一种机械加工用钢管切割装置的制作方法

1.本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种机械加工用钢管切割装置。


背景技术：

2.钢管是一种中空的长条圆形钢材，主要广泛用于石油、化工、医疗、食品、轻工、机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等。另外，在折弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以也广泛用于制造机械零件和工程结构。
3.申请号为202020544393.3，公开了一种五金用切割装置，该实用新型通过第二滑槽和钢管夹具组成可拆卸式结构，通过其可拆卸式结构可以将钢管夹具通过第二滑槽进行快速更换，使其可以适应各种不同尺寸的钢管；上述对比文件需要根据不同尺寸大小的钢管需要更换对应大小尺寸的套筒夹头，这增加了操作者的劳动强度。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种机械加工用钢管切割装置，解决了上述技术背景提出的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种机械加工用钢管切割装置，包括底板，所述底板顶部两侧均固定连接有支撑架，所述底板的顶部设置有调节机构，所述底板的顶部左右两侧均设置有旋转机构，所述底板的顶部前后两侧设置有上料机构和下料机构；所述底板的顶部设有承托机构；两个所述支撑架的顶部之间设置有两个横杆。
6.所述旋转机构包含有第一固定块，所述第一固定块设置有贯穿第一固定块的传动杆，所述传动杆与第一固定块的内部转动连接，所述传动杆的一端延伸段均通过电动伸缩杆与套筒连接，所述传动杆另一端与第一电机输出轴固定连接，所述第一电机安装在与所述第一固定块一侧固定连接的支撑板上。
7.所述承托机构包括多组承托辊，每组所述承托辊均关于旋转机构的旋转中心前后对称设置，所述承托辊均通过承托辊支撑架与转轴固定连接，所述承托辊与承托辊支撑架转动连接，所述转轴两端均通过支撑连杆与支撑架连接，所述转轴与支撑连杆转动连接，所述转轴的一端与固定在支撑连杆上的第二电机的输出轴转动连接。
8.所述上料机构包含第一倾斜板，所述第一倾斜板与底板固定连接，所述第一倾斜板靠近承托机构的一端高度低于另一端高度，所述第一倾斜板靠近承托机构的一端与转轴相贴合且高度相同，所述第一倾斜板通过连杆与底板固定连接。
9.所述下料机构高度低于承托机构，所述下料机构包含第二倾斜板，所述第二倾斜板靠近承托机构的一端高度高于另一端高度；所述第二倾斜板通过连杆与底板固定连接。
10.设所述承托辊旋转半径为r1,设被切割的钢管的半径为r2,设所 述承托辊围绕转轴的旋转中心的半径为r3,设第二电机的旋转角度为 α；设旋转机构的旋转轴线到转轴的垂直高度为h,当第二电机旋转 角度α旋转至使
等式成立时，第二电机停止旋转并锁死。
11.作为本发明的一种优先技术方案，所述上料机构还包括两个上料杆，两个所述上料杆通过轴杆与支撑架相对应的一侧转动连接，两个所述上料杆之间设置有两个连接杆，两个所述连接杆相对的一端与两个连接杆的一侧固定连接，两个所述连接杆相对应的一端通过轴杆转动连接有连接块，所述连接块的底部设置有第一气缸，所述第一气缸与连接板连接。
12.作为本发明的一种优先技术方案，所述连接板的横截面为l形，所述连接板的水平段的顶部一侧与第一气缸螺栓固定连接，所述连接板的竖直段的一端与底板的底部固定连接，所述底板的底部四个拐角处均安装有万向轮，两个所述上料杆的一端均固定连接有限位板。
13.作为本发明的一种优先技术方案，所述调节机构包含有横板，所述横板的两侧均固定连接有滑杆，两个所述横杆相对应的一侧均开设有与滑杆相对应的滑槽，所述横板顶部设置有贯穿横板的连接插杆，所述连接插杆通过横板顶部开设的与其相适配的插槽与横板插接，所述连接插杆之间设置有摇摆杆，所述摇摆杆的中心处通过销轴转动连接有中心杆，所述摇摆杆的一端通过销轴与连接插杆之间铰接，另一端通过销轴铰接有调节块，所述调节块底部设置有第二气缸，所述连接插杆的延伸段的一端固定连接有切割机，所述切割机的输出端传动连接有切割盘。
14.作为本发明的一种优先技术方案，所述滑杆通过滑槽与两个横杆滑动连接，所述中心杆的底部与横板的顶部固定连接，所述第二气缸安装在横板的一侧，所述第二气缸的输出端与调节块的底部固定连接。
15.作为本发明的一种优先技术方案，切割盘一侧设有图像测量系统，所述图像测量系统用于测量切割盘的直径。
16.作为本发明的一种优先技术方案，所述套筒内设有压力传感器，当压力传感器检测到的压力值达到预设值时，所述电动伸缩杆停止伸长。
17.作为本发明的一种优先技术方案，所述滑杆上设有螺纹孔，两个所述支撑架之间设有螺纹杆，所述螺纹杆与滑杆上的螺纹孔螺纹连接，所述螺纹杆与支撑架转动连接，所述支撑架一侧设有驱动螺纹杆转动的第三电机。
18.本发明至少具备以下有益效果：1、本发明通过第二电机、承托辊、第一倾斜板和第二倾斜板等之间的相互配合下，一方面，通过在第二电机、上料组件和下料组件等之间的配合下，实现了自动上下料，工人无需频繁弯腰拾取钢管，较少了劳动强度，保护了工人的腰部，且提高了切割效率。
19.2、本发明通过在第二电机、承托辊等之间的相互配合下，通过 向控制系统输入被切割钢管的半径r2，控制系统通过控制第二电机的 旋转角度，当第二电机旋转角度α旋转至使 等式成立时，第二电机停止旋转并锁死，此时旋转机构旋转轴线与钢 管的轴线重
合，进而实现被切割钢管的轴线与旋转机构轴线自动对正 重合，避免因旋转机构轴线与被切割钢管的轴线不在同一条直线上使 旋转机构带动钢管偏心运动造成切割出的钢管的切口的不齐平的现 象发生，进而提高了本装置的切割质量，同时使本装置适应于不同尺 寸的钢管切割。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明结构示意图；图2为本发明下料机构结构示意图；图3为本发明承托机构结构示意图；图4为本发明调节机构结构示意图；图5为本发明上料机构结构示意图；图6为本发明旋转机构结构示意图；图7为本发明承托机构位于水平位置时的示意图；图8为本发明旋转机构旋转轴线与钢管的轴线重合时承托机构位置示意图；图9为本发明旋转机构向下旋转，放置被切割钢管的结构示意图。
22.图中：1、底板；2、支撑架；3、上料机构；301、第一气缸；302、连接板；303、连接块；304、连接杆；305、限位板；306、上料杆；307、第一倾斜板；4、旋转机构；401、支撑板；402、第一电机；403、传动杆；404、第一固定块；405、电动伸缩杆；406、套筒；5、横杆；6、滑槽；7、调节机构；701、切割盘；702、切割机；703、滑杆；704、第二气缸；705、调节块；706、摇摆杆；707、中心杆；708、连接插杆；709、横板；710、螺纹杆；8、承托机构；801、承托辊；802、承托辊支撑架；803、转轴；804、支撑连杆；805、第二电机；9、下料机构；901、第二倾斜板；10、第三电机；11、万向轮。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.参照图1
‑
9，一种机械加工用钢管切割装置，包括底板1，底板1顶部两侧均固定连接有支撑架2，底板1的顶部设置有调节机构7，底板1的顶部左右两侧均设置有旋转机构4，底板1的顶部前后两侧设置有上料机构3和下料机构9；底板1的顶部设有承托机构8；两个支撑架2的顶部之间设置有两个横杆5；旋转机构4包含有第一固定块404，第一固定块404设置有贯穿第一固定块404的传动杆403，传动杆403与第一固定块404的内部转动连接，传动杆403的一端延伸段均通过电动伸缩杆405与套筒406连接，传动杆403另一端与第一电机402输出轴固定连接，第一电机402安装在与第一固定块404一侧固定连接的支撑板401上；套筒406内设有压力传感器，当压力传感器检测到的压力值达到预设值时，电动伸缩杆405停止伸长。
25.承托机构8包括多组承托辊801，每组承托辊801均关于旋转机构4的旋转中心前后对称设置，承托辊801均通过承托辊支撑架802与转轴803固定连接，承托辊801与承托辊支撑架802转动连接，转轴803两端均通过支撑连杆804与支撑架2连接，转轴803与支撑连杆804转动连接，转轴803的一端与固定在支撑连杆804上的第二电机805的输出轴转动连接。
26.上料机构3包含第一倾斜板307，第一倾斜板307与底板1固定连接，第一倾斜板307靠近承托机构8的一端高度低于另一端高度，第一倾斜板307靠近承托机构8的一端与转轴803相贴合且高度相同，第一倾斜板307通过连杆与底板1固定连接。
27.下料机构9高度低于承托机构8，下料机构9包含第二倾斜板901，第二倾斜板901靠近承托机构8的一端高度高于另一端高度；第二倾斜板901通过连杆与底板1固定连接。
28.通过控制第二电机805旋转角度α，使第二电机805旋转角度α 旋转至使等式成立时，第二电机805停止旋转并锁死；
29.设承托辊801旋转半径为r1,设被切割的钢管的半径为r2,设承托 辊801围绕转轴803的旋转中心的半径为r3,设第二电机803的旋转 角度为α；设旋转机构4的旋转轴线到转轴803的垂直高度为h,当 第二电机805旋转角度α旋转至使
30.等式成立时，第二电机805停止旋转并锁死，此时旋转机构4旋转轴 线与钢管的轴线重合；已知承托辊801旋转半径为r1,被切割的钢管 的半径为r2，承托辊801围绕转轴803的旋转中心的半径为r3,设被 切割钢管的轴线到转轴803的垂直高度为h，为避免旋转机构4带动 钢管偏心运动，应使被切割钢管的轴线到转轴803的垂直高度h＝h, 如图7、8所示，当第二电机805带动承托辊支撑架802旋转角度为 α角度时，则被切割钢管的轴线到转轴803的垂直高度 因为由三角函数可得：由三角形勾股定理得:由由由由
得由由由得为避免旋转机构4带动钢管偏心运动，应使被切割钢管的轴线到 转轴803的垂直高度
h＝h
，即当第二电机805旋转角度α旋转至使 等式成立时，第二电机805停止旋转并锁死。本发明在第二电机805、承托辊801、第一倾斜板307和第二倾 斜板901等之间的相互配合下，一方面，通过在第二电机805、上料 组件3和下料组件9等之间的配合下，实现了自动上下料，工人无需 频繁弯腰拾取钢管，较少了劳动强度，保护了工人的腰部，且提高了 切割效率；第二方面，通过在第二电机805、承托辊801等之间的相 互配合下，通过向控制系统输入被切割钢管的半径r2，控制系统通过 控制第二电机805的旋转角度，当第二电机805旋转角度α旋转至使 等式成立时，第二电机805停止旋转并锁死，此时旋转机构4旋转轴 线与钢管的轴线重合，进而实现被切割钢管的轴线与旋转机构4轴线 自动对正重合，避免因旋转机构4轴线与被切割钢管的轴线不在同一 条直线上使旋转机构4带动钢管偏心运动造成切割出的钢管的切口 的不齐平的现象发生，进而提高了本装置的切割质量，同时使本装置 适应于不同尺寸的钢管切割。
31.上料机构3还包括两个上料杆306，两个上料杆306通过轴杆与支撑架2相对应的一侧转动连接，两个上料杆306之间设置有两个连接杆304，两个连接杆304相对的一端与两个连接杆304的一侧固定连接，两个连接杆304相对应的一端通过轴杆转动连接有连接块303，连接块303的底部设置有第一气缸301，第一气缸301与连接板302连接；连接板302的横截面为l形，连接板302的水平段的顶部一侧与第一气缸301螺栓固定连接，连接板302的竖直段的一端与底板1的底部固定连接，底板1的底部四个拐角处均安装有万向轮11，两个上料杆306的一端均固定连接有限位板305。具体的，通过上料机构3的设置，将钢管放置上料杆306上，接着打开第一气缸301即可将钢管升高至底板1的高度，工人无需频繁弯腰抬取钢管，较少了劳动强度，且保护了工人的腰部；具体的通过连接板302的设置，保证了气第一缸301在
工作中稳定性，保证了上料机构3的稳定运行；具体的，通过万向轮11和限位板305的设置，使得切割装置便于移动，钢管在上料机构3不易掉落。
32.调节机构7包含有横板709，横板709的两侧均固定连接有滑杆703，两个横杆5相对应的一侧均开设有与滑杆703相对应的滑槽6，横板709顶部设置有贯穿横板709的连接插杆708，连接插杆708通过横板709顶部开设的与其相适配的插槽与横板709插接，连接插杆708之间设置有摇摆杆706，摇摆杆706的中心处通过销轴转动连接有中心杆707，摇摆杆706的一端通过销轴与连接插杆708之间铰接，另一端通过销轴铰接有调节块705，调节块705底部设置有第二气缸704，连接插杆708的延伸段的一端固定连接有切割机702，切割机702的输出端传动连接有切割盘701；切割盘701一侧设有图像测量系统，所述图像测量系统用于测量切割盘701的直径；具体的通过第二气缸704、摇摆杆706、中心杆707和连接插杆708等之间的相互配合，在需要调节切割盘701的切割深度时，通过启动第二气缸704，第二气缸704伸长或收缩，使摇摆杆706通过连接插杆708调节切割机702的位置，进而对钢管进行切割；具体的通过设置图像测量系统，可根据图像测量系统测量出的切割盘701的直径用于设备自动提醒工作人员进行更换切割盘701。
33.滑杆703通过滑槽6与两个横杆5滑动连接，中心杆707的底部与横板709的顶部固定连接，第二气缸704安装在横板709的一侧，第二气缸704的输出端与调节块705的底部固定连接；具体的，通过滑杆703和第二气缸704的设置，可以根据切割位置，通过滑杆703调整调节机构7的位置，然后通过第二气缸704调整切割机702的高度位置，便于操作，且安全性高。
34.滑杆703上设有螺纹孔，两个支撑架2之间设有螺纹杆710，螺纹杆710与滑杆703上的螺纹孔螺纹连接，螺纹杆710与支撑架2转动连接，支撑架2一侧设有驱动螺纹杆710转动的第三电机10；通过设置螺纹孔、螺纹杆710和第三电机10等之间的相互配合，在需要调整钢管的切割长度时，通过启动第三电机10，使第三电机10带动螺纹杆710转动，螺纹杆710带动滑杆703在滑槽6内滑动，进而根据需要调整调节机构7的位置，进而调整钢管的切割长度。
35.在使用时，首先向装置控制系统输入被切割钢管的半径r2，然后 将钢管放置在两个上料杆306上，限位板305限制钢管位置，防止掉 落，启动装置，接着控制系统启动第一气缸301，第一气缸301带动 两个上料杆306升起，并使上料杆306远离转轴803一端的高度高于 靠近转轴803一端的高度；使上料杆306上的钢管在自身重力作用下 向转轴803滚动，在第一气缸301启动的同时第二电机805启动，第 二电机805启动并带动转轴803转动，转轴803转动并带动承托辊支 撑架802转动，承托辊支撑架802转动并带动承托辊801转动，使承 托辊支撑架802带有承托辊801一端的高度低于转轴803的高度，进 而使钢管在自身重力作用下向承托辊801滚动，使得钢管滑落在承托 辊801之间，然后控制系统根据输入被切割钢管的半径r2、承托辊 801旋转半径为r1、承托辊801围绕转轴803的旋转中心的半径为r3， 当第二电机805旋转角度α旋转至使 等式成立时，第二电机805停止旋转并锁死，此时旋转机构4旋转轴 线与钢管的轴线重合，然后左右两侧旋转机构4上的电动伸缩杆405 启动并推动套筒406均向钢管靠近并
使钢管套进套筒406内，当套筒 406内压力传感器检测到的压力值达到预设值时，电动伸缩杆405停 止伸长，上述预设值为使套筒103将钢管夹紧的压力；在电动伸缩杆405停止伸长后，控制系统自动启动第一电机402，第一电机402带 动套筒406转动，从而带动钢管转动，然后通过滑杆703调整调节机 构7的位置，接着启动第二气缸704，使摇摆杆706通过连接插杆708 调节切割机702的位置，进而使切割盘701对钢管进行切割，操作便 捷，减少了工人的劳动强度。
36.如图9所示，在切割完成后，控制系统控制电动伸缩杆405收缩， 电动伸缩杆405带动套筒406向两端靠近并使钢管从套筒406内脱 出，然后控制系统控制第二电机805旋转并带动承托辊支撑架802旋 转，使承托辊支撑架802旋转至水平位置即初始状态，然后控制系统 继续控制第二电机805向下旋转，为使切割钢管从承托辊支撑架802 之间落下，应当控制使承托辊801之间的距离大于被切割钢管的直径 2r2时被切割钢管即可从承托辊支撑架802之间落下，由图9可知， 承托辊801之间的距离为
37.由由由由可得即为使切割钢管从承托辊支撑架802之间落下，应当控制使承托辊 801之间的距离大于被切割钢管的直径2r2，由可得2r3(1
‑
cosα)＞2r2，即r3(1
‑
cosα)＞r2。当第二电机805旋转角度α旋转至使r3(1
‑
cosα)＞r2时，即使承托辊801之间的距离大于被切割钢管的直径2r2时，第二电机805停止旋转并锁死，当第二电机805旋转角度α旋转至使r3(1
‑
cosα)＞r2过程中，承托辊支撑架802上的承托辊801之间的间隔间隙增大，被切割好的钢管顺着承托辊支撑架802滑落至第二倾斜板901上，从而最大限度的降低钢管降落的高度，减小钢管掉落后与第二倾斜板901 之间的碰撞力度，从而对钢管进行保护；然后被切割好的钢管顺着第二倾斜板901滑落至下料机构9上的收集槽中，在控制系统控制第二电机805旋转并带动承托辊支撑架802旋转至竖直状态后，控制系统控制第二电机805旋转并带动承托辊支撑架802旋转至初始位置，即水平位置，为下次切割做准备。本发明在第二电机805、承托辊801、第一倾斜板307和第二倾斜板901等之间的相互配合下，一方面，通过在第二电机805、上料组件3和下料组件9等之间的配合下，实现了自动上下料，工人无需频繁弯腰拾取钢管，较少了劳动强度，保护了工人的腰部，且提高了切割效率；第二方面，通过在第二电机805、承托辊801等之间的相互配合下，通过向控制系统输入被切割钢管的半径r2，控制系统通过控制第二电机805的旋转角度，当第二电机805旋
转角度α旋转至使等式成立时，第二电机805停止旋转并锁死，此时旋转机构4旋转轴线与钢管的轴线重合，进而实现被切割钢管的轴线与旋转机构4轴线自动对正重合，避免因旋转机构4轴线与被切割钢管的轴线不在同一条直线上使旋转机构4带动钢管偏心运动造成切割出的钢管的切口的不齐平的现象发生，进而提高了本装置的切割质量，同时使本装置适应于不同尺寸的钢管切割；第三方面，通过在第二电机805、承托辊801等之间的相互配合下，控制系统继续控制第二电机805向下旋转，当第二电机805旋转角度α旋转至使r3(1
‑
cosα)＞r2时，即使承托辊801之间的距离大于被切割钢管的直径2r2时，被切割好的钢管顺着承托辊支撑架802滑落至第二倾斜板901上，从而最大限度的降低钢管降落的高度，减小钢管掉落后与第二倾斜板901之间的碰撞力度，从而对钢管进行保护。