一种钢板切割方法[工艺流程]

　　钢板切割方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明涉及钢板切割技术领域，具体地说，涉及一种钢板切割方法。

　　【背景技术】

　　[0002]现有技术生产宽厚钢板的过程中，某些钢板需用火焰切割方法切断以便满足用户对尺寸的要求。采用多割嘴同时进行切割，从开始切割到切完过程中，是将钢板断面一次性切断。已切断的钢板受重力作用下沉，与钢板母体分离较远，使切割作业面不是平面，导致整张钢板切完呈现“镰刀弯”形状，而非矩形，不能满足使用要求。

　　【发明内容】

　　[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种钢板切割方法，使切后钢板呈现矩形，满足钢板矩形度要求。

　　[0004]本发明的技术方案如下:

　　[0005]一种钢板切割方法，包括:沿切割方向，从距钢板的一端的第一距离的第一位置开始切割；沿所述切割方向，切割至所述钢板的第二位置后停止切割；沿所述切割方向，从距所述第二位置的第二距离的第三位置开始切割所述钢板的剩余部分；沿所述切割方向，切割所述钢板的一端和所述第一位置之间的所述钢板，以及所述第二位置和所述第三位置之间的所述钢板。

　　[0006]进一步:所述第一距离为10?20mm。

　　[0007]进一步:所述第二距离为10?20_。

　　[0008]进一步:所述第二位置为沿所述切割方向，所述钢板的长度的1/2位置。

　　[0009]进一步:所述第二位置为沿所述切割方向，所述钢板的长度的2/3位置。

　　[0010]进一步，当所述第二位置为所述钢板的长度的2/3位置时，所述沿所述切割方向，切割至所述钢板的第二位置后停止切割的过程之前还包括:沿所述切割方向，切割至所述钢板的第四位置后停止切割；沿所述切割方向，从距所述第四位置的第三距离的第五位置开始切割所述钢板。

　　[0011]进一步:所述从距所述第二位置的第二距离的第三位置开始切割所述钢板的剩余部分的过程之后还包括:切割所述第四位置和所述第五位置之间的所述钢板。

　　[0012]进一步:所述第四位置为沿所述切割方向，所述钢板的长度的1/3位置。

　　[0013]进一步:所述第三距离为10?20_。

　　[0014]本发明的技术效果如下:

　　[0015]本发明实施例的钢板切割方法利用了两点连接钢板臂一点连接时分摊切断的钢板重力，切下成品(或废料)因多个点与钢板母体连接，相对母体的位移量较少，切割作业面趋于平面，使切后钢板呈现矩形，满足矩形度要求。

　　【附图说明】

　　[0016]图1为本发明实施例的钢板切割过程的示意图。

　　【具体实施方式】

　　[0017]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

　　[0018]本发明实施例提供了一种钢板切割方法。如图1所示，为本发明实施例的钢板切割过程的示意图。箭头指示的是切割方向，沿切割线5切割。该方法包括如下的过程:

　　[0019]步骤S1:沿切割方向，从距钢板4的一端的第一距离I的第一位置开始切割。

　　[0020]其中，第一距离I为10?20mm。钢板4的一端可以是钢板的头部，也可以是钢板4的尾部。

　　[0021]步骤S2:沿切割方向，切割至钢板4的第二位置后停止切割。

　　[0022]其中，该第二位置根据钢板4的长度确定。当钢板4的长度较短时，第二位置为沿切割方向，钢板4的长度的1/2位置。

　　[0023]当钢板4的长度较长时，如果一次性将第一位置和第二位置之间切断，则钢板4的矩形度较差，此时，该第二位置为钢板4的长度的2/3位置，优选地，步骤S2的过程之前还可以包括如下的过程:

　　[0024]步骤Sll:沿切割方向，切割至钢板4的第四位置后停止切割；

　　[0025]步骤S12:沿切割方向，从距第四位置的第三距离3的第五位置开始切割钢板4。

　　[0026]其中，第四位置为沿切割方向，钢板4的长度的2/3位置。第三距离3为10?20mm。

　　[0027]步骤S3:沿切割方向，从距第二位置的第二距离2的第三位置开始切割钢板4的剩余部分。

　　[0028]其中，第二距离2为10?20_。

　　[0029]步骤S4:沿切割方向，切割钢板4的一端和第一位置之间的钢板4，以及第二位置和第三位置之间的钢板4。

　　[0030]其中，当钢板4的长度较长而实施了步骤Sll和S12，则步骤S3之后还包括切割第四位置和第五位置之间的钢板4的步骤。

　　[0031]优选该切割第四位置和第五位置之间的钢板4的步骤按照切割方向，在切割钢板4的一端和第一位置之间的钢板4，以及第二位置和第三位置之间的钢板4之间进行。

　　[0032]本发明实施例的切割方法优选采用火焰切割方法。通过点火、预热后采用切割嘴切割，通过断火停止切割。

　　[0033]下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步地说明。

　　[0034]实施例1

　　[0035]该实施例切割宽厚板风电用钢，钢种为Q345E，待切割大板原料规格为18mm*3100mm*12500mm，要求尺寸为18mm*3000mm*12000mm。切割过程中，沿切割方向，在距钢板头部第一距离1mm的第一位置开始切割，即第一位置不切断。沿切割方向，切割至钢板的第二位置后停止切割，即第二位置不切断。第二位置为钢板的长度的1/2处，即距钢板头部6m位置处。沿切割方向，从距第二位置的第二距离1mm的第三位置开始切割钢板的剩余部分。割嘴将钢板尾部断面全部切断后，返回将以上第一位置和第二位置将钢板头部和第一位置的之间的连接处、以及第二位置和第三位置之间的连接处依次切断。分别取3点测量切后钢板的宽度和长度，其宽度值分别为3000mm、3001mm、3000mm，长度值分别为12002mm、12000mm、12003mm,测量、计算对角线之差为0mm，满足风电产品使用要求。

　　[0036]实施例2

　　[0037]该实施例切割宽厚板结构用钢，钢种为Q235B，待切割大板原料规格为10mm*2100mm*11000mm，要求下料尺寸为10mm*500mm*11000mm。切割过程中，5个割嘴同步切割。沿切割方向，在距钢板头部第一距离20mm的第一位置开始切割，即第一位置不切断。沿切割方向，切割至钢板的第四位置后停止切割，即第四位置不切断。第四位置为钢板的长度的1/3处，即距钢板头部3.5m处。沿切割方向，从距第四位置的第三距离20mm的第五位置开始切割钢板至第二位置后停止切割，即第二位置处不切断。第二位置为钢板的长度的2/3处，即距钢板头部7m位置处。沿切割方向，从距第二位置的第二距离20mm的第三位置开始切割钢板的剩余部分。割嘴将钢板尾部断面全部切断后，返回将以上第一位置、第四位置和第二位置将钢板头部和第一位置的之间的连接处、第四位置和第五位置的之间的连接处、以及第二位置和第三位置之间的连接处依次切断。选取切下的4块中的I块成品，取3点测量宽度，宽度值分别为501mm、501mm、500mm，测量、计算对角线之差为1mm，满足用户对产品矩形度的要求。

　　[0038]综上所述，本发明实施例在不增加设备，无需改造现有设备基础上提供一种保证钢板矩形度的钢板切割方法。相对于将钢板断面一次性切断的方法，该方法通过在待切割钢板切割线的起始点、钢板全长的1/3、2/3或1/2处预留10?20mm断面不切开，目的在于两点连接钢板比一点连接时分摊切断的钢板重力，切下成品(或废料)因多个点与钢板母体连接，相对母体的位移量较少，切割作业面趋于平面，使切后钢板呈现矩形，满足矩形度要求。未应用本发明方法前，每月火切产生的不合格钢板达20吨，以成品钢板与废钢平均价差为1000元/吨，采用本发明的方法则全年可挽回经济损失约24万元。

　　[0039]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种钢板切割方法，其特征在于，包括: 沿切割方向，从距钢板的一端的第一距离的第一位置开始切割； 沿所述切割方向，切割至所述钢板的第二位置后停止切割； 沿所述切割方向，从距所述第二位置的第二距离的第三位置开始切割所述钢板的剩余部分； 沿所述切割方向，切割所述钢板的一端和所述第一位置之间的所述钢板，以及所述第二位置和所述第三位置之间的所述钢板。

　　2.如权利要求1所述的钢板切割方法，其特征在于:所述第一距离为10?20mm。

　　3.如权利要求1所述的钢板切割方法，其特征在于:所述第二距离为10?20mm。

　　4.如权利要求1所述的钢板切割方法，其特征在于:所述第二位置为沿所述切割方向，所述钢板的长度的1/2位置。

　　5.如权利要求1所述的钢板切割方法，其特征在于:所述第二位置为沿所述切割方向，所述钢板的长度的2/3位置。

　　6.如权利要求5所述的钢板切割方法，其特征在于，当所述第二位置为所述钢板的长度的2/3位置时，所述沿所述切割方向，切割至所述钢板的第二位置后停止切割的过程之前还包括: 沿所述切割方向，切割至所述钢板的第四位置后停止切割； 沿所述切割方向，从距所述第四位置的第三距离的第五位置开始切割所述钢板。

　　7.如权利要求6所述的钢板切割方法，其特征在于，所述从距所述第二位置的第二距离的第三位置开始切割所述钢板的剩余部分的过程之后还包括:切割所述第四位置和所述第五位置之间的所述钢板。

　　8.如权利要求6所述的钢板切割方法，其特征在于:所述第四位置为沿所述切割方向，所述钢板的长度的1/3位置。

　　9.如权利要求6所述的钢板切割方法，其特征在于:所述第三距离为10?20mm。

　　【专利摘要】本发明公开了一种钢板切割方法，包括：沿切割方向，从距钢板的一端的第一距离的第一位置开始切割；沿所述切割方向，切割至所述钢板的第二位置后停止切割；沿所述切割方向，从距所述第二位置的第二距离的第三位置开始切割所述钢板的剩余部分；沿所述切割方向，切割所述钢板的一端和所述第一位置之间的所述钢板，以及所述第二位置和所述第三位置之间的所述钢板。本发明实施例的钢板切割方法利用了两点连接钢板臂一点连接时分摊切断的钢板重力，切下成品(或废料)因多个点与钢板母体连接，相对母体的位移量较少，切割作业面趋于平面，使切后钢板呈现矩形，满足矩形度要求。

　　【IPC分类】B23K7-00

　　【公开号】CN104625313

　　【申请号】CN201410787274

　　【发明人】尚秀廷

　　【申请人】内蒙古包钢钢联股份有限公司

　　【公开日】2015年5月20日

　　【申请日】2014年12月17日

　　基于爬行机构的便携式管材切割装置的制造方法

　　【技术领域】

　　[0001]本发明涉及一种管材切割机器人，尤其涉及一种基于爬行机构的便携式管材切割

　　目.0

　　【背景技术】

　　[0002]近年来，随着我国工业水平和制造业水平的不断进步，大型复杂管桁架结构正在被越来越广泛的使用，比如工业产房、海洋作业平台、体育场馆、石油运输工程等。管桁架焊接结构是指圆管杆件在端部相互直接相贯焊接而组成的格子式结构。圆管件的使用使得管桁架结构用料经济、结构自重轻，易于构成各种外形，满足各种不同建筑形式的要求以适应不同的用途。

　　[0003]切割加工是重工业的必要加工手段之一，数控切割机和切割机器人是切割领域中应用的两种典型的自动化装备。经过40多年的发展，基于数控技术的切割技术、工艺、配套软件已经日趋成熟，广泛应用于板材切割、型材切割、管材相贯线切割、3D曲面的数控切割。数控管切割机多采用具有串联结构的五轴四联动方式，少数采用六轴五联动。其特点是管材需卡盘定位和伺服回转，必须配备复杂的支撑结构。控制系统基于NC系统设计，无法直接对相贯线进行编程和轨迹控制，而是通过外部程序提供相贯线的数学模型并根据数控切割机的结构参数计算出相应的切割轨迹NC文件。该方法采用空间直线段来逼近相贯线轮廓，因而其割炬的轨迹精度也较低。

　　[0004]基于机器人的切割系统则具有更高的灵活性和适应性，因此适用于汽车、航天航空、造船、海洋平台、钢结构等行业的型材切割、三维曲面切割、柔性切割等方面。

　　[0005]在现有的管切机器人中，(I)天津大学关于应用TriVariant-B机器人构建管道相贯线火焰切割作业单元并研宄其应用关键技术，其缺点是切割精度控制难度大；对圆管的加工只限于管端，无法在圆管原材料上的中段进行加工，即无法同时加工出零件的两端；对于管件的加工，此机器人难以完成圆管零件的排样切割。

　　[0006](2)哈尔滨工程大学研制的一种在圆管圆周方向上通过回转臂的旋转来实现的自对心可旋式管端切割机器人，其缺点是整个机器人结构比较庞大；机器人无法在不变换装夹的情况下加工出零件的两端；机器人对加工环境的要求较高，特别是回转轴与地面和圆管轴线的平行度。

　　[0007](3)哈尔滨工程大学研制的主要通过控制软件的编写，以求机器人能根据工艺要求跟踪切割曲线，最终完成相应的切割加工的五自由度切割机器人，其缺点是机器人控制难度高；机器人无法加工管径较大的圆管；机器人无法一次性对圆管管端进行完整加工。

　　[0008](4)江苏科技大学根据船用管马鞍形切割和焊接生产的实际情况，制定了船用管切割和焊接技术要求，设计了机器人船用管马鞍形切割和焊接系统，其缺点是机器人控制难度高；机器人无法一次性对圆管管端进行完整加工。

　　【发明内容】

　　[0009]本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于爬行机构的便携式管材切割装置。

　　[0010]本发明通过以下技术方案来实现上述目的:

　　[0011]一种基于爬行机构的便携式管材切割装置，包括直线导轨、管材支架、机器人支架和切割机器人，所述管材支架和所述机器人支架并列设置在所述直线导轨上，所述管材支架的上端设置有管材支撑装置，所述切割机器人设置在所述机器人支架的上端，所述切割机器人包括环形中心架、环形T型导轨、三个定位爪和机械手末端执行器，所述环形T型导轨设置在所述环形中心架内，所述机械手末端执行器的安装端设置在所述环形T型导轨内，并可沿其滑动，三个所述定位爪沿所述环形中心架的圆心均匀设置在所述环形中心架上，且其内端穿过所述环形中心架和所述环形T型导轨。

　　[0012]具体地，所述机械手末端执行器包括笛卡尔操作臂和铰链操作臂，所述笛卡尔操作臂的安装端安装在所述环形T型导轨内，所述铰链操作臂安装在所述笛卡尔操作臂的工作端。

　　[0013]优选地，所述笛卡尔操作臂设置有四个移动副，所述铰链操作臂设置有一个转动副。

　　[0014]在切割加工过程中保持管材固定，通过机械手末端执行器在环形T型导轨上的爬行以及自身的摆动来实现割炬切割，实现对管材焊接装配面的加工。

　　[0015]具体地，所述管材支撑装置包括支撑块和两个支撑轮，两个所述支撑轮设置在所述支撑块上方且沿所述支撑块的中线对称，两个所述支撑轮与所述直线导轨垂直，所述支撑块的下端与所述管材支架固定连接。

　　[0016]具体地，所述管材支架和所述机器人支架3均包括滚轮和可伸缩支撑杆，所述滚轮安装在所述可伸缩支撑杆的下端并设置在所述直线导轨内。

　　[0017]由可伸缩支架组成的可升降式管材支架和机器人支架与采用三点定心原理的三个定位爪之间的共同配合实现对被切割管材中心的确定与半径的调节。

　　[0018]具体地，所述环形中心架包括上环架和下环架，所述上环架和所述下环架通过转轴可转动连接，所述环形T型导轨包括上环导轨和下环导轨，所述上环导轨和所述下环导轨分别固定在所述上环架和所述下环架内。

　　[0019]由两部分组成的可拆分式环形中心架和环形T型导轨上下两部分可分离，方便管材的装卸。

　　[0020]本发明的有益效果在于:

　　[0021]本发明基于爬行机构的便携式管材切割装置数学模型简单，不需要进行繁琐的坐标系转换，降低机器人的控制难度且切割精度高；满足较大管径范围圆管的切割；机器人结构简单、质轻且占地空间小，安装方便，具有便携性。

　　【附图说明】

　　[0022]图1是本发明所述基于爬行机构的便携式管材切割装置的主视图；

　　[0023]图2是本发明所述切割机器人的剖视图；

　　[0024]图3是本发明所述管材支撑装置的结构示意图；

　　[0025]图4是本发明所述机械手末端执行机构的工作原理图。

　　【具体实施方式】

　　[0026]下面结合附图对本发明作进一步说明:

　　[0027]如图1和图2所示，本发明基于爬行机构的便携式管材切割装置，包括直线导轨1、管材支架2、机器人支架3和切割机器人7，管材支架2和机器人支架3并列设置在直线导轨I上，管材支架2的上端设置有管材支撑装置6，切割机器人7设置在机器人支架3的上端，切割机器人7包括环形中心架10、环形T型导轨11、三个定位爪12和机械手末端执行器9，环形T型导轨11设置在环形中心架10内，机械手末端执行器9的安装端设置在环形T型导轨11内，并可沿其滑动，三个定位爪12沿环形中心架10的圆心均匀设置在环形中心架10上，且其内端穿过环形中心架10和环形T型导轨11，管材支架2和机器人支架3均包括滚轮4和可伸缩支撑杆5，滚轮4安装在可伸缩支撑杆5的下端并设置在直线导轨I内，环形中心架10包括上环架和下环架，上环架和下环架通过转轴可转动连接，环形T型导轨11包括上环导轨和下环导轨，上环导轨和下环导轨分别固定在上环架和下环架内。

　　[0028]如图3所示，管材支撑装置6包括支撑块61和两个支撑轮62，两个支撑轮62设置在支撑块61上方且沿支撑块61的中线对称，两个支撑轮62与直线导轨I垂直，支撑块61的下端与管材支架2固定连接。

　　[0029]如图4所示，机械手末端执行器9包括笛卡尔操作臂和铰链操作臂94，笛卡尔操作臂的安装端安装在环形T型导轨11内，铰链操作臂94安装在笛卡尔操作臂的工作端，笛卡尔操作臂设置有四个移动副，铰链操作臂94设置有一个转动副。

　　[0030]为了便于比较，将导致【背景技术】中现有技术的缺点的原因做进一步说明

　　[0031]方案⑴的导致原因:机器人采用了 5自由度混联的方式，并联机构对控制系统的要求较高，同时切割运动还应配合串联机构，所以控制难度高；由于机器人切割加工时位于圆管前端，且鉴于其机械结构，其无法加工圆管中段的任意位置；由于机器人只能位于原料管端加工

　　，故无法进行排样处理。

　　[0032]方案(2)的导致原因:由于其在圆管圆周方向上的运动主要是通过回转臂的旋转来实现，导致被切割管件长度与机械臂长度有直接的关联，要是被切割管件较长，则机械臂需要设计较长的结构；如果被切割管件较长，在管件中间位置需放置支撑架，此时在加工远离机器人方向的圆管管端是将会产生干涉，必须重新装夹；高质量的加工必须保证回转臂的旋转位置精确。所以对回转轴的平行度有很高的要求。

　　[0033]方案(3)的导致原因:由于此机器人采用了关节5关节串联方式，且其中的4个关节均为旋转副，增加了对机器人控制的要求；由于机器人只存着关节一个移动副，在管径方向上无法提供更大的工作空间，故机器人无法加工管径较大的圆管；鉴于机器人的结构设计，其将在一次性加工圆管圆周运动上产生干涉。

　　[0034]方案(4)的导致原因:机器人切割精度更难控制；机器人采用了 6自由度串联的方式，且均采用旋转副，误差较大，而且关节间误差将累积给末端执行器，所以切割精度控制难度大；鉴于机器人的结构设计，其将在一次性加工圆管圆周运动上产生干涉。

　　[0035]本发明主要通过下述方案实现管材切割处理，在切割加工过程中保持管材8在管材支撑装置6上固定，由可拆分式环形中心架10和三个定位爪12确定管材8的轴心线位置，通过切割机器人7在环形T型导轨11上的爬行以及机械手末端执行器9的摆动来实现割炬切割，切割机器人7根据加工位置的要求沿直线导轨I进行移动作业，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将其移走，切割机器人7继续加工另一管段，完成循环作业。下面对其具体的工作原理进行进一步说明:

　　[0036]本发明在使用时，当来料为大管径加工时，一般数控管切割机难以确定管径轴心，大多通过人为的多次测量。本发明采用环形中心架10的三点定心原理，通过环形中心架10上的三个定位爪12爪与管材8线接触定位，装夹完成便可准确确定轴心线位置，调节各定位爪12还可实现对不同管径的加工，通用性大大提高，同时环形中心架10和环形T型导轨11都为上下两部分组成，在进行管材8装卸时，可以通过拆卸环形中心架10和环形T型导轨11实现快速装卸。

　　[0037]机械手末端执行器9通过环形T型导轨11能够对管材8实现360度回转加工，不再需要额外的动力机构对管材8进行回转运动，由于机器人工作空间形式为圆柱坐标系，该结构非常适应于圆柱坐标系相贯线点坐标的计算，从结构上简化了开发程序的设计。

　　[0038]如图4所示，为了便于描述，在图4中设置笛卡尔坐标系o-xyz，其中管材8沿y方向设置，笛卡尔操作臂由三个操作臂组成，分别设为第一臂91、第二臂92和第三臂93，第一臂91的第一端与环形T型导轨11连接，第一臂91的第二端与第二臂92的第一端连接，第二臂92的第二端与第三臂93的第一端连接，第三臂93的第二端与铰链操作臂94的铰轴端连接，其中第一臂91可沿环形T型导轨11爬行，实现沿管材8旋转，并且第一臂91、第二臂92和第三臂93本体仅能实现伸缩运动，设笛卡尔操作臂的四个移动副分别为P1、P2、P3、P4，其中，P3只有一个沿y方向来回移动的自由度；P1、P2只有一个沿z轴来回移动的自由度；P4只有一个绕y轴即管材8中轴线方向来回转动的自由度；A只有一个沿第三臂93的第二端上下转动的自由度。配合P1、P2、P3、P4四个移动副的运动，完成控制割炬加工相贯线轨迹，同时A铰链转动副在o-yz平面绕轴转动控制割炬加工对应的坡口角度。

　　[0039]针对传统技术方案中，机器人自由度混联方式或是4、5、6旋转副串联方式导致切割精度控制难度大的问题，本新型管采用了两种操作臂:笛卡尔操作臂、铰链操作臂94，此两种操作臂的串联配合将降低机器人的控制系统复杂程度，提高切割精度，笛卡尔操作臂的使用能很大地扩大机器人对管件直径的切割范围，同时能降低机器人的控制难度。

　　[0040]针对传统技术方案中，机器人位于管材8的管端进行切割的加工方式，本发明在加工过程中位于管件圆周，使其能在圆管的任意位置进行切割；

　　[0041]并且本发明结构简单安装方便，被加工管材8无需固定和旋转，适用于环境复杂不便于安装切割设备的工作场所，机械臂末端执行器的切割工作直接位于管材8圆周上，可根据实际工况情况设定初始加工位置，笛卡尔操作臂的使用使得割炬的一次性圆周加工不再产生干涉。

　　[0042]另外本发明的控制部分安装在机器人支架3的下端，主要负责对运动的控制和协调，运动控制部分采用的是嵌入式集中控制系统，各自由度分别采用伺服电机和步进电机完成运动实现。

　　[0043]本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

　　【主权项】

　　1.一种基于爬行机构的便携式管材切割装置，其特征在于:包括直线导轨、管材支架、机器人支架和切割机器人，所述管材支架和所述机器人支架并列设置在所述直线导轨上，所述管材支架的上端设置有管材支撑装置，所述切割机器人设置在所述机器人支架的上端，所述切割机器人包括环形中心架、环形T型导轨、三个定位爪和机械手末端执行器，所述环形T型导轨设置在所述环形中心架内，所述机械手末端执行器的安装端设置在所述环形T型导轨内，并可沿其滑动，三个所述定位爪沿所述环形中心架的圆心均匀设置在所述环形中心架上，且其内端穿过所述环形中心架和所述环形T型导轨。

　　2.根据权利要求1所述的基于爬行机构的便携式管材切割装置，其特征在于:所述机械手末端执行器包括笛卡尔操作臂和铰链操作臂，所述笛卡尔操作臂的安装端安装在所述环形T型导轨内，所述铰链操作臂安装在所述笛卡尔操作臂的工作端。

　　3.根据权利要求2所述的基于爬行机构的便携式管材切割装置，其特征在于:所述笛卡尔操作臂设置有四个移动副，所述铰链操作臂设置有一个转动副。

　　4.根据权利要求1所述的基于爬行机构的便携式管材切割装置，其特征在于:所述管材支撑装置包括支撑块和两个支撑轮，两个所述支撑轮设置在所述支撑块上方且沿所述支撑块的中线对称，两个所述支撑轮与所述直线导轨垂直，所述支撑块的下端与所述管材支架固定连接。

　　5.根据权利要求1所述的基于爬行机构的便携式管材切割装置，其特征在于:所述管材支架和所述机器人支架均包括滚轮和可伸缩支撑杆，所述滚轮安装在所述可伸缩支撑杆的下端并设置在所述直线导轨内。

　　6.根据权利要求1所述的基于爬行机构的便携式管材切割装置，其特征在于:所述环形中心架包括上环架和下环架，所述上环架和所述下环架通过转轴可转动连接，所述环形T型导轨包括上环导轨和下环导轨，所述上环导轨和所述下环导轨分别固定在所述上环架和所述下环架内。

　　【专利摘要】本发明公开了一种基于爬行机构的便携式管材切割装置，包括直线导轨、管材支架、机器人支架和切割机器人，管材支架和机器人支架并列设置在直线导轨上，管材支架的上端设置有管材支撑装置，切割机器人设置在机器人支架的上端，切割机器人包括环形中心架、环形T型导轨、三个定位爪和机械手末端执行器，环形T型导轨设置在环形中心架内，机械手末端执行器的安装端设置在环形T型导轨内，三个定位爪沿环形中心架的圆心均匀设置在环形中心架上。本发明数学模型简单，不需要进行繁琐的坐标系转换，降低机器人的控制难度且切割精度高；满足较大管径范围圆管的切割；机器人结构简单、质轻且占地空间小，安装方便，具有便携性。

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

　　【公开号】CN104625314

　　【申请号】CN201510104228

　　【发明人】徐雷, 胡晓兵, 王强

　　【申请人】四川大学

　　【公开日】2015年5月20日

　　【申请日】2015年3月10日