CN106141416A - 用于全液压驱动数控摩擦叠焊机的升降型叠焊装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于全液压驱动数控摩擦叠焊机的升降型叠焊装置，包括叠焊支架、主轴支撑架和主轴；叠焊支架包括左右对称的两个侧板，两个侧板通过前后对称设置的两根连系梁固接在一起，两根连系梁和两个侧板形成框架结构；主轴支撑架包括设置在叠焊支架内部的框架式横梁和主轴安装架，主轴安装架滑动连接在框架式横梁内；框架式横梁设有两个X向横梁和两个Y向横梁；在框架式横梁的两端各设有一Z向驱动缸，Z向驱动缸安装在叠焊支架上；主轴安装在主轴安装架内；在X向横梁的端面与位于其外侧的侧板之间设有间隙调节结构。本发明具有较大的操作空间。

Description

用于全液压驱动数控摩擦叠焊机的升降型叠焊装置
技术领域
本发明涉及一种全液压驱动数控摩擦叠焊机，特别是涉及一种用于全液压驱动数控摩擦叠焊机的升降型叠焊装置。
背景技术
当今世界海底资源得到各国的高度重视，海底资源的开采利用愈演愈烈。用于海底资源开采的设备修复也相应地被重视起来。
专利文献CN103071914A公开了一种全液压驱动可重构数控摩擦叠焊机水下作业装置。该设备主要包括弧形机架和叠焊机构，设置在弧形机架上面的支撑叠焊机构分别沿弧形机架的轴向和环向移动的移动支架，分别设置在弧形机架两侧的用于固定被焊管件的夹紧机构。该设备应用时，采用短行程主轴，使得横梁与管道表面的空间小，横梁与待修复管道之间的操作空间较小，从而导致水下作业效率低下，无法满足快速修复的要求。再者，其一次装卡叠焊范围有限；横向移动由液压马达驱动齿轮齿条实现，结构简单，移动速度慢，定位精度较差。因此有待改进。
专利文献CN104259653A和CN204075502U公开了一种水下摩擦叠焊机。该设备主要包括左右对称设置的两套定位夹紧机构、移动支撑架、周向移动机构、主轴架、轴向移动机构、低速主轴头和高速主轴头几部分。整个装置安装在待修复的管道位置附近，通过轴向移动机构和周向移动机构完成主轴头定位，由低速主轴头完成钻孔过程，然后由高速主轴头完成叠焊过程。双主轴的控制比较麻烦，且存在重复定位的问题，对装置的定位精度要求很高。这对于水下60m的设备上述要求比较苛刻，叠焊过程中主轴头部位受到较大的轴向力，装置的夹紧定位机构比较薄弱，恐无法满足叠焊过程的夹紧定位要求。
专利文献CN103350278A公开了一种压力控制搅拌摩擦焊主轴头装置，主要包括液压系统、主轴油缸外壳和主轴活塞机构；主轴油缸外壳由同轴连接的前壳体和后壳体构成。该主轴具有尺寸小、结构紧凑、集成度高、旋转驱动方式灵活以及压力控制原理简单、精确等特点。但是，该主轴行程较短，导致水下摩擦叠焊设备的横向移动机构与待修复管道之间空间较小，无法满足潜水员对于水下操作空间的要求。
综上所述，上述装备的局限性在于：操作空间小，水下作业效率低下；Z向移动不够灵活，一次装卡叠焊范围有限，夹紧机构适应性差，不够经济；存在重复定位的问题，且夹紧定位机构强度较差。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于全液压驱动数控摩擦叠焊机的升降型叠焊装置，该装置具有较大的操作空间。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于全液压驱动数控摩擦叠焊机的升降型叠焊装置，包括叠焊支架、主轴支撑架和主轴；所述叠焊支架包括左右对称的两个侧板，两个所述侧板通过前后对称设置的两根连系梁固接在一起，两根所述连系梁和两个所述侧板形成框架结构；所述主轴支撑架包括设置在所述叠焊支架内部的框架式横梁和主轴安装架，所述主轴安装架滑动连接在所述框架式横梁内；所述框架式横梁设有两个X向横梁和两个Y向横梁；在所述框架式横梁的两端各设有一Z向驱动缸，所述Z向驱动缸安装在所述叠焊支架上；所述主轴安装在所述主轴安装架内。
在所述X向横梁的端面与位于其外侧的所述侧板之间设有所述间隙调节结构。
所述间隙调节结构有4个，4个所述间隙调节结构分别布置在所述框架式横梁的四个角部的外侧；每个所述间隙调节结构包括形成在X向横梁端面外角部的倒角面，所述倒角面沿所述X向横梁端面的整个高度延伸，在所述倒角面上设有上下对称布置的楔形块Ⅰ，位于上部的所述楔形块Ⅰ小端朝上，位于下部的所述楔形块Ⅰ小端朝下；在每个所述楔形块Ⅰ上均设有一个与其适配的楔形块Ⅱ，所述楔形块Ⅱ滑动配合在所述侧板上，在所述楔形块Ⅱ的大端设有与其垂直固接的压板，在所述压板与相应的所述楔形块Ⅰ的小端之间设有垫片组，所述压板、所述垫片组和所述楔形块Ⅰ采用螺栓连接在一起。
所述主轴安装架与传动座连接，所述传动座固定在X向双作用液压缸的缸筒上，所述X向双作用液压缸的活塞杆沿X向布置并固装在所述框架式横梁上。
在所述框架式横梁的内侧形成有X向滑动配合面，在所述主轴安装架的外侧设有与所述X向滑动配合面适配的滑块。
本发明具有的优点和积极效果是：
1)操作空间大，工作范围大，运动灵活，能完成复杂形状裂纹修复。
2)驱动装置均为液压器件，定位精度高，响应速度快，不易受水下环境的影响，为水下工作的安全可靠进行提供了有力保障。
3)主轴的行程加上Z向驱动缸的行程即可满足设备在Z向的移动范围，保证设备在Z向上运动灵活，可修复管状物上不同深度、形状复杂的裂纹。
4)Z向移动采用楔形导向间隙调整机构，可以随时调整横梁Z向移动的间隙，使得设备运动更加平稳。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的框架式横梁的结构示意图；
图3为本发明的主轴安装在主轴安装架内的结构示意图；
图4为本发明的X向双作用液压缸的结构示意图；
图5为本发明的间隙调节结构的结构示意图。
图中：1、叠焊支架，11、侧板，12、连系梁，2、主轴支撑架，21、框架式横梁，211、X向横梁，212、Y向横梁，22、主轴安装架，221、滑块，23、Z向驱动缸，3、X向双作用液压缸，31、传动座，32、缸筒，33、活塞杆，4、主轴，5、间隙调节结构，51、楔形块Ⅰ，52、楔形块Ⅱ，53、压板，54、垫片组。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图5，一种用于全液压驱动数控摩擦叠焊机的升降型叠焊装置，包括叠焊支架1、主轴支撑架2和主轴4。
所述叠焊支架1包括左右对称的两个侧板11，两个所述侧板11通过前后对称设置的两根连系梁12固接在一起，两根所述连系梁12和两个所述侧板11形成框架结构。
所述主轴支撑架2包括设置在所述叠焊支架1内部的框架式横梁21和主轴安装架22，所述主轴安装架22滑动连接在所述框架式横梁21内；所述框架式横梁21设有两个X向横梁211和两个Y向横梁212；在所述框架式横梁21的两端各设有一Z向驱动缸23，所述Z向驱动缸23安装在所述叠焊支架1上。
所述主轴4安装在所述主轴安装架22内。
本发明通过将主轴4安装在可升降的框架式横梁21上扩大了主轴4的Z向移动范围，进而扩大了操作空间。
在本实施例中，为了提高主轴4的运行精度，在所述X向横梁211的端面与位于其外侧的所述侧板11之间设有所述间隙调节结构5。
进一步地，所述间隙调节结构5有4个，4个所述间隙调节结构5分别布置在所述框架式横梁21的四个角部的外侧；每个所述间隙调节结构5包括形成在X向横梁端面外角部的倒角面，所述倒角面沿所述X向横梁端面的整个高度延伸，在所述倒角面上设有上下对称布置的楔形块Ⅰ51，位于上部的楔形块Ⅰ51小端朝上，位于下部的楔形块Ⅰ51小端朝下；在每个所述楔形块Ⅰ51上均设有一个与其适配的楔形块Ⅱ52。所述楔形块Ⅱ52滑动配合在所述侧板11上，在所述楔形块Ⅱ52的大端设有与其垂直固接的压板53，在所述压板53与相应的所述楔形块Ⅰ51的小端之间设有垫片组54，所述压板53、所述垫片组54和所述楔形块Ⅰ51采用螺栓连接在一起。
在本实施例中，为了扩大X向的叠焊范围，所述主轴安装架22与传动座31连接，所述传动座31固定在X向双作用液压缸3的缸筒32上，所述X向双作用液压缸3的活塞杆33沿X向布置并固装在所述框架式横梁21上。
在本实施例中，为了减少加工面，降低成本，在所述框架式横梁21的内侧形成有X向滑动配合面213，在所述主轴安装架22的外侧设有与所述X向滑动配合面213适配的滑块221。
在发现并定位水下管状物裂纹后，将设备初步固定在易于实施叠焊的位置，用定位夹紧机构将叠焊装置固定在管状物上，为叠焊安全进行提供保障，以便根据裂缝的具体位置由X向双作用液压缸3调整主轴4的位置。根据叠焊的深度和叠焊刀具的长度，通过给Z向驱动缸23供油，使主轴沿Z向移动，将主轴4调整到适宜的高度。在主轴4上安装钻头，进行钻孔，再通过特制的刀具加工出塞孔，将主轴头抬高，更换塞棒，在主轴头驱动下完成叠焊；更换砂轮，切掉残余塞棒，再更换铣刀，铣去叠焊留下的飞边，至此完成第一个塞焊单元的叠焊；再根据裂纹的走向，做出适当的姿态调整，进行下一个塞焊单元的叠焊，最终一系列叠焊单元相互搭接形成完整的焊缝。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于全液压驱动数控摩擦叠焊机的升降型叠焊装置，其特征在于，包括叠焊支架、主轴支撑架和主轴；
所述叠焊支架包括左右对称的两个侧板，两个所述侧板通过前后对称设置的两根连系梁固接在一起，两根所述连系梁和两个所述侧板形成框架结构；
所述主轴支撑架包括设置在所述叠焊支架内部的框架式横梁和主轴安装架，所述主轴安装架滑动连接在所述框架式横梁内；所述框架式横梁设有两个X向横梁和两个Y向横梁；在所述框架式横梁的两端各设有一Z向驱动缸，所述Z向驱动缸安装在所述叠焊支架上；
所述主轴安装在所述主轴安装架内。
2.根据权利要求1所述的用于全液压驱动数控摩擦叠焊机的升降型叠焊装置，其特征在于，在所述X向横梁的端面与位于其外侧的所述侧板之间设有所述间隙调节结构。
3.根据权利要求2所述的用于全液压驱动数控摩擦叠焊机的升降型叠焊装置，其特征在于，所述间隙调节结构有4个，4个所述间隙调节结构分别布置在所述框架式横梁的四个角部的外侧；每个所述间隙调节结构包括形成在X向横梁端面外角部的倒角面，所述倒角面沿所述X向横梁端面的整个高度延伸，在所述倒角面上设有上下对称布置的楔形块Ⅰ，位于上部的所述楔形块Ⅰ小端朝上，位于下部的所述楔形块Ⅰ小端朝下；在每个所述楔形块Ⅰ上均设有一个与其适配的楔形块Ⅱ，所述楔形块Ⅱ滑动配合在所述侧板上，在所述楔形块Ⅱ的大端设有与其垂直固接的压板，在所述压板与相应的所述楔形块Ⅰ的小端之间设有垫片组，所述压板、所述垫片组和所述楔形块Ⅰ采用螺栓连接在一起。
4.根据权利要求1所述的用于全液压驱动数控摩擦叠焊机的升降型叠焊装置，其特征在于，所述主轴安装架与传动座连接，所述传动座固定在X向双作用液压缸的缸筒上，所述X向双作用液压缸的活塞杆沿X向布置并固装在所述框架式横梁上。
5.根据权利要求1所述的用于全液压驱动数控摩擦叠焊机的升降型叠焊装置，其特征在于，在所述框架式横梁的内侧形成有X向滑动配合面，在所述主轴安装架的外侧设有与所述X向滑动配合面适配的滑块。
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