专利名称：多自由度高压水切割机的弹簧高压水管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高压水管，特别涉及一种多自由度高压水切割机的弹簧高压水管。
背景技术：
高压水切割机是利用压强加至410兆帕以上的水通过开有小孔的喷头射出进行切割加工的装置，高压水切割机利用纯水可以切割软质材料，在水中添加磨料，可以切割任何坚硬的材料。高压水切割机的加工成本低，加工精度及加工效率高，加工过程清洁无污染，是目前切削加工领域中综合性能最好的切割方法之一。为了充分发挥高压水切割方法的优势，高压水切割机普遍制成多自由度的数控切割装置，为了使高压水切割机中输送高压水的水管在实现各自由度的关节部位能够转动或移动，高压水切割机中的水管需要在各个关节部位设置旋转接头或移动接头，但是旋转接头或移动接头由于存在相对摩擦的密封元件，因此在高压工作状态下的寿命不长，需要经常停机进行维修和更换，严重影响了高压水切割机的性能。为了延长高压水切割机的维修周期，一些高压水切割机利用可弯曲的高压软管代替旋转接头或移动接头以实现水管在关节部位的转动或移动，但是由于高压软管是采用挠性材料制造，尽管加设了金属编织层等增强措施，高压软管仍不可避免地存在容易变形或破裂、明显降低了高压水的喷射性能等问题，致使多自由度高压水切割机的高压水输送问题一直无法圆满解决。
实用新型内容为了解决目前多自由度高压水切割机的高压水输送问题，实现水管长寿命、无泄漏的转动或移动，本实用新型提出一种多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，所采用的技术方案是多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，包括水管及水管两端的输入端和输出端，输入端与多自由度高压水切割机设置的超高压加压器的输出端贯通连接，输出端与多自由度高压水切割机设置的喷头的输入端贯通连接，水管为无缝金属管，水管自超高压加压器的输出端开始，顺序经过每一个转动的关节或/和移动的关节所在的部位直到喷头的输入端，在每一个关节所在的部位，水管均缠绕设置螺旋弹簧结构，与转动的关节分别连接的多自由度高压水切割机的2个构件的位置产生相对转动，与转动的关节的部位对应的螺旋弹簧结构的圆弧半径同时相应改变，与移动的关节分别连接的多自由度高压水切割机的 2个构件的位置产生相对移动，与移动的关节的部位对应的螺旋弹簧结构的螺距同时相应改变，螺旋弹簧结构的轴线，与关节的转动或/和移动的轴线重合或平行或大致平行，包括各螺旋弹簧结构在内的全部水管连续贯通，水管的壁厚与水管内的压强相适应。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，螺旋弹簧结构包围设置在关节的外侧面，或相邻设置在关节的外侧面，或设置在关节沿轴线的一端的外侧，或分为贯通相连的2 部分，分别设置在关节沿轴线的两端的外侧，螺旋弹簧结构的2个端头，和与螺旋弹簧结构的部位相对应的关节分别连接的多自由度高压水切割机的2个构件，分别固定连接。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，螺旋弹簧结构的直径或/和圈数，与关节转动或/和移动的范围相适应。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，螺旋弹簧结构随关节转动或移动的端头的自由状态下的位置，与关节转动或移动的范围的中间位置相适应。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管各部分的直径相同。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管的通径范围为4毫米至18毫米。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管的通径为6毫米。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管为不锈钢无缝管或铍青铜无缝管。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，不锈钢无缝管的材料为含钼的不锈钢。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管的螺旋弹簧结构与除螺旋弹簧结构之外的其余部分为整体结构，或水管的螺旋弹簧结构与除螺旋弹簧结构之外的其余部分为分体结构，分体结构的螺旋弹簧结构与除螺旋弹簧结构之外的其余部分贯通连接，连接部位设置连接套筒，连接套筒为无缝金属管，连接套筒的材料与水管的材料相同，连接套筒的内径与水管的外径相适应，连接套筒的壁厚与水管内的压强相适应，连接部位两侧的待连接的水管与连接套筒均为直管结构，连接部位两侧的待连接的水管插入连接套筒内并端面接触，端面接触的端面焊接密封连接，焊接的焊缝的径向范围，位于待连接的水管的壁厚范围内，连接部位两侧的待连接的水管插入连接套筒内的长度为水管外径的1. 5倍至1. 8倍， 连接部位两侧的待连接的水管与连接套筒之间的缝隙焊接密封连接。本实用新型的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，采用上述技术方案所能取得的技术效果是多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，包括水管及水管两端的输入端和输出端，输入端与多自由度高压水切割机设置的超高压加压器的输出端贯通连接，输出端与多自由度高压水切割机设置的喷头的输入端贯通连接，水管为无缝金属管，水管自超高压加压器的输出端开始，顺序经过每一个转动的关节或/和移动的关节所在的部位直到喷头的输入端，在每一个转动的关节或/和移动的关节所在的部位，水管均缠绕设置螺旋弹簧结构，与转动的关节分别连接的多自由度高压水切割机的2个构件的位置产生相对转动，与转动的关节的部位对应的螺旋弹簧结构的圆弧半径同时相应改变，与移动的关节分别连接的多自由度高压水切割机的2个构件的位置产生相对移动，与移动的关节的部位对应的螺旋弹簧结构的螺距同时相应改变，可以在关节产生转动或/和移动的情况下，与关节部位相对应的无缝金属管构成的高压水管通过螺旋弹簧结构，在保持正常的输送高压水的功能的同时，也能实现相适应的角度改变或长度改变。螺旋弹簧结构的轴线，与关节的转动或 /和移动的轴线重合或平行或大致平行，可以使螺旋弹簧结构只承受或主要承受单一的扭矩或单一的拉压应力，而尽量不承受复杂的受力状态，从而改善螺旋弹簧结构的受力状况，延长螺旋弹簧结构的工作寿命。 包括各螺旋弹簧结构在内的全部水管连续贯通，可以保证高压水的顺利输送。水管的壁厚与水管内的压强相适应，可以保证水管长时间安全、可靠地输送高压水。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，螺旋弹簧结构包围设置在关节的外侧面，可以使螺旋弹簧结构的轴线与关节转动或移动的轴线重合，使螺旋弹簧结构在关节的运动过程中只承受与螺旋弹簧结构共轴的扭矩或拉压应力，螺旋弹簧结构相邻设置在关节的外侧面，可以使螺旋弹簧结构在关节的运动过程中承受的扭矩或拉压应力尽量接近螺旋弹簧结构的轴线，减小螺旋弹簧结构额外受到的牵拉作用力，改善受力状况，延长工作寿命。螺旋弹簧结构设置在关节沿轴线的一端的外侧，或分为贯通相连的2部分，分别设置在关节沿轴线的两端的外侧，可以使螺旋弹簧结构在关节的运动过程中承受的扭矩或拉压应力与螺旋弹簧结构的轴线共轴，并尽量减小螺旋弹簧结构额外受到的牵拉作用力，改善受力状况，延长工作寿命。螺旋弹簧结构的2个端头，和与螺旋弹簧结构的部位相对应的关节分别连接的多自由度高压水切割机的2个构件，分别固定连接，可以防止各螺旋弹簧结构之间的水管的连接部分受牵拉或扭转产生变形，破坏水管的工作状态，缩短水管的工作寿命。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，螺旋弹簧结构的直径或/和圈数，与关节转动或/和移动的范围相适应，可以使螺旋弹簧结构的圆弧半径变化率或/和螺距的变化率在螺旋弹簧结构的相关直径或/和相关圈数的允许值之内，保证螺旋弹簧结构的正常转动或移动性能，延长螺旋弹簧结构的工作寿命。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，螺旋弹簧结构随关节转动或移动的端头的自由状态下的位置，与关节转动或移动的范围的中间位置相适应，可以使螺旋弹簧结构的转动或移动的范围对称分布在螺旋弹簧结构的自由状态下端头位置的两侧，改善螺旋弹簧结构的受力和变形状况，延长螺旋弹簧结构的工作寿命。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管各部分的直径相同，可以保证高压水的流动状态平稳通畅，有利于发挥高压水切割机的优良性能，并能使水管各部分的受力状况趋于一致，延长水管的工作寿命。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管的通径范围为4毫米至18毫米，可以在不产生过大的压力损耗的情况下，保证高压水的输送效果。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管的通径为6毫米，可以在通常的工作状态下，使高压水的输送处于最佳的综合工作状态。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管为不锈钢无缝管，可以使高压水管在频繁交变载荷的工作状态下，具有优良的强度，疲劳极限和耐腐蚀性能。水管为铍青铜无缝管，可以使高压水管具有很高的强度、弹性模量、疲劳极限和耐腐蚀能力，使高压水管具有优异的综合性能。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，不锈钢无缝管的材料为含钼的不锈钢， 可以进一步提高弹簧高压水管的疲劳极限。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管的螺旋弹簧结构与除螺旋弹簧结构之外的其余部分为整体结构，可以使水管具有最好的结构强度，提高工作性能，延长工作寿命。水管的螺旋弹簧结构与除螺旋弹簧结构之外的其余部分为分体结构，分体结构的螺旋弹簧结构与除螺旋弹簧结构之外的其余部分贯通连接，可以方便水管的制造工作，降低加工难度。连接部位设置连接套筒，连接套筒为无缝金属管，连接套筒的材料与水管的材料相同，连接套筒的内径与水管的外径相适应，连接套筒的壁厚与水管内的压强相适应，连接部位两侧的待连接的水管与连接套筒均为直管结构，连接部位两侧的待连接的水管插入连接套筒内并端面接触，端面接触的端面焊接密封连接，焊接的焊缝的径向范围，位于待连接的水管的壁厚范围内，连接部位两侧的待连接的水管插入连接套筒内的长度为水管外径的 1. 5倍至1. 8倍，连接部位两侧的待连接的水管与连接套筒之间的缝隙焊接密封连接，可以使连接加工具有良好的工艺性，便于加工，端面连接部位及水管与连接套筒之间的缝隙都进行焊接密封连接，可以减小每道焊缝承受的压力，保证连接部位具有足够的强度和密封性，满足工作要求。端面接触的端面焊接的焊缝的径向范围，位于待连接的水管的壁厚范围内，可以避免焊缝凸起，影响待连接的水管插入连接套筒的操作。使用本实用新型的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，可以保证高压水管随关节自由转动或移动，无易磨损件，不会产生泄漏，可以大大延长多自由度高压水切割机的无故障工作时间，提高多自由度高压水切割机的技术性能。
附图1是未安装弹簧高压水管的多自由度高压水切割机的结构示意图。附图2是本实用新型的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管的应用结构示意图。附图3是本实用新型的多自由度高压水切割机的分体结构的弹簧高压水管的连接方式示意图。附图中的标示含义如下1-底座，2-第1旋转关节，3-第2旋转关节，4_第3旋转关节，5_第1移动关节， 6-第4旋转关节，7-水管，8-输入端，9-输出端，10-第1旋转关节螺旋弹簧结构，11-第 2旋转关节螺旋弹簧结构，12-第3旋转关节螺旋弹簧结构，13-第1移动关节螺旋弹簧结构，14-第4旋转关节螺旋弹簧结构，15-与关节连接的构件，16-螺旋弹簧结构端头固定机构，17-待连接的水管，18-连接套筒，19-焊缝。
具体实施方式
本实用新型的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，用于多自由度高压水切割机上的高压水输送，一种未安装弹簧高压水管的多自由度高压水切割机的结构示意图如附图1所示，从用于固定安装的底座1，至安装喷头的部位，依次设有第1旋转关节2、第2旋转关节3、第3旋转关节4、第1移动关节5和第4旋转关节6。本实用新型的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，结构如附图2所示，包括水管7及水管两端的输入端8和输出端9，输入端8与多自由度高压水切割机设置的超高压加压器的输出端贯通连接，输出端9与多自由度高压水切割机设置的喷头的输入端贯通连接，水管7为无缝金属管，水管7自与超高压加压器的输出端贯通连接的水管7的输入端8 开始，顺序经过第1旋转关节2、第2旋转关节3、第3旋转关节4、第1移动关节5和第4旋转关节6，直到与喷头的输入端贯通连接的水管7的输出端9，在每一个关节所在的部位，水管7均缠绕设置相应的螺旋弹簧结构，包括第1旋转关节螺旋弹簧结构10、第2旋转关节螺旋弹簧结构U、第3旋转关节螺旋弹簧结构12、第1移动关节螺旋弹簧结构13和第4旋转关节螺旋弹簧结构14。与转动的关节分别连接的多自由度高压水切割机的2个构件的位置产生相对转动时，与转动的关节的部位对应的螺旋弹簧结构的圆弧半径同时相应改变，与移动的关节分别连接的多自由度高压水切割机的2个构件的位置产生相对移动时，与移动的关节的部位对应的螺旋弹簧结构的螺距同时相应改变。各螺旋弹簧结构的轴线，与关节的转动或/和移动的轴线重合或平行或大致平行。包括各螺旋弹簧结构在内的全部水管7连续贯通。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，螺旋弹簧结构包围设置在关节的外侧面，如第1旋转关节螺旋弹簧结构10和第1移动关节螺旋弹簧结构13，或相邻设置在关节的外侧面，或设置在关节沿轴线的一端的外侧，如第2旋转关节螺旋弹簧结构11、第3旋转关节螺旋弹簧结构12和第4旋转关节螺旋弹簧结构14，或分为贯通相连的2部分，分别设置在关节沿轴线的两端的外侧。螺旋弹簧结构的2个端头，和与螺旋弹簧结构的部位相对应的关节分别连接的多自由度高压水切割机的2个构件，分别固定连接，附图2中的螺旋弹簧结构端头固定机构16就是将螺旋弹簧结构的端头固定于关节连接的多自由度高压水切割机的构件的固定支架。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，螺旋弹簧结构的直径或/和圈数，与关节转动或/和移动的范围相适应。通常关节转动的角度越大或移动的距离越大，螺旋弹簧结构的直径越大或/和圈数越多，关节转动的角度较小或移动的距离较小，螺旋弹簧结构的直径可以较小或/和圈数可以较少。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，螺旋弹簧结构随关节转动或移动的端头的自由状态下的位置，与关节转动或移动的范围的中间位置相适应，也就是螺旋弹簧结构的自由状态下端头的位置，通常在端头转动范围或移动范围的中间部位。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，通常水管各部分的直径相同。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管的通径范围通常为4毫米至18毫米。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，推荐的水管的通径为6毫米。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管通常使用不锈钢无缝管。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，对水管的工作寿命要求较高时，推荐不锈钢无缝管的材料选用含钼的不锈钢。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，当要求水管的综合性能较高时，水管可以选用铍青铜无缝管。多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，优选水管的螺旋弹簧结构与除螺旋弹簧结构之外的其余部分为整体结构。为了简化加工工艺，水管的螺旋弹簧结构与除螺旋弹簧结构之外的其余部分可以为分体结构，分体结构的螺旋弹簧结构与除螺旋弹簧结构之外的其余部分贯通连接。推荐的连接方式如附图3所示，连接部位设置连接套筒18，连接套筒18 为无缝金属管，连接套筒18的材料与水管的材料相同，连接套筒18的内径与水管7的外径相适应，连接套筒18的壁厚与水管7内的压强相适应，连接部位两侧的待连接的水管17与连接套筒18均为直管结构，连接部位两侧的待连接的水管17插入连接套筒18内并端面接触，端面接触的端面焊接密封连接，端面焊接的焊缝19的径向范围，位于待连接的水管17的壁厚范围内。连接部位两侧的待连接的水管17插入连接套筒18内的长度为水管7外径的1. 5倍至1. 8倍，连接部位两侧的待连接的水管17与连接套筒18之间的缝隙焊接密封连接，焊缝的一种形式如附图3中所示的焊缝19。焊接方式可以采用氩弧焊。分体结构的情况下，还可以在连接部位两侧的待连接的水管的端面设置圆锥状或圆弧状的密封面，采用螺纹连接的形式将密封面紧密连接以实现耐压密封的效果。
本实用新型的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，不受上述实施例的限制， 凡是利用本实用新型的结构和方式，经过变换和代换所形成的技术方案，都在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，包括水管及水管两端的输入端和输出端， 输入端与多自由度高压水切割机设置的超高压加压器的输出端贯通连接，输出端与多自由度高压水切割机设置的喷头的输入端贯通连接，其特征在于水管为无缝金属管，所述水管自超高压加压器的输出端开始，顺序经过每一个转动的关节或/和移动的关节所在的部位直到喷头的输入端，在每一个所述关节所在的部位，所述水管均缠绕设置螺旋弹簧结构，与所述转动的关节分别连接的多自由度高压水切割机的2个构件的位置产生相对转动，与所述转动的关节的部位对应的所述螺旋弹簧结构的圆弧半径同时相应改变，与所述移动的关节分别连接的多自由度高压水切割机的2个构件的位置产生相对移动，与所述移动的关节的部位对应的所述螺旋弹簧结构的螺距同时相应改变，所述螺旋弹簧结构的轴线，与所述关节的转动或/和移动的轴线重合或平行，包括各所述螺旋弹簧结构在内的全部水管连续贯通，所述水管的壁厚与所述水管内的压强相适应。
2.根据权利要求1所述的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，其特征在于所述螺旋弹簧结构包围设置在所述关节的外侧面，或相邻设置在所述关节的外侧面，或设置在所述关节沿轴线的一端的外侧，或分为贯通相连的2部分，分别设置在所述关节沿轴线的两端的外侧，所述螺旋弹簧结构的2个端头，和与所述螺旋弹簧结构的部位相对应的所述关节分别连接的多自由度高压水切割机的2个构件，分别固定连接。
3.根据权利要求1所述的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，其特征在于所述螺旋弹簧结构的直径或/和圈数，与所述关节转动或/和移动的范围相适应。
4.根据权利要求1所述的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，其特征在于所述螺旋弹簧结构随关节转动或/和移动的端头的自由状态下的位置，与所述关节转动或/和移动的范围的中间位置相适应。
5.根据权利要求1所述的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，其特征在于所述水管各部分的直径相同。
6.根据权利要求1所述的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，其特征在于所述水管的通径范围为4毫米至18毫米。
7.根据权利要求6所述的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，其特征在于所述水管的通径为6毫米。
8.根据权利要求1所述的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，其特征在于所述水管为不锈钢无缝管或铍青铜无缝管。
9.根据权利要求8所述的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，其特征在于所述不锈钢无缝管的材料为含钼的不锈钢。
10.根据权利要求1所述的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，其特征在于所述水管的螺旋弹簧结构与除螺旋弹簧结构之外的其余部分为整体结构，或所述水管的螺旋弹簧结构与除螺旋弹簧结构之外的其余部分为分体结构，分体结构的螺旋弹簧结构与除螺旋弹簧结构之外的其余部分贯通连接，连接部位设置连接套筒，所述连接套筒为无缝金属管， 所述连接套筒的材料与所述水管的材料相同，所述连接套筒的内径与所述水管的外径相适应，所述连接套筒的壁厚与所述水管内的压强相适应，所述连接部位两侧的待连接的水管与所述连接套筒均为直管结构，所述连接部位两侧的待连接的水管插入所述连接套筒内并端面接触，所述端面接触的端面焊接密封连接，所述焊接的焊缝的径向范围，位于所述待连接的水管的壁厚范围内，所述连接部位两侧的待连接的水管插入所述连接套筒内的长度为所述水管外径的1. 5倍至1. 8倍，所述连接部位两侧的待连接的水管与所述连接套筒之间的缝隙焊接密封连接。
专利摘要多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，水管为无缝金属管，水管自超高压加压器的输出端至喷头的输入端，在每一个关节部位，均缠绕设置螺旋弹簧结构，螺旋弹簧结构的轴线，与关节的转动或/和移动的轴线重合或平行或大致平行。螺旋弹簧结构的直径或/和圈数，与关节转动或/和移动的范围相适应。水管为不锈钢无缝管。设置螺旋弹簧结构，可以在关节转动或移动的情况下，高压水管在保持正常的输送高压水的功能的同时，也能实现相适应的角度改变或长度改变。使用本实用新型的多自由度高压水切割机的弹簧高压水管，可以保证高压水管随关节自由转动或移动，无易磨损件，不会产生泄漏，提高多自由度高压水切割机的技术性能。
文档编号B26F3/00GK202106423SQ20112001240
公开日2012年1月11日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者邓社平 申请人:重庆社平科技有限公司