专利名称：一种数控高速旋转式自动切断锯的制作方法
技术领域：
本发明属于焊管高速切断锯技术，特别涉及一种数控高速旋转式自动切断锯。
背景技术：
目前，在焊管自动生产线通常采用飞锯机定尺切断设备，由于飞锯机结构复杂、体积较重，加之锯车运动速度快，所以锯车运动惯性大、冲击严重。为了提高切断焊管的定尺精度，通常采用直流电机变频调速和较复杂的伺服控制系统，这样又造成了飞锯机的结构复杂、成本高、维修困难。
发明内容
本发明的目的是针对现有焊管切断设备存在的技术问题，提供一种结构简单新颖、定尺精度高、生产效率高和生产成本低的数控高速旋转式自动切断锯，适用于焊管自动生产线定尺切断和短管快速切断。
本发明包括驱动伺服电机、传动轴、行星齿轮、内齿轮、行星齿轮轴、齿轮架、小齿轮、传动轴齿轮、床身、传动箱体、主轴、主轴齿轮、旋转工作台、电主轴伺服电机和电气控制系统，驱动伺服电机通过法兰盘固定在支承架上，支承架固定在传动箱体上，驱动伺服电机通过同步带驱动传动轴，传动轴下端通过轴承设置在轴承座内，上端固定在旋转工作台上，旋转工作台通过轴承设置在传动箱体上，轴承座固定在传动箱体的下面，行星齿轮轴通过轴承设置在齿轮架上，行星齿轮轴上固定有行星齿轮，并与固定在传动箱体内的内齿轮啮合，齿轮架通过轴承和轴承座设置在传动轴上，固定在传动轴上的传动轴齿轮分别与小齿轮和主轴齿轮啮合，主轴通过轴承设置在齿轮架和旋转工作台上，小齿轮和主轴齿轮分别固定在行星齿轮轴和主轴上，电机支座固定在主轴的上端，电主轴伺服电机设置在电机支座上，电主轴设置有锯片。旋转工作台绕传动轴转动，电主轴伺服电机绕主轴自转，并绕传动轴与旋转工作台相反的方向旋转，通过一定的齿轮传动比，使电主轴伺服电机带动锯片作平动，实现快速切断焊管。
机床电气控制系统包括控制单元、电源模块、主动驱动模块、从动驱动模块、输出模块、输入模块和显示器，控制单元的焊管运行速度信号Axes1输送给主动驱动模块，旋转工作台旋转速度信号Axes3输送给从动驱动模块，电源模块设置在主动驱动模块的侧面，主动驱动模块、从动驱动模块的控制信号分别通过动力电缆输送给电主轴伺服电机和驱动伺服电机，两个伺服电机的反馈信号分别通过同轴旋转变压器经旋转电缆反馈到主动驱动模块和从动驱动模块，IT/Ang为切削锯片的模拟信号，Output、Input为输出、输入信号，分别为输出模块、输入模块提供逻辑控制信号，Vide/panel为显示器信号。
本发明具有结构简单新颖、定尺精度高、生产效率高和生产成本低等优点，适用于焊管自动生产线定尺切断和短管快速切断。
图1是本发明的机床结构示意图；图2是锯片电主轴运动轨迹原理示意图；图3是电气控制系统原理框图；图4是电气控制系统动态操作原理示意图；图5是计算机控制系统动态操作工作流程图；图中1驱动伺服电机、2支承架、3法兰盘、4同步带、5传动轴、6轴承座、7行星齿轮、8内齿轮、9行星齿轮轴、10齿轮架、11小齿轮、12传动轴齿轮、13床身、14传动箱体、15主轴、16主轴齿轮、17旋转工作台、18电机支座、19锯片、20电主轴伺服电机、21控制单元、22电源模块、23主动驱动模块、24从动驱动模块、25输出模块、26输入模块、27显示器。
具体实施例方式
如图所示，结合实施例对本发明的结构作进一步的说明。
如图1所示，一种数控高速自动切断旋转锯，包括驱动伺服电机1、支承架2、法兰盘3、同步带4、传动轴5、轴承座6、行星齿轮7、内齿轮8、行星齿轮轴9、齿轮架10、小齿轮11、传动轴齿轮12、床身13、传动箱体14、主轴15、主轴齿轮16、旋转工作台17、电机支座18、锯片19、电主轴伺服电机20和电气控制系统，驱动伺服电机1通过法兰盘3用螺钉固定在支承架2上，支承架2通过螺栓固定在传动箱体14上，驱动伺服电机1轴上和传动轴5的下端都固定有同步带轮，同步带4设置在两同步带轮之间，驱动伺服电机1通过同步带4驱动传动轴5。传动轴5的下端通过轴承设置在轴承座6内，其上端通过锁紧螺母固定在旋转工作台17上，旋转工作台17通过轴承设置在传动箱体14上。轴承座6通过螺钉固定在传动箱体14的下面，行星齿轮轴9通过轴承设置在齿轮架10上，并由两端的端盖固定。行星齿轮7固定在行星齿轮轴9上，并与固定在传动箱体14内的内齿轮8啮合。齿轮架10通过轴承和轴承座6设置在传动轴5上，固定在传动轴6上的传动轴齿轮12分别与小齿轮11和主轴齿轮16啮合，主轴15通过轴承设置在齿轮架10和旋转工作台17上，小齿轮11和主轴齿轮16分别固定在行星齿轮轴9和主轴15上。电机支座18通过螺母固定在主轴15的上端，电主轴伺服电机20设置在电机支座18上，电主轴设置有锯片19。
锯片电主轴运动轨迹如图2所示，旋转工作台17绕传动轴5转动，电主轴伺服电机20绕主轴15自转，并绕传动轴5与旋转工作台17相反的方向旋转，通过一定的转速关系使电主轴伺服电机20带动锯片19作平动，实现快速切断焊管。锯片19的运动轨迹为三角函数曲线，如a、b、c、d等轨迹点，切削过程中焊管是以一定的速度做直线运动，旋转工作台17的旋转速度应与锯片电主轴的转动速度和被切断焊管的运动速度相同，即为动态跟踪过程。当带有锯片的伺服电机速度与焊管的运动速度相同时开始切削。切削结束后，旋转工作台回到初始位置。
如图3所示，电气控制系统包括控制单元21、电源模块22、主动驱动模块23、从动驱动模块24、输出模块25、输入模块26和显示器27，控制单元的焊管运动速度信号Axes1输送给主动驱动模块23，使锯旋转运动的旋转工作台17的旋转速度信号Axes3输送给从动驱动模块24，电源模块22设置在主动驱动模块23的侧面，主动驱动模块23、从动驱动模块24的控制信号分别通过动力电缆输送给电主轴伺服电机20和驱动伺服电机1，两个伺服电机20和1的反馈信号分别通过同轴旋转变压器经电缆反馈到主动驱动模块23和从动驱动模块24，IT/Ang为切削锯片的模拟信号，Output、Input为输出、输入信号，分别为输出模块25、输入模块26提供逻辑控制信号，Vide/panel为显示器27的信号。
动态操作原理如图4所示，插补器信号XR和动态操作修正值CR经比较器I比较计算后的信号，与螺距误差补偿信号和轴偏码器信号+Xm经比较器II比较计算后的误差补偿值εX控制伺服电机。
为了使旋转锯片能快速动态跟踪钢管的速度，选用了NUM1040M控制机，其良好的开放界面及动态操作功能，为实现高速动态跟踪提供了有力保证。首先，我们将焊管的运行定为主动轴，旋转锯片的旋转工作台为从动轴，其动态操作流程如图5所示。
权利要求
1.一种数控高速旋转式自动切断锯，其特征是，包括驱动伺服电机、传动轴、行星齿轮、内齿轮、行星齿轮轴、齿轮架、小齿轮、传动轴齿轮、床身、传动箱体、主轴、主轴齿轮、旋转工作台、电主轴伺服电机和电气控制系统，驱动伺服电机通过法兰盘固定在支承架上，支承架固定在传动箱体上，驱动伺服电机通过同步带驱动传动轴，传动轴下端通过轴承设置在轴承座内，上端固定在旋转工作台上，旋转工作台通过轴承设置在传动箱体上，轴承座固定在传动箱体的下面，行星齿轮轴通过轴承设置在齿轮架上，行星齿轮轴上固定有行星齿轮，并与固定在传动箱体内的内齿轮啮合，齿轮架通过轴承和轴承座设置在传动轴上，固定在传动轴上的传动轴齿轮分别与小齿轮和主轴齿轮啮合，主轴通过轴承设置在齿轮架和旋转工作台上，小齿轮和主轴齿轮分别固定在行星齿轮轴和主轴上，电机支座固定在主轴的上端，电主轴伺服电机设置在电机支座上，电主轴设置有锯片。
2.如权利要求1所述的数控高速旋转式自动切断锯，其特征是，所述电气控制系统包括控制单元、电源模块、主动驱动模块、从动驱动模块、输出模块、输入模块和显示器，控制单元的焊管运行速度信号Axes1输送给主动驱动模块，旋转工作台旋转速度信号Axes3输送给从动驱动模块，电源模块设置在主动驱动模块的侧面，主动驱动模块、从动驱动模块的控制信号分别通过动力电缆输送给电主轴伺服电机和驱动伺服电机，两个伺服电机的反馈信号分别通过同轴旋转变压器经电缆反馈到主动驱动模块和从动驱动模块，IT/Ang为切削锯片的模拟信号，Output、Input为输出、输入信号，分别为输出模块、输入模块提供逻辑控制信号，Vide/panel为显示器信号。
全文摘要
一种数控高速旋转式自动切断锯，包括驱动伺服电机、传动轴、行星齿轮、内齿轮、齿轮架、传动轴齿轮、主轴、主轴齿轮、旋转工作台、电主轴伺服电机和电气控制系统，传动轴设置在轴承座和旋转工作台上，旋转工作台设置在传动箱体上，行星齿轮与内齿轮啮合，齿轮架设置在传动轴上，传动轴齿轮分别与小齿轮和主轴齿轮啮合，旋转工作台绕传动轴转动，电主轴伺服电机绕主轴自转，并绕传动轴与旋转工作台相反的方向旋转，通过一定的转速关系使电主轴伺服电机带动锯片作平动，实现快速切断焊管，本发明具有结构简单新颖、定尺精度高、生产效率高和生产成本低的数控高速旋转式自动切断锯，适用于焊管自动生产线定尺切断和短管快速切断。
文档编号B23D45/12GK1666837SQ20051004571
公开日2005年9月14日 申请日期2005年1月21日 优先权日2005年1月21日
发明者贾春德, 闫家超, 孙建业, 梁媛, 张志军, 姜增辉 申请人:沈阳理工大学