一种便携式管道四轴切孔机的制作方法

本发明涉及一种空间异型曲面切孔机，尤其涉及一种便携式管道四轴切孔机。

背景技术：

随着世界制造业的增长，中国制造业大国地位逐步确立，与此同时金属切割总量、切割复杂程度与技术要求不断提高。在石油、压力容器、船舶、化工、城市管道等行业中，在管材的异形曲面上切孔及其坡口加工是一个重要环节。目前，大部分制造型企业采用的人工手动切割开孔及坡口加工已经无法满足现在的精度需求；工人劳动强度较大且工作环境恶劣、生产和劳动成本高昂，人工切割后需要手工打磨进行二次加工，工作效率低等问题较为突出。数控切割设备体积庞大、售价高昂且需要专业培训人员操作，难以为中小企业接受。基于以上原因研发一种便携式的具有一定自动化水平的并满足较高精度的易于操作的异形曲面切孔及其坡口切割的机电设备具有广阔的应用前景。

目前哈尔滨工程大学申请的发明专利容器接管相贯线切割机器人其采用十字臂悬挂方式，只能在十字臂的工作空间范围内进行切割作业，难以进行更大空间及范围的移动进行切割作业。本发明专利为便携式，具有体积小重量轻的优势，可以针对特定的待加工件做大空间大范围移动进行现场加工，这是哈尔滨工程大学申请的发明专利容器接管相贯线切割机器人所不具备的。因此，现实中急需一种体积小、总量轻、便于携带且适合现场切割作业的切孔机。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种结构简单、易于实现的便携式四轴切孔机，本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种便携式管道四轴切孔机，包括龙门架机构、旋转机构、伸缩机构、升降机构、枪摆机构，其特征在于：所述龙门架机构下端放置于待切孔管道上，旋转机构固定于龙门架机构中部方形结构处；伸缩机构安装于旋转机构下面；升降机构安装于伸缩机构一侧末端；枪摆机构安装于升降机构下端。所述龙门架机构包括支脚、横梁、固定板、支腿、顶丝、脚轴和脚腿锁紧轴；支脚对称放置，支腿对称安装于其内侧，横梁垂直安装于两支腿上方前后两面分别由四块连接板固定；支脚和支腿可以绕腿轴旋转，当对管道开偏马鞍孔时，人工将二者调整到适当的角度时，可以通过脚腿锁轴进行锁紧，相对于管道偏置放置进行偏马鞍孔切割。

所述旋转机构包括旋转轴、旋转装置外壳、旋转装置托架、旋转电机减速器装置、旋转减速器支架、旋转小齿轮、旋转大齿轮、激光座装置；旋转装置托架安装于龙门架横梁中部，旋转轴通过轴承安装于旋转装置拖架上，使旋转轴可相对旋转装置托架旋转；旋转减速器安装于旋转装置托架的一侧，旋转电机减速器装置同轴心安装于旋转减速器支架处，旋转电机减速器装置输出轴上安装有旋转小齿轮，旋转大齿轮同轴心安装于旋转轴于旋转装置托架下部，并与旋转小齿轮啮合；激光座安装于旋转轴下端。

所述伸缩机构包括伸缩固定座、伸缩滑块、伸缩滑轨、伸缩齿条、伸缩装置挡板、伸缩减速器支架、伸缩小齿轮、伸缩电机减速器装置；伸缩固定座紧固连接于旋转轴下端；伸缩滑块安装于移动固定座下面且与伸缩滑轨镶嵌安装，伸缩滑轨平行固定于伸缩臂上侧；伸缩齿条安装于伸缩臂近于安装滑轨一侧；伸缩减速器支架安装于伸缩固定座开有矩形孔处；伸缩电机减速器装置安装在伸缩减速器支架上；伸缩小齿轮安装在伸缩电机减速器装置的输出轴上，且与伸缩齿条啮合；伸缩装置挡板安装于伸缩臂端部。

所述升降机构包括升降臂、升降框、升降滑块、升降滑轨、升降齿条、升降电机、涡轮蜗杆减速器、升降齿轮轴；所述升降滑轨安装于升降臂一侧，上有升降滑块镶嵌安装，升降齿条安装于升降臂另一侧；升降滑块固定于升降框内侧，升降框外侧固定在移动臂末端；升降电机连接在涡轮蜗杆减速器上，所述涡轮蜗杆减速器安装于升降框切孔较大一侧，所述升降齿轮轴安装在涡轮蜗杆减速器输出轴上并与升降齿条相啮合。

所述枪摆机构包括割枪支架、枪摆电机、枪摆减速器、枪摆减速器支架、枪轴、大锥齿轮、小锥齿轮、割枪、割枪座、割枪夹；所述割枪支架固定安装于升降臂下端；枪摆减速器支架安装于割枪强支架一侧，枪摆减速器安装于枪摆减速器支架切孔处，枪摆电机与枪摆减速器固定连接；小锥齿轮紧固安装在枪摆减速器输出轴上；枪轴通过轴承安装于割枪支架末端切孔处，大锥齿轮安装于枪轴上且靠近小锥齿轮一侧，并与之啮合；割枪座安装于枪轴远离小锥齿轮另一侧，割枪夹与之互相镶嵌安装并置中部夹紧割枪；枪摆电机、枪摆减速器、枪摆减速器支架、大锥齿轮和小锥齿轮外侧安装有割枪壳。

本发明的有益效果是：（1）整体结构简洁轻便易于吊装，适用于大多数施工环境；（2）造价低廉，易为中小企业接受；（3）具有较高的精度水平，管道的切孔质量高。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明伸缩机构结构示意图；

图3是本发明旋转机构结构示意图；

图4是本发明升降机构结构示意图；

图5是本发明枪摆机构结构示意图；

图6是本发明偏马鞍切孔作业效果示意图。

图中：支脚1，横梁2，伸缩臂3，升降臂4，割枪壳5，旋转轴6，旋转装置外罩7，待切孔管道8，顶丝9，支腿10，固定板11，伸缩固定座12，伸缩滑块13，伸缩滑轨14，伸缩齿条15，伸缩挡板16，伸缩减速器支架17，伸缩小齿轮18，升降滑轨19，升降滑块20，旋转电机减速器装置21，旋转装置托架22，旋转减速器支架23，旋转小齿轮24，旋转大齿轮25，升降齿条26，升降电机27，涡轮蜗杆减速器28，升降齿轮轴29，割枪支架30，割枪电机31，割枪减速器32，割枪减速器支架33，枪轴34，割枪座35，割枪夹36，割枪37，大锥齿轮38，小锥齿轮39，激光座40，升降框41，伸缩电机减速器装置42，脚轴43，脚腿锁轴44。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明专利作进一步详细描述：如图1、图2、图3、图4及图5所示，本发明所述的一种便携式管道四轴切孔机，包括龙门架机构（图1）、旋转机构（图3）、伸缩机构（图2）、升降机构（图4）、枪摆机构（图5），其特征在于：所述龙门架机构（图1）安装放置于待切孔管道8上，旋转机构（图3）固定于龙门架机构（图1）中部；所述伸缩机构（图2）安装于旋转机构（图3）下部；所述升降机构（图4）安装于伸缩机构（图2）一侧末端；所述枪摆机构（图5）固定连接于升降机构（图4）下端。所述龙门架机构（图1）包括支脚1、横梁2、连接板11、支腿10、顶丝9、脚轴43和脚腿锁轴44；所述支脚1对称龙门架两侧安装，支脚1通过脚轴43安装支腿10上，支脚1可以相对支腿10绕脚轴43旋转，人工将二者调整到适当的角度时，可以通过脚腿锁轴44进行锁紧，这样，就可实现相对于管道偏置放置进行偏马鞍孔切割；横梁2安装于两支腿10上方两面分别由四块连接板11固定，顶丝9安装在支脚1的两侧螺纹孔处，通过顶丝9实现龙门架水平方位调整，并将龙门架安装在待切孔管道8上。

如（图1）、（图3）所示，所述旋转机构（图3）包括：旋转轴6、旋转装置外壳7、旋转装置托架22、旋转电机减速器装置21、旋转减速器支架23、旋转小齿轮24、旋转大齿轮25、激光座装置40；所述旋转装置托架22安装于横梁2中部，旋转减速器支架23安装于旋转装置托架22一侧，旋转轴6通过轴承安装于旋转装置拖架22上；旋转电机减速器装置21安装于旋转减速器支架23处，旋转电机减速器装置21的输出轴上安装有旋转小齿轮24，旋转大齿轮25同轴心安装于旋转轴6于旋转装置托架22下部，并与旋转小齿轮24啮合；激光座40安装于旋转轴6下端，激光座40内安装有激光器，通过其发射出的激光束照射到管道8的外皮对龙门架进行定位；旋转电机减速器装置21发出动力带动旋转小齿轮24转动，通过齿轮传动以一定传动比带动旋转大齿轮25转动，从而实现旋转轴6的转动。

如（图1）、（图2）所示，所述伸缩机构（图2）包括：伸缩臂3、伸缩固定座12、伸缩滑块13、伸缩滑轨14、伸缩齿条15、伸缩装置挡板16、伸缩减速器支架17、伸缩小齿轮18、伸缩电机减速器装置42；所述伸缩固定座12紧固连接于旋转轴6下端；伸缩滑块13安装于伸缩固定座12下面且与伸缩滑块13镶嵌安装，伸缩滑轨14平行安装于伸缩臂3上侧；伸缩齿条15安装于伸缩臂3近于安装伸缩滑轨14一侧；伸缩减速器支架17安装于伸缩固定座12开有矩形孔处；伸缩电机减速器装置42安装在伸缩减速器支架17上；伸缩小齿轮18安装于伸缩电机减速器装置42的输出轴上，且与伸缩齿条15啮合。由伸缩电机减速器装置42发出动力带动伸缩小齿轮18旋转，通过齿条齿轮啮合传动带动伸缩齿条15移动，从而实现伸缩臂3的伸缩运动。

如（图1）、（图2）、（图4）所示，所述升降机构（图4）包括：升降臂4、升降框41、升降滑块20、升降滑轨19、升降齿条26、升降电机27、涡轮蜗杆减速器28、升降齿轮轴29；所述升降滑轨19安装于升降臂4一侧，升降滑轨19上有升降滑块20镶嵌安装，升降齿条26安装于升降臂4另一侧；升降滑块20固定于升降框41的内侧，升降框41外侧固定在伸缩臂3末端；升降电机27连接在涡轮蜗杆减速器28上，所述涡轮蜗杆减速器28安装于升降框41切孔较大一侧，所述升降齿轮轴29安装在涡轮蜗杆减速器28输出轴上并与升降齿条26相啮合。通过上述安装配置实现了升降臂4的升降运动。

如(图1)、(图5)所示，所述枪摆机构（图5）包括：割枪支架30、枪摆电机31、枪摆减速器32、枪摆减速器支架33、枪轴34、大锥齿轮38、小锥齿轮39、割枪37、割枪座35、割枪夹36、割枪壳5；所述割枪支架30固定安装于升降臂4下端；枪摆减速器支架33安装于割枪支架30一侧，枪摆减速器32安装于枪摆减速器支架33切孔处，枪摆电机31与枪摆减速器32固定连接；小锥齿轮39安装在枪摆减速器32的输出轴上；枪轴34通过轴承安装于割枪支架30的末端切孔处，大锥齿轮38安装于枪轴34上且靠近小锥齿轮39一侧，并与之啮合；割枪座35安装于枪轴34远离小锥齿轮39的一侧，割枪夹36与之互相镶嵌安装并置中部夹紧割枪37。 通过上述安装配置实现了割枪37的角度转动。

工作时，通过控制系统输入调整各轴的运动参数，首先调整旋转轴6下端激光座40内的激光器发射的激光束投影到管道外皮的位置，调整管道四轴切孔机的初始位置。当进行管道偏马鞍切割时，调整支脚（1）与支腿（10）之间角度，形成偏马鞍切孔作业效果（图6），设置切孔半径、坡口角度等参数，开始点火预热，进行异形曲面切孔作业。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。