CN101947686B - 数控等离子六轴五联动坡口切割机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控等离子六轴五联动坡口切割机，其主机的机箱顶上安装旋转电机，并与机箱内的滚珠丝杆连接，滚珠丝杆的上端安装小齿轮、中部与滑块螺纹连接，滑块的一端与机箱侧壁上的垂直导轨凹凸槽配合、另一端与复位接近开关连接，复位接近开关与机箱侧壁上的限位块对应；机箱还设有空心旋转轴，旋转轴上连接大齿轮，大齿轮与小齿轮啮合，旋转轴的下端与“C”形连接件上端固定，“C”形连接件上安装摆动电机驱动的减速箱，减速箱经齿轮与半圆形齿条啮合，该齿条上安装割炬座，割炬夹持器置于割炬座的接触面上，割炬座的接触面上镶嵌有磁铁，防碰接近开关垂直安装在夹持器的通孔内。具有回转复位准确，垂直度在线补偿，切割精度高的特点。

Description

数控等离子六轴五联动坡口切割机

一、技术领域

本发明涉及一种数控等离子坡口切割机，具体涉及一种数控等离子六轴五联动坡口切割机。

二、背景技术

数控等离子坡口切割机，是一种多轴联动的复合运动切割机，可一次成型V、X、Y等型坡口，将传统切割、铣削等多道工序完成的坡口加工一次完成，大大提高了效率、节约了资源。目前使用的数控等离子坡口切割机已发展到六轴五联动形式，自动化程度更高。等离子切割最致命的缺陷是弧形的不垂直，从而造成切割工件的被切面成倾斜面。早期美国进口等离子的不垂直度高达7度，美国最新的HPR系列精细等离子切割不垂直度任达3～5度。由于等离子弧的不垂直形而造成切割角度与设定角度有较大误差，从而影响工件的尺寸精度。解决的方法是提高回转装置和防碰撞装置的精度，使其结构更合理，并应防止电缆线缠绕。

中国专利CN101733532A公开了一种等离子坡口切割机的回转机构，包括导向杆、滚珠丝杠、连接架、伺服电机A、伺服电机B、摆动头、固定盘、等离子割炬，伺服电机A与减速器A的转轴在同一轴线上、伺服电机B与减速器B的转轴在同一轴线上，减速器A的输出轴通过C型螺母、法兰盘与伺服电机B连接，减速器B的输出轴通过C型螺母、法兰盘与摆动头连接，减速器A的转轴与减速器B的转轴轴线呈空间相互垂直，等离子割炬的电缆和软管固定在伺服电机A的上端。该发明的伺服电机A经减速器A的输出轴通过C型螺母、法兰盘与伺服电机B连接，可实现水平360°回转，保障了运动精度，但结构仍复杂。

由于传统割炬防碰撞装置都是采用弹簧方式，影响了切割精度。中国专利CN201455733U公开了一种数控等离子坡口切割机坡口切割头防碰撞保护装置，包括支架、保护环和限位开关，保护环的后部通过两个弹簧连接到后支架的两端，保护环的中部通过两个弹簧分别与左前支架和右前支架的外端连接，左前支架和右前支架为L形，左前支架和右前支架的内端垂直部分之间安装坡口切割头支架，左前支架和右前支架的内端垂直部分有与坡口切割头支架连接的孔；带缓冲弹簧的限位开关安装在左前支架或右前支架上，限位开关的缓冲弹簧的外端与保护环连接。这种结构较之传统割炬防碰撞装置有改进，但用弹簧连接仍难调整割炬使其保证沿某个角度工作，同样影响切割精度。

三、发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种垂直度在线补偿、运行平稳、切割精度高的数控等离子六轴五联动坡口切割机。

为解决上述技术问题，本发明数控等离子六轴五联动坡口切割机，包括横梁两侧的端架，两端架均连接有纵向移动装置并置于轨道上，横向移动装置安装在横梁上，主机经托架与升降移动装置连接，升降移动装置与横向移动装置连接，主机包括安装在托架上机箱，该机箱顶上安装旋转电机，所述旋转电机的输出轴与机箱内的滚珠丝杆连接，滚珠丝杆的上端安装小齿轮、中部与滑块螺纹连接，滑块的一端与安装在机箱侧壁上的垂直导轨凹凸槽配合、另一端与复位接近开关连接，复位接近开关与安装在机箱侧壁上的限位块对应；所述机箱还设有供电缆线穿过的空心旋转轴，该旋转轴上连接大齿轮，大齿轮与所述小齿轮啮合，旋转轴的下端与“C”形连接件上端固定，“C”形连接件上安装摆动电机驱动的减速箱，该减速箱经齿轮与半圆形齿条啮合，半圆形齿条上安装割炬座，固定割炬的夹持器置于割炬座的接触面上，所述割炬座的接触面上镶嵌有磁铁，防碰接近开关垂直安装在夹持器的通孔内。

所述磁铁为若干个圆柱体磁铁组成，它们均匀分布在割炬座接触面的圆周上。

由于上述技术方案将旋转电机输出轴与小齿轮、滚珠丝杆、接近开关连接成为一整体，旋转轴与大齿轮固定在一起。旋转电机转动其一是带动滚珠丝杆使复位接近开关升降，从而使接近开关与限位块脱离或感应，调整好接近开关与限位块的初始位置为零点(即割炬垂直钢板的位置)，当切割完毕或程序需要都能回到初始位置；其二是带动大齿轮使旋转轴旋转，从而使连接在旋转轴下方的割炬整体旋转。摆动电机驱动半圆形齿条使割炬左右摆动。复位机构和摆动机构构成主机的回转装置，其回转复位准确，垂直度在线补偿。又由于将磁铁镶嵌在割炬座的接触面上，磁铁的引力致使夹持器与割炬座接触在一个面上，无需调整，提高了切割精度。同时，摆动接近开关控制割炬相对于割炬座的倾斜程度，即时关闭或开启电源，达到了防碰撞的效果。因此，本发明结构简单，并有效解决了电缆线缠绕问题，可对任意厚度的被切工件(最厚可达45毫米)在+45度到-45度之间的任意角度在线补偿。提高了工件的尺寸及角度(切割垂直度或坡口的角度)的切割精度及其表面的光洁度，减少了穿孔时的钢渣量，从而提高割炬及喷嘴的寿命。

四、附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1所示实施方式的左视图；

图3是图1所示实施方式中主机的正视图；

图4是图1所示实施方式中复位装置的侧视图；

图5是图4A向剖面图；

图6是图1所示实施方式中防碰撞装置的侧视图；

图7是图1所示实施方式中割炬座接触面的示意图。

五、具体实施方式

由图1、图2和图3可见，本发明数控等离子六轴五联动坡口切割机，包括横梁1，横梁1两侧安装端架2，两端架均连接有纵向移动装置，纵向移动装置置于轨道上并由纵向移动电机3驱动，横向移动装置安装在横梁1上并由横向移动电机4驱动，主机经托架5与升降移动装置连接，升降移动装置由升降移动电机6驱动并与横向移动装置连接。

参见图4和图5，主机包括回转装置，该回转装置的机箱7安装在托架5上，机箱7顶上安装旋转电机8，旋转电机8的输出轴与机箱7内的滚珠丝杆9连接，滚珠丝杆9的上端安装小齿轮10、中部与滑块11螺纹连接，滑块11的一端与安装在机箱7侧壁上的垂直导轨12凹凸槽配合、另一端与复位接近开关13连接，复位接近开关13与安装在机箱侧壁上的限位块14对应；机箱7还设有供电缆线15穿过的空心旋转轴16，该旋转轴16上连接大齿轮17，大齿轮17与小齿轮10啮合。旋转轴16的下端与“C”形连接件18上端固定，“C”形连接件18上安装摆动电机19驱动的减速箱20，该减速箱20经齿轮与半圆形齿条21啮合。

参见图6和图7，防碰撞装置包括安装在半圆形齿条21上的割炬座22，割炬23固定在夹持器24上，夹持器24置于割炬座22的接触面上，割炬座22的接触面上镶嵌有磁铁，磁铁可为环形磁铁，也可由若干个圆柱体磁铁25组成，防碰接近开关26垂直安装在夹持器24的通孔内。主机上还垂直安装有L形支架27，L形支架27上安装固定电缆旋转吊环28，横支架29安装在旋转轴16的下端。电缆线15从旋转吊环28穿过旋转轴16的中心孔，再悬挂在横支架29上，而后与割炬23连接。

本发明由两个纵向移动装置、一个横向移动装置、一个升降移动装置、一个复位装置和一个摆动装置构成六轴五联动结构。其重心低、运行平稳，可以和国内外各种数控***配用，它还可以装置任何型号的等离子切割***，使用在6-9米跨距切割中。纵向移动、横向移动、升降移动均采用齿轮与齿条的运动方式，纵向驱动采用双边全同步驱动伺服控制***，同步精度高(误差小于1mm)。端架两端设有水平导向轮。

本发明切割机的轨道固定方式：轨道固定在工字钢梁上，工字钢梁再与混凝土螺栓连接，横梁采用大截面结构，用以保证横梁的刚性。端架采用加长型结构，用以保证纵向运动的平稳性。纵向驱动采用双边同步驱动伺服控制***，保证双边的同步运行的快速性、稳定性。

Claims (2)

1.一种数控等离子六轴五联动坡口切割机，包括横梁两侧的端架，两端架均连接有纵向移动装置并置于轨道上，横向移动装置安装在横梁上，主机经托架与升降移动装置连接，升降移动装置与横向移动装置连接，主机包括安装在托架上的机箱，该机箱顶上安装旋转电机，其特征是：所述旋转电机（8）的输出轴与机箱（7）内的滚珠丝杆（9）连接，滚珠丝杆（9）的上端安装小齿轮（10）、中部与滑块（11）螺纹连接，滑块（11）的一端与安装在机箱（7）侧壁上的垂直导轨（12）凹凸槽配合、另一端与复位接近开关（13）连接，复位接近开关（13）与安装在机箱（7）侧壁上的限位块（14）对应；所述机箱（7）还设有供电缆线（15）穿过的空心旋转轴（16），该旋转轴（16）上连接大齿轮（17），大齿轮（17）与所述小齿轮（10）啮合，旋转轴（16）的下端与“C”形连接件（18）上端固定，“C”形连接件（18）上安装摆动电机（19）驱动的减速箱（20），该减速箱（20）经齿轮与半圆形齿条（21）啮合，半圆形齿条（21）上安装割炬座（22），固定割炬（23）的夹持器（24）置于割炬座（22）的接触面上，所述割炬座的接触面上镶嵌有磁铁，防碰接近开关（26）垂直安装在夹持器（24）的通孔内。

2.根据权利要求1所述的数控等离子六轴五联动坡口切割机，其特征是：所述磁铁为若干个圆柱体磁铁（25）组成，它们均匀分布在割炬座（22）接触面的圆周上。

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