一种数控悬臂式曲线坡口切割机

1.本发明涉及数控设备领域。


背景技术：

2.近年来，随着钢铁需求量不断提高，切割与焊接技术也迎来了飞速的发展，为保证焊接质量通常会在焊件的待焊部位加工坡口，以保证焊接度，随着焊接件复杂程度的提高我们不再局限于对单一直线坡口的切割，越来越多的是对各种复杂曲线型坡口进行切割。悬臂式数控切割机因其结构紧凑、不占空间，价格便宜等优点特别适合于中小型机械制造企业对金属板材进行坡口切割，但是目前悬臂式数控切割机存在一些问题，首先其需要人力进行搬运，耗费体力，其次只能放在待切割钢板或者台架上，无法进行整体高度调节，最重要的一点是当需要加工坡口时，只能通过手动来调节切割坡口角度且只能对直线坡口进行切割，无法满足切割与焊接的生产需求。


技术实现要素：

3.为了解决现有的悬臂式数控切割机中存在的上述问题，本发明提供了一种数控悬臂式曲线坡口切割机。
4.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种数控悬臂式曲线坡口切割机，包括整体高度升降装置、y轴移动装置、x轴移动装置、z轴割炬高度微调装置、割炬水平回转装置、割炬夹持及角度调节装置和显示控制箱，所述整体高度升降装置设在所述y轴移动装置的两端用于驱动所述y轴移动装置沿竖直方向移动，所述x轴移动装置设在所述y轴移动装置上，所述y轴移动装置能够驱动所述x轴移动装置沿y轴方向滑动，所述z轴割炬高度微调装置设在所述x轴移动装置的一端，所述x轴移动装置能够驱动所述z轴割炬高度微调装置沿x轴方向滑动，所述割炬水平回转装置设在所述z轴割炬高度微调装置的一侧，所述z轴割炬高度微调装置能够驱动所述割炬水平回转装置沿z轴方向滑动，所述割炬夹持及角度调节装置设在所述割炬水平回转装置下端，所述割炬水平回转装置能够驱动所述割炬夹持及角度调节装置转动，所述显示控制箱分别与所述整体高度升降装置、x轴移动装置、y轴移动装置、z轴割炬高度微调装置、割炬水平回转装置和割炬夹持及角度调节装置连接。
5.优选的，所述整体高度升降装置包括球形脚轮、底盘、支撑底板、支撑侧板、支撑顶板、整体高度升降电机、升降滚珠丝杆、升降滑块和支撑光轴，所述球形脚轮设在所述底盘的底部，所述支撑底板设在所述底盘的上表面，所述支撑侧板一端与所述支撑底板连接，另一端与所述支撑顶板连接，所述整体高度升降电机通过升降电机底座与所述支撑顶板连接，所述升降滚珠丝杆的上端通过升降电机联轴器与所述整体高度升降电机连接，所述升降滚珠丝杆从上到下依次穿过所述支撑顶板和所述升降滑块，所述升降滚珠丝杆的下端通过轴承与所述支撑底板连接，所述支撑光轴穿过所述升降滑块，且所述支撑光轴的上端与所述支撑顶板连接，下端与所述支撑底板连接。
6.优选的，所述y轴移动装置包括纵梁、y轴直线导轨、y轴驱动齿条、滑动小车和y轴
驱动电机，所述纵梁左右两端通过侧挡板与所述升降滑块连接，所述y轴直线导轨设在所述纵梁的上方，所述滑动小车通过导轨滑块与所述y轴直线导轨连接，所述y轴驱动电机设置于所述滑动小车的内部且与所述滑动小车的小车底板连接，所述y轴驱动电机的外侧设有所述滑动小车的小车壳体，所述y轴驱动电机的输出端穿过所述小车底板且通过y轴传动齿轮与所述y轴驱动齿条连接，所述y轴驱动齿条设在所述纵梁的上端。
7.优选的，所述纵梁还设有行程限位开关。
8.优选的，所述x轴移动装置包括光轴横梁安装板、滑轮、光轴横梁、x轴电机底座和x轴驱动电机，所述光轴横梁安装板设在所述小车底板的上端，所述滑轮设在所述光轴横梁安装板顶部和底部的安装槽中，所述光轴横梁横向设在所述滑轮之间，所述光轴横梁穿过所述小车壳体，所述光轴横梁设有x轴驱动齿条，所述x轴电机底座一端与所述光轴横梁安装板连接，另一端与所述小车底板连接，所述x轴驱动电机设在所述x轴电机底座上，所述x轴驱动电机的输出轴上设有x轴传动齿轮，所述x轴传动齿轮与所述x轴驱动齿条啮合。
9.优选的，所述光轴横梁两端还设有管路快速接头。
10.优选的，所述z轴割炬高度微调装置包括t型安装板、z轴直线导轨、z轴导轨滑块、z轴滚珠丝杆、z轴升降电机和z轴电机联轴器，所述t型安装板竖直部一侧通过连接法兰与所述光轴横梁连接，所述z轴直线导轨设在所述t型安装板竖直部的另一侧，所述z轴导轨滑块设在所述z轴直线导轨的表面，所述z轴滚珠丝杆的上端通过固定端轴承座与所述t型安装板水平部的下端连接，所述z轴滚珠丝杆的下端通过支撑端轴承座与所述t型安装板竖直部的下端连接，所述z轴滚珠丝杆与所述固定端轴承座和支撑端轴承座均通过z轴轴承连接，所述t型安装板水平部的上端通过z轴电机底座与所述z轴升降电机连接，所述z轴升降电机的输出轴依次穿过所述z轴电机底座和t型安装板水平部并通过z轴电机联轴器与所述z轴滚珠丝杆连接。
11.优选的，所述割炬水平回转装置包括l型承载板、交叉滚子轴承、回转电机和转动臂，所述l型承载板竖直部与所述z轴导轨滑块及z轴滚珠丝杆连接，所述l型承载板水平部的上表面与所述交叉滚子轴承外圈的下表面连接，所述交叉滚子轴承内圈的上表面设有回转大齿轮，所述回转电机通过回转电机底座与所述l型承载板水平部的上表面连接，所述回转电机的输出轴上设有传动小齿轮，所述传动小齿轮与所述回转大齿轮啮合，所述转动臂穿过所述l型承载板水平部并与所述交叉滚子轴承内圈的下表面连接。
12.优选的，所述割炬夹持及角度调节装置包括夹持器底座、回转轴承、割炬体和角度调节电机，所述夹持器底座设在所述转动臂的末端，所述割炬体通过所述回转轴承与所述夹持器底座连接，所述割炬体与所述回转轴承之间设有弹性夹持垫圈，所述角度调节电机设在所述转动臂上，所述角度调节电机的输出轴上设有小伞齿，所述小伞齿与设在所述夹持器底座上的大伞齿啮合。
13.优选的，所述显示控制箱包括控制箱安装板、支撑管和控制箱体，所述控制箱安装板设在所述整体高度升降装置上，所述控制箱体通过所述支撑管与所述控制箱安装板连接。
14.本发明的一种数控悬臂式曲线坡口切割机，设计了带脚轮的整体高度升降装置并采用悬臂式结构，可以实现针对不同高度切割台面的金属切割工作，且结构简单可以方便移动不受场地的制约；割炬水平回转装置和割炬夹持及角度调节装置可以实现对各种金属
板材进行各种复杂曲线型坡口切割及垂直切割，解决了以往的悬臂式数控曲线坡口切割机无法进行曲线坡口切割的问题；将显示控制箱安装在整体高度升降装置的移动底盘上，解决了传统悬臂式数控曲线坡口切割机控制箱安装在滑动小车上而不方便操作的问题。
附图说明
15.图1是本发明实施例数控悬臂式曲线坡口切割机的立体结构示意图；
16.图2是本发明实施例数控悬臂式曲线坡口切割机的主视结构示意图；
17.图3是本发明实施例数控悬臂式曲线坡口切割机的俯视结构示意图；
18.图4是本发明实施例整体高度升降装置的结构示意图；
19.图5是本发明实施例y轴移动装置的结构示意图；
20.图6是本发明实施例x轴移动装置的结构示意图；
21.图7是本发明实施例z轴割炬高度微调装置的结构示意图；
22.图8是本发明实施例割炬水平回转装置的结构示意图；
23.图9是本发明实施例割炬夹持与角度调节装置结构示意图；
24.图10是本发明实施例显示控制箱装置结构示意图。
25.图中：1、整体高度升降装置，1-1、球形脚轮，1-2、底盘，1-3、支撑底板，1-4、支撑侧板，1-5、支撑顶板，1-6、升降滚珠丝杆，1-7、升降滑块，1-8、支撑光轴，1-9、轴承，1-10、升降电机联轴器，1-11、升降电机底座，1-12、整体高度升降电机，2、x轴移动装置，2-1、光轴横梁安装板，2-2、滑轮，2-3、光轴横梁，2-4、x轴驱动齿条，2-5、x轴电机底座，2-6、x轴驱动电机，2-7、x轴传动齿轮，2-8、管路快速接头，3、y轴移动装置，3-1、纵梁，3-2、y轴直线导轨，3-3、y轴驱动齿条，3-4、导轨滑块，3-5、侧挡板，3-6、滑动小车，3-61、小车底板，3-62、小车壳体，3-7、行程限位开关，3-8、y轴驱动电机，3-9、y轴传动齿轮，4、z轴割炬高度微调装置，4-1、连接法兰，4-2、t型安装板，4-3、z轴直线导轨，4-4、z轴导轨滑块，4-5、支撑端轴承座，4-6、固定端轴承座，4-7、z轴轴承，4-8、z轴滚珠丝杆，4-9、z轴电机联轴器，4-10、z轴电机底座，4-11、z轴升降电机，5、割炬水平回转装置，5-1、l型承载板，5-2、交叉滚子轴承，5-3、回转大齿轮，5-4、传动小齿轮，5-5、回转电机底座，5-6、回转电机，5-7、转动臂，6、割炬夹持及角度调节装置，6-1、夹持器底座，6-2、回转轴承，6-3、弹性夹持垫圈，6-4、割炬体，6-5、角度调节电机，6-6、小伞齿，6-7、大伞齿，7、显示控制箱，7-1、控制箱安装板，7-2、支撑管，7-3、控制箱体。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连
通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.本实施例的一种数控悬臂式曲线坡口切割机如图1-3所示，包括整体高度升降装置1、y轴移动装置3、x轴移动装置2、z轴割炬高度微调装置4、割炬水平回转装置5、割炬夹持及角度调节装置6和显示控制箱7，整体高度升降装置1设在y轴移动装置3的两端用于驱动y轴移动装置3沿竖直方向移动，x轴移动装置2设在y轴移动装置3上，y轴移动装置3能够驱动x轴移动装置2沿y轴方向滑动，z轴割炬高度微调装置4设在x轴移动装置2的一端，x轴移动装置2能够驱动z轴割炬高度微调装置4沿x轴方向滑动，割炬水平回转装置5设在z轴割炬高度微调装置4的一侧，z轴割炬高度微调装置4能够驱动割炬水平回转装置5沿z轴方向滑动，割炬夹持及角度调节装置6设在割炬水平回转装置5下端，割炬水平回转装置5能够驱动割炬夹持及角度调节装置6转动，显示控制箱7分别与整体高度升降装置1、x轴移动装置2、y轴移动装置3、z轴割炬高度微调装置4、割炬水平回转装置5和割炬夹持及角度调节装置6连接，显示控制箱7分别控制整体高度升降装置1、x轴移动装置2、y轴移动装置3、z轴割炬高度微调装置4、割炬水平回转装置5和割炬夹持及角度调节装置6进行工作。
29.如图4所示，整体高度升降装置1可以包括球形脚轮1-1、底盘1-2、支撑底板1-3、支撑侧板1-4、支撑顶板1-5、整体高度升降电机1-12、升降滚珠丝杆1-6、升降滑块1-7和支撑光轴1-8，底盘1-2可以由铝型材方管拼接并用角码固定制成，球形脚轮1-1可以设在底盘1-2的底部，球形脚轮1-1还可以带有刹车，能够更加方便的实现切割机整体的移动与停止，支撑底板1-3设在底盘1-2的上表面，支撑侧板1-4的一端与支撑底板1-3连接，支撑侧板1-4的另一端与支撑顶板1-5连接，整体高度升降电机1-12通过升降电机底座1-11与支撑顶板1-15连接，升降滚珠丝杆1-6的上端通过升降电机联轴器1-10与整体高度升降电机1-12连接，升降滚珠丝杆1-6从上到下依次穿过支撑顶板1-5和升降滑块1-7，升降滑块1-7可以通过丝杆螺母与升降滚珠丝杆1-6连接，通过升降滚珠丝杆1-6的旋转带动升降滑块1-7沿竖直方向移动，升降滚珠丝杆1-6的下端通过轴承1-9与支撑底板1-3连接，支撑光轴1-8穿过升降滑块1-7，且支撑光轴1-8的上端与支撑顶板1-5连接，支撑光轴1-8的下端与支撑底板1-3连接，整体高度升降装置1可以实现针对不同高度切割台面的金属切割工作，且方便移动不受场地的制约。
30.如图5所示，y轴移动装置3可以包括纵梁3-1、y轴直线导轨3-2、y轴驱动齿条3-3、滑动小车3-6和y轴驱动电机3-8，纵梁3-1左右两端通过侧挡板3-5与升降滑块1-7连接，y轴直线导轨3-2设在纵梁3-1的上方，滑动小车3-6通过导轨滑块3-4与y轴直线导轨3-2连接，y轴驱动电机3-8设置于滑动小车3-6的内部且与滑动小车3-6的小车底板3-61连接，y轴驱动电机3-8的外侧设有滑动小车3-6的小车壳体3-62，小车壳体3-62可以对y轴驱动电机3-8起到保护作用，y轴驱动电机3-8的输出端穿过小车底板3-61且通过y轴传动齿轮3-9与y轴驱动齿条3-3连接，y轴驱动齿条3-3设在纵梁3-1的上端，此外，纵梁3-1还可以设有行程限位开关3-7，用于控制滑动小车3-6的移动。
31.如图6所示，x轴移动装置2可以包括光轴横梁安装板2-1、滑轮2-2、光轴横梁2-3、x轴电机底座2-5和x轴驱动电机2-6，光轴横梁安装板2-1设在小车底板3-61的上端，滑轮2-2设在光轴横梁安装板2-1顶部和底部的安装槽中，光轴横梁2-3横向设在滑轮2-2之间，光轴横梁2-3穿过小车壳体3-62，光轴横梁2-3设有x轴驱动齿条2-4，x轴电机底座2-5一端与光轴横梁安装板2-1连接，另一端与小车底板3-61连接，x轴驱动电机2-6设在x轴电机底座2-5
上，x轴驱动电机2-6的输出轴上设有x轴传动齿轮2-7，x轴传动齿轮2-7与x轴驱动齿条2-4啮合，此外，光轴横梁2-3两端还可以设有管路快速接头2-8。
32.如图7所示，z轴割炬高度微调装置4可以包括t型安装板4-2、z轴直线导轨4-3、z轴导轨滑块4-4、z轴滚珠丝杆4-8、z轴升降电机4-11和z轴电机联轴器4-9，t型安装板4-2竖直部一侧通过连接法兰4-1与光轴横梁2-3连接，z轴直线导轨4-3设在t型安装板4-2竖直部的另一侧，z轴导轨滑块4-4设在z轴直线导轨4-3的表面，z轴滚珠丝杆4-8的上端通过固定端轴承座4-6与t型安装板4-2水平部的下端连接，z轴滚珠丝杆4-8的下端通过支撑端轴承座4-5与t型安装板4-2竖直部的下端连接，z轴滚珠丝杆4-8与固定端轴承座4-6和支撑端轴承座4-5均通过z轴轴承4-7连接，t型安装板4-2水平部的上端通过z轴电机底座4-10与z轴升降电机4-11连接，z轴升降电机4-11的输出轴依次穿过z轴电机底座4-10和t型安装板4-2水平部并通过z轴电机联轴器4-9与z轴滚珠丝杆4-8连接，从而控制z轴滚珠丝杆4-8的转动。
33.如图8所示，割炬水平回转装置5可以包括l型承载板5-1、交叉滚子轴承5-2、回转电机5-6和转动臂5-7，l型承载板5-1竖直部与z轴导轨滑块4-4及z轴滚珠丝杆4-8连接，l型承载板5-1水平部的上表面与交叉滚子轴承5-2外圈的下表面连接，交叉滚子轴承5-2内圈的上表面设有回转大齿轮5-3，回转电机5-6通过回转电机底座5-5与l型承载板5-1水平部的上表面连接，回转电机5-6的输出轴上设有传动小齿轮5-4，传动小齿轮5-4与回转大齿轮5-3啮合，转动臂5-7穿过l型承载板5-1水平部并与交叉滚子轴承5-2内圈的下表面连接。
34.如图9所示，割炬夹持及角度调节装置6可以包括夹持器底座6-1、回转轴承6-2、割炬体6-4和角度调节电机6-5，夹持器底座6-1设在转动臂5-7的末端，割炬体6-4通过回转轴承6-2与夹持器底座6-1连接，割炬体6-4与回转轴承6-2之间设有弹性夹持垫圈6-3，角度调节电机6-5设在转动臂5-7上，角度调节电机6-5的输出轴上设有小伞齿6-6，小伞齿6-6与设在夹持器底座6-1上的大伞齿6-7啮合。割炬水平回转装置5和割炬夹持及角度调节装置6的相互配合，可以实现对各种金属板材进行各种复杂曲线型坡口切割及垂直切割，解决了悬臂式数控曲线坡口切割机无法进行曲线坡口切割的问题。
35.如图10所示，显示控制箱7包括控制箱安装板7-1、支撑管7-2和控制箱体7-3，控制箱安装板7-1设在整体高度升降装置1上，控制箱体7-3通过支撑管7-2与控制箱安装板7-1连接，支撑管7-2的两端均可以通过法兰与控制箱体7-3和控制箱安装板7-1连接。将显示控制箱安装在整体高度升降装置1上，解决了传统的悬臂式数控曲线坡口切割机控制箱安装在滑动小车3-6上导致的不方便操作的问题。
36.本装置的整体机械结构可以多采用铝合金型材，不仅提升了结构强度同时又降低了整体重量，并且简化了整体结构布局，降低了生产成本。
37.当对金属板材进行垂直切割或者复杂曲线坡口切割时，球形脚轮1-1可以不受场地的限制，更加方便快捷的移动，并且可以实现驻停，使装置整体放置平稳且不会发生移动。工作时先将本装置移动到工作位置驻停，显示控制箱7将控制信号发送给y轴移动装置3两端的整体高度升降装置1的整体高度升降电机1-12，两部整体高度升降电机1-12同时旋转，通过升降电机联轴器1-10带动升降滚珠丝杆1-6正转或反转，以此来带动升降滑块1-7的升高或降低，从而控制y轴移动装置3的升高或降低，使装置的整体高度达到相应的位置。y轴驱动电机3-8固定安装在滑动小车3-6的小车底板3-61上，小车底板3-61固定安装在导轨滑块3-4上，导轨滑块3-4与固定安装在纵梁3-1上的y轴直线导轨3-2配合安装，当显示控
制箱7控制y轴驱动电机3-8转动时y轴传动齿轮3-9同步转动，由于y轴传动齿轮3-9与固定安装在纵梁3-1上的y轴驱动齿条3-3啮合，所以滑动小车3-6能够实现在y轴方向的移动，即割炬体6-4能够在y轴方向实现移动。显示控制箱7控制x轴驱动电机2-6转动带动x轴传动齿轮2-7同步转动，因为x轴传动齿轮2-7与固定安装在光轴横梁2-3上的x轴驱动齿条2-4啮合，且光轴横梁2-3上下的光轴与光轴横梁安装板2-1上下安装槽中的滑轮2-2配合安装，所以光轴横梁2-3能够带动割炬体6-4在x轴方向实现移动。显示控制箱7控制z轴升降电机4-11转动，z轴升降电机4-11转动通过z轴电机联轴器4-9带动z轴滚轴丝杆4-8同步转动，l型承载板5-1和z轴滚珠丝杆4-8以及安装在z轴直线导轨4-3上的z轴导轨滑块4-4固定连接，随着z轴滚珠丝杆4-8的转动，l型承载板5-1也随之升高或降低，能够使割炬体6-4沿z轴达到与金属板材最合适的距离。显示控制箱7控制回转电机5-6转动带动传动小齿轮5-4同步转动，传动小齿轮5-4与回转大齿轮5-3啮合，且回转大齿轮5-3固定安装在交叉滚子轴承5-2内圈上表面，转动臂5-7固定安装在交叉滚子轴承5-2内圈下表面，所以回转大齿轮5-3与转动臂5-7能够同步转动，实现割炬体6-4对不同曲线型坡口的切割。显示控制箱7控制角度调节电机6-5转动带动小伞齿6-6转动，因为小伞齿6-6与大伞齿6-7垂直啮合，且大伞齿6-7与夹持器底座6-1固定连接，所以能够实现割炬体6-4角度的调节，能够实现不同坡口角度的切割。
38.在对金属板材进行复杂曲线坡口切割时，x轴移动装置2、y轴移动装置3、z轴割炬高度微调装置4、割炬水平回转装置5以及割炬夹持及角度调节装置6的协同配合，通过各部件之间配合工作，能够实现对金属板材进行复杂曲线型坡口切割的目的。
39.本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。