CN110860777B - 一种层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机，涉及超长轴零部件的高真空电子束焊接机技术领域，主要结构包括真空焊接室、电子枪机构、焊接室真空系统、层叠式局部高真空旋转密封装置和真空箱；左焊接轴零件从真空焊接室左侧插入，并通过层叠式局部高真空旋转密封装置进行动密封，在保障左焊接轴零件转动的同时，还能保障真空焊接室内的密封要求，避免密封结构对零件表面的损伤并降低对零件表面的加工精度要求；右焊接轴零件从真空焊接室右侧插入，通过真空箱与真空焊接室密封。从而实现在焊接超长轴时无需建造大型的真空焊接室。

Description

一种层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机

技术领域

本发明涉及超长轴零部件的高真空电子束焊接机技术领域，特别是涉及一种层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机。

背景技术

对于长轴或超长轴零部件的高真空电子束焊接，通常需要设计一台长形或超长型的高真空电子束焊接设备来进行焊接。为了将长形或超长型零件放入真空中焊接，需要制造一个比长形或超长形零件更长的真空焊接室，同时需要将各种工夹具及运动机构放入真空室中，这样真空焊接室就需要做得很大，这样大型的真空焊接室，需要配备很大功率的抽真空设备，整个电子束焊接设备不仅造价昂贵，设备的运行费用也很高。有时需要焊接几十米长的超长轴零件时，制造这样超长大型的电子束设备几乎是难以实现的。

此外，常规的轴向局部动密封方式是待焊接零件在旋转过程中，密封件直接在待焊接零件的轴上滑动摩擦进行密封，这就要求待焊接零件的轴表面光滑，不圆度也要求较高，否则密封效果就不好，更达不到高真空密封的要求。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机，将长形或超长形零件需要焊接的部分放入真空室中，从而不需要建造大型的真空焊接室。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机，包括真空焊接室、电子枪机构和焊接室真空系统；所述电子枪机构设置于所述真空焊接室顶部，所述焊接室真空系统设置于所述真空焊接室一侧；

所述真空焊接室一端侧壁上设置有一层叠式局部高真空旋转密封装置，所述真空焊接室一端外部设置有外旋转三爪动力头；

所述真空焊接室另一端位于所述真空焊接室内设置有一内旋转三爪动力头，所述真空焊接室另一端外壁上设置有辅助支撑，所述真空焊接室另一端外壁上设置有可拆卸的真空箱。

可选的，所述真空焊接室的另一侧设置有移动门。

可选的，所述真空焊接室一端外部设置有左部基础架；所述外旋转三爪动力头滑动设置于所述左部基础架上。

可选的，所述真空焊接室一端外部设置有V型辅助支撑和进出料机构，V型辅助支撑顶部设置有两个转轮，底部设置有滚轮，待焊接的长轴零件放置于所述两个转轮上，所述进出料机构用于驱动待焊接的长轴零件的线性移动。

可选的，所述真空焊接室另一端设置有右部基础架，所述真空箱滑动设置于所述右部基础架上。

可选的，所述层叠式局部高真空旋转密封装置包括沿待焊接轴的轴向依次套设于待焊接轴上的多个层叠法兰、端部旋转法兰和外筒；所述多个层叠法兰以及所述层叠法兰与所述端部旋转法兰之间设置有真空密封垫；所述外筒固定设置于所述真空焊接室的外侧壁上，所述外筒内侧套设有内筒，所述内筒与所述外筒之间设置有轴承；所述端部旋转法兰与所述内筒远离所述真空焊接室的端部相连接，所述端部旋转法兰与所述外筒之间设置有密封结构。

可选的，所述层叠法兰包括沿直径切割成两部分的上半法兰和下半法兰。

可选的，所述真空密封垫的内径小于待焊接轴的直径。

可选的，所述外筒上位于所述轴承与所述真空焊接室的外侧壁之间设置有外圈压盖；所述内筒上位于所述轴承与所述真空焊接室的外侧壁之间设置有内圈压盖。

可选的，所述内筒与所述外筒之间设置有两个轴承，所述两个轴承之间设置有内套，所述内套用于将所述两个轴承隔开；

可选的，所述密封结构包括两个并行设置的唇形密封圈，所述两个唇形密封圈之间设置有密封隔垫；

可选的，所述两个唇形密封圈之间设置有油道，所述端部旋转法兰上设置有与所述油道相连通的油口，所述油口上设置有油堵头；

可选的，所述端部旋转法兰靠近所述真空焊接室的端部设置有密封圈挡环；

可选的，所述端部旋转法兰与所述内筒的端部之间设置有O型密封圈；

可选的，所述外筒与所述真空焊接室的外侧壁之间设置有O型密封圈。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中的层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机主要结构包括真空焊接室、电子枪机构、焊接室真空系统、层叠式局部高真空旋转密封装置和真空箱；左焊接轴零件从真空焊接室左侧插入，并通过层叠式局部高真空旋转密封装置进行动密封，在保障左焊接轴零件转动的同时，还能保障真空焊接室内的密封要求，避免密封结构对零件表面的损伤并降低对零件表面的加工精度要求；右焊接轴零件从真空焊接室右侧插入，通过真空箱与真空焊接室密封。从而实现在焊接超长轴时无需建造大型的真空焊接室。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机的主视结构示意图；

图2为本发明层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机的俯视结构示意图；

图3为本发明层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机的左视结构示意图；

图4为本发明层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机中层叠式局部高真空旋转密封装置的结构示意图；

图5为本发明层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机中层叠式局部高真空旋转密封装置中的层叠法兰的结构示意图；

图6为本发明层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机中层叠式局部高真空旋转密封装置中的层叠法兰的侧向结构示意图；

图7为本发明层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机中进出料机构的结构示意图；

图8为本发明层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机中V型辅助支撑的结构示意图；

图9为本发明层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机中辅助支撑的侧向结构示意图；

图10为本发明层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机中辅助支撑的结构示意图。

附图标记说明：1、V型辅助支撑；2、进出料机构；3、左焊接轴零件；4、左部基础架；5、外旋转三爪动力头；6、中部基础架；7、层叠式局部高真空旋转密封装置；8、电子枪；9、电子枪真空系统；10、右焊接轴零件；11、内旋转三爪动力头；12、真空焊接室；13、辅助支撑；14、控制柜；15、右部基础架；16、真空箱；17、水冷机组；18、水气系统；19、焊接室真空系统；20、操作台；21、监视器；22、移动门；23、直线动密封电动拖板；24、高压电源；25、台架；26、直线导轨；

71、层叠法兰；72、真空密封垫；73、端部旋转法兰；74、密封隔垫；75、油堵头；76、密封圈挡环；77、内筒；78、外筒；79、内套；710、外圈压盖；711、内圈压盖；712、第一内六角螺钉；713、第二内六角螺钉；714、第一O型密封圈；715、第二O型密封圈；716、唇形密封圈；717、第三内六角螺钉；718、深沟球轴承；719、第四内六角螺钉；720、第五内六角螺钉；721、第三O型密封圈；722、高真空焊接室；723、待焊接轴；71-1、上半法兰；71-2、下半法兰；

1-1、第一升降手柄；1-2、第一同步轮；1-3、第一同步带；1-4、第一支撑座；1-5、第一导向板；1-6、第一导柱；1-7、第一导套；1-8、第一升降丝杆副；1-9、第一V型滚轮架；1-10、第一行走滚轮架；

2-1、拖动机构；2-2、第二升降手柄；2-3、第二同步轮；2-4、第二同步带；2-5、联轴器；2-6、第二导柱；2-7、第二导套；2-8、第二V型滚轮架；2-9、第二升降丝杆副；2-10、第二导向板；2-11、第二支撑座；

13-1、六角带螺栓万向球；13-2、滚珠架；13-3、外支撑座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供一种层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机，包括真空焊接室12、电子枪机构和焊接室真空系统19；所述电子枪机构设置于所述真空焊接室12顶部，所述焊接室真空系统19设置于所述真空焊接室12一侧；所述真空焊接室12一端侧壁上设置有一层叠式局部高真空旋转密封装置7，所述真空焊接室12一端外部设置有外旋转三爪动力头5；所述真空焊接室12另一端位于所述真空焊接室12内设置有一内旋转三爪动力头11，所述真空焊接室12另一端外壁上设置有辅助支撑13，所述真空焊接室12另一端外壁上可拆卸的设置有真空箱16。

于本具体实施例中，如图1-10所示，真空焊接室12顶部设置有一直线动密封电动拖板23，电子枪机构设置于直线动密封电动拖板23上，直线动密封电动拖板23的具体结构详见公开号为CN207508509U的专利申请，直线动密封电动拖板23即为带X射线防护的直线局部动密封运动机构，在确保真空焊接室12密封良好的前提下，使电子枪机构能够沿待焊接轴723的轴向进行直线运动，实现电子束与待焊接位置的对准。电子枪机构包括电子枪8和电子枪真空系统9，电子枪真空系统9用于保持电子枪8的真空度。

焊接室真空系统19包括低真空泵、高真空泵、放气阀、真空管道和阀门；启动抽真空程序后真空管道上的阀门打开，开始对焊接真空室抽真空，到达需要的高真空值后，电子枪8开始下束焊接，焊接完成后真空管道的阀门关闭，打开真空系统中的一个放气阀，对真空焊接室12充入大气。

真空焊接室12一侧设置有台架25，台架25用于供操作人员到真空焊接室12的顶部对电子枪机构进行维护和必要的操作。

真空焊接室12左侧设置有左部基础架4，右侧设置有右部基础架15，真空焊接室12正下方还设置有中部基础架6，左部基础架4、中部基础架6和右部基础架15依次连接，且左部基础架4、中部基础架6和右部基础架15的顶部位于真空焊接室12两侧的部分均设置有直线导轨26，外旋转三爪动力头5可滑动的设置于真空焊接室12左侧的直线导轨26上，真空箱16可滑动的设置于真空焊接室12右侧的直线导轨26上。

V型辅助支撑第一支撑座1-4，所述第一支撑座1-4顶部设置有第一V型滚轮架1-9，所述第一V型滚轮架1-9上设置有两个滚轮，所述第一支撑座1-4上位于所述第一V型滚轮架1-9正下方设置有第一导向柱和第一升降丝杆副1-8，所述第一导向柱外套设有第一导向套，所述第一升降丝杆副1-8上传动连接有一第一导向板1-5，所述第一导向柱的底部设置于所述第一导向板1-5上，所述第一升降丝杆副1-8底部与一升降手柄通过同步带动力连接。

进出料机构包括第二支撑座2-11，所述第二支撑座2-11顶部设置有第二V型滚轮架2-8，第二V型滚轮上设置有一V型滚轮，V型滚轮与一电机动力连接；所述第二支撑座2-11上位于所述第二V型滚轮架2-8正下方设置有导柱和第二升降丝杆副2-9，所述第二导向柱外套设有第二导向套，所述第二升降丝杆副2-9上传动连接有一第二导向板2-10，所述第二导向柱的底部设置于所述第二导向板2-10上，所述第二升降丝杆副2-9底部与一第二升降手柄2-2通过同步带动力连接。

辅助支撑包括外支撑座13-3以及设置于外支撑座13-3上的滚珠架13-2，滚珠架13-2上设置有V型结构，在V型结构的内壁顶部设置有多个万向球，万向球为六角带螺栓万向球13-1。

真空箱16与真空焊接室12之间设置密封圈，真空箱16通过多个螺栓固定于真空焊接室12的右侧壁外侧，从而使真空箱16与真空焊接室12之间形成静密封连接。

层叠式局部高真空旋转密封装置7包括沿待焊接轴723的轴向依次套设于待焊接轴723上的多个层叠法兰71、端部旋转法兰73和外筒78；所述多个层叠法兰71以及所述层叠法兰71与所述端部旋转法兰73之间设置有真空密封垫72；所述外筒78固定设置于真空焊接室12的外侧壁上，所述外筒78内侧套设有内筒77，所述内筒77与所述外筒78之间设置有轴承；所述端部旋转法兰73与所述内筒77远离真空焊接室12的端部相连接，所述端部旋转法兰73与所述外筒78之间设置有密封结构。

外筒78通过第四内六角螺钉719安装到真空焊接室12的侧壁上，外筒78与真空焊接室12侧壁之间装有第三O型密封圈721，外筒78内装有两个深沟球轴承718，两个深沟球轴承718之间有内套79隔开，深沟球轴承718内径上装有内筒77，通过第五内六角螺钉720将外圈压盖710固定在外筒78上从而压紧轴承外圈，同样通过第六内六角螺钉将内圈压盖711固定在内筒77上从而压紧轴承内圈。端部旋转法兰73通过第二内六角螺钉713固定在内筒77上，端部旋转法兰73与内筒77的左侧端面上装有第一型密封圈和第二O型密封圈715，第二O型密封圈715位于第一O型密封圈714外侧，端部旋转法兰73与外筒78之间装有两个唇形密封圈716，唇形密封圈716的内径压紧在外筒78的左端外径上，两个唇形密封圈716之间装有密封隔垫74，端部旋转法兰73的右端面上通过第三内六角螺钉717安装了一个密封圈挡环76，将两个唇形密封圈716压紧在端部旋转法兰73的内径槽内，端部旋转法兰73上处于两个旋转轴唇形密封圈716之间的位置上开有一个加油孔，平时通过一个油堵头75将油口堵上。层叠法兰71通过第一内六角螺钉712安装到端部旋转法兰73的端面并逐层互相连接，各层之间压紧一个真空密封垫72，真空密封垫72的内径比待焊接轴723在此处的直径略小0.5-1毫米，当层叠法兰71逐层压紧后，真空密封垫72将待焊接轴723紧紧抱住，实现真空密封垫72与待焊接轴723之间良好的静态真空密封。此装置中，层叠法兰71、端部旋转法兰73、内筒77等通过真空密封垫72抱紧待焊接轴723，而随待焊接轴723一起旋转，旋转动密封是通过两个唇形密封圈716相对于高精度的外筒78表面和形状实现高真空旋转动密封的。真空密封垫72为环形橡胶垫。层叠法兰71设置有三层或多层，并且每层由两个半圆组成一个圆形，如图中的层叠法兰71上半法兰71-1和下半法兰71-2。

焊接时，将真空密封垫72套入待焊接轴723，再将待焊接轴723的右端放进真空焊接室12与待焊接的部分对接，左端处于大气之中可以无限伸长到需要的长度，待焊接零件安装好后，再逐个将层叠法兰71安装在事先套上的各个真空橡胶密封垫之间，逐层压紧之后电子束设备抽真空即可开始焊接。

对于不同轴径的焊接零件，加工对应轴径的层叠法兰71和真空橡胶密封环垫，即可实现各种轴径的局部高真空旋转动密封焊接。

真空焊接室12周围还设置有高压电源24、水冷机组17、水气系统18、操作台20、监视器21和控制柜14，水冷机组17用于为电子枪8和高压电源24的冷却系统提供可控制的冷却水源，水气系统18为设备提供冷却水和压缩空气。

真空焊接室12左端外部设置有V型辅助支撑1和进出料机构2，V型辅助支撑1顶部设置有呈V型分布的两个转轮，底部设置有滚轮，待焊接的长轴零件放置于两个转轮上，所述进出料机构2用于驱动待焊接的长轴零件的线性移动。

本实施例中的层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机，其主要工作过程如下：

将左焊接轴零件3放置于V型辅助支撑1和进出料机构2上，并通过进出料机构2使左焊接轴零件3的右端穿过外旋转三爪动力头5和层叠式局部高真空旋转密封装置7进入真空焊接室12，并通过外旋转三爪动力头5夹紧左焊接轴零件3，完成左焊接轴零件3的动密封设置。将右焊接轴零件10穿过内旋转三爪动力头11伸入真空焊接室12，并通过内旋转三爪动力头11夹紧右焊接轴零件10，将真空箱16推向真空焊接室12，通过螺栓将真空箱16固定于真空焊接室12上，完成右焊接轴零件10的密封设置。关闭移动门22，启动焊接室真空系统19，对真空焊接室12抽真空，启动电子枪真空系统9对电子枪8抽真空，达到预设真空度时，开始进行焊接，焊接结束后，停止抽真空，并开启放气阀，对真空焊接室12充入大气，使真空焊接室12内于外界大气压相平衡，打开移动门22，拆卸真空箱16和层叠式局部高真空旋转密封装置7，将焊接完成后的轴零件从真空焊接室12的左侧取出。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机，其特征在于，包括真空焊接室、电子枪机构和焊接室真空系统；所述电子枪机构设置于所述真空焊接室顶部，所述焊接室真空系统设置于所述真空焊接室一侧；

所述真空焊接室一端侧壁上设置有一层叠式局部高真空旋转密封装置，所述真空焊接室一端外部设置有外旋转三爪动力头；

所述真空焊接室另一端位于所述真空焊接室内设置有一内旋转三爪动力头，所述真空焊接室另一端外壁上设置有辅助支撑，所述真空焊接室另一端外壁上设置有可拆卸的真空箱；

所述层叠式局部高真空旋转密封装置包括沿待焊接轴的轴向依次套设于待焊接轴上的多个层叠法兰、端部旋转法兰和外筒；所述多个层叠法兰以及所述层叠法兰与所述端部旋转法兰之间设置有真空密封垫；所述外筒固定设置于所述真空焊接室的外侧壁上，所述外筒内侧套设有内筒，所述内筒与所述外筒之间设置有两个轴承；所述端部旋转法兰与所述内筒远离所述真空焊接室的端部相连接，所述端部旋转法兰与所述外筒之间设置有密封结构；

所述外筒上位于所述轴承与所述真空焊接室的外侧壁之间设置有外圈压盖；所述内筒上位于所述轴承与所述真空焊接室的外侧壁之间设置有内圈压盖；

两个所述轴承之间设置有内套，所述内套用于将两个所述轴承隔开；

所述密封结构包括两个并行设置的唇形密封圈，所述两个唇形密封圈之间设置有密封隔垫；

所述两个唇形密封圈之间设置有油道，所述端部旋转法兰上设置有与所述油道相连通的油口，所述油口上设置有油堵头；

所述端部旋转法兰靠近所述真空焊接室的端部设置有密封圈挡环；

所述端部旋转法兰与所述内筒的端部之间设置有O型密封圈；

所述外筒与所述真空焊接室的外侧壁之间设置有O型密封圈；

所述真空密封垫的内径小于待焊接轴的直径;

所述层叠法兰包括沿直径切割成两部分的上半法兰和下半法兰。

2.根据权利要求1所述的层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机，其特征在于，所述真空焊接室的另一侧设置有移动门。

3.根据权利要求1所述的层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机，其特征在于，所述真空焊接室一端外部设置有左部基础架；所述外旋转三爪动力头滑动设置于所述左部基础架上。

4.根据权利要求1所述的层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机，其特征在于，所述真空焊接室一端外部设置有V型辅助支撑和进出料机构，V型辅助支撑顶部设置有两个转轮，底部设置有滚轮，待焊接的长轴零件放置于所述两个转轮上，所述进出料机构用于驱动待焊接的长轴零件的线性移动。

5.根据权利要求1所述的层叠式旋转局部密封高真空电子束焊接机，其特征在于，所述真空焊接室另一端设置有右部基础架，所述真空箱滑动设置于所述右部基础架上。