元件(40)包括一附加旋轉(zhuǎn)信號分配單元(42)，其設(shè)置在所述關(guān)節(jié)體(15)內(nèi)并在功能上通過所述電線纜連接到所述旋轉(zhuǎn)信號分配單元(41)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動作控制裝置，其特征在于，所述檢測從所述頭部(18)到被加工板的距離的傳感器(37)選自電容傳感器、感應(yīng)傳感器和切割弧電壓傳感器中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開一種帶有數(shù)控的沿三軸平移運動裝置的動作控制裝置，其包括一支承體，該支承體經(jīng)由繞第一軸旋轉(zhuǎn)的第一裝置連接到一關(guān)節(jié)體，該關(guān)節(jié)體又經(jīng)由第二裝置在功能上連接至一切割頭，所述第二裝置繞與第一軸正交的第二軸旋轉(zhuǎn)，所述切割頭配備有電連接裝置、切割氣分配裝置和用于冷卻頭部的噴水裝置，所述第一軸與被加工的金屬板正交，所述裝置的特征在于，所述電連接裝置、切割氣分配裝置和冷卻水噴射裝置由一氣、水、電旋轉(zhuǎn)分配單元構(gòu)成，其中，所述定子部剛性耦合于所述支承體，且所述轉(zhuǎn)子部剛性耦合于所述關(guān)節(jié)體，所述關(guān)節(jié)體能繞第一軸執(zhí)行超過360°的旋轉(zhuǎn)，在所述轉(zhuǎn)子部和頭部之間設(shè)置供電能流動的線纜和輸送切割氣和冷卻水的管狀元件。
文檔編號B23K7/10GK1618562SQ20041008644
公開日2005年5月25日 申請日期2004年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月21日
發(fā)明者保羅·馬爾卡托, 萊奧波爾多·馬爾卡托, 安杰洛·維拉 申請人:普洛瑪泰克公司