專利名稱：全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控摩擦疊焊機(jī)。特別是涉及一種用于海底管線與導(dǎo)管架的摩擦疊焊修復(fù)的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界海底資源得到各國的高度重視，海底資源的開采利用愈演愈烈。用于海底資源開采的設(shè)備的修復(fù)也相應(yīng)的被重視起來。專利文獻(xiàn)CN101244485和CN2010559382公開了一種水下摩擦疊焊設(shè)備。該設(shè)備主要包括位于水下的摩擦主軸頭、水下操作機(jī)械手、自動刀庫、換刀機(jī)構(gòu)和水下遙控機(jī)器人，以及位于水上的液壓動力系統(tǒng)，電控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。水下機(jī)器人通過滑動固定座固定在待修復(fù)裂紋附近，由機(jī)械手完成焊接。其中整個裝置僅由單個滑動固定座固定，而焊接過程中主軸頭部位受到較大的軸向力，使裝置受力不均勻，對結(jié)構(gòu)的剛度有較大的影響；另外由于被修復(fù)裂紋的形狀可能不規(guī)則，而機(jī)械手的工作范圍有限，就需要移動滑動固定座，給定位精度，焊接精度帶來不利影響；而且機(jī)械手的設(shè)計、控制均比較復(fù)雜，不利于提高工作的可靠性和成本的節(jié)約。綜上述，上述結(jié)構(gòu)的局限性在于結(jié)構(gòu)布置不夠合理，剛度易受影響，夾緊機(jī)構(gòu)適應(yīng)性差，控制復(fù)雜，不夠經(jīng)濟(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種適用于海底管線與導(dǎo)管架的摩擦疊焊修復(fù)的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，包括弧形機(jī)架和焊接機(jī)構(gòu)，設(shè)置在弧形機(jī)架上面的用于支撐焊接機(jī)構(gòu)分別沿弧形機(jī)架的軸向和環(huán)向移動的移動支架，分別設(shè)置在弧形機(jī)架兩側(cè)的用于固定被焊管件的夾緊機(jī)構(gòu)。所述的弧形機(jī)架包括有兩個結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置的弧形側(cè)板和連接在兩個弧形側(cè)板內(nèi)側(cè)之間的支撐肋，所述的夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在兩個弧形側(cè)板的外側(cè)，在所述的弧形側(cè)板的上圓弧的邊緣上沿弧向設(shè)置有用于與所述的移動支架相結(jié)合的端面齒盤，在弧形側(cè)板的內(nèi)側(cè)安裝有用于支撐移動支架沿弧形機(jī)架移動的環(huán)向移動滾輪軌道。所述的移動支架包括有兩個對稱設(shè)置的側(cè)板，所述的兩個側(cè)板的內(nèi)側(cè)之間沿弧形機(jī)架的軸向?qū)ΨQ的設(shè)置有兩條倒L型橫梁，所述的兩個L型橫梁中的一個L型橫梁的上水平面上設(shè)置有用于與所述的焊接機(jī)構(gòu)相結(jié)合的軸向移動齒條，所述的兩個L型橫梁的上水平面上分別設(shè)置有與所述的軸向移動齒條相平行的用于支撐焊接機(jī)構(gòu)沿弧形機(jī)架的軸向移動的軸向移動滾輪軌道，所述的側(cè)板的外側(cè)固定設(shè)置有水平支架，所述的水平支架上設(shè)置有環(huán)向移動馬達(dá)，所述的環(huán)向移動馬達(dá)的輸出齒輪貫穿所述的水平支架與設(shè)置在弧形機(jī)架上的端面齒盤相嚙合，所述的側(cè)板的外側(cè)還固定設(shè)置有用于沿弧形機(jī)架上的環(huán)向移動滾輪軌道滾動的環(huán)向移動滾輪，所述的水平支架上在環(huán)向移動馬達(dá)的兩側(cè)還分別設(shè)置有環(huán)向鎖緊液壓缸，所述的環(huán)向鎖緊液壓缸的活塞桿貫穿水平支架。所述的焊接機(jī)構(gòu)包括有設(shè)置在移動支架中的支撐框架，固定設(shè)置在支撐框架中且上、下貫穿支撐框架的上板和下板的主軸頭，所述的支撐框架的上板上設(shè)置有軸向移動馬達(dá)，所述的軸向移動馬達(dá)的輸出齒輪貫穿上板與設(shè)置在移動支架的L型橫梁上的軸向移動齒條相嚙合，所述的上板的四個端角上分別各設(shè)置一個橫向鎖緊液壓缸，所述的橫向鎖緊液壓缸活塞桿貫穿上板，所述的上板上還上、下貫穿的設(shè)置有用于沿設(shè)置在移動支架的L型橫梁上的軸向移動滾輪軌道滾動的軸向移動滾輪。所述的主軸頭包括有通過法蘭盤固定在支撐框架上的缸筒，所述缸筒的筒壁上分別形成有第一油口和第二油口，所述的缸筒內(nèi)設(shè)置有活塞，所述的活塞的下端貫穿缸筒的下端口，所述的活塞與缸筒的內(nèi)周壁之間分別形成有與所述的第一油口連通的第一油室和與所述的第二油口相連通的第二油室，所述的活塞與缸筒的內(nèi)周壁之間設(shè)置有密封圈，所述的活塞為上、下貫通的筒結(jié)構(gòu)，并在液壓的驅(qū)動下沿缸筒的軸向移動，所述活塞的下端口依次套有用于軸端密封的第一密封件和第二密封件，所述活塞的上端設(shè)置有用于引導(dǎo)活塞沿軸線移動并能防止活塞轉(zhuǎn)動的導(dǎo)向桿，所述的導(dǎo)向桿的一端固定連接在缸筒端蓋上，另一端插入到形成在活塞的活塞壁上的導(dǎo)向槽內(nèi)，所述缸筒的頂端設(shè)置有主軸馬達(dá)，所述主軸馬達(dá)的輸出軸貫穿缸筒端蓋位于缸筒內(nèi)，所述的活塞內(nèi)通過軸承支撐的設(shè)置有主軸，所述主軸的上端通過花鍵連軸器與所述主軸馬達(dá)的輸出軸相連，所述主軸的下端貫穿第二密封件連接用于夾持塞棒的彈簧夾頭。所述的花鍵連軸器包括有花鍵聯(lián)軸器外筒、第一套筒和第二套筒，所述的花鍵聯(lián)軸器外筒的內(nèi)周壁上形成有花鍵，所述的第一套筒和第二套筒(54)的內(nèi)周壁和外周壁上分別形成有花鍵，所述的第一套筒可移動的位于花鍵聯(lián)軸器外筒的下端口內(nèi)，第一套筒的內(nèi)周與所述的主軸的上端部為過盈配合，所述的第二套筒位于花鍵聯(lián)軸器外筒的上端口內(nèi)并與該花鍵聯(lián)軸器外筒為過盈配合，所述的第二套筒的內(nèi)周與所述的主軸馬達(dá)的輸出軸為過盈配合。所述的第二套筒上端口的外周固定連接有轉(zhuǎn)速傳感器，所述的缸筒的內(nèi)周壁上且位于活塞的上端固定設(shè)置有位移傳感器。所述的夾緊機(jī)構(gòu)包括有對稱的設(shè)置在弧形側(cè)板外側(cè)面上的兩個固定件，兩端分別與所述的兩個固定件相連的用于固定被焊管件的夾緊鏈條，所述的固定件上形成有上、下貫通的通孔，所述的夾緊鏈條的兩端分別固定連接有具有外螺紋的連接螺桿，所述的連接螺桿貫穿固定件的通孔并通過螺母可調(diào)節(jié)的連接在固定件上。所述的弧形側(cè)板的底部周邊為倒V形結(jié)構(gòu)。所述的夾緊機(jī)構(gòu)包括有由分別位于被焊管件的兩側(cè)用于夾緊被焊管件的夾緊片和一體形成在夾緊片兩側(cè)上端的兩個旋轉(zhuǎn)臂構(gòu)成的兩個夾緊手爪，每一個夾緊手爪的兩個旋轉(zhuǎn)臂分別通過固定在兩個弧形側(cè)板外側(cè)面上的旋轉(zhuǎn)臂軸可旋轉(zhuǎn)的連接在兩個弧形側(cè)板的外側(cè)面上，所述的每一個旋轉(zhuǎn)臂的端部都可旋轉(zhuǎn)的連接一夾緊液壓缸的活塞桿的端部，所述的夾緊液壓缸通過固定設(shè)置在弧形側(cè)板外側(cè)面上的支撐軸可旋轉(zhuǎn)的連接在弧形側(cè)板的外側(cè)面上。本發(fā)明的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，采用全液壓驅(qū)動和可重構(gòu)設(shè)計，一方面可較好的適應(yīng)水下作業(yè)的惡劣環(huán)境，另一方面可根據(jù)工作要求快速設(shè)計出所需產(chǎn)品，通過模塊的重組或更換，以適應(yīng)不同的被修復(fù)缺陷。本發(fā)明中主軸頭部分密封可靠，即可實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動又可實現(xiàn)軸向移動并輸出較大的軸向力，轉(zhuǎn)動由大流量液壓馬達(dá)驅(qū)動，軸向移動通過液壓缸和花鍵聯(lián)軸器實現(xiàn)；機(jī)架的固定通過鏈條實現(xiàn)，因為鏈條夾緊可以形成閉環(huán)，夾緊較為可靠；鎖緊機(jī)構(gòu)由對稱布置的機(jī)械自鎖式夾緊油缸實現(xiàn)，主軸頭工作時鎖緊，需要移動時通過液壓壓力松開，夾緊油缸內(nèi)部有碟簧，可輸出較大的力以實現(xiàn)鎖緊，保證焊接過程順利安全進(jìn)行；橫向移動機(jī)構(gòu)和環(huán)向移動機(jī)構(gòu)能實現(xiàn)主軸頭部分的姿態(tài)調(diào)整，以便對形狀復(fù)雜的裂縫實施焊接。橫向移動由液壓馬達(dá)驅(qū)動齒輪齒條實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單可靠；環(huán)向移動由液壓馬達(dá)驅(qū)動齒輪、端面齒盤實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠。機(jī)架整體上采用對稱結(jié)構(gòu)，以保證其剛度和承載特性。本發(fā)明的有益效果在于:I)采用可重構(gòu)設(shè)計，效率高，成本低。2)采用全液壓驅(qū)動，可較好的適應(yīng)水下作業(yè)的復(fù)雜環(huán)境。3)整機(jī)布局基本上采用對稱布置，通過兩塊橫梁和四根拉桿來保證整機(jī)的剛度，且有較大的工作范圍。橫向移動由齒輪齒條實現(xiàn)，環(huán)向移動由端面齒盤實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠。鎖緊機(jī)構(gòu)由機(jī)械式自鎖油缸實現(xiàn)，在調(diào)整好主軸頭位置后，通過鎖緊保證準(zhǔn)確的工作位置。夾緊機(jī)構(gòu)由鏈條和V形塊實現(xiàn)，采用鏈?zhǔn)綂A緊可以形成閉環(huán)，夾緊較為可靠，鏈條一端固定，另一端通過搬手掛鉤的形式鎖緊，操作也較為方便。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是圖1的斷面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是焊接機(jī)構(gòu)部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的主軸頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1:弧形機(jī)架2:移動支架3:被焊管件4:夾緊機(jī)構(gòu)5:焊接機(jī)構(gòu)6:弧形側(cè)板7:支撐肋8:端面齒盤9:環(huán)向移動滾輪軌道10:側(cè)板11:L型橫梁12:軸向移動齒條13:軸向移動滾輪軌道14:水平支架15:橫向移動馬達(dá)16:環(huán)向鎖緊液壓缸17:支撐框架18:上板19:下板20:主軸頭21:軸向移動馬達(dá)22:橫向鎖緊液壓缸23:軸向移動滾輪24:固定件25:夾緊鏈條26:連接螺桿27:螺母28:支撐軸
29:夾緊液壓缸30:活塞桿31:夾緊片32:旋轉(zhuǎn)臂33:夾緊手爪34:旋轉(zhuǎn)臂軸35:環(huán)向移動滾輪36:主軸37:主軸馬達(dá)38:花鍵聯(lián)軸器39:缸筒40:活塞41:第一油口42:第二油口43:軸承44:第二密封件45:第一油室46:第二油室47:導(dǎo)向桿48:塞棒49:彈簧夾頭50:轉(zhuǎn)速傳感器51:位移傳感器52:法蘭盤53:第一套筒54:第二套筒55:導(dǎo)向槽56:花鍵聯(lián)軸器外筒57:第一密封件58:缸筒端蓋
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置做出詳細(xì)說明。本發(fā)明的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置采用可重構(gòu)設(shè)計，需先對疊焊機(jī)進(jìn)行模塊劃分。根據(jù)相關(guān)度矩陣，采用MATLAB聚類分析工具，利用模塊劃分計算公式，將疊焊機(jī)分為4個模塊，即主軸頭模塊，橫向移動模塊，環(huán)向移動模塊，夾緊模塊。通過在各模塊間設(shè)計適當(dāng)?shù)慕涌?，實現(xiàn)模塊間的組合、互換，以在現(xiàn)有的產(chǎn)品基礎(chǔ)上根據(jù)需求快速重構(gòu)出所需的產(chǎn)品，大大提高效率，降低成本。如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，包括:弧形機(jī)架I和焊接機(jī)構(gòu)5，設(shè)置在弧形機(jī)架I上面的支撐焊接機(jī)構(gòu)5分別沿弧形機(jī)架I的軸向和環(huán)向移動的移動支架2，分別設(shè)置在弧形機(jī)架I兩側(cè)的用于固定被焊管件3的夾緊機(jī)構(gòu)4。所述的弧形機(jī)架I包括有兩個結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置的弧形側(cè)板6和連接在兩個弧形側(cè)板6內(nèi)側(cè)之間的支撐肋7，所述的夾緊機(jī)構(gòu)4設(shè)置在兩個弧形側(cè)板6的外側(cè)，在所述的弧形側(cè)板6的上圓弧的邊緣上沿弧向設(shè)置有用于與所述的移動支架2中的環(huán)向移動馬達(dá)輸出齒輪相嚙合的端面齒盤8，在弧形側(cè)板6的內(nèi)側(cè)安有用于支撐移動支架2沿弧形機(jī)架I移動的環(huán)向移動滾輪軌道9。所述的移動支架2包括 有兩個對稱設(shè)置的側(cè)板10，所述的兩個側(cè)板10的內(nèi)側(cè)之間沿弧形機(jī)架I的軸向?qū)ΨQ的設(shè)置有兩條倒L型橫梁11，所述的兩個L型橫梁11中的一個L型橫梁11的上水平面上設(shè)置有用于與所述的焊接機(jī)構(gòu)5中的橫向移動馬達(dá)輸出齒輪相嚙合的軸向移動齒條12，所述的兩個L型橫梁11的上水平面上分別設(shè)置有與所述的軸向移動齒條12相平行的用于支撐焊接機(jī)構(gòu)5沿弧形機(jī)架I的軸向移動的軸向移動滾輪軌道13，所述的側(cè)板10的外側(cè)固定設(shè)置有水平支架14，所述的水平支架14上設(shè)置有環(huán)向移動馬達(dá)15，所述的環(huán)向移動馬達(dá)15的輸出齒輪貫穿所述的水平支架14與設(shè)置在弧形機(jī)架I上的端面齒盤8相嚙合，所述的側(cè)板10的外側(cè)還固定設(shè)置有用于沿弧形機(jī)架I上的環(huán)向移動滾輪軌道9滾動的環(huán)向移動滾輪35，所述的水平支架14上在環(huán)向移動馬達(dá)15的兩側(cè)還分別設(shè)置有環(huán)向鎖緊液壓缸16，所述的環(huán)向鎖緊液壓缸16的活塞桿貫穿水平支架14?；⌒螜C(jī)架I和移動支架2共同構(gòu)成了橫向移動機(jī)構(gòu)和環(huán)向移動機(jī)構(gòu)，從而實現(xiàn)主軸頭部分的姿態(tài)調(diào)整，以便對形狀復(fù)雜的裂縫實施焊接。橫向移動由液壓馬達(dá)驅(qū)動齒輪齒條實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單可靠；環(huán)向移動由液壓馬達(dá)驅(qū)動齒輪、端面齒盤實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠。機(jī)架整體上采用對稱結(jié)構(gòu)，以保證其剛度和承載特性。多個對稱設(shè)置的機(jī)械自鎖式鎖緊液壓缸構(gòu)成了鎖緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)主軸頭工作時橫向鎖緊液壓缸的活塞桿在碟簧作用下伸出，使下板19和橫梁11接觸并摩擦，實現(xiàn)橫向鎖緊；環(huán)向鎖緊缸伸出使側(cè)板10和環(huán)向滾輪軌道9下圓弧面接觸并摩擦，實現(xiàn)環(huán)向鎖緊，夾緊油缸內(nèi)部有碟簧，可輸出較大的力以實現(xiàn)鎖緊，保證焊接過程順利安全進(jìn)行。需要橫向移動機(jī)構(gòu)和環(huán)向移動機(jī)構(gòu)移動時通過液壓壓力松開。如圖4所示，所述的焊接機(jī)構(gòu)5包括有設(shè)置在移動支架2中的支撐框架17，固定設(shè)置在支撐框架17中且上、下貫穿支撐框架17的上板18和下板19的主軸頭20。主軸頭部分密封可靠，本身即可實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動又可實現(xiàn)軸向移動并輸出較大的軸向力，轉(zhuǎn)動由大流量液壓馬達(dá)驅(qū)動，軸向移動通過液壓缸和滑動聯(lián)軸器實現(xiàn)。所述的支撐框架17的上板18上設(shè)置有軸向移動馬達(dá)21，所述的軸向移動馬達(dá)21的輸出齒輪貫穿上板18與設(shè)置在移動支架2的L型橫梁11上的軸向移動齒條12相嚙合，所述的上板18的四個端角上分別各設(shè)置一個橫向鎖緊液壓缸22，所述的鎖緊液壓缸22活塞桿貫穿上板18，所述的上板18上還上、下貫穿的設(shè)置有用于沿設(shè)置在移動支架2的L型橫梁11上的軸向移動滾輪軌道13滾動的軸向移動滾輪23。如圖6所示，所述的主軸頭20包括有通過法蘭盤52固定在支撐框架17上的缸筒39，所述缸筒39的筒壁上分別形成有第一油口 41和第二油口 42，所述的缸筒39內(nèi)設(shè)置有活塞40，所述的活塞40的下端貫穿缸筒39的下端口，所述的活塞40與缸筒39的內(nèi)周壁之間分別形成有與所述的第一油口 41連通的第一油室45和與所述的第二油口 42相連通的第二油室46，所述的活塞40與缸筒39的內(nèi)周壁之間設(shè)置有密封圈，所述的活塞40為上、下貫通的筒結(jié)構(gòu)，并在液壓的驅(qū)動下沿缸筒39的軸向移動，所述活塞40的下端口依次套有用于軸端密封的第一密封件57和第二密封件44，所述活塞40的上端設(shè)置有用于引導(dǎo)活塞40沿軸線移動并能防止活塞40轉(zhuǎn)動的導(dǎo)向桿47，所述的導(dǎo)向桿47的一端固定連接在缸筒端蓋58上，另一端插入到形成在活塞40的活塞壁上的導(dǎo)向槽55內(nèi)，所述缸筒39的頂端設(shè)置有主軸馬達(dá)37，所述主軸馬達(dá)37的輸出軸貫穿缸筒端蓋58位于缸筒39內(nèi)，所述的活塞40內(nèi)通過軸承43支撐的設(shè)置有主軸36，所述主軸36的上端通過花鍵連軸器38與所述主軸馬達(dá)37的輸出軸相連，所述主軸36的下端貫穿第二密封件44連接用于夾持塞棒48的彈黃夾頭49。所述的花鍵連軸器38包括有花鍵聯(lián)軸器外筒56、第一套筒53和第二套筒54，所述的花鍵聯(lián)軸器外筒56的內(nèi)周壁上形成有花鍵，所述的第一套筒53和第二套筒54的內(nèi)周壁和外周壁上分別形成有花鍵，所述的第一套筒53可移動的位于花鍵聯(lián)軸器外筒56的下端口內(nèi)，第一套筒53的內(nèi)周與所述的主軸36的上端部為過盈配合，所述的第二套筒54位于花鍵聯(lián)軸器外筒56的上端口內(nèi)并與該花鍵聯(lián)軸器外筒56為過盈配合，所述的第二套筒54的內(nèi)周與所述的主軸馬達(dá)37的輸出軸為過盈配合。所述的第二套筒54上端口的外周固定連接有轉(zhuǎn)速傳感器50，所述的缸筒39的內(nèi)周壁上且位于活塞40的上端固定設(shè)置有位移傳感器51。主軸36既能實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)動又能實現(xiàn)軸向移動，轉(zhuǎn)動由高速主軸馬達(dá)37驅(qū)動，通過花鍵聯(lián)軸器38將轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸36，軸向移動由液壓缸實現(xiàn)，液壓油通過第一油口 41進(jìn)入缸筒內(nèi)部的第一油室45，使活塞40向下移動，第二油室46內(nèi)的液壓油由第二油口 42流回油缸，反之，當(dāng)液壓油由第二油口 42流入第一油口 45流出時，活塞40上移，活塞40的移動帶動主軸36軸向移動，液壓缸和主軸端部均密封良好。如圖1、圖3所示，所述的夾緊機(jī)構(gòu)4包括有對稱的設(shè)置在弧形側(cè)板6外側(cè)面上的兩個固定件24，兩端分別與所述的兩個固定件24相連的用于固定被焊管件3的夾緊鏈條25，所述的固定件24上形成有上、下貫通的通孔，所述的夾緊鏈條25的兩端分別固定連接有具有外螺紋的連接螺桿26，所述的連接螺桿26貫穿固定件24的通孔并通過螺母27可調(diào)節(jié)的連接在固定件24上。所述的弧形側(cè)板6的底部周邊為倒V形結(jié)構(gòu)，夾緊鏈條25和弧形側(cè)板6底部的倒V形結(jié)構(gòu)相配合不僅夾緊可靠，而且對管道直徑有一定的適應(yīng)性。如圖5所示，所述的夾緊機(jī)構(gòu)4還可以采用包括有由分別位于被焊管件3的兩側(cè)用于夾緊被焊管件3的夾緊片31和一體形成在夾緊片31兩側(cè)上端的兩個旋轉(zhuǎn)臂32構(gòu)成的兩個夾緊手爪33，每一個夾緊手爪33的兩個旋轉(zhuǎn)臂32分別通過固定在兩個弧形側(cè)板6外側(cè)面上的旋轉(zhuǎn)臂軸34可旋轉(zhuǎn)的連接在兩個弧形側(cè)板6的外側(cè)面上，所述的每一個旋轉(zhuǎn)臂32的端部都可旋轉(zhuǎn)的連接一夾緊液壓缸29的活塞桿30的端部，所述的夾緊液壓缸29通過固定設(shè)置在弧形側(cè)板6外側(cè)面上的支撐軸28可旋轉(zhuǎn)的連接在弧形側(cè)板6的外側(cè)面上。在發(fā)現(xiàn)并定位水下管道和導(dǎo)管架裂紋后，通過夾緊鏈條25將設(shè)備固定在易于實施焊接的位置，再根據(jù)裂縫的具體位置由橫向移動機(jī)構(gòu)和環(huán)向移動機(jī)構(gòu)調(diào)整主軸頭20的姿態(tài)，然后由橫向鎖緊機(jī)構(gòu)、環(huán)向鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊。主軸頭部分安裝鉆頭，先用鉆頭預(yù)鉆孔，再通過特制的刀具加工出塞孔，更換塞棒，在液壓馬達(dá)驅(qū)動下完成焊接；再更換銑刀，銑去焊接留下的飛邊，至此完成第一個塞焊單元的焊接；再根據(jù)裂紋的走向，做出適當(dāng)?shù)淖藨B(tài)調(diào)整，進(jìn)行下一個塞焊單元的焊接，最終一系列焊接單元相互搭接形成完整的焊縫。
權(quán)利要求
1.一種全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，其特征在于，包括:弧形機(jī)架(I)和焊接機(jī)構(gòu)(5 )，設(shè)置在弧形機(jī)架(I)上面的用于支撐焊接機(jī)構(gòu)(5 )分別沿弧形機(jī)架(O的軸向和環(huán)向移動的移動支架(2)，分別設(shè)置在弧形機(jī)架(I)兩側(cè)的用于固定被焊管件(3)的夾緊機(jī)構(gòu)(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，其特征在于，所述的弧形機(jī)架(I)包括有兩個結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置的弧形側(cè)板(6)和連接在兩個弧形側(cè)板(6)內(nèi)側(cè)之間的支撐肋(7)，所述的夾緊機(jī)構(gòu)(4)設(shè)置在兩個弧形側(cè)板(6)的外側(cè)，在所述的弧形側(cè)板(6)的上圓弧的邊緣上沿弧向設(shè)置有用于與所述的移動支架(2)相結(jié)合的端面齒盤(8)，在弧形側(cè)板(6)的內(nèi)側(cè)安裝有用于支撐移動支架(2)沿弧形機(jī)架(I)移動的環(huán)向移動滾輪軌道(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，其特征在于，所述的移動支架(2)包括有兩個對稱設(shè)置的側(cè)板(10)，所述的兩個側(cè)板(10)的內(nèi)側(cè)之間沿弧形機(jī)架(I)的軸向?qū)ΨQ的設(shè)置有兩條倒L型橫梁(11)，所述的兩個L型橫梁(11)中的一個L型橫梁(11)的上水平面 上設(shè)置有用于與所述的焊接機(jī)構(gòu)(5)相結(jié)合的軸向移動齒條(12)，所述的兩個L型橫梁(11)的上水平面上分別設(shè)置有與所述的軸向移動齒條(12)相平行的用于支撐焊接機(jī)構(gòu)(5)沿弧形機(jī)架(I)的軸向移動的軸向移動滾輪軌道(13)，所述的側(cè)板(10)的外側(cè)固定設(shè)置有水平支架(14)，所述的水平支架(14)上設(shè)置有環(huán)向移動馬達(dá)(15)，所述的環(huán)向移動馬達(dá)(15)的輸出齒輪貫穿所述的水平支架(14)與設(shè)置在弧形機(jī)架(I)上的端面齒盤(8)相嚙合，所述的側(cè)板(10)的外側(cè)還固定設(shè)置有用于沿弧形機(jī)架(I)上的環(huán)向移動滾輪軌道(9 )滾動的環(huán)向移動滾輪(35 )，所述的水平支架(14)上在環(huán)向移動馬達(dá)(15)的兩側(cè)還分別設(shè)置有環(huán)向鎖緊液壓缸(16)，所述的環(huán)向鎖緊液壓缸(16)的活塞桿貫穿水平支架(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，其特征在于，所述的焊接機(jī)構(gòu)(5)包括有設(shè)置在移動支架(2)中的支撐框架(17)，固定設(shè)置在支撐框架(17)中且上、下貫穿支撐框架(17)的上板(18)和下板(19)的主軸頭(20)，所述的支撐框架(17)的上板(18)上設(shè)置有軸向移動馬達(dá)(21)，所述的軸向移動馬達(dá)(21)的輸出齒輪貫穿上板(18)與設(shè)置在移動支架(2)的L型橫梁(11)上的軸向移動齒條(12)相嚙合，所述的上板(18)的四個端角上分別各設(shè)置一個橫向鎖緊液壓缸(22)，所述的橫向鎖緊液壓缸(22)活塞桿貫穿上板(18)，所述的上板(18)上還上、下貫穿的設(shè)置有用于沿設(shè)置在移動支架(2 )的L型橫梁(11)上的軸向移動滾輪軌道(13 )滾動的軸向移動滾輪(23 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，其特征在于，所述的主軸頭(20)包括有通過法蘭盤(52)固定在支撐框架(17)上的缸筒(39)，所述缸筒(39)的筒壁上分別形成有第一油口(41)和第二油口(42)，所述的缸筒(39)內(nèi)設(shè)置有活塞(40)，所述的活塞(40)的下端貫穿缸筒(39)的下端口，所述的活塞(40)與缸筒(39)的內(nèi)周壁之間分別形成有與所述的第一油口(41)連通的第一油室(45)和與所述的第二油口(42)相連通的第二油室(46)，所述的活塞(40)與缸筒(39)的內(nèi)周壁之間設(shè)置有密封圈，所述的活塞(40)為上、下貫通的筒結(jié)構(gòu)，并在液壓的驅(qū)動下沿缸筒(39)的軸向移動，所述活塞(40)的下端口依次套有用于軸端密封的第一密封件(57)和第二密封件(44)，所述活塞(40)的上端設(shè)置有用于引導(dǎo)活塞(40)沿軸線移動并能防止活塞(40)轉(zhuǎn)動的導(dǎo)向桿(47)，所述的導(dǎo)向桿(47)的一端固定連接在缸筒端蓋(58)上，另一端插入到形成在活塞(40)的活塞壁上的導(dǎo)向槽(55)內(nèi)，所述缸筒(39)的頂端設(shè)置有主軸馬達(dá)(37)，所述主軸馬達(dá)(37)的輸出軸貫穿缸筒端蓋(58)位于缸筒(39)內(nèi)，所述的活塞(40)內(nèi)通過軸承(43)支撐的設(shè)置有主軸(36)，所述主軸(36)的上端通過花鍵連軸器(38)與所述主軸馬達(dá)(37)的輸出軸相連，所述主軸(36 )的下端貫穿第二密封件(44 )連接用于夾持塞棒(48 )的彈簧夾頭(49 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，其特征在于，所述的花鍵連軸器(38)包括有花鍵聯(lián)軸器外筒(56)、第一套筒(53)和第二套筒(54)，所述的花鍵聯(lián)軸器外筒(56)的內(nèi)周壁上形成有花鍵，所述的第一套筒(53)和第二套筒(54)的內(nèi)周壁和外周壁上分別形成有花鍵，所述的第一套筒(53)可移動的位于花鍵聯(lián)軸器外筒(56)的下端口內(nèi)，第一套筒(53)的內(nèi)周與所述的主軸(36)的上端部為過盈配合，所述的第二套筒(54)位于花鍵聯(lián)軸器外筒(56)的上端口內(nèi)并與該花鍵聯(lián)軸器外筒(56)為過盈配合，所述的第二套筒(54)的內(nèi)周與所述的主軸馬達(dá)(37)的輸出軸為過盈配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，其特征在于，所述的第二套筒(54)上端口的外周固定連接有轉(zhuǎn)速傳感器(50)，所述的缸筒(39)的內(nèi)周壁上且位于活塞(40 )的上端固定設(shè)置有位移傳感器(51)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，其特征在于，所述的夾緊機(jī)構(gòu)(4)包括有對稱的設(shè)置在弧形側(cè)板(6)外側(cè)面上的兩個固定件(24)，兩端分別與所述的兩個固定件(24)相連的用于固定被焊管件(3)的夾緊鏈條(25)，所述的固定件(24)上形成有上、下貫通的通孔，所述的夾緊鏈條(25)的兩端分別固定連接有具有外螺紋的連接螺桿(26)，所述的連接螺桿(26)貫穿固定件(24)的通孔并通過螺母(27)可調(diào)節(jié)的連接在固定件(24)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，其特征在于，所述的弧形側(cè)板(6)的底部周邊為倒V形結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的`全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，其特征在于，所述的夾緊機(jī)構(gòu)(4)包括有由分別位于被焊管件(3)的兩側(cè)用于夾緊被焊管件(3)的夾緊片(31)和一體形成在夾緊片(31)兩側(cè)上端的兩個旋轉(zhuǎn)臂(32)構(gòu)成的兩個夾緊手爪(33),每一個夾緊手爪(33)的兩個旋轉(zhuǎn)臂(32)分別通過固定在兩個弧形側(cè)板(6)外側(cè)面上的旋轉(zhuǎn)臂軸(34)可旋轉(zhuǎn)的連接在兩個弧形側(cè)板(6)的外側(cè)面上，所述的每一個旋轉(zhuǎn)臂(32)的端部都可旋轉(zhuǎn)的連接一夾緊液壓缸(29)的活塞桿(30)的端部，所述的夾緊液壓缸(29)通過固定設(shè)置在弧形側(cè)板(6)外側(cè)面上的支撐軸(28)可旋轉(zhuǎn)的連接在弧形側(cè)板(6)的外側(cè)面上。
全文摘要
一種全液壓驅(qū)動可重構(gòu)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)水下作業(yè)裝置，包括弧形機(jī)架和焊接機(jī)構(gòu)，設(shè)置在弧形機(jī)架上面的支撐焊接機(jī)構(gòu)分別沿弧形機(jī)架的軸向和環(huán)向移動的移動支架，分別設(shè)置在弧形機(jī)架兩側(cè)的用于固定被焊管件的夾緊機(jī)構(gòu)。所述的弧形機(jī)架包括有兩個結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置的弧形側(cè)板和連接在兩個弧形側(cè)板內(nèi)側(cè)之間的支撐肋，所述的夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在兩個弧形側(cè)板的外側(cè)，在所述的弧形側(cè)板的上圓弧的邊緣上沿弧向設(shè)置有用于與所述的移動支架相結(jié)合的端面齒盤，在弧形側(cè)板的內(nèi)側(cè)安裝有用于支撐移動支架沿弧形機(jī)架移動的環(huán)向移動滾輪軌道。本發(fā)明采用全液壓驅(qū)動，可較好的適應(yīng)水下作業(yè)的復(fù)雜環(huán)境。效率高，成本低，且工作范圍大，操作方便。
文檔編號B23K20/12GK103071914SQ20131000990
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者陳永亮, 劉譜 申請人:天津大學(xué)