專利名稱：一種三自由度數(shù)控相貫線切割機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機械設(shè)計與制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種數(shù)控切割機結(jié)構(gòu)，特別涉及 一種三自由度數(shù)控相貫線切割機。
背景技術(shù)：
管件相貫線切割廣泛用于空間桁架結(jié)構(gòu)(如屋架、橋梁、海洋平臺等空間鋼結(jié)構(gòu)) 的施工中，其相貫線形狀和相應(yīng)的焊接坡口是影響工程質(zhì)量的關(guān)鍵，切割的難點在于相貫 線上的焊接坡口角不是一個定值，而是隨相貫線的位置不同而變化。目前進行管件相貫線切割方法有兩類，即手工切割和數(shù)控切割。手工切割時需要 放樣工序，對操作工人的技術(shù)要求很高，可以在施工現(xiàn)場操作，但難以保證切割質(zhì)量。數(shù)控 切割是通過夾盤帶動工件(管件)做旋轉(zhuǎn)運動，切割頭(割炬)通過移動裝置帶動，沿導軌(X) 移動，同時做Y、Z兩個方向的移動和一個繞Z轉(zhuǎn)動，需要五軸聯(lián)動才能實現(xiàn)相貫線切割；該 類設(shè)備結(jié)構(gòu)龐大，占地面積大，搬運困難，難以在施工現(xiàn)場使用；而且該機由于自由度多、控 制復雜、結(jié)構(gòu)龐大，導致成本很高，一般的售價在幾十萬到上百萬人民幣不等，難以為中小 企業(yè)所接受。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種三自由度數(shù)控相貫線切割機，通過三個運動自由 度即可實現(xiàn)管件相貫線及其焊接坡口的切割，結(jié)構(gòu)輕便、控制簡單、造價低廉。本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種三自由度數(shù)控相貫線切割機，包括車體及 帶動車體運動的磁性滾輪，使磁性滾輪帶動車體吸附在被切割管件外壁上作繞被切割管件 的回轉(zhuǎn)運動；車體上設(shè)置有驅(qū)動絲杠、絲母座、直線導軌和直線導軌塊組成的直線導軌副， 驅(qū)動絲杠驅(qū)動直線導軌沿導軌伸長方向做直線運動；所述的直線導軌與前連接板固定連 接，前連接板上設(shè)置有與導軌垂直方向直線運動的調(diào)整導軌；調(diào)整導軌與支架板固定連接， 支架板還與擺桿支座固定連接，擺桿支座(內(nèi)設(shè)置有由電機驅(qū)動的擺桿回轉(zhuǎn)軸，擺桿回轉(zhuǎn)軸 與擺桿、割炬調(diào)節(jié)桿、割炬依次固定連接，擺桿回轉(zhuǎn)軸通過擺桿帶動割炬實現(xiàn)被切割管件縱 切面內(nèi)的擺動運動。本實用新型的特點還在于，車體的一側(cè)設(shè)置有由輔助滾輪支架和輔助支撐輪組成的輔助支撐裝置。本實用新型的切割機，采用繞管件軸線沿外壁的爬行運動、沿管件軸線的移動、割 炬在被切割管件軸向剖面內(nèi)的擺動、適應(yīng)不同管件尺寸的調(diào)整導軌及設(shè)有輔助支撐輪，通 過三軸聯(lián)動控制加工相貫線及其焊接坡口。由于本切割機繞管件外壁爬行，因此不受被切 割管件最大尺寸限制，具有結(jié)構(gòu)輕便，便于在施工現(xiàn)場使用，價格便宜，對推廣使用數(shù)控相 貫線切割，提高管件相貫線切割質(zhì)量具有重要意義。
圖Ia是兩個相貫的管件，圖Ib是要切割的支管端部相貫線形狀；圖2是本實用新型三自由度數(shù)控相貫線切割機一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.驅(qū)動絲杠，2.絲母座，3.車體，4.磁性滾輪，5.前連接板，6.割炬，7.割炬 調(diào)節(jié)桿，8.擺桿，9.被切割管件，10.支架板，11.擺桿支座，12.擺桿回轉(zhuǎn)軸，13.調(diào)整導軌， 14.輔助支撐輪，15.輔助滾輪支架，16.直線導軌塊，17.直線導軌，18.后連接板，19.主 管，20.支管。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。在空間桁架結(jié)構(gòu)的施工中，主要切割支管端部的相貫線及其焊接坡口，一般對主 管無需加工，圖Ia是主管19和支管20兩個相貫的管件，圖Ib顯示的是已切割的支管端部 相貫線形狀。本實用新型的切割機主要用于加工支管端部的相貫線及焊接坡口，也可進行 管件端部的任意切割。本實用新型三自由度數(shù)控相貫線切割機的一種結(jié)構(gòu)實施例如圖2所示，包括車體 3及帶動車體3運動的磁性滾輪4，車體3用于繞被切割管件9的軸線做繞被切割管件9的 回轉(zhuǎn)行走運動，磁性滾輪4保證在車體3行走過程中吸附在管件外壁上；車體3上設(shè)置有驅(qū) 動絲杠1、絲母座2、直線導軌17和直線導軌塊16組成的直線導軌副，驅(qū)動絲杠1通過后連 接板18與直線導軌17連接，驅(qū)動絲杠1通過后連接板18驅(qū)動直線導軌17，并帶動切割機 實現(xiàn)沿被加工管件軸向做直線運動；直線導軌17與前連接板5固定連接，前連接板5上設(shè) 置有與直線導軌17垂直方向直線運動的調(diào)整導軌13，通過調(diào)整導軌13實現(xiàn)割炬6沿與直 線導軌17垂直方向(管件徑向)的調(diào)整，以滿足不同管件9的徑向尺寸變化的加工需要，該 調(diào)整運動只在加工不同管件前手動調(diào)整，在切割過程中固定；調(diào)整導軌13與支架板10固定 連接，支架板10還與擺桿支座11固定連接，擺桿支座11內(nèi)設(shè)置有由電機驅(qū)動的擺桿回轉(zhuǎn) 軸12，擺桿回轉(zhuǎn)軸12與擺桿8、割炬調(diào)節(jié)桿7、割炬6依次固定連接，割炬6通過擺桿8繞擺 桿回轉(zhuǎn)軸12擺動，以使割炬6繞其火焰外焰處做被切割管件9縱切面內(nèi)的擺動運動，其動 作通過擺桿回轉(zhuǎn)軸12驅(qū)動來實現(xiàn)；通過割炬調(diào)節(jié)桿7實現(xiàn)割炬6前端火焰相對其回擺中心 位置的調(diào)整。車體3的一側(cè)設(shè)置有由輔助滾輪支架15和輔助支撐輪14組成的輔助支撐裝置， 可以保證切割機在地面獨立切割時的輔助支撐。本實用新型切割機的工作原理如下被切割管件9放在支架上或放在地面上，切割機四個磁性滾輪4吸在被切割管件 9的外壁上，保證切割機繞管件軸線沿外壁爬行，磁性滾輪4通過電機驅(qū)動行走；車體3上 的兩根直線導軌17保證割炬6沿被切割管件9軸線移動，可通過絲杠1驅(qū)動；通過這兩個 運動的插補可以實現(xiàn)任意相貫線形狀的切割。擺桿8可以保證割炬6在切割相貫線時，能夠擺過一定角度，以實現(xiàn)相應(yīng)的焊接坡 口的切割，同時也保證了割炬6在轉(zhuǎn)動過程中火焰外焰的位置不變，這樣可以減少這個方 向的運動插補，簡化切割機的控制難度。另外，當切割不同管徑的管件時，可通過支架板10與前連接板5之間的調(diào)整導軌13作手動調(diào)整后固定，即可實現(xiàn)不同管徑切割。通過割炬調(diào)節(jié)桿7調(diào)節(jié)割炬火焰相對其回 擺中心的位置，以滿足不同割炬尺寸的要求。本實用新型的切割機具有三個運動自由度，在加工過程中需要三個獨立運動，以 完成管件相貫線及其焊接坡口的切割，這三個運動自由度分別由三個電機驅(qū)動，加工時三 軸聯(lián)動控制。本實用新型具有三個運動自由度的數(shù)控相貫線切割機，由磁性滾輪吸附在被切割 的管件外壁上，并由該滾輪驅(qū)動，沿管外壁繞被切割管軸線爬行，實現(xiàn)繞管件軸線的回轉(zhuǎn)運 動，切割機不受被切割管件最大尺寸限制，可方便施工現(xiàn)場使用；切割機所攜帶的割炬通過 直線導軌沿被切割管件軸線方向做直線移動；通過這兩個運動可加工出任意相貫線；同時 為了切割出相應(yīng)的焊接坡口，在割炬上設(shè)置一個擺動運動自由度，以調(diào)整割炬的切割姿態(tài)， 實現(xiàn)焊接坡口的切割；設(shè)置調(diào)整導軌副，以適應(yīng)不同管徑尺寸切割需要；設(shè)置割炬調(diào)節(jié)桿 來調(diào)節(jié)割炬火焰相對其回擺中心的位置，以滿足不同割炬尺寸的要求；為了滿足切割機的 獨立自動切割要求，實現(xiàn)遙控操作，還設(shè)置了輔助支撐輪系統(tǒng)。
權(quán)利要求一種三自由度數(shù)控相貫線切割機，其特征在于，包括車體(3)及帶動車體(3)運動的磁性滾輪(4)，使磁性滾輪(4)帶動車體(3)吸附在被切割管件(9)外壁上作繞被切割管件(9)的回轉(zhuǎn)運動；車體(3)上設(shè)置有驅(qū)動絲杠(1)、絲母座(2)、直線導軌(17)和直線導軌塊(16)組成的直線導軌副，驅(qū)動絲杠(1)驅(qū)動直線導軌(17)沿被切割管件(9)軸向做直線運動；所述的直線導軌(17)與前連接板(5)固定連接，前連接板(5)上設(shè)置有與直線導軌(17)垂直方向直線運動的調(diào)整導軌(13)；調(diào)整導軌(13)與支架板(10)固定連接，支架板(10)還與擺桿支座(11)固定連接，擺桿支座(11)內(nèi)設(shè)置有由電機驅(qū)動的擺桿回轉(zhuǎn)軸(12)，擺桿回轉(zhuǎn)軸(12)與擺桿(8)、割炬調(diào)節(jié)桿(7)、割炬(6)依次固定連接，擺桿回轉(zhuǎn)軸(12)通過擺桿(8)帶動割炬(6)實現(xiàn)被切割管件(9)縱切面內(nèi)的擺動運動。
2.按照權(quán)利要求1所述的切割機，其特征在于所述車體(3)的一側(cè)設(shè)置有由輔助滾輪 支架(15)和輔助支撐輪(14)組成的輔助支撐裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種三自由度數(shù)控相貫線切割機，包括可沿管件(工件)外壁做回轉(zhuǎn)運動的車體，還包括直線導軌副，可使割炬沿管件軸線方向作直線運動，通過擺桿可使割炬繞其火焰的外焰作擺動運動。通過這三個運動的插補可實現(xiàn)管件相貫線及其焊接坡口的切割。本實用新型的切割機可適用于不同管徑的切割，結(jié)構(gòu)輕便，價格便宜，尤其在中大型管件切割中優(yōu)勢明顯，可以方便在施工現(xiàn)場使用，對推動相貫線數(shù)控切割機的普及，提高空間鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量具有重要意義。
文檔編號B23K7/00GK201728445SQ20092031387
公開日2011年2月2日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者張廣鵬, 彭立立, 韓華剛 申請人:西安理工大學