专利名称：一种管材切割机床的割炬浮动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种管切割机床附件，特别是一种管材切割机床 的割炬浮动装置。
背景技术：
管切割机床工作时，工件需要进行旋转运动，并且割炬进行 移动，从而实现管材的切割。根据切割工艺的要求，割炬和管材 外表面的之间的距离为一恒定值，这样才能保证切割质量和切割 精度。由于管材在出厂时就允许有一定的几何偏差(如外形圆度 误差)，这样管材在旋转时，管材的外表面会忽高忽低，而不一 个理想的圆形。造成管材外表面和割炬之间距离会忽大忽小，不 是一个恒定值。为了保证切割精度，这样就要求在工作时需要对 工件和割炬之间的距离，进行检测，然后进行补偿，从而保证在 工作时，工件和工件之间距离为恒定值。现在在管切割机床上检 测和补偿的方式有两种一种是使用开关对切割轨迹进行预检 测， 一种是采用接近开关的实时检测。目前这两种方式都存有不 足之处
l.预检测补偿方式在管材切割之前，通过接触式开关或光 电开关对切割轨迹进行多点模拟检测，把检测数据输入电气系统 进行补偿，然后再进行切割。这样由于切割轨迹要走两遍，大大 降低了加工效率。并且其补偿值是根据检测到每个点的数据，在 整个轨迹进行插补运算而成的，因而在部分数据上存在一定的偏 差。2.实时检测补偿方式采用电容式接近开关对工件进行检测， 其原理为切割头与工件表面作为电容器的正负级，切割头到工件 表面的距离变化会引起电容的变化，通过检测电容器变化来判断 切割头到工件表面的高度距离变化，通过电气系统补偿来调整切 割头到工件表面的高度距离。其结构为在割炬的一侧或两侧有安装有电容感应式接近开关，在切割过程中通过检测电容的变化， 而实时调整割炬与工件表面之间的距离。首先，这种检测的误差 不是对切割点处，而是在安装接近开关处的误差，如果安装接近 开关和割炬之间的距离比较近，工件表面变化不是很剧烈，可以 近似认为是切割点处的误差。其次这种检测处理数据比较多，并 且需要实时处理，这对电气系统要求高，否则由于数据处理的及 时会有滞后现象发生，造成切割的不准确。 发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种管材切割机床的 割炬浮动装置，使其能实时调节割炬的高度，保证割炬头部和管 材外表面的之间的距离为一恒定值。
为了解决上述技术问题，本实用新型包括固定座和浮动部 分，浮动部分包括支架和设置在支架上的万向滚珠和割炬，支架 可上下滑动的设置在固定座上，工作状态时，万向滚珠与工件顶 部贴合，割炬的头部高于万向滚珠的最低点。割炬的头部与万向 滚珠的最低点距离最好为割炬距离工件表面的最佳距离。
为了提高浮动部分上下运动的灵敏性，所述的固定座和浮动 部分之间连接有悬挂浮动部分的平衡弹簧。
为了适于切削不同壁厚的工件，所述的浮动部分包括有割炬 头部与万向滚珠的最低点的高度差调节机构。
为了便于生产和安装，所述的支架包括联接板、摆杆和压杆， 所述的固定座为导轨安装座，联接板通过竖直设置的直线导轨副 与导轨安装座连接，摆杆和压杆设置在联接板上，割炬设置在摆 杆上，万向滚珠设置在压杆上。
为了提高检测和补偿的准确性，所述的压杆有两个，分别设 置在摆杆的两侧，所述的高度差调节装置为可调节压杆相对联接 板的高度调节装置，压杆的一端通过高度调节装置与联接板连 接，每个压杆上各设置有一个所述的万向滚珠。
为了实现切割中对工件进行打坡口工序，所述的联接板上固 定有可带动摆杆转动的驱动装置，割炬的头部位于摆杆转动轴线上。可保证割炬在摆动过程中，割炬头部为一定点，不随摆动角 度的变化而变化。
为了防止损坏联接板并限定联接板的运动范围，所述的导轨 安装座的底部固定有固定块，固定块上安装有防撞块，防撞块位 于联接板的下方。
为了便于检测浮动部分的起始位置，所述的联接板上安装有 感应块，所述的导轨安装座上安装有位置传感器。
本实用新型的有益效果是本实新型通过与工件顶部贴合的 万向滚珠来带动割炬上下浮动，能够实时调节割炬的高度，实现 实时补偿因管材的不圆度带来的割炬到管材外表面的距离变化 量，保证割炬和管材外表面的之间的距离为一恒定值，并且补偿 速度快，不会产生滞后现象。
并且本实用新型还具有以下优点l.由于有平衡弹簧作用，抵
消了浮动部分的大部分重量，因此在上下两个方向上，均可以轻
松进行检测和补偿，实现了全方位的补偿。并且无需在电气系统
中进行计算补偿，不仅对电气系统的要求不高，而且补偿的速度
更快，不会产生滞后现象。
2. 由于为机械结构，压杆与万向滚珠不怕切割时产生的高温 割渣，因而其与割炬之间的距离，远比接近开关和割炬之间的距 离近，从而在补偿精度上比原先的实时检测更胜一筹。并且浮动 部分在直线导轨副上运动，具有优越的动态响应性能，因而可以 做到准确的实时检测和补偿。
3. 由于保证了割炬与工件表面的距离，工件的切割表面质量 好，不会出现断弧现象。
4. 由于摆动过程中，割炬头部为定点不变，因而在进行坡口 切割时，割炬和工件外表面的距离不变，从而保证了高质量的坡 口切割精度。5.结构简单、操作方便、成本低廉、应用范围广、切割效率高。
图1为本发明的三维立体图； 图2为本发明的主视结构示意图； 图3为图2的左视结构示意图； 图4为图3的A-A剖视图结构示意图， 图5为图1的俯视结构示意图中1、工件，2、万向滚珠，3、割炬，4、夹紧座，5、摆 杆，6、压杆，7、平衡弹簧，8、挂钩，9、联接螺栓，10、感应 块，11、位置传感器，12、调整块，13、防撞块，14、固定块， 15、导轨安装座，16、电机，17、减速机，18、垫圈，19、联接 套，20、联接板，21、直线导轨副。
具体实施方式
如图1-图5所示的一种具体实施例，它包括万向滚珠2、割 炬3、夹紧座4、摆杆5、压杆6、平衡弹簧7、挂钩8、联接螺 栓9、感应块10、位置传感器11、调整块12、防撞块13、固定 块14、导轨安装座15、电机16、减速机17、垫圈18、联接套 19、联接板20和直线导轨副21，直线导轨副21有两个，都竖 直安装在导轨安装座15上，联接板20固定在直线导轨副21的 滑块上，使得联接板20可上下滑动。导轨安装座15的底部通过 螺栓安装有固定块14，固定块14上安装有防撞块13，固定块 14和防撞块13处在联接板20的下方，对联接板20起到限位保 护作用。
如图2所示，联接板20上安装有感应块10，导轨安装座15 上安装有位置传感器11，从而对整个浮动部分的起始位置进行 检测。
如图1、图2所示，导轨安装座15上固定有两个挂钩8，联接板20上固定有两个与两挂钩8相对应的联接螺栓9，每个挂 钩8与其相对应的联接螺栓9间连接有一个平衡弹簧7。如图4 所示，联接板20上固定有电机16和减速机17，减速机17与电 机16直接相连，减速机17连接有一个摆杆5，摆杆5的一端通 过垫圈18、联接套19与减速机17的输出轴连接，摆杆5的另 一端固定有夹紧座4，夹紧座4上设置有割炬3，割炬3的头部 处在减速机17的输出轴的轴线上。如图1、图3、图5所示，联 接板20顶部的两端各固定有一个调整块12，调整块12的下方 各设置有一个压杆6，两压杆6分别处在摆杆5的两侧，调整块 12和压杆6 —端通过螺栓螺母连接，螺母固定在调整块12上， 螺栓螺母螺纹连接，螺栓的下端可转动的卡在压杆6中，通过旋 转螺栓，可使压杆6相对联接板20上下移动，压杆6的另一端 的下侧设置有万向滚珠2。调整块12和连接调整块12和压杆6 的螺栓螺母组成了压杆6相对联接板20的高度调节装置，因为 割炬3的头部相对联接板20的高度不变，压杆6相对联接板20 的高度调节装置即为割炬3的头部与万向滚珠2的最低点的高度 差调节机构。
本浮动装置的原始位置是联接板20与防撞块13的距离为零 (此时浮动部分的重力恰好等于或稍大于的两平衡弹簧7产生 的弹力，其力量的大小可通过调整平衡弹簧7的拉伸量来确定)， 工作时首先通过调整块12调节压杆6的位置，以调整好割炬3 到万向滚珠2之间的高度差；在切割工件1时，首先使联接板 20向上浮动一个距离Tmm(这个距离大于工件外表面在旋转过 程产生的最高点和最低点的距离，以便有足够的补偿距离)，并 使两万向滚珠2贴紧工件1顶部，对工件1产生预压，割炬3 的头部与工件具有一定的距离，通过位置传感器11感应到感应 块10位置，来判断联接板20是否到达准确的位置。
在对工件的加工过程中，工件需要进行旋转运动，由于工件l本身的几何偏差，在旋转过程会产生跳动现象，整个浮动装置 可以对工件1旋转时进行实时检测和补偿，当工件1的表面到割 炬3之间的距离变大时，浮动装置就可以由本身重力驱动向下移 动；当工件1的表面到割炬3之间的距离变小时，由于平衡弹簧 7已经抵消了浮动部分的大部分重力，工件1通过与之接触万向 滚珠2将浮动部分轻易顶起；无论是向下还是向上浮动的过程 中，万向滚珠2始终贴合在工作1表面，保证了割炬3到工作1 表面之间的距离不变。在浮动过程中由直线导轨副21对整个浮 动部分进行导向，保持其原有的接触状态不变。从而在切割过程 中，均保证割炬3与工件1距离不变，实现实时的检测和补偿。
权利要求1. 一种管材切割机床的割炬浮动装置，其特征在于包括固定座和浮动部分，浮动部分包括支架和设置在支架上的万向滚珠(2)和割炬(3)，支架可上下滑动的设置在固定座上，工作状态时，万向滚珠(2)与工件(1)顶部贴合，割炬(3)的头部高于万向滚珠(2)的最低点。
2. 根据权利要求1所述的管材切割机床的割炬浮动装置，其 特征在于所述的固定座和浮动部分之间连接有悬挂浮动部分的平衡弹簧(7)。
3. 根据权利要求1或2所述的管材切割机床的割炬浮动装置，其特征在于所述的浮动部分包括有割炬头部与万向滚珠的最低点的高度差调节机构。
4. 根据权利要求3所述的管材切割机床的割炬浮动装置，其 特征在于所述的支架包括联接板(20)、摆杆(5)和压 杆(6)，所述的固定座为导轨安装座(15)，联接板(20) 通过竖直设置的直线导轨副(21)与导轨安装座(15)连 接，摆杆(5)和压杆(6)设置在联接板(20)上，割炬(3)设置在摆杆(5)上，万向滚珠(2)设置在压杆(6) 上。
5. 根据权利要求4所述的管材切割机床的割炬浮动装置，其 特征在于所述的压杆(6)有两个，分别设置在摆杆(5) 的两侧，所述的高度差调节装置为可调节压杆(6)相对联 接板(20)的高度调节装置，压杆(6)的一端通过高度调 节装置与联接板(20)连接，每个压杆(6)上各设置有一 个所述的万向滚珠(2)。
6. 根据权利要求5所述的管材切割机床的割炬浮动装置，其 特征在于所述的联接板(20)上固定有可带动摆杆(5) 转动的驱动装置，割炬的头部位于摆杆(5)转动轴线上。
7. 根据权利要求6所述的管材切割机床的割炬浮动装置，其特征在于所述的导轨安装座(15)的底部固定有固定块(14)，固定块(14)上安装有防撞块(13)，防撞块(13) 位于联接板(20)的下方。
8. 根据权利要求6所述的管材切割机床的割炬浮动装置，其 特征在于所述的联接板(20)上安装有感应块(10)，所 述的导轨安装座(15)上安装有位置传感器(11)。
专利摘要本实用新型公开了一种管材切割机床的割炬浮动装置，本实用新型包括固定座和浮动部分，浮动部分包括支架和设置在支架上的万向滚珠和割炬，支架可上下滑动的设置在固定座上，工作状态时，万向滚珠与工件顶部贴合，割炬的头部高于万向滚珠的最低点。本实用新型实现了全方位的补偿，而且补偿的速度更快，不会产生滞后现象；浮动部分在直线导轨副上运动，具有优越的动态响应性能，因而可以做到准确的实时检测和补偿；工件的切割表面质量好，不会出现断弧现象；保证了高质量的坡口切割精度；结构简单、操作方便、成本低廉、应用范围广、切割效率高。
文档编号B23K9/28GK201253730SQ20082018732
公开日2009年6月10日 申请日期2008年8月11日 优先权日2008年8月11日
发明者军 孙, 左文收 申请人:山东法因数控机械股份有限公司