[發(fā)明專利]一種數(shù)控激光切管機(jī)及其環(huán)切方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110753485.1
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113369716B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于銀;馮治
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南鼎點(diǎn)數(shù)控設(shè)備有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/70
• 代理公司: 濟(jì)南知來知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37276
• 代理人: 崔靜

1.一種數(shù)控激光切管機(jī)的環(huán)切方法，其特征是：所述環(huán)切方法用于刀具軌跡修正，具體包括如下步驟：

步驟一：切割環(huán)角度定位；

步驟二：刀座在切割環(huán)上進(jìn)行初始位置校正；

步驟三：生成環(huán)切參數(shù)模型；

所述數(shù)控激光切管機(jī)，包括：

定位環(huán)、切割環(huán)、控制模塊以及輸入模塊，輸入模塊輸入管道切割角度、管道的半徑；

在定位環(huán)一側(cè)的端面上，沿圓周方向均布固定有三個(gè)伸縮夾持氣缸，通過三個(gè)伸縮夾持氣缸，將定位環(huán)固定在不同外徑尺寸的管道的外周上；

在定位環(huán)的另一側(cè)的端面上，沿圓周方向均布有三個(gè)伸縮平移氣缸，在三個(gè)伸縮平移氣缸的伸縮桿部的自由端，設(shè)置有球頭連接結(jié)構(gòu)，切割環(huán)通過三個(gè)球頭連接結(jié)構(gòu)與伸縮平移氣缸連接，從而將定位環(huán)與切割環(huán)連接；

在切割環(huán)上設(shè)置有刀座，刀座安裝有朝向切割環(huán)徑向內(nèi)部的刀具；

刀座上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)以及徑向進(jìn)給電機(jī)，在切割環(huán)內(nèi)圈表面上，對應(yīng)三個(gè)伸縮平移氣缸的位置處，分別設(shè)置有激光傳感器，所述激光傳感器可以實(shí)現(xiàn)對切割環(huán)平面位置的檢測與標(biāo)定，在刀座朝向管道側(cè)的表面上，還設(shè)置有激光測距傳感器，所述激光測距傳感器一方面可以檢測刀座與管道表面的徑向距離，一方面可以檢測刀座的空間位置，在刀具與刀座之間，還安裝有高頻直線往復(fù)電機(jī)，所述高頻直線往復(fù)電機(jī)可以驅(qū)動刀具沿切割環(huán)徑向方向高頻往復(fù)運(yùn)動，進(jìn)而修正刀具的環(huán)切軌跡，切管機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)、徑向進(jìn)給電機(jī)以及高頻直線往復(fù)電機(jī)根據(jù)環(huán)切參數(shù)模型生成的參數(shù)運(yùn)行，以控制刀具完成對管道的環(huán)切，該模型是關(guān)于刀座旋轉(zhuǎn)角度的函數(shù)，由此可以通過刀座在切割環(huán)上旋轉(zhuǎn)，同步通過高頻直線往復(fù)電機(jī)擬合橢圓形的軌跡，保證了刀具在環(huán)切坡口角度時(shí)，刀具始終與管道接觸，由此提高切割精度，控制模塊與激光傳感器、激光測距傳感器、高頻直線往復(fù)電機(jī)、徑向進(jìn)給電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)電性連接。

2.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控激光切管機(jī)的環(huán)切方法，其特征在于：所述切割環(huán)角度定位具體包括以下步驟：

步驟一：控制三個(gè)伸縮夾持氣缸具有同樣的伸出率，并保證對管道的夾持；

步驟二：控制三個(gè)伸縮平移氣缸具有同樣的伸縮率；

步驟三：控制模塊測量三個(gè)激光傳感器的空間位置，建立空間直角坐標(biāo)系，定義此時(shí)切割環(huán)所處平面位置為基準(zhǔn)平面；

步驟四：通過輸入模塊輸入管道切割角度θ、管道的半徑R；

步驟五：控制模塊通過切割角度θ、半徑R計(jì)算三個(gè)伸縮平移氣缸的伸縮率，進(jìn)而控制伸縮平移氣缸運(yùn)動，最終調(diào)節(jié)切割環(huán)轉(zhuǎn)動至與基準(zhǔn)平面呈角度θ的位置；控制模塊記錄此時(shí)切割環(huán)上三個(gè)激光傳感器的空間位置，定義此時(shí)三個(gè)激光傳感器所建立的平面為切割平面；

步驟六：旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)驅(qū)動刀座轉(zhuǎn)動至初始位置。

3.如權(quán)利要求2所述的一種數(shù)控激光切管機(jī)的環(huán)切方法，其特征在于：所述切割環(huán)角度定位步驟三中所述空間直角坐標(biāo)系以三個(gè)激光傳感器所定位的切割環(huán)平面為XOY平面，以穿過其中一個(gè)激光傳感器的切割環(huán)徑向方向?yàn)閄軸，以垂直于基準(zhǔn)平面方向?yàn)閆軸，以切割環(huán)中心點(diǎn)為原點(diǎn)O點(diǎn)。

4.如權(quán)利要求2所述的一種數(shù)控激光切管機(jī)的環(huán)切方法，其特征在于：所述切割環(huán)角度定位步驟六中旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)驅(qū)動刀座轉(zhuǎn)動至初始位置具體的控制方式為實(shí)時(shí)監(jiān)測刀座上的激光測距傳感器在所建立的空間直角坐標(biāo)系中的實(shí)時(shí)坐標(biāo)位置，直至其Y軸坐標(biāo)Y=0，即為刀座到達(dá)初始位置。

5.如權(quán)利要求1所述的一種數(shù)控激光切管機(jī)的環(huán)切方法，其特征在于：所述初始位置校正具體包括以下步驟：

步驟一：通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)驅(qū)動刀座旋轉(zhuǎn)一周，通過激光測距傳感器，測量刀座與管道外周的間距ΔS，得到掃描軌跡曲線ΔS（t）；

步驟二：控制模塊記錄掃描軌跡曲線ΔS（t）第一個(gè)波谷值ΔS_L以及該波谷值ΔS_L對應(yīng)的時(shí)刻t_L；

步驟三：控制模塊計(jì)算刀座位置校正角度；

步驟四：通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)驅(qū)動刀座旋轉(zhuǎn)角度θ_校至校正后初始位置；

步驟五：建立刀具軌跡修正坐標(biāo)系。