专利名称：基于丝杆传动的大行程水刀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水刀，尤其是一种大行程水刀，具体地说是一种基于丝 杆传动的大行程水刀。
技术背景目前，水刀切割设备以其独特的性能越来越受到各行各业的睛睐，并在 向大型化和多功能化方向发展。众所周知，当水刀设备的纵向行程大于4米时，传统的丝杆传动结构由 于受到丝杆重量的影响，丝杆转动过程中会产生较大的振动，其精度运行无 法保证，为此，当纵向行程大于4米以上时，如果仍然使用丝杆传动，为了 防止变形，其丝杆的直径将会变得很大，加工成本和难度也变得相当大，尤 其是当单根丝杆的长度达到8 14米时，其直径将会变得很大才能克服重力 下垂所造成的影响，因此，对于此类大行程传动，目前常用的方法是采用齿 轮齿条或链轮链条传动，这样一来，不仅精度无法保证，而且噪音很大，同 时无法满足更大行程(如30米以上的行程)对传动装置的要求，因此必须加 以克服。此外，近年来随着水刀设备的应用领域越来越广，其在造船、矿山冶金 设备制造中的应用也越来越多，要求被切割的原料的长度也越来越大，有的 甚至要求能一次性切割长度在30米以上的板材，显然利用传统的切割方法和 设备已无法满足这类特种加工领域的需要，因此必须开发新的大型化水刀设 备来满足市场要求，使单台水刀设备的最大加工长度达到十几到几十米的能 力。发明内容本发明的目的是针对现有的大行程水刀传动精度低，长度受限的问题， 设计一种能满足各种行程长度需要，传动精度高的利用螺母转动丝杆不动的基于丝杆传动的大行程水刀。 本发明的技术方案是-一种基于丝杆传动的大行程水刀，包括前、后两个平行布置的纵向导轨 架l，其特征是所述的纵向导轨架1至少由两段相连或拚接而成，每段纵向导轨架1的水平上表面上均平行设置有导轨2，在每段纵向导轨架1中安装 在各自的滚珠丝杆3，所述的滚珠丝杆3的两端被拉紧固定在导轨架1中， 相当于将其绷紧以减小丝杆的下垂量，相邻的两个滚珠丝杆3相互平行并有 不小于滑板4宽度L的重叠区B;每个滚珠丝杆3上均安装有各自的螺母5， 螺母5与对应的滑板4相连，滑板4的两边均连接有滑块6，滑块6活动安 装在对应的导轨2上，螺母5通过传动带7与对应的驱动电机8相连；横梁 9的两端分别架装在对应的滑板4上，每个横梁9上分别安装有相应的水刀 切割头，所述的水刀切割头分别与对应的高压系统相连，在每个横梁9和/ 或导轨架1上安装有防止相邻横梁9碰撞的位置检测控制装置；在所述的导 轨2上安装有迷宫式密封装置10;在纵向导轨架1中间隔安装有用于支撑滚 珠丝杆3以防止其因重力下垂的丝杆支撑架11。所述的位置检测控制装置或为行程开关，或为红外感应仪，或为无线感 应仪。所述的迷宫式密封装置10主要由主罩板601、内罩板602和边罩板603 组成，主罩板601的两端分别固定在导轨座1的两端上，主罩板601由水平 板101和两个向下的折边102组成，滑板4的两边设有与所述折边102相配 的凹槽501，所述的内罩板602由水平底板201和垂直边板202相连而成， 其中水平底板201固定在导轨架1的水平面上，垂直边板202的上边沿高出 折边102的下边沿且位于其内侧，所述的边罩板603由水平段301、向上的 垂直段302和向下的垂直段303相连而成，向上的垂直段302和向下的垂直 段303分别与水平段301的两边相连，所述的向下的垂直段303与导轨架1 的侧边固定相连，所述的水平段301的安装位置低于水平底板201，所述的 向上的垂直段302位于滑板4的外侧，其上沿高于折边102的下沿，在所述 的水平段301上设有让杂质下落的通孔。在所述的滑板4上、与所述的水平段301相对位置处安装有随滑板4同 步移动的清除刷。在所述的水平板101的内侧安装有凸条103，在滑板4对应位置处安装 有滑轮502，所述的滑轮502与凸条103相接触。在所述的水平板101的内侧安装有防止其因重力下垂的活动支撑架604， 该活动支撑架604的上端与水平板101的内侧底面相铰装，其下端的活动滚 轮605与导轨架1的水平面或水平底板201相抵。所述的向上的垂直段302的上沿连接有指向滑板4的小折边304。 所述的丝杆支撑架11包括尼龙滚轮701、支架702、轴703、配重704 和销轴705，左、右对称的两个支架702安装在轴703上，配重704通过销 轴705安装在支架702之间，销轴705位于轴703的下部，尼龙滚轮701也 安装在支架702之间并位于轴703的上部，轴703的两端安装在导轨架1上。 所述的尼龙滚轮701上设有与滚珠丝杆3外径相配的环形圆弧凹槽。 所述的每根滚珠丝杆3的长度不少于8米，且滚珠丝杆3的长径比不小于150: 1。本发明的有益效果1、 本发明利用转螺母结构和浮动支撑较好地解决了丝杆的下垂问题， 并使得丝杆在长度很长时仍然可采用较小的直径，最大长径比可达到200以上，目前已可利用的丝杆长度已达到14米以上，而其直径仍不超过60毫米， 从根本上解决了大距离水刀设备的传动精度问题，可在保证行程的前提下， 确保加工精度，为水刀设备在大型精密零件加工中的应用奠定了基础。2、 本发明通过在采用转螺母传动的前提下通过使相邻的大型水刀设备 进行首尾相连，通过搭积木的方式实现了水刀加工行程的扩大，理论上可形 成无限长行程的大型水刀设备，该技术已在32米长行程水刀设备上得到了应 用。3、 本发明针对大型设备的特点，为了提高传动精度，使用了单边双导 轨结构，同时为了防止灰尘和杂质对导轨的影响，采用了全新设计的迷宫式 密封结构，可采用全不锈钢材料作为密封材料，不仅外形美观，而且经久耐用，密封效果更胜于传统的皮老虎结构。4、 本发明的设计思路不仅适用于水刀设备，而且可推广到相应的需大 距离切割的设备上。5、 本发明的各横梁上的水刀切割头可单独工作，也可同时工作，在数控装置的统一控制(或各自单独控制)下完成对超长切割件的加工，同时由 于在相邻的丝杆之间设有重叠区，可保护加工过程中的无缝对接，不会出现 加工盲区。通过计算机控制或采用常规的防碰撞技术可保护相邻的横梁运动 过程中不会产生运动干涉。6、 本发明的横梁的数量可根据总长及每根丝杆的长度加以确定，可为 一个，也可为二个或二个以上。
图1是本发明的大型水刀设备的立体外形结构示意图。 图2是本发明的大型水刀的结构示意图。 图3是图2的俯视图。图4是本发明用于反映相邻丝杆安装位置及迷宫式密封结构的图3的 A-A剖视图。图5是本发明的迷宫式密封结构中的水平板活动支撑架的结构示意图。 图6是本发明的丝杆浮动支撑架的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 如图1 6所示。一种基于丝杆传动的大行程水刀，包括前、后两个平行布置的纵向导轨 架l，所述的纵向导轨架1可由两段或两段以上相连或拚接而成，如图l、 2 所示，本实施例的导轨架1共有3段相连而成，每段纵向导轨架1的水平上 表面上均平行设置有导轨2，在每段纵向导轨架1中安装在各自的滚珠丝杆3 (每根滚珠丝杆3的长度可达14米， 一般为8 11米，而其直径可在40 60毫米之间，因此长径比可达到200以上)，所述的滚珠丝杆3的两端被拉 紧固定在导轨架l中，相当于将其绷紧以减小丝杆的下垂量，当滚珠丝杆3的长度大于4米时，为了防止其下垂可在丝杆3的下部、纵向导轨架l中间 间隔安装图6所示的浮动丝杆支撑架11，该丝杆支撑架11包括尼龙滚轮701、 支架702、轴703、配重704和销轴705，左、右对称的两个支架702安装在 轴703上，配重704通过销轴705安装在支架702之间，销轴705位于轴703 的下部，尼龙滚轮701通过轴706安装在支架702之间并位于轴703的上部， 轴703的两端安装在导轨架1的内侧面上，在尼龙滚轮701上设有与滚珠丝 杆3外径相配的环形圆弧凹槽以便于支撑。相邻的两个滚珠丝杆3相互平行 并有不小于滑板4宽度L的重叠区B，如图3所示。每个滚珠丝杆3上均安 装有各自的螺母5，螺母5与对应的迷宫式滑板4相连，滑板4的两边均连 接有滑块6，滑块6活动安装在对应的导轨2上，螺母5通过传动带7与对 应的驱动电机8相连(为了节省空间，传动带7可采用图4所示的斜置安装，每 个传动带均由各自的驱动电机8驱动)；横梁9的两端分别架装在对应的滑板 4上，每个横梁9上分别安装有相应的水刀切割头，所述的水刀切割头分别 与对应的高压系统相连，在每个横梁9和/或导轨架1上安装有防止相邻横梁 9碰撞的位置检测控制装置，如图l、 4所示，所述的位置检测控制装置可采 用行程开关或红外感应仪、无线感应仪等成熟的技术加以实现；为了保证导 轨的精度，防止灰尘、切屑以及其它杂质对导轨的精度造成影响，本实施例 采用了迷宫式密封装置10，如图4所示，该迷宫式密封装置10主要由主罩 板601、内罩板602和边罩板603组成，主罩板601的两端分别固定在导轨 座1的两端上，主罩板601由水平板101和两个向下的折边102组成，滑板 4的两边设有与所述折边102相配的凹槽501，所述的内罩板602由水平底板 201和垂直边板202相连而成，其中水平底板201固定在导轨架1的水平面 上，垂直边板202的上边沿高出折边102的下边沿且位于其内侧，所述的边 罩板603由水平段301、向上的垂直段302和向下的垂直段303相连而成， 向上的垂直段302和向下的垂直段303分别与水平段301的两边相连，所述 的向下的垂直段303与导轨架1的侧边固定相连，所述的水平段301的安装 位置低于水平底板201，所述的向上的垂直段302位于滑板4的外侧，其上 沿高于折边102的下沿，在所述的水平段301上设有让杂质下落的通孔。在所述的滑板4上、与所述的水平段301相对位置处安装有随滑板4同步移动 的清除刷。在所述的水平板101的内侧安装有凸条103，在滑板4对应位置 处安装有滑轮502，所述的滑轮502与凸条103相接触。在所述的水平板101 的内侧安装有防止其因重力下垂的活动支撑架604，该活动支撑架604的上 端与水平板101的内侧底面相铰装，其下端的活动滚轮605与导轨架1的水 平面或水平底板201相抵。所述的向上的垂直段302的上沿连接有指向滑板 4的小折边304。本发明未涉及的行程控制、高压发生装置13、水切割头14、数控系统 12等均可根据实际情况配备，也可利用现有技术加以实现。
权利要求
1、一种基于丝杆传动的大行程水刀，包括前、后两个平行布置的纵向导轨架(1)，其特征是所述的纵向导轨架(1)至少由两段相连或拚接而成，每段纵向导轨架(1)的水平上表面上均平行设置有导轨(2)，在每段纵向导轨架(1)中安装在各自的滚珠丝杆(3)，相邻的两个滚珠丝杆(3)相互平行并有不小于滑板(4)宽度L的重叠区B；每个滚珠丝杆(3)上均安装有各自的螺母(5)，螺母(5)与对应的滑板(4)相连，滑板(4)的两边均连接有滑块(6)，滑块(6)活动安装在对应的导轨(2)上，螺母(5)通过传动带(7)与对应的驱动电机(8)相连；横梁(9)的两端分别架装在对应的滑板(4)上，每个横梁(9)上分别安装有相应的水刀切割头，所述的水刀切割头分别与对应的高压系统相连，在每个横梁(9)和/或导轨架(1)上安装有防止相邻横梁(9)碰撞的位置检测控制装置；在所述的导轨(2)上安装有迷宫式密封装置(10)；在纵向导轨架(1)中间隔安装有用于支撑滚珠丝杆(3)以防止其因重力下垂的丝杆支撑架(11)。
2、 根据权利要求1所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是所述的位置 检测控制装置或为行程开关，或为红外感应仪，或为无线感应仪。
3、 根据权利要求1所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是所述的迷宫 式密封装置(10)主要由主罩板(601)、内罩板(602)和边罩板(603)组 成，主罩板(601)的两端分别固定在导轨座(1)的两端上，主罩板(601) 由水平板(101)和两个向下的折边(102)组成，滑板(4)的两边设有与所 述折边(102)相配的凹槽(501)，所述的内罩板(602)由水平底板(201) 和垂直边板(202)相连而成，其中水平底板(201)固定在导轨架(1)的水 平面上，垂直边板(202)的上边沿高出折边(102)的下边沿且位于其内侧， 所述的边罩板(603)由水平段(301)、向上的垂直段(302)和向下的垂直 段(303)相连而成，向上的垂直段(302)和向下的垂直段(303)分别与水 平段(301)的两边相连，所述的向下的垂直段(303)与导轨架(1)的侧边 固定相连，所述的水平段(301)的安装位置低于水平底板(201)，所述的向上的垂直段(302)位于滑板(4)的外侧，其上沿高于折边(102)的下沿， 在所述的水平段(301)上设有让杂质下落的通孔。
4、 根据权利要求3所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是在所述的滑 板(4)上、与所述的水平段(301)相对位置处安装有随滑板(4)同步移动 的清除刷。
5、 根据权利要求3所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是在所述的水 平板(101)的内侧安装有凸条(103)，在滑板(4)对应位置处安装有滑轮(502)，所述的滑轮(502)与凸条(103)相接触。
6、 根据权利要求3所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是在所述的水 平板(101)的内侧安装有防止其因重力下垂的活动支撑架(604)，该活动支 撑架(604)的上端与水平板(101)的内侧底面相铰装，其下端的活动滚轮(605)与导轨架(1)的水平面或水平底板(201)相抵。
7、 根据权利要求3所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是所述的向上 的垂直段(302)的上沿连接有指向滑板(4)的小折边(304)。
8、 根据权利要求1所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是所述的丝杆 支撑架(11)包括尼龙滚轮(701)、支架(702)、轴(703)、配重(704)和 销轴(705)，左、右对称的两个支架(702)安装在轴(703)上，配重(704) 通过销轴(705)安装在支架(703)之间，销轴(705)位于轴(703)的下 部，尼龙滚轮(701)也安装在支架(702)之间并位于轴(703)的上部，轴(703)的两端安装在导轨架(1)上。
9、 根据权利要求8所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是所述的尼龙 滚轮(701)上设有与滚珠丝杆(3)外径相配的环形圆弧凹槽。
10、 根据权利要求l所述的基于丝杆传动的大行程水刀，其特征是所述的每 根滚珠丝杆(3)的长度不少于8米，且滚珠丝杆(3)的长径比不小于150: 1。
全文摘要
一种基于丝杆传动的大行程水刀，包括前、后两个平行布置的纵向导轨架(1)，其特征是所述的纵向导轨架(1)至少由两段相连或拚接而成，每段纵向导轨架(1)的水平上表面上均平行设置有导轨(2)，在每段纵向导轨架(1)中安装在各自的滚珠丝杆(3)，相邻的两个滚珠丝杆(3)相互平行并有不小于滑板(4)宽度L的重叠区B；每个滚珠丝杆(3)上均安装有各自的螺母(5)，螺母(5)与对应的滑板(4)相连，滑板(4)的两边均连接有滑块(6)，滑块(6)活动安装在对应的导轨(2)上；在所述的导轨(2)上安装有迷宫式密封装置(10)；在纵向导轨架(1)中间隔安装有用于支撑滚珠丝杆(3)以防止其因重力下垂的丝杆支撑架(11)。本发明通过积木式组合方式实现了水刀行程长度的扩大，具有精度高，加工能力强的优点。
文档编号B26F3/00GK101224588SQ200810018489
公开日2008年7月23日 申请日期2008年2月18日 优先权日2008年2月18日
发明者波 陈 申请人:波 陈