CN101954523A

CN101954523A - 大直径数控火焰切割机变胞割枪机构

Info

Publication number: CN101954523A
Application number: CN 201010513168
Authority: CN
Inventors: 胡胜海; 谭向全; 姚建均; 邓坤秀; 徐鹏; 何蕾; 金锦花; 李永辉; 杨奇; 李林
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2011-01-26

Abstract

本发明提供的是一种大直径数控火焰切割机变胞割枪机构。由转桥、安装架、支架、电机座、丝杠驱动电机、丝杠、螺母、滑槽压盖、丝杠支撑架、连杆、螺纹轴、压盖、弧板驱动电机、弧板、夹板、滚轮、固定夹、割枪组成。本发明用于满足大直径数控火焰切割机加工直口和坡口的要求。变胞机构，在整个工作过程中机构拓扑结构存在变化，可以根据不同的环境和工况要求，通过机构自身的重构满足这样的要求。本发明采用具有变胞特性的割枪机构，具有加工针对性强、质量高，同时控制简单的优点。

Description

大直径数控火焰切割机变胞割枪机构

技术领域

本发明涉及的是一种用于大直径数控火焰切割机的具有变胞特性的割枪机构。

背景技术

在船舶制造过程中，常常遇到在大型圆柱壳体表面切割大尺寸圆孔，同时在孔上开角度连续变化的上下坡口的情况。根据加工需求，切割机构应该具有两个主要切割功能：一是能够完成在圆柱壳体上切割大尺寸圆孔，二是能够在所开孔上切割变角度坡口。并且在直口切割和坡口切割之间存在切割状态变化，对切割机的工作状态要求不同。加工直口时，要求割枪在竖直平面内工作；加工坡口时，割枪适应不同坡口角度在垂直平面内不断摆动。

目前，对此问题的解决办法主要有：

1、采用专用割枪

直口加工采用垂直割枪，坡口加工采用摆动割枪(胡胜海等《数控火焰切割机中摆动机构的演化与设计》)。两种切割状态切换时，更换割枪。割枪针对性强，切割质量高，但需要更换割枪会产生不便。

2、采用并联机构组成割枪

采用并联机构控制割枪运动。直口切割时，割枪运动到垂直位置；坡口切割时，并联机构运动使割枪按坡口角度变化摆动(吕金丽《复杂曲面切割机中串并联机构的设计与仿真》)。此方法不存在更换割枪的麻烦，但并联机构的控制较复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适应直口切割和坡口切割的需求的大直径数控火焰切割机变胞割枪机构。

本发明的目的是这样实现的：

由转桥、安装架、连接转桥和安装架的支架、固定在安装架上的电机座、安装于电机座上的丝杠驱动电机、由丝杠电机驱动的丝杠、与丝杠配合的螺母、安装于安装架上的用于限制螺母滑行的滑槽压盖、用于支撑丝杠顶端的丝杠支撑架、连杆、连接连杆和螺母的螺纹轴、限制螺纹轴在连杆上的轴承位置的压盖、安装于安装架上的弧板驱动电机、连接在弧板驱动电机上的弧板、由连杆带动的可在弧板内滑动的夹板、安装于弧板上用于保证夹板圆弧运动的滚轮、用于在夹板上固定割枪位置的固定夹、被固定夹固定于夹板上的割枪组成。

由电机座、丝杠驱动电机、螺母、螺纹轴、压盖、连杆、夹板、滚轮、弧板组成摆动自由度。

由弧板驱动电机和弧板组成变胞自由度。

由固定夹、夹板组成固定割枪位置的固定装置。

本发明专利的工作原理是：

在直口切割和坡口切割间时，机构存在2个自由度：由弧板驱动电机驱动的变胞自由度，由丝杠螺母驱动的摆动自由度。变胞机构在直口切割和坡口切割间转换时，变胞自由度由坡口切割时的固结位置解锁，变胞自由度与摆动自由度一起组成5杆机构，将割枪调整到直口加工位置(割枪沿竖直方向)，割枪到达竖直位置后摆动自由度与变胞自由度均固结。

坡口切割，变胞自由度固结于坡口切割位置，整个机构为演化后的4杆摆动1自由度机构。在丝杠电机的驱动下，螺母沿着安装架上的滑道移动，通过固定于螺母上的螺纹轴带动连杆，驱动夹板沿着弧板上的滑道摆动，适应坡口加工时的变角度要求。

直口切割，割枪方向要求沿竖直方向。变胞自由度从固结的坡口切割位置解锁，摆动自由度与变胞自由度组成5杆2自由度机构，使割枪运动到竖直位置后均锁死。

本发明探索了一种用于大直径数控火焰切割机实现直口坡口加工转换的变胞割枪机构。用于满足大直径数控火焰切割机加工直口和坡口的要求。变胞机构，在整个工作过程中机构拓扑结构存在变化，可以根据不同的环境和工况要求，通过机构自身的重构满足这样的要求。本发明采用具有变胞特性的割枪机构，具有加工针对性强、质量高，同时控制简单的优点。

附图说明

图1是本发明“大直径数控火焰切割机变胞割枪机构”的坡口切割4杆原理示意图。

图2是本发明“大直径数控火焰切割机变胞割枪机构”自由度转换时的5杆原理示意图。

图3是本发明“大直径数控火焰切割机变胞割枪机构”的机构主视图。

图4是本发明“大直径数控火焰切割机变胞割枪机构”的机构右视图。

图5是本发明“大直径数控火焰切割机变胞割枪机构”的A向视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1、图2、图3、图4、图5，大直径数控火焰切割机变胞割枪机构的组成包括：转桥18、安装架16、连接转桥18和安装架16的支架17、固定在安装架16上的电机座14、安装于电机座14上的丝杠驱动电机15、由丝杠驱动电机15驱动的丝杠9、与丝杠9配合的螺母10、安装于安装架16上的用于限制螺母10滑行的滑槽压盖13、用于支撑丝杠9顶端的丝杠支撑架8、连杆7、连接连杆7和螺母10的螺纹轴12、限制螺纹轴12在连杆7上的轴承位置的压盖11、安装于安装架16上的弧板驱动电机6、连接在弧板驱动电机6上的弧板4、由连杆7带动的可在弧板4内滑动的夹板2、安装于弧板4上用于保证夹板2圆弧运动的滚轮5、用于在夹板2上固定割枪1位置的固定夹3、被固定夹3固定于夹板2上的割枪1。

坡口切割时，结合图1、图3、图4，割枪1的方向要求在竖直面内摆动。由弧板驱动电机6和弧板4组成的变胞自由度固结于坡口切割位置，整个机构为演化后的4杆摆动1自由度机构。在丝杠驱动电机15的驱动下，螺母10沿着安装架16上的滑道移动，通过固定于螺母10上的螺纹轴12带动连杆7，驱动夹板2在滚轮5的限制下沿着弧板4上的滑道摆动，适应坡口加工时的变角度要求。

直口切割时，结合图2、图3、图4，割枪1的方向要求沿竖直方向。由弧板驱动电机6和弧板4组成的变胞自由度从固结的坡口切割位置解锁，由电机座14、丝杠驱动电机15、螺母10、螺纹轴12、压盖11、连杆7、夹板2、滚轮5、弧板4组成的摆动自由度与变胞自由度组成5杆2自由度机构，使割枪运动到竖直位置。在割枪1到达竖直位置后摆动自由度和变胞自由度均锁死。

Claims

1.一种大直径数控火焰切割机变胞割枪机构，其特征是：由转桥、安装架、连接转桥和安装架的支架、固定在安装架上的电机座、安装于电机座上的丝杠驱动电机、由丝杠电机驱动的丝杠、与丝杠配合的螺母、安装于安装架上的用于限制螺母滑行的滑槽压盖、用于支撑丝杠顶端的丝杠支撑架、连杆、连接连杆和螺母的螺纹轴、限制螺纹轴在连杆上的轴承位置的压盖、安装于安装架上的弧板驱动电机、连接在弧板驱动电机上的弧板、由连杆带动的可在弧板内滑动的夹板、安装于弧板上用于保证夹板圆弧运动的滚轮、用于在夹板上固定割枪位置的固定夹、被固定夹固定于夹板上的割枪组成。

2.根据权利要求1所述的大直径数控火焰切割机变胞割枪机构，其特征是：由电机座、丝杠驱动电机、螺母、螺纹轴、压盖、连杆、夹板、滚轮、弧板组成摆动自由度。

3.根据权利要求1所述的大直径数控火焰切割机变胞割枪机构，其特征是：由弧板驱动电机和弧板组成变胞自由度。

4.根据权利要求1所述的大直径数控火焰切割机变胞割枪机构，其特征是：由固定夹、夹板组成固定割枪位置的固定装置。