专利名称：自由行走智能数控气割机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种切割钢铁构件的设备。
目前用来切割钢铁板构件的气割设备切割时一般是在被切割钢板上放置样件，手持割枪蹲着作业。随着科学技术的迅猛发展，已出现了大型龙门式和小型“乌龟式”两种数控气割机，其中前者切割范围大，其宽度可达4-6米，长度可达10米以上，工艺性能好，但其造价昂贵，需40-80万元/台，且占地面积大，需固定厂房和起重行车等配套设施，故一次性投资大；而后者虽投资小、体积小，但其工艺性能又受到极大限制，无法适应大尺寸割件和大批量生产。
本实用新型的目的在于避免背景技术之中的上述不足之处而提供一种自由行走智数控气割机，做到既能切割任意大小、形状的被割构件，又能适应大规模生产、单件生产和维修作业，还无需固定场地，占用空间小，移动使用方便，同时具有造价低、工作效率高、切割机能自由行走的特点。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下这种自由行走智能数控气割机包括气路装置，一台带显示器、操作面板、装有专用软件控制程序的计算机，计算机通过接口板连接并控制电磁定位、自由行走机构。即通过接口板连接步进电机驱动电源和电磁铁控制电路，再由步进电机驱动电源通过x轴向和y轴向步进电机连接自由行走机构；由电磁铁控制电路通过分别连接的8个电磁铁连接自由行走机构，通过步进电机驱动电源连接丝杆驱动步进电机。这样就能达到连接和控制自由行走机构运行的目的。
上述的气路装置仍采用目前数控气割机的气路装置，即仍由总阀、氧气和乙炔两调压阀、点火装置、气嘴、气路管道等组成，仅根据需要对各组成部件的尺寸大小作了一些适应性改动，即并非全部尺寸按比例扩大或缩小。
上述的计算机是本气割机的控制中心，气割机的一切工作方式，包括运行方向、速度等均由通过操作面板输入计算机的指令和装在计算机内的软件程序控制。
本实用新型相比背景技术具有如下特点
1、由于本机采用了两组驱动机构可以分组独立工作和同时协调工作。当分组独立工作时，可控制割枪在两坐标轴方向之一上做直线运动，实现割枪单向行走，能切割宽为0.6-1.2米，长度不限的大型被割件，同时可安装多把割枪切割以提高生产率。当两组驱动机构同时工作时，可实现割枪双向行走，控制割枪在两座标轴方向插补，以形成斜线或弧线，能切割任意大小、形状的被割构件，适应规模化生产、单件生产和维修作业。
2、由于本机设计精巧，故造价低，仅为目前大型数控气割机的10-20％，体积小，无需固定场地，移动使用方便，操作简单易行。
3、由于本机采用了控制电磁通断定位和齿轮齿条的传动特性及当前成熟的数控技术，实现了切割机的自由行走，因而定位准确，切割精度高，劳动强度小。
4、本机能实现自动点火、气压调控、速度控制及远距离控制，能最大限度地避免辐射对人体的伤害。
5、本机由于采用的是电磁定位技术，放可适应对所有磁性材料的切割。
图1为自由行走智能数控气割机的电磁定位、自由行走机构的主视图。
图2为自由行走智能数控气割机的电磁定位、自由行走机构的俯视图。
图3为自由行走智能数控气割机的电磁定位、自由行走机构的左视图。
图4为自由行走智能数控气割机的指令性能表。
图5为自由行走智能数控气割机的原理方框图。
现结合附图和实施方式对本实用新型作进一涉详细说明。
如图5所示，这种自由行走智能数控气割机包括由总阀、氧气和乙炔两调压阀、点火装置、气嘴、气路管道等组成的气路装置。一台带显示器27、操作面板21、装有专用软件控制程序的计算机22，计算机22可以采用单片机等机型。计算机通过接口板23连接并控制电磁定位、自由行走机构，即通过接口板23连接步进电机驱动电源24和电磁铁控制电路25，再由步进电机驱动电源24通过x轴向步进电机M2和y轴向步进电机M3连接自由行走机构26；由电磁铁控制电路25通过分别连接的8个电磁铁YA1、YA2、YA3、YA4、YA5、YA6、YA7、YA8连接自由行走机构26，由步进电机驱动电源24连接丝杆驱动步进电机M1。这样就能达到控制自由行走机构26运行的目的。
如
图1、图2、图3所示，上述的电磁定位、自由行走机构包括外壳平台2上安装的割矩1和步进电机M1，步进电机M1起动时用来驱动丝杆带动割矩1上的割枪在±500mm范围内作精确移动。外壳平台2固定在上支承板3上。在上支承板3上固定有由四个滚动导轨盒4组成x、y两个坐标轴固定的滚动导轨槽，在滚动导轨槽中装有x、y两个坐标轴对应的驱动滑块5、6，驱动滑块5、6上分别装有结构性能完全相同的由步进电机M3、变速器7、驱动齿轮8及由步进电机M2、变速器9、驱动齿轮10组成的两组驱动机构。这两组驱动机构可以同时工作实现上支承板3在x、y轴两方向上的联动。而当只有一组驱动机构工作时，则带动上支承板3作沿x轴或y轴方向直线移动，上支承板3的运动，实际上也就是割枪的切割运动，但这只限制在齿轮齿条传动的设计行程内。上支承板3由多个万向轮11支承在下支承板12上，因而上、下两支承板3、12间的相对运动为纯滚动摩擦。在下支承板12的下方固定安装有由滚珠导轨盒13、14、15、16组成的x、y两坐标轴上的两条导轨槽。如图2中的虚线所示，齿条滑块17、18、19、20分别置栓在导轨槽中，它们的齿条与驱动齿轮8、10相啮合。齿条滑块17、18、19、20的上、下方分别装有相对应的8个电磁块YA1、YA2、YA3、YA4、YA5、YA6、YA7、YA8，各个电磁铁均可自由滑动但配合精密，并由数控指令控制其吸合与松开，以达到齿条滑块17、18、19、20固定定位或滑动行走的需要。由齿轮齿条传运原理可知一齿轮与两齿条同时啮合时，若一齿条固定，齿轮转动，则齿轮自身移动的同时，必使另一齿条移动，且运动方向相同，移动速度为齿轮移动速度的两倍。由于步进电机M2、M3的正反转和电磁铁YA1～YA8吸合松开的不同组合，即可实现下支承板12的不同步块速移动，但由于下支承板12的速度为上支承板3速度的两倍，故下支承板12在x、y轴方向的交替快速移动，正好满足了上支承板3及割矩1连续移动的需要。步进电机M2、M3，电磁铁YA1～YA8的组合性能对应关系见图4的性能表。如图4所示，+n表示顺时针旋转，-n表示及时针旋转，+表示电磁铁YA吸合，-表示电磁铁YA松开，Vg表示工作移动，VK表示快速移动，Bs表示上支承板3，Bx表示下支承板12。
权利要求1.自由行走智能数控气割机包括气路装置，一台带操作面板(21)、装有专用软件控制程序的计算机(22)，其特征在于计算机(22)通过接口板(23)连接并控制电磁定位、自由行走机构，即通过接口板(23)连接步进电机驱动电源(24)和电磁铁控制电路(25)，再由步进电机驱动电源(24)通过x轴向步进电机(M2)和y轴向步进电机(M3)连接自由行走机构(26)；由电磁铁控制电路(25)通过分别连接的8个电磁铁(YA1、YA2、YA3、YA4、YA5、YA6、YA7、YA8)连接自由行走机构(26)，由步进电机驱动电源(24)连接丝杆驱动步进电机(M1)。
2.根据权利要求1所述的自由行走智能数控气割机，其特征在于电磁定位、自由行走机构包括外壳平台(2)上安装的割矩(1)和步进电机(M1)，外壳平台(2)固定在上支承板(3)上，在上支承板(3)上固定有由四个滚动导轨盒(4)组成x、y两个坐标轴固定的滚动导轨槽，在滚动导轨槽中装有与x、y两个坐标轴对应的驱动滑块(5、6)，驱动滑块(5、6)上分别装有结构性能完全相同的由步进电机(M3)、变速器(7)、驱动齿轮(8)及由步进电机(M2)、变速器(9)、驱动齿轮(10)组成的两组驱动机构，上支承板(3)由多个万向轮(11)支承在下支承板(12)上，在下支承板(12)的下方固定安装有由滚珠导轨盒(13、14、15、16)组成的x、y两个坐标轴上的两条导轨槽，齿条滑块(17、18、19、20)分别置栓在导轨槽中，它们的齿条与驱动齿轮(8、10)相啮合，齿条滑块(17、18、19、20)的上、下方别装有相对应的8个电磁铁(yA1、YA2、YA3、YA4、YA5、YA6、YA7、YA8)。
专利摘要自由行走智能数控气割机包括气路装置,带操作面板和专用软件控制程序的计算机,与计算机连接的接口板,与接口板连接的步进电机驱动电源和电磁铁控制电路,步进电机驱动电源连接的丝杆驱动步进电机和通过x、y轴向两步进电机连接自由行走机构,电磁铁控制电路分别连接8个电磁铁连接自由行走机构。能切割任意大小、形状的构件,适应规模化生产、单件生产和维修作业。该机定位准确,切割精度高,造价低,无需占用固定场地,移动使用方便,减轻了辐射对人体的伤害,可适用切割各种磁性材料。
文档编号B23K9/12GK2391712SQ9923398
公开日2000年8月16日 申请日期1999年8月30日 优先权日1999年8月30日
发明者唐文胜, 肖见为, 王宏昌 申请人:湖南华达机械总厂