專利名稱：具有回轉(zhuǎn)和偏擺功能的五軸控制水切割頭運動控制機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水切割設(shè)備，尤其是一種增加了回轉(zhuǎn)和偏擺二個自由度 的、共具有五個自由度控制的水切割設(shè)備，具體地說是一種具有回轉(zhuǎn)和偏擺 功能的五軸控制水切割頭運動控制機構(gòu)。
背景技術(shù)：
眾所周知，傳統(tǒng)的水切割設(shè)備一般具有水平橫向、水平縱向和垂直升降 三個自由度，這種水切割機只能滿足垂直平面切割要求。而隨著水切割設(shè)備 應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和對加工精度要求的不斷提高，對水切割設(shè)備水切割頭 的運動控制要求越來越高，例如，當(dāng)需要切割坡口時，就要求水切割頭能實 現(xiàn)偏擺，而當(dāng)要求切割錐臺體時，就要求在偏擺的同時還能實現(xiàn)回轉(zhuǎn)，即需 要有五個自由度的控制。目前，由于沒有合適的切割頭運動控制機構(gòu)，用戶 遇到此類加工要求時只能分別進行多步加工才能得到最終的形狀，生產(chǎn)效率 低，水刀的優(yōu)良性能也無法得到體現(xiàn)，因此，急需開發(fā)一種既能矯正切割時 產(chǎn)生的切斷面傾斜，又能根據(jù)加工需要將切割面切割成斜面的五軸控制的水 切割設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的水切割設(shè)備由于沒有五軸控制的功能，影響 到水切割機加工精度與效率的提高和無法應(yīng)用在有切割斜面要求的場合的問 題，設(shè)計一種具有回轉(zhuǎn)和偏擺功能的五軸控制水切割頭運動控制機構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種具有回轉(zhuǎn)和偏擺功能的五軸控制水切割頭運動控制機構(gòu)，它包括連 接法蘭1、轉(zhuǎn)軸連接架2，轉(zhuǎn)軸連接架2通過連接法蘭1與能作橫向和垂直方
向移動的驅(qū)動架相連，驅(qū)動架安裝在能作縱向移動的橫梁上，其特征是所述
的轉(zhuǎn)軸連接架2上安裝有旋轉(zhuǎn)電機支架11，旋轉(zhuǎn)電機支架11上安裝有旋轉(zhuǎn)電機47，旋轉(zhuǎn)電機47的輸出軸上安裝有小同步輪13，小同步輪13通過同步 帶與大同步輪8相連，大同步輪8安裝在轉(zhuǎn)軸連接架2中的空心主軸6的上 端并帶動其旋轉(zhuǎn)，空心主軸6的下端連接有偏擺連接架17;偏擺連接架17 上安裝有偏擺電機48，偏擺電機48通過減速機與小同步輪19相連，小同步 輪19通過同步帶與大同步輪20相連，大同步輪20安裝在偏擺軸21上，水 切割頭49安裝在偏擺軸21上。
所述的空心主軸6套裝在中心軸27上，中心軸27通過錐閥墊26和直角 二通25固定在轉(zhuǎn)軸連接架2中，中心軸27中設(shè)有高壓水路50，高壓水路50 的一端通過錐閥墊26和直角二通25與高壓水發(fā)生器的輸出端相連，高壓水 路50的另一端與安裝在偏擺連接架17中的旋轉(zhuǎn)軸31中的水路相通，旋轉(zhuǎn)軸 31中的高壓水路通過高壓管44與接頭體40相通，接頭體40與芯軸41中的 高壓水路相通，芯軸41的高壓出水口與轉(zhuǎn)接頭42上的高壓進水口相通，轉(zhuǎn) 接頭42上的高壓出水口與安裝在偏擺軸21上的水開關(guān)閥體39的高壓水進水 口相通，水開關(guān)閥體39的高壓水出水口與水切割頭49的高壓水進水口相通。
所述的旋轉(zhuǎn)電機47為伺服電機，所述的偏擺電機48也為伺服電機。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明由于增加了回轉(zhuǎn)和偏擺二個自由度的控制，因此可以加工出各種 形狀的零件，不僅拓展了水刀的加工范圍，而且有利于提高加工精度和效率， 與原有的水平橫向、水平縱向和垂直方向三個控制軸相結(jié)合，實現(xiàn)了真正意 義上的五軸控制，既能矯正切割時產(chǎn)生的切斷面傾斜，又能根據(jù)加工需要將 切割面切割成斜面。
本發(fā)明的回轉(zhuǎn)和偏擺均采用伺服電機，控制精度高。
由于本發(fā)明是在不改變傳統(tǒng)三軸(X， Y， Z軸)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上新增了回轉(zhuǎn)和 偏擺功能，因此，它既可用于新設(shè)備中，也可用于對現(xiàn)有設(shè)備進行改造。


圖1是反映本發(fā)明偏擺機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的左視圖，圖中水切割頭所在的位置表示三個極限位置。 圖3是反映本發(fā)明的回轉(zhuǎn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，也是圖l的右視圖。圖中1.連接法蘭，2.轉(zhuǎn)軸連接架，3.旋轉(zhuǎn)外殼(固定不動，是回轉(zhuǎn)時的外
支撐)，4.上軸承端蓋，5.下軸承端蓋，6.空心主軸(工作時在電機帶動下旋 轉(zhuǎn))，7.墊環(huán)，8.大同步輪，9.軸套，10.防塵墊，11.旋轉(zhuǎn)電機支架，12.蓋板，13. 小同步輪，14.墊板，15.軸承蓋，16.拖鏈支架，17.偏擺連接架，18.小電機安裝 板，19.小同步輪,20.大同步輪,21.偏擺軸,22.偏擺軸隔套，23.調(diào)整墊環(huán)，24. 接頭夾，25.直角二通，26.錐閥墊，27.中心軸(不轉(zhuǎn)動且?guī)в懈邏核?0)， 28. 錐墊，29.錐圈，30.墊環(huán)，31.旋轉(zhuǎn)軸(工作時不轉(zhuǎn)動但能隨著偏擺連接架17 — 塊轉(zhuǎn)動，是偏擺連接架17的回轉(zhuǎn)中心)，32.尼龍軸套，33.壓蓋，34.接頭座,35. 軸承蓋，36.帶輪罩，37.軸套，38.氣缸體,39.水開關(guān)閥體，40.接頭體，41.芯 軸，42.轉(zhuǎn)接頭，43.管夾，44.高壓管,45.螺套，46.螺墊,47.旋轉(zhuǎn)電機，48偏擺 電機，49.水切割頭,50.高壓水路。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
如圖1、 2、 3所示。
一種具有回轉(zhuǎn)和偏擺功能的五軸控制水切割頭運動控制機構(gòu)，它包括連 接法蘭1、轉(zhuǎn)軸連接架2，轉(zhuǎn)軸連接架2通過連接法蘭1與能作水平橫向(艮卩 X向)和垂直方向(即Z向)移動的驅(qū)動架相連，驅(qū)動架安裝在能作縱向(即Y 向)移動的橫梁上，所述的轉(zhuǎn)軸連接架2上安裝有旋轉(zhuǎn)電機支架11，旋轉(zhuǎn)電 機支架11上安裝有旋轉(zhuǎn)電機47，旋轉(zhuǎn)電機47 (可采用伺服電機)的輸出軸 上安裝有小同步輪13，小同步輪13通過同步帶與大同步輪8相連，大同步 輪8安裝在轉(zhuǎn)軸連接架2中的空心主軸6的上端并帶動其旋轉(zhuǎn)，空心主軸6 的下端連接有偏擺連接架17，如圖2所示；偏擺連接架17上安裝有偏擺電 機48 (也可采用伺服電機)，偏擺電機48通過減速機與小同步輪19相連， 小同步輪19通過同步帶與大同步輪20相連，大同步輪20安裝在偏擺軸21 上，水切割頭49安裝在偏擺軸21上，如圖1、 2所示。本發(fā)明的高壓水路走 向是，空心主軸6套裝在中心軸27上，中心軸27通過錐閥墊26和直角二通 25相連，直角二通25固定在轉(zhuǎn)軸連接架2中，中心軸27中設(shè)有高壓水路50， 高壓水路50的一端通過錐閥墊26和直角二通25與高壓水發(fā)生器的輸出端相連，高壓水路50的另一端與安裝在偏擺連接架17中的旋轉(zhuǎn)軸31中的水路相 通，旋轉(zhuǎn)軸31中的高壓水路通過高壓管44與接頭體40相通，接頭體40與 芯軸41中的高壓水路相通，芯軸41的高壓出水口與轉(zhuǎn)接頭42上的高壓進水 口相通，轉(zhuǎn)接頭42上的高壓出水口與安裝在偏擺軸21上的水開關(guān)閥體39 的高壓水進水口相通，水開關(guān)閥體39的高壓水出水口與水切割頭49的高壓 水進水口相通。
本發(fā)明的工作過程為
旋轉(zhuǎn)時,旋轉(zhuǎn)電機47帶動小同步輪13，小同步輪13通過同步帶帶動大 同歩輪8,大同步輪8帶動空心主軸6， $心主軸6最后帶動偏擺連接架17 旋轉(zhuǎn)，從而帶動整個水切割頭旋轉(zhuǎn)。
偏擺時，偏擺電機48通過減速機帶動小同步輪19,小同步輪19帶動大同 步輪20，大同步輪20帶動偏擺軸21，偏擺軸21最后帶動水切割頭49偏擺(， 偏擺的角度可以兩個方向相同，也可如圖2所示的一個方向為60度，另一個 方便為45度)。
高壓水路及砂路等關(guān)鍵部件的走向?qū)肮苤苯佑缮伴y引入切割頭(因 為旋轉(zhuǎn)只有正負180度)；水路走向為高壓水從直角二通25的入口引入到 錐閥墊26，進入到中心軸27中的高壓水路50中，然后進入偏擺連接架17 中的旋轉(zhuǎn)軸31中的高壓水路，再進入與旋轉(zhuǎn)軸31相連的高壓管44中，從高 壓管44出來后進入到接頭體40中，經(jīng)接頭體40進入到芯軸41中，再由芯 軸41進入到轉(zhuǎn)接頭42，再由轉(zhuǎn)接頭42送入水開關(guān)閥體39中，最后從水切 割頭49中射出進行切割。
權(quán)利要求
1、一種具有回轉(zhuǎn)和偏擺功能的五軸控制水切割頭運動控制機構(gòu)，它包括連接法蘭(1)、轉(zhuǎn)軸連接架(2)，轉(zhuǎn)軸連接架(2)通過連接法蘭(1)與能作橫向和垂直方向移動的驅(qū)動架相連，驅(qū)動架安裝在能作縱向移動的橫梁上，其特征是所述的轉(zhuǎn)軸連接架(2)上安裝有旋轉(zhuǎn)電機支架(11)，旋轉(zhuǎn)電機支架(11)上安裝有旋轉(zhuǎn)電機(47)，旋轉(zhuǎn)電機(47)的輸出軸上安裝有小同步輪(13)，小同步輪(13)通過同步帶與大同步輪(8)相連，大同步輪(8)安裝在轉(zhuǎn)軸連接架(2)中的空心主軸(6)的上端并帶動其旋轉(zhuǎn)，空心主軸(6)的下端連接有偏擺連接架(17)；偏擺連接架(17)上安裝有偏擺電機(48)，偏擺電機(48)通過減速機與小同步輪(19)相連，小同步輪(19)通過同步帶與大同步輪(20)相連，大同步輪(20)安裝在偏擺軸(21)上，水切割頭(49)安裝在偏擺軸(21)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有回轉(zhuǎn)和偏擺功能的五軸控制水切割頭運動控制 機構(gòu)，其特征是所述的空心主軸(6)套裝在中心軸(27)上，中心軸(27) 通過錐閥墊(26)和直角二通(25)相連，直角二通(25)固定在轉(zhuǎn)軸連接 架(2)中，中心軸(27)中設(shè)有高壓水路(50)，高壓水路(50)的一端通 過錐閥墊(26)和直角二通(25)與高壓水發(fā)生器的輸出端相連，高壓水路(50)的另一端與安裝在偏擺連接架(17)中的旋轉(zhuǎn)軸(31)中的水路相通， 旋轉(zhuǎn)軸(31)中的高壓水路通過高壓管(44)與接頭體(40)相通，接頭體 (40)與芯軸(41)中的高壓水路相通，芯軸(41)的高壓出水口與轉(zhuǎn)接頭 (42)上的高壓進水口相通，轉(zhuǎn)接頭(42)上的高壓出水口與安裝在偏擺軸 (21)上的水開關(guān)閥體(39)的高壓水進水口相通，水開關(guān)閥體(39)的高 壓水出水口與水切割頭(49)的高壓水進水口相通。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有回轉(zhuǎn)和偏擺功能的五軸控制水切割頭運動控制 機構(gòu)，其特征是所述的旋轉(zhuǎn)電機(47)為伺服電機，所述的偏擺電機(48) 也為伺服電機。
全文摘要
一種具有回轉(zhuǎn)和偏擺功能的五軸控制水切割頭運動控制機構(gòu)，它包括連接法蘭(1)、轉(zhuǎn)軸連接架(2)，其特征是所述的轉(zhuǎn)軸連接架(2)上安裝有旋轉(zhuǎn)電機支架(11)，旋轉(zhuǎn)電機(47)的輸出軸上安裝有小同步輪(13)，小同步輪(13)與大同步輪(8)相連，大同步輪(8)安裝在空心主軸(6)的上端，空心主軸(6)的下端連接有偏擺連接架(17)；偏擺連接架(17)上安裝有偏擺電機(48)，偏擺電機(48)通過減速機與小同步輪(19)相連，小同步輪(19)通過同步帶與大同步輪(20)相連，大同步輪(20)安裝在偏擺軸(21)上，水切割頭(49)安裝在偏擺軸(21)上。本發(fā)明由于增加了回轉(zhuǎn)和偏擺二個自由度的控制有利于提高水切割加工的精度和效率，同時拓展了水切割的應(yīng)用面，實現(xiàn)了真正意義上的五軸控制。
文檔編號B26F3/00GK101659067SQ20091018336
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者李玉華, 波 陳 申請人:南京大地水刀股份有限公司