[实用新型]一种回转体相贯线切割焊接装置

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及回转体切割焊接设备制造领域，特别是回转体相贯线切割焊接装置领域。 

背景技术

回转体相贯的形式在很多领域被广泛应用，特别是电厂、石油化工、造船、压力容器等行业，更是达到了批量化，因此提高加工效率和质量在这些行业中被放在了很重要的位置。 

一些高校及科研单位已经开始对这一课题进行研究，有的甚至已经设计出了模型或者实体机床。目前管道相贯线机器人的运动分配方式有两种。第一种是管道静止，割炬同时完成绕管道表面转动和沿回转体轴向移动。如北京航空航天大学设计的骑座相贯线焊接机器人。在工作过程中相贯的筒体保持静止，而机器人通过四爪卡盘固定在相贯筒体上。由于既要控制焊枪姿态又要控制运动轨迹，因此需要5个自由度，通过这5个自由度的配合来运动出相贯线的空间轨迹。骑座相贯线焊接机器人虚拟仿真的效果不错，但其不仅控制很复杂，造价也相当的昂贵(《北京航空航天大学学报》2008年第8期第964-968页《骑座相贯线焊接机器人运动学分析及仿真》)。第二种是管道转动，割炬沿管道轴向运动。如武汉领航数控科技有限公司设计的数控相贯线切割机，由卡盘夹住钢管旋转，在钢管的长度方向上配有几个可移动的托架，托住旋转的钢管，带有割炬的移动小车沿钢管长度方向平行运动，控制器控制割炬运动，切割相贯线。但是管子稍有弯曲，就要调整托架的位置，才能切割，切割时要随时注意托架位置的调整，以保持管子的水平，若位置调整不好，会产生较大的切割误差。此外，靠近卡盘区总会有一段盲区不能切割，对管子的成材率又较大影响。而且卡盘的夹紧力较大会使管道变形。因此其加工精度和自动化程度受管道变形的影响较大，成材率低，加工过程中还会使管道变形。以上这两种形式只能对圆柱类的回转体进行切割，而对圆锥面及抛物线回转面等复杂回转面无法进行作业。 

发明内容

本实用新型解决的问题是提供一种自动化的回转体相贯线切割焊接装置，其工作方式简单可靠，在保证自动化加工的同时降低控制系统难度，成本低廉。可满足不同类型回转体相贯线切割焊接的需求。 

本实用新型的技术方案是： 

回转体相贯线切割焊接装置包括上下定位系统、轴向移动系统、切割系统、控制系统。 

上下定位系统包括步进电机B、丝杠、螺母、移动副和齿轮架。齿轮架为五边形框架；用于回转体定位；螺母与齿轮架固定连接；齿轮架两侧与移动副相连，齿轮架可通过移动副在竖直方向移动；步进电机通过丝杠和螺母驱动齿轮架竖直方向移动。 

切割系统包括步进电机A、小齿轮、大齿圈、切割执行头夹具、等离子切割机喷嘴、滚子。大齿圈为圆环形，大齿圈外缘的中部设有轮齿，大齿圈外缘的轮齿两侧设有光滑台阶；大齿圈通过圆周上120°均布的六个滚子固定在齿轮架上，滚子紧贴在大齿圈外侧的台阶上；小齿轮为普通标准齿轮，其模数与大齿圈相等；小齿轮固定在齿轮架上，小齿轮和大齿圈啮合；切割执行头夹具一端通过螺栓联接在大齿圈内侧；切割执行头夹具夹持着等离子切割机喷嘴；电机与小齿轮联接，步进电机驱动小齿轮使大齿圈作定轴转动，即等离子切割机喷嘴可沿着大齿圈的轴心作周向转动；切割执行头夹具固定等离子切割机喷嘴的一端沿径向开有长槽，等离子切割机喷嘴可沿径向调节以适应不同回转直径的回转体。 

轴向移动系统包括步进电机C、丝杠、螺母、回转体定位平台、移动副。回转体定位平台为矩形平台；回转体定位平台两侧与移动副相连，回转体定位平台可通过移动副沿轴向移动；螺母与回转体定位平台固定联接；步进电机C可通过丝杠和螺母驱动回转体定位平台轴向移动，即让安放在回转体定位平台上的被切割回转体沿轴向移动。 

轴向移动系统中丝杠的轴线与切割系统中大齿圈的轴心线平行且在同一竖直面上。 

控制系统包括单片机控制卡、三个步进电机驱动器、电源，所述单片机控制卡连接三个所述步进电机驱动器，三个所述步进电机驱动器分别连接步进电机A、步进电机B和步进电机C。电源为单片机控制卡、步进电机驱动器和步进电机提供所需的电压；单片机控制步进电机驱动器，按照程序设定使得驱动器发出一定的脉冲来驱动步进电机。 

本实用新型的有益效果是： 

1、该回转体相贯线切割焊接装置采用了独特的驱动分配原理，使得所设计的装置控制系统简单，加工精度高，制作成本大大降低。 

2、该回转体相贯线切割焊接装置不仅可以对圆柱面--圆柱面的相贯线进行切割焊接，而且还可以对圆锥面-圆柱面、抛物线回转面-圆柱面等复杂回转面与圆柱面的相贯线进行切割焊接。