專利名稱：坡口切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種切割機械，具體屬于一種可實現(xiàn)曲線坡口切割的切割裝置。
現(xiàn)有的切割裝置如美國專利US4205828，它存在如下缺點①坡口切割角度的大小必須依靠手動設(shè)置；②只能切割工件平面上直線型坡口；③由于割炬上部空間狹小，因而割炬無法配備初始定位裝置，而初始定位裝置是作為用于確定割炬噴嘴的初始高度重要的傳感器。
歐洲專利EP0212191A2公開的切割機，其雖可實現(xiàn)平面上曲線坡口的切割，仍存在以下缺陷①傳動部件離割炬噴嘴太近，在高溫的環(huán)境下容易失效，可靠性差；②無法配備初始定位裝置；③無法實現(xiàn)水下切割；④坡口角度只能手動調(diào)節(jié)。
還有一種數(shù)控坡口切割裝置，它可實現(xiàn)平面上任意曲線坡口的切割，也可實現(xiàn)水下切割，且坡口角度可自動調(diào)節(jié)。但是，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，存在以下缺點①無法配置初始定位裝置；②該裝置本身安裝有三個伺服電機，加上主機上兩個方向上的伺服電機，主機計算機系統(tǒng)至少要有五個軸，致使整個切割機床的造價非常昂貴；②割炬進行干式切割時，會產(chǎn)生大量的熱、粉塵和廢氣，在濕式切割時(即割炬噴嘴置于水下)將有大量水蒸汽冒出，致使割炬附近零部件的工作環(huán)境非常惡劣。
此外，以上后兩例中的割炬是安裝于旋轉(zhuǎn)部件上，為避免割炬本身的旋轉(zhuǎn)，須給割炬附加一相反的旋轉(zhuǎn)運動，使其相對于機架不發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。但是，當(dāng)完成附加運動的該部件出現(xiàn)故障時，勢必影響到割炬和供氣管路。
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進的坡口切割裝置，可簡化坡口切割裝置本身及主機控制系統(tǒng)，以降低成本，而可實現(xiàn)平面上任意曲線形狀的坡口切割；同時，可實現(xiàn)水下切割；也能在坡口切割裝置上安裝初始定位裝置；并且還可使割炬遠離主要傳動部件，以改善傳動部件的工作環(huán)境。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種坡口切割裝置，包括機架及設(shè)于其上的一動力與傳動機構(gòu)、一擺動與回轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特點是還包括一叉桿軸組件，其固定于機架上；一連桿機構(gòu)，其由橫向平行的上、下臂與縱向平行的主、從動擺桿及割炬夾塊鉸接組成一平行四連桿機構(gòu)，該連桿機構(gòu)與叉桿軸組件鉸接，與擺動與回轉(zhuǎn)機構(gòu)軸接。
上述的坡口切割裝置中，所述擺動與回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括一錐齒輪，一與該錐齒輪嚙合的錐齒扇，一軸承座及一回轉(zhuǎn)臂；所述叉桿軸組件包括一叉桿軸座，其固定于機架下部，一上叉桿軸，水平安裝于叉桿軸座上端，一下叉桿軸，水平安裝于機架的下部，一上鉸鏈軸，穿置于上叉桿軸的中心通孔內(nèi)，且通孔的中心線與該上叉桿軸的軸線垂直相交，一下鉸鏈軸，穿置于下叉桿軸的中心通孔內(nèi)，且通孔的中心線與該下叉桿軸的軸線垂直相交；所述連桿機構(gòu)的主動擺桿的上端與軸承座軸接，且主動擺桿通過上鉸鏈軸與上叉桿軸鉸接于點O1，所述從動擺桿通過下鉸鏈軸與下叉桿軸鉸接于點O2。
本實用新型坡口切割裝置由于采用了平行四連桿機構(gòu)，使割炬遠離伺服電機、電磁離合器、齒輪、軸承等主要傳動部件，所以不論是進行水下切割還是干式切割，切割過程中產(chǎn)生的大量水蒸汽、粉塵、廢氣和熱量不再影響主要傳動件。由于割炬上部無任何障礙，占用空間很大的初始定位裝置可以安裝到坡口切割裝置上面。本裝置只采用一只伺服電機，主機計算機系統(tǒng)只要具有三個軸的功能即可實現(xiàn)平面上曲線型坡口的切割。與現(xiàn)有技術(shù)中五個軸的計算機控制的坡口切割裝置相比，不僅坡口切割裝置本身，連同控制系統(tǒng)的成本也大為降低。此外，本實用新型坡口切割裝置中的割炬由于是固定于自身并不發(fā)生旋轉(zhuǎn)的連桿上面，從而可免除現(xiàn)有技術(shù)中為避免割炬本身的旋轉(zhuǎn)，而將割炬固定座固定在一作相反轉(zhuǎn)動的部件上。
以下結(jié)合附圖給出的坡口切割裝置的一較佳實施例對本實用新型作進一步說明


圖1為本實用新型安裝于數(shù)控切割機床上的外觀圖；圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中傳動裝置部分的A-A剖視圖；圖4為本實用新型配備有初始定位裝置的示意圖5為圖2中上叉桿軸與主動擺桿聯(lián)接部位的B-B剖視圖；圖6為圖3中安裝于回轉(zhuǎn)臂孔中的鋼球與彈簧部位的C-C剖視放大圖；圖7為圖2中上、下臂與從動擺桿鉸接處的D-D剖視放大圖；圖8為圖2中下叉桿軸與從動擺桿聯(lián)接處的E-E剖視圖；圖9為圖2中割炬夾塊的F向放大圖。
首先參見
圖1，本實用新型坡口切割裝置是安裝于數(shù)控切割機床上的一個部件，其結(jié)構(gòu)如圖2-9所示，它由機架部分1及設(shè)于其上的動力與傳動機構(gòu)、擺動與回轉(zhuǎn)機構(gòu)、具有球形鉸鏈功能的叉桿軸組件和連桿機構(gòu)組成。
坡口切割裝置零部件都安裝在機架1上，機架上部為箱式結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)一通孔，頂部為一頂板2，下部為敞開式結(jié)構(gòu)。
動力與傳動機構(gòu)包括一固定于機架1上部的伺服電機6；上、下電磁離合器3、4，其中上電磁離合器3的上端固定于機架頂板2上；一主動齒輪7軸接于伺服電機6上，一被動齒輪8與該主動齒輪嚙合；一回轉(zhuǎn)套9樞設(shè)于在機架箱體的通孔內(nèi)，可相對于機架轉(zhuǎn)動，該回轉(zhuǎn)套9的上端與被動齒輪8固接；回轉(zhuǎn)套的中央通過軸承設(shè)有一傳動軸10，上、下電磁離合器3、4的一端分別與該傳動軸10固接，下電磁離合器4的另一端及被動齒輪8固接于回轉(zhuǎn)套上。
擺動與回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括一安裝于傳動軸10上的錐齒輪13；一與該錐齒輪13嚙合的錐齒扇14；錐齒扇是一種不完整的錐齒輪，它的牙齒內(nèi)側(cè)沿徑向方向固定有一個軸承座15，并使該軸承座孔的中心線經(jīng)過錐齒扇節(jié)圓錐的頂點；一回轉(zhuǎn)臂11，其上端與回轉(zhuǎn)套9固連。在回轉(zhuǎn)臂對應(yīng)錐齒扇背部的位置，橫向分布有若干個通孔，每個通孔內(nèi)分別設(shè)有一對應(yīng)設(shè)置的彈簧23和鋼球12，在彈簧力的作用下，這些鋼球抵頂于錐齒扇的背部，使錐齒扇無側(cè)隙地與錐齒輪嚙合。
叉桿軸組件包括一固定于機架1下部的叉桿軸座19；一水平安裝于叉桿軸座上端的上叉桿軸18；一水平安裝于機架的下部的下叉桿軸21；一上鉸鏈軸17，穿置于上叉桿軸18的中心通孔內(nèi)，且通孔的中心線與該上叉桿軸的軸線垂直相交；一下鉸鏈軸20，穿置于下叉桿軸21的中心通孔內(nèi)，且通孔的中心線與該下叉桿軸的軸線垂直相交。
連桿機構(gòu)由橫向平行的上、下臂24、25及縱向平行的主、從動擺桿16、22與割炬夾塊26鉸接組成一平行四連桿機構(gòu)。主動擺桿16通過上鉸鏈軸17與上叉桿軸18的鉸接點O1，主動擺桿的上端與軸承座15軸接，而通過軸承座與錐齒扇14連為一體，O1點位于該錐齒扇節(jié)圓錐的頂點。從動擺桿22通過下鉸鏈軸20與下叉桿軸21鉸接于點O2。
割炬夾塊26是用以固定割炬5的零件，由于割炬5固定于割炬夾塊26中，其中心線與割炬夾塊中心重合，所以割炬也始終與主動擺桿保持平行。
為了減少摩擦，上鉸鏈軸17與主動擺桿16之間安裝有軸承。由于主動擺桿可以繞上鉸鏈軸轉(zhuǎn)動，同時上叉桿軸在主動擺桿的帶動下可繞其自身軸線轉(zhuǎn)動，所以三者結(jié)合構(gòu)成一空間球形鉸鏈，球心就是主動擺桿與上叉桿軸、上鉸鏈軸三條軸線的交點O1。因O1點又是錐齒輪和錐齒扇純滾動圓錐面的頂點，這樣主動擺桿通過叉桿軸座被球形鉸鏈鉸接于機架上，而能以O(shè)1點為頂點，作軌跡為圓錐面的空間運動。同樣，由下叉桿軸、下鉸鏈軸與從動擺桿也結(jié)合構(gòu)成一球形鉸鏈，球心為O2點，從動擺桿也可以O(shè)2點為頂點，作軌跡為圓錐面的空間運動。
當(dāng)回轉(zhuǎn)臂11回轉(zhuǎn)時，鋼球12將回轉(zhuǎn)力矩由回轉(zhuǎn)臂傳遞到錐齒扇上，帶動錐齒扇一起旋轉(zhuǎn)。彈簧力的大小由調(diào)整螺絲調(diào)整。當(dāng)錐齒輪固定，回轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)時，錐齒扇在回轉(zhuǎn)臂內(nèi)鋼球的作用下可繞傳動軸公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)軸線即傳動軸10的軸線。由于錐齒扇與錐齒輪嚙合，因此錐齒扇本身也可產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)軸線是通過O1點錐齒扇自身的軸線。此時，通過軸承座與錐齒扇相連的主動擺桿在錐齒扇的帶動下也將擺動相應(yīng)的角度。當(dāng)回轉(zhuǎn)臂與錐齒輪同步旋轉(zhuǎn)時，回轉(zhuǎn)臂通過鋼球驅(qū)動錐齒扇與錐齒輪同步轉(zhuǎn)動，此時錐齒扇只發(fā)生公轉(zhuǎn)，不發(fā)生自轉(zhuǎn)，主動擺桿的傾斜角不發(fā)生變化，但主動擺桿可隨錐齒扇繞傳動軸軸線作運動軌跡為圓錐面的運動。主動擺桿的這種運動通過平行四連桿機構(gòu)，使割炬實現(xiàn)切割坡口的基本運動。而主動擺桿的擺動則通過平行四連桿機構(gòu)使割炬的傾斜角發(fā)生變化，起到調(diào)整坡口角度的作用。
由于叉桿軸組件與主動擺桿和從動擺桿相鉸接的兩點O1、O2為兩空間固定點，所以當(dāng)主動擺桿和從動擺桿分別以兩鉸接點O1、O2為頂點作運動軌跡為圓錐面的空間運動時，割炬也將作與主動擺桿16相同的運動，而割炬中心線與O1、O2兩個鉸接點的連線的交點O3也是一個固定點。割炬以固定點O3為頂點作軌跡為圓錐的空間運動，就是割炬實現(xiàn)曲線型坡口的基本運動。
由于上電磁離合器一端相對機架靜止不動，下電磁離合器的另一端與回轉(zhuǎn)套成為一體。當(dāng)伺服電機轉(zhuǎn)動時，它通過主動齒輪和被動齒輪帶動回轉(zhuǎn)套轉(zhuǎn)動，上、下電磁離合器的作用則是讓傳動軸和回轉(zhuǎn)套分別作同步轉(zhuǎn)動、相對轉(zhuǎn)動和靜止不動。當(dāng)上電磁離合器通電吸合、下電磁離合器斷電分離時，傳動軸被上電磁離合器固連于機架上，靜止不動，而與回轉(zhuǎn)套相連的回轉(zhuǎn)臂可在伺服電機的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動。如上所述，錐齒扇發(fā)生自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，割炬傾斜角發(fā)生變化。割炬傾斜角的大小是由伺服電機的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向以及主動齒輪、被動齒輪、錐齒輪、錐齒扇的齒數(shù)所決定的。當(dāng)上電磁離合器斷電分離，下電磁離合器通電吸合時，傳動軸與上電磁離合器分離、制動狀態(tài)結(jié)束。與此同時，傳動軸將通過下電磁離合器與回轉(zhuǎn)套包括與之相連的零件如回轉(zhuǎn)臂成為一體，在伺服電機的驅(qū)動下，錐齒扇與回轉(zhuǎn)臂、錐齒輪同步轉(zhuǎn)動，如上所述，割炬完成切割坡口的基本運動，如果數(shù)控切割機床帶動坡口切割裝置在工件平面上做曲線運動，割炬就會在工件上切割出曲線型坡口。當(dāng)上、下電磁離合器通電吸合時，傳動軸、回轉(zhuǎn)套及其與之相連的零件將被制動，割炬被鎖定于某種狀態(tài)如此時割炬垂直，可實現(xiàn)普通割縫的切割功能，如此時割炬傾斜一定角度，則可實現(xiàn)工件邊緣上直線坡口的切割。
綜上所述，割炬5的三個不同的工作狀態(tài)都是由伺服電機，上、下電磁離合器的動作所決定狀態(tài)1．割炬傾斜角度的調(diào)整。上電磁離合器通電、下電磁離合器斷電，根據(jù)坡口的角度大小，主機控制系統(tǒng)使伺服電機按照確定的方向旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。如圖2所示，割炬角度從0轉(zhuǎn)至某一角度時，伺服電機右旋，反之左旋。伺服電機轉(zhuǎn)角則要根據(jù)坡口的角度、傳動鏈中主動齒輪，被動齒輪、錐齒輪、錐齒扇的角度進行計算。
狀態(tài)2．割炬進行坡口切割。上電磁離合器斷電、下電磁離合器通電，伺服電機連續(xù)旋轉(zhuǎn)，主機控制系統(tǒng)在整個過割過程中要貯存割炬傾角角度值，完成切割后，按照狀態(tài)1的操作，使割炬恢復(fù)到垂直位置(傾角為0)。
狀態(tài)3．割炬的鎖定。上、下電磁離合器通電，割炬被鎖定于某個傾角，如垂直位置，這時割炬不會因為振動或外力影響而產(chǎn)生角度變化。在這種狀態(tài)下，主機控制系統(tǒng)要貯存割炬傾角的度數(shù)，一旦完成切割，按照狀態(tài)1的操作，使割炬恢復(fù)到垂直位置。
權(quán)利要求1．一種坡口切割裝置，包括機架(1)及設(shè)于其上的一動力與傳動機構(gòu)、一擺動與回轉(zhuǎn)機構(gòu)，其特征在于還包括一叉桿軸組件，其固定于機架(1)上；以及一連桿機構(gòu)，其由橫向平行的上、下臂(24、25)與縱向平行的主、從動擺桿(16、22)及割炬夾塊(26)鉸接組成一平行四連桿機構(gòu)，該連桿機構(gòu)與叉桿軸組件鉸接，與擺動與回轉(zhuǎn)機構(gòu)軸接。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡口切割裝置，其特征在于所述擺動與回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括一錐齒輪(13)，一與該錐齒輪嚙合的錐齒扇(14)，一軸承座(15)及一回轉(zhuǎn)臂(11)；所述叉桿軸組件包括一叉桿軸座(19)，其固定于機架(1)下部，一上叉桿軸(18)，水平安裝于叉桿軸座(19)上端，一下叉桿軸(21)，水平安裝于機架的下部，一上鉸鏈軸(17)，穿置于上叉桿軸(18)的中心通孔內(nèi)，且通孔的中心線與該上叉桿軸的軸線垂直相交，一下鉸鏈軸(20)，穿置于下叉桿軸(21)的中心通孔內(nèi)，且通孔的中心線與該下叉桿軸的軸線垂直相交；所述連桿機構(gòu)的主動擺桿(16)的上端與軸承座(15)軸接，且主動擺桿通過上鉸鏈軸(17)與上叉桿軸(18)鉸接于點O1，所述從動擺桿(22)通過下鉸鏈軸(20)與下叉桿軸(21)鉸接于點O2。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡口切割裝置，其特征在于所述動力與傳動機構(gòu)包括一伺服電機(6)，其固定于機架(1)上部；上、下電磁離合器(3、4)，設(shè)于機架上端部，其上電磁離合器(3)的一端固定于機架頂板2上；主、被動齒輪(7、8)，該主動齒輪(7)軸接于伺服電機(6)上，被動齒輪(8)與主動齒輪嚙合；一回轉(zhuǎn)套(9)，軸接于機架上，其中央穿設(shè)一傳動軸(10)，所述上、下電磁離合器(3、4)的一端分別與該傳動軸(10)固接，回轉(zhuǎn)套上端與被動齒輪固連，下電磁離合器(4)的另一端與該回轉(zhuǎn)套固接；所述錐齒輪(13)安裝于該傳動軸(10)上，所述回轉(zhuǎn)臂(11)上端與該回轉(zhuǎn)套(9)固連。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡口切割裝置，其特征在于所述O1點位于所述錐齒扇(14)節(jié)圓錐的頂點。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的坡口切割裝置，其特征在于所述軸承座(19)的軸線通過所述主動擺桿與上叉桿軸和上鉸鏈軸的鉸接點O1。
6．根據(jù)權(quán)利要求2所述的坡口切割裝置，其特征在于在所述回轉(zhuǎn)臂(11)上，橫向分布若干通孔，每個通孔內(nèi)分別設(shè)有一對應(yīng)設(shè)置的彈簧(23)和鋼球(12)，鋼球通過彈簧抵頂于錐齒扇(14)的背面。
專利摘要坡口切割裝置,包括:機架及設(shè)于其上的動力與傳動機構(gòu)、擺動與回轉(zhuǎn)機構(gòu),其特點是:還包括一叉桿軸組件,其固定于機架上;一連桿機構(gòu),由橫向平行的上、下臂與縱向平行的主、從動擺桿及割炬夾塊鉸接組成一平行四連桿機構(gòu),連桿機構(gòu)與叉桿軸組件鉸接,與擺動與回轉(zhuǎn)機構(gòu)軸接。本實用新型可實現(xiàn)平面上任意曲線形狀的坡口切割,可簡化切割裝置本身及主機控制系統(tǒng),降低成本;同時,可使切割過程中產(chǎn)生的水蒸汽、粉塵等不影響主要傳動件。
文檔編號B23K37/02GK2461692SQ0121035
公開日2001年11月28日 申請日期2001年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月22日
發(fā)明者王洪 申請人:王洪