【CN109434242A】一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头【专利】
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( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910026918 .6
(22)申请日 2019 .01 .11
(71)申请人 哈尔滨工程大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号哈尔滨工程大学科技处 知识产权办公室
(72)发明人 赵亚楠 杜宏旺 戚孟飞 赵壑铭 吴博 江树勇 张艳秋 张园凯
4 .根据权利要求3所述的一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在于：所述伸 缩机构包括 与升降 装置外罩固 连的 伸缩固 定座 、设置 在 伸缩固 定座中的 伸缩滑块 和伸缩 臂、设置在伸缩臂上的伸缩滑轨和伸缩齿条、设置在伸缩固定座上的伸缩转轮、安装在伸缩 转轮所在轴端部的 伸缩小齿轮 ，所述 伸缩滑块与伸缩固定座固连 ，伸缩滑轨与伸缩滑块配 合，伸缩齿条与伸缩小齿轮啮合。
2 .根据权利要求1所述的一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在于：所述旋 转机构包括与支撑平台固连的旋转装置托架、安装在旋转装置托架上的旋转减速器支架、 安装在旋转减速器支架上的 旋转步进电 机 和减速器 、安装在减速器输出端上的 旋转小齿 轮、垂直设置在旋转装置托架上的旋转轴、安装在旋转轴上端的旋转大齿轮、设置在旋转轴 下端的激光座装置，旋转小齿轮和旋转大齿轮啮合。
发明内容 [0004] 本发明的目的是为了提供一种结构简单、易于实现的便携式四轴异形曲面开孔切 割机头。 [0005] 本发明的目的是这样实现的：包括旋转机构、升降机构、伸缩机构、枪摆机构，所述 旋转机构与支撑平台固连 ，升降 机构设置在旋转机构下方 ，所述 伸缩机构与旋转升降 机构 一 侧连接 ，通过手 动转 动 伸缩机构上的 伸缩转轮进行 伸缩运 动来 调节 切割运 动的 切割半 径，枪摆机构安装在伸缩机构伸缩轴末端处，实现对切割的坡口角度进行调整。 [0006] 本发明还包括这样一些结构特征： [0007] 1 .所述旋转机构包括与支撑平台固连的旋转装置托架、安装在旋转装置托架上的 旋转减速器支架、安装在旋转减速器支架上的 旋转步进电 机 和减速器、安装在减速器输出 端上的旋转小齿轮、垂直设置在旋转装置托架上的旋转轴、安装在旋转轴上端的旋转大齿 轮、设置在旋转轴下端的激光座装置，旋转小齿轮和旋转大齿轮啮合。 [0008] 2 .所述升降机构包括安装在旋转轴上的连接架、垂直设置在连接架下端的升降 臂、设置在升降臂的两个侧面的升降滑轨和升降齿条、安装在升降滑轨中的升降滑块、与安 装在升降 滑块上的 升降电 机、安装在升降电 机输出端上的 升降 齿轮 ，升降 齿条与升降 齿轮 啮合 ，所述升降 滑块为L型滑块 ，在升降电 机、升降 滑块 和升降 齿轮外部设置有升降 装置外 罩。
( 54 )发明 名称 一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头
( 57 )摘要 本发明提供一种便携式四轴异形曲面开孔
切割机头，包括旋转机构、升降机构、伸缩机构和 枪摆机构，旋转机构的固定块通过螺钉连接在支 撑平台上；升降机构通过螺钉连接于旋转机构连 接板下端；伸缩机构转轴外壳通过螺钉连接于升 降机构电机壳一侧；枪摆机构安装在伸缩机构伸 缩轴末端处。简洁的结构设计使该切割机头四轴 联动以实现切割功能 ，包括旋转主轴的旋转运 动 、升降 机构的 升降 调整 、伸缩机构的 伸缩移动 以及枪摆机构对割枪的角度调整。通过四自由度 的变化调整以满足开孔形状要求、坡口角度等参 数，并且具有结构轻便、造价低廉、支撑平台和割 枪装置选择多样化、激光定位、操作简便、易于现 场施工等优点。
7 .根据权利要求1至5任意一所述的一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在 于：所述支撑平台是机械臂或龙门架或十字臂或L型臂。
2
CN 109434242 A
说 明 书
1/4 页
一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头
技术领域 [0001] 本发明涉及一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，尤其涉及一种便携式四轴异 形曲面开孔切割机头，是一种小型化、轻量化设计四轴协调控制、高精度的异形曲面开孔切 割机。
3 .根据权利要求2所述的一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在于：所述升 降机构包括安装在旋转轴上的连接架、垂直设置在连接架下端的升降臂、设置在升降臂的 两个侧面的升降滑轨和升降齿条、安装在ห้องสมุดไป่ตู้降滑轨中的升降滑块、与安装在升降滑块上的 升降电机、安装在升降电机输出端上的升降齿轮，升降齿条与升降齿轮啮合，所述升降滑块 为L型滑块，在升降电机、升降滑块和升降齿轮外部设置有升降装置外罩。
5 .根据权利要求4所述的一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在于：所述枪 摆机构包括设置在伸缩臂端部的割枪架连接块、垂直设置在爱割枪架连接块上的割枪架、 设置在割枪架下端的可转动的割枪架转轴、设置在割枪架转轴端部的割枪装置。
6 .根据权利要求1至5任意一所述的一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在 于：所述割枪装置是火焰割枪或等离子割枪或激光切割头。
背景技术 [0002] 随着世界制造业的增长，中国制造业大国地位逐步确立，与此同时金属切割总量、 切割复 杂程度与技术要求不断提高。在石油、压力容器、船舶、化工、城市管道等行业中 ，在 管材的 异形曲 面上开孔及其坡口 加工是一个重要环节。目 前 ，大部分 制造型企业采 用的 人 工手动切割开孔及坡口加工已经无法满足现在的精度需求；工人劳动强度较大且工作环境 恶劣、生产和劳动成本高昂 ，人工切割后需要手工打磨进行二次 加工 ，工作效率低等问题较 为突出 。数 控 切割设备 体 积庞大 、售价高昂 且需 要专业培 训人 员操 作 ，难以 为中 小企 业接 受。基于以上原因研发一种便携式的具有一定自动化水平的并满足较高精度的易于操作的 异形曲面开孔及其坡口切割的机器人具有广阔的应用前景。 [0003] 目前的容器接管相贯线切割机器人难以进行更大空间及范围的移动进行切割作 业。本发明专利为便携式 ，具有体积小重量轻的优势 ，可以 针对特定的待加工件做大空间大 范围移动进行现场加工，这是目前的容器开孔切割机器人所不具备的。因此，现实中急需一 种体积小、总量轻、便于携带且适合现场切割作业的机器人。
权利要求书1页 说明书4页 附图3页
CN 109434242 A
CN 109434242 A
权 利 要 求 书
1/1 页
1 .一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在于：包括旋转机构、升降机构、伸 缩机构、枪摆机构 ，所述旋转机构与支撑平台固连 ，升降 机构设置在旋转机构下方 ，所述 伸 缩机构与旋转升降机构一侧连接，通过手动转动伸缩机构上的伸缩转轮进行伸缩运动来调 节切割运动的 切割半径 ，枪摆机构安装在伸缩机构伸缩轴末端处 ，实现对切割的 坡口 角度 进行调整。
(51)Int .Cl . B23K 7/00(2006 .01) B23K 7/10(2006 .01) B23K 10/00(2006 .01) B23K 26/38(2014 .01) B23K 26/08(2014 .01)
(10)申请公布号 CN 109434242 A (43)申请公布日 2019.03.08
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910026918 .6
(22)申请日 2019 .01 .11
(71)申请人 哈尔滨工程大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号哈尔滨工程大学科技处 知识产权办公室
(72)发明人 赵亚楠 杜宏旺 戚孟飞 赵壑铭 吴博 江树勇 张艳秋 张园凯
4 .根据权利要求3所述的一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在于：所述伸 缩机构包括 与升降 装置外罩固 连的 伸缩固 定座 、设置 在 伸缩固 定座中的 伸缩滑块 和伸缩 臂、设置在伸缩臂上的伸缩滑轨和伸缩齿条、设置在伸缩固定座上的伸缩转轮、安装在伸缩 转轮所在轴端部的 伸缩小齿轮 ，所述 伸缩滑块与伸缩固定座固连 ，伸缩滑轨与伸缩滑块配 合，伸缩齿条与伸缩小齿轮啮合。
2 .根据权利要求1所述的一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在于：所述旋 转机构包括与支撑平台固连的旋转装置托架、安装在旋转装置托架上的旋转减速器支架、 安装在旋转减速器支架上的 旋转步进电 机 和减速器 、安装在减速器输出端上的 旋转小齿 轮、垂直设置在旋转装置托架上的旋转轴、安装在旋转轴上端的旋转大齿轮、设置在旋转轴 下端的激光座装置，旋转小齿轮和旋转大齿轮啮合。
发明内容 [0004] 本发明的目的是为了提供一种结构简单、易于实现的便携式四轴异形曲面开孔切 割机头。 [0005] 本发明的目的是这样实现的：包括旋转机构、升降机构、伸缩机构、枪摆机构，所述 旋转机构与支撑平台固连 ，升降 机构设置在旋转机构下方 ，所述 伸缩机构与旋转升降 机构 一 侧连接 ，通过手 动转 动 伸缩机构上的 伸缩转轮进行 伸缩运 动来 调节 切割运 动的 切割半 径，枪摆机构安装在伸缩机构伸缩轴末端处，实现对切割的坡口角度进行调整。 [0006] 本发明还包括这样一些结构特征： [0007] 1 .所述旋转机构包括与支撑平台固连的旋转装置托架、安装在旋转装置托架上的 旋转减速器支架、安装在旋转减速器支架上的 旋转步进电 机 和减速器、安装在减速器输出 端上的旋转小齿轮、垂直设置在旋转装置托架上的旋转轴、安装在旋转轴上端的旋转大齿 轮、设置在旋转轴下端的激光座装置，旋转小齿轮和旋转大齿轮啮合。 [0008] 2 .所述升降机构包括安装在旋转轴上的连接架、垂直设置在连接架下端的升降 臂、设置在升降臂的两个侧面的升降滑轨和升降齿条、安装在升降滑轨中的升降滑块、与安 装在升降 滑块上的 升降电 机、安装在升降电 机输出端上的 升降 齿轮 ，升降 齿条与升降 齿轮 啮合 ，所述升降 滑块为L型滑块 ，在升降电 机、升降 滑块 和升降 齿轮外部设置有升降 装置外 罩。
( 54 )发明 名称 一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头
( 57 )摘要 本发明提供一种便携式四轴异形曲面开孔
切割机头，包括旋转机构、升降机构、伸缩机构和 枪摆机构，旋转机构的固定块通过螺钉连接在支 撑平台上；升降机构通过螺钉连接于旋转机构连 接板下端；伸缩机构转轴外壳通过螺钉连接于升 降机构电机壳一侧；枪摆机构安装在伸缩机构伸 缩轴末端处。简洁的结构设计使该切割机头四轴 联动以实现切割功能 ，包括旋转主轴的旋转运 动 、升降 机构的 升降 调整 、伸缩机构的 伸缩移动 以及枪摆机构对割枪的角度调整。通过四自由度 的变化调整以满足开孔形状要求、坡口角度等参 数，并且具有结构轻便、造价低廉、支撑平台和割 枪装置选择多样化、激光定位、操作简便、易于现 场施工等优点。
7 .根据权利要求1至5任意一所述的一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在 于：所述支撑平台是机械臂或龙门架或十字臂或L型臂。
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CN 109434242 A
说 明 书
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一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头
技术领域 [0001] 本发明涉及一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，尤其涉及一种便携式四轴异 形曲面开孔切割机头，是一种小型化、轻量化设计四轴协调控制、高精度的异形曲面开孔切 割机。
3 .根据权利要求2所述的一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在于：所述升 降机构包括安装在旋转轴上的连接架、垂直设置在连接架下端的升降臂、设置在升降臂的 两个侧面的升降滑轨和升降齿条、安装在ห้องสมุดไป่ตู้降滑轨中的升降滑块、与安装在升降滑块上的 升降电机、安装在升降电机输出端上的升降齿轮，升降齿条与升降齿轮啮合，所述升降滑块 为L型滑块，在升降电机、升降滑块和升降齿轮外部设置有升降装置外罩。
5 .根据权利要求4所述的一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在于：所述枪 摆机构包括设置在伸缩臂端部的割枪架连接块、垂直设置在爱割枪架连接块上的割枪架、 设置在割枪架下端的可转动的割枪架转轴、设置在割枪架转轴端部的割枪装置。
6 .根据权利要求1至5任意一所述的一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在 于：所述割枪装置是火焰割枪或等离子割枪或激光切割头。
背景技术 [0002] 随着世界制造业的增长，中国制造业大国地位逐步确立，与此同时金属切割总量、 切割复 杂程度与技术要求不断提高。在石油、压力容器、船舶、化工、城市管道等行业中 ，在 管材的 异形曲 面上开孔及其坡口 加工是一个重要环节。目 前 ，大部分 制造型企业采 用的 人 工手动切割开孔及坡口加工已经无法满足现在的精度需求；工人劳动强度较大且工作环境 恶劣、生产和劳动成本高昂 ，人工切割后需要手工打磨进行二次 加工 ，工作效率低等问题较 为突出 。数 控 切割设备 体 积庞大 、售价高昂 且需 要专业培 训人 员操 作 ，难以 为中 小企 业接 受。基于以上原因研发一种便携式的具有一定自动化水平的并满足较高精度的易于操作的 异形曲面开孔及其坡口切割的机器人具有广阔的应用前景。 [0003] 目前的容器接管相贯线切割机器人难以进行更大空间及范围的移动进行切割作 业。本发明专利为便携式 ，具有体积小重量轻的优势 ，可以 针对特定的待加工件做大空间大 范围移动进行现场加工，这是目前的容器开孔切割机器人所不具备的。因此，现实中急需一 种体积小、总量轻、便于携带且适合现场切割作业的机器人。
权利要求书1页 说明书4页 附图3页
CN 109434242 A
CN 109434242 A
权 利 要 求 书
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1 .一种便携式四轴异形曲面开孔切割机头，其特征在于：包括旋转机构、升降机构、伸 缩机构、枪摆机构 ，所述旋转机构与支撑平台固连 ，升降 机构设置在旋转机构下方 ，所述 伸 缩机构与旋转升降机构一侧连接，通过手动转动伸缩机构上的伸缩转轮进行伸缩运动来调 节切割运动的 切割半径 ，枪摆机构安装在伸缩机构伸缩轴末端处 ，实现对切割的 坡口 角度 进行调整。
(51)Int .Cl . B23K 7/00(2006 .01) B23K 7/10(2006 .01) B23K 10/00(2006 .01) B23K 26/38(2014 .01) B23K 26/08(2014 .01)
(10)申请公布号 CN 109434242 A (43)申请公布日 2019.03.08