全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備，包括左右對稱設(shè)置的兩套定位夾緊機構(gòu)，在兩套所述定位夾緊機構(gòu)上橫跨有與其沿周向滑動連接的移動支撐架，在每套所述定位夾緊機構(gòu)的外側(cè)設(shè)有與所述移動支撐架連接的周向移動機構(gòu)，在所述移動支撐架上設(shè)有與其沿軸向滑動連接的主軸架，所述主軸架由軸向移動機構(gòu)驅(qū)動，所述軸向移動機構(gòu)安裝在所述移動支撐架，在所述主軸架上安裝有沿縱向設(shè)置的低速主軸頭和高速主軸頭。本實用新型的突出特點是剛度大，主軸工作穩(wěn)定，驅(qū)動精確可靠，定位夾緊機構(gòu)適應性好。
【專利說明】全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及數(shù)控摩擦疊焊機，特別是一種全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]當今世界各國高度重視海底資源，海底資源的開采利用愈演愈烈，從而迫切需要安全、可靠、經(jīng)濟的水下連接修復技術(shù)和裝備。水下機械連接操作復雜，濕法焊接質(zhì)量較差，干法焊接成本較高，而摩擦疊焊技術(shù)具有對水深不敏感，焊接變形小，高效率、低能耗等優(yōu)點，因此近些年得到廣泛應用。
[0003]中國專利文獻CN103071914A在2013年5月I日公開了一種水下摩擦疊焊設(shè)備。該設(shè)備主要包括鏈式夾緊機構(gòu)、鎖緊機構(gòu)、橫向移動機構(gòu)、環(huán)向移動機構(gòu)和機架幾個部分?？蓪崿F(xiàn)主軸頭的橫向移動，環(huán)向移動，鎖緊等動作。該設(shè)備只配置有一個主軸頭用于完成修復過程中的鉆孔、塞焊、切割、打磨工作，由于鉆孔、打磨需要的轉(zhuǎn)速為400r/min左右，塞焊、切割需要的轉(zhuǎn)速為8000r/min左右，且修復對象多為DH36等難加工材料，焊接后還會造成加工硬化，同一主軸頭完成轉(zhuǎn)速差較大的多種工作，容易造成工作不穩(wěn)定。該設(shè)備驅(qū)動均由馬達加減速器驅(qū)動齒條實現(xiàn)，存在傳動側(cè)隙，傳動精度不高，對修復質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。綜上述，上述結(jié)構(gòu)的局限性在于:單主軸完成多種工作，易造成工作不穩(wěn)定；馬達加減速器驅(qū)動齒條的驅(qū)動形式存在傳動側(cè)隙，對修復質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備，該設(shè)備的主軸工作穩(wěn)定。
[0005]本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備，包括左右對稱設(shè)置的兩套定位夾緊機構(gòu)，在兩套所述定位夾緊機構(gòu)上橫跨有與其沿周向滑動連接的移動支撐架，在每套所述定位夾緊機構(gòu)的外側(cè)設(shè)有與所述移動支撐架連接的周向移動機構(gòu)，在所述移動支撐架上設(shè)有與其沿軸向滑動連接的主軸架，所述主軸架由軸向移動機構(gòu)驅(qū)動，所述軸向移動機構(gòu)安裝在所述移動支撐架，在所述主軸架上安裝有沿縱向設(shè)置的低速主軸頭和高速主軸頭。
[0006]所述高速主軸頭包括固定在所述移動支撐架上的缸筒，在所述缸筒內(nèi)安裝有活塞，所述活塞設(shè)有中空結(jié)構(gòu)，在所述活塞的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝有主軸，所述主軸由液壓馬達驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，所述液壓馬達固定在所述活塞的上端；所述低速主軸頭的結(jié)構(gòu)與所述高速主軸頭的結(jié)構(gòu)相同。
[0007]所述周向移動機構(gòu)包括與所述移動支撐架連接的滑塊，所述滑塊與連接塊通過柱銷鉸接，所述連接塊固定在周向驅(qū)動伺服油缸的缸體上，所述滑塊由所述周向驅(qū)動伺服油缸驅(qū)動，所述周向驅(qū)動伺服油缸固定在所述定位夾緊機構(gòu)上，在所述移動支撐架的外側(cè)設(shè)有縱向滑軌，所述縱向滑軌上裝配有所述滑塊。
[0008]所述定位夾緊機構(gòu)包括橫截面下周邊為倒V形的定位機構(gòu)和夾緊機構(gòu)；在所述定位機構(gòu)的上面設(shè)有圓弧形導軌，在所述圓弧形導軌上裝配有所述移動支撐架；所述夾緊機構(gòu)包括連接在所述定位機構(gòu)下方的夾具主體，所述夾具主體的內(nèi)周邊與所述定位機構(gòu)的內(nèi)周邊形成封閉結(jié)構(gòu)，在所述夾具主體內(nèi)設(shè)有夾緊塊，所述夾緊塊與所述夾具主體通過沿它們徑向設(shè)置的調(diào)節(jié)桿連接，所述調(diào)節(jié)桿與所述夾緊塊固接，所述調(diào)節(jié)桿與所述夾具主體滑動連接，所述調(diào)節(jié)桿通過內(nèi)螺紋與梯形絲杠連接，所述梯形絲杠與所述夾具主體周向轉(zhuǎn)動軸向固定連接。
[0009]所述主軸架包括上板和下板，所述上板和所述下板由左右并列的兩個套筒連接，一個所述套筒內(nèi)安裝有所述低速主軸頭，另一個所述套筒內(nèi)安裝有所述高速主軸頭。
[0010]所述軸向移動機構(gòu)為軸向驅(qū)動伺服油缸。
[0011]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0012]I)整體采用閉式結(jié)構(gòu)，具有較大剛度。
[0013]2)配置有低速、高速兩個主軸頭，低速主軸頭實現(xiàn)鉆(銑)孔、打磨的功能，高速主軸頭實現(xiàn)塞焊、切割的功能，解決了單主軸頭工作不穩(wěn)定的問題。
[0014]3)所有運動均由數(shù)控系統(tǒng)控制伺服油缸實現(xiàn)，工作精確可靠。
[0015]4)定位夾緊機構(gòu)對管狀物直徑具有較好的適應性。
[0016]綜上所述，本實用新型的突出特點是剛度大，主軸工作穩(wěn)定，驅(qū)動精確可靠，定位夾緊機構(gòu)適應性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的典型焊接軌跡；
[0018]圖2為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本實用新型主軸架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本實用新型主軸的安裝示意圖；
[0021]圖5為本實用新型周向驅(qū)動機構(gòu)的原理圖；
[0022]圖6為本實用新型周向驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7為本實用新型定位夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1:定位機構(gòu)，2:銷軸，3:夾緊機構(gòu)，4:移動支撐架，5:周向(A向)移動機構(gòu)，6:主軸架，7:軸向(X向)移動機構(gòu)，8:低速主軸頭，9:高速主軸頭，1-1:圓弧導軌，3-1:夾具主體，3-2:梯形絲杠，3-3:調(diào)節(jié)桿，3-4:夾緊塊，3-5:螺釘，4-1:導軌，5-1:周向驅(qū)動伺服油缸，5-2:連接塊，5-3:滑塊，6-1:上板，6-2:下板，6_3:套筒，6_4:滑動部件，9_1:缸筒，9-2:法蘭，9-3:活塞，9-4:液壓馬達，9-5:花鍵聯(lián)軸器，9_6:主軸，9_7:塞棒。

【具體實施方式】
[0025]為能進一步了解本實用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0026]請參閱圖2?圖7，一種全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備，包括左右對稱設(shè)置的兩套定位夾緊機構(gòu)，在兩套所述定位夾緊機構(gòu)上橫跨有與其沿周向滑動連接的移動支撐架4，在每套所述定位夾緊機構(gòu)的外側(cè)設(shè)有與所述移動支撐架連接的周向移動機構(gòu)5，在所述移動支撐架4上設(shè)有與其沿軸向滑動連接的主軸架6，所述主軸架6由軸向移動機構(gòu)7驅(qū)動，所述軸向移動機構(gòu)7安裝在所述移動支撐架4，在所述主軸架6上安裝有沿縱向設(shè)置的低速主軸頭8和高速主軸頭9。
[0027]在本實施例中，所述軸向移動機構(gòu)7為軸向驅(qū)動伺服油缸。所述高速主軸頭9包括通過法蘭9-2固定在所述移動支撐架4上的缸筒9-1，在所述缸筒9-1內(nèi)安裝有活塞9-3，所述活塞9-3設(shè)有中空結(jié)構(gòu)，在所述活塞9-3的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝有主軸9-6，所述主軸9-6由液壓馬達9-4驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，所述液壓馬達9-4固定在所述活塞9-3的上端，所述液壓馬達9-4與主軸9-6通過花鍵聯(lián)軸器9-5連接。所述低速主軸頭8的結(jié)構(gòu)與所述高速主軸頭9的結(jié)構(gòu)相同。使用時，在低速主軸頭8的主軸下端連接鉆頭或銑刀，在高速主軸頭9的主軸下端連接塞棒9-7或切片。所述周向移動機構(gòu)5包括與所述移動支撐架4連接的滑塊5-3，所述滑塊5-3與連接塊5-2通過柱銷鉸接，所述連接塊5-2固定在周向驅(qū)動伺服油缸5-1的缸體上，所述滑塊5-3由所述周向驅(qū)動伺服油缸5-1驅(qū)動，所述周向驅(qū)動伺服油缸5-1固定在所述定位夾緊機構(gòu)上；在所述移動支撐架4的外側(cè)設(shè)有縱向滑軌，所述縱向滑軌上裝配有所述滑塊3。所述滑塊5-3通過縱向滑軌帶動所述移動支撐架4沿圓弧導軌1-1轉(zhuǎn)動，所述周向移動驅(qū)動機構(gòu)5的原理圖如圖5所示。
[0028]所述周向驅(qū)動伺服油缸5-1移動X距離時，所述移動支撐架4轉(zhuǎn)過的角度α為:
[0029]a = arctan (X/L1) (I)
[0030]式中:L1為周向驅(qū)動伺服油缸軸線到圓弧導軌軸線的距離。
[0031]所述移動支撐架4轉(zhuǎn)過角度α時，所述滑塊5-3移動的距離L2為:
[0032]L2 = Ll/cos a -LI (2)
[0033]在本實施例中，所述定位夾緊機構(gòu)包括橫截面下周邊為倒V形的定位機構(gòu)I和夾緊機構(gòu)3 ;在所述定位機構(gòu)I的上面設(shè)有圓弧形導軌1-1，在所述圓弧形導軌1-1上裝配有所述移動支撐架4 ;所述夾緊機構(gòu)3包括連接在所述定位機構(gòu)I下方的夾具主體3-1，所述夾具主體3-1的內(nèi)周邊與所述定位機構(gòu)I的內(nèi)周邊形成封閉結(jié)構(gòu)，所述夾具主體3-1與所述定位機構(gòu)I通過銷軸2和螺釘3-5連接在一起；在所述夾具主體3-1內(nèi)設(shè)有夾緊塊3-4，所述夾緊塊3-4與所述夾具主體3-1通過沿它們徑向設(shè)置的調(diào)節(jié)桿3-3連接，所述調(diào)節(jié)桿3-3與所述夾緊塊3-4固接，所述調(diào)節(jié)桿3-3與所述夾具主體3-1滑動連接，所述調(diào)節(jié)桿3_3通過內(nèi)螺紋與梯形絲杠3-2連接，所述梯形絲杠3-2與所述夾具主體3-1周向轉(zhuǎn)動軸向固定連接。所述主軸架6包括上板6-1和下板6-2，所述上板6-1和所述下板6-2由左右并列的兩個套筒6-3連接，一個所述套筒6-3內(nèi)安裝有所述低速主軸頭8，另一個所述套筒6-3內(nèi)安裝有所述高速主軸頭9。在所述移動支撐架4上設(shè)有導軌4-1，在所述主軸架6上形成有與導軌4-1適配的滑動部件6-4，使所述主軸架6與移動支撐架4形成滑動連接。
[0034]本實用新型的工作原理:
[0035]請參閱圖1，針對圖1所示的修復位置，在發(fā)現(xiàn)并定位水下管狀物裂紋后，通過倒V形定位機構(gòu)I和夾緊機構(gòu)3將設(shè)備固定在易于實施裂紋修復的位置，再根據(jù)裂縫的具體位置由周向(Α向)移動機構(gòu)5和軸向(X向)移動機構(gòu)7調(diào)整兩主軸頭8和9的姿態(tài)，低速王軸頭8完成鉆(f先)孔后聞速王軸頭9進彳丁塞焊,塞焊完成后在聞速王軸頭9上安裝切片進行切割，切割完成后由低速主軸頭8進行打磨，去除剩余的飛邊，至此完成第一個塞焊單元的塞焊。然后根據(jù)裂紋的走向，做出適當?shù)淖藨B(tài)調(diào)整，進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。
[0036]由于修復工作由兩個主軸頭完成，對重復定位要求較高，故疊焊設(shè)備所有的運動都是在數(shù)控系統(tǒng)的控制下完成的，以保證足夠的運動精度，控制系統(tǒng)由多軸聯(lián)動數(shù)控裝置，液壓伺服驅(qū)動模塊，工控機，控制柜組成。
[0037]高速主軸頭9能夠?qū)崿F(xiàn)縱向(Z向)移動和高速旋轉(zhuǎn)，在周向(A向)移動機構(gòu)5和軸向(X向)移動機構(gòu)7的配合下完成焊接工作。缸筒9-1上有進出油口，在液壓油的作用下活塞9-3實現(xiàn)Z向移動。高速旋轉(zhuǎn)由液壓馬達9-4驅(qū)動主軸9-6實現(xiàn)。低速主軸頭8和高速主軸頭9工作原理相同。
[0038]周向(A向)移動機構(gòu)5由周向驅(qū)動伺服油缸5-1驅(qū)動滑塊5-3實現(xiàn)，當周向驅(qū)動伺服油缸5-1做直線運動時，滑塊5-3在做直線運動的同時繞所述連接塊5-2上柱銷轉(zhuǎn)動，滑塊5-3和移動支撐架4側(cè)面的滑軌發(fā)生作用驅(qū)動所述移動支撐架4沿圓弧導軌1-1轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)兩個主軸頭8和9沿管狀物周向的姿態(tài)調(diào)整。
[0039]定位夾緊機構(gòu)由倒V形定位機構(gòu)I和夾緊機構(gòu)3組成，設(shè)備固定到管狀物上時，首先由定位機構(gòu)I定位，再用螺釘3-5將夾緊機構(gòu)3和定位機構(gòu)I連接到一起，旋轉(zhuǎn)梯形絲杠3-2，使夾緊塊3-4擠壓管狀物，最終將整個設(shè)備固定在管狀物上。由于定位機構(gòu)I的倒V形對管狀物直徑有一定的適應性，夾緊機構(gòu)3的調(diào)節(jié)桿3-3具有一定的調(diào)節(jié)范圍，故當管狀物直徑發(fā)生變化時只需更換相應直徑的夾緊塊3-4即可實現(xiàn)夾緊功能。
[0040]綜上所述，本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)主軸頭繞管狀物周向(A向)的移動和沿管狀物軸向(X向)的移動，主軸頭自身具備縱向(Z向)進給功能和旋轉(zhuǎn)功能。設(shè)備整體采用閉式結(jié)構(gòu)，具有較大剛度。配置有低速、高速兩個主軸頭，低速主軸頭實現(xiàn)鉆孔、打磨的功能，高速主軸頭實現(xiàn)塞焊、切割的功能，解決了單主軸頭工作不穩(wěn)定的問題。所有運動均由數(shù)控系統(tǒng)控制伺服油缸實現(xiàn)，工作精確可靠。定位夾緊機構(gòu)對管狀物直徑具有較好的適應性。
[0041]盡管上面結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備，其特征在于，包括左右對稱設(shè)置的兩套定位夾緊機構(gòu)，在兩套所述定位夾緊機構(gòu)上橫跨有與其沿周向滑動連接的移動支撐架，在每套所述定位夾緊機構(gòu)的外側(cè)設(shè)有與所述移動支撐架連接的周向移動機構(gòu)，在所述移動支撐架上設(shè)有與其沿軸向滑動連接的主軸架，所述主軸架由軸向移動機構(gòu)驅(qū)動，所述軸向移動機構(gòu)安裝在所述移動支撐架，在所述主軸架上安裝有沿縱向設(shè)置的低速主軸頭和高速主軸頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備，其特征在于，所述高速主軸頭包括固定在所述移動支撐架上的缸筒，在所述缸筒內(nèi)安裝有活塞，所述活塞設(shè)有中空結(jié)構(gòu)，在所述活塞的中空結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝有主軸，所述主軸由液壓馬達驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，所述液壓馬達固定在所述活塞的上端；所述低速主軸頭的結(jié)構(gòu)與所述高速主軸頭的結(jié)構(gòu)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備，其特征在于，所述周向移動機構(gòu)包括與所述移動支撐架連接的滑塊，所述滑塊與連接塊通過柱銷鉸接，所述連接塊固定在周向驅(qū)動伺服油缸的缸體上，所述滑塊由所述周向驅(qū)動伺服油缸驅(qū)動，所述周向驅(qū)動伺服油缸固定在所述定位夾緊機構(gòu)上，在所述移動支撐架的外側(cè)設(shè)有縱向滑軌，所述縱向滑軌上裝配有所述滑塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備，其特征在于，所述定位夾緊機構(gòu)包括橫截面下周邊為倒V形的定位機構(gòu)和夾緊機構(gòu)；在所述定位機構(gòu)的上面設(shè)有圓弧形導軌，在所述圓弧形導軌上裝配有所述移動支撐架；所述夾緊機構(gòu)包括連接在所述定位機構(gòu)下方的夾具主體，所述夾具主體的內(nèi)周邊與所述定位機構(gòu)的內(nèi)周邊形成封閉結(jié)構(gòu)，在所述夾具主體內(nèi)設(shè)有夾緊塊，所述夾緊塊與所述夾具主體通過沿它們徑向設(shè)置的調(diào)節(jié)桿連接，所述調(diào)節(jié)桿與所述夾緊塊固接，所述調(diào)節(jié)桿與所述夾具主體滑動連接，所述調(diào)節(jié)桿通過內(nèi)螺紋與梯形絲杠連接，所述梯形絲杠與所述夾具主體周向轉(zhuǎn)動軸向固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備，其特征在于，所述主軸架包括上板和下板，所述上板和所述下板由左右并列的兩個套筒連接，一個所述套筒內(nèi)安裝有所述低速主軸頭，另一個所述套筒內(nèi)安裝有所述高速主軸頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全液壓驅(qū)動閉式雙主軸數(shù)控水下摩擦接焊設(shè)備，其特征在于，所述軸向移動機構(gòu)為軸向驅(qū)動伺服油缸。
【文檔編號】B23K20/12GK204075502SQ201420546853
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】陳永亮, 劉譜, 劉玉坤, 劉德帥 申請人:天津大學