[发明专利]等离子切割机和氧气燃料切割机的斜切头附接装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于进行等离子弧切割和/或氧气燃料切割的数控（CNC）机器。更具体地，本发明涉及一种用于定位和倾斜切割炬以执行斜切的设备。

背景技术

等离子体是一种导电的离子化气体，其通过将诸如电能的能量添加到入电中性的气体（诸如压缩空气）中而产生。通过电极（铪）添加电能，气体变得不平衡并且导电。添加的电能越多，等离子弧就变得越热。等离子弧切割机通过压缩电弧并迫使电弧通过具有喷嘴的切割炬来控制这种强大的能量。通过增大空气压力并利用较高电压来加强电弧，电弧变得更热，并且更能够穿透较厚的金属并吹走切屑。等离子弧切割系统需要电源、等离子切割炬、压缩气体、电力以及许多尖端（tip）和电极。等离子弧切割机可以快速且精确地切穿任何导电金属，而无需进行预热并且使受热影响的区域最小化。等离子可切割多种金属，诸如厚度超过两英寸的铝、不锈钢、黄铜、铜，以及切割扩展和层叠的金属。

在氧气燃料切割方面，氧气/燃料气体火焰将金属预热到其点火温度，并且高功率的氧气射流被引导通过切割炬到达金属处，从而在氧气与金属之间发生化学反应以形成铁的氧化物，也称为熔渣。高功率的氧气射流从切口处去除熔渣。切割质量、预热时间和厚度可能因所使用的燃料气体类型而受到影响。氧气燃料切割用于厚度达3英尺或更厚的含铁物、中低合金钢的切割。氧气燃料切割系统需要有燃料罐、氧气罐和切割炬。氧气燃料切割允许金属制造工人轻松地切割极厚的金属。

为了在切割时形成斜切边缘，切割炬必须从垂直于材料表面（切割平面）的竖直取向倾斜到与材料表面倾斜的倾斜取向。为了这个目的，已经使用了能够将切割炬倾斜的斜切头附接装置。这种斜切头附接装置通常安装在切割机的托架上。在数控切割机的常见配置中，该托架适于沿横向的龙门架从一侧行进到另一侧，而该龙门架适于沿着切割台的纵向方向移动。斜切头附接装置允许在托架相对于待切割材料移置时控制切割炬的倾斜角，从而提供沿切割路径的斜切边缘。斜切头附接装置还能够使得切割炬绕着竖直轴线旋转，从而根据切割程序的规定确定切割炬的取向。

在切割炬是氧气燃料切割炬的情况下，切割炬与用于供给氧气的软管以及用于对氧气和燃料气体进行预热的软管连接。在切割炬是等离子切割炬的情况下，切割炬与用于供给等离子气体的软管、用于供给和传送冷却水的软管以及电缆连接。因此，斜切头附接装置应当适应与切割炬连接的各种类型的软管和电缆，从而允许切割炬顺利地倾斜和旋转，甚至是在软管和电缆弯折和扭曲的情况下也如此。

还期望的是使斜切头附接装置的重量尽可能轻，从而使它可安装在具有不同负载能力的不同的切割机和托架上。

许多传统的斜切头附接装置存在下述问题：旋转受限制和/或维护成本高，以及存在停机时间，所述停机时间与在旋转接口之间传输信号的电滑环磨损以及由于靠近切割操作而导致其他部件出现故障相关。

美国专利第6201207号公开了现有技术的斜切头附接装置。该斜切头附接装置采用了机动化的三维平行四边形连杆来倾斜接收炬的炬保持器。该连杆作为一个整体可通过另一个马达而绕着竖直轴线旋转。所公开的斜切头附接装置总体来说令人满意，但其重量不如期望的轻。

发明内容

本发明提供了一种用于安装在切割机的托架上以用于控制切割炬相对于切割平面的倾斜角的斜切头附接装置，该斜切头附接装置紧凑且重量轻，允许斜切头不受限制地旋转，避免使用电滑环，以及让敏感电子元件定位成远离切割炬。

体现本发明的斜切头附接装置包括垂直于切割平面的旋转轴线、圆筒形内筒、圆筒形外筒、斜切臂和由斜切臂承载的倾斜臂，内筒和外筒同轴地对准旋转轴线，并且安装成使得外筒能够绕着旋转轴线相对于内筒旋转，斜切臂可绕着旋转轴线相对于内筒和外筒旋转。倾斜臂安装在斜切臂上，用于绕着与旋转轴线成锐角的倾斜轴线旋转，该倾斜臂包含用于接收和保持切割炬的炬钳。斜切头附接装置还包括：旋转驱动马达，该旋转驱动马达能操作以使斜切臂绕着旋转轴线旋转，和倾斜驱动马达，该倾斜驱动马达能操作以使倾斜臂绕着倾斜轴线旋转。倾斜驱动马达通过外筒与倾斜臂连接。