鋼板切割方法

　　【技術領域】

　　[0001]本發明涉及鋼板切割技術領域，具體地說，涉及一種鋼板切割方法。

　　【背景技術】

　　[0002]現有技術生產寬厚鋼板的過程中，某些鋼板需用火焰切割方法切斷以便滿足用戶對尺寸的要求。采用多割嘴同時進行切割，從開始切割到切完過程中，是將鋼板斷面一次性切斷。已切斷的鋼板受重力作用下沉，與鋼板母體分離較遠，使切割作業面不是平面，導致整張鋼板切完呈現“鐮刀彎”形狀，而非矩形，不能滿足使用要求。

　　【發明內容】

　　[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種鋼板切割方法，使切后鋼板呈現矩形，滿足鋼板矩形度要求。

　　[0004]本發明的技術方案如下:

　　[0005]一種鋼板切割方法，包括:沿切割方向，從距鋼板的一端的第一距離的第一位置開始切割；沿所述切割方向，切割至所述鋼板的第二位置后停止切割；沿所述切割方向，從距所述第二位置的第二距離的第三位置開始切割所述鋼板的剩余部分；沿所述切割方向，切割所述鋼板的一端和所述第一位置之間的所述鋼板，以及所述第二位置和所述第三位置之間的所述鋼板。

　　[0006]進一步:所述第一距離為10?20mm。

　　[0007]進一步:所述第二距離為10?20_。

　　[0008]進一步:所述第二位置為沿所述切割方向，所述鋼板的長度的1/2位置。

　　[0009]進一步:所述第二位置為沿所述切割方向，所述鋼板的長度的2/3位置。

　　[0010]進一步，當所述第二位置為所述鋼板的長度的2/3位置時，所述沿所述切割方向，切割至所述鋼板的第二位置后停止切割的過程之前還包括:沿所述切割方向，切割至所述鋼板的第四位置后停止切割；沿所述切割方向，從距所述第四位置的第三距離的第五位置開始切割所述鋼板。

　　[0011]進一步:所述從距所述第二位置的第二距離的第三位置開始切割所述鋼板的剩余部分的過程之后還包括:切割所述第四位置和所述第五位置之間的所述鋼板。

　　[0012]進一步:所述第四位置為沿所述切割方向，所述鋼板的長度的1/3位置。

　　[0013]進一步:所述第三距離為10?20_。

　　[0014]本發明的技術效果如下:

　　[0015]本發明實施例的鋼板切割方法利用了兩點連接鋼板臂一點連接時分攤切斷的鋼板重力，切下成品(或廢料)因多個點與鋼板母體連接，相對母體的位移量較少，切割作業面趨于平面，使切后鋼板呈現矩形，滿足矩形度要求。

　　【附圖說明】

　　[0016]圖1為本發明實施例的鋼板切割過程的示意圖。

　　【具體實施方式】

　　[0017]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

　　[0018]本發明實施例提供了一種鋼板切割方法。如圖1所示，為本發明實施例的鋼板切割過程的示意圖。箭頭指示的是切割方向，沿切割線5切割。該方法包括如下的過程:

　　[0019]步驟S1:沿切割方向，從距鋼板4的一端的第一距離I的第一位置開始切割。

　　[0020]其中，第一距離I為10?20mm。鋼板4的一端可以是鋼板的頭部，也可以是鋼板4的尾部。

　　[0021]步驟S2:沿切割方向，切割至鋼板4的第二位置后停止切割。

　　[0022]其中，該第二位置根據鋼板4的長度確定。當鋼板4的長度較短時，第二位置為沿切割方向，鋼板4的長度的1/2位置。

　　[0023]當鋼板4的長度較長時，如果一次性將第一位置和第二位置之間切斷，則鋼板4的矩形度較差，此時，該第二位置為鋼板4的長度的2/3位置，優選地，步驟S2的過程之前還可以包括如下的過程:

　　[0024]步驟Sll:沿切割方向，切割至鋼板4的第四位置后停止切割；

　　[0025]步驟S12:沿切割方向，從距第四位置的第三距離3的第五位置開始切割鋼板4。

　　[0026]其中，第四位置為沿切割方向，鋼板4的長度的2/3位置。第三距離3為10?20mm。

　　[0027]步驟S3:沿切割方向，從距第二位置的第二距離2的第三位置開始切割鋼板4的剩余部分。

　　[0028]其中，第二距離2為10?20_。

　　[0029]步驟S4:沿切割方向，切割鋼板4的一端和第一位置之間的鋼板4，以及第二位置和第三位置之間的鋼板4。

　　[0030]其中，當鋼板4的長度較長而實施了步驟Sll和S12，則步驟S3之后還包括切割第四位置和第五位置之間的鋼板4的步驟。

　　[0031]優選該切割第四位置和第五位置之間的鋼板4的步驟按照切割方向，在切割鋼板4的一端和第一位置之間的鋼板4，以及第二位置和第三位置之間的鋼板4之間進行。

　　[0032]本發明實施例的切割方法優選采用火焰切割方法。通過點火、預熱后采用切割嘴切割，通過斷火停止切割。

　　[0033]下面以具體實施例對本發明的技術方案做進一步地說明。

　　[0034]實施例1

　　[0035]該實施例切割寬厚板風電用鋼，鋼種為Q345E，待切割大板原料規格為18mm*3100mm*12500mm，要求尺寸為18mm*3000mm*12000mm。切割過程中，沿切割方向，在距鋼板頭部第一距離1mm的第一位置開始切割，即第一位置不切斷。沿切割方向，切割至鋼板的第二位置后停止切割，即第二位置不切斷。第二位置為鋼板的長度的1/2處，即距鋼板頭部6m位置處。沿切割方向，從距第二位置的第二距離1mm的第三位置開始切割鋼板的剩余部分。割嘴將鋼板尾部斷面全部切斷后，返回將以上第一位置和第二位置將鋼板頭部和第一位置的之間的連接處、以及第二位置和第三位置之間的連接處依次切斷。分別取3點測量切后鋼板的寬度和長度，其寬度值分別為3000mm、3001mm、3000mm，長度值分別為12002mm、12000mm、12003mm,測量、計算對角線之差為0mm，滿足風電產品使用要求。

　　[0036]實施例2

　　[0037]該實施例切割寬厚板結構用鋼，鋼種為Q235B，待切割大板原料規格為10mm*2100mm*11000mm，要求下料尺寸為10mm*500mm*11000mm。切割過程中，5個割嘴同步切割。沿切割方向，在距鋼板頭部第一距離20mm的第一位置開始切割，即第一位置不切斷。沿切割方向，切割至鋼板的第四位置后停止切割，即第四位置不切斷。第四位置為鋼板的長度的1/3處，即距鋼板頭部3.5m處。沿切割方向，從距第四位置的第三距離20mm的第五位置開始切割鋼板至第二位置后停止切割，即第二位置處不切斷。第二位置為鋼板的長度的2/3處，即距鋼板頭部7m位置處。沿切割方向，從距第二位置的第二距離20mm的第三位置開始切割鋼板的剩余部分。割嘴將鋼板尾部斷面全部切斷后，返回將以上第一位置、第四位置和第二位置將鋼板頭部和第一位置的之間的連接處、第四位置和第五位置的之間的連接處、以及第二位置和第三位置之間的連接處依次切斷。選取切下的4塊中的I塊成品，取3點測量寬度，寬度值分別為501mm、501mm、500mm，測量、計算對角線之差為1mm，滿足用戶對產品矩形度的要求。

　　[0038]綜上所述，本發明實施例在不增加設備，無需改造現有設備基礎上提供一種保證鋼板矩形度的鋼板切割方法。相對于將鋼板斷面一次性切斷的方法，該方法通過在待切割鋼板切割線的起始點、鋼板全長的1/3、2/3或1/2處預留10?20mm斷面不切開，目的在于兩點連接鋼板比一點連接時分攤切斷的鋼板重力，切下成品(或廢料)因多個點與鋼板母體連接，相對母體的位移量較少，切割作業面趨于平面，使切后鋼板呈現矩形，滿足矩形度要求。未應用本發明方法前，每月火切產生的不合格鋼板達20噸，以成品鋼板與廢鋼平均價差為1000元/噸，采用本發明的方法則全年可挽回經濟損失約24萬元。

　　[0039]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。

　　【主權項】

　　1.一種鋼板切割方法，其特征在于，包括: 沿切割方向，從距鋼板的一端的第一距離的第一位置開始切割； 沿所述切割方向，切割至所述鋼板的第二位置后停止切割； 沿所述切割方向，從距所述第二位置的第二距離的第三位置開始切割所述鋼板的剩余部分； 沿所述切割方向，切割所述鋼板的一端和所述第一位置之間的所述鋼板，以及所述第二位置和所述第三位置之間的所述鋼板。

　　2.如權利要求1所述的鋼板切割方法，其特征在于:所述第一距離為10?20mm。

　　3.如權利要求1所述的鋼板切割方法，其特征在于:所述第二距離為10?20mm。

　　4.如權利要求1所述的鋼板切割方法，其特征在于:所述第二位置為沿所述切割方向，所述鋼板的長度的1/2位置。

　　5.如權利要求1所述的鋼板切割方法，其特征在于:所述第二位置為沿所述切割方向，所述鋼板的長度的2/3位置。

　　6.如權利要求5所述的鋼板切割方法，其特征在于，當所述第二位置為所述鋼板的長度的2/3位置時，所述沿所述切割方向，切割至所述鋼板的第二位置后停止切割的過程之前還包括: 沿所述切割方向，切割至所述鋼板的第四位置后停止切割； 沿所述切割方向，從距所述第四位置的第三距離的第五位置開始切割所述鋼板。

　　7.如權利要求6所述的鋼板切割方法，其特征在于，所述從距所述第二位置的第二距離的第三位置開始切割所述鋼板的剩余部分的過程之后還包括:切割所述第四位置和所述第五位置之間的所述鋼板。

　　8.如權利要求6所述的鋼板切割方法，其特征在于:所述第四位置為沿所述切割方向，所述鋼板的長度的1/3位置。

　　9.如權利要求6所述的鋼板切割方法，其特征在于:所述第三距離為10?20mm。

　　【專利摘要】本發明公開了一種鋼板切割方法，包括：沿切割方向，從距鋼板的一端的第一距離的第一位置開始切割；沿所述切割方向，切割至所述鋼板的第二位置后停止切割；沿所述切割方向，從距所述第二位置的第二距離的第三位置開始切割所述鋼板的剩余部分；沿所述切割方向，切割所述鋼板的一端和所述第一位置之間的所述鋼板，以及所述第二位置和所述第三位置之間的所述鋼板。本發明實施例的鋼板切割方法利用了兩點連接鋼板臂一點連接時分攤切斷的鋼板重力，切下成品(或廢料)因多個點與鋼板母體連接，相對母體的位移量較少，切割作業面趨于平面，使切后鋼板呈現矩形，滿足矩形度要求。

　　【IPC分類】B23K7-00

　　【公開號】CN104625313

　　【申請號】CN201410787274

　　【發明人】尚秀廷

　　【申請人】內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司

　　【公開日】2015年5月20日

　　【申請日】2014年12月17日

　　基于爬行機構的便攜式管材切割裝置的制造方法

　　【技術領域】

　　[0001]本發明涉及一種管材切割機器人，尤其涉及一種基于爬行機構的便攜式管材切割

　　目.0

　　【背景技術】

　　[0002]近年來，隨著我國工業水平和制造業水平的不斷進步，大型復雜管桁架結構正在被越來越廣泛的使用，比如工業產房、海洋作業平臺、體育場館、石油運輸工程等。管桁架焊接結構是指圓管桿件在端部相互直接相貫焊接而組成的格子式結構。圓管件的使用使得管桁架結構用料經濟、結構自重輕，易于構成各種外形，滿足各種不同建筑形式的要求以適應不同的用途。

　　[0003]切割加工是重工業的必要加工手段之一，數控切割機和切割機器人是切割領域中應用的兩種典型的自動化裝備。經過40多年的發展，基于數控技術的切割技術、工藝、配套軟件已經日趨成熟，廣泛應用于板材切割、型材切割、管材相貫線切割、3D曲面的數控切割。數控管切割機多采用具有串聯結構的五軸四聯動方式，少數采用六軸五聯動。其特點是管材需卡盤定位和伺服回轉，必須配備復雜的支撐結構?？刂葡到y基于NC系統設計，無法直接對相貫線進行編程和軌跡控制，而是通過外部程序提供相貫線的數學模型并根據數控切割機的結構參數計算出相應的切割軌跡NC文件。該方法采用空間直線段來逼近相貫線輪廓，因而其割炬的軌跡精度也較低。

　　[0004]基于機器人的切割系統則具有更高的靈活性和適應性，因此適用于汽車、航天航空、造船、海洋平臺、鋼結構等行業的型材切割、三維曲面切割、柔性切割等方面。

　　[0005]在現有的管切機器人中，(I)天津大學關于應用TriVariant-B機器人構建管道相貫線火焰切割作業單元并研宄其應用關鍵技術，其缺點是切割精度控制難度大；對圓管的加工只限于管端，無法在圓管原材料上的中段進行加工，即無法同時加工出零件的兩端；對于管件的加工，此機器人難以完成圓管零件的排樣切割。

　　[0006](2)哈爾濱工程大學研制的一種在圓管圓周方向上通過回轉臂的旋轉來實現的自對心可旋式管端切割機器人，其缺點是整個機器人結構比較龐大；機器人無法在不變換裝夾的情況下加工出零件的兩端；機器人對加工環境的要求較高，特別是回轉軸與地面和圓管軸線的平行度。

　　[0007](3)哈爾濱工程大學研制的主要通過控制軟件的編寫，以求機器人能根據工藝要求跟蹤切割曲線，最終完成相應的切割加工的五自由度切割機器人，其缺點是機器人控制難度高；機器人無法加工管徑較大的圓管；機器人無法一次性對圓管管端進行完整加工。

　　[0008](4)江蘇科技大學根據船用管馬鞍形切割和焊接生產的實際情況，制定了船用管切割和焊接技術要求，設計了機器人船用管馬鞍形切割和焊接系統，其缺點是機器人控制難度高；機器人無法一次性對圓管管端進行完整加工。

　　【發明內容】

　　[0009]本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于爬行機構的便攜式管材切割裝置。

　　[0010]本發明通過以下技術方案來實現上述目的:

　　[0011]一種基于爬行機構的便攜式管材切割裝置，包括直線導軌、管材支架、機器人支架和切割機器人，所述管材支架和所述機器人支架并列設置在所述直線導軌上，所述管材支架的上端設置有管材支撐裝置，所述切割機器人設置在所述機器人支架的上端，所述切割機器人包括環形中心架、環形T型導軌、三個定位爪和機械手末端執行器，所述環形T型導軌設置在所述環形中心架內，所述機械手末端執行器的安裝端設置在所述環形T型導軌內，并可沿其滑動，三個所述定位爪沿所述環形中心架的圓心均勻設置在所述環形中心架上，且其內端穿過所述環形中心架和所述環形T型導軌。

　　[0012]具體地，所述機械手末端執行器包括笛卡爾操作臂和鉸鏈操作臂，所述笛卡爾操作臂的安裝端安裝在所述環形T型導軌內，所述鉸鏈操作臂安裝在所述笛卡爾操作臂的工作端。

　　[0013]優選地，所述笛卡爾操作臂設置有四個移動副，所述鉸鏈操作臂設置有一個轉動副。

　　[0014]在切割加工過程中保持管材固定，通過機械手末端執行器在環形T型導軌上的爬行以及自身的擺動來實現割炬切割，實現對管材焊接裝配面的加工。

　　[0015]具體地，所述管材支撐裝置包括支撐塊和兩個支撐輪，兩個所述支撐輪設置在所述支撐塊上方且沿所述支撐塊的中線對稱，兩個所述支撐輪與所述直線導軌垂直，所述支撐塊的下端與所述管材支架固定連接。

　　[0016]具體地，所述管材支架和所述機器人支架3均包括滾輪和可伸縮支撐桿，所述滾輪安裝在所述可伸縮支撐桿的下端并設置在所述直線導軌內。

　　[0017]由可伸縮支架組成的可升降式管材支架和機器人支架與采用三點定心原理的三個定位爪之間的共同配合實現對被切割管材中心的確定與半徑的調節。

　　[0018]具體地，所述環形中心架包括上環架和下環架，所述上環架和所述下環架通過轉軸可轉動連接，所述環形T型導軌包括上環導軌和下環導軌，所述上環導軌和所述下環導軌分別固定在所述上環架和所述下環架內。

　　[0019]由兩部分組成的可拆分式環形中心架和環形T型導軌上下兩部分可分離，方便管材的裝卸。

　　[0020]本發明的有益效果在于:

　　[0021]本發明基于爬行機構的便攜式管材切割裝置數學模型簡單，不需要進行繁瑣的坐標系轉換，降低機器人的控制難度且切割精度高；滿足較大管徑范圍圓管的切割；機器人結構簡單、質輕且占地空間小，安裝方便，具有便攜性。

　　【附圖說明】

　　[0022]圖1是本發明所述基于爬行機構的便攜式管材切割裝置的主視圖；

　　[0023]圖2是本發明所述切割機器人的剖視圖；

　　[0024]圖3是本發明所述管材支撐裝置的結構示意圖；

　　[0025]圖4是本發明所述機械手末端執行機構的工作原理圖。

　　【具體實施方式】

　　[0026]下面結合附圖對本發明作進一步說明:

　　[0027]如圖1和圖2所示，本發明基于爬行機構的便攜式管材切割裝置，包括直線導軌1、管材支架2、機器人支架3和切割機器人7，管材支架2和機器人支架3并列設置在直線導軌I上，管材支架2的上端設置有管材支撐裝置6，切割機器人7設置在機器人支架3的上端，切割機器人7包括環形中心架10、環形T型導軌11、三個定位爪12和機械手末端執行器9，環形T型導軌11設置在環形中心架10內，機械手末端執行器9的安裝端設置在環形T型導軌11內，并可沿其滑動，三個定位爪12沿環形中心架10的圓心均勻設置在環形中心架10上，且其內端穿過環形中心架10和環形T型導軌11，管材支架2和機器人支架3均包括滾輪4和可伸縮支撐桿5，滾輪4安裝在可伸縮支撐桿5的下端并設置在直線導軌I內，環形中心架10包括上環架和下環架，上環架和下環架通過轉軸可轉動連接，環形T型導軌11包括上環導軌和下環導軌，上環導軌和下環導軌分別固定在上環架和下環架內。

　　[0028]如圖3所示，管材支撐裝置6包括支撐塊61和兩個支撐輪62，兩個支撐輪62設置在支撐塊61上方且沿支撐塊61的中線對稱，兩個支撐輪62與直線導軌I垂直，支撐塊61的下端與管材支架2固定連接。

　　[0029]如圖4所示，機械手末端執行器9包括笛卡爾操作臂和鉸鏈操作臂94，笛卡爾操作臂的安裝端安裝在環形T型導軌11內，鉸鏈操作臂94安裝在笛卡爾操作臂的工作端，笛卡爾操作臂設置有四個移動副，鉸鏈操作臂94設置有一個轉動副。

　　[0030]為了便于比較，將導致【背景技術】中現有技術的缺點的原因做進一步說明

　　[0031]方案⑴的導致原因:機器人采用了 5自由度混聯的方式，并聯機構對控制系統的要求較高，同時切割運動還應配合串聯機構，所以控制難度高；由于機器人切割加工時位于圓管前端，且鑒于其機械結構，其無法加工圓管中段的任意位置；由于機器人只能位于原料管端加工

　　，故無法進行排樣處理。

　　[0032]方案(2)的導致原因:由于其在圓管圓周方向上的運動主要是通過回轉臂的旋轉來實現，導致被切割管件長度與機械臂長度有直接的關聯，要是被切割管件較長，則機械臂需要設計較長的結構；如果被切割管件較長，在管件中間位置需放置支撐架，此時在加工遠離機器人方向的圓管管端是將會產生干涉，必須重新裝夾；高質量的加工必須保證回轉臂的旋轉位置精確。所以對回轉軸的平行度有很高的要求。

　　[0033]方案(3)的導致原因:由于此機器人采用了關節5關節串聯方式，且其中的4個關節均為旋轉副，增加了對機器人控制的要求；由于機器人只存著關節一個移動副，在管徑方向上無法提供更大的工作空間，故機器人無法加工管徑較大的圓管；鑒于機器人的結構設計，其將在一次性加工圓管圓周運動上產生干涉。

　　[0034]方案(4)的導致原因:機器人切割精度更難控制；機器人采用了 6自由度串聯的方式，且均采用旋轉副，誤差較大，而且關節間誤差將累積給末端執行器，所以切割精度控制難度大；鑒于機器人的結構設計，其將在一次性加工圓管圓周運動上產生干涉。

　　[0035]本發明主要通過下述方案實現管材切割處理，在切割加工過程中保持管材8在管材支撐裝置6上固定，由可拆分式環形中心架10和三個定位爪12確定管材8的軸心線位置，通過切割機器人7在環形T型導軌11上的爬行以及機械手末端執行器9的擺動來實現割炬切割，切割機器人7根據加工位置的要求沿直線導軌I進行移動作業，每加工完成一段管材8后，管材8便由可升降式管材支架2將其移走，切割機器人7繼續加工另一管段，完成循環作業。下面對其具體的工作原理進行進一步說明:

　　[0036]本發明在使用時，當來料為大管徑加工時，一般數控管切割機難以確定管徑軸心，大多通過人為的多次測量。本發明采用環形中心架10的三點定心原理，通過環形中心架10上的三個定位爪12爪與管材8線接觸定位，裝夾完成便可準確確定軸心線位置，調節各定位爪12還可實現對不同管徑的加工，通用性大大提高，同時環形中心架10和環形T型導軌11都為上下兩部分組成，在進行管材8裝卸時，可以通過拆卸環形中心架10和環形T型導軌11實現快速裝卸。

　　[0037]機械手末端執行器9通過環形T型導軌11能夠對管材8實現360度回轉加工，不再需要額外的動力機構對管材8進行回轉運動，由于機器人工作空間形式為圓柱坐標系，該結構非常適應于圓柱坐標系相貫線點坐標的計算，從結構上簡化了開發程序的設計。

　　[0038]如圖4所示，為了便于描述，在圖4中設置笛卡爾坐標系o-xyz，其中管材8沿y方向設置，笛卡爾操作臂由三個操作臂組成，分別設為第一臂91、第二臂92和第三臂93，第一臂91的第一端與環形T型導軌11連接，第一臂91的第二端與第二臂92的第一端連接，第二臂92的第二端與第三臂93的第一端連接，第三臂93的第二端與鉸鏈操作臂94的鉸軸端連接，其中第一臂91可沿環形T型導軌11爬行，實現沿管材8旋轉，并且第一臂91、第二臂92和第三臂93本體僅能實現伸縮運動，設笛卡爾操作臂的四個移動副分別為P1、P2、P3、P4，其中，P3只有一個沿y方向來回移動的自由度；P1、P2只有一個沿z軸來回移動的自由度；P4只有一個繞y軸即管材8中軸線方向來回轉動的自由度；A只有一個沿第三臂93的第二端上下轉動的自由度。配合P1、P2、P3、P4四個移動副的運動，完成控制割炬加工相貫線軌跡，同時A鉸鏈轉動副在o-yz平面繞軸轉動控制割炬加工對應的坡口角度。

　　[0039]針對傳統技術方案中，機器人自由度混聯方式或是4、5、6旋轉副串聯方式導致切割精度控制難度大的問題，本新型管采用了兩種操作臂:笛卡爾操作臂、鉸鏈操作臂94，此兩種操作臂的串聯配合將降低機器人的控制系統復雜程度，提高切割精度，笛卡爾操作臂的使用能很大地擴大機器人對管件直徑的切割范圍，同時能降低機器人的控制難度。

　　[0040]針對傳統技術方案中，機器人位于管材8的管端進行切割的加工方式，本發明在加工過程中位于管件圓周，使其能在圓管的任意位置進行切割；

　　[0041]并且本發明結構簡單安裝方便，被加工管材8無需固定和旋轉，適用于環境復雜不便于安裝切割設備的工作場所，機械臂末端執行器的切割工作直接位于管材8圓周上，可根據實際工況情況設定初始加工位置，笛卡爾操作臂的使用使得割炬的一次性圓周加工不再產生干涉。

　　[0042]另外本發明的控制部分安裝在機器人支架3的下端，主要負責對運動的控制和協調，運動控制部分采用的是嵌入式集中控制系統，各自由度分別采用伺服電機和步進電機完成運動實現。

　　[0043]本發明的技術方案不限于上述具體實施例的限制，凡是根據本發明的技術方案做出的技術變形，均落入本發明的保護范圍之內。

　　【主權項】

　　1.一種基于爬行機構的便攜式管材切割裝置，其特征在于:包括直線導軌、管材支架、機器人支架和切割機器人，所述管材支架和所述機器人支架并列設置在所述直線導軌上，所述管材支架的上端設置有管材支撐裝置，所述切割機器人設置在所述機器人支架的上端，所述切割機器人包括環形中心架、環形T型導軌、三個定位爪和機械手末端執行器，所述環形T型導軌設置在所述環形中心架內，所述機械手末端執行器的安裝端設置在所述環形T型導軌內，并可沿其滑動，三個所述定位爪沿所述環形中心架的圓心均勻設置在所述環形中心架上，且其內端穿過所述環形中心架和所述環形T型導軌。

　　2.根據權利要求1所述的基于爬行機構的便攜式管材切割裝置，其特征在于:所述機械手末端執行器包括笛卡爾操作臂和鉸鏈操作臂，所述笛卡爾操作臂的安裝端安裝在所述環形T型導軌內，所述鉸鏈操作臂安裝在所述笛卡爾操作臂的工作端。

　　3.根據權利要求2所述的基于爬行機構的便攜式管材切割裝置，其特征在于:所述笛卡爾操作臂設置有四個移動副，所述鉸鏈操作臂設置有一個轉動副。

　　4.根據權利要求1所述的基于爬行機構的便攜式管材切割裝置，其特征在于:所述管材支撐裝置包括支撐塊和兩個支撐輪，兩個所述支撐輪設置在所述支撐塊上方且沿所述支撐塊的中線對稱，兩個所述支撐輪與所述直線導軌垂直，所述支撐塊的下端與所述管材支架固定連接。

　　5.根據權利要求1所述的基于爬行機構的便攜式管材切割裝置，其特征在于:所述管材支架和所述機器人支架均包括滾輪和可伸縮支撐桿，所述滾輪安裝在所述可伸縮支撐桿的下端并設置在所述直線導軌內。

　　6.根據權利要求1所述的基于爬行機構的便攜式管材切割裝置，其特征在于:所述環形中心架包括上環架和下環架，所述上環架和所述下環架通過轉軸可轉動連接，所述環形T型導軌包括上環導軌和下環導軌，所述上環導軌和所述下環導軌分別固定在所述上環架和所述下環架內。

　　【專利摘要】本發明公開了一種基于爬行機構的便攜式管材切割裝置，包括直線導軌、管材支架、機器人支架和切割機器人，管材支架和機器人支架并列設置在直線導軌上，管材支架的上端設置有管材支撐裝置，切割機器人設置在機器人支架的上端，切割機器人包括環形中心架、環形T型導軌、三個定位爪和機械手末端執行器，環形T型導軌設置在環形中心架內，機械手末端執行器的安裝端設置在環形T型導軌內，三個定位爪沿環形中心架的圓心均勻設置在環形中心架上。本發明數學模型簡單，不需要進行繁瑣的坐標系轉換，降低機器人的控制難度且切割精度高；滿足較大管徑范圍圓管的切割；機器人結構簡單、質輕且占地空間小，安裝方便，具有便攜性。

　　【IPC分類】B23K37-053, B23K7-10, B23K7-00

　　【公開號】CN104625314

　　【申請號】CN201510104228

　　【發明人】徐雷, 胡曉兵, 王強

　　【申請人】四川大學

　　【公開日】2015年5月20日

　　【申請日】2015年3月10日