专利名称：数控全回转坡口切割头的制作方法
技术领域：
本发明涉及数控切割领域的无限回转驱动头，具体的说一种数控全回转坡口切割头。
背景技术：
目前，应用于切割机上的全回转坡口切割头有两种。一种是国内普遍应用的切割头偏转机构与转动机构组合而成的全回转坡口切割头。二种是日本小池专用的利用一体化的四边形特性实现X轴与Y轴两个方向的偏转来合成偏转角度与转动角度的切割头。三种是梅塞尔等应用的机械手切割头。第一种其机械原理相对简单、体积小，但其不能实现真正意义上的无限回转。其切割头与机架间有相对转动，因为连接切割头的电缆与管线不能有大的相对转动，因此其切割头回转到一定角度后必需返回原位置，在切割过程中增加了很多无用的多余回转动作。第二种切割头与机架间无相对转动，是一种真正意义上的无限全回转切割头。但其的结构复杂、角度驱动麻烦、结构刚度不易提高等缺点。第三种切割头也是一种真正意义上的无限全回转切割头。但其造价太高，电气与机械结构均过于复杂，不利于应用推广与维修保养。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构合理，结构刚性好、成本低、空间占用少的数控全回转坡口切割头。为了达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是分别在X与Y两个方向上用平行四边形原理实现只的角度偏转，没有位移。再用PLC解析割枪偏转角度与旋转角度为X与Y方向上的的偏转角度。本发明利用空间中的一段线段(割枪)的偏转角度(a)与旋转角度(b)可以分别用这个线段投影到)(Z平面的线段与X轴形成的角度(c) 和投影到H平面的线段与Y轴形成的角度(d)来表示。并且可以用下列公式进行换算c = atan (sin (b) *sin (a) /cos (a) ) ；d = atan 〔 cos (b)氺sin (a)/cos (a)〕；通过以上两个公式可以算出任意与a、b角度对应的c、d角度。本发明的结构包括底座与连接件(1)、后立杆( 、后驱动弧形齿轮付C3)、后驱动步进电机G)、后上连杆(5)、后下连杆(6)、前面板(7)、前驱步进电机(8)、前驱动弧形齿轮付(9)、前立杆(10)、前连杆(11)、割枪架连接板(12)、割枪架(13)、割枪(14)，其特征在于全机构共有前后两套平行四边形机构组成，分别独立控制X与Y方向的转动，所述的Ml 与M2相等，所述的m与N2相等，所述的Kl与K2相等；所述的X和Y两个方向上使割具或其它加工工具发生转动时不使其产生位移，保持其原点不动；所述的前立杆(10)、前连杆与割枪架连接板(12)共同组成特殊平行四边形结构。本发明利用上述原理设计了一种结构简单、刚性好的真正的无限全回转切割驱动头，同时实现割枪中心点只有偏转角度与回转角度，没有位移。本发明的有益效果如下1、结构简单、只用两个轴的自由度实现了无限全回转；
2、结构刚性好，可在高速与大动运惯量的条件下工作。经ANSYS校验其最大变形小于Imm；
3、成本低，因其结构简单、特殊零件少，其制造便用成本较低；4、空间占用少，因其Y轴方向采用新型的四边形结构，其在Y方向占用空间小于国际的同类产品。
图1是本发明的实施例结构示意图；图2是本发明的俯视结构图；图3是本发明的西北方向轴侧视结构示意图；图4是本发明的西南方向轴侧视结构示意图；图5是本发明的侧视结构示意图；图中底座与连接件(1)、后立杆O)、后驱动弧形齿轮付(3)、后驱动步进电机 (4)、后上连杆( 、后下连杆(6)、前面板(7)、前驱步进电机(8)、前驱动弧形齿轮付(9)、前立杆(10)、前连杆(11)、割枪架连接板(12)、割枪架(13)、割枪(14)。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细地描述本发明的结构包括底座与连接件 (1)、后立杆( 、后驱动弧形齿轮付C3)、后驱动步进电机(4)、后上连杆( 、后下连杆(6)、 前面板(7)、前驱步进电机(8)、前驱动弧形齿轮付(9)、前立杆(10)、前连杆(11)、割枪架连接板(12)、割枪架(13)、割枪(14)，其特征在于全机构共有前后两套平行四边形机构组成， 分别独立控制X与Y方向的转动，所述的Ml与M2相等，所述的m与N2相等，所述的Kl与 K2相等；所述的X和Y两个方向上使割具或其它加工工具发生转动时不使其产生位移，保持其原点不动；所述的前立杆(10)、前连杆(11)与割枪架连接板(1 共同组成特殊平行四边形结构。如附图所示，本发明的利用四连杆的特性将一个杆的转动传到远端。所述的尺寸Ml与M2相同，Nl与N2、Kl与K2相同。这样就能保证电机驱动前、后立杆转动时，割枪始终绕割枪中心点转动，并保证割枪中心点在整个割枪偏转、转动过程中无位移。这样再配合割枪的弧压或其它调高方式进行调高，就能保证只需分别调整两个方向的角度来实现真正的无限全回转切坡口了。下面分别解释X与Y方向的偏转原理X方向，步进或伺服电机带动齿轮转动，驱动与其啮合的齿条转动带动主动立杆转动。根据平行四边形的原理，割枪也会绕其圆心点与主动立杆作同方向转动。Y方向，与X方向驱动原理机同。也是用步进或伺服电机驱动主机立杆转动，割枪会绕其圆心与主动立杆做同方向转动。需注意的是，X与Y方高的割枪圆心需重合，这样不论X与Y方高转动都保持割枪原点不动。上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
权利要求
1.数控全回转坡口切割头，包括底座与连接件(1)、后立杆O)、后驱动弧形齿轮付 (3)、后驱动步进电机(4)、后上连杆( 、后下连杆(6)、前面板(7)、前驱步进电机(8)、前驱动弧形齿轮付(9)、前立杆(10)、前连杆(11)、割枪架连接板(12)、割枪架(13)、割枪(14)，其特征在于全机构共有前后两套平行四边形机构组成，分别独立控制X与Y方向的转动。
2.根据权利要求1所述的数控全回转坡口切割头，其特征在于所述的Ml与M2相等，所述的m与N2相等，所述的Kl与K2相等。
3.根据权利要求1所述的数控全回转坡口切割头，其特征在于在所述的X和Y两个方向上使割具或其它加工工具发生转动时不使其产生位移，保持其原点不动。
4.根据权利要求1所述的数控全回转坡口切割头，其特征在于所述的前立杆(10)、前连杆(11)与割枪架连接板(12)共同组成特殊平行四边形结构。
全文摘要
本发明涉及数控全回转坡口切割头，包括底座与连接件、后立杆、后驱动弧形齿轮付、后驱动步进电机、后上连杆、后下连杆、前面板、前驱步进电机、前驱动弧形齿轮付、前立杆、前连杆、割枪架连接板、割枪架、割枪，其特征在于全机构共有前后两套平行四边形机构组成，分别独立控制X与Y方向的转动，所述的M1与M2相等，所述的N1与N2相等，所述的K1与K2相等；所述的X和Y两个方向上使割具或其它加工工具发生转动时不使其产生位移，保持其原点不动；所述的前立杆、前连杆与割枪架连接板共同组成特殊平行四边形结构。本发明的有益效果是结构合理、结构刚性好、成本低。
文档编号B23K37/04GK102554522SQ20101058814
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者施张屹 申请人:施张屹