本發(fā)明涉及摩擦疊焊機(jī)，尤其涉及一種面向水下管狀結(jié)構(gòu)物在線修復(fù)的全液壓驅(qū)動(dòng)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)。

背景技術(shù)：

當(dāng)今世界海底資源得到各國(guó)的高度重視，海底資源的開(kāi)采利用愈演愈烈。用于海底資源開(kāi)采的設(shè)備修復(fù)也相應(yīng)的被重視起來(lái)。

專利文獻(xiàn)CN101244485和CN2010559382分別公開(kāi)了一種水下摩擦疊焊設(shè)備。這兩個(gè)水下摩擦疊焊設(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(dòng)刀庫(kù)、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(dòng)力系統(tǒng)，電控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這兩個(gè)水下摩擦疊焊設(shè)備在實(shí)施時(shí)，分別是由水下機(jī)器人通過(guò)滑動(dòng)固定座固定至在待修復(fù)裂紋附近，由機(jī)械手完成焊接。其中，公開(kāi)的水下摩擦疊焊設(shè)備中，由于整個(gè)設(shè)備僅由單個(gè)滑動(dòng)固定座固定，而在實(shí)際的焊接過(guò)程中，其主軸頭部位受到較大的軸向力，因此，使整個(gè)設(shè)備受力不均勻，對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度有較大的影響；且由于被修復(fù)裂紋的形狀可能不規(guī)則，而機(jī)械手的工作范圍又有限，這就需要移動(dòng)滑動(dòng)固定座。這樣一來(lái)，不僅給水下摩擦疊焊設(shè)備的定位、焊接精度帶來(lái)不利影響；而且，對(duì)于機(jī)械手的設(shè)計(jì)、控制均比較復(fù)雜，不利于提高工作的可靠性和節(jié)約成本。再者，其一次裝卡焊接范圍有限，夾緊機(jī)構(gòu)適應(yīng)性差，控制復(fù)雜，不夠經(jīng)濟(jì)。因此有待改進(jìn)。

目前，還有一種水下摩擦疊焊設(shè)備，該設(shè)備主要包括：定位夾緊機(jī)構(gòu)、移動(dòng)支撐架、環(huán)向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、主軸架、軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)。整個(gè)水下摩擦疊焊設(shè)備安裝在待修復(fù)的管道位置附近，其是通過(guò)軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和周向移動(dòng)機(jī)構(gòu)完成主軸頭定位，并由主軸頭完成鉆孔和焊接過(guò)程。但，由于其是采用齒輪和齒條傳動(dòng)，不僅存在反向間和定位的精度差的問(wèn)題，而所用的單臂卡緊機(jī)構(gòu)也存在卡緊力不足的問(wèn)題，因此，難以滿足水下管狀結(jié)構(gòu)物在線工程實(shí)際需求。而且，由于橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)距離與待修復(fù)管道之間空間較小，無(wú)法滿足60米以內(nèi)海水深度下潛水員對(duì)于水下操作空間的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種水下管狀結(jié)構(gòu)物在線修復(fù)的全液壓驅(qū)動(dòng)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)，其采用全液壓驅(qū)動(dòng)，操作機(jī)構(gòu)和管狀物的固定由液壓夾緊實(shí)現(xiàn)，不僅解決了現(xiàn)有技術(shù)中的卡緊力不足、一次裝卡焊接范圍有限、縱向移動(dòng)不夠靈活的問(wèn)題；而且，由弧形固定塊配合夾緊，對(duì)管狀物有一定適應(yīng)性，夾緊可靠；大大提高了水下作業(yè)的效率，降低了生產(chǎn)成本；同時(shí)，其控制更加簡(jiǎn)單，具有操作空間、焊接范圍更大、重量輕的特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種水下管狀結(jié)構(gòu)物在線修復(fù)的全液壓驅(qū)動(dòng)數(shù)控摩擦疊焊機(jī)，其特征在于：包括：一疊焊設(shè)備、罩在疊焊設(shè)備外面的防護(hù)框架，其中，疊焊設(shè)備包括：一機(jī)架、安裝在機(jī)架上的夾緊機(jī)構(gòu)、周向移動(dòng)機(jī)構(gòu)和焊接裝置；該焊接裝置包括：一焊接支架、滑動(dòng)安裝在焊接支架內(nèi)部的能夠升降的框架式橫梁、主軸安裝架，其中，主軸安裝架滑動(dòng)連接在框架式橫梁內(nèi)；框架式橫梁的兩端各設(shè)有一Z向驅(qū)動(dòng)缸；主軸安裝架內(nèi)安裝有主軸；該夾緊機(jī)構(gòu)包括：與管道適配的弧形固定塊，弧形固定塊固接在兩個(gè)相對(duì)的第一側(cè)板之間；夾緊機(jī)構(gòu)還包括：設(shè)置在兩個(gè)相對(duì)的第一側(cè)板之間的夾緊臂，夾緊臂的中部連接有鉸鏈軸，鉸鏈軸固接在兩個(gè)相對(duì)的第一側(cè)板之間；夾緊臂的下部設(shè)有與管道適配的弧形爪，夾緊臂的上端由夾緊液壓缸驅(qū)動(dòng)，夾緊液壓缸固定在兩個(gè)相對(duì)的第一側(cè)板之間；周向移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：與固定支承內(nèi)側(cè)固接的弧形導(dǎo)板，在弧形導(dǎo)板上設(shè)有弧形導(dǎo)槽，在弧形導(dǎo)槽內(nèi)裝配有導(dǎo)向塊，導(dǎo)向塊裝配在第二側(cè)板上，在第二側(cè)板上連接有上設(shè)有位置可調(diào)的調(diào)節(jié)塊，在調(diào)節(jié)塊上支撐有弧形導(dǎo)板；在能夠升降的框架式橫梁和能夠環(huán)向移動(dòng)的框架上安裝有數(shù)個(gè)間隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。

所述機(jī)架包括：對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)固定支撐結(jié)構(gòu)，固定支撐結(jié)構(gòu)之間通過(guò)下系梁固接在一起形成框架結(jié)構(gòu)。

所述固定支撐結(jié)構(gòu)跨設(shè)在管道上，每個(gè)固定支承結(jié)構(gòu)設(shè)有內(nèi)外兩個(gè)第一側(cè)板；在每個(gè)固定支承結(jié)構(gòu)上連接有一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)。

所述防護(hù)框架是由數(shù)個(gè)方管連接在一起的框架結(jié)構(gòu)。

所述焊接支架包括：對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)第一側(cè)板，第一側(cè)板通過(guò)前后設(shè)置的數(shù)根連系梁固接在一起，并形成框架結(jié)構(gòu)。

所述每個(gè)間隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)有對(duì)稱布置的第一楔形塊，位于上部的第一楔形塊小端朝上，位于下部的第一楔形塊小端朝下；在每個(gè)第一楔形塊上均設(shè)有一個(gè)與其適配的第二楔形塊；第二楔形塊滑動(dòng)配合在滑動(dòng)面上，在第二楔形塊的大端設(shè)有與其垂直固接的壓板，在壓板與相應(yīng)的第一楔形塊的小端之間設(shè)有墊片組；且壓板、墊片組和第一楔形塊連接在一起。

所述周向移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在每一個(gè)固定支撐結(jié)構(gòu)與第二側(cè)板之間。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明由于采用上述技術(shù)方案，其采用全液壓驅(qū)動(dòng)，操作機(jī)構(gòu)和管狀物的固定由液壓夾緊實(shí)現(xiàn)，不僅解決了現(xiàn)有技術(shù)中的卡緊力不足、一次裝卡焊接范圍有限、縱向移動(dòng)不夠靈活的問(wèn)題；而且，由弧形固定塊配合夾緊，對(duì)管狀物有一定適應(yīng)性，夾緊可靠；大大提高了水下作業(yè)的效率，降低了生產(chǎn)成本；同時(shí)，其控制更加簡(jiǎn)單，具有操作空間、焊接范圍更大、重量輕的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的疊焊設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的焊接裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的橫梁結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的間隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中主要標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1.疊焊設(shè)備、11.機(jī)架、111.固定支承結(jié)構(gòu)、1111.第一側(cè)板、12.夾緊機(jī)構(gòu)、121.弧形固定塊、122.夾緊臂、123.夾緊液壓缸、124.鉸鏈軸、13.周向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、131.弧形導(dǎo)板、132.導(dǎo)向塊、133.調(diào)節(jié)塊、14.焊接裝置、141.焊接支架、1411.第二側(cè)板、1412.連系梁、1421.X向橫梁、1422.Y向橫梁、142.框架式橫梁、143.主軸安裝架、144.主軸、145.X向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、146.Z向驅(qū)動(dòng)缸、15.間隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、151.第一楔形塊、152.第二楔形塊、153.壓板、154.墊片組、2.防護(hù)框架。

具體實(shí)施方式

如圖1—圖6所示，本發(fā)明包括：疊焊設(shè)備1、罩在疊焊設(shè)備1外面的防護(hù)框架2，其中，疊焊設(shè)備1包括：機(jī)架11、安裝在機(jī)架11上的夾緊機(jī)構(gòu)12、周向移動(dòng)機(jī)構(gòu)13和焊接裝置14；焊接裝置14包括：焊接支架141、滑動(dòng)安裝在焊接支架141內(nèi)部的可以升降的框架式橫梁142、主軸安裝架143，其中，主軸安裝架143滑動(dòng)連接在框架式橫梁142內(nèi)；框架式橫梁142設(shè)有：兩個(gè)X向橫梁1421和兩個(gè)Y向橫梁1422；在所述框架式橫梁142的兩端各設(shè)有一Z向驅(qū)動(dòng)缸146；Z向驅(qū)動(dòng)缸146固接在第二側(cè)板1411上；主軸安裝架422內(nèi)安裝有主軸144；本發(fā)明通過(guò)將主軸144安裝在可升降的框架式橫梁142上，擴(kuò)大了主軸144的Z向移動(dòng)范圍，進(jìn)而擴(kuò)大了操作空間。

上述防護(hù)框架2是由數(shù)個(gè)方管，并采用焊接方式連接在一起的框架結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)疊焊設(shè)備的保護(hù)和吊裝的功能。

上述焊接支架141包括：左右對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)第一側(cè)板1411，兩個(gè)第一側(cè)板1411通過(guò)前后設(shè)置的數(shù)根連系梁1412固接在一起(本實(shí)施例的連系梁1412為五根)，五根連系梁1412和兩個(gè)第一側(cè)板1411形成框架結(jié)構(gòu)。

在本實(shí)施例中，為了提高夾緊的可靠性和對(duì)不同直徑管道的適應(yīng)性，機(jī)架11包括：左右對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)固定支撐結(jié)構(gòu)111，固定支撐結(jié)構(gòu)111之間通過(guò)下系梁13固接在一起形成框架結(jié)構(gòu)。

上述固定支撐結(jié)構(gòu)111跨設(shè)在管道上，每個(gè)固定支承結(jié)構(gòu)111設(shè)有內(nèi)外兩個(gè)第一側(cè)板1111；在每個(gè)固定支承結(jié)構(gòu)111上連接有一個(gè)所述夾緊機(jī)構(gòu)12。

所述夾緊機(jī)構(gòu)12包括：與管道適配的弧形固定塊121，弧形固定塊121固接在兩個(gè)相對(duì)的第一側(cè)板1111之間；夾緊機(jī)構(gòu)12還包括：設(shè)置在兩個(gè)相對(duì)的第一側(cè)板1111之間的夾緊臂122，夾緊臂122的中部連接有鉸鏈軸124，鉸鏈軸124固接在兩個(gè)相對(duì)的第一側(cè)板1111之間；夾緊臂122的下部設(shè)有與管道適配的弧形爪，夾緊臂122的上端由夾緊液壓缸123驅(qū)動(dòng)，夾緊液壓缸123固定在兩個(gè)相對(duì)的第一側(cè)板1111之間。

為了提高設(shè)備在三個(gè)方向上的運(yùn)行精度，在能夠升降的框架式橫梁142和能夠環(huán)向移動(dòng)的焊接框架141上安裝有間隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)15，在本實(shí)施例中，間隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)15設(shè)有16個(gè)。

且每個(gè)間隙調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)15上設(shè)有對(duì)稱布置的第一楔形塊151，位于上部的第一楔形塊151小端朝上，位于下部的第一楔形塊151小端朝下；在每個(gè)第一楔形塊151上均設(shè)有一個(gè)與其適配的第二楔形塊152。

上述第二楔形塊152滑動(dòng)配合在滑動(dòng)面上，在第二楔形塊152的大端設(shè)有與其垂直固接的壓板153，在壓板153與相應(yīng)的第一楔形塊151的小端之間設(shè)有墊片組154，所述壓板153、墊片組154和第一楔形塊151采用螺栓連接在一起。通過(guò)調(diào)節(jié)墊片組154的厚度，可以調(diào)節(jié)所述第一楔形塊151和第二楔形塊152的厚度，以調(diào)節(jié)滑動(dòng)配合面的間隙。

在本實(shí)施例中，為了提高周向移動(dòng)的精度，在每一個(gè)固定支撐結(jié)構(gòu)111與第二側(cè)板1411之間設(shè)有一個(gè)周向移動(dòng)機(jī)構(gòu)13，周向移動(dòng)機(jī)構(gòu)13包括：與固定支承111內(nèi)側(cè)固接的弧形導(dǎo)板131，在弧形導(dǎo)板131上設(shè)有弧形導(dǎo)槽，在弧形導(dǎo)槽內(nèi)裝配有導(dǎo)向塊132，導(dǎo)向塊132裝配在第二側(cè)板1411上，在第二側(cè)板1411上連接有上設(shè)有位置可調(diào)的調(diào)節(jié)塊133，在調(diào)節(jié)塊133上支撐有弧形導(dǎo)板131。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)并定位水下管狀物裂紋后，通過(guò)機(jī)架11將設(shè)備初步固定在易于實(shí)施焊接的位置，再用夾緊機(jī)構(gòu)12將焊接裝置固定在管狀物上，為焊接安全進(jìn)行提供保障，以便根據(jù)裂縫的具體位置由橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)15和周向移動(dòng)機(jī)構(gòu)13調(diào)整主軸頭的姿態(tài)。然后，根據(jù)焊接的深度和焊接刀具的長(zhǎng)度，通過(guò)給Z向驅(qū)動(dòng)缸146供油，使框架式橫梁142沿Z向移動(dòng)，將主軸144調(diào)整到適宜的高度，在主軸144上安裝鉆頭，進(jìn)行鉆孔，再通過(guò)特制的刀具加工出塞孔，將主軸144抬高，更換塞棒，在主軸頭驅(qū)動(dòng)下完成焊接；然后，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(gè)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(gè)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；在整個(gè)焊接過(guò)程中，數(shù)控系統(tǒng)對(duì)主軸的控制能實(shí)現(xiàn)：軸向進(jìn)給—停止—開(kāi)始旋轉(zhuǎn)—升速—進(jìn)給—施加壓力—恒定壓力與轉(zhuǎn)速條件下的進(jìn)給—保壓等一系列復(fù)雜運(yùn)動(dòng)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能自動(dòng)運(yùn)算、采樣、存儲(chǔ)焊接過(guò)程中的主軸油缸內(nèi)壓力、軸向輸出壓力、液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度、輸出扭矩、軸向進(jìn)給量和進(jìn)給速度等重要參數(shù)，以保證焊接質(zhì)量。

上述液壓缸、焊接裝置、驅(qū)動(dòng)缸為現(xiàn)有技術(shù)，未作說(shuō)明的技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)，故不再贅述。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。