專利名稱：一種圓形管材相貫線切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圓形管材相貫線切割裝置，尤其是能實現(xiàn)對一定直徑范圍圓形管材不 同位置的相貫線自動切割。
背景技術(shù)：
在化工、石油、醫(yī)藥、發(fā)電行業(yè)中，有大量的輸送各種物質(zhì)的管道，常常會遇到管道 與管道相交的情況，為了保證焊接時的焊接質(zhì)量與焊縫美觀，一般都需要沿著管子相貫線 的軌跡進(jìn)行切割。在國內(nèi)，傳統(tǒng)的切割方法是先人工放樣畫出相貫線，然后對相貫體蒙皮， 按照相貫線軌跡手工進(jìn)行切割，最后人工打磨成型。這種方法有以下缺點1)對工人的熟 練程度有嚴(yán)格的要求，加工質(zhì)量受限于操作者的技能，加工精度得不到保證；2)工作強(qiáng)度 大，自動化程度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自動化圓形管材相貫線切割裝置，可以對一定范圍直 徑的管材實現(xiàn)不同管材直徑、不同相交方式的相貫線自動切割，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是圓形管材相貫線切割裝置包括切割工作裝置、走行裝 置、上下料機(jī)構(gòu)。切割工作裝置包括回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)、垂直運動機(jī)構(gòu)和噴嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)由蝸桿電機(jī)通過套筒聯(lián)軸器連接蝸桿，蝸桿兩端有軸承固定在軸承 座中，軸承座有螺栓固定在主滑塊上；蝸桿連接蝸輪，蝸輪內(nèi)孔通過鍵連接在套筒后部，套 筒的中部通過軸承和主滑塊內(nèi)孔連接。垂直運動機(jī)構(gòu)由主滑塊兩側(cè)螺釘連接燕尾槽滑塊，燕尾槽滑塊中的燕尾槽安裝在 龍門架兩側(cè)的導(dǎo)軌上，主滑塊上部由螺釘連接殼體，殼體上部內(nèi)孔裝軸承盒，通過軸承和滾 珠絲杠連接，軸承的軸向固定外圈由軸承盒的內(nèi)孔凸臺和壓蓋，內(nèi)側(cè)由在滾珠絲杠上的軸 肩和鎖緊螺母，滾珠絲杠的一端由套筒聯(lián)軸器和電機(jī)連接，另一端穿過龍門架上部橫梁，連 接絲杠螺母，絲杠螺母由螺釘固定在龍門架的橫梁上，通過絲杠的旋轉(zhuǎn)使主滑塊在龍門架 內(nèi)側(cè)的導(dǎo)軌內(nèi)上下移動，垂直運動機(jī)構(gòu)主要是針對不同的管徑調(diào)整切割裝置的垂直距離， 保證切割裝置的中心和管材的軸線同心。噴嘴調(diào)節(jié)機(jī)包括噴嘴、夾持裝置、管接頭、管道；切割氣由套筒壁開孔過來，管接頭 一端和套筒壁上孔連接，另一端和軟管相連，軟管的另一端和噴嘴連接，套筒的正面裝有一 個夾持裝置，夾持裝置上部裝有可以擰動的螺栓，根據(jù)切割圓管的半徑不同手工調(diào)節(jié)噴嘴 與被加工管子之間的距離，在切割開始時，等離子氣體從套筒的后部通過管接頭和套筒中 的管道到達(dá)套筒的前端，再通過管接頭和軟管輸送到噴嘴，對管件進(jìn)行切割。走行裝置包括龍門架和水平運動機(jī)構(gòu)。龍門架兩側(cè)是人字形支架，人字形支架的 內(nèi)側(cè)用螺釘連接和主滑塊上燕尾槽相配套的軌道，上端用螺柱連接橫梁，下部用螺柱和水 平運動機(jī)構(gòu)相連。水平運動機(jī)構(gòu)中兩側(cè)是底架，底架的下部有V形滑塊和V形軌道連接，底架通過槽鋼焊接，底架的上部由螺柱連接龍門架，在底架的內(nèi)側(cè)上焊接帶三角形加強(qiáng)筋的 橫板，橫板上開孔安裝電機(jī)，電機(jī)軸上安裝齒輪，水平運動機(jī)構(gòu)下部是兩根V形軌道，V形軌 道通過連接板連接，一側(cè)的V形軌道的內(nèi)側(cè)安裝齒條，和底架上的齒輪實現(xiàn)齒輪齒條傳動， 通過控制回轉(zhuǎn)運動和水平運動電機(jī)轉(zhuǎn)速，使噴嘴勻速走出相貫線空間軌跡。上下料機(jī)構(gòu)包括底架、定位裝置、小車機(jī)構(gòu)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)。底架由槽鋼焊接而成，底架 上固定圓形導(dǎo)軌，底架上的軌道應(yīng)和走行裝置中的軌道對齊。定位裝置是2塊V形固定塊固 定在底架的兩端，用于支撐切割的管材。小車機(jī)構(gòu)為活動料車，由支撐板，2個滾動輪軸，軸 承等組成，支撐板下方用螺釘固定兩對軸承座，兩根軸上安裝的軸承固定在軸承座上，每根 軸的兩端安裝滾輪，用螺母軸向固定，使其在底座的軌道上滾動。進(jìn)料機(jī)構(gòu)在料車的支撐板 上部，有活動V形塊和同步曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成；活動V形塊是由兩塊半V形塊組成，在V形 塊的V形面上開槽，放置固定銷軸和滾筒，滾筒在銷軸上可以自由滾動，V形塊的下部為和 燕尾槽相配的T形結(jié)構(gòu)，安裝在活動料車支撐板上部燕尾槽中；曲柄滑塊機(jī)的曲柄一端由 銷釘固定在支撐板上，另一端和連桿銷釘連接，連桿的另一端由銷釘連接在V形塊側(cè)面上， 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的驅(qū)動用同步螺旋機(jī)構(gòu)帶動，同步螺旋機(jī)構(gòu)由手輪帶動左右旋的雙頭螺桿， 螺桿上安裝左右旋內(nèi)螺紋的滑塊，當(dāng)轉(zhuǎn)動手輪時，滑塊可以同時背對背或面對面移動，滑塊 上有銷釘連接連接桿，連接桿的一端連接在曲柄和連桿的銷釘上，這樣能夠保證前后兩個V 型塊左右同步移動，完成定位，并且活動V型塊上有滾子，可以使鋼管前后移動。工作中切 割管材在活動料車上實現(xiàn)X方向移動，到切割位置時，活動V形塊張開，將切割管材放到固 定V形塊上切割。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本裝置切割管材相貫線基于圓柱坐標(biāo)系，相貫線的切割 是回轉(zhuǎn)運動和直線運動的合成，因此工作時只要兩軸聯(lián)動，整個裝置結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)簡單， 制造成本低，同時可以實現(xiàn)對一定管徑范圍不同位置的金屬管材自動化切割，保證相貫線 的空間形狀及切口的質(zhì)量。2、采用切割管材固定不動，由切割工作裝置、走行裝置帶動噴嘴 做回轉(zhuǎn)運動和水平運動，可以降低運動中的慣性，精確走出相貫線的空間軌跡，提高切口的 質(zhì)量。3、上下料機(jī)構(gòu)采用固定V形塊和活動V形塊，可方便上下料，同時保證切割管材軸線 和切割裝置中心孔軸線同心，保證加工質(zhì)量。


圖1為切割工作裝置和走行裝置總裝正面視圖；圖2為切割工作裝置和走行裝置總裝側(cè)面剖視圖；圖3為切割工作裝置和走行裝置總裝俯視圖；圖4為上下料機(jī)構(gòu)側(cè)面視圖；圖5為上下料機(jī)構(gòu)俯視圖；圖6為上下料機(jī)構(gòu)正面視圖。圖中IV形軌道，2底架，3人字形支架，4橫梁，5垂直運動機(jī)構(gòu)，6回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)， 7噴嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，8燕尾槽軌道，9電機(jī)，10齒輪，11齒條，12固定V形塊，13小車機(jī)構(gòu)，14曲 柄滑塊機(jī)構(gòu)，15活動V形塊，16料車軌道，5-1絲桿螺母，5-2滾珠絲杠，5_3壓蓋，5_4軸承 盒，5-5軸承，5-6鎖緊螺母，5-7殼體，5-8電機(jī)，6-1軸承，6-2主滑塊，6-3蟲咼輪，6-4鍵，6-5 套筒，6-6燕尾槽滑塊，6-7蝸桿，7-1噴嘴，7-2夾緊塊，7-3螺釘，7-4軟管，7-5軟管接頭，13-1軸承座，13-2輪，13-3軸，13_4螺母，13_5支撐板，14_1連桿，14_2手輪，14_3內(nèi)螺紋 左旋滑塊，14-4連接桿，14-5內(nèi)螺紋右旋滑塊，14-6雙頭螺桿，14-7銷釘，14_8曲柄，15_1 活動V塊，15-2銷軸，15-3螺釘，15-4滾筒
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1-6所示，該裝置由上下料機(jī)構(gòu)、切割工作裝置和走行裝置組成。上下料機(jī) 構(gòu)，包括底架、定位裝置、小車機(jī)構(gòu)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)。底座由槽鋼焊接而成，底架上固定導(dǎo)軌16，導(dǎo) 軌是用圓鋼焊接。定位裝置是2塊V形固定塊12，固定在底架的兩端，用于支撐切割的管 材。小車機(jī)構(gòu)為活動料車13，支撐板13-5下方用螺釘固定兩對軸承座13-1，兩根軸13-3上 裝軸承固定在軸承座13-1上，每根軸的兩端安裝滾輪13-2，用螺母13-4軸向固定，使其在 底座的軌道上滾動。進(jìn)料機(jī)構(gòu)在料車的支撐板上部，活動V形塊15在V形塊15-1的V形 面上開槽，放置固定銷軸15-2和滾筒15-4，固定銷軸15-2由螺釘15_3固定，滾筒在銷軸上 可以自由滾動，V形塊15-1的下部為和燕尾槽相配的T形結(jié)構(gòu)，裝在活動料車支撐板13-5 上部開的燕尾槽中；曲柄滑塊機(jī)14的曲柄14-8 —端由銷釘14-7固定在支撐板13-5上， 另一端和連桿14-1用銷釘14-7連接，連桿14-1的另一端由銷釘14-7連接在V形塊15_1 側(cè)面上，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的驅(qū)動有同步螺旋機(jī)構(gòu)帶動，同步螺旋機(jī)構(gòu)由手輪14-2帶動左右旋 的雙頭螺桿14-6，螺桿上安裝左右旋內(nèi)螺紋的滑塊14-3和14-5，使轉(zhuǎn)動手輪14_2時，滑塊
14-3和14-5可以同時背對背或面對面移動，滑塊14-3和14_5上的銷釘14_7連接連接桿 14-4，連接桿14-4的一端連接在曲柄14-8和連桿14_1的銷釘上，這樣能夠保證前后兩個 V型塊15-1左右同步移動，完成定位。運輸工作臺工作時，將加工的管材放在活動料車13 上的活動V形塊上，推動管材使之在活動V形塊上移動，到固定V形塊上方，轉(zhuǎn)動曲柄滑塊 機(jī)構(gòu)14的手輪，使活動V形塊張開，將加工管材放置在固定V形塊上，推料車使加工管材移 動到加工位置等待加工。 走行裝置組成由底架2下部的V塊放置在V形軌道1上，2個人字形支架3底部通 過螺釘固定在底架2上，橫梁4通過螺柱固定在人字形支架3上部，在底架2內(nèi)側(cè)安裝電機(jī) 9，電機(jī)9軸端安裝齒輪10，通過齒輪10和安裝在V形軌道一側(cè)的齒條11，實現(xiàn)走行裝置的 水平移動，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制走行裝置水平移動的速度。切割工作裝置由垂直運動機(jī)構(gòu)5、回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)6和噴嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7組成。絲桿螺 母5-1由螺釘固定在橫梁4上，滾珠絲杠5-2上部和絲桿螺母5-1連接，下部通過套筒聯(lián)軸 器和電機(jī)5-8連接；殼體5-7底部由螺釘和回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)6中的主滑塊6-2連接，殼體5_7 上部內(nèi)孔中安裝軸承盒5-4，軸承盒5-4內(nèi)安裝一對軸承5-5，軸承5-5的軸向固定外圈由 軸承盒5-4的內(nèi)擋圈和壓蓋5-3，內(nèi)圈由滾珠絲杠5-2的軸肩和鎖緊螺母5-6。在回轉(zhuǎn)運動 機(jī)構(gòu)6中的主滑塊6-2兩側(cè)安裝燕尾槽滑塊6-6，電機(jī)5-8帶動滾珠絲杠5_2旋轉(zhuǎn)，通過滾 珠絲杠5-2和絲杠螺母5-1，使垂直運動機(jī)構(gòu)5和回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)6由燕尾槽滑塊6-6沿燕尾 槽軌道8作垂直運動。主滑塊6-2外形方形，內(nèi)部一端為圓孔，一端為方孔，套筒6-5通過軸承6_1安裝 在主滑塊6-2內(nèi)，軸承6-1的軸向通過主滑塊6-2內(nèi)孔臺階和套筒6-5的軸肩固定，在套筒 6-5另一側(cè)有鍵6-4連接蝸輪6-3，蝸輪6-3和蝸桿6_7連接；蝸桿6_7通過套筒聯(lián)軸器和電機(jī)連接，并由兩側(cè)的軸承座安裝在主滑塊6-2方孔內(nèi)側(cè)；回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)6由電機(jī)帶動蝸桿 6-7旋轉(zhuǎn)，蝸桿6-7帶動蝸輪6-3旋轉(zhuǎn)，通過鍵6-4帶動套筒6_5旋轉(zhuǎn)，從而帶動固定在套筒
6-5上的噴嘴旋轉(zhuǎn)，通過控制回轉(zhuǎn)運動和水平運動電機(jī)轉(zhuǎn)速，使噴嘴勻速走出相貫線空間軌 跡。噴嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7固定在套筒6-5上，其結(jié)構(gòu)由夾緊塊7-2通過螺釘7-3固定在套 筒6-5上，噴嘴7-1固定在夾緊塊中，通過螺釘?shù)乃删o可調(diào)整噴嘴7-1的夾緊位置以適應(yīng)不 同的切割管徑，噴嘴7-1的尾部由軟管7-4和管接頭7-5連接在開在套筒6-5的氣孔上。本相貫線切割裝置原理是基于圓柱坐標(biāo)下建立噴嘴運動的相貫線軌跡方程，即噴 嘴同時作回轉(zhuǎn)運動和直線運動，兩軸聯(lián)動實現(xiàn)噴嘴作勻速運動的相貫線軌跡。具體實施將加工管材放置在料車13上的活動V形塊15上，推動管材使加工管材 在活動V形塊15上移動或推動料車13，使加工管材移動到加工位置，旋轉(zhuǎn)手輪14-2，通過 同步螺旋機(jī)構(gòu)，帶動曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使活動V形塊15沿支撐板13-5上T形槽方向張開，將 加工管材落到固定V形塊上，等待加工。根據(jù)加工不同直徑的管材，啟動垂直運動電機(jī)5-8，通過絲杠5-2的上升或下降， 帶動回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)6沿人字形支架的燕尾槽軌道上升或下降，使回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)中套筒6-5 和加工管材同軸。通過調(diào)節(jié)固定在套筒6-5上的噴嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中夾緊塊7-2上的螺釘松緊，調(diào)節(jié)噴 嘴7-1到管材的距離，便于切割管材，噴嘴7-1是氧等離子弧切割的割炬，它運動軌跡是空 間相貫線，即可以在管材上切割出相貫線切口，它可以切割不同管徑、不同位置相交管材的 相貫線。切割管材時，同時開啟水平運動電機(jī)9和回轉(zhuǎn)運動電機(jī)，裝在水平運動電機(jī)軸上 的齒輪10，通過齒輪齒條傳動，帶動整個支架水平運動；回轉(zhuǎn)運動電機(jī)和蝸桿6-7連接，通 過蝸輪蝸桿傳動，帶動裝在套筒上的蝸輪6-3作回轉(zhuǎn)運動，蝸輪6-3通過鍵6-4連接，帶動 套筒6-5作回轉(zhuǎn)運動，套筒6-5由軸承6-1安裝在主滑塊6-2上，這樣通過同時控制水平運 動電機(jī)9和回轉(zhuǎn)運動電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以控制噴嘴7-1水平運動速度和回轉(zhuǎn)運動的轉(zhuǎn)速，噴嘴
7-1在加工管材的表面勻速走出空間相貫線的軌跡，噴嘴7-1是氧等離子弧切割的割炬，從 而在加工管材上切割出相貫線。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種圓形管材相貫線切割裝置，其特征在于，包括切割工作裝置、走行裝置、上下料 機(jī)構(gòu)；切割工作裝置包括回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)、垂直運動機(jī)構(gòu)和噴嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；走行裝置包括龍 門架和水平運動機(jī)構(gòu)；上下料機(jī)構(gòu)包括底架、定位裝置、小車機(jī)構(gòu)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形管材相貫線切割裝置，其特征在于，所述回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu) 由蝸桿電機(jī)通過套筒聯(lián)軸器連接蝸桿，蝸桿兩端有軸承固定在軸承座中，軸承座有螺栓固 定在主滑塊上；蝸桿連接蝸輪，蝸輪內(nèi)孔通過鍵連接在套筒后部，套筒的中部通過軸承和主 滑塊內(nèi)孔連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形管材相貫線切割裝置，其特征在于，垂直運動機(jī)構(gòu)由主 滑塊兩側(cè)螺釘連接燕尾槽滑塊，燕尾槽滑塊中的燕尾槽安裝在龍門架兩側(cè)的導(dǎo)軌上，主滑 塊上部由螺釘連接殼體，殼體上部內(nèi)孔裝軸承盒，通過軸承和滾珠絲杠連接，軸承的軸向固 定外圈由軸承盒的內(nèi)孔凸臺和壓蓋，內(nèi)側(cè)由在滾珠絲杠上的軸肩和鎖緊螺母，滾珠絲杠的 一端由套筒聯(lián)軸器和電機(jī)連接，另一端穿過龍門架上部橫梁，連接絲杠螺母，絲杠螺母由螺 釘固定在龍門架的橫梁上，通過絲杠的旋轉(zhuǎn)使主滑塊沿龍門架內(nèi)側(cè)的導(dǎo)軌內(nèi)上下移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形管材相貫線切割裝置，其特征在于，噴嘴調(diào)節(jié)機(jī)包括噴 嘴、夾持裝置、管接頭、管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形管材相貫線切割裝置，其特征在于，龍門架兩側(cè)是人字 形支架，人字形支架的內(nèi)側(cè)用螺釘連接和主滑塊上燕尾槽相配套的軌道，上端用螺柱連接 橫梁，下部用螺柱和水平運動機(jī)構(gòu)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓形管材相貫線切割裝置，其特征在于，水平運動機(jī)構(gòu)中兩 側(cè)是底架，底架的下部有V形滑塊和V形軌道連接，底架通過槽鋼焊接，底架的上部由螺柱 連接龍門架，在底架的內(nèi)側(cè)上焊接帶三角形加強(qiáng)筋的橫板，橫板上開孔安裝電機(jī)，電機(jī)軸上 安裝齒輪，水平運動機(jī)構(gòu)下部是兩根V形軌道，V形軌道通過連接板連接，一側(cè)的V形軌道 的內(nèi)側(cè)安裝齒條，和底架上的齒輪實現(xiàn)齒輪齒條傳動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圓形管材相貫線切割裝置，包括切割工作裝置、走行裝置、上下料機(jī)構(gòu)；切割工作裝置包括回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)、垂直運動機(jī)構(gòu)和噴嘴調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；走行裝置包括龍門架和水平運動機(jī)構(gòu)；上下料機(jī)構(gòu)包括底架、定位裝置、小車機(jī)構(gòu)、進(jìn)料機(jī)構(gòu)?？梢詫σ欢ǚ秶睆降墓懿膶崿F(xiàn)不同管材直徑、不同相交方式的相貫線自動切割，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。
文檔編號B23K10/00GK102069281SQ20111002351
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者侯志偉, 劉遠(yuǎn)偉, 陳小崗, 顧鋒, 黃新 申請人:淮陰工學(xué)院