同步联动半自动环板切割机

摘要

本发明公开了同步联动半自动环板切割机，包括框架系统，割炬系统、同步联动装置和顶针组件，所述框架系统和割炬系统之间通过同步联动装置连接，所述割炬系统分为大圆割炬系统和小圆割炬系统，所述框架系统、同步联动装置和割炬系统中均设有调节装置，所述顶针组件固定于同步联动装置的底端，所述同步联动装置使大圆割炬系统和小圆割炬系统同步运动。该同步联动半自动环板切割机既能满足圆孔的切割要求，又能同时满足环板的切割要求，可实现环板一步切割到位的目的，适用范围广。

权利要求

1.同步联动半自动环板切割机，其特征在于，包括框架系统，割炬系统、同步联动装置和顶针组件，所述框架系统和割炬系统之间通过同步联动装置连接，所述割炬系统分为大圆割炬系统和小圆割炬系统，所述框架系统、同步联动装置和割炬系统中均设有调节装置，所述调节装置分为横向调节装置和高度调节装置两类，所述横向调节装置包括横向调节抱箍和横向齿条以及与横向齿条啮合的横向齿轮调节旋钮，所述高度调节装置包括高度调节抱箍和竖向齿条以及与竖向齿条啮合的竖向齿轮调节旋钮，所述同步联动装置包括外侧开设凹槽的圆环、轴承、中心套管、锥形套筒和导轮组，所述锥形套筒外侧面同轴开设多个不同直径的凹槽，所述圆环和锥形套筒分别通过轴承套设在中心套管上，所述圆环下方的中心套管上设有高度调节装置，所述导轮组包括上导轮和下导轮，所述上导轮通过导轮支架固定在圆环下方的中心套管上，所述下导轮通过导轮支架固定在高度调节装置上，所述顶针组件固定于中心套管的底端，所述大圆割炬系统和小圆割炬系统分别通过连接块固定在所述轴承上，所述圆环和锥形套筒上缠绕传动线，所述传动线通过导轮组使大圆割炬系统和小圆割炬系统同步运动。

2.根据权利要求1所述的同步联动半自动环板切割机，其特征在于，所述框架系统包括垂直设置的横向支架和竖向支架以及与竖向支架底部固定连接的角度可调底座，所述竖向支架的上部设有高度调节装置，所述横向支架一端设有横向调节装置，另一端通过紧固件与中心套管固定连接。

3.根据权利要求2所述的同步联动半自动环板切割机，其特征在于，所述角度可调底座下方设有橡胶垫片。

4.根据权利要求1所述的同步联动半自动环板切割机，其特征在于，所述大圆割炬系统包括大圆割炬和大圆割炬支架，所述小圆割炬系统包括小圆割炬和小圆割炬支架，所述大圆割炬支架和小圆割炬支架均由通过连接块垂直固定的横向套管和竖向套管组成，所述大圆割炬支架的横向套管一端设有横向调节装置，另一端设有旋转手柄，所述大圆割炬固定于大圆割炬支架的竖向套管上，所述小圆割炬支架的横向套管一端设有横向调节装置，所述小圆割炬固定于小圆割炬支架的竖向套管上，所述大圆割炬支架和小圆割炬支架分别通过连接块与中心套管上的轴承连接。

5.根据权利要求1所述的同步联动半自动环板切割机，其特征在于，所述顶针组件包括限位棒、侧面开设腰型通孔的顶针套筒和套设于顶针套筒下部的顶针，所述限位棒穿过顶针的上部和腰型通孔固定顶针套筒和顶针，所述顶针上端设有弹簧，所述弹簧末端设有限位板，所述限位板固定在顶针套筒的上端，所述顶针套筒通过螺纹与中心套管相连。

说明书

同步联动半自动环板切割机

技术领域

[0001] 本发明涉及圆孔、环板切割设备，具体是同步联动半自动环板切割机。

背景技术

[0002] 在钢结构行业中，圆孔和环板切割是常见的加工类型。如在钢板墙或型钢本体上，往往需要切割圆孔，作为现场浇筑混凝土的流浆孔或用于穿插其它管材。对于截面较大的构件，其加劲板往往也需要开设圆孔。而在部分类型的开孔周围，为了增加局部强度，又经常会在圆孔两侧装焊环板进行加强。在圆管柱构件中，也会设计内环板对本体加强。所以，圆孔和环板的加工，是钢结构和其它相关行业经常遇到的。

[0003] 环板的加工，如果是大批量生产，则数控切割是一种高效、经济的加工方式。而对少量环板加工或不具备数控切割设备的工厂，考虑到数控设备使用成本和采购成本较高，并不是最佳选择。采用割圆机切割环板，则需要调整两次切割直径并经两次切割，方能完成环板的切割，且目前并没有一种设备能够一次完成环板的切割加工。采用手工切割，不仅需要进行两次切割，而且手工切割受工人技术水平的影响，精度和外观质量都很难保证。

发明内容

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种经济实用的同步联动半自动环板切割机，实现了环板一步切割到位的目的。

[0005] 本发明采用的技术方案是：同步联动半自动环板切割机，包括框架系统，割炬系统、同步联动装置和顶针组件，所述框架系统和割炬系统之间通过同步联动装置连接，所述割炬系统分为大圆割炬系统和小圆割炬系统，所述框架系统、同步联动装置和割炬系统中均设有调节装置，所述调节装置分为横向调节装置和高度调节装置，所述横向调节装置包括横向调节抱箍和横向齿条以及与横向齿条啮合的横向齿轮调节旋钮，所述高度调节装置包括高度调节抱箍和竖向齿条以及与竖向齿条啮合的竖向齿轮调节旋钮，所述同步联动装置包括外侧开设凹槽的圆环、轴承、中心套管、锥形套筒和导轮组，所述锥形套筒外侧面同轴开设多个不同直径的凹槽，所述圆环和锥形套筒分别通过轴承套设在中心套管上，所述圆环下方的中心套管上设有高度调节装置，所述导轮组包括上导轮和下导轮，所述上导轮通过导轮支架固定在圆环下方的中心套管上，所述下导轮通过导轮支架固定在高度调节装置上，所述顶针组件固定于中心套管的底端，所述大圆割炬系统和小圆割炬系统分别通过连接块固定在所述轴承上，所述圆环和锥形套筒上缠绕传动线，所述传动线通过导轮组使大圆割炬系统和小圆割炬系统同步运动。

[0006] 所述框架系统包括垂直设置的横向支架和竖向支架以及与竖向支架底部固定连接的角度可调底座，所述竖向支架的上部设有高度调节装置，所述横向支架一端设有横向调节装置，另一端通过紧固件与中心套管固定连接。

[0007] 进一步的，所述角度可调底座下方设有橡胶垫片。

[0008] 所述大圆割炬系统包括大圆割炬和大圆割炬支架，所述小圆割炬系统包括小圆割炬和小圆割炬支架，所述大圆割炬支架和小圆割炬支架均由通过连接块垂直固定的横向套管和竖向套管组成，所述大圆割炬支架的横向套管一端设有横向调节装置，另一端设有旋转手柄，所述大圆割炬固定于大圆割炬支架的竖向套管上，所述小圆割炬支架的横向套管一端设有横向调节装置，所述小圆割炬固定于小圆割炬支架的竖向套管上，所述大圆割炬支架和小圆割炬支架分别通过连接块与中心套管上的轴承连接。

[0009] 所述顶针组件包括限位棒、侧面开设腰型通孔的顶针套筒和套设于顶针套筒下部的顶针，所述限位棒穿过顶针的上部和腰型通孔固定顶针套筒和顶针，所述顶针上端设有弹簧，所述弹簧末端设有限位板，所述限位板固定在顶针套筒的上端，所述顶针套筒通过螺纹与中心套管相连。

[0010] 本发明的有益效果是：1、该装置具有大小圆割炬，采用双割嘴，既能满足圆孔的切割要求，又能同时满足环板的切割要求。2、通过同步联动装置可实现大小圆割嘴具有接近相同的切割速度，实现了环板一步切割到位的目的。3、可适用于不同半径比例的大小圆，大大扩展了该项发明的适用范围。4、可伸缩的弹性顶针组件，与中心套管通过螺纹相连，使得两个割嘴和顶针成为整体，既能准确定位圆心，又能保证同步升降而不损伤顶针精度。

附图说明

[0011] 图1是本发明的结构示意图；

[0012] 图2是本发明同步联动装置的结构示意图；

[0013] 图3是同步联动装置中圆环的结构示意图；

[0014] 图4是同步联动装置中锥形套筒的结构示意图；

[0015] 图5是本发明框架系统的立体图一；

[0016] 图6是本发明框架系统的立体图二；

[0017] 图7是本发明割炬系统的结构示意图；

[0018] 图8是本发明顶针组件的结构示意图；

[0019] 图9是图8的剖面图；

[0020] 图中，1、圆环，2、圆环凹槽，3、中心套管，4、锥形套筒，5、锥形套筒凹槽，6、轴承，7、高度调节抱箍B，8、竖向齿条B，9、竖向齿轮调节旋钮B，10、上导轮，11、下导轮，12、导轮支架，13、顶针组件，131、顶针套筒，132、腰型通孔，133、顶针，134、限位棒，135、弹簧，136、限位板，137、螺纹，14、大圆割炬，15、小圆割炬，16、连接块，17、传动线，18、角度可调底座，19、竖向支架，20、横向支架，21、高度调节抱箍A，22、竖向齿条A，23、竖向齿轮调节旋钮A，24、横向调节抱箍A，25、横向齿条A，26、横向齿轮调节旋钮A，27、横向套管，28、竖向套管，29、横向齿条B，30、横向调节抱箍B，31、横向齿轮调节旋钮B，32、旋转手柄，33、横向齿条C，34、横向调节抱箍C，35、横向齿轮调节旋钮C，36、橡胶垫片，37、气管，38、进气管，39、气流调节旋钮，40、割嘴。

具体实施方式

[0021] 为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

[0022] 如图1至图4所示，同步联动半自动环板切割机，包括框架系统，割炬系统、同步联动装置和顶针组件，框架系统和割炬系统之间通过同步联动装置连接，割炬系统分为大圆割炬系统和小圆割炬系统，框架系统、同步联动装置和割炬系统中均设有调节装置，调节装置分为横向调节装置和高度调节装置，横向调节装置包括横向调节抱箍和横向齿条以及与横向齿条啮合的横向齿轮调节旋钮，高度调节装置包括高度调节抱箍和竖向齿条以及与竖向齿条啮合的竖向齿轮调节旋钮。同步联动装置包括外侧开设圆环凹槽2的圆环1（半径为R3）、中心套管3、锥形套筒4（直径小于圆环外直径）和导轮组，锥形套筒4外侧面同轴开设多个不同直径的锥形套筒凹槽5，圆环1和锥形套筒4分别通过轴承6套设在中心套管3上，圆环1下方的中心套管3上设有高度调节装置，其中，高度调节抱箍B 7和竖向齿条B 8固定在中心套管3上，竖向齿轮调节旋钮B 9（含有与相应齿条啮合的齿轮）与竖向齿条B 8啮合，导轮组包括上导轮10和下导轮11，上导轮10通过导轮支架12固定在圆环下方的中心套管3上，下导轮11通过导轮支架12固定在高度调节抱箍B 7上，顶针组件13固定于中心套管3的底端，大圆割炬系统和小圆割炬系统分别通过连接块16与轴承6固定连接，圆环1和锥形套筒4上缠绕传动线17，传动线17通过导轮组使大圆割炬系统和小圆割炬系统同步运动。

[0023] 如图1、图5、图6所示，框架系统包括下方设有橡胶垫片36的角度可调底座18、竖向支架19和横向支架20，竖向支架19底部与角度可调底座18固定连接，竖向支架19上部设有高度调节装置，其中，高度调节抱箍A 21和竖向齿条A 22固定于竖向支架19上部，竖向齿轮调节旋钮A 23与竖向齿条A 22啮合，横向支架20一端设有横向调节装置，其中，横向调节抱箍A 24和横向齿条A 25固定在横向支架20一端，横向齿轮调节旋钮A 26与横向齿条A 25啮合，高度调节抱箍A 21和横向调节抱箍A 24通过连接块16固定连接，横向支架20的另一端通过紧固件与中心套管3固定连接。

[0024] 如图1和图7所示，大圆割炬系统包括大圆割炬14和大圆割炬支架，小圆割炬系统包括小圆割炬15和小圆割炬支架，大圆割炬支架和小圆割炬支架均由通过连接块垂直固定的横向套管27和竖向套管28组成，大圆割炬支架的横向套管27上设有横向齿条B 29，大圆割炬支架的横向套管27的一端设有横向调节抱箍B 30和与横向齿条B 29啮合的横向齿轮调节旋钮B 31，另一端设有旋转手柄32，大圆割炬14通过连接块与大圆割炬支架的竖向套管28固定连接，小圆割炬支架的横向套管27上设有横向齿条C 33，小圆割炬支架的横向套管27的一端设有横向调节抱箍C 34和与横向齿条C 33啮合的横向齿轮调节旋钮C 35，小圆割炬15通过连接块与小圆割炬支架的竖向套管28固定连接，横向调节抱箍B 30和横向调节抱箍C 34分别通过连接块16与中心套管3上的轴承6连接。

[0025] 如图8和图9所示，顶针组件13包括限位棒134、侧面开设腰型通孔132的顶针套筒131和套设于顶针套筒131下部的顶针133，限位棒134穿过顶针133的上部和腰型通孔132固定顶针套筒和顶针，顶针133上端设有弹簧135，弹簧135末端设有限位板136，限位板136固定在顶针套筒131的上端，顶针套筒131通过螺纹137与中心套管3相连。

[0026] 操作过程如下：1）将送气软管安装到大小圆切割矩的进气管38处并紧固；

[0027] 2）将该设备置于钢板或平稳的胎架上，调节底部角度，保证设备稳定放置；

[0028] 3）通过框架系统中的调节装置调整顶针位置，准确定位圆心；

[0029] 4）通过大小圆割炬支架上横向调节装置中的横向齿条B和横向齿条C调整大小圆割嘴40的位置，达到规定的切割半径，其中，框架系统中的横向齿条A 25用来辅助调节大小圆的切割半径；

[0030] 5）调整竖向齿轮调节旋钮B在竖向齿条B上上下运动进而带动下导轮上下移动到锥形套筒合适的位置，使R3/R4≈R1/R2，并通过下导轮在水平相对的锥形套筒凹槽处缠绕线圈；

[0031] 6）打开送气阀门，点火，通过气流调节旋钮39调节从进气管38进入到气管37的切割气体流量大小，调整到合适的气流后调节框架系统中的竖向齿条A 22上下移动割嘴与钢板的距离到合适位置，紧接着通过旋转手柄旋转大圆割嘴进行切割，这样通过缠绕在圆盘凹槽和锥形套筒凹槽上的传动线17，借助导轮带动大圆切割嘴和小圆切割嘴同步运动，直至环板切割完毕；

[0032] 7）关闭气阀，整理设备。

[0033] 本发明的设计原理如下：

[0034] 为了保证环板的切割质量，必须保证大小圆割速一致，如果大小圆割嘴在同一个转动矩上，则其角速度一样，由线速度公式V=RW可知，线速度与大小圆的切割半径成正比，不可能保持一致。如要保证大小圆切割速度一致，则必须使它们的割嘴在两个独立的转动矩上。

[0035] 假设大圆的切割速度V1=R1W1，小圆的切割速度V2=R2W2，

[0036] 若V1=V2，即R1W1=R2W2，需要W1=R2W2/R1①。

[0037] 本发明采用一种同步联动装置，带动大小圆同时转动，在大圆转动轴承上套一个半径为R3的圆盘，外圈开设凹槽，在小圆的转动轴承上套一个直径较小的锥形套筒，套筒上开设有多个直径不同的凹槽，设定其某一位置的半径为R4，采用一套导轮组，连接大圆轴承上的圆盘和小圆轴承上的锥形套筒，保证它们同步转动且使得两者的线速度V3=V4，即R3W3=R4W4②。因圆盘和大圆在同一个转动矩，所以W1=W3③，同理W2=W4④。

[0038] 通过以上公式，可以推出：R1/R2=R3/R4。

[0039] 这样，我们根据圆环大小圆的半径比例，通过锥形套筒的高度调节装置适当调整R4到套筒相近半径凹槽位置，即可实现大小圆割嘴具有接近相同的切割速度，实现了环板一步切割到位的目的。该发明可适用于不同半径比例的大小圆，大大扩展了其适用范围。