CN104625325A - 一种5m级贮箱环缝装配焊接装备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种5M级贮箱环缝装配焊接装备，解决了现有的贮箱环缝装配焊接装备的定位精度低，刚性较弱的问题。该5M级贮箱环缝装配焊接装备，包括：床身、床头回转机构、床尾回转机构、内支撑机构、至少一个外压紧机构和焊接机构；所述床头回转机构、床尾回转机构、外压紧机构和焊接机构设置在所述床身表面，所述内支撑机构固定于床尾回转机构内；其中，所述至少一个外压紧机构可随所述床头回转机构和床尾回转机构进行联动回转；所述床头回转机构、床尾回转机构、内支撑机构和至少一个外压紧机构的回转中心呈一条直线。

Description

一种5M级贮箱环缝装配焊接装备
技术领域
本发明涉及贮箱焊接技术，特别涉及一种5M级贮箱环缝装配焊接装备。
技术背景
现役型号运载火箭贮箱箱体环缝的装配焊接，采用专用的箱体环缝焊接装备来保证产品的装配和焊接要求。现有的装配焊接***主要采用心轴、内撑环和拉紧链条和结合使用来保证装配焊接精度。其中，心轴用来支撑内撑环，为内撑环的安装提供方便。内撑环用来给焊接区的产品施加抵抗产品焊接变形的压力用以减小产品焊接时的变形。拉紧链条和内撑环配合使用，用以保护产品在内撑环的压力下产品不会发生变形，同时又有足够的压紧力。由于贮箱直径和径厚比增大，拉紧链条不能够施加足够的拉紧力，来抵抗工件产生的变形。
然而，随着运载火箭贮箱尺寸的不断增大，现有的箱体环缝焊接装备已完全无法满足大直径贮箱箱体在装配焊接时的精度要求。由于大直径贮箱箱体的径厚比和总长度较大，在装配焊接过程中很容易发生焊接变形。而现有的采用心轴、内撑环和拉紧链条相结合的方式定位精度较低、刚性较弱，焊前的装配精度不高，会严重影响焊接接头的质量。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种5M级贮箱环缝装配焊接装备，解决了5M级大直径贮箱环缝装配焊接问题。
为此，本发明实施例提供的一种5M级贮箱环缝装配焊接装备，包括：
床身、床头回转机构、床尾回转机构、内支撑机构、至少一个外压紧机构和焊接机构；所述床头回转机构、床尾回转机构、外压紧机构和焊接机构设置在所述床身表面，所述内支撑机构固定于床尾回转机构内；其中，所述至少一个外压紧机构可随所述床头回转机构和床尾回转机构进行联动回转；所述床头回转机构、床尾回转机构、内支撑机构和至少一个外压紧机构的回转中心呈一条直线。
本发明实施例所提供的5M级贮箱环缝装配焊接装备，可通过床头回转机构、床尾回转机构、内支撑机构、外压紧机构的联动回转保证环缝焊接时的定位精度；且由于同时采用了内支撑机构和外压紧机构，使得箱体壳段在回转的过程中从内外两面对环缝提供了刚性机械支撑，保证了箱体壳段及整个箱体的刚性，避免了焊接变形的出现。
附图说明
图1是本发明一实施例所提供的5M级贮箱环缝装配焊接装备的结构示意图。
图2是本发明一实施例所提供的5M级贮箱环缝装配焊接装备的铣切机构简图。
图3是本发明一实施例所提供的5M级贮箱环缝装配焊接装备的床头回转机构简图。
图4是本发明一实施例所提供的5M级贮箱环缝装配焊接装备的床尾回转机构简图。
图5是本发明一实施例所提供的5M级贮箱环缝装配焊接装备的外压紧机构简图。
图6是本发明一实施例所提供的5M级贮箱环缝装配焊接装备的琴键压紧装置简图。
图7是本发明一实施例所提供的5M级贮箱环缝装配焊接装备的焊接机构简图。
图中符号说明如下：
1 床身；2 床尾回转机构；3 床尾回转机构；4 外压紧机构；5 焊接机构；6 铣切机构；7 控制柜；8 内支撑机构。
21 铣床床身；22 可移动悬臂；23 铣头。
31 床头底箱；32 床头箱；33 床头法兰盘；34 过渡环；35 伞状支撑机构。
41 床尾底箱；42 床尾箱；43 床尾法兰盘；44 床尾内撑机构。
51 外压紧底箱；52 外压紧支撑机构；53 琴键压紧装置；54 同步转动驱动电机。
61 铰链支座；62 驱动气缸；63 连杆；64 琴键压板。
71 焊接单元底箱；72 焊接立柱；73 焊接横梁；74 弧压控制器；75 操作控制台。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
图1是本发明实施例中一种5M级贮箱环缝装配焊接装备的结构示意图。如图1所示，该贮箱环缝装配焊接装备包括：
床身1、床头回转机构3、床尾回转机构2、内支撑机构8、至少一个外压紧机构4和焊接机构5；床头回转机构3、床尾回转机构2、外压紧机构4和焊接机构5设置在床身1表面，内支撑机构8固定于床尾回转机构2内。其中，该至少一个外压紧机构4可随床头回转机构3和床尾回转机构2进行联动回转；床头回转机构3、床尾回转机构2、内支撑机构和至少一个外压紧机构4的回转中心呈一条直线。
当要对箱体进行焊接时，可首先将一个箱底和一个筒段分别安装在床头回转机构3和床尾回转机构2上，床尾回转机构2沿着床身1上的轨道向床头回转机构3靠拢，直至该箱底和筒段的环缝装配对合，焊接形成焊缝接头。外压紧机构4则从该箱底和筒段的外侧对待焊接头两侧提供机械压紧。当对该箱底和筒段的焊接完成后，床尾回转机构2沿直线导轨退出，然后在床尾回转机构2上安装下一个筒段，接着床尾回转机构2再次沿着床身1上的轨道向床头回转机构3靠拢进行下一个环缝焊接过程，直至形成整个贮箱。
在两部分箱体部件随着床头回转机构3和床尾回转机构2同步进行回转的过程中，焊接机构5上的弧压控制器位置可保持不变，从而完成该两部分组件产品对接环缝的焊接。
本领域技术人员可以理解，内支撑机构和外压紧机构的数量可根据所要焊接的箱体壳段的尺寸进行调整。例如，当箱体壳段的尺寸较长时，可适当增加内支撑机构和外压紧机构的数量以提高更好的刚性支撑。本发明对内支撑机构和外压紧机构的具体数量不做限定。
在本发明一实施例中，床身1上设有一组直线导轨该直线导轨包括主导轨和副导轨；其中的主导轨为驱动导轨，副导轨为从动导轨。直线导轨中的主导轨采用齿轮齿条机构，副导轨为导轨滑块结构。
本领域技术人员可以理解，一组直线导轨中主导轨和副导轨的数量可根据实际需要调整。例如一个包括5个导轨的直线导轨中，可以有三个主导轨和两个副导轨。本发明对主导轨和副导轨的数量不做限定。
床头回转机构3、床尾回转机构2和外压紧机构4设置于该直线导轨上，并可独立沿直线导轨方向运动。这样床头回转机构3、床尾回转机构2和外压紧机构4的相对位置可根据箱体壳段的尺寸进行调整，从而使得该贮箱环缝装配焊接装备可适用于箱体各部分之间的环缝焊接过程，即可分别实现贮箱箱体的短壳与箱底、箱底与壳段、壳段与壳段之间环缝的自动焊接。具体的焊接过程可以是：首先装配焊接前短壳与前底组合件，焊后下架；随后装配焊接后短壳与后底组合件；在后底组合件上按照横向由后向前装配焊接壳段，最后装配焊接前底组合件封箱。
在本发明另一实施例中，床身1的直线导轨一侧平行还设有另一组焊接导轨；焊接机构5设置于该焊接导轨上，且可沿焊接导轨方向运动。这样焊接机构5的位置也可根据待焊对接环缝的位置而调整，进一步提高了设备使用的灵活性。
在本发明一实施例中，该焊接导轨也可以包括主导轨和副导轨；其中的主导轨为驱动导轨，副导轨为从动导轨。直线导轨中的主导轨采用齿轮齿条机构，副导轨为导轨滑块结构。如前所述，本发明对焊接导轨中主导轨和副导轨的数量同样不做限定。在本发明另一实施例中，为了进一步提高焊接前的装配精度，该贮箱环缝装配焊接装备还可进一步包括铣切机构6，以在焊接前对箱体壳段的尺寸进行铣切，保证对接平面的对接精度。
在本发明另一实施例中，床头回转机构和床尾回转机构采用双伺服无间隙传动，从而进一步消除了机构间隙对旋转精度的影响。回转旋转可以床尾回转机构为主驱动，床头回转机构为次驱动，采用伺服闭环驱动控制保证床头回转机构、床尾回转机构的同步回转。
图2是本发明一实施例所提供的5M级贮箱环缝装配焊接装备的铣切机构简图。如图2所示，该铣切机构包括：铣床床身21、可移动悬臂22和铣头23；铣床床身21设置于床身1表面；可移动悬臂22设置于铣床床身21上，并可沿铣床床身21水平运动；可移动悬臂22的一端设置有铣头23。这样操作者可通过调整可移动悬臂22相对铣床床身21的伸缩量来控制铣切量的大小。
图3是本发明一实施例所提供的5M贮箱环缝装配焊接装备的床头回转机构简图。如图3所示，该床头回转机构包括：床头底箱31、床头箱32、床头法兰盘33、过渡环34和伞状支撑机构35；床头底箱31的底面设置于床身1表面，顶面与床头箱32连接；床头箱32的一个侧面通过床头法兰盘33与过渡环34连接；过渡环34与伞状支撑机构35连接。
图4是本发明一实施例所提供的5M贮箱环缝装配焊接装备的床尾回转机构简图。如图4所示，该床尾回转机构2包括：床尾底箱41、床尾箱42、床尾法兰盘43和床尾内撑机构44；床尾底箱41的底面设置于床身1表面，顶面与床尾箱42连接；床尾箱42的一个侧面通过床尾法兰盘43与床尾内撑机构44连接。
在本发明一实施例中，内支撑机构包括：内支撑过渡环、内支撑鼠笼结构、至少一个内支撑滑环和多个内撑块。内支撑鼠笼结构的一端与内支撑过渡环连接；至少一个内支撑滑环套装在内支撑鼠笼结构外侧，并且与内支撑鼠笼的心轴垂直；其中，至少一个内支撑滑环套装与内支撑过度环平行。每个内支撑滑环上设置有多个内撑块，多个内撑块首尾相联形成一个环。整个内支撑机构固定于床尾移动转台上，移动床尾移动转台可带动内支撑机构沿固定在刚性环上的直线导轨移动，以满足不同长度筒段装配的需要。
本领域技术人员可以理解，内支撑滑环的数量可根据箱体壳段的尺寸而进行调整。例如，当箱体壳段较长时，可适当增加内支撑环的数量以提供更多的刚性内支撑。本发明对内支撑滑环的数量不做限定。
图5是本发明一实施例所提供的5M贮箱环缝装配焊接装备的外压紧机构简图。如图5所示，该外压紧机构包括：外压紧底箱51、外压紧支撑机构52、多个琴键压紧装置53和同步转动驱动电机54；外压紧底箱51的底面与床身1表面连接，顶面与环形的外压紧支撑机构52连接；外压紧支撑机构52的内侧面设有多个琴键压紧装置53；同步转动驱动电机54用于驱动外压紧支撑机构52随床头回转机构3和床尾回转机构2同步转动。
在本发明一实施例中驱动电机54是一个双伺服电机。
图6是本发明一实施例所提供的5M贮箱环缝装配焊接装备的琴键压紧装置简图。如图6所示，该琴键压紧装置包括：铰链支座61、驱动气缸62、连杆63和琴键压板64；铰链支座61上设有驱动气缸62；驱动气缸62通过连杆63与琴键压板64连接。每个琴键压板64的压紧力靠驱动气缸62活塞的伸缩来控制。
图7是本发明一实施例所提供的5M贮箱环缝装配焊接装备的焊接机构简图。如图7所示，该焊接机构包括：焊接底箱71、焊接立柱72、焊接横梁73、弧压控制器74和操作控制台75；其中，焊接底箱71的底面与床身1表面连接，顶面上设有操作控制台75和焊接立柱72；焊接立柱72的顶端与焊接横梁73的一端连接，焊接横梁73的另一端下方设有弧压控制器74。
在本发明一实施例中，焊接单元还可包括横梁操作机、***控制器、自动弧长控制器、机械摆动***、自动冷送丝机、机动送丝角度调节***、彩色摄像监视***、焊枪水冷循环***以及变极性等离子焊接电源。其中，横梁操作机是焊接单元的主体结构，焊接单元的其他部件(焊接电源除外)都安装在横梁操作机上面，以横梁操作机作为功能实现的载体。
在本发明一实施例中，如图1所示，该贮箱环缝装配焊接装备还可包括一个控制柜7。
该控制柜为整个箱体环缝焊接***的PLC电气控制柜，不具有人机交互性，对运动变量参数和焊接、铣切等参数的控制，通过操作控制台75来完成。
在本发明一实施例中，该贮箱环缝装配焊接装备进一步包括辅助***，如视像监视***、数据采集***、安全防护***。
本发明实施例所提供的贮箱环缝装配焊接装备，可通过床头回转机构、床尾回转机构、内支撑机构、外压紧机构的联动回转保证环缝焊接时的定位精度；且同时采用了内支撑机构和外压紧机构，使得箱体壳段在回转的过程中从内外两面对环缝提供了足够的刚性机械支撑，保证了产品在焊接过程中刚性，避免了焊接变形的出现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种贮箱环缝装配焊接装备，其特征在于，包括：床身、床头回转机构、床尾回转机构、内支撑机构、至少一个外压紧机构和焊接机构；所述床头回转机构、床尾回转机构、外压紧机构和焊接机构设置在所述床身表面，所述内支撑机构固定于床尾回转机构内；其中，所述至少一个外压紧机构可随所述床头回转机构和床尾回转机构进行联动回转；所述床头回转机构、床尾回转机构、内支撑机构和至少一个外压紧机构的回转中心呈一条直线。
2.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述床身上设有一组直线导轨；所述床头回转机构、床尾回转机构、内支撑机构和外压紧机构设置于所述直线导轨上，并可独立沿所述直线导轨方向运动。
3.根据权利要求2所述的装备，其特征在于，所述床身的直线导轨一侧平行设有另一组平行于床身的焊接导轨；所述焊接机构设置于所述焊接导轨上，且可沿所述焊接导轨方向运动。
4.根据权利要求3所述的装备，其特征在于，所述直线导轨和/或焊接导轨包括：主导轨和副导轨；
其中，所述主导轨为驱动导轨，采用齿轮齿条机构；所述副导轨为从动导轨，采用导轨滑块结构。
5.根据权利要求1至4中任一所述的装备，其特征在于，进一步包括：铣切机构；
其中，所述铣切机构包括：铣床床身、可移动悬臂和铣头；所述铣床床身设置于所述床身表面；所述可移动悬臂设置于所述铣床床身上，并可沿所述铣床床身水平运动；所述可移动悬臂的一端设置有所述铣头。
6.根据权利要求1至5中任一所述的装备，其特征在于，所述床头回转机构包括：
床头底箱、床头箱、床头法兰盘、过渡环和伞状支撑机构；所述床头底箱的底面设置于所述床身表面，顶面与所述床头箱连接；所述床头箱的一个侧面通过所述床头法兰盘与过渡环连接；所述过渡环与所述伞状支撑机构连接。
7.根据权利要求1至6中任一所述的装备，其特征在于，所述床尾回转机构包括：床尾底箱、床尾箱、床尾法兰盘和床尾内撑机构；所述床尾底箱的底面设置于所述床身表面，顶面与所述床尾箱连接；所述床尾箱的一个侧面通过所述床尾法兰盘与所述床尾内撑机构连接。
8.根据权利要求1至7中任一所述的装备，其特征在于，所述内支撑机构包括：内支撑过渡环、内支撑鼠笼结构、至少一个内支撑滑环和多个内撑块；其中，所述内支撑鼠笼结构的一端与所述内支撑过渡环连接；所述至少一个内支撑滑环套装在所述内支撑鼠笼结构外侧；所述每一个内支撑滑环上设置有多个内撑块。
9.根据权利要求1至8中任一所述的装备，其特征在于，所述至少一个外压紧机构包括：外压紧底箱、外压紧支撑机构、多个琴键压紧装置和同步转动驱动电机；所述外压紧底箱的底面与所述床身表面连接，顶面与环形的外压紧支撑机构连接；所述外压紧支撑机构的内侧面设有多个琴键压紧装置；所述同步转动驱动电机用于驱动所述外压紧支撑机构随所述床头回转机构和床尾回转机构同步转动；
其中，所述琴键压紧装置包括：铰链支座、驱动气缸、连杆和琴键压板；所述铰链支座上设有驱动气缸；所述驱动气缸通过所述连杆与所述琴键压板连接。
10.根据权利要求1至9中任一所述的装备，其特征在于，所述焊接机构包括：焊接底箱、焊接立柱、焊接横梁、焊枪、弧压控制器和操作控制台；其中，所述焊接底箱的底面与所述床身表面连接，顶面上设有所述操作控制台和所述焊接立柱；所述焊接立柱的顶端与所述焊接横梁的一端连接，所述焊接横梁的另一端下方设有所述焊枪和弧压控制器。
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