CN105414826B - 机架固定式多面划线切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机架固定式多面划线切割装置。包括机架和工作头，机架上连接有齿圈和环形导轨，环形导轨上转动连接有回转台，回转台与齿圈之间设有回转台驱动装置，回转台上安装有切向进给装置，切向进给装置上安装有轴向进给装置，轴向进给装置上安装有径向进给装置，工作头设置于径向进给装置上；工件可从环形导轨中穿过，回转台可绕工件转动。本发明在被加工的型钢面临多个面都要进行孔加工或划线、切割时，可以在一台设备上、一次完成多个面的划线、切割加工，而无需将型钢进行人工翻转，作业工时短、生产效率高、成本低，操作简单，需要的操作人员少，节省人力，安全性好；自动化程度高、加工精度高，并实现了在线加工，管理方便。

Description

机架固定式多面划线切割装置

技术领域

本发明涉及型钢加工设备技术领域，尤其涉及一种既具有划线功能又具有切割功能的划线切割装置。

背景技术

型钢是一种有一定截面形状和尺寸的条型钢材，按其截面形状可分为H型钢、工字钢、槽钢、方钢、矩形钢管、方钢管等等。型钢广泛应用于工业建筑、机床、电力输送铁塔、立体车库、车辆、船舶等诸多行业。

1、在构成各种钢结构时，型钢上需要按设计所规定的位置加工出各种类型的孔，以便与其他相应结构连接，完成一定的功能，目前，国内现有的型钢加工设备以钻孔生产线为主，钻孔主机前后分别设有进料道和出料道，进料道上设有带夹钳的送料小车对钻孔主机进行送料。

2、另外，型钢在各种钢结构中不仅起着支撑作用，还必须与相邻构件组合在一起，这就需要型钢在安装前，必须在其表面划出按设计所需的工作线作为标志线，以便按标志线焊接连接板，方便与相邻的构件组合，或者焊接电机安装板等，以便安装电机、轴承座等相关零部件。现有技术的划线装置包括机械划线、喷砂划线、喷粉划线等，机械划线的主要原理是在一定压强下，以尖端强行划线。喷砂划线是通过压缩气体和喷射磨料将磨料直接喷射在工件的表面来高精确度地形成沟槽或类似物的划线方法。喷粉划线是使用喷粉划线枪，枪内装有锌粉等金属粉，工作时金属粉形成射流通过喷粉嘴喷出，并经喷粉嘴口的火焰区域成为半融熔状态后喷于工件上，如果使喷粉划线枪与工件间保持有相对运动，便可在工件上可形成清晰的灰白色线条。

3、在对型钢的加工中除了进行孔加工外，型钢的侧面有时候还需要进行切割加工，如在立体车库中使用的H型钢，为了避开输送链条需要对H型钢的翼板进行部分切割。现有技术中采用的去除方式多是下线冲切或切割，其切割方式常采用以下两种方式：一种方式是用侧推夹紧装置将型钢压靠在料道的一侧，采用人工利用切割机切割的方式进行切割，此种方法的缺点是，加工精度低，生产效率低，浪费劳动力资源等；另一种方式是，将型钢从料道上移动至专用切割设备上切割，虽然这种方法加工精度提高了，但是由于工件需要从料道上移动至专用切割设备上切割，然后再重新移动至料道上，大大降低了生产效率。在型钢上划线也存有上述类似问题。下线冲切或切割加工以及划线操作不仅会造成加工效率的降低还带来管理上的不便。

4、在大多数情况下，型钢的多个面都要进行孔加工或划线、切割，现有设备无法一次完成多个面的划线、切割加工，因此需要将被加工型钢进行翻转，由于型钢体积、重量都非常大，因此在翻转时比较困难，且目前多采用人工方式来翻转型钢，需要用吊车进行操作，不但工作效率低、操作烦琐，而且需要的操作人员多，安全性差，也容易发生事故。

国家知识产权局于2013年3月27日公开的由陈小娇、祝秀荣、吕多勇等设计的、专利号为201220556661.9、名称为一种在线切割装置的实用新型专利，包括料道和设置于料道上的输送辊轴、侧推夹紧装置，所述的侧推夹紧装置包括设置于所述料道一侧的侧挡板、设置于所述料道另一侧的侧推气缸、侧推气缸的活塞杆上连接有侧推板，在所述的料道设有侧挡板的一侧设有支架及控制装置，支架上安装有纵向进给装置，纵向进给装置上安装有竖向进给装置，竖向进给装置上安装有横向进给装置，横向进给装置上安装有切割机。虽然能够实现在线切割，但仅能对工件的一个面实现切割加工。如需要对工件上的多个面进行在线切割，只能增加多套切割装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作方便、自动化程度高、加工精度高、作业工时短、生产效率高、成本低、能够实现在线加工的机架固定式多面划线切割装置。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种机架固定式多面划线切割装置，包括机架和工作头，其特征在于：所述的机架上连接有齿圈和环形导轨，环形导轨上转动连接有回转台，回转台与齿圈之间设有回转台驱动装置，回转台上安装有切向进给装置，切向进给装置上安装有轴向进给装置，轴向进给装置上安装有径向进给装置，所述的工作头设置于径向进给装置上；工件可从环形导轨中穿过，回转台可绕工件转动。

为了实现机架固定式多面划线切割装置在切向的精确运动，本发明设置了切向进给装置，所述的切向进给装置包括设置于回转台上的导轨A、切向滑台和驱动切向滑台沿导轨A滑动的切向驱动装置。

进一步地，所述的切向驱动装置包括伺服电机A和丝杠副A，所述的切向滑台通过丝杠副A与固定在回转台上的伺服电机A相连，切向滑台可沿回转台上的两条导轨A滑动。

进一步地，所述的切向驱动装置还可以为气缸A，气缸A的杆端与所述的切向滑台相连，切向滑台可沿回转台上的两条导轨A滑动。

为了实现切割机在工件行进方向上的精确运动，本发明设置了轴向进给装置，所述的轴向进给装置包括设置于切向滑台上的导轨C、轴向滑台和驱动轴向滑台沿导轨C滑动的轴向驱动装置。

进一步地，所述的轴向驱动装置包括伺服电机C和丝杠副C，所述的轴向滑台通过丝杠副C与固定在切向滑台上的伺服电机C相连，轴向滑台可沿切向滑台上的两条导轨C滑动。

进一步地，所述的轴向驱动装置为气缸C，气缸C的杆端与所述的轴向滑台相连，轴向滑台可沿切向滑台上的两条导轨C滑动。

为了实现机架固定式多面划线切割装置在径向的精确运动，本发明设置了径向进给装置，所述的径向进给装置包括设置于轴向滑台上的导轨B、径向滑台和驱动径向滑台沿导轨B滑动的径向驱动装置。

进一步地，所述的径向驱动装置包括伺服电机B和丝杠副B，所述的径向滑台通过丝杠副B与固定在轴向滑台上的伺服电机B相连，径向滑台可沿轴向滑台上的两条导轨B滑动；所述的工作头连接于径向滑台上。

进一步地，所述的径向驱动装置为还可以气缸B，气缸B的杆端与所述的径向滑台相连，径向滑台可沿轴向滑台上的两条导轨B滑动。

本发明中，所述的回转台通过第一导轮组和第二导轮组转动连接在环形导轨上；

所述的第一导轮组包括：

滚轮轴一，固定在回转台上，位于环形导轨内圈的内侧；

滚轮轴二，固定在回转台上，位于环形导轨外圈的外侧；

上述的滚轮轴一、滚轮轴二上均转动连接有滚轮，滚轮的外缘设有凹槽；

上述的滚轮轴一上的滚轮可沿环形导轨的内圈转动，滚轮轴二上的滚轮可沿环形导轨的外圈转动，将环形导轨夹持于滚轮轴一上的滚轮与滚轮轴二上的滚轮之间。

所述的第二导轮组和第一导轮结构相同，第二导轮组和第一导轮分别设置于回转台的两端。

本发明中，所述的回转台驱动装置包括：

伺服电机D，固连于回转台上；

齿轮，连接于伺服电机D上，与齿圈相啮合。

本发明中，所述的回转台定位装置包括：

定位气缸，固定于回转台上；

定位轴，与定位气缸的活塞杆杆端相连；

定位孔，与定位轴相应、设置于环形导轨上。

所述的定位孔沿环形导轨的周向布置，定位孔的数量、位置与被加工工件的加工面相对应。

根据加工需要，所述的工作头可以为等离子切割枪或喷粉划线枪或火焰切割枪或机械划线装置。

本发明的有益效果：

采用本发明机架滑动式多面划线切割装置，在被加工的型钢面临多个面都要进行孔加工或划线、切割时，可以一次完成多个面的划线、切割加工，而无需将被加工型钢进行人工翻转，不仅作业工时短、生产效率高、成本低，而且操作简单，需要的操作人员少，节省人力，安全性好；工件多个面上的划线、切割加工均在一台设备上完成，自动化程度高、加工精度高，并实现了在线加工，管理方便。

附图说明

图1为本发明机架固定式多面划线切割装置的示意图。

图2为本发明机架固定式多面划线切割装置去掉机架、齿圈、环形导轨后的正视示意图。

图3为本发明机架固定式多面划线切割装置去掉机架、齿圈、环形导轨后的侧视示意图。

图4为本发明中仅切向进给装置中的伺服电机转动时工作头在工件上画出的直线或切割出的切口的示意图。

图5为本发明中仅轴向进给装置中的伺服电机转动时工作头在工件上画出的直线或切割出的切口的示意图。

图6为本发明中切向进给装置中的伺服电机与轴向进给装置中的伺服电机先后或同时动作时工作头在工件上切割出折线形状的切口的示意图。

图7为本发明中切向进给装置中的伺服电机与轴向进给装置中的伺服电机先后或同时动作时工作头在工件上画出的折线、斜线、曲线、多边形或切割出上述形状的切口的示意图。

图中：1-机架，2-齿圈，3-环形导轨，

4-回转台，401-第一导轮组，402-第二导轮组，4011-滚轮轴一， 4012-滚轮轴二，4013-滚轮，

5-切向进给装置，501-伺服电机A，502-滚珠丝杠副A，503-切向滑台，504-导轨A，505-滑块A， 506-轴承座AA，507-轴承座AB，

6-径向进给装置，601-伺服电机B，602-丝杠副B，603-径向滑台，604-导轨B，

7-工作头，

8-回转台定位装置，801-定位气缸，802-定位轴，803-定位孔，

9-回转台驱动装置，901-伺服电机D，902-齿轮，

10-轴向进给装置，1001-伺服电机C，1002-丝杠副C，1003-轴向滑台，1004-导轨C，1005-滑块C，

11工件。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合附图，对本发明做进一步的说明。

实施例一：

参见图1，一种机架固定式多面划线切割装置，包括机架1和工作头7，机架1上连接有齿圈2和环形导轨3，环形导轨3上转动连接有回转台4，回转台4与齿圈2之间设有回转台驱动装置8，回转台4上安装有切向进给装置5，切向进给装置5上安装有轴向进给装置10，轴向进给装置10上安装有径向进给装置6，所述的工作头7设置于径向进给装置6上；工件可从环形导轨3中穿过，回转台4可绕工件转动。

参见图2、图3，所述的切向进给装置5包括设置于回转台4上的导轨A504、切向滑台503和驱动切向滑台503沿导轨A504滑动的切向驱动装置。

所述的切向滑台503上安装有与导轨A504相适配的滑块A505；所述的切向驱动装置包括伺服电机A501和由伺服电机A501驱动的滚珠丝杠副A502，滚珠丝杠副A502的螺母安装在切向滑台503上；所述的伺服电机A501安装于回转台4上，伺服电机A501的输出轴与滚珠丝杠副A502的一端连接，滚珠丝杠副A502的两端分别通过一个深沟球轴承和一对角接触轴承转动连接在轴承座AA506和轴承座AB507上，轴承座AA506和轴承座AB507安装在回转台4上，两条平行设置的导轨A504布置在滚珠丝杠副A502的两侧。

所述的轴向进给装置10包括设置于切向滑台503上的导轨C1004、轴向滑台1003和驱动轴向滑台1003沿导轨C1004滑动的轴向驱动装置。

所述的轴向滑台1003上安装有与导轨C1004相适配的滑块C1005；所述的轴向驱动装置包括伺服电机C1001和丝杠副C1002，所述的轴向滑台1003通过丝杠副C1002与固定在切向滑台503上的伺服电机C1001相连，轴向滑台1003可沿切向滑台503上的两条导轨C1004滑动。轴向驱动装置的结构与切向驱动装置基本相同，不再赘述。

参见图2至图3，所述的径向进给装置6包括设置于轴向滑台1003上的导轨B604、径向滑台603和驱动径向滑台603沿导轨B604滑动的径向驱动装置。

所述的径向滑台603上安装有与导轨B604相适配的滑块B；所述的径向驱动装置包括伺服电机B601和丝杠副B602，所述的径向滑台603通过丝杠副B602与固定在轴向滑台1003上的伺服电机B601相连，径向滑台603可沿轴向滑台1003上的两条导轨B604滑动，径向驱动装置的结构与切向驱动装置基本相同，不再赘述；所述的工作头7连接于径向滑台603上。

参见图2至图3，所述的回转台4通过第一导轮组401和第二导轮组402转动连接在环形导轨3上；

所述的第一导轮组401包括：

滚轮轴一4011，固定在回转台4上，位于环形导轨3内圈的内侧；

滚轮轴二4012，固定在回转台4上，位于环形导轨3外圈的外侧；

上述的滚轮轴一4011、滚轮轴二4012上均转动连接有滚轮4013，滚轮4013的外缘设有凹槽；

上述的滚轮轴一4011上的滚轮4013可沿环形导轨3的内圈转动，滚轮轴二4012上的滚轮4013可沿环形导轨3的外圈转动，将环形导轨3夹持于滚轮轴一4011上的滚轮4013与滚轮轴二4012上的滚轮4013之间。

所述的第二导轮组402和第一导轮401结构相同，第二导轮组402和第一导轮401分别设置于回转台4的两端。

所述的滚轮轴一4011、滚轮轴二4012上均镶有滚动轴承，所述的滚轮4013通过其上的内孔连接于滚动轴承的外壳上；滚轮轴一4011、滚轮轴二4012上设有轴肩与弹性挡圈一，对滚动轴承进行轴向定位；滚轮4013的内孔设有凸台，滚轮轴一4011、滚轮轴二4012上设有弹性挡圈二，对滚轮4013进行轴向定位。

参见图3，所述的回转台驱动装置9包括：

伺服电机D901，固连于回转台4上，伺服电机D901的输出轴从回转台4上的通孔中伸出；

齿轮902，连接于伺服电机D901输出轴上，与齿圈2相啮合。

参见图1、图3，所述的回转台定位装置8包括：

定位气缸801，固定于回转台4上，定位气缸801的活塞杆从回转台4上的通孔中伸出；

定位轴802，与定位气缸801的活塞杆杆端相连；

定位孔803，与定位轴802相应、设置于环形导轨3上。

参见图1，所述的定位孔803沿环形导轨3的周向布置，定位孔803的数量、位置与被加工工件的加工面相对应。举例来说，如被加工工件为方管、槽钢、H型钢、工字钢，则其加工面可以设定为4面，沿环形导轨3的周向分别对应设置4个定位孔803，分别为0°定位孔、-90°定位孔、+90°定位孔与+180°定位孔。

所述的工作头7为等离子切割枪或喷粉划线枪或火焰切割枪或机械划线装置。

本实施例的工作过程如下：

将本发明的机架滑动式多面划线切割装置安装于型钢加工生产线中，机架滑动式多面划线切割装置前部设有进料道、后部设有出料道，

1、工件11在料道的输送辊轴上沿轴向运动，到达工作位置后，工件11停下，工件夹紧装置将工件11夹紧；

2、控制装置读取加工程序，使驱动回转台4的伺服电机D901转动，与伺服电机D901的输出轴连接在一起的齿轮902也随之沿齿圈2转动，带动回转台4沿着环形导轨3、并绕着工件11转动，工作头7被转动至与工件11的待加工面相对应的位置；

3、定位气缸801的活塞杆伸出，将固定在活塞杆端的定位轴802***位于环形导轨3上的定位孔803中；以被加工工件11为方管、槽钢、H型钢、工字钢为例，其加工面可以设定为4面，沿环形导轨3的周向分别对应设置有4个定位孔803，分别为0°定位孔、-90°定位孔、+90°定位孔与+180°定位孔；

4、径向进给装置6中的伺服电机B601转动，与伺服电机B601的输出轴连接在一起的丝杠也随之转动，与丝杠上的丝母连接在一起的径向滑台603沿着导轨B604作直线运动，将工作头7移动到与工件11距离合适的位置，工作头7按照工件11上的画线或切割要求分以下三种工作方式：

仅切向进给装置5中的伺服电机A501转动，与伺服电机A501的输出轴连接在一起的丝杠也随之转动，与丝杠上的丝母连接在一起的切向滑台503沿着导轨A504作直线运动，工作头7可在工件11上画出一条与工件11的轴线相垂直的直线或切割出一条切口，参见图4；

仅轴向进给装置10中的伺服电机C1001转动，与伺服电机C1001的输出轴连接在一起的丝杠也随之转动，与丝杠上的丝母连接在一起的轴向滑台1003沿着导轨C1004作直线运动，工作头7可在工件11上画出一条与工件11的轴线相平行的直线或切割出一条切口，参见图5；

切向进给装置5中的伺服电机A501与轴向进给装置10中的伺服电机C1001先后或同时按照加工程序的要求动作，则可使工作头7按照预定轨迹运动，工作头7可在工件11表面画出折线、斜线、曲线、多边形或切割出上述形状的切口，参见图6、图7。

实施例二：

一种机架固定式多面划线切割装置，包括机架1和工作头7，机架1上连接有齿圈2和环形导轨3，环形导轨3上转动连接有回转台4，回转台4与齿圈2之间设有回转台驱动装置8，回转台4上安装有切向进给装置5，切向进给装置5上安装有轴向进给装置10，轴向进给装置10上安装有径向进给装置6，所述的工作头7设置于径向进给装置6上；工件可从环形导轨3中穿过，回转台4可绕工件转动。

所述的切向进给装置5包括设置于回转台4上的导轨A504、切向滑台503和驱动切向滑台503沿导轨A504滑动的切向驱动装置。

所述的切向驱动装置为固定于回转台4上的气缸A，气缸A的杆端与所述的切向滑台503相连，切向滑台503可沿回转台4上的两条导轨A504滑动，两条平行设置的导轨A504布置在气缸A的两侧。

所述的轴向进给装置10包括设置于切向滑台503上的导轨C1004、轴向滑台1003和驱动轴向滑台沿导轨C1004滑动的轴向驱动装置。

所述的轴向滑台1003上安装有与导轨C1004相适配的滑块C1005；所述的轴向驱动装置为固定于切向滑台503上的气缸C，气缸C的杆端与所述的轴向滑台1003相连，轴向滑台1003可沿切向滑台503上的两条导轨C1004滑动。

所述的径向进给装置6包括设置于轴向滑台1003上的导轨B604、径向滑台603和驱动径向滑台603沿导轨B604滑动的径向驱动装置。

所述的径向驱动装置为固定于轴向滑台1003上的气缸B，气缸B的杆端与所述的径向滑台603相连，径向滑台603可沿轴向滑台1003上的两条导轨B604滑动，两条平行设置的导轨B604布置在气缸B的两侧。

其余机构同实施例一。

Claims (15)

1.一种机架固定式多面划线切割装置，包括机架和工作头，其特征在于：所述的机架上连接有齿圈和环形导轨，环形导轨上转动连接有回转台，回转台与齿圈之间设有回转台驱动装置，回转台上安装有切向进给装置，切向进给装置上安装有轴向进给装置，轴向进给装置上安装有径向进给装置，所述的工作头设置于径向进给装置上；工件可从环形导轨中穿过，回转台可绕工件转动。

2.根据权利要求1所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的切向进给装置包括设置于回转台上的导轨A、切向滑台和驱动切向滑台沿导轨A滑动的切向驱动装置。

3.根据权利要求2所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的切向驱动装置包括伺服电机A和丝杠副A，所述的切向滑台通过丝杠副A与固定在回转台上的伺服电机A相连，切向滑台可沿回转台上的两条导轨A滑动。

4.根据权利要求2所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的切向驱动装置为气缸A，气缸A的杆端与所述的切向滑台相连，切向滑台可沿回转台上的两条导轨A滑动。

5.根据权利要求1所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的轴向进给装置包括设置于切向滑台上的导轨C、轴向滑台和驱动轴向滑台沿导轨C滑动的轴向驱动装置。

6.根据权利要求5所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的轴向驱动装置包括伺服电机C和丝杠副C，所述的轴向滑台通过丝杠副C与固定在切向滑台上的伺服电机C相连，轴向滑台可沿切向滑台上的两条导轨C滑动。

7.根据权利要求5所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的轴向驱动装置为气缸C，气缸C的杆端与所述的轴向滑台相连，轴向滑台可沿切向滑台上的两条导轨C滑动。

8.根据权利要求1所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的径向进给装置包括设置于轴向滑台上的导轨B、径向滑台和驱动径向滑台沿导轨B滑动的径向驱动装置。

9.根据权利要求8所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的径向驱动装置包括伺服电机B和丝杠副B，所述的径向滑台通过丝杠副B与固定在轴向滑台上的伺服电机B相连，径向滑台可沿轴向滑台上的两条导轨B滑动；所述的工作头连接于径向滑台上。

10.根据权利要求8所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的径向驱动装置为气缸B，气缸B的杆端与所述的径向滑台相连，径向滑台可沿轴向滑台上的两条导轨B滑动。

11.根据权利要求1所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的回转台通过第一导轮组和第二导轮组转动连接在环形导轨上；

所述的第一导轮组包括：

滚轮轴一，固定在回转台上，位于环形导轨内圈的内侧；

滚轮轴二，固定在回转台上，位于环形导轨外圈的外侧；

上述的滚轮轴一、滚轮轴二上均转动连接有滚轮，滚轮的外缘设有凹槽；

上述的滚轮轴一上的滚轮可沿环形导轨的内圈转动，滚轮轴二上的滚轮可沿环形导轨的外圈转动，将环形导轨夹持于滚轮轴一上的滚轮与滚轮轴二上的滚轮之间；所述的第二导轮组和第一导轮结构相同，第二导轮组和第一导轮分别设置于回转台的两端。

12.根据权利要求1所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的回转台驱动装置包括：

伺服电机D，固连于回转台上；

齿轮，连接于伺服电机D上，与齿圈相啮合。

13.根据权利要求1所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的回转台定位装置包括：

定位气缸，固定于回转台上；

定位轴，与定位气缸的活塞杆杆端相连；

定位孔，与定位轴相应、设置于环形导轨上。

14.根据权利要求13所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的定位孔沿环形导轨的周向布置，定位孔的数量、位置与被加工工件的加工面相对应。

15.根据权利要求1所述的机架固定式多面划线切割装置，其特征在于：所述的工作头为等离子切割枪或喷粉划线枪或火焰切割枪或机械划线装置。