CN105108290A - 一种机械臂式切割机传动方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械臂式切割机传动方法及装置，包括控制器、两个支撑腿、横梁、横向电机驱动***、安装板、旋转电机、减速器、旋转臂、等离子切割调高***和割枪夹具。通过一个横梁和一个旋转臂的结构设置，在控制器控制下，通过横向的直线运动和旋转臂的曲线运动相结合，形成了切割过程所需的各种运动轨迹，实现了不同图形的切割加工。整体结构简单，拆装方便，成本低廉，占用面积小，适用性好。

Description

一种机械臂式切割机传动方法及装置
技术领域
本发明涉及一种等离子切割机，特别涉及一种可明显简化传动结构、缩小占用空间、降低生产成本的机械臂式切割机传动方法及装置，属于等离子切割加工设备领域。
背景技术
在现有等离子切割设备中，主要采用一条横向导轨横跨在两条纵向导轨上的排列方式，通过三个电机驱动***驱动各自的导轨***进行直线运动，从而完成割头全方位、多角度的切割过程。这种切割设备的代表产品，如：龙门式切割机、台式切割机等，其使用较为普遍，加工精度高，运行稳定，但为保证三个轴向机械运动的效果和精度及驱动力矩，设备的结构设计、加工过程都非常复杂，制作工艺要求较高，使得生产成本居高不下，并且，一横两纵的结构特点，使它们的占地面积较大，特别是龙门式，需要固定安装两条较长纵向导轨，安装精度要求较高，除台式机外，机器的安装、调试都需要专业人员来完成，不仅会限制机器后期使用的灵活性，还会给拆装过程带来麻烦，而且，出口型产品还会大大增加维护费用，给销售过程造成巨大影响。
为简化结构，提高使用方便性和灵活性，在现有切割设备中还开发了一种悬臂式切割机，或者叫做便携式切割机。其结构采用一条横向移动轴和一条纵向移动轴交叉排列的方式，通过数控***控制横向或者纵向移动轴进行直线运动，在平面上实现各种轨迹的切割运动，完成切割过程。悬臂式切割机减少了一条纵向导轨，使得导轨间的干扰系数降低，结构简化、拆装方便，同时，占用空间减小，适合在较小的操作空间使用，但悬出的横向移动轴会产生较大的扭力矩，加工精度低，不适合加工较大尺寸的工件。
如何改善这一情况，改变现有切割设备结构中存在的加工精度与生产成本及使用灵活性等方面的矛盾，设计一种更具有开创性的切割机传动方法和结构，提高切割机的使用性能，就成为本发明所要解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有结构存在的不足和缺点，本发明旨在提供一种结构设计合理，传动方式简单，拆装过程方便的机械臂式的切割机传动方法及装置，以满足不断提高的加工和使用需要，保证使用质量。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种机械臂式切割机传动方法，具体方法包括：
步骤一、利用两侧支撑腿设置横向横梁，横梁上设有横向导轨和横向电机驱动***。
步骤二、在横向电机驱动***下方连接有输出端朝下的旋转电机和减速器，减速器的输出端上连接有水平方向的旋转臂。
步骤三、在旋转臂的外端连接等离子切割调高***和割枪夹具。
步骤四、通过控制器控制横向电机驱动***直线运动，并结合控制旋转电机使旋转臂做旋转运动，完成全方位等离子切割过程。
所述步骤一中，还可根据加工工件的需要选择相应长度的横向横梁。
所述旋转臂的伸出长度小于两侧支撑腿之间的横梁长度。
一种机械臂式切割机，包括控制器、两个支撑腿、横梁、横向电机驱动***、安装板、旋转电机、减速器、旋转臂、等离子切割调高***和割枪夹具；两个支撑腿支撑在横梁的两端；横梁上设有横向导轨；横向电机驱动***连接在横梁上，横向电机驱动***与横向导轨相配合；旋转电机和减速器分别固定在安装板上，安装板固定在横向电机驱动***上；减速器的输出端垂直朝下，旋转臂连接在减速器的输出端上；旋转臂保持水平，旋转臂外端连接有等离子切割调高***；割枪夹具连接在等离子切割调高***上；控制器分别与横向电机驱动***、旋转电机和等离子切割调高***信号连接。
所述支撑腿下方还设有可调节支撑脚或带有制动器的滚轮。
所述旋转臂的内端连接在减速器的输出端上。
所述旋转臂的伸出长度小于两侧支撑腿之间的横梁长度。
本发明所述的一种机械臂式切割机传动方法及装置的有益效果包括：
1、通过一个横梁和一个旋转臂的结构设置，在控制器控制下，通过横向的直线运动和旋转臂的曲线运动相结合，形成了切割过程所需的各种运动轨迹，实现了不同图形的切割加工，结构简单，使用方便；
2、不需要单独的安装、调试过程，维护和拆装方便；
3、简化后的切割机，定位准确，加工精度高，加工质量稳定、可靠；
4、旋转臂可实现360度旋转，并可收缩在横梁下方，占用面积小；
5、整个切割机制造成本低，使用灵活，适用性好。
附图说明
图1为本发明所述的机械臂式切割机的结构示意图；
图2为图1的后侧结构示意图。
具体实施方式
本发明的出发点是：通过降低对纵向导轨的依赖，消除了安装过程需保证纵向导轨与横向导轨位置关系的要求，方便了拆装和维护，同时，还可利用取消后的纵向导轨，大大缩减切割机的体积，提高切割机的适用性。
本发明所述的一种机械臂式切割机传动方法，具体方法包括：
步骤一、根据加工工件的需要选择相应长度的横向横梁，利用两侧支撑腿支撑横向横梁。横梁上设有横向导轨和横向电机驱动***，横向电机驱动***通过导轨可实现在横梁上的直线运动。
横向电机驱动***可以包括电机、齿轮、齿条以及与横向导轨配合的凹槽体，齿条固定在横梁上，齿轮连接在电机输出轴上，凹槽体固定在电机上，凹槽体上的凹槽与横向导轨相配合。利用齿轮、齿条的相互配合，以及凹槽体与横向导轨的配合，随着电机的驱动，横向电机驱动***可准确实现在横梁上的水平方向移动。
在大批量加工中，选择相应长度的横向横梁，可以最大限度地利用加工空间，在满足加工要求的前提下，降低切割机占用的面积，达到充分利用加工场地的目的。
步骤二、在横向电机驱动***下方连接有输出端朝下的旋转电机和减速器，减速器的输出端上连接有水平方向的旋转臂，旋转臂的伸出长度小于两侧支撑腿之间的横梁长度。
旋转电机和减速器安装在横向电机驱动***下方，随着横向电机驱动***的准确移动，实现了旋转电机及减速器在水平方向的准确移动；同时，连接在减速器上的旋转臂还可在旋转电机的驱动下，实现水平方向的360度旋转运动，以完成移动位置的全方位覆盖。当然，旋转臂的伸出长度小于两侧支撑腿之间的横梁长度，可以方便旋转臂的旋转运动，提高加工的灵活性。
步骤三、在旋转臂的外端连接等离子切割调高***和割枪夹具。
割枪夹具上用于固定割枪，割枪通过等离子切割调高***以及***配套的辅助电源，实现自动控制下的等离子切割。
步骤四、通过控制器控制横向电机驱动***直线运动，并结合控制旋转电机使旋转臂做旋转运动，在等离子切割调高***的辅助下，割枪完成全方位等离子切割。
上述方式避免了对纵向导轨的依赖，解决了以往龙门式切割机以及便携式切割机在使用中的不足，大大简化了结构，保证了使用性能和使用可靠性。
下面结合附图1、图2对本发明所述的机械臂式切割机做进一步的详细描述：
一种按上述方法制成的机械臂式切割机，包括控制器6、两个支撑腿7、横梁1、横向电机驱动***、安装板5、旋转电机8、减速器9、旋转臂10、等离子切割调高***12和割枪夹具13。
两个支撑腿7支撑在横梁1的两端，为方便使用，在支撑腿7下方还设有可调节支撑脚或带有制动器的滚轮。横梁1的长度可根据加工工件的尺寸进行相应的长度选择，以最大限度地降低切割机的占用面积。
横梁1上设有横向导轨3，横向电机驱动***连接在横梁1上，横向电机驱动***与横向导轨3相配合。横向电机驱动***为常见的齿轮与齿条2配合传动***，结合与横向导轨3配合的凹槽体11，完成电机4驱动下的横向电机驱动***的直线运动。
旋转电机8和减速器9分别固定在安装板5上，旋转电机8可以为步进电机或伺服电机，以方便控制旋转角度或位置。安装板5固定在横向电机驱动***上。减速器9的输出端垂直朝下，旋转臂10保持水平，旋转臂10的内端连接在减速器9的输出端上，旋转臂10的外端连接有等离子切割调高***12，割枪夹具13连接在等离子切割调高***12上。为保证使用灵活性，旋转臂10的伸出长度小于两侧支撑腿7之间的横梁长度。
控制器8分别与横向电机驱动***、旋转电机8和等离子切割调高***12信号连接，控制横向电机驱动***、旋转电机8以及等离子切割调高***12协调工作。
实际工作中，割枪14被固定在割枪夹具13上，***配套的辅助电源通过导线与割枪14连通。待加工工件固定在两侧支撑腿7之间的横梁1下方，通过控制器6输入相应的切割参数和切割图形后，控制器6控制下的横向电机驱动***开始水平方向移动，同时，旋转电机8旋转，带动旋转臂10在水平方向上摆动或旋转，通过直线运动与曲线运动的相互协调，完成割枪14在待加工工件表面的定位过程，最后，在等离子切割调高***12以及***配套辅助电源的协同作用下，割枪14实现了全方位的等离子切割。整个结构，只设有一根横向横梁1，避免了对纵向横梁的依赖，方便了后期维护、拆装和运输过程。
当然，为扩大适用性，在等离子切割调高***12上还可以安装与火焰切割配套使用的夹具***，以替换割枪夹具13，从而完成等离子切割向火焰切割的功能转换。

Claims (7)

1.一种机械臂式切割机传动方法，其特征在于，具体方法包括：
步骤一、利用两侧支撑腿设置横向横梁，横梁上设有横向导轨和横向电机驱动***；
步骤二、在横向电机驱动***下方连接有输出端朝下的旋转电机和减速器，减速器的输出端上连接有水平方向的旋转臂；
步骤三、在旋转臂的外端连接等离子切割调高***和割枪夹具；
步骤四、通过控制器控制横向电机驱动***直线运动，并结合控制旋转电机使旋转臂做旋转运动，完成全方位等离子切割过程。
2.根据权利要求1所述的一种机械臂式切割机传动方法，其特征在于，所述步骤一中，还可根据加工工件的需要选择相应长度的横向横梁。
3.根据权利要求1或2所述的一种机械臂式切割机传动方法，其特征在于，所述旋转臂的伸出长度小于两侧支撑腿之间的横梁长度。
4.一种根据上述权利要求1至3中任一所述方法制成的机械臂式切割机，其特征在于，包括控制器、两个支撑腿、横梁、横向电机驱动***、安装板、旋转电机、减速器、旋转臂、等离子切割调高***和割枪夹具；所述两个支撑腿支撑在横梁的两端；所述横梁上设有横向导轨；所述横向电机驱动***连接在横梁上，横向电机驱动***与横向导轨相配合；所述旋转电机和减速器分别固定在安装板上，安装板固定在横向电机驱动***上；所述减速器的输出端垂直朝下，旋转臂连接在减速器的输出端上；所述旋转臂保持水平，旋转臂外端连接有等离子切割调高***；所述割枪夹具连接在等离子切割调高***上；所述控制器分别与横向电机驱动***、旋转电机和等离子切割调高***信号连接。
5.根据权利要求4所述的机械臂式切割机，其特征在于，所述支撑腿下方还设有可调节支撑脚或带有制动器的滚轮。
6.根据权利要求4所述的机械臂式切割机，其特征在于，所述旋转臂的内端连接在减速器的输出端上。
7.根据权利要求4或6所述的机械臂式切割机，其特征在于，所述旋转臂的伸出长度小于两侧支撑腿之间的横梁长度。
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