能实现高质量切割且便于操作的等离子自动切割装置
阅读说明：本技术 能实现高质量切割且便于操作的等离子自动切割装置 (Plasma automatic cutting device capable of achieving high-quality cutting and convenient to operate ) 是由 苟渝路 苟大利 肖卫洪 卢圆圆 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种能实现高质量切割且便于操作的等离子自动切割装置,包括等离子切割枪、基座、万向滚轮、主动转向齿轮、从动转向齿轮、主动滚轮、从动滚轮、调节齿轮和传动齿轮,多个万向滚轮、主动转向齿轮和从动转向齿轮分别安装在基座的下面,主动滚轮固定安装在主动转向齿轮的下面,从动滚轮固定安装在从动转向齿轮的下面,相互啮合连接的调节齿轮和传动齿轮分别安装在基座的下面并位于主动转向齿轮和从动转向齿轮之间,调节齿轮和传动齿轮分别同时与主动转向齿轮或从动转向齿轮啮合连接。本发明能够实现精确的直线、圆形、弧形等切割且切割面整齐,以较低的人力和财力成本完成高质量的等离子切割任务,适合推广应用。(The invention discloses a plasma automatic cutting device capable of realizing high-quality cutting and convenient to operate, which comprises a plasma cutting gun, a base, universal rollers, a driving steering gear, a driven steering gear, a driving roller, a driven roller, an adjusting gear and a transmission gear, wherein the universal rollers, the driving steering gear and the driven steering gear are respectively arranged below the base, the driving roller is fixedly arranged below the driving steering gear, the driven roller is fixedly arranged below the driven steering gear, the adjusting gear and the transmission gear which are mutually meshed and connected are respectively arranged below the base and positioned between the driving steering gear and the driven steering gear, and the adjusting gear and the transmission gear are respectively and simultaneously meshed and connected with the driving steering gear or the driven steering gear. The plasma cutting machine can realize accurate linear, circular, arc and other cutting, has regular cutting surfaces, can finish high-quality plasma cutting tasks with lower labor and financial cost, and is suitable for popularization and application.)
技术领域
本发明涉及一种等离子自动切割装置，尤其涉及一种能实现高质量切割且便于操作的等离子自动切割装置。
背景技术
等离子切割技术是利用高能量密度的等离子弧和高速的等离子流，将融化的金属从割口处吹走，从而形成连续缺口的一种切割技术，该切割技术具有能量密度高、切割变形小、切割前不需预热、切割金属范围广等优点，可以切割不锈钢、铝、铜、钦和普通碳钢等各类有色金属。同时等离子切割行业发展优势明显：与气焰切割相比，等离子切割速度更快、效率更高、质量更好；与激光切割相比，等离子切割成本上显现出明显的优势。
目前，等离子切割的方法，一是由工作人员手持等离子切割枪进行手工切割；二是将等离子切割枪安装在大型两轴、三轴等设备上进行自动或半自动切割。
上述两种传统的等离子切割方法存在如下缺陷：
采用人工切割时，一般操作方式为先在待切割材料上通过划线方式做好标记，切割时沿着划线进行切割，切割速度和切割精度均与操作者的经验密切相关，容易造成切割面不整齐问题，特别是直线度和圆度均不能得到很好的保证。
采用大型两轴、三轴设备进行切割时，首先采用电脑进行切割轨迹和参数的程序编写，调试完成后再进行相应的切割，对操作者提出了更高的技能要求，需要进行程序编写等，所以在人力和财力方面均需要较高的成本，对于只需要简单切割的应用场合，会产生较多辅助时间且成本与回报不成比例，所以不适合推广应用。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能实现高质量切割且便于操作的等离子自动切割装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种能实现高质量切割且便于操作的等离子自动切割装置，包括等离子切割枪，还包括基座、万向滚轮、主动转向齿轮、从动转向齿轮、主动滚轮、从动滚轮、调节齿轮和传动齿轮，多个所述万向滚轮安装在所述基座的下面，横向的所述主动转向齿轮和横向的所述从动转向齿轮分别安装在所述基座的下面并能够旋转，带有驱动电机的所述主动滚轮固定安装在所述主动转向齿轮的下面，所述从动滚轮固定安装在所述从动转向齿轮的下面，所述主动滚轮、所述从动滚轮与多个所述万向滚轮的下面处于同一虚拟横向平面上，横向的所述调节齿轮和横向的所述传动齿轮分别安装在所述基座的下面并能够旋转，所述调节齿轮和所述传动齿轮相互啮合连接且位于所述主动转向齿轮和所述从动转向齿轮之间，所述调节齿轮同时与所述主动转向齿轮或所述从动转向齿轮啮合连接，所述传动齿轮同时与所述从动转向齿轮或所述主动转向齿轮啮合连接。
作为优选，为了便于对调节齿轮进行旋转调节操作，所述基座的上面与所述调节齿轮对应的位置安装有能够横向旋转且能固定的角度调整盘，所述调节齿轮的中心轴穿过所述基座上对应的通孔后与所述角度调整盘固定连接。
作为优选，为了便于固定角度调整盘和调节齿轮，所述角度调整盘上安装有竖向的锁紧螺栓，所述锁紧螺栓的下端能够顶紧所述基座的上面实现所述角度调整盘与所述基座之间的固定。
作为优选，为了实现对调节齿轮的精确角度控制，所述基座的上表面上位于所述角度调整盘外的位置设有一个圆形的刻度盘，所述角度调整盘的外周边缘设有用于与所述刻度盘上的刻度线对应的标记结构或标记线；所述刻度盘由设于所述基座的上表面上的刻度线组成，或者，所述刻度盘安装在所述基座上。
作为优选，为了使角度调整盘的旋转方向与本切割装置的实际行驶方向一致，所述调节齿轮与所述从动转向齿轮啮合连接，所述传动齿轮与所述主动转向齿轮啮合连接。
作为优选，为了将调节齿轮的角度调节放大以实现更加精确的角度调节功能，所述调节齿轮与所述传动齿轮的外径相同且齿数相同，所述主动转向齿轮与所述从动转向齿轮的外径相同且齿数相同，所述调节齿轮的外径和齿数小于所述主动转向齿轮的外径和齿数。
作为优选，为了便于安装等离子切割枪并调整圆形或弧形切割加工的切割半径，竖向的所述等离子切割枪通过切割枪支架安装在所述基座上。
作为优选，为了便于调整等离子切割枪的下部枪头与被切割件之间的距离，所述切割枪支架上远离所述基座的一端安装有抱箍，所述等离子切割枪通过所述抱箍安装在所述切割枪支架上。
作为优选，为了实现对基座的稳定支撑且便于更加稳定可靠地在金属件表面完成切割工作，所述万向滚轮为四个且分别安装于所述基座的四角下面，所述万向滚轮为带有永磁铁的磁性万向滚轮。
作为优选，为了便于为主动滚轮的驱动电机提供驱动电源，所述基座的上面安装有用于为所述主动滚轮的驱动电机提供驱动电源的调速器盒和电源盒。
本发明的有益效果在于：
本发明通过设计相互连接的基座、万向滚轮、主动转向齿轮、从动转向齿轮、主动滚轮、从动滚轮、调节齿轮和传动齿轮，通过旋转调节齿轮即可实现主动转向齿轮和从动转向齿轮的等速且反向旋转，从而带动主动滚轮和从动滚轮实现等速且反向的旋转，最终实现对基座和等离子切割枪运动的方向控制，能够实现精确的直线、圆形、弧形等切割且切割面整齐，在将调节齿轮精确旋转到位后，整个切割装置即可自动地完成等离子切割任务，不需要依赖于操作人员的经验，也不需进行编程等操作，也不需要两轴、三轴等昂贵设备，以较低的人力和财力成本完成高质量的等离子切割任务，具有重要现实意义，适合推广应用；本切割装置可以实现直线切割、内圆切割、外圆切割、定圆心切割、内弧切割、外弧切割等类型的等离子切割。
附图说明
图1是本发明所述能实现高质量切割且便于操作的等离子自动切割装置的立体图，图中为俯视角度；
图2是本发明所述能实现高质量切割且便于操作的等离子自动切割装置的俯视图；
图3是本发明所述能实现高质量切割且便于操作的等离子自动切割装置的仰视图之一；
图4是本发明所述能实现高质量切割且便于操作的等离子自动切割装置的仰视图之二，与图3的切割方向不同。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-图4所示，本发明所述能实现高质量切割且便于操作的等离子自动切割装置包括等离子切割枪1、基座4、万向滚轮5、主动转向齿轮13、从动转向齿轮16、主动滚轮7、从动滚轮12、调节齿轮15和传动齿轮14，多个万向滚轮5安装在基座4的下面，横向的主动转向齿轮13和横向的从动转向齿轮16分别安装在基座4的下面并能够旋转，带有驱动电机(图中未标记)的主动滚轮7固定安装在主动转向齿轮13的下面，没有驱动电机的从动滚轮12固定安装在从动转向齿轮16的下面，主动滚轮7、从动滚轮12与多个万向滚轮5的下面处于同一虚拟横向平面上，横向的调节齿轮15和横向的传动齿轮14分别安装在基座4的下面并能够旋转，调节齿轮15和传动齿轮14相互啮合连接且位于主动转向齿轮13和从动转向齿轮16之间，调节齿轮15同时与主动转向齿轮13或从动转向齿轮16(图中为从动转向齿轮16)啮合连接，传动齿轮14同时与从动转向齿轮16或主动转向齿轮13(图中为主动转向齿轮13)啮合连接。上述基座4在图中为基板，根据需要可以为其它形状和结构，只要满足对应功能需求即可。
如图1-图4所示，本发明还公开以下多种更加优化的具体结构，实际应用中根据需要可以将上述结构与下述一种或多种具体结构进行叠加组合形成更加优化的技术方案。
为了便于对调节齿轮15进行旋转调节操作，基座4的上面与调节齿轮15对应的位置安装有能够横向旋转且能固定的角度调整盘9，调节齿轮15的中心轴穿过基座4上对应的通孔后与角度调整盘9固定连接。
为了便于固定角度调整盘9和调节齿轮15，角度调整盘9上安装有竖向的锁紧螺栓8，锁紧螺栓8的下端能够顶紧基座4的上面实现角度调整盘9与基座4之间的固定。
为了实现对调节齿轮15的精确角度控制，基座4的上表面上位于角度调整盘9外的位置设有一个圆形的刻度盘10(最小刻度为1°或更小)，角度调整盘9的外周边缘设有用于与刻度盘10上的刻度线对应的标记结构(图中为一个尖角结构，也可以为其它标记结构或标记线)；刻度盘10由设于基座4的上表面上的刻度线组成，或者，刻度盘10独立加工后安装在基座4上。
为了使角度调整盘9的旋转方向与本切割装置的实际行驶方向一致，调节齿轮15与从动转向齿轮16啮合连接，传动齿轮14与主动转向齿轮13啮合连接。
作为优选，为了将调节齿轮15的角度调节放大以实现更加精确的角度调节功能，调节齿轮15与传动齿轮14的外径(本实施例中外径为20mm)相同且齿数(本实施例中齿数为25)相同，主动转向齿轮13与从动转向齿轮16的外径(本实施例中外径为80mm)相同且齿数(本实施例中齿数为100)相同，调节齿轮15的外径和齿数小于主动转向齿轮13的外径和齿数。
为了便于安装等离子切割枪1并调整圆形或弧形切割加工的切割半径，竖向的等离子切割枪1通过切割枪支架3安装在基座4上。
为了便于调整等离子切割枪1的下部枪头与被切割件之间的距离，切割枪支架3上远离基座4的一端安装有抱箍2，等离子切割枪1通过抱箍2安装在切割枪支架3上。
为了实现对基座4的稳定支撑且便于更加稳定可靠地在金属件表面完成切割工作，万向滚轮5为四个且分别安装于基座4的四角下面，万向滚轮5为带有永磁铁(图中未单独示出)的磁性万向滚轮。
为了便于为主动滚轮7的驱动电机提供驱动电源，基座4的上面安装有用于为主动滚轮7的驱动电机提供驱动电源的调速器盒11(用于调整主动滚轮7的转速即切割速度)和电源盒6，调速器盒11内的电路和电源盒6内的电池等部件均采用现有技术的常规部件和结构，电源线穿过基座4与主动滚轮7的驱动电机连接的结构也是采用常规适应性结构可以轻易实现的，在此不再赘述。
如图1-图4所示，使用时，先将本切割装置置于待切割的被切割件如金属板上，利用万向滚轮5内的永磁铁使本装置能够更加稳定可靠地吸附在被切割件上，但该磁力不足以与主动滚轮7的驱动电机的驱动力抗衡，所以不影响主动滚轮7的驱动电机驱动本装置移动；然后通过角度调整盘9可以实现调节齿轮15的精确旋转，在旋转到位后通过锁紧螺栓8将角度调整盘9固定，则调节齿轮15、传动齿轮14、主动转向齿轮13和从动转向齿轮16均被固定不能旋转，主动滚轮7和从动滚轮12的方向固定；再启动主动滚轮7的驱动电机并开启等离子切割枪1，主动滚轮7旋转，从动滚轮12和四个万向滚轮5跟随旋转，带动基座4和等离子切割枪1同步移动，完成对被切割件的等离子切割任务，移动的方向由主动滚轮7和从动滚轮12确定的方向而定。具体来说，如果主动滚轮7和从动滚轮12的方向相同且位于同一条直线上，则基座4和等离子切割枪1作直线移动，实现直线切割；如果主动滚轮7和从动滚轮12的方向不同且形成的圆弧的圆心在远离等离子切割枪1的一侧，则基座4和等离子切割枪1作外圆或外圆弧移动，实现外圆或外圆弧切割，见图3所示；如果主动滚轮7和从动滚轮12的方向不同且形成的圆弧的圆心在靠近等离子切割枪1的一侧，则基座4和等离子切割枪1作内圆或内圆弧移动，实现内圆或内圆弧切割，见图4所示；如果主动滚轮7和从动滚轮12的方向相同且相互平行(不是在一条直线上)，则基座4和等离子切割枪1作原地转圈移动，实现定圆心切割。
下面举例对角度调整盘9的旋转角度度数与切割半径(或切割直径)之间的关系进行更加具体的说明。
如图1-图4所示，在调节齿轮15与传动齿轮14的外径为20mm且齿数为25、主动转向齿轮13与从动转向齿轮16的外径为80mm且齿数为100的情况下，设角度调整盘9的旋转角度为+a度(+表示顺时针或逆时针旋转)，则调节齿轮15的旋转角度为+a度，传动齿轮14的旋转角度为-a度(-表示逆时针或顺时针旋转)，从动转向齿轮16的旋转角度为-a/4度，主动转向齿轮13的旋转角度为+a/4度，即主动滚轮7的旋转角度为+a/4度，从动滚轮12的旋转角度为-a/4度。
在不考虑旋转方向的情况下，角度调整盘9的旋转角度A与切割直径d之间满足以下公式：A＝4arctan[100/(d/2-L)]，其中，0≤A≤360，L是主动滚轮7的中心点与从动滚轮12的中心点的连线与等离子切割枪1的中心轴线之间的距离；当A＝0时，本切割装置沿直线运动，等离子切割枪1可实现直线切割；当A＝360时，此时主动滚轮7与从动滚轮12均旋转90度，本切割装置原地转圈，等离子切割枪1可实现定圆心切割；当0＜A＜360时，本切割装置沿圆形或圆弧形运动，等离子切割枪1可实现圆形或圆弧形切割，切割直径d和对应的旋转角度A采用上述公式计算即可，内圆或外圆则由角度调整盘9的旋转方向确定。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。
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