双偏摆结构无限回转切割装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供双偏摆结构无限回转切割装置，包括电气系统和X-Y驱动系统，所述电气系统包括数控系统、配电柜和等离子电源；所述X-Y驱动系统是一个龙门式的二维运动系统，包括工作台、X轴和Y轴，X轴、Y轴均为直线轴；还包括固定安装在X-Y驱动系统上的无限回转切割头；无限回转切割头包括Z轴运动系统、A轴驱动系统、A面工作台、B轴驱动系统和B面工作台，所述A轴驱动系统驱动A面工作台运动，B轴驱动系统驱动B面工作台运动；割枪固接在B面工作台，通过数控系统的控制实现割枪的五轴联动。本实用新型的有益效果是解决了现有技术中线缆容易缠绕的问题。
【专利说明】双偏摆结构无限回转切割装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于等离子切割设备领域，尤其是涉及一种双偏摆结构无限回转切割装置。
【背景技术】
[0002]数控坡口切割技术在机械机构方面的关键四应该使割枪能够绕一固定点在一定角度的圆锥面上无限回转，且割枪最底部的位置应该是确定的。如果钢板所在平面为xy平面，割枪应该能在轴线垂直于xy平面平行于ζ轴的圆锥面上无限回转作切割运动。所以无论是火焰切割还是等离子切割，关键是设计可以无限回转的回转头机构。现有坡口切割回转头的形式包括:
[0003]1、割枪绕ζ轴旋转。理论上最简单最直观的方法是割枪绕ζ轴旋转。这也是最早的回转头形式。但是在实际应用中，这种回转设计方式有着机构本身无法克服的问题:为使割枪及管线不随回转臂旋转，只有增加防绞轴承；防绞轴承靠近割嘴，工作环境恶劣，轴承寿命短，轴承失效会带来严重的安全问题；要采用特别的机构解决摆角时线缆的收放问题，结构过于庞大、自重太重；传感器、摆角伺服电机的信号与动力传输由碳刷与导电环完成，可靠性差。
[0004]2、割枪绕X、y轴旋转。为了取消防绞轴承并实现无线回转，还有以割枪绕X、y轴旋转来合成ζ轴旋转的回转头设计形式。割枪以割嘴为顶点做切割圆锥运动，割枪本身无旋转运动，无需防绞轴承和线缆收放机构。这种机构较好的解决了绕线和无线回转问题。但是由于旋转固定点在割枪的最下端割嘴处，为了防止电机与钢板相碰，电机不能处于割嘴处，并应与钢板有一定距离。为解决这一问题，一般会将X、y轴中其中一轴倾斜，而绕另一轴的旋转靠平行四边形机构或弧形导轨机构实现摆角。这样又会带来以下问题:结构复杂，制造和安装困难；铰链连接过多，易于磨损，机构精度低，刚性不好；自重太重，惯性大，电机功率要求大。
【发明内容】
[0005]本实用新型要解决的问题是提供一种双偏摆结构无限回转切割装置，实现割枪在一定角度内的无限回转，解决现有技术中线缆缠绕的问题，使工件的焊接坡口切割和批量化生产加工的效率和质量，以及材料利用率方面有明显的提升，而且该设备的造价和制造成本相对降低。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:双偏摆结构无限回转切割装置，包括电气系统和X-Y驱动系统，所述电气系统包括数控系统、配电柜和等离子电源；所述X-Y驱动系统是一个龙门式的二维运动系统，包括工作台、X轴和Y轴，X轴、Y轴均为直线轴；还包括固定安装在X-Y驱动系统上的无限回转切割头；
[0007]所述无限回转切割头包括Z轴运动系统、A轴驱动系统、A面工作台、B轴驱动系统和B面工作台，所述A轴驱动系统驱动A面工作台运动，所述B轴驱动系统驱动B面工作台运动；割枪固接在B面工作台，通过数控系统的控制实现割枪的五轴联动。
[0008]进一步，所述A轴驱动系统包括A轴电机和减速机，所述A轴电机连接减速机后的输出轴连接A面工作台；B轴驱动系统包括B轴电机和皮带传动系统，所述B轴电机与B面工作台通过皮带连接。
[0009]进一步，还包括割枪防撞装置，所述割枪防撞装置包括设置于所述A面工作台的竖直安装板，所述竖直安装板与B面工作台的固定座设有定位结构，所述竖直安装板与固定座的位置变化触发光电开关，所述光电开关的信号反馈给数控系统，数控系统控制割枪返回初始位置。
[0010]进一步，定位结构包括竖直安装板紧靠固定座的面上设有的凹槽，固定座上设有的与凹槽配合的凸榫。
[0011]进一步，所述B面工作台设有割枪定位装置，所述割枪定位装置包括垂直导向机构、夹紧机构、固定座、复位机构和传感器，割枪安装在所述夹紧机构上，所述垂直导向机构分别与所述夹紧块和所述固定座固定连接，所述调节复位机构与所述固定座连接，传感器采集复位机构的信息发送给数控系统。
[0012]本实用新型具有的优点和积极效果是:由于采用上述技术方案，包括电气系统和X-Y驱动系统，电气系统包括数控系统、配电柜和等离子电源；X-Y驱动系统是一个龙门式的二维运动系统，包括工作台、X轴和Y轴，X轴、Y轴均为直线轴；还包括固定安装在X-Y驱动系统上的无限回转切割头，无限回转切割头包括A轴驱动系统和B轴驱动系统，通过数控系统的控制实现割枪的五轴联动；不会导致工作过程因A轴旋转导致B轴的控制电缆围绕A轴缠绕。割枪防撞装置防止割枪碰撞损坏，反应精度高，一旦发生碰撞割枪的情况，切割装置立即停止工作并复位至初始状态并报警，直至故障排除，可以迅速恢复继续工作状态，节省时间并提高工作效率。割枪定位装置定位精度高，一旦割枪接触工件即可由数控系统控制达到预设的高度；
[0013]模块化设计，体积和重量较国外同类产品轻巧、接口简单，方便与任何横梁式切割机配合或集成。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是双偏摆结构无限回转切割装置的无限回转切割头结构示意图；
[0015]图2是割枪定位装置示意图；
[0016]图3是割枪防撞装置示意图；
[0017]图4是割枪防撞装置的竖直安装板与固定座连接部分侧视图。
[0018]图中:
[0019]1、Z轴运动系统2、无限回转切割头 3_1、Α轴驱动系统
[0020]3-2、B轴电机3-3、A面工作台 3-4、B面工作台
[0021]4-1、滑块4-2、滑轨4-3、定位销
[0022]4-4、弹簧4-5、固定座4_6、夹紧块
[0023]5、割枪6-1、 竖直安装板
【具体实施方式】[0024]如图1至4所示，本实用新型提供一种双偏摆结构无限回转切割装置，包括电气系统和X-Y驱动系统，电气系统包括数控系统、配电柜和等离子电源；X-Y驱动系统是一个龙门式的二维运动系统，包括工作台、X轴和Y轴，X轴、Y轴均为直线轴；还包括固定安装在X-Y驱动系统上的无限回转切割头2 ;无限回转切割头2包括Z轴运动系统1、A轴驱动系统3-1、A面工作台3-3、B轴驱动系统和B面工作台3-4，A轴驱动系统3_1驱动A面工作台3-3运动，B轴驱动系统驱动B面工作台3-4运动；割枪5固接在B面工作台3_4，通过数控系统的控制实现割枪5的五轴联动。
[0025]A轴驱动系统3-1包括A轴电机和减速机，所述A轴电机连接减速机后的输出轴连接A面工作台3-3 ；Β轴驱动系统包括B轴电机3-2和皮带传动系统，所述B轴电机3_2与B面工作台3-4通过皮带连接。
[0026]还包括割枪防撞装置，割枪防撞装置包括设置于所述A面工作台3-3的竖直安装板6-1，竖直安装板6-1与B面工作台3-4的固定座4-5之间设有定位结构，竖直安装板6_1与固定座4-5的位置变化触发光电开关，光电开关的信号反馈给数控系统，数控系统控制割枪5返回初始位置。
[0027]定位结构指竖直安装板6-1紧靠固定座4-5的面上设有的凹槽,固定座4-5上设有的与凹槽配合的凸榫。
[0028]B面工作台3-4设有割枪定位装置，割枪定位装置包括垂直导向机构、夹紧机构、固定座、复位机构和传感器，割枪5安装在所述夹紧机构上，垂直导向机构分别与夹紧块和所述固定座固定连接，调节复位机构与固定座连接，传感器采集复位机构的信息发送给数控系统。垂直导向机构由滑块4-1和滑轨4-2构成，滑轨4-2相对滑块4-1可自由移动，滑块4-1固定连接在固定座4-5上，滑轨4-2固定连接在夹紧块4-6上，通过滑块4_1和滑轨4-2来实现夹紧块4-6相对固定座4-5的自由移动；夹紧块4-6为分体式夹紧块，可通过螺栓将割枪5夹紧，并随割枪5 —起移动；调节复位机构由弹簧4-4和定位销4-3组成，弹簧4-4套在定位销4-3上，定位销4-3穿过夹紧块4-6，和固定座4_5固定连接在一起。传感器为光电传感器，可将信号传递给数控系统，通过数控系统控制电机驱动割枪5的移动。
[0029]本实例的工作过程:所述电气系统包括数控系统、配电柜和等离子电源，它们为其他机械设备提供电源、控制功能和保护功能。
[0030]X-Y驱动系统是一个龙门式的二维运动系统包括工作台，其中X轴为齿轮齿条结构实现直线运动，Y轴为滑轮滑轨结构实现直线运动。无限回转切割头2包括Z轴运动系统1，Z轴运动系统I为滚珠丝杠结构实现直线运动。
[0031]本实用新型的一个实施例:在切割开始前要先将割枪5定位至要求的高度。当开始定位时，控制割枪5下降与钢板接触，此时弹簧4-4为无压力状态，当割枪5继续下降，夹紧块4-6相对固定座4-5产生位移，这时弹簧4-4为压紧状态，此时传感器检测到信号，发送给数控系统，数控系统通过设定好的程序控制电机使割枪定位到预设的高度，完成割枪的快速定位过程，这时弹簧4-4自身的弹力使夹紧块4-6回到原位。
[0032]无限回转切割头2是一个独立的模块，包括A轴驱动系统3-1、A面工作台3_3、B轴驱动系统、B面工作台3-4，A轴驱动系统3-1包括A轴电机和减速机，A轴电机连接减速机后的输出轴连接A面工作台3-3，Α面工作台3-3上设有皮带传动系统和B轴电机3_2 ；Β轴驱动系统包括B轴电机3-2，B轴电机3-2与B面工作台3_4通过皮带连接；割枪5固接在B面工作台3-4，通过数控系统中设定的程序控制实现割枪5的五轴联动，按照要求完成工件的切割。
[0033]在切割过程中，工件的翘起有时候很容易撞坏割枪5，当发生撞击时，割枪5在撞击的推动下带动活动板与固定座4-5产生位移，光电开关发出信号给数控系统，控制整个设备停机，避免割枪5再次被撞击，有效的保护了割枪5 ；
[0034]故障处理完后，自动将活动板恢复到正常工作时的位置，割枪5复位，保证割枪5定位准确，保证加工精度。
[0035]作为本实用新型的另一种【具体实施方式】，割枪定位装置主要由数控系统、传感器、垂直导向机构、夹紧块4-6、固定座4-5、调节复位机构组成，垂直导向机构由滑块4-1和滑轨4-2构成，滑轨4-2相对滑块4-1可自由移动，滑块4-1固定连接在固定座4_5上，滑轨4-2固定连接在夹紧块4-6上，通过滑块4-1和滑轨4-2来实现夹紧块4_6相对固定座4_5的自由移动；夹紧块4-6为分体式夹紧块，可通过螺栓将割枪5夹紧，并随割枪5 —起移动；调节复位机构由一对永磁铁组成，其中一个永磁铁固定连接在固定座4-5上，另一个永磁铁固定连接在夹紧块4-6上。传感器为光电传感器，可将信号传递给数控系统，通过数控系统控制电机驱动割枪5的移动。
[0036]本实例的工作过程:当开始定位时，控制割枪5下降与钢板接触，此时两个永磁铁为吸合状态，当割枪5继续下降，夹紧块4-6相对固定座4-5产生位移，同时带动永磁铁相互分开，此时传感器检测到信号，发送给数控系统，数控系统通过设定好的程序控制电机使割枪定位到预设的高度，完成割枪的快速定位过程，这时两个永磁铁的相互吸力使夹紧块4-6回到原位。
[0037]其他结构与第一实施例相同，工作方式也一致，这里不做赘述。
[0038]以上对本实用新型的两个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.双偏摆结构无限回转切割装置，包括电气系统和X-Y驱动系统，所述电气系统包括数控系统、配电柜和等离子电源；所述X-Y驱动系统是一个龙门式的二维运动系统，包括工作台、X轴和Y轴，X轴、Y轴均为直线轴；其特征在于:还包括固定安装在X-Y驱动系统上的无限回转切割头； 所述无限回转切割头包括Z轴运动系统、A轴驱动系统、A面工作台、B轴驱动系统和B面工作台，所述A轴驱动系统驱动A面工作台运动，所述B轴驱动系统驱动B面工作台运动；割枪固接在B面工作台，通过数控系统的控制实现割枪的五轴联动。
2.根据权利要求1所述的双偏摆结构无限回转切割装置，其特征在于:所述A轴驱动系统包括A轴电机和减速机，所述A轴电机连接减速机后的输出轴连接A面工作台；B轴驱动系统包括B轴电机和皮带传动系统，所述B轴电机与B面工作台通过皮带连接。
3.根据权利要求1或2所述的双偏摆结构无限回转切割装置，其特征在于:还包括割枪防撞装置，所述割枪防撞装置包括设置于所述A面工作台的竖直安装板，所述竖直安装板与B面工作台的固定座设有定位结构，所述竖直安装板与固定座的位置变化触发光电开关，所述光电开关的信号反馈给数控系统，数控系统控制割枪返回初始位置。
4.根据权利要求3所述的双偏摆结构无限回转切割装置，其特征在于:所述定位结构包括竖直安装板紧靠固定座的面上设有的凹槽，固定座上设有的与凹槽配合的凸榫。
5.根据权利要求1或4所述的双偏摆结构无限回转切割装置，其特征在于:所述B面工作台设有割枪定位装置，所述割枪定位装置包括垂直导向机构、夹紧机构、固定座、复位机构和传感器，割枪安装在所述夹紧机构上，所述垂直导向机构分别与所述夹紧块和所述固定座固定连接，所述调节复位机构与所述固定座连接，传感器采集复位机构的信息发送给数控系统。
【文档编号】B23K37/00GK203390421SQ201320319791
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月5日 优先权日:2013年6月5日
【发明者】刘文强, 宋彦良 申请人:天津市华利兴精密机械有限公司