专利名称：卧式四轴数控钢管火焰切割机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数控火焰切割设备，尤其能在长钢管上，再现跟踪钢管径向跳动切割多种相贯线、斜截端面曲线、焊接弯头“虾米节”相交线、及其变角度焊接坡口面的数控火焰切割设备。
中国专利ZL91224128.4公开了一种悬臂式四坐标切割机，它能在圆筒体上切割孔，但不能在支管上切割相贯线。中国专利ZL92201833.2公开了一种微机数控管切割机，它能在圆筒体上切割相贯孔，能在支管端部切割相贯线及其定角度焊接坡口面，但不能在长支管端部切割相贯线。在国外，日本MA-RUHIDE KOKI LTD.生产的数控管子轮廊切割机(CNC Pipe Profile Cutting Ma-ehine)，德国KISTLER生产的数控管子切割机(CNC-Controlled Pipe Cutting Ma-chine)，美国JESSE ENGINEERING CO.生产的支管和马鞍形孔切割机(PipeCoaster for Branch and Saddle Hole Cutting)均能在长支管端部切割相贯线及其焊接坡口面，但不能跟踪钢管径向跳动进行切割。
本实用新型的目的是提供一种卧式四轴数控钢管火焰切割机，能再现跟踪钢管的径向跳动进行多种切割工作。
本实用新型的目的是这样实现的卧式四轴数控钢管火焰切割机由机械系统和数控系统组成。机械系统由下述部件组成主传动部件[1]，由伺服传动系统驱动卧式主轴[17]、卡盘[14]和被切割钢管[2]作旋转运动(C轴)；轴向运动部件[5]，由伺服传动系统驱动溜板[18]在导轨[56]上沿平行主轴[17]轴线方向移动(Z轴)；升降运动部件[6]，由伺服传动系统驱动滑板[31]在垂直主轴轴线的竖直方向移动(Y轴)；切割部件[4]，由伺服传动系统驱动切割炬[32]在主轴[17]的竖直轴剖面内作摆动(A轴)；支承部件[8]，它有一对位置可同向或反向调整的支承滚轮[42]，用于支承被切割钢管[2]在其上转动；床身部件[7]，它的导轨[54]用于安装支承部件[8]，它的导轨[56]用于安装轴向运动部件[5]；检测部件[3]，用于检测被切割钢管[2]的径向跳动。卧式四轴数控钢管火焰切割机进行切割前，将传感器[61]调整到被切割钢管[2]的最高上母线处，启动C轴、Z轴和Y轴进行三轴联动数控，传感器[61]相对被切割钢管[2]沿切割轨迹运动，同时对被切割钢管[2]的径向跳动进行示教采样。将传感器[61]调整到安全位置后，启动C轴、Z轴、Y轴和A轴进行四轴联动数控时，根据采样数据控制Y轴产生补偿运动，切割炬[32]在被切割钢管[2]上再现跟踪其径向跳动，切割出要求的轨迹及其变角度焊接坡口面。
采用这种技术方案的优点是传感器[61]对被切割钢管[2]是非接触式示教采样；切割炬在被切割钢管[2]上再现跟踪其径向跳动切割时，切割火焰和熔渣不会损坏传感器[61]；不但能对形状误差较小的热轧无缝钢管，而且能对形状误差较大的冷滚弯成形有缝钢管进行精确切割。
以下结合附图对本实用新型的最佳实施方案进一步说明。
图1为外观示意图。
图2为主传动部件传动系统图。
图3为轴向运动部件的正视和左侧视示意图。
图4为升降运动部件示意图。
图5为切割部件示意图。
图6为支承部件示意图。
图7为床身部件示意图。
图8为检测部件示意图。
图1表示卧式四轴数控钢管火焰切割机由主传动部件[1]、轴向运动部件[5]、升降运动部件[6]、切割部件[4]、支承部件[8]、床身部件[7]和检测部件[3]组成。
图2表示主传动部件[1]由伺服电机[9]、无传动间隙减速器[10]、无传动间隙膜片式连轴器[11]、无传动间隙齿轮传动[12、13、15]、主轴[17]、五爪卡盘[14]、箱体[16]组成。C轴的伺服转动是由伺服电机[9]经无传动间隙减速器[10]、无传动间隙膜片式连轴器[11]、无传动间隙齿轮传动[12、13、15]，驱动主轴[17]转动实现的。
图3表示轴向运动部件[5]由伺服电机[21]、无传动间隙减速器[20]、齿轮[19]、溜板[18]、十个滚子[24]、弹簧[25]、销轴[22]、摆动架[23]组成。溜板[18]通过十个滚子[24]可在导轨[56]上运动。Z轴的伺服移动是由伺服电机[21]经无传动间隙减速器[20]、齿轮[19]在齿条[57]上作纯滚动移动实现的。在弹簧[25]作用下，摆动架[23]绕销轴[22]摆动，使齿轮[19]始终在齿条[57]上实现无齿侧间隙传动。
图4表示升降运动部件[6]由伺服电机[26]、无传动间隙减速器[27]、无传动间隙丝杆螺母付[30]、导轨座[28]、直线滚动导轨付[29]、滑板[31]组成。Y轴的伺服升降移动是由伺服电机[26]、无传动间隙减速器[27]、无传动间隙丝杆螺母付[30]、直线滚动导轨付[29]，带动滑板[31]移动实现的。
图5表示切割部件[4]由伺服电机[38]、电机座[39]、无传动间隙减速器[37]、曲柄[36]、销轴[35]、防撞杆[33]、弹簧[34]、切割炬[32]组成。切割部件[4]水平安装在滑板[31]上。A轴的伺服摆动由伺服电机[38]经无传动间隙减速器[37]，驱动曲柄[36]、防撞杆[33]、切割炬[32]作摆动实现的。若切割炬[32]下移碰到钢管[2]时，防撞杆[33]压缩弹簧[34]，绕销轴[35]向上摆动，从而防止产生损坏。
图6表示支承部件[8]由支承滚轮[42]、杠杆[41]、滚轮座[40]、滚轮[43]、左右旋螺母[44]、左右旋丝杆[45]、导向键[46]、销[47]、轴[48]、车轮轴[49]、车轮[50]、支承架[51]组成。滚轮座[40]与支承架[51]之间用燕尾导轨付[52]连接，可避免杠杆[41]调整到接近竖直位置时，滚轮座[40]底面与支承架[51]上面之间产生分离。轴[48]和左右旋丝杆[45]之间采用导向键[46]和销[47]连接，将二支承滚轮[42]调整到处于主轴[17]轴心线的对称位置后，打入销[47]。
图7表示床身部件[7]由底座[53]、横梁[58]、齿条[57]、导轨[54]、导轨[56]、立柱[55]组成。底座[53]中部用于安装主传动部件[1]，导轨[54]上安装支承部件[8]，导轨[56]上安装轴向运动部件[5]。
图8表示检测部件[3]由传感器[61]、控制器[59]、支架[60]和支架座[62]组成。支架座[62]安装在电机座[39]上。检测部件[3]随滑板[31]一起作伺服升降移动。
本实用新型的机械系统在数控系统硬件和软件支持下，能实现多种切割功能。
权利要求1.一种卧式四轴数控钢管火焰切割机，它由机械系统和数控系统组成，机械系统由主传动部件[1]、轴向运动部件[5]、升降运动部件[6]、切割部件[4]、支承部件[8]、床身部件[7]、检测部件[3]组成，其特征是检测部件[3]由传感器[61]、控制器[59]、支架[60]和支架座[62]组成；C轴、Z轴和Y轴三轴联动数控时，传感器[61]相对被切割钢管[2]，沿切割运动轨迹对其径向跳动进行示教采样；C轴、Z轴、Y轴和A轴四轴联动数控时，切割炬[32]在被切割钢管[2]上，再现跟踪其径向跳动，切割出要求的轨迹及其变角度焊接坡口面。
2.根据权利要求1所述的卧式四轴数控钢管火焰切割机，其特征是主传动部件[1]有一套无传动间隙伺服系统，它由伺服电机[9]、经无传动间隙减速器[10]、无传动间隙膜片式连轴器[11]、无传动间隙齿轮传动[12、13、15]，驱动主轴[17]和五爪卡盘[14]作伺服转动。
3.根据权利要求1所述的卧式四轴数控钢管火焰切割机，其特征是轴向运动部件[5]有一套无传动间隙伺服系统，它由伺服电机[21]经无传动间隙减速器[20]、齿轮[19]和齿条[57]，驱动溜板[18]在导轨[56]上，沿平行主轴[17]轴线方向作伺服移动，在弹簧[25]作用下，摆动架[23]绕销轴[22]摆动，使齿轮[19]始终在齿条[57]上实现无齿侧间隙传动。
4.根据权利要求1所述的卧式四轴数控钢管火焰切割机，其特征是升降运动部件[6]有一套无传动间隙伺服系统，它由伺服电机[26]经无传动间隙减速器[27]、无传动间隙丝杆螺母付[30]、驱动滑板[31]在直线滚动导轨付[29]上作升降伺服移动。
5.根据权利要求1所述的卧式四轴数控钢管火焰切割机，其特征是切割部件[4]有一套无传动间隙伺服系统，它由伺服电机[38]经无传动间隙减速器[37]、曲柄[36]、防撞杆[33]，驱动切割炬[32]绕其轴心线上的设定摆动中心作伺服摆动，若切割炬[32]下移碰到钢管[2]时，防撞杆[33]压缩弹簧[34]，绕销轴[35]向上摆动，从而防止产生损坏。
6.根据权利要求1所述的卧式四轴数控钢管火焰切割机，其特征是支承部件[8]的滚轮座[40]和支承架[51]之间用燕尾导轨付[52]连接，可避免杠杆[41]调整到接近竖直位置时，滚轮座[40]底面与支承架[51]上面之间产生分离，轴[48]和左右旋丝杆[45]之间采用导向键[46]和销[47]连接，既方便装配，又易保证二支承滚轮[42]调整到处于主轴[17]轴心线的对称位置。
专利摘要一种新型卧式四轴数控钢管火焰切割机,其特征是:主轴卧式转动(C轴);溜板沿平行主轴轴线方向移动(Z轴);滑板在垂直主轴轴线的竖直方向升降移动(Y轴);切割炬在主轴的竖直轴剖面内摆动(A轴)。A轴、C轴、Y轴和Z轴四轴联动数控时,切割炬能在钢管上作再现跟踪其径向跳动运动的同时,进行支管相贯线、钢管斜截端面曲线,钢管焊接弯头“虾米节”相交线,及其变角度焊接坡口面切割。
文档编号B23K7/00GK2377036SQ99215088
公开日2000年5月10日 申请日期1999年6月17日 优先权日1999年6月17日
发明者丁沃圻, 黄健 申请人:丁沃圻, 黄健