本發(fā)明涉及一種全液壓驅(qū)動數(shù)控摩擦疊焊機，特別是涉及一種具有較大操作空間橫梁升降型全液壓驅(qū)動數(shù)控摩擦疊焊機。

背景技術：

當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備修復也相應地被重視起來。

專利文獻CN103071914A公開了一種全液壓驅(qū)動可重構數(shù)控摩擦疊焊機水下作業(yè)裝置。該設備主要包括弧形機架和焊接機構，設置在弧形機架上面的支撐焊接機構分別沿弧形機架的軸向和環(huán)向移動的移動支架，分別設置在弧形機架兩側的用于固定被焊管件的夾緊機構。該設備應用時，橫梁與待修復管道之間的操作空間較小，從而導致水下作業(yè)效率低下，無法滿足快速修復的要求。再者，其一次裝卡焊接范圍有限；夾緊機構適應性差，控制復雜，不夠經(jīng)濟。因此有待改進。

專利文獻CN104259653A和CN204075502U公開了一種水下摩擦疊焊機。該設備主要包括左右對稱設置的兩套定位夾緊機構、移動支撐架、周向移動機構、主軸架、軸向移動機構、低速主軸頭和高速主軸頭幾部分。整個裝置安裝在待修復的管道位置附近，通過軸向移動機構和周向移動機構完成主軸頭定位，由低速主軸頭完成鉆孔過程，然后由高速主軸頭完成焊接過程。雙主軸的控制比較麻煩，且存在重復定位的問題，對裝置的定位精度要求很高。這對于水下60m的設備上述要求比較苛刻，焊接過程中主軸頭部位受到較大的軸向力，裝置的夾緊定位機構比較薄弱，恐無法滿足焊接過程的夾緊定位要求。

專利文獻CN103350278A公開了一種壓力控制攪拌摩擦焊主軸頭裝置，主要包括液壓系統(tǒng)、主軸油缸外殼和主軸活塞機構；主軸油缸外殼由同軸連接的前殼體和后殼體構成。該主軸具有尺寸小、結構緊湊、集成度高、旋轉驅(qū)動方式靈活以及壓力控制原理簡單、精確等特點。但是，該主軸行程較短，導致水下摩擦疊焊設備的橫向移動機構與待修復管道之間空間較小，無法滿足潛水員對于水下操作空間的要求。

綜上所述，上述裝備的局限性在于：操作空間小，水下作業(yè)效率低下；Z向移動不夠靈活，一次裝卡焊接范圍有限，夾緊機構適應性差，不夠經(jīng)濟；存在重復定位的問題，且夾緊定位機構強度較差。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種具有較大操作空間橫梁升降型全液壓驅(qū)動數(shù)控摩擦疊焊機。

本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種具有較大操作空間橫梁升降型全液壓驅(qū)動數(shù)控摩擦疊焊機，包括機架及連接在其上的夾緊機構、周向移動機構和焊接裝置，所述焊接裝置包括焊接支架、主軸支撐架和主軸；所述焊接支架包括左右對稱的兩個側板Ⅱ，兩個所述側板Ⅱ通過前后對稱設置的兩根連系梁固接在一起，兩根所述連系梁和兩個側板Ⅱ形成框架結構；所述主軸支撐架包括設置在所述焊接支架內(nèi)部的框架式橫梁和主軸安裝架，所述主軸安裝架沿X向滑動連接在所述框架式橫梁內(nèi)；所述框架式橫梁設有兩個X向橫梁和兩個Y向橫梁；在所述框架式橫梁的兩端各設有一Z向驅(qū)動缸，所述Z向驅(qū)動缸安裝在所述疊焊支架上；所述主軸安裝在所述主軸安裝架內(nèi)。

所述機架包括左右對稱設置的兩個固定支撐結構，所述固定支撐結構跨設在管道上，每個固定支承結構設有內(nèi)外兩個側板Ⅰ，在兩個所述側板Ⅰ之間設有一個所述夾緊機構；所述夾緊機構包括與管道適配的弧形固定塊和對稱設置在管道兩側的兩個夾緊臂，所述夾緊臂的中部連接有鉸鏈軸，所述夾緊臂下部設有與管道適配的弧形爪，所述夾緊臂的上端由夾緊液壓缸驅(qū)動，所述弧形固定塊、所述鉸鏈軸和所述夾緊液壓缸與兩個所述側板Ⅰ固接，所述弧形固定塊設置在所述夾緊臂的弧形爪的上方。

在每一個所述固定支撐結構與所述側板Ⅱ之間設有一個所述周向移動機構，所述周向移動機構包括與所述固定支承結構內(nèi)側固接的弧形導板，在所述弧形導板上設有弧形導槽，在所述弧形導槽內(nèi)裝配有導向塊，所述導向塊與所述弧形導槽滑動連接，所述導向塊固接在所述側板Ⅱ，在所述側板Ⅱ上連接有上下位置可調(diào)的調(diào)節(jié)塊，在所述調(diào)節(jié)塊上支撐有弧形導板；在所述側板Ⅱ上固接有沿其高度方向延伸的導軌，在所述導軌上配合有滑塊，所述滑塊與銷軸轉動連接，所述銷軸與所述導軌垂直，所述銷軸固定在傳動塊上，所述傳動塊固定在周向雙作用桿液壓缸的缸筒上，所述周向雙作用桿液壓缸的活塞桿沿Y向布置并安裝在所述機架上。

在所述框架式橫梁的端面與位于其外側的所述側板Ⅱ之間設有間隙調(diào)節(jié)結構。

所述間隙調(diào)節(jié)結構有4個，4個所述間隙調(diào)節(jié)結構分別布置在所述框架式橫梁的四個角部的外側；每個所述間隙調(diào)節(jié)結構包括形成在X向橫梁端面外角部的倒角面，所述倒角面沿所述X向橫梁端面的整個高度延伸，在所述倒角面上設有上下對稱布置的楔形塊Ⅰ，位于上部的楔形塊Ⅰ小端朝上，位于下部的楔形塊Ⅰ小端朝下；在每個所述楔形塊Ⅰ上均設有一個與其適配的楔形塊Ⅱ。所述楔形塊Ⅱ滑動配合在所述側板Ⅱ上，在所述楔形塊Ⅱ的大端設有與其垂直固接的壓板，在所述壓板與相應的所述楔形塊Ⅰ的小端之間設有墊片組，所述壓板、所述墊片組和所述楔形塊Ⅰ采用螺栓連接在一起。

所述主軸安裝架與傳動座連接，所述傳動座固定在X向雙作用液壓缸的缸筒上，所述X向雙作用液壓缸的活塞桿沿X向布置并固裝在所述框架式橫梁上。

在所述X向橫梁的內(nèi)側形成有X向滑動配合面，在所述主軸安裝架的外側設有與所述X向滑動配合面適配的滑塊。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

1)通過運用可升降的框架式橫梁使得設備的可操作空間大，工作范圍大，運動靈活，能完成復雜形狀裂紋修復。

2)驅(qū)動裝置均為液壓元件，不易受水下環(huán)境的影響。夾緊機構由液壓夾緊缸和弧形固定板兩部分組成，且在夾緊臂的弧形爪和弧形固定板的圓弧面上附上一層橡膠，增大摩擦系數(shù)，夾緊可靠；通過更換不同尺寸的弧形固定塊同時變換夾緊臂弧形爪上的橡膠層厚度，使得夾緊機構對不同直徑的管狀物有一定的適應性。

3)主軸的行程加上Z向驅(qū)動缸的行程即可滿足設備在Z向的移動范圍，保證設備在Z向上運動靈活，可修復管狀物上不同深度、形狀復雜的裂紋。

4)框架式橫梁和焊接支架之間設置有楔形導向間隙調(diào)整機構，可以隨時調(diào)整橫梁Z向移動的間隙，使得設備運動更加平穩(wěn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖之一；

圖2為本發(fā)明的結構示意圖之二；

圖3為本發(fā)明的夾緊機構安裝在機架上的結構；

圖4為本發(fā)明的框架式橫梁裝配在焊接支架內(nèi)的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明的間隙調(diào)節(jié)機構安裝在框架式橫梁上的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明的間隙調(diào)節(jié)機構結構示意圖；

圖7為本發(fā)明的X向雙作用液壓缸結構示意圖；

圖8為本發(fā)明的周向移動機構安裝在焊接支架上的結構示意圖。

圖中：1、機架，11、固定支承結構，111、側板Ⅰ，2、夾緊機構，21、弧形固定塊，22、夾緊臂，23、夾緊液壓缸，24、鉸鏈軸；3、周向移動機構，31、弧形導板，32、導向塊，33、調(diào)節(jié)塊，34、導軌，35、滑塊，36、銷軸，37、傳動塊，38、周向雙作用桿液壓缸，381、缸筒，382、活塞桿，4、焊接裝置，41、焊接支架，411、側板Ⅱ，412、連系梁，42、主軸支撐架，421、框架式橫梁，4211、X向橫梁，4212、Y向橫梁，422、主軸安裝架，423、Z向驅(qū)動缸，43、主軸，5、管道，6、間隙調(diào)節(jié)機構，61、楔形塊Ⅰ，62、楔形塊Ⅱ，63、壓板，64、墊片組，7、X向雙作用液壓缸，71、傳動座，72、缸筒；73、活塞桿。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(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：

請參閱圖1～圖8，一種具有較大操作空間橫梁升降型全液壓驅(qū)動數(shù)控摩擦疊焊機，包括機架1及連接在其上的夾緊機構2、周向移動機構3和焊接裝置4。

所述焊接裝置4包括焊接支架41、主軸支撐架42和主軸43；所述焊接支架41包括左右對稱的兩個側板Ⅱ411，兩個所述側板Ⅱ411通過前后對稱設置的兩根連系梁412固接在一起，兩根所述連系梁412和兩個側板Ⅱ411形成框架結構。

所述主軸支撐架42包括設置在所述焊接支架41內(nèi)部的框架式橫梁421和主軸安裝架422，所述主軸安裝架422沿X向滑動連接在所述框架式橫梁421內(nèi)；所述框架式橫梁421設有兩個X向橫梁4211和兩個Y向橫梁4212；在所述框架式橫梁421的兩端各設有一Z向驅(qū)動缸423，所述Z向驅(qū)動缸423安裝在所述疊焊支架41上。

所述主軸43安裝在所述主軸安裝架422內(nèi)。

本發(fā)明通過將主軸43安裝在可升降的框架式橫梁421上擴大了主軸43的Z向移動范圍，進而擴大了操作空間。

在本實施例中，為了提高主軸43的運行精度，在所述框架式橫梁421的端面與位于其外側的所述側板Ⅱ411之間設有間隙調(diào)節(jié)結構6。進一步地，所述間隙調(diào)節(jié)結構6有4個，4個所述間隙調(diào)節(jié)結構6分別布置在所述框架式橫梁421的四個角部的外側；每個所述間隙調(diào)節(jié)結構6包括形成在X向橫梁端面外角部的倒角面，所述倒角面沿所述X向橫梁端面的整個高度延伸，在所述倒角面上設有上下對稱布置的楔形塊Ⅰ61，位于上部的楔形塊Ⅰ61小端朝上，位于下部的楔形塊Ⅰ61小端朝下；在每個所述楔形塊Ⅰ61上均設有一個與其適配的楔形塊Ⅱ62。所述楔形塊Ⅱ62滑動配合在所述側板Ⅱ411上，在所述楔形塊Ⅱ62的大端設有與其垂直固接的壓板63，在所述壓板63與相應的所述楔形塊Ⅰ61的小端之間設有墊片組64，所述壓板63、所述墊片組64和所述楔形塊Ⅰ61采用螺栓連接在一起。

為了提高夾緊的可靠性和對不同直徑管道的適應性，所述機架1包括左右對稱設置的兩個固定支撐結構11，所述固定支撐結構11跨設在管道5上，每個固定支承結構11設有內(nèi)外兩個側板Ⅰ111，在兩個所述側板Ⅰ111之間設有一個所述夾緊機構2。

所述夾緊機構2包括與管道5適配的弧形固定塊21和對稱設置在管道5兩側的兩個夾緊臂22，所述夾緊臂22的中部連接有鉸鏈軸24，所述夾緊臂22下部設有與管道5適配的弧形爪，所述夾緊臂22的上端由夾緊液壓缸23驅(qū)動，所述弧形固定塊21、所述鉸鏈軸24和所述夾緊液壓缸23與兩個所述側板Ⅰ111固接，所述弧形固定塊21設置在所述夾緊臂22的弧形爪的上方。

在本發(fā)明中，為了提高夾緊的可靠性和對不同直徑管道的適應性，在所述夾緊臂22的弧形爪和所述弧形固定塊21的圓弧面上附著有橡膠層，能夠增大摩擦系數(shù)，增強夾緊可靠性；通過更換不同尺寸的弧形固定塊同時變換夾緊臂弧形爪上的橡膠層厚度，可使夾緊機構2對不同直徑的管狀物有一定的適應性。上述夾緊液壓缸23采用機械自鎖式液壓缸。

在本實施例中，為了擴大焊接范圍，所述主軸安裝架422與傳動座71連接，所述傳動座固定在X向雙作用液壓缸7的缸筒72上，所述X向雙作用液壓缸7的活塞桿73沿X向布置并固裝在所述框架式橫梁421上。

在本實施例中，為了提高周向移動的精度，在每一個所述固定支撐結構11與所述側板Ⅱ411之間設有一個所述周向移動機構3，所述周向移動機構3包括與所述固定支承結構11內(nèi)側固接的弧形導板31，在所述弧形導板31上設有弧形導槽，在所述弧形導槽內(nèi)裝配有導向塊32，所述導向塊32與所述弧形導槽滑動連接，所述導向塊32固接在所述側板Ⅱ411，在所述側板Ⅱ411上連接有上下位置可調(diào)的調(diào)節(jié)塊33，在所述調(diào)節(jié)塊33上支撐有弧形導板31；在所述側板Ⅱ411上固接有沿其高度方向延伸的導軌34，在所述導軌34上配合有滑塊35，所述滑塊35與銷軸36轉動連接，所述銷軸36與所述導軌34垂直，所述銷軸36固定在傳動塊37上，所述傳動塊37固定在周向雙作用桿液壓缸38的缸筒381上，所述周向雙作用桿液壓缸38的活塞桿382沿Y向布置并安裝在所述機架1上。設備的周向移動是由所述周向雙作用液壓缸38驅(qū)動實現(xiàn)的。

在本實施例中，為了減少加工面，降低成本，在所述X向橫梁4211的內(nèi)側形成有X向滑動配合面，在所述主軸安裝架422的外側設有與所述X向滑動配合面適配的滑塊。

在發(fā)現(xiàn)并定位水下管狀物裂紋后，通過機架1將設備初步固定在易于實施焊接的位置，再用夾緊機構2將焊接裝置固定在管狀物上，為焊接安全進行提供保障。根據(jù)裂縫的具體位置由X向雙向液壓缸7和周向移動機構2調(diào)整主軸頭43的姿態(tài)。根據(jù)焊接的深度和焊接刀具的長度，通過給Z向驅(qū)動缸423供油，使框架式橫梁421沿Z向移動，將主軸43調(diào)整到合適的高度，在主軸43上安裝鉆頭，進行鉆孔，再通過特制的刀具加工出塞孔，將主軸頭抬高，更換塞棒，在主軸43驅(qū)動下完成焊接；更換砂輪，切掉殘余塞棒，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?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。

盡管上面結合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明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，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍的情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。