本发明涉及工件切断时所使用的为了调整各种焊枪角度的焊枪角度调整机构及具有该机构的切割装置。
背景技术：
采用激光或气体或等离子的切断装置中所安装的焊枪，一般用于通过前后左右的二维运动，将铁板切割成所需形状。如此切断焊枪的所切断的铁板切割面是垂直形态。即相对于铁板的上表面呈直角。
然而，在实际产业现场中，很多时候要求铁板的切断面呈斜面，例如，为了将两张铁板对焊，对焊面形成斜面，或将一张铁板需要倾斜地立起来焊接于另一张铁板时，铁板的边上需要形成倾斜面。
过去为了在铁板上形成倾斜面的方法，有先利用切断焊枪形成垂直的截面，然后利用其它切割装置机械加工成倾斜面。当然，这样的一系列加工，其加工本身很复杂，不方便，生产效率低，导致成本提高。
为了解决这样的问题，利用多种方式的连杆机构或机器人关节等，也曾开发出可使焊枪本身翻转所需角度的，即可完成坡口切割的装置。
例如，国内专利公告第10-2009-0018260号(旨在带角度切断的焊枪旋转装置及利用该装置的cnc切割机)中公开了一种焊枪旋转装置，其包括垂直的第一旋转轴和倾斜连接于所述第一旋转轴的第二旋转轴及连接于所述第二旋转轴的切割焊枪。所述切割焊枪位于第二旋转轴和同轴上，因此，与第二旋转轴相同的倾角状态下工作。
然而，上述以往焊枪旋转装置，切割焊枪对第一旋转轴的角度是固定的，因此存在切割焊枪的精密角度调整困难的缺点。即，垂直的第一旋转轴不动的情况下，不可能只调整切割焊枪的角度。
为了调整切割焊枪的角度，需要移动整个机器的门架，这时切割焊枪下端的位置发生变化，因此通过后面的操作，必须补偿相当于切割焊枪位移量的距离。这是使整个作业速度变慢的主要原因。这是因为包括门架位置调整在内的位置变更，要比切割焊枪的位移速度慢之故。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决上述存在问题，通过特别设置的焊枪翻转连杆可独立地实现焊枪的角度调整，因此其灵活性好，作业速度快，生产效率高，尤其因采用了丝杠和连杆机构，可细微地变更焊枪的角度，因此可提供最适合于精密切割作业所需焊枪角度调整机构及具有该机构的切割装置。
为了实现上述目的本发明的焊枪角度调整机构，其特征在于，包括升降部，所述升降部以支撑于框架的状态下被驱动部驱动做升降运动；和旋转力发生部，所述旋转力发生部连接于升降部，并被升降部带动，产生旋转力；和连杆单元，所述连杆单元连杆连接于旋转力发生部，将来自旋转力发生部的旋转力转换成直线运动；和翻转连杆，所述翻转连杆连接于连杆单元，被来自连杆单元的运动力带动发生翻转；以及焊枪支架，所述焊枪支架在安装于所述翻转连杆的状态下支撑焊枪。
另外，所述升降部，其特征在于，包括升降机机身，所述升降机机身受到来自驱动部的动力，在一定范围内做升降运动；和升降杆，所述升降杆以固定于所述升降机机身的状态下向下延伸，并连接于所述旋转力发生部；所述旋转力发生部，包括一个以上连杆驱动轴，所述连杆驱动轴被升降杆带动做轴旋转运动。
另外，所述旋转力发生部，其特征在于，包括支撑外壳，所述支撑外壳设置于所述框架下部；和上皮带轮和下皮带轮，所述上皮带轮和下皮带轮上下隔离地设置于所述外壳内；和皮带，所述皮带连接上皮带轮和下皮带轮，并与升降杆结合在升降杆的升降运动过程中使上皮带轮和下皮带轮旋转；所述连杆驱动轴，支撑所述上皮带轮和下皮带轮，构成将上下皮带轮的旋转力传递至连杆机构的皮带轮轴。
而且，所述连杆单元，其特征在于，包括一对i连杆，所述一对i连杆，相互平行地以隔离状态垂直地延伸；和连接连杆，所述连接连杆受到从所述皮带轮轴传来的旋转扭矩，做回动运动，并通过连接销可回动地连接于两侧的i连杆的连接连杆。
另外，所述连接连杆，其特征在于，包括回动部，所述回动部以所述皮带轮轴为中心做回动运动；和连接部，所述连接部与所述回动部的端部形成一体，并与所述回动部的长度方向正交的方向延伸，其两端通过连接销，与两侧的i连杆相连。
另外，所述翻转连杆，其特征在于，所述翻转连杆通过连接销可回动地与其两端的所述i连杆的下端相连，所述焊枪支架位于所述连接销和连接销之间的中部。
另外，为达到所述目的的本发明切割装置，其特征在于，包括升降部，所述升降部支撑于框架的状态下被驱动部带动做升降运动；和旋转发生部，所述旋转发生部可转动地设置于框架下部，所述升降部的升降运动所带动产生旋转力；和连杆单元，所述连杆单元与旋转力发生部连杆连接，将来自连杆单元的旋转力转换成直线运动；翻转连杆，所述翻转连杆连接于连杆单元，被来自连杆单元的运动力带动发生翻转；和焊枪支架，所述焊枪支架在安装于所述翻转连杆的状态下支撑焊枪的，由以上部件组成的焊枪角度调整机构；以及设置于所述框架的下端，使旋转力发生部发生轴旋转的轴旋转首端；位于所述框架上，与所述焊枪的后端相连，支撑沿着长度方向延伸的软焊枪引线，并联动于焊枪的角度运动，升降焊枪引线的引线升降部。
另外，所述引线升降部，其特征在于，包括垂直杆，所述垂直杆以固定于框架的状态下垂直向上延伸；和引线支架，所述引线支架以与焊枪引线的一部分结合的状态下，相对于垂直杆可进行升降运动地被支撑；以及支架位置调整部，所述支架位置调整部可调整所述支架的高度。
而且，所述升降部，其特征在于，包括升降机机身，所述升降机机身受到来自所述驱动部的动力，在一定范围内做升降运动；和升降杆，所述升降杆在固定于所述升降机机身的状态下，向下延伸，并与所述旋转发生部连接；所述旋转发生部，包括一个以上连杆驱动轴，所述连杆驱动轴与所述升降杆的升降运动所带动。
另外，所述旋转发生部，其特征在于，包括支撑外壳，所述支撑外壳设置于所述框架的下部；和上皮带轮和下皮带轮，所述上皮带轮和下皮带轮在所述支撑外壳内相互隔离地设置；和皮带，所述皮带与所述升降杆相结合，当升降杆做升降运动时，使上皮带轮及下皮带轮旋转；所述连杆驱动轴，支撑所述上皮带轮及下皮带轮，构成将上下皮带轮的旋转力传递给连杆单元的皮带轮轴。
另外，所述连杆单元，其特征在于，包括一对i连杆，所述一对i连杆相互平行地以隔离状态垂直延伸；和连接连杆，所述连接连杆从所述皮带轮轴接受转动扭矩做旋转运动，并通过连接销与两侧的i连杆可回动地连接。
而且，所述连接连杆，其特征在于，包括回动部，所述回动部以皮带轮轴为回动轴做回动运动；和连接部，所述连接部与回动部的端部形成一体，并与所述回动部的长度方向正交的方向延伸，其两端通过连接销与两侧的i连杆相连接。
另外，所述翻转连杆，其特征在于，通过连接销与其两端的所述i连杆的端部可回动地连接，所述焊枪支架位于连接销和连接销之间的中部。
发明的有益效果
如上所述，本发明的焊枪角度调整机构及具有该机构的切割装置，通过特别设置的焊枪翻转连杆可独立地实现焊枪的角度调整，因此其灵活性好，作业速度快，生产效率高，尤其因采用了丝杠和连杆机构，可细微地变更焊枪的角度，因此最适合于精密切割作业。
附图的简单说明
图1为本发明实施例中具有焊枪角度调整机构的切割装置示意图。
图2为上述图1所示切割装置的正视图。
图3为上述图1所示切割装置上部结构的放大示意图。
图4及图5为本发明实施例中为说明角度调整机构的图。
图6a及图6b为说明上述图4所示角度调整机构工作原理的图。
图7及图8为说明上述图1所示切割装置的整个动作的图。
具体实施方式
以下我们参考本发明的一个实施例的附图，做进一步详细的说明。
图1为根据本发明实施例具有焊枪角度调整机构(55)的切割装置(11)的示意图，图2为上述图1所示切割装置的正视图。另外，图3为上述图1所示切割装置上部结构的放大示意图。
本实施例中焊枪角度调整机构(55)是包含于切割装置(11)内的一个组成部分，将与角度调整机构(55)的说明同时进行。
如图所示，本实施例中的切割装置(11)，包括提供内部空间的外壳(13)，固定于所述外壳(13)上部的固定框架(16)，设置于所述固定框架(16)上的第1输出部(17)，以及通过所述第一输出部(17)做升降运动的升降部。
首先，所述外壳(13)是呈大致箱式形态的钢制体，其底部具有支撑环(15)，所述支撑环(15)提供外壳(13)向下面开放的贯穿口(15a)，所述贯穿口(15a)是后述升降杆(23)通过的孔。
所述固定框架(16)为固定于外壳(13)上部的支撑体，支撑为使丝杠(17e)做轴旋转的升降感应电动机(17a)，驱动皮带轮(17b)，从动皮带轮(17c)以及传动皮带(17d)。
所述传动皮带(17d)起到升降感应电动机(17a)工作时，将驱动皮带轮(17b)的旋转力传递至从动皮带轮(17c)的作用。而且，所述从动皮带轮(17c)的旋转中心固定有丝杠(17e)。所述丝杠(17e)受到升降感应电动机(17a)的驱动，做双向轴旋转，从而实现升降机机身(19)的升降。
所述升降机机身(19)是啮合于丝杠(17e)的部件，其一侧具有垂直的导轨(19a)。所述导轨(19a)支撑于设于固定框架(16)中的轨道导向(16a)，引导升降机机身(19)的垂直方向的升降运动。
而且，所述升降机机身(19)的下部具有支架盒(19b)，所述支架盒(19b)是盘装部件，其固定于升降机机身(19)的下部，其内部容纳转盘(21)。所述转盘(21)与轴承(无图示)一同，可在容纳于支架盒(19b)的状态下旋转，并且所述转盘(21)下部有升降杆(23)平行地垂直延伸。
如此，由于转盘(21)可在容纳于支架盒(19b)的状态下旋转，如图4所示，可使支架外壳(39)向箭头z方向轴旋转。这意味着外壳(13)固定状态下，支撑外壳(39)可任意做轴旋转。
另外，所述外壳(13)中具有引线升降部。所述引线升降部是固定连接于焊枪(10)后端的软引线的部分，当焊枪(10)的后端上升时，起着将引线(10a)抬升至上升高度的作用。没有所述引线升降部时，切割装置的工作过程中引线下坠，有可能影响迅速运行。当然，当焊枪(10)的后端下降时，也起到将所述引线升降部下降至相应对的下降高度之作用。
所述引线升降部，以固定在所述外壳(13)下端的状态下，垂直向上延伸，由一侧具有导轨(27a)的垂直杆(27)，支撑所述导轨(27a)上升的夹持支架(29)，固定于所述夹持支架(29)的引线支架(29a)。所述引线支架(29a)呈环状，焊枪引线(10a)通过其内部而被固定。
而且，所述垂直杆(27)的侧面设有空气弹簧(31)，所述空气弹簧(31)起到调整夹持支架(29)高度的作用。例如，当焊枪(10)的后端上升时，提升夹持支架(29)，使之达到上升高度，相反，焊枪(10)的后端下降时，放下夹持支架(29)，使之达到下降高度，以防止焊枪引线(10a)松弛。
理所当然，只要能实施这些功能，就有很多能够替代空气弹簧(31)的其他升降手段。
图4及图5是本发明实施例中为说明角度调整机构(55)的图。
一方面，所述外壳(13)的下部设有轴旋转电动机(35)和驱动齿轮(37)以及从动齿轮(33)。所述轴旋转电动机(35)被从外部传递来的控制信号所驱动，使驱动齿轮(37)按所需方向旋转。
所述从动齿轮(33)与驱动齿轮(37)啮合，当驱动齿轮(37)旋转时从动，使角度调整机构(55)按z方向轴旋转。
所述从动齿轮(33)的下面设有为产生旋转扭矩的角度调整机构(55)。
所述角度调整机构(55)，由固定于所述从动齿轮(33)下面的支撑外壳(39)，在所述支撑外壳(39)的容纳空间(39c)内上下隔离设置的上皮带轮(41)及下皮带轮(43)，连接所述上下皮带轮(41,43)的皮带(45)，位于所述升降杆(39)的下部，连接升降杆(23)和皮带(45)的皮带固定支架(25)，以及设置于支撑外壳(39)后面的连杆单元构成。
所述从动齿轮(33)和支撑外壳(39)相结合的部分备有一定内径的贯穿口(39b)。所述贯穿口(39b)是升降杆(23)向下通过的通道。所述升降杆(23)的上端固定于转盘(21)的状态下，垂直向下延伸，其下端与皮带固定支架(25)相结合。
尤其，所述贯穿口(39b)的几何中心点与切割装置(11)按箭头z方向旋转的假想垂直线(图6的a)重合。即，所述支撑外壳(39)，以通过贯穿口(39b)中心点的假想垂直线(a)为轴心旋转。所述垂直线(a)也是角度调整机构(55)的旋转轴心。
支撑外壳(39)的形态上，所述垂直线(a)从支撑外壳(39)的前面经过。这意味着支撑外壳(39)以垂直线(a)为中心公转。
而且，所述垂直线(a)始终经过焊枪(10)的下端。即，焊枪(10)与角运动不相干，其下端始终与所述垂直线(a)重合。其结果焊枪(10)下端无论焊枪(10)是垂直立着还是处于左右翻转状态，始终与角度调整机构(55)的轴旋转轴心重合。
所述支撑外壳(39)具有向前方开放的容纳空间(39c)。所述容纳空间(39c)容纳上皮带轮(41)和下皮带轮(43)以及皮带(45)，底部设有支架导向(39d)。
所述支架导向(39d)是向垂直方向延伸的导向部件，引导固定支架(25)的升降运动。
所述皮带固定支架(25)可滑动地支撑于支架导向(39c)的同时，通过皮带固定部(25a)固定于皮带(45)。从而，随着升降感应电动机(17a)的运行升降杆(23)做升降运动时，上下皮带轮(41，43)做旋转运动。
所述上下皮带轮(41，43)的皮带轮轴(图6的49b)，兼有连杆单元的t连杆(49)的回动轴作用。即，起到连杆驱动轴的作用，也起到为使t连杆(49)左右回动而传递扭矩的传动功能。
所述连杆单元，包括位于所述支撑外壳(39)的后方固定于皮带轮轴(49b)的t连杆(49)，以及通过连接销(49a)与t连杆相连的一对i连杆(47a，47b)。
所述t连杆(49)大致呈罗马字形态，从皮带轮轴(49b)接受旋转扭矩做回动运动，是将i连杆(47a，47b)向相反方向升降的连接连杆。
所述i连杆(47a，47b)垂直延伸，是具有相互平行结构的部件，其通过两个t连杆(49)相连。
而且，如后面所述，两个i连杆(47a，47b)，通过t连杆(49)的作用，做相反方向的升降运动。如果图上的右侧i连杆(47a)下降时，左侧i连杆(47b)则上升，相反，如果右侧i连杆(47a)上升时，左侧i连杆(47b)则下降。
另外，所述i连杆(47a，47b)的下端设有焊枪翻转连杆(51)。所述焊枪翻转连杆(51)为具有焊枪支架(53)的部件，其两端通过连接销(51a)与两侧的i连杆(47a，47b)相连。所述焊枪翻转连杆(51)，i连杆(47a，47b)做升降运动时，向左右倾斜，翻转支撑着的焊枪(10)。焊枪(10)无论是处于垂直状态还是倾斜状态，焊枪下端保证不脱离角度调整机构(55)的旋转轴心。
所述焊枪支架(53)以固定在焊枪翻转连杆(51)的状态下，起到支撑焊枪(10)的作用。尤其，所述焊枪(10)以容纳于焊枪支架(53)的状态下，可做轴旋转。因此，假如说即使焊枪引线(10a)固定于引线支架(图3的29a)，角度调整机构(55)也可以充分做轴旋转。即使角度调整机构(55)做轴旋转，焊枪引线(10a)也不会缠绕。
图6a及图6b为说明上述图4所示角度调整机构(55)的工作原理的图。
在说明工作原理之前，先分析一下所述t连杆(59)的机构，所述t连杆(59)由其下端以所述皮带轮轴(49b)为轴心做回动运动的回动部(49d)，与所述回动部(49d)形成一体，并与回动部(49d)的长度方向正交方向延伸的连接部(49c)来构成。
所述回动部(49d)连接于连接部(49c)的中部。另外，连接部(49c)的两端通过连接销(49a)与两侧的i连杆(47a，47b)相连。
如图6a所示，两侧的i连杆(47a，47b)处于同一高度。因此，所述连接部(47c)和焊枪翻转连杆(51)处于水平状态。另外，支撑于焊枪翻转连杆(51)的焊枪(10)处于垂直状态。尤其，所述焊枪(10)的下端与垂直线(a)重合。
在上述状态下驱动升降感应电动机(图2的17a)时，所述升降杆(23)无论是在上升还是下降，均向垂直方向移动，从而t连杆向某一方向回动。
如图6b所示，所述t连杆(49)以皮带轮轴(49b)为回动轴，在图纸上以顺时针方向回动。所述皮带轮轴(49b)被支撑外壳(39)束缚，所以只能做轴旋转，不能向上下左右移动。
只要如图6b所示那样，所述t连杆(49)按顺时针方向旋转时，i连杆(47a，47b)整体向垂直线(a)的侧面移动，一侧的i连杆(47a)上升，另一侧的i连杆(47b)下降。这时，理所当然地所述焊枪翻转连杆(51)也与连接部(49c)相同的角度倾斜。
而且，所述焊枪(10)的下端，依然与垂直线(a)重合。这样的动作，t连杆(49)向相反方向旋转时也是一样的。
图7及图8为说明上述图1所示切割装置(11)的整个动作的图。
图7是在所述升降感应电动机(17a)的作用下，支架盒(19b)和皮带固定支架(25)处于最大下降状态。这也是上下皮带轮(41,43)按箭头是s方向旋转的状态。
随着所述上下皮带轮(41，43)的旋转，支撑外壳(39)后面的t连杆(49)按图纸上的顺时针方向回动，使一侧i连杆(47a)上升，另一侧i连杆(47b)下降。从而，焊枪翻转连杆(51)也向相应方向倾斜，焊枪(10)也处于角度运动状态。
在这种状态下，移动切割装置(11)的同时，旋转从动齿轮(33)，按铁板的切割预定线，移动焊枪(10)的下端，进行切割作业。
如图8所示，为使所述焊枪(10)向相反方向倾斜，通过升降感应电动机(17a)，提升支架盒(19b)和皮带固定支架(25)。通过这样的上升过程，上下皮带轮(41,43)按箭头t方向旋转，i连杆(47a,47b)在图纸上移动至支撑外壳(39)的左侧。
理所当然，i连杆(47a,47b)向左侧移动时，一侧的i连杆(47a)下降，另一侧i连杆(47b)上升。从而，焊枪翻转连杆(51)也按相应方向倾斜，支持焊枪(10)保持倾斜状态。在这种状态下，沿着铁板的预定切割线，移动焊枪(10)的下端，持续进行切割。
以上，通过本发明的实施例做了详细说明，但是本发明并不仅限于以上实施例，在本发明的技术构想范围内，具备通常知识的人，可进行很多种变化。