CN107931911A - 一种盾构刀盘焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构刀盘焊接装置，包括基座，设置于基座上的横向驱动机构，与横向驱动机构垂直设置的纵向驱动机构，设置于纵向驱动机构上的焊枪；所述横向驱动机构包括设置于第二基座上的横向伺服电机，与横向伺服电机的输出轴通过联轴器连接的横向滚珠丝杠；所述纵向驱动机构包括设置于电机座上的纵向伺服电机，与纵向伺服电机的输出轴通过联轴器连接的纵向滚珠丝杠，与纵向滚珠丝杠平行设置的导向杆；所述纵向伺服电机的电机座设置于横向滚珠丝杠上。本发明对于焊缝长，焊接坡口尺寸大的焊接部位实现自动化焊接，彻底解决了当前盾构刀盘现场焊接过程中人工焊接工作强度高、焊接效率低，焊接质量难以控制的问题。

Description

一种盾构刀盘焊接装置

技术领域

本发明涉及隧道施工用焊接装置技术领域，具体涉及一种盾构刀盘焊接装置。

背景技术

盾构/TBM作为地下工程的重要施工装备，在隧道建设方面发挥着越来越重要的作用。由于盾构刀盘为超大、超重的结构件，一般采用分块制造工艺，将盾构刀盘分块后在隧道工程现场组装、焊接。这种组装工艺焊接工作量大，对焊接质量要求高。刀盘分块组件结构复杂，虽然采用人工焊接不可避免，但有大量焊缝长，焊接坡口尺寸大的焊接部位可以采用自动化焊接，但目前盾构现场焊接均采用人工焊接，存在着焊接工作强度高、焊接工作效率低、焊接质量难以控制的难题，容易出现返工的现象，不利于盾构装备性能控制及施工进度管理，同时也造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的就是为了解决当前盾构刀盘现场组装焊接中，长大焊缝焊接工作强度高、焊接效率低、焊接质量难以控制的问题。

本发明方案是：一种盾构刀盘焊接装置，包括基座，设置于基座上的横向驱动机构，与横向驱动机构垂直设置的纵向驱动机构，设置于纵向驱动机构上的焊枪；所述基座包括设置于刀盘分块上部的第一基座和设置于刀盘分块下部的第二基座；所述横向驱动机构包括设置于第二基座上的横向伺服电机，与横向伺服电机的输出轴通过联轴器连接的横向滚珠丝杠；所述纵向驱动机构包括设置于电机座上的纵向伺服电机，与纵向伺服电机的输出轴通过联轴器连接的纵向滚珠丝杠，与纵向滚珠丝杠平行设置的导向杆；所述横向滚珠丝杠通过圆锥滚子轴承固定于第二基座上，所述纵向滚珠丝杆通过圆锥滚子轴承固定在第一基座和第二基座之间，所述纵向伺服电机的电机座设置于横向滚珠丝杠上；所述横向伺服电机和纵向伺服电机分别连接于工控机上。

进一步，所述第一基座和第二基座为钢板结构，采用工字钢通过螺栓分别固定于刀盘分块的上部和下部。

进一步，所述第一基座和第二基座上均设置有实现焊枪横向移动的的直线导轨，纵向滚珠丝杠上端的圆锥滚子轴承通过轴承座设置于第一基座上的直线导轨滑块上，纵向滚珠丝杠下端的圆锥滚子轴承通过轴承座设置于第二基座上的直线导轨滑块上，两个圆锥滚子轴承均可沿直线导轨滑块横向移动。

进一步，所述导向杆与纵向滚珠丝杠上下两端的轴承座螺纹连接。

进一步，所述焊枪设置于焊枪座上，所述焊枪座设置于纵向滚珠丝杠于导向杆上，并可沿总线滚珠丝杆和导向杆纵向移动。

更具体，本发明设置横向驱动机构与纵向驱动机构，可使焊枪进行横向移动和纵向移动，采用第一基座和第二基座配合使用，能够牢固的固定于刀盘分块上，灵活程度高；采用工控机控制两个伺服电机的输出转速，控制焊枪座和电机座的移动速度和移动距离；采用滚珠丝杠移动均匀、精准。

步骤1：将所述第一基座和第二基座固定于需要焊接的焊缝前方，使得焊枪口对准焊缝；

步骤2：打开焊枪，通过工控机控制横向伺服电机与纵向伺服电机的转速，进行焊缝焊接；

步骤3：焊接结束后，关闭焊枪，然后关闭两个伺服电机及工控机。

本发明有益效果：本发明结构简单，使用方便，替代了传统盾构刀盘大型结构件的人工焊接，降低焊接工作强度，同时，提高焊接质量的稳定性和焊接效率；本发明对于大量焊缝长，焊接坡口尺寸大的焊接部位可以实现自动化焊接，彻底解决了当前盾构刀盘现场焊接过程中人工焊接工作强度高、焊接效率低，焊接质量难以控制的问题。

附图说明

图1是本发明盾构刀盘焊接装置的使用俯视结构示意图；

图2是本发明盾构刀盘焊接装置的立体方向结构示意图；

图3是本发明盾构刀盘焊接装置的主视方向结构示意图；

图4是本发明盾构刀盘焊接装置的左视方向结构示意图；

图5是本发明盾构刀盘焊接装置的使用状态结构示意图；

图中标号：1为基座，2为横向驱动机构，3为纵向驱动机构，4为焊枪，5为刀盘分块，6为联轴器，7为圆锥滚子轴承，8为工控机，9为滑动轴承座，10为滚子轴承座，11为第一基座，12为第二基座，13为开口，14为直线导轨，15为工字钢；21为横向伺服电机，22为横向滚珠丝杠，23为横向螺母；31为电机座，32为纵向伺服电机，33为纵向滚珠丝杠，34为导向杆，35为纵向螺母，36为连接板，37为螺纹孔，41为焊枪座，42为焊缝。

具体实施方式

下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。

如图1-5所示，本发明提供一种盾构刀盘焊接装置，包括基座1，设置于基座1上的横向驱动机构2，与横向驱动机构2垂直设置的纵向驱动机构3，设置于纵向驱动机构3上的焊枪4；所述基座1包括设置于刀盘分块5上部的第一基座11和设置于刀盘分块5下部的第二基座12；所述横向驱动机构2包括设置于第二基座12上的横向伺服电机21，与横向伺服电机21的输出轴通过联轴器6连接的横向滚珠丝杠22；所述纵向驱动机构3包括设置于电机座31上的纵向伺服电机32，与纵向伺服电机32的输出轴通过联轴器6连接的纵向滚珠丝杠33，与纵向滚珠丝杠33平行设置的导向杆34；所述横向滚珠丝杠22的两端通过圆锥滚子轴承7固定于第二基座12上，所述纵向滚珠丝杆33通过圆锥滚子轴承7固定在第一基座11和第二基座12之间，所述纵向伺服电机32的电机座31设置于横向滚珠丝杠22上；所述横向伺服电机21和纵向伺服电机32分别连接于工控机8上。

在本发明的实施例中，所述第一基座11为竖直设置的方型钢板，所述第二基座12为L型钢板，并采用工字钢15通过螺栓分别固定于刀盘分块5的上部和下部。在方型钢板与L型钢板的竖直板上对应开设有开口13，在两个开口的外侧设置有直线导轨14，所述纵向滚珠丝杠33上端的圆锥滚子轴承7通过滑动轴承座9设置于第一基座11的外侧的直线导轨14，纵向滚珠丝杠33下端的圆锥滚子轴承7通过滑动轴承座9设置于第二基座12外侧的直线导轨14内，两个圆锥滚子轴承7均可沿直线导轨14横向移动。

其中开口13的宽度不小于直线导轨14的长度，保证滑动轴承座9可以滑动。

在第一基座11与第二基座12上的滑动轴承座9上对应设置有螺纹孔37，所述导向杆34与滑动轴承座8螺纹连接。

更具体的，所述横向滚珠丝杠22上的圆锥滚子轴承7设置于滚子轴承座10上，所述滚子轴承座10平行固定于第二基座12上。

所述焊枪4设置于焊枪座41上，所述焊枪座41设置于纵向滚珠丝杠33和导向杆34上，并可沿纵向滚珠丝杆33和导向杆34纵向移动。

在本发明的另一实施例中，所述电机座31的下方竖直设置有连接板36，横向滚珠丝杠22穿过连接板34，采用此种结构，电机座31可沿横向滚珠丝杠22横向运动。

更具体的，滚珠丝杠包括丝杠和螺母，所述焊枪座41设置于纵向滚珠丝杠的纵向螺母35上，所述连接板36设置于横向滚珠丝杠的横向螺母23上。

更具体的，本发明所述的联轴器采用梅花联轴器，梅花联轴器具有成本低，互换性好的特点，尤其应用在本发明中，使得转速更为稳定。

更具体的，所述工控机为（Industrial Personal Computer，IPC）即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称，采用IPC-610H型号的工控机。

一种采用上述盾构刀盘焊接装置的焊接方法，包含有以下步骤：

步骤1：将所述第一基座和第二基座固定于需要焊接的焊缝42前方，使得焊枪口对准焊缝42；

步骤2：打开焊枪，通过工控机控制横向伺服电机与纵向伺服电机的转速，进行焊缝42焊接；

步骤3：焊接结束后，关闭焊枪，然后关闭两个伺服电机及工控机。

本发明实现了对于大量焊缝42长，焊接坡口尺寸大的焊接部位可以采用自动化焊接，使盾构刀盘现场焊接过程焊接效率高，焊接质量好，并且本发明结构简单，应用灵活，本发明还可以应用到其他工程中带有长大焊缝42的还接工作中，操作性强、适用范围广。

上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (6)

1.一种盾构刀盘焊接装置，其特征在于，包括基座，设置于基座上的横向驱动机构，与横向驱动机构垂直设置的纵向驱动机构，设置于纵向驱动机构上的焊枪；所述基座包括设置于刀盘分块上部的第一基座和设置于刀盘分块下部的第二基座；所述横向驱动机构包括设置于第二基座上的横向伺服电机，与横向伺服电机的输出轴通过联轴器连接的横向滚珠丝杠；所述纵向驱动机构包括设置于电机座上的纵向伺服电机，与纵向伺服电机的输出轴通过联轴器连接的纵向滚珠丝杠，与纵向滚珠丝杠平行设置的导向杆；所述横向滚珠丝杠通过圆锥滚子轴承固定于第二基座上，所述纵向滚珠丝杆通过圆锥滚子轴承固定在第一基座和第二基座之间，所述纵向伺服电机的电机座设置于横向滚珠丝杠上；所述横向伺服电机和纵向伺服电机分别连接于工控机上。

2.根据权利要求1所述的盾构刀盘焊接装置，其特征在于，所述第一基座和第二基座为钢板结构，采用工字钢通过螺栓分别固定于刀盘分块的上部和下部。

3.根据权利要求2所述的盾构刀盘焊接装置，其特征在于，所述第一基座和第二基座上均设置有实现焊枪横向移动的直线导轨，纵向滚珠丝杠上端的圆锥滚子轴承通过轴承座设置于第一基座上的直线导轨滑块上，纵向滚珠丝杠下端的圆锥滚子轴承通过轴承座设置于第二基座上的直线导轨滑块上，两个圆锥滚子轴承及其轴承座均可随着直线导轨滑块横向移动。

4.根据权利要求1所述的盾构刀盘焊接装置，其特征在于，所述导向杆与纵向滚珠丝杠上下两端的轴承座螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的盾构刀盘焊接装置，其特征在于，所述焊枪设置于焊枪座上，所述焊枪座设置于纵向滚珠丝杠于导向杆上，并可沿总线滚珠丝杆和导向杆纵向移动。

6.一种采用权利要求1所述的盾构刀盘焊接装置的焊接方法，其特征在于，包含有以下步骤：

步骤1：将所述第一基座和第二基座固定于需要焊接的焊缝前方，使得焊枪口对准焊缝；

步骤2：打开焊枪，通过工控机控制横向伺服电机与纵向伺服电机的转速，进行焊缝焊接；

步骤3：焊接结束后，关闭焊枪，然后关闭两个伺服电机及工控机。