四轴数控打点划线机.pdf

本发明公开了一种四轴数控打点划线机，包括产品导轨、打点划线导轨和产品滚动装置；打点划线导轨上安装有打点行走底座，打点行走底座上设有控制器，控制器信号连接有W轴旋转检测装置，打点行走底座上安装有X轴驱动装置和X轴打点划线锁紧装置，打点行走底座上固定安装有竖向设置的Y轴立架，Y轴立架上滑动安装有Y轴滑座，Y轴立架上安装有Y轴滑座驱动装置，Y轴滑座上滑动配合有Z轴横梁，Z轴横梁端部设有Z轴横梁驱动装置，Z轴横梁上安装有打点划线装置；本划线机根据控制器内设定的工艺要求，自动完成产品的打点划线工作，代替了手工划线工序，提高了压力容器等产品的划线精度，降低了操作人员的劳动强度，提高了安全系数。

权利要求书1.  四轴数控打点划线机，其特征在于：包括平行设置的产品导轨和打点划 线导轨，所述产品导轨上设有至少两个配合使用的产品滚动装置；所述打点划 线导轨上滚动安装有打点行走底座，所述打点行走底座上设有控制器，所述打 点行走底座上安装有驱动所述打点行走底座沿所述打点划线导轨移动的X轴驱 动装置，所述打点行走底座与所述打点划线导轨之间设有X轴打点划线锁紧装 置，所述打点行走底座上设有竖向设置的Y轴立架，所述Y轴立架上滑动安装 有Y轴滑座，所述Y轴立架上设有驱动所述Y轴滑座上下移动的Y轴滑座驱动 装置，所述Y轴滑座上滑动配合有Z轴横梁，所述Z轴横梁端部设有Z轴横梁 驱动装置，所述Z轴横梁上设有打点划线装置；还包括与所述控制器对应的W 轴旋转检测装置。 2.  如权利要求1所述的四轴数控打点划线机，其特征在于：所述产品滚动 装置包括行走滚轮架，所述行走滚轮架底部安装有与所述产品导轨扣接的行走 滚轮，所述行走滚轮架顶部相对安装有两个滚轮架支座，所述滚轮架支座上转 动安装有主轴，所述主轴传动连接有主轴电机，所述主轴电机与所述控制器相 连，所述主轴上相对套装有两个滚轮安装板，所述滚轮安装板之间转动安装有 两个副轴，两个所述副轴上分别安装有滚轮，两所述副轴端部分别安装有副轴 齿轮，所述主轴上固定安装有主轴齿轮，两所述副轴齿轮分别通过惰轮与所述 主轴齿轮啮合，两所述副轴齿轮端部分别设有滚动缓冲装置。 3.  如权利要求2所述的四轴数控打点划线机，其特征在于：所述滚动缓冲 装置包括设置于副轴齿轮端面上的副轴端板，所述副轴转动连接在所述副轴端 板上，所述副轴端板与所述副轴端头之间设有连接螺栓和销轴，所述副轴端板 通过铰制孔螺栓与所述副轴齿轮连接，所述铰制孔螺栓与所述副轴齿轮之间设 有O形缓冲垫圈。 4.  如权利要求1所述的四轴数控打点划线机，其特征在于：所述W轴旋转 检测装置包括固定在产品轴心处的检测工装，所述检测工装上安装有倾角传感 器，所述倾角传感器与所述控制器信号连接。 5.  如权利要求1所述的四轴数控打点划线机，其特征在于：所述X轴打点 划线锁紧装置包括所述打点行走底座上设有的支撑板，所述支撑板上转动安装 有配合使用的左压板和右压板，所述左压板和所述右压板的底端设有配合使用 的扣爪，两所述扣爪分别设置于所述打点划线导轨上部的两侧，位于所述支撑 板上方的所述左压板和所述右压板之间安装有蝶形弹簧，所述右压板的顶端固 定安装有控制气缸，所述左压板的顶端固定安装有与所述控制气缸的推杆配合 的推杆接头。 6.  如权利要求1至5任一权利要求所述的四轴数控打点划线机，其特征在 于：所述X轴驱动装置包括伺服电机，所述伺服电机连接有行星减速机，所述 行星减速机的输出端设有轴承室，所述轴承室内通过齿轮轴安装有驱动齿轮， 所述打点划线导轨上安装有与所述驱动齿轮传动连接的齿条。 7.  如权利要求6所述的四轴数控打点划线机，其特征在于：所述Y轴滑座 驱动装置包括转动安装于所述Y轴立架上的Y轴丝杠，所述Y轴滑座通过丝母 座转动套装于所述Y轴丝杠上，所述Y轴立架顶端安装有Y轴丝杠驱动电机， 所述Y轴丝杠驱动电机通过联轴器连接至所述Y轴丝杠，所述Y轴立架两侧分 别设有竖向滑轨，所述Y轴滑座上设有分别与两所述竖向滑轨配合使用的滑块。 8.  如权利要求7所述的四轴数控打点划线机，其特征在于：所述Z轴横梁 驱动装置包括转动安装于所述Z轴横梁上的Z轴丝杠，所述Y轴滑座通过丝母 座转动套装于所述Z轴丝杠上，所述Z轴横梁端部安装有Z轴丝杠驱动电机， 所述Z轴丝杠驱动电机通过联轴器连接至所述Z轴丝杠。 9.  如权利要求8所述的四轴数控打点划线机，其特征在于：所述打点划线 装置包括连接座，所述连接座内固定安装有导向筒，所述导向筒内设有活塞， 所述活塞后端与所述导向筒底部之间设有回位弹簧，所述活塞前端安装有延伸 至所述导向筒外部的打点划线垫板，所述打点划线垫板连接有打点划线定位套， 所述打点划线定位套内设有打点划线针，所述打点划线针连接有打点划线气缸， 所述导向筒内设有导向柱，所述导向柱一端伸出所述导向筒底部，穿过所述导 向柱、所述活塞和所述打点划线垫板设有连通所述打点划线气缸的气管。

说明书四轴数控打点划线机
技术领域
本发明涉及一种产品的划线设备，尤其涉及一种大型罐使用的四轴数控打 点划线机。
背景技术
在压力容器制造行业中，压力容器的基准线、主体开孔线、附件焊接位置 线等，都需要提前划线确定位置。这是一道必需工序，不仅为后续加工找准位 置，还可以为检验尺寸、位置提供参考。
而现在国内外的压力容器制造厂基本上都采用手工划线。在划线确定主体 开孔和附件焊接位置时，手工划线是采取测量容器筒体弧长来确定位置，在手 工划线过程中都需要用到界尺、划针、划规、线、重锥及卷尺等工具，其操作 步骤包括：
①用卷尺沿着筒体的外壁圈一圈，读出外壁周长。
②计算每度对应的弧长。
③按图纸度数，用卷尺测量分度。
④用界尺、划针连接测量后的分度标记。
⑤在筒体轴线方向，用卷尺找出各孔距离基准线的位置并打样冲眼。
由此可见，手工划线的操作方法比较繁琐，且整个过程中用到的量具就是 卷尺，而卷尺的最小刻度为1mm，经过大量的比较，卷尺与卷尺之间自身相对 误差就约为0.5mm，因此，手工划线的误差较大。再加上目前的中、大型压力 容器的筒体都存在椭圆，从而进一步导致了划线位置与理论位置存在差值，影 响了压力容器的质量。而且在中、大型压力容器顶端划线操作时，操作人员需 要登高作业，存在安全隐患。
现有的滚轮机构在转动过程中由于压力容器筒体焊缝余高的影响，使焊缝 经过滚轮的线速度与其它滚轮的线速度不相同，从而导致电机的输出功率不稳 定，加大了对电机特性的要求，降低电机的使用寿命。同时，在其影响下，筒 体转动的速度不稳定也会影响划线的精度。
虽然目前也有一些小型的要求精度较高的容器采用平台划线的形式，但是 这种方式相对来说其空间局限性较大，不能满足常规容器的划线要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便、划线精度高 的四轴数控打点划线机。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：四轴数控打点划线机，包括 平行设置的产品导轨和打点划线导轨，所述产品导轨上设有至少两个配合使用 的产品滚动装置；所述打点划线导轨上滚动安装有打点行走底座，所述打点行 走底座上设有控制器，所述打点行走底座上安装有驱动所述打点行走底座沿所 述打点划线导轨移动的X轴驱动装置，所述打点行走底座与所述打点划线导轨 之间设有X轴打点划线锁紧装置，所述打点行走底座上设有竖向设置的Y轴立 架，所述Y轴立架上滑动安装有Y轴滑座，所述Y轴立架上设有驱动所述Y轴 滑座上下移动的Y轴滑座驱动装置，所述Y轴滑座上滑动配合有Z轴横梁，所 述Z轴横梁端部设有Z轴横梁驱动装置，所述Z轴横梁上设有打点划线装置； 还包括与所述控制器对应的W轴旋转检测装置。
作为优选的技术方案，所述产品滚动装置包括行走滚轮架，所述行走滚轮 架底部安装有与所述产品导轨扣接的行走滚轮，所述行走滚轮架顶部相对安装 有两个滚轮架支座，所述滚轮架支座上转动安装有主轴，所述主轴传动连接有 主轴电机，所述主轴电机与所述控制器相连，所述主轴上相对套装有两个滚轮 安装板，所述滚轮安装板之间转动安装有两个副轴，两个所述副轴上分别安装 有滚轮，两所述副轴端部分别安装有副轴齿轮，所述主轴上固定安装有主轴齿 轮，两所述副轴齿轮分别通过惰轮与所述主轴齿轮啮合，两所述副轴齿轮端部 分别设有滚动缓冲装置。
作为优选的技术方案，所述滚动缓冲装置包括设置于副轴齿轮端面上的副 轴端板，所述副轴转动连接在所述副轴端板上，所述副轴端板与所述副轴端头 之间设有连接螺栓和销轴，所述副轴端板通过铰制孔螺栓与所述副轴齿轮连 接，所述铰制孔螺栓与所述副轴齿轮之间设有O形缓冲垫圈。
作为优选的技术方案，所述W轴旋转检测装置包括固定在产品轴心处的检 测工装，所述检测工装上安装有倾角传感器，所述倾角传感器与所述控制器信 号连接。
作为优选的技术方案，所述X轴打点划线锁紧装置包括所述打点行走底座 上设有的支撑板，所述支撑板上转动安装有配合使用的左压板和右压板，所述 左压板和所述右压板的底端设有配合使用的扣爪，两所述扣爪分别设置于所述 打点划线导轨上部的两侧，位于所述支撑板上方的所述左压板和所述右压板之 间安装有蝶形弹簧，所述右压板的顶端固定安装有控制气缸，所述左压板的顶 端固定安装有与所述控制气缸的推杆配合的推杆接头。
作为优选的技术方案，所述X轴驱动装置包括伺服电机，所述伺服电机连 接有行星减速机，所述行星减速机的输出端设有轴承室，所述轴承室内通过齿 轮轴安装有驱动齿轮，所述打点划线导轨上安装有与所述驱动齿轮传动连接的 齿条。
作为优选的技术方案，所述Y轴滑座驱动装置包括转动安装于所述Y轴立 架上的Y轴丝杠，所述Y轴滑座通过丝母座转动套装于所述Y轴丝杠上，所述 Y轴立架顶端安装有Y轴丝杠驱动电机，所述Y轴丝杠驱动电机通过联轴器连 接至所述Y轴丝杠，所述Y轴立架两侧分别设有竖向滑轨，所述Y轴滑座上设 有分别与两所述竖向滑轨配合使用的滑块。
作为优选的技术方案，所述Z轴横梁驱动装置包括转动安装于所述Z轴横 梁上的Z轴丝杠，所述Y轴滑座通过丝母座转动套装于所述Z轴丝杠上，所述 Z轴横梁端部安装有Z轴丝杠驱动电机，所述Z轴丝杠驱动电机通过联轴器连 接至所述Z轴丝杠。
作为优选的技术方案，所述打点划线装置包括连接座，所述连接座内固定 安装有导向筒，所述导向筒内设有活塞，所述活塞后端与所述导向筒底部之间 设有回位弹簧，所述活塞前端安装有延伸至所述导向筒外部的打点划线垫板， 所述打点划线垫板连接有打点划线定位套，所述打点划线定位套内设有打点划 线针，所述打点划线针连接有打点划线气缸，所述导向筒内设有导向柱，所述 导向柱一端伸出所述导向筒底部，穿过所述导向柱、所述活塞和所述打点划 线垫板设有连通所述打点划线气缸的气管。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：产品导轨用来支撑产品， 而打点划线导轨形成打点划线的水平移动导轨，是本装置的运行基础，在使用 时先将W轴旋转检测装置固定好，对准基准焊缝后压力容器在产品滚动装置的 驱动下旋转，当W轴旋转检测装置检测到的角度数据为需要的角度时，会自动 停止，并通过向控制器发出信号，控制产品滚动装置停止旋转，控制X轴、Y 轴、Z轴及相应的各部分装置启动，根据控制器内设定工艺要求，完成产品的 打点划线工作，实现了压力容器划线自动化工作。该打点划线机代替了手工划 线工序，提高了压力容器等产品的划线精度和工作效率，降低了操作人员的劳 动强度，提高了安全系数，尤其适用于制造中大型压力容器打点划线使用，有 利于提高产品质量。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范 围。其中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的侧视图；
图3是本发明实施例的俯视图；
图4是本发明实施例产品滚动装置的结构示意图；
图5是本发明实施例产品滚动装置的俯视图；
图6是本发明实施例X轴打点划线锁紧装置的结构示意图；
图7是本发明实施例X轴打点划线锁紧装置的俯视图；
图8是本发明实施例X轴打点划线锁紧装置的侧视图；
图9是本发明实施例X轴驱动装置的结构示意图；
图10是本发明实施例Y轴立架及Y轴滑座驱动装置的侧视图；
图11是本发明实施例Z轴横梁及Z轴横梁驱动装置的侧视图；
图12是本发明实施例打点划线装置的结构示意图；
图中：1-产品导轨；2-打点划线导轨；3-滚轮架支座；4-主轴；5-滚轮安 装板；6-副轴；7-滚轮；8-副轴齿轮；9-惰轮；10-主轴齿轮；11-副轴端板； 12-铰制孔螺栓；13-O形缓冲垫圈；14-打点行走底座；15-控制箱；16-检测工 装；17-倾角传感器；18-支撑板；19-左压板；20-右压板；21-齿条；22-蝶形 弹簧；23-控制气缸；24-推杆接头；25-伺服电机；26-行星减速机；27-轴承 室；28-驱动齿轮；29-Y轴立架；30-Y轴滑座；31-Y轴丝杠；32-Y轴丝杠驱 动电机；33-竖向滑轨；34-Z轴横梁；35-Z轴丝杠；36-Z轴丝杠驱动电机；37- 滑轮；38-吊绳；39-配重块；40-连接座；41-导向筒；42-活塞；43-导向柱； 44-回位弹簧；45-行走滚轮；46-打点划线垫板；47-打点划线气缸；48-打点 划线定位套；49-打点划线针；50-操作面板；51-扣爪；52-行走滚轮架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通 过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技 术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同 的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的， 而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1、图2和图3所示，四轴数控打点划线机，用于对压力容器进行打 点划线，包括平行设置的产品导轨1和打点划线导轨2，所述产品导轨1上设 有至少两个配合使用的产品滚动装置，对打点划线的产品形成支撑，并可以使 其滚动，以便于打点划线的顺利进行。如图4和图5所示，本实施例的所述产 品滚动装置包括行走滚轮架52，所述行走滚轮架52底部安装有与所述产品导 轨1扣接的行走滚轮45，所述行走滚轮架52顶部相对安装有两个滚轮架支座 3，所述滚轮架支座3设置于所述产品导轨1上，所述滚轮架支座3上转动安 装有主轴4，所述主轴4传动连接有主轴电机，所述主轴电机与所述控制箱15 相连，所述主轴4上相对套装有两个滚轮安装板5，所述滚轮安装板5之间转 动安装有两个副轴6，两个所述副轴6上分别安装有滚轮7，两所述副轴6端 部分别安装有副轴齿轮8，所述主轴4上固定安装有主轴齿轮10，两所述副轴 齿轮8分别通过惰轮9与所述主轴齿轮10啮合，两所述副轴齿轮8端部分别 设有滚动缓冲装置，当所述主轴电机带动所述主轴4转动时，通过与所述主轴 4固定连接的所述主轴齿轮10、所述惰轮9和所述副轴齿轮8的传动，带动所 述副轴6转动，间接驱动所述滚轮7带动产品进行旋转，以配合打点划线。所 述滚动缓冲装置包括设置于副轴齿轮8端面上的副轴端板11，所述副轴6转动 连接在所述副轴端板11上，所述副轴端板11与所述副轴6端头之间设有连接 螺栓和销轴，所述副轴端板11通过铰制孔螺栓12与所述副轴齿轮8连接，所 述铰制孔螺栓12与所述副轴齿轮8之间设有O形缓冲垫圈13。当轴在转动的 过程中，受焊缝影响的部分所述滚轮7的速度会与其它滚轮不一致时，因速度 差产生的相对能量会暂时储存在O形缓冲垫圈13当中，当焊缝通过之后，这 部分弹性势能会重新释放出来，从而起到缓冲作用，达到稳定所述主轴电机的 效果。
如图1、图2和图3所示，所述打点划线导轨2上滚动安装有打点行走底 座14，所述打点行走底座14上设有控制箱15，所述控制箱15连接有操作面 板50，用于设定工艺参数，还包括与所述控制箱15对应设置的W轴旋转检测 装置，所述W轴旋转检测装置固定于产品的轴心上，所述W轴旋转检测装置包 括固定在产品轴心处的检测工装16，所述检测工装16上安装有倾角传感器17， 所述倾角传感器17与所述控制箱15信号连接。随产品的转动，所述倾角传感 器17只检测周向的倾角度数，并将测量角度反馈到控制箱15中，所述控制箱 15内设有PLC控制系统，由PLC控制系统控制X轴、Y轴及Z轴进行相应的运 作，这样排除了由滚轮7转动间隙及产品筒体不圆产生的误差影响，将控制系 统简化，从而使操作更加简便。
如图1、图6、图7和图8所示，所述打点行走底座14上安装有驱动所述 打点行走底座14沿所述打点划线导轨2移动的X轴驱动装置，所述打点行走 底座14与所述打点划线导轨2之间设有X轴打点划线锁紧装置，其中所述X 轴打点划线锁紧装置包括所述打点行走底座14上设有的支撑板18，所述支撑 板18上转动安装有配合使用的左压板19和右压板20，所述左压板19和所述 右压板20的底端设有配合使用的扣爪51，两所述扣爪51分别设置于打点划线 导轨2上部的两侧，位于所述支撑板18上方的所述左压板19和所述右压板20 之间安装有蝶形弹簧22，所述右压板20的顶端固定安装有控制气缸23，所述 左压板19的顶端固定安装有与所述控制气缸23的推杆配合的推杆接头24。所 述控制气缸23的推杆伸出时，所述左压板19和右压板20上端距离变大，由 于两者与所述支撑板18的转动连接关系，使两者底部的所述扣爪51相互靠近， 从而对所述打点划线导轨2形成夹持锁紧，以便于打点划线的顺利进行。所述 X轴驱动装置包括伺服电机25，所述伺服电机25连接有行星减速机26，所述 行星减速机26的输出端设有轴承室27，所述轴承室27内通过齿轮轴安装有驱 动齿轮28，所述打点行划线导轨2上安装有与所述驱动齿轮28传动连接的齿 条21，本部分可以驱动所述打点行走底座14进行水平位移，以配合完成X轴 方向的打点划线。
如图3、图9和图10所示，所述打点行走底座14上设有竖向设置的Y轴 立架29，所述Y轴立架29上滑动安装有Y轴滑座30，所述Y轴立架29上设 有驱动所述Y轴滑座30上下移动的Y轴滑座驱动装置，所述Y轴滑座驱动装 置包括转动安装于所述Y轴立架29上的Y轴丝杠31，所述Y轴滑座30通过丝 母座转动套装于所述Y轴丝杠31上，所述Y轴立架29顶端安装有Y轴丝杠驱 动电机32，所述Y轴丝杠驱动电机32通过联轴器连接至所述Y轴丝杠31。所 述Y轴立架29两侧分别设有竖向滑轨33，所述Y轴滑座30上设有分别与两所 述竖向滑轨33配合使用的滑块。当所述Y轴丝杠驱动电机32带动所述Y轴丝 杠31旋转时，通过与所述Y轴滑座30转动配合，所述Y轴滑座30会上下移 动，即实现所述打点划线装置的在Y轴方向的移动。
如图1和图11所示，所述Y轴滑座30上滑动配合有Z轴横梁34，所述Z 轴横梁34端部设有Z轴横梁驱动装置，所述Z轴横梁34上设有打点划线装置。 所述Z轴横梁驱动装置包括转动安装于所述Z轴横梁34上的Z轴丝杠35，所 述Y轴滑座30通过丝母座转动套装于所述Z轴丝杠35上，所述Z轴横梁34 端部安装有Z轴丝杠驱动电机36，所述Z轴丝杠驱动电机36通过联轴器连接 至所述Z轴丝杠35。当所述Z轴丝杠驱动电机36带动所述Z轴丝杠35转动时， 所述Z轴横梁34会沿着所述Y轴滑座30在Z轴方向上移动，实现打点划线装 置的进给，为了保证所述Y轴滑座30的稳定性，在所述Y轴立架29顶部安装 有两个配合使用的滑轮37，所述滑轮37上设有吊绳38，所述吊绳38一端与 所述Y轴滑座30相连，所述吊绳38另一端连接有配重块39。
如图1和图12所示，所述打点划线装置包括连接座40，所述连接座40 内固定安装有导向筒41，所述导向筒41内设有活塞42，所述活塞42后端与 所述导向筒41底部之间设有回位弹簧44，所述活塞42前端安装有延伸至所述 导向筒41外部的打点划线垫板46，所述打点划线垫板46连接有打点划线定位 套48，所述打点划线定位套48内设有打点划线针49，所述打点划线针49连 接有打点划线气缸47，所述导向筒41内设有导向柱43，所述导向柱43一端 伸出所述导向筒41底部，另一端连接所述活塞42后端，穿过所述导向柱43、 所述活塞42和所述打点划线垫板46设有连通所述打点划线气缸47的气管。 所述打点划线定位套48进行打点定位，当开始打点时，高压气体通过所述气 管进入所述打点划线气缸47，推动所述打点划线针49向前移动，周期性伸出 所述打点划线定位套48，完成打点划线。
本发明的产品导轨用来支撑产品，而打点划线导轨形成打点划线的水平移 动导轨，是本装置的运行基础，在使用时先将W轴旋转检测装置固定好，对准 基准焊缝后压力容器在产品滚动装置的驱动下旋转，当W轴旋转检测装置检测 到的角度数据为需要的角度时，会自动停止，并通过向控制器发出信号，控制 产品滚动装置停止旋转，同时控制箱与各个电机、气缸连接，实现对各部分动 作的控制，进而控制X轴、Y轴、Z轴及相应的各部分装置启动，根据控制器 内设定工艺要求，完成产品的打点划线工作，实现了压力容器划线自动化工作。 该打点划线机代替了手工划线工序，提高了压力容器等产品的划线精度和工作 效率，降低了操作人员的劳动强度，提高了安全系数，尤其适用于制造中大型 压力容器打点划线使用，有利于提高产品质量。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本 发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。