CN202224827U - 便携式微型数控等离子切割机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式微型数控等离子切割机，包括机座、驱动机构、电器箱、控制***；其中驱动机构包括X轴驱动部分、Y轴驱动部分和Z轴微型自动调高器；该X轴驱动部分通过X轴精密齿轮与X轴精密齿条啮合以及精密直线导轨与精密直线导轨滑块滚动配合，能够实现切割机头的X轴横向运动；该Y轴驱动部分通过Y轴精密齿轮与Y轴精密齿条相啮合以及双轴心导轨滑块与双轴心导轨滚动配合，能够实现切割机头的Y轴纵向运动。本实用新型能够实现连续机械作业，工作效率高，能对金属板材实现直线切割和多种角度的直线坡口切割，并能根据金属板面的凹凸不平度自动调整等离子割炬与金属板面之间的有效作用距离，从而保证切割质量和工件加工精度。

Description

便携式微型数控等离子切割机

技术领域

本实用新型涉及金属切割设备技术领域，具体是涉及一种采用等离子弧切割金属板材的便携式微型数控等离子切割机。

背景技术

目前，用于对金属板材的切割只有手持等离子切割机，其存在不足是：

(1)采用手工作业，工作效率低，劳动强度大，操作不安全，切割质量差，尤其是切割断面不平滑，不能保证工件的切割精度。

(2)无自动调高功能：在切割金属板之前，必需精确调整割炬割嘴与金属板加工面之间的距离，并使其始终控制在有效作用距离2～3mm范围内，这样才能有效地保证板材的切割质量和切割精度。由于金属板材表面均有凹凸不平情况，等离子割炬与加工板面之间距离完全通过人工且凭经验来控制，因而上述有效作用距离的人为控制难度较大，连续工作的持续性不强，会出现切割断面不平整、光洁度差等缺陷，因而影响了工件的切割质量和尺寸精度，降低了切割效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够克服上述不足的便携式微型数控等离子切割机，其能够实现机械作业、连续作业，工作效率高，并能够对金属板材实现直线切割和多种角度的直线坡口切割，切割时能够根据金属板面的凹凸不平度自动调整等离子割炬割嘴与金属板面之间的有效作用距离，从而保证切割质量和工件加工精度。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：一种便携式微型数控等离子切割机，包括机座、驱动机构、电器箱、控制***；其中：所述驱动机构包括X轴驱动部分、Y轴驱动部分和Z轴微型自动调高器；所述X轴驱动部分包括X轴步进电机、减速器、X轴步进电机驱动器、X轴精密齿轮、X轴精密齿条、精密直线导轨、一对直线导轨滑块，其连接关系是：所述X轴步进电机与减速器安装在电机支架上，X轴步进电机驱动器安装在电器箱底板上；在X轴步进电机输出轴上安装有X轴精密齿轮，该X轴精密齿轮与安装在移动横梁一侧的X轴精密齿条啮合；所述移动横梁沿横向贯穿过电机支架下部空腔，并在其底部固装有精密直线导轨，该精密直线导轨与安装在安装底板上的一对直线导轨滑块形成滚动配合；在X轴驱动部分的作用下，实现移动横梁上的切割机头沿X轴的横向运动；所述Y轴驱动部分包括Y轴步进电机、减速器、Y轴步进电机驱动器、Y轴精密齿轮、Y轴精密齿条、两对双轴心导轨、两对双轴心导轨滑块，其连接关系是：所述Y轴步进电机与减速器均安装在电器箱底板上，在Y轴步进电机输出轴上安装有Y轴精密齿轮，该Y轴精密齿轮与安装在机座顶部的Y轴精密齿条啮合；所述两对双轴心导轨相对安装在机座的前后两侧，两对双轴心导轨滑块相对安装在电器箱底部的前后两侧，该两对双轴心导轨滑块通过其上装有的四对导轮与两对双轴心导轨形成滚动配合；在Y轴驱动部分的作用下，实现电器箱以及移动横梁上的切割机头沿Y轴的纵向运动。

所述Z轴微型自动调高器通过连接板固定在移动横梁一端；该Z轴微型自动调高器包括调高器座、直流无刷电机、减速器、联轴器、丝杆、丝母、移动杆、移动板、一对导向轴、割炬夹持器、等离子割炬、等离子电源、弧压调高装置；其中：所述直流无刷电机带有减速器，并通过联轴器与丝杆上端连接，位于移动杆内腔中的丝母与丝杆中间部分形成螺纹连接；固定在丝母上的平键与移动杆内壁面上设有的轴向键槽形成滑动配合；在移动杆的上端通过柱销固装有移动板，在移动杆的左右两侧对称设置有固定在调高器座上的一对导向轴；该对导向轴的中间部分与移动板上装有的直线轴承形成滑动配合；等离子电源分别通过导线与等离子割炬、弧压调高装置电连接，该弧压调高装置通过导线与直流无刷电机电连接。

所述Z轴微型自动调高器还包括安全保护装置，该安全保护装置为设置在等离子割炬上的安全帽；该保护帽通过导线与弧压调高装置电连接。

所述Z轴微型自动调高器还包括限位保护装置，该限位保护装置为安装在调高器座内侧面上的上、下行程开关、以及安装在移动板一侧的碰头；该碰头在移动杆运动到最大高度、最小高度时，分别与上、下行程开关配合。

所述丝杆的下端安装有内六角圆柱头螺钉上，该内六角圆柱头螺钉上套装有弹簧和弹簧挡圈，该弹簧由弹簧挡圈锁定位置。

所述柱销的内端凸出于移动杆的内壁面，并能与丝母的上端面相接触。

所述调高器座呈]形，在其敞口部分设有起封闭敞口作用的护罩，二者组成一封闭内腔。

所述防尘罩为折叠式结构且套装在移动杆上，该防尘罩的上端通过连接板固定在调高器座的下端面，其下端通过防尘罩托板固定在移动杆上。

所述调高器座的上端和下端相对设置有上通孔和下通孔；直流无刷电机的输出轴向下穿过调高器座上端的上通孔；该移动杆的下部垂直穿过调高器座下端的下通孔，并与固装在上述下通孔中的导向套形成滑动配合。

所述控制***为CNC数控***，其安装在电器箱上面；所述电器箱安装在机座上面，在电器箱内设置有控制整机运行的电器部件。

所述移动横梁的上方固定有过线架，该过线架呈∏形结构。

本实用新型与已有技术相比，具有以下有益效果：

(1)具有精确导向功能：驱动机构中的X轴驱动部分与Y轴驱动部分，采用制造精度很高的精密齿轮与精密齿条的啮合、精密直线导轨与精密直线导轨滑块的滚动配合以及双轴心导轨与双轴心导轨滑块的滚动配合，因而磨擦力小，移动平稳、顺畅，能够实现精确导向。

(2)具有自动调高功能：采用等离子电源、弧压调高装置和微型自动调高器，因而切割时能根据金属板面的不平度自动灵活地调整等离子割炬的高度，并使割炬割嘴与金属板面之间距离始终保持在有效作用距离范围内，从而有效保证金属板材的切割质量和切割精度。

(3)具有多重安全保护功能：采用安全保护装置，能有效防止割炬撞击切割板面、损坏割炬；采用限位保护装置，能有效实现最大高度和最小高度的限位保护，从而使操作更加安全可靠。

(4)具有防尘功能：由防尘罩、以及护罩与调高器座组成的封闭结构，能够有效地防止切割过程中产生的烟尘进入，避免丝杆丝母磨损，延长其使用寿命，进而降低维修成本和生产成本。

(5)总之，本实用新型便携式微型数控等离子切割机，可以实现机械作业、连续作业，不仅可以实现直线切割，而且还可以实现多种角度的直线坡口切割，具有体积小、重量轻，经济实用，使用、搬运方便安全，切割质量好，切割精度高，工件尺寸精度高，工作效率大大提高，劳动强度大大降低的优点。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构图；

图2为微型自动调高器的主视图；

图3为微型自动调高器的侧视图。

图1中：

1、过线架；2、移动横梁；3、X轴精密齿条；4、精密直线导轨；5、控制***；6、电器箱；7、Y轴精密齿条；8、Z轴微型自动调高器；9、双轴心导轨；10、Y轴步进电机；11、X轴步进电机；12、双轴心导轨滑块；13、精密直线导轨滑块；14、安装底板；15、等离子割炬；16、安全保护装置；17、机座。

图2-图3中：

8-1、割炬夹持器；8-2、移动杆；8-3、内六角圆柱头螺钉；8-4、弹簧；8-5、连接板；8-6、弹簧挡圈；8-7、导向套；8-8、丝杆；8-9、移动板；8-10、丝母；8-11、柱销；8-12、联轴器；8-13、减速器；8-14、直流无刷电机；8-15、平键；8-16、行程开关；8-17、调高器座；8-18、防尘罩；8-19、防尘罩托板；8-20、碰头；8-21、直线轴承；8-22、导向轴；8-23、护罩；18、等离子电源；19、弧压调高装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地详细描述。

由图1、图2可知，本实用新型便携式微型数控等离子切割机，包括机座17、驱动机构、电器箱6、控制***5；其中：

机座17为纵向设置，在机座17上面安装有电器箱6；在电器箱内设置有控制整机运行的电器部件，上述电器部件能够实现整机的运行、X轴横向移动、Y轴纵向移动、Z轴自动升降、自动切割等多种功能。在电器箱6上面安装有控制***5，该控制***为CNC数控***，其作用是控制整机的运行、切割。

移动横梁2为横向设置，在移动横梁2的上方固装有过线架1，该过线架1呈∏形结构，其用于等离子枪线的铺设，避免枪线在地面上随机器运动的拖拉损坏。

由图1可知，所述驱动机构包括X轴驱动部分、Y轴驱动部分和Z轴自动调高器；其中：

所述X轴驱动部分包括X轴步进电机11、减速器、X轴步进电机驱动器、X轴精密齿轮、X轴精密齿条3、精密直线导轨4、一对精密直线导轨滑块13，其连接关系是：

X轴步进电机11和减速器安装在电机支架上面，该电机支架呈∏形并固定在电器箱底板上。移动横梁2的中间部分横向贯穿于电机支架与电器箱底板之间的空腔中，在上述空腔中的电器箱底板上固定有安装底板14。X轴步进电机驱动器安装在电器箱底板上。在X轴步进电机输出轴上安装有X轴精密齿轮，X轴精密齿条3固装在移动横梁2的一侧面上，该X轴精密齿轮与X轴精密齿条3啮合。

精密直线导轨4固装在移动横梁2的底部，一对精密直线导轨滑块13对称安装在安装底板14的左右两端；上述一对精密直线导轨滑块13通过其内装有的两排滚珠与精密直线导轨4形成滚动配合。

在X轴驱动部分的作用下，移动横梁2上的精密直线导轨4能够沿一对精密直线导轨滑块13进行横向移动，从而实现移动横梁2上的切割机头沿X轴的横向运动。

所述Y轴驱动部分包括Y轴步进电机10、减速器、Y轴步进电机驱动器、Y轴精密齿轮、Y轴精密齿条7、两对双轴心导轨9、两对双轴心导轨滑块12，其连接关系是：

Y轴步进电机10、减速器和Y轴步进电机驱动器均安装在电器箱底板上。所述Y轴步进电机输出轴向下穿过电器箱底板上的通孔后安装有Y轴精密齿轮，该Y轴精密齿轮与安装在机座17顶部的Y轴精密齿条7啮合。

两对双轴心导轨9相对安装在机座17的前后两侧，两对双轴心导轨滑块12相对安装在电器箱底部的前后两侧，在一个双轴心导轨滑块内安装有一对导轮；该两对双轴心导轨滑块12通过其内设有的四对导轮与两对双轴心导轨9形成滚动配合。

在Y轴驱动部分的作用下，通过电器箱6底部设有的双轴心导轨滑块12沿双轴心导轨9纵向移动，来实现电器箱6以及移动横梁2上的切割机头沿Y轴的纵向运动。

Z轴微型自动调高器能够在切割时实现竖向自动调高功能，从而保证等离子割炬与所切割板面之间距为有效作用距离，进而保证切割质量和切割精度。

由图2、图3可知，所述Z轴微型自动调高器8包括调高器座8-17、直流无刷电机8-14、减速器8-13、联轴器8-12、丝杆8-8、丝母8-10、移动杆8-2、移动板8-9、一对导向轴8-22、割炬夹持器8-1、等离子电源18、弧压调高装置19、以及限位保护装置、安全防护装置16和防尘装置，其中：

调高器座8-17呈]形，在其敞口部分设有起封闭敞口作用的护罩8-23，二者组成一封闭内腔，以防止烟尘进入和丝杆丝母的磨损，延长其使用寿命。

在调高器座8-17的上端、下端相对设置有上通孔、下通孔；直流无刷电机8-14的输出轴向下穿过调高器座上端的上通孔；该移动杆8-2的下部垂直穿过调高器座8-17下端的下通孔，并与固定在上述下通孔中的导向套8-7形成滑动配合。在调高器座8-17的下端固定有连接板8-5；通过该连接板8-5与移动横梁2的固定连接，而达到将Z轴微型自动调高器8固定在移动横梁上的目的。

直线无刷电机8-14带有减速器8-13，减速器能使运行达到合适速度。该直线无刷电机8-14通过减速器固装在调高器座8-17的上面。

该直线无刷电机8-14通过联轴器8-12与丝杆8-8的上端连接，该丝杆的螺纹部分位于移动杆8-2的内腔中，且其上螺纹连接有丝母8-10，该丝母也设置在移动杆内腔中。

该丝母8-10与移动杆8-2之间通过平键8-15连接。具体结构是：在丝母8-10的外圆上固定有平键8-15，该平键与移动杆内壁面上设置的轴向键槽形成滑动配合。平键与轴向键槽相配合结构的作用是：防止丝母与移动杆之间的相对转动，但允许丝母与移动杆之间的相对轴向移动。

在丝杆8-8的最下端安装有内六角圆柱头螺钉8-3，在内六角圆柱头螺钉上套装有弹簧挡圈8-6和弹簧8-4，该弹簧由弹簧挡圈8-6锁定位置。上述结构的作用是：工作时，一旦行程开关8-16因失灵或损坏而不起作用，其能防止丝母从丝杆的下端脱落，实现最小高度的限位保护；与行程开关起双限位保护作用。

在移动杆8-2的上端通过柱销8-11固定连接有移动板8-9，上述柱销的内端凸出了移动杆的内壁面，并可与丝母8-10的上端面相接触。上述柱销的作用是：能够挡住丝母的上端并阻止其向上移动，以防止丝母8-10与丝杆8-8脱离螺纹连接，实现最大高度的限位保护；与行程开关8-16起双限位保护作用。

在移动杆8-2的左右两侧对称设置有一对导向轴8-22，当然该对导向轴与移动杆也可以呈三角形设置，三者均为垂直设置且相互平行。该一对导向轴8-22的上、下端分别固定在调高器座8-17的上、下端，其中间部分与移动板8-9上装有的直线轴承8-21形成滑动配合。

在移动杆8-2的最下端通过割炬夹持器8-1安装有等离子割炬15。等离子电源18分别通过导线与等离子割炬15和弧压调高装置19电连接，该弧压调高装置19通过导线与直流无刷电机8-14电连接。

所述限位保护装置为行程开关8-16及其碰头。在调高器座8-17的内腔侧壁面上，相隔一适当间距分别装有上、下行程开关8-16，在移动板8-9的一侧面上安装有行程开关的碰头8-20。当固装在移动杆8-2上端的移动板上升到一定高度时，该碰头则会碰到上行程开关，实现最大高度的限位功能；反之，当其下降到一定高度时，该碰头则会碰到下行程开关，实现最小高度的限位功能。

所述安全防护装置16为设置在等离子割炬15上的保护帽，该保护帽通过导线与弧压调高装置19电连接。其作用是：等离子割炬向下移动时，一旦撞击所切割板材会被损坏，为了防止上述情况的发生而设置了安全防护装置；该安全防护装置可以通过保护帽反馈信号给弧压调高装置，当等离子割炬接触到所切割板材时，等离子割炬会自动上升到安全的高度。

所述防尘装置包括防尘罩8-18、以及与调高器座8-17组成一封闭内腔的护罩8-23；其中：防尘罩套装在移动杆8-2上，其上端固定在连接板8-5的下端面上，其下端固定在防尘罩托板8-19上，该防尘罩托板固定在移动杆上。

防尘罩8-18主要是为了避免丝杆丝母的磨损而设置的，该防尘罩8-18为折叠式结构，其能随同移动杆8-2的上下移动而自由伸缩，因而具有密封和伸缩功能。由于防尘罩密封住了移动杆8-2与调高器座8-17之间的孔隙，因而能有效地防止切割过程中产生的烟尘进入调高器座的内腔中，进而避免了丝杆与丝母的磨损，延长其使用寿命。当然，本实用新型中的防尘罩也可以由密封套或者密封胶带来代替。

Z轴微型自动调高器的工作过程如下：

当Z轴微型自动调高器8自动下降到距离所切割板面2～3mm时，也就是说，这时等离子切割机上的割炬割嘴与所切割板面之间处于有效作用距离范围内，由传感器反馈信号给控制***；控制***发出指令给继电器，继电器动作，带动直流无刷电机8-14工作。

当直流无刷电机8-14沿顺时针方向转动时，丝杆8-8顺转，移动杆8-2下降，带动等离子割炬15下降，反之等离子割炬上升。

(四)本实用新型便携式微型数控等离子切割机的工作过程如下：

(1)直线切割和曲线切割

先打开电器箱的电源，把所需加工工件的CAD图形输入到CNC数控***中，然后CNC数控***会根据CAD图形自动生成切割程序。启动开始按钮，CNC数控***会发出各种指令，实现X轴、Y轴、Z轴的三轴配合联动。

再打开等离子电源18和弧压调高装置19的电源，通过Z轴微型自动调高器来调整等离子割炬15的高度位置，使其与所切割板面之间距为有效作用距离。

然后，启动***操作面板的开始按钮，整个切割机开始按照图形轨迹运动；同时等离子电源18工作，产生等离子弧，对板材进行切割。

在切割过程中，等离子电源18将接收的弧压信号传递给Z轴微型自动调高器8，通过Z轴微型自动调高器来自动调整等离子割炬15与所切割板面之间距离，使之始终保持在有效作用距离范围2～3mm内。

当切割完毕后，自动停机。

(2)直线坡口切割

通过割炬夹持器8-1可以任意调整等离子割炬15与所切割板面之间的角度，从而实现多种角度的直线坡口切割。直线坡口切割的其它切割过程与上述直线切割相同。

Claims (11)

1.一种便携式微型数控等离子切割机，其特征是，

a、包括机座(17)、驱动机构、电器箱(6)、控制***(5)；

b、所述驱动机构包括X轴驱动部分、Y轴驱动部分和Z轴微型自动调高器；

c、所述X轴驱动部分包括X轴步进电机(11)、减速器、X轴步进电机驱动器、X轴精密齿轮、X轴精密齿条(3)、精密直线导轨(4)、精密直线导轨滑块(13)，其中：所述X轴步进电机(11)与减速器安装在电机支架上，X轴步进电机驱动器安装在电器箱底板上；在X轴步进电机输出轴上安装有X轴精密齿轮，该X轴精密齿轮与安装在移动横梁(2)一侧的X轴精密齿条(3)啮合；所述移动横梁(2)沿横向贯穿过电机支架下部空腔，并在其底部固装有精密直线导轨(4)，该精密直线导轨(4)与安装在安装底板(14)上的一对精密直线导轨滑块(13)形成滚动配合；在X轴驱动部分的作用下，实现移动横梁上的切割机头沿X轴的横向运动；

d、所述Y轴驱动部分包括Y轴步进电机(10)、减速器、Y轴步进电机驱动器、Y轴精密齿轮、Y轴精密齿条(7)、两对双轴心导轨(9)、两对双轴心导轨滑块(12)，其中：所述Y轴步进电机(10)与减速器安装在电器箱底板上，Y轴步进电机输出轴上安装有Y轴精密齿轮，该Y轴精密齿轮与安装在机座(17)顶部的Y轴精密齿条(7)相啮合；所述两对双轴心导轨(9)相对安装在机座(17)的前后两侧，两对双轴心导轨滑块(12)相对安装在电器箱底部的前后两侧，该两对双轴心导轨滑块通过其上设有的四对导轮与两对双轴心导轨(9)形成滚动配合；在Y轴驱动部分的作用下，实现电器箱(6)以及移动横梁(2)上的切割机头沿Y轴的纵向运动。

2.如权利要求1所述的便携式微型数控等离子切割机，其特征是，所述Z轴微型自动调高器(8)通过连接板(8-5)固定在移动横梁(2)一端；该Z轴微型自动调高器(8)包括调高器座(8-17)、直流无刷电机(8-14)、减速器(8-13)、联轴器(8-12)、丝杆(8-8)、丝母(8-10)、移动杆(8-2)、移动板(8-9)、一对导向轴(8-22)、割炬夹持器(8-1)、等离子割炬(15)、等离子电源(18)、弧压调高装置(19)；其中：所述直流无刷电机(8-14)带有减速器(8-13)，并通过联轴器(8-12)与丝杆(8-8)上端连接，位于移动杆(8-2)内腔中的丝母(8-10)与丝杆中间部分形成螺纹连接；固定在丝母上的平键(8-15)与移动杆(8-2)内壁面上设有的轴向键槽形成滑动配合；在移动杆(8-2)的上端通过柱销(8-11)固装有移动板(8-9)，在移动杆(8-2)的左右两侧对称设置有固定在调高器座(8-17)上的一对导向轴(8-22)；该对导向轴(8-22)的中间部分与移动板(8-9)上装有的直线轴承(8-21)形成滑动配合；等离子电源(18)分别通过导线与等离子割炬(15)、弧压调高装置(19)电连接，该弧压调高装置(19)通过导线与直流无刷电机(8-14)电连接。

3.如权利要求2所述的便携式微型数控等离子切割机，其特征是，所述Z轴微型自动调高器(8)还包括安全保护装置(16)，该安全保护装置为设置在等离子割炬上的安全帽；该保护帽通过导线与弧压调高装置(19)电连接。

4.如权利要求1或2或3所述的便携式微型数控等离子切割机，其特征是，所述Z轴微型自动调高器(8)还包括限位保护装置，该限位保护装置为安装在调高器座(8-17)内侧面上的上、下行程开关(8-16)、以及安装在移动板(8-9)一侧的碰头(8-20)；该碰头在移动杆运动到最大高度、最小高度时，分别与上、下行程开关配合。

5.如权利要求4所述的便携式微型数控等离子切割机，其特征是，所述丝杆(8-8)的下端安装有内六角圆柱头螺钉(8-3)上，该内六角圆柱头螺钉上套装有弹簧(8-4)和弹簧挡圈(8-6)，该弹簧由弹簧挡圈锁定位置。

6.如权利要求5所述的便携式微型数控等离子切割机，其特征是，所述柱销(8-11)的内端凸出于移动杆(8-2)的内壁面，并能与丝母(8-10)的上端面相接触。

7.如权利要求6所述的便携式微型数控等离子切割机，其特征是，所述调高器座(8-17)呈]形，在其敞口部分设有起封闭敞口作用的护罩(8-23)，二者组成一封闭内腔。

8.如权利要求7所述的便携式微型数控等离子切割机，其特征是，所述防尘罩(8-18)为折叠式结构且套装在移动杆(8-2)上，该防尘罩(8-18)的上端通过连接板(8-5)固定在调高器座的下端面，其下端通过防尘罩托板(8-19)固定在移动杆上。

9.如权利要求6所述的便携式微型数控等离子切割机，其特征是，所述调高器座(8-17)的上端和下端相对设置有上通孔和下通孔；直流无刷电机(8-14)的输出轴向下穿过调高器座上端的上通孔；该移动杆(8-2)的下部垂直穿过调高器座下端的下通孔，并与固装在上述下通孔中的导向套(8-7)形成滑动配合。

10.如权利要求1所述的便携式微型数控等离子切割机，其特征是，所述控制***(5)为CNC数控***，其安装在电器箱(6)上面；所述电器箱(6)安装在机座(17)上面，在电器箱内设置有控制整机运行的电器部件。

11.如权利要求1所述的便携式微型数控等离子切割机，其特征是，所述移动横梁(2)的上方固定有过线架(1)，该过线架呈∏形结构。

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