专利名称：一种基于滑块机构的等离子坡口切割装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的坡口切割装置，特别是一种基于滑块机构的等离子坡口切割装置。
背景技术：
焊接与切割是金属制造业中的常用技术。根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽称为开坡口。作为焊接的前道工序，坡口切割质量直接影响焊接件的工艺性能和焊接质量。坡口形状、坡口切割技术和坡口精度，是提高坡口切割质量的关键环节。现有技术中，数控等离子坡口机是由一套回转装置驱动割炬，通过数控系统控制进行直线运动、回转运动和两者的复合运动，完成规定形状坡口的切割。现有技术的不足是坡口切割机械装置刚性差，结点多，运动传递误差大，机构所占空间较大，自重偏大。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是设计一种结构紧凑且简单的基于滑块机构的等离子坡口切割装置。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种基于滑块机构的等离子坡口切割装置，包括支架、托架、支撑架、滚珠丝杆机构、滑块机构和摆动机构，其特征在于所述支架固定安装在龙门式等离子切割机横梁上，支架是一个横向放置的“η”字型框架，横向放置的“η”字型框架的上平面和下平面上开有光孔和螺纹孔；所述托架左部是圆筒切除了 1/5 的结构，圆筒横向放置，切除部分在下方，圆筒的上方端部开有一段端部开口的轴向切口和一段径向切口，轴向切口的末端与径向切口连通，切口呈T形，右部是圆筒下方被轴向切除 4/5后的1/5圆筒部分，在1/5部分圆筒的与支架上下平面上的螺纹孔和光孔相对应的位置分别开有螺纹孔和光孔，托架置于支架的上平面和下平面之间；所述支撑架为两块垂直平板组成的“L”形构件，支撑架的水平板上在与支架上下平面上的螺纹孔和光孔相对应的位置分别开有螺纹孔和光孔，支撑架的垂直板上开有电机安装孔，支撑架置于支架的上平面和下平面之间的托架的下面，支撑架垂直板的上端是圆弧形，上端圆弧与托架右部1/5圆筒部分紧密接触；所述滚珠丝杆机构包括光杆、丝杆和电机三，光杆是长直杆，丝杆是螺纹直杆，丝杆的螺纹与支架上的螺纹孔的螺纹相配合，光杆下端分别穿过支架上平面上的光孔、托架上的光孔和支撑架上的光孔置于支架下平面上的光孔中，托架上的光孔和支撑架上的光孔通过直线轴承与光杆连接，丝杆的下端分别穿过支架上平面上的螺纹孔、托架上的螺纹孔和支撑架上的螺纹孔置于支架下平面上的螺纹孔中，丝杆与托架上的螺纹孔和支撑架上的螺纹孔连接部位分别设有丝杠螺母一和丝杆螺母二，电机三固定在支架的上平面上，电机三输出轴与丝杆上端固定连接；所述的滑块机构包括滑块、连接件和电机二，滑块是一平板，平板的下表面一端的中部设有凸台，滑块置于托架左部的圆筒状结构上，滑块下表面凸台置于托架左部的径向切口内，与托架左部的径向切口滑动配合，连接件为互相垂直的两段柱体构成的“L”形构件，电机二固定安装在支撑架垂直板上的电机安装孔内，电机二的输出轴朝向垂直平板的外侧面，电机二的输出轴中心轴线与托架左部圆筒状结构的中心轴线重合，连接件置于托架左部圆筒状结构的内部，连接件“L”形构件垂直柱体的端部与滑块置于托架左部的径向切口内的凸台固定连接，水平柱体的端部与电机二的输出轴固定连接；所述的摆动机构包括割炬座、轴承座、割炬和电机一，割炬座是一根轴，割炬安装在轴的中部，轴承座是“U”形座，“U”形座的两块竖壁上开有轴承安装孔，割炬座的两端通过轴承安装在轴承座上，电机一安装在“U”形轴承座的一块竖壁的外侧面，电机一的输出轴与割炬座的一端固定连接，轴承座固定安装在滑块上；电机一、电机二和电机三与控制器电连接。所述的托架左部的轴向切口长为10-20mm，宽为5-10mm，径向切口长为1/2托架左部圆筒周长 5/6托架左部圆筒周长，宽为5-15mm。所述滑块下表面的凸台是圆形、六边形和四边形中的一种。所述连件件柱体是圆柱体、六方柱体和四方柱体中的一种。所述滑块机构的滑块和摆动机构的轴承座为一体结构。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果1、由于本发明托架的左部是空心圆筒，滑块机构的连接件部分安装于其中，从而使结构更加紧凑和简明，节省了空间。2、由于本发明托架的左部是空心圆筒，割炬的工作管线均从中穿过，从而解决了工作管线缠绕的问题。3、由于本发明的滑块机构中的滑块、滚珠丝杆机构和摆动机构均由电机直接驱动，减少了动力传递中间环节的误差和能量损失。4、本发明易于加工，成本低廉。
本发明共有附图12幅，其中图1是基于滑块机构的坡口切割装置的结构示意图，图2是图1局部的A-A剖视示意图，图3是支架示意图，图4是托架的主视示意图，图5是托架的俯视示意图，图6是托架的侧视示意图，图7是支撑架的剖视示意图，图8是支撑架的侧视示意图，图9是滑块和轴承座主视示意图，
图10是滑块和轴承座剖视示意图，图11是滑块和摆动机构装配示意图，图12是滑块和摆动机构装配侧视示意图。附图中1.支架2.丝杆3.丝杆螺母一 4.直线轴承5.丝杆螺母二 6.光杆7.电机三8.端盖9.托架10.割炬座11.电机一 12.滑块13.割炬14径向切口 15.连接件 16.电机二 17.支撑架18轴承19、轴承座20、凸台21、光孔22螺纹孔23、轴向切口
具体实施例方式以下结合附图的实施例对本发明作进一步说明。坡口切割装置包括支架1、托架 9、支撑架17、滚珠丝杆机构、滑块机构和摆动机构支架1固定安装在龙门式等离子切割机横梁上，支架是一个横向放置的“η”字型框架，横向放置的“η”字型框架的上平面和下平面上开有光孔和螺纹孔；托架9左部呈圆筒状，圆筒的端部开有一段端部开口的轴向切口和一段径向切口，轴向切口的末端与径向切口连通，切口呈T形，轴向切口长为20mm，宽为 10mm，径向切口长为5/6托架(9)左部圆筒周长，宽为10mm，托架右部是圆筒下部被轴向切除4/5后剩余的1/5圆筒部分，在剩余的1/5部分圆筒的与支架上下平面上的螺纹孔和光孔相对应的位置分别开有螺纹孔和光孔，托架9置于支架1的上平面和下平面之间；支撑架 17为两块垂直平板组成的“L”形构件，支撑架17的水平平板上与支架上下平面上的螺纹孔和光孔相对应的位置分别开有螺纹孔和光孔，支撑架17的垂直平板上开有电机安装孔，支撑架17置于支架1的上平面和下平面之间的托架9的下面，支撑架17的垂直平板的上端与托架9右部1/5圆筒部分紧密接触；滚珠丝杆机构包括光杆6、丝杆2和电机三7，光杆6 是长直杆，丝杆2是螺纹直杆，丝杆2的螺纹与支架1上的螺纹孔的螺纹相配合，光杆6和丝杆2的下端分别穿过支架1上平面上的光孔和螺纹孔、托架9上的光孔和螺纹孔以及支撑架17上的光孔和螺纹孔置于支架1下平面上的光孔和螺纹孔中，托架9上的光孔和支撑架17上的光孔通过直线轴承4与光杆6连接，丝杆2与托架9上的螺纹孔和支撑架17上的螺纹孔连接部位分别设有丝杠螺母一 3和丝杆螺母二 5，电机三7固定在支架1的上平面上，电机三7输出轴与丝杆2上端固定连接；滑块机构包括滑块12、连件件15和电机二 16， 滑块12是一平板，平板的下表面一端的中部设有长方体凸台，滑块12置于托架9左部的圆筒状结构上，滑块12下表面长方体凸台置于托架9左部的径向切口内，与托架9左部的径向切口滑动配合，连件件15为互相垂直的两个圆柱体构成的“L”形构件，电机二 16固定安装在支撑架17垂直平板上的电机安装孔内，电机二 16的输出轴朝向垂直平板的外侧面，电机二 16的输出轴中心轴线与托架9左部圆筒状结构的中心轴线重合，连件件15置于托架 9左部圆筒状结构的内部，“L”形构件垂直柱体的端部与滑块12置于托架9左部的径向切口内的凸台固定连接，水平柱体的端部与电机二 16的输出轴固定连接；摆动机构包括割炬座10、轴承座19、割炬13和电机一 11，割炬座10是一根轴，割炬13安装在轴的中部，轴承座19是“U”形座，“U”形座的两块竖壁上开有轴承安装孔，割炬座10的两端通过轴承安装在轴承座19上，电机一 11安装在“U”形轴承座19的一块竖壁的外侧面，电机一 11的输出轴与割炬座10的一端固定连接，轴承座19固定安装在滑块12上；电机一 11、电机二 16和电机三7与控制器电连接。本发明中，三个电机控制三个自由度，实现装置的无限回转电机一 11控制割炬 13沿Z轴转动，电机二 16通过控制滑块12沿滑道的圆周运动实现控制割炬13沿X轴转动，电机三7通过控制托架9的直线运动实现控制割炬13沿Y轴直线运动。本发明中，由于电机二安装在支撑架内，减小了整体力矩；托架9内留有空心管道，割炬13的工作管线集中安装于托架9内部，解决了工作管线的缠绕问题；支撑架17用于支撑托架9，提高了机构的刚性；零部件采用的框架结构，减小了自重；连接件15安装于托架9内部，整体结构更加紧凑。
权利要求
1.一种基于滑块机构的等离子坡口切割装置，包括支架(1)、托架(9)、支撑架(17)、滚珠丝杆机构、滑块机构和摆动机构，其特征在于所述支架(1)固定安装在龙门式等离子切割机横梁上，支架是一个横向放置的“η”字型框架，横向放置的“η”字型框架的上平面和下平面上开有光孔(21)和螺纹孔(22)；所述托架(9)左部是圆筒切除了 1/5的结构，圆筒横向放置，切除部分在下方，圆筒的上方端部开有一段端部开口的轴向切口(24)和一段径向切口(23)，轴向切口(24)的末端与径向切口(23)连通，切口呈T形，右部是圆筒下方被轴向切除4/5后的1/5圆筒部分，在1/5圆筒部分的与支架上下平面上的螺纹孔和光孔相对应的位置分别开有螺纹孔和光孔，托架(9)置于支架(1)的上平面和下平面之间；所述支撑架(17)为两块垂直板组成的“L”形构件，支撑架(17)的水平板上在与支架上下平面上的螺纹孔和光孔相对应的位置分别开有螺纹孔和光孔，支撑架(17)的垂直板上开有电机安装孔，支撑架(17)置于支架(1)的上平面和下平面之间的托架(9)的下面，支撑架(17) 的垂直板的上端是圆弧形，上端圆弧与托架(9)右部1/5圆筒部分紧密接触；所述滚珠丝杆机构包括光杆(6)、丝杆(2)和电机三(7)，光杆(6)是长直杆，丝杆(2)是螺纹直杆，丝杆 (2)的螺纹与支架(1)上的螺纹孔(22)的螺纹相配合，光杆(6)下端分别穿过支架(1)上平面上的光孔(21)、托架(9)上的光孔和支撑架(17)上的光孔置于支架(1)下平面上的光孔(21)中，托架(9)上的光孔和支撑架(17)上的光孔通过直线轴承(4)与光杆(6)连接， 丝杆(2)的下端分别穿过支架(1)上平面上的螺纹孔(22)、托架(9)上的螺纹孔和支撑架 (17)上的螺纹孔置于支架(1)下平面上的螺纹孔(22)中，丝杆(2)与托架(9)上的螺纹孔和支撑架(17)上的螺纹孔连接部位分别设有丝杠螺母一(3)和丝杆螺母二(5)，电机三 (7)固定在支架(1)的上平面上，电机三(7)输出轴与丝杆(2)上端固定连接；所述的滑块机构包括滑块(12)、连件件(15)和电机二(16)，滑块(12)是一平板，平板的下表面一端的中部设有凸台(20)，滑块(12)置于托架(9)左部的圆筒状结构上，滑块(12)下表面凸台 (20)置于托架(9)左部的径向切口(23)内，与托架(9)左部的径向切口(23)滑动配合， 连件件(15)为互相垂直两段柱体构成的“L”形构件，电机二(16)固定安装在支撑架(17) 垂直板上的电机安装孔内，电机二(16)的输出轴朝向垂直板的外侧面，电机二(16)的输出轴中心轴线与托架(9)左部圆筒状结构的中心轴线重合，连接件(15)置于托架(9)左部圆筒状结构的内部，“L”形构件垂直柱体的端部与滑块(12)置于托架(9)左部的径向切口 (23)内的凸台(20)固定连接，水平柱体的端部与电机二(16)的输出轴固定连接；所述的摆动机构包括割炬座(10)、轴承座(19)、割炬(13)和电机一(11)，割炬座(10)是一根轴， 割炬(13)安装在轴的中部，轴承座(19)是“U”形座，“U”形座的两块竖壁上开有轴承安装孔，割炬座(10)的两端通过轴承安装在轴承座(19)上，电机一(11)安装在“U”形轴承座 (19)的一块竖壁的外侧面，电机一(11)的输出轴与割炬座(10)的一端固定连接，轴承座 (19)固定安装在滑块(12)上；电机一(11)、电机二(16)和电机三(7)与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的基于滑块机构的等离子坡口切割装置，其特征在于所述的托架(9)左部的轴向切口长为10-20mm，宽为5-10mm，径向切口长为1/2托架(9)左部圆筒周长 5/6托架(9)左部圆筒周长，宽为5-15mm。
3.根据权利要求1所述的基于滑块机构的等离子坡口切割装置，其特征在于所述滑块 (12)下表面的凸台是圆形、六边形和四边形中的一种。
4.根据权利要求1所述的基于滑块机构的等离子坡口切割装置，其特征在于所述连件件(15)柱体是圆柱体、六方柱体和四方柱体中的一种。
5.根据权利要求1所述的基于滑块机构的等离子坡口切割装置，其特征在于所述滑块机构的滑块(12)和摆动机构的轴承座(19)为一体结构。
全文摘要
一种基于滑块机构的等离子坡口切割装置，包括支架、托架、支撑架、滚珠丝杆机构、滑块机构和摆动机构，支架是一个横向放置的“n”字型框架；托架左部是圆筒切除了1/5的结构，圆筒上方开有T形切口，右部是圆筒下方被轴向切除4/5的圆筒部分，托架置于支架的上平面和下平面之间；支撑架为置于托架下面的“L”形构件，滚珠丝杆机构是将支架、托架和支撑架相连接的机构，滑块机构是连接托架和摆动机构的机构。本发明的有益效果是结构紧凑简明，易于加工，成本低廉，节省空间；割炬的工作管线从托架的圆筒中穿过，工作管线不会缠绕；各运动机构均由电机直接驱动，减少了中间环节的误差和能量损失。
文档编号B23K10/00GK102151966SQ201110122170
公开日2011年8月17日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者张会臣, 李小磊, 邱明杰 申请人:大连海事大学