CN104625537B - 一种5m级弱刚性贮箱箱底环缝焊接装备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的一种5M级弱刚性贮箱箱底环缝焊接装备，可实现对大直径贮箱箱底的自动化环缝焊接。该贮箱箱底环缝焊接装备包括：焊接床身(21)、焊接单元(22)、转动平台(23)和焊接模胎(24)；其中，所述焊接床身(21)可沿三维直线自由度进行运动；所述焊接单元(22)设置在所述焊接床身(21)上；所述焊接模胎(24)设置于所述转动平台(23)上，且可随所述转动平台(23)进行平面旋转和垂直翻转。

Description

一种5M级弱刚性贮箱箱底环缝焊接装备
技术领域
本发明涉及贮箱箱底技术，特别涉及一种5M级弱刚性贮箱箱底环缝焊接装备。
背景技术
图1是贮箱箱底的结构示意图。如图1所示，火箭贮箱的箱底呈半球形，由顶盖11、圆环12和过渡环13焊接而成。然而随着火箭贮箱尺寸的不断增大，箱底的直径尺寸也不断提高，而箱底壁厚却不断减小，因此大直径箱底的刚性较弱。在对顶盖和圆环之间的环缝、以及圆环与过渡环之间的环缝进行焊接时，由于大直径箱底焊件壁厚较薄、刚性较弱，因此焊件定位及焊接过程容易导致焊件变形。为此，急需一种可适用于5M级大直径弱刚性贮箱箱底的环缝焊接装备。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供的一种5M级弱刚性贮箱箱底环缝焊接装备，可实现对大直径贮箱箱底的自动化环缝焊接。
本发明一实施例提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备，包括：焊接床身、焊接单元、转动平台和焊接模胎；其中，所述焊接床身可沿三维直线自由度进行运动；所述焊接单元设置在所述焊接床身上；所述焊接模胎设置于所述转动平台上，且可随所述转动平台进行平面旋转和垂直翻转。
本发明实施例所提供的贮箱箱底环缝焊接装备，将焊接单元设置在一个可沿三维直线自由度运动的焊接床身上，操作者可以精确调整焊接单元的空间位置。同时，将环缝焊件装配于一个可随转动平台进行平面旋转和垂直翻转的焊接模胎上，这样在环缝焊接的过程中焊接单元的位置保持不动即可完成环缝焊接，从而在保证焊接定位精度的情况下实现自动化环缝焊接。
附图说明
图1是现有技术所提供的一种贮箱箱底的结构示意图。
图2是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的结构示意图。
图3是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的转动平台的结构示意图。
图4是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的焊接模胎的结构示意图。
图5是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的顶盖焊接装卡装置的结构示意图。
图6是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的顶盖压紧装置的结构示意图。
图7是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的顶盖与圆环之间环缝压紧的原理示意图。
图8是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的叉形焊接装卡装置的结构示意图。
图9是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的内部支撑装置的结构示意图。
图10是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的下部压紧装置的结构示意图。
图11是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的上部压紧装置的结构示意图。
图12是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的下部压紧装置的结构示意图。
图中符号说明如下：
顶盖11、圆环12、过渡环13、焊接床身21、焊接单元22、转动平台23、焊接模胎24、固定支撑31、液压缸32、液压缸固定转动副33、翻转平台34、齿轮35、转台36、翻转平台转动副37、中心轴41、顶盖压紧装置51、上固定支座52、拉杆53、下固定支座54、锁紧螺母61、环形固定轴承62、蝶形弹簧63、顶盖琴键压紧机构64、内圈621、外圈622、锁紧螺母81、上部支架82、内部支撑装置83、上部压紧装置84、下部压紧装置85、手轮91、丝杆92、第一支撑块93、第二支撑块94、叉形连杆95、第一连杆96、内支撑块97、上支撑凸边971、下支撑凸边972、第三支撑块111、第四支撑块112、第一气缸113、第二连杆114、上压板115、第五支撑块121、第六支撑块122、第二气缸123、第三连杆124、下压板125。
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2是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的结构示意图。如图2所示，该贮箱箱底环缝焊接装备包括：焊接床身21、焊接单元22、转动平台23和焊接模胎24。
焊接床身21固定在地基上，且可沿三维直线自由度进行运动，即可沿X轴、Y轴和Z轴方向进行往复运动。此时，由于焊接单元22设置在焊接床身21上，因此焊接单元22可通过调整焊接床身21而精确定位到三维空间的任意位置。
箱底的顶盖、圆环和过渡环均可装配于焊接模胎24上，且焊接模胎24可随转动平台23进行平面旋转和垂直翻转。因此在对顶盖和圆环之间的环缝，以及圆环和过渡环之间的环缝进行焊接时，保持焊接单元22的位置不变，通过转动平台23的自旋转即可完成对以上环缝的焊接过程。
在本发明一实施例中，该贮箱箱底环缝焊接装备还包括一个控制单元25，该控制单元是一个由硬件和软件组成的集成单元，能够对装备的各个运动部件、功能不仅的运动变量和物理变量进行控制。本发明对控制单元的具体实现形式不做限定。
图3是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的转动平台的结构示意图。如图3所示，转动平台23包括：固定支撑31、液压缸32、液压缸固定转动副33、翻转平台34、齿轮35、转台36和翻转平台转动副37。液压缸固定转动副33和翻转平台转动副37固定连接在固定支撑31上；翻转平台34的一侧与翻转平台转动副37连接，另一侧通过液压缸固定转动副33与液压缸32连接；转台36可通过齿轮35传动在翻转平台34上进行平面旋转；转台36的中心通过一个中心轴与焊接模胎24连接。
图4是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的焊接模胎的结构示意图。如图4所示，焊接模胎24是一个外部形状与箱底相配合的半球形，通过中心轴41设置于转动平台23上。
在本发明另一实施例中，还可以通过一个顶盖焊接装卡装置来固定顶盖和圆环之间环缝，使得对该环缝进行焊接时，环缝两侧的焊件不会发生相对移动。
图5是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的顶盖焊接装卡装置的结构示意图。如图5所示，该顶盖焊接装卡装置包括：顶盖压紧装置51、多个上固定支座52、多个拉杆53和多个下固定支座54。多个上固定支座52设置于顶盖压紧装置51的下周边；多个下固定支座54设置于转动平台23的周边；多个上固定支座52与多个下固定支座54通过多个拉杆连接。
具体而言，每个拉杆53的上端与一上固定支座52以转动副形式连接，下端与一下固定支座54以螺纹形式连接；因此通过调整该螺纹连接，拉杆53可相对下固定支座继续向下运动，由此带动上固定支座52也向下运动，使得顶盖压紧装置51压紧在顶盖上。此外，顶盖压紧装置51自身还在环缝两侧同时对顶盖和圆环进行压紧。
图6是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的顶盖压紧装置的结构示意图。如图6所示，该顶盖压紧装置51包括：锁紧螺母61、环形固定轴承62、蝶形弹簧63和多个顶盖琴键压紧机构64。
蝶形弹簧63通过锁紧螺母61固定在环形固定轴承62的中心，并可通过锁紧螺母61调整蝶形弹簧63压紧力的大小。蝶形弹簧63可在环缝上侧为顶盖提供由上而下的压紧力，琴键压紧机构64位于环缝下侧，为圆环的上端提供压紧力。
环形固定轴承62的内圈621可随着转动平台23相对外圈622转动。多个上固定支座52设置于外圈622的外表面；多个顶盖琴键压紧机构64设置于内圈621的内表面。
这样当对顶盖和圆环之间的环缝进行焊接时，外圈622保持不动，仅通过上固定支座52为顶盖压紧装置51提供向下的拉力；内圈621通过蝶形弹簧63和琴键压紧机构64将顶盖和圆环压紧在焊接模胎24上，并随着转动平台23一起转动。由于焊接单元22也保持不动，随着环缝的自旋转即可自动完成焊接过程。
图7是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的顶盖与圆环之间环缝压紧的原理示意图。如图7所示，蝶形弹簧63位于环缝上侧的顶盖外表面，琴键压紧机构64位于环缝下侧的圆环外表面。蝶形弹簧63和琴键压紧机构64一起作用将环缝两侧的焊件压紧在焊接模胎24上。当然，当环缝随着转动平台23旋转时，蝶形弹簧63和琴键压紧机构64也随之一起旋转。
本领域技术人员可以理解，上固定支座52、拉杆53、下固定支座54以及顶盖琴键压紧机构64的数量可根据箱底尺寸以及所要实现的压紧质量而定。箱底尺寸越大，上固定支座52、拉杆53、下固定支座54以及顶盖琴键压紧机构64的数量可相应增加，压紧力的分布也越均匀。本发明对上固定支座52、拉杆53、下固定支座54以及顶盖琴键压紧机构64的数量不做限定。
在本发明另一实施例中，还可以通过一个叉形焊接装卡装置来固定圆环和过渡环之间环缝，使得对该环缝进行焊接时，环缝两侧的焊件不会发生相对移动。
图8是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的叉形焊接装卡装置的结构示意图。如图8所示，该叉形焊接装卡装置包括：锁紧螺母81、上部支架82、多个内部支撑装置83、多个上部压紧装置84和多个下部压紧装置85。
上部支架82呈伞状，伞状的顶端通过锁紧螺母81与转动平台23的中心轴固定；多个内部支撑装置83设置于箱底圆环与箱底过渡环的环缝内侧，用于提供由内向外的支撑力；多个上部压紧装置84设置于上部支架82的伞状下周边，位于箱底圆环外侧，用于提供由外向内的压紧力；多个下部压紧装置85设置于转动平台23的周边，位于箱底过渡环外侧，用于提供由外向内的压紧力。
下面通过几个实施例对叉形焊接装卡装置的各个组成部分进行详细说明。
图9是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的内部支撑装置的结构示意图。如图9所示，该内部支撑装置83包括：手轮91、丝杆92、第一支撑块93、第二支撑块94、叉形连杆95、第一连杆96和内支撑块97。
手轮91与丝杆92的一端连接；丝杆92的另一端通过第一支撑块93与叉形连杆95的一端连接；叉形连杆95的另一端通过第二支撑块94与第一连杆96的一端连接；第一连杆96的另一端与内支撑块97连接。这样操作者可通过旋转手轮91实现丝杠的横向运动，从而带动叉形连杆95和第一连杆96的运动，最终使得内支撑块97相对环缝进行横向运动以实现内部支撑。
在本发明一实施例中，内支撑块97包括上支撑凸边971和下支撑凸边972；上支撑凸边971和下支撑凸边972之间的中心线与箱底圆环与箱底过渡环之间的环缝对齐。这样可保证内支撑块97为环缝上下两侧提供的支撑力是均衡的。
图10是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的下部压紧装置的结构示意图。如图10所示，上支撑凸边971和下支撑凸边972之间的中心线与箱底圆环与箱底过渡环之间的环缝对齐，环缝上侧圆环的外表面由上部压紧装置84的压板压紧，环缝下侧圆环的外表面由下部压紧装置85的压板压紧。这样箱底圆环与过渡环之间的环缝在内撑外压的作用下，即保持了焊接过程的刚性，又保证了圆环和过渡环不会发生相对位移。
图11是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的上部压紧装置的结构示意图。如图11所示，该上部压紧装置包括：第三支撑块111、第四支撑块112、第一气缸113、第二连杆114和上压板115。第一气缸113通过第三支撑块111固定在上部支架82上，第一气缸113的顶出端通过第二连杆114与上压板115连接，第二连杆114可绕第四支撑块112进行转动。当第一气缸113向外顶出时，在第二连杆114的带动下，上压板115向下压。
图12是本发明一实施例所提供的一种贮箱箱底环缝焊接装备的下部压紧装置的结构示意图。如图12所示，该下部压紧装置包括：第五支撑块121、第六支撑块122、第二气缸123、第三连杆124和下压板125；其中，第二气缸123通过第五支撑块121固定在转动平台23上，第二气缸123的顶出端通过第三连杆124与下压板125连接，第三连杆124可绕第六支撑块122进行转动。下部压紧装置与上部压紧装置的作用原理类似，在此不再赘述。
本领域技术人员可以理解，内部支撑装置83、上部压紧装置84和下部压紧装置85的数量可根据箱底尺寸以及所要实现的内撑外压质量而定。箱底尺寸越大，内部支撑装置83、上部压紧装置84和下部压紧装置85的数量可相应增加，内撑力/外压力的分布也越均匀。本发明对内部支撑装置83、上部压紧装置84和下部压紧装置85的数量不做限定。
本发明实施例所提供的贮箱箱底环缝焊接装备，将焊接单元设置在一个可沿三维直线自由度运动的焊接床身上，操作者可以精确调整焊接单元的位置。同时，将环缝焊件装配于一个可随转动平台进行平面旋转和垂直翻转的焊接模胎上，这样在环缝焊接的过程中焊接单元的位置可保持不动，从而在保证焊接定位精度的情况下实现了自动化环缝焊接过程。
以上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 (9)

1.一种5M级弱刚性贮箱箱底环缝焊接装备，所述贮箱箱底呈半球形，由顶盖、圆环和过渡环焊接而成，其特征在于，包括：焊接床身(21)、焊接单元(22)、转动平台(23)和焊接模胎(24)；其中，所述焊接床身(21)可沿三维直线自由度进行运动；所述焊接单元(22)设置在所述焊接床身(21)上；所述焊接模胎(24)设置于所述转动平台(23)上，且可随所述转动平台(23)进行平面旋转和垂直翻转；
所述装备进一步包括：顶盖焊接装卡装置；其中，所述顶盖焊接装卡装置包括：顶盖压紧装置(51)、多个上固定支座(52)、多个拉杆(53)和多个下固定支座(54)；其中，所述多个上固定支座(52)设置于所述顶盖压紧装置(51)的下周边；所述多个下固定支座(54)设置于所述转动平台(23)周边；所述多个上固定支座(52)与所述多个下固定支座(54)通过所述多个拉杆(53)连接。
2.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述转动平台(23)包括：固定支撑(31)、液压缸(32)、液压缸固定转动副(33)、翻转平台(34)、齿轮(35)、转台(36)和翻转平台转动副(37)；其中，所述液压缸固定转动副(33)和翻转平台转动副(37)固定连接在所述固定支撑(31)上；所述翻转平台(34)的一侧与所述翻转平台转动副(37)连接，另一侧通过所述液压缸固定转动副(33)与所述液压缸(32)连接；所述转台(36)可通过齿轮(35)传动在所述翻转平台(34)上进行平面旋转；所述转台(36)的中心通过一个中心轴与所述焊接模胎(24)连接。
3.根据权利要求1所述的装备，其特征在于，所述顶盖压紧装置(51)包括：锁紧螺母(61)、环形固定轴承(62)、蝶形弹簧(63)和多个顶盖琴键压紧机构(64)；其中，所述蝶形弹簧(63)通过所述锁紧螺母(61)固定在所述环形固定轴承(62)的中心，为所述顶盖提供压紧力；所述环形固定轴承(62)的内圈(621)可随着所述转动平台(23)相对外圈(622)转动；所述多个上固定支座(52)设置于所述外圈(622)的外表面；所述多个顶盖琴键压紧机构(64)设置于所述内圈(621)的内表面，为所述圆环的顶端提供压紧力。
4.根据权利要求1-3任一项所述的装备，其特征在于，所述拉杆(53)与下固定支座(54)之间的连接方式为螺纹连接，与上固定支座(52)之间的连接方式为转动副。
5.根据权利要求4所述的装备，其特征在于，所述的装备进一步包括：叉形焊接装卡装置；所述叉形焊接装卡装置包括：锁紧螺母(81)、上部支架(82)、多个内部支撑装置(83)、多个上部压紧装置(84)和多个下部压紧装置(85)；
其中，所述上部支架(82)呈伞状，伞状的顶端通过锁紧螺母(81)与所述转动平台(23)的中心轴固定；
所述多个内部支撑装置(83)设置于所述圆环与过渡环的环缝内侧，用于提供由内向外的支撑力；
所述多个上部压紧装置(84)设置于所述上部支架(82)的伞状下周边，位于所述箱底圆环外侧，用于提供由外向内的压紧力；
所述多个下部压紧装置(85)设置于所述转动平台(23)的周边，位于所述过渡环外侧，用于提供由外向内的压紧力。
6.根据权利要求5所述的装备，其特征在于，所述内部支撑装置(83)包括：手轮(91)、丝杆(92)、第一支撑块(93)、第二支撑块(94)、叉形连杆(95)、第一连杆(96)和内支撑块(97)；其中，所述手轮(91)与所述丝杆(92)的一端连接；所述丝杆(92)的另一端通过第一支撑块(93)与所述叉形连杆(95)的一端连接；所述叉形连杆(95)的另一端通过第二支撑块(94)与所述第一连杆(96)的一端连接；所述第一连杆(96)的另一端与所述内支撑块(97)连接。
7.根据权利要求6所述的装备，其特征在于，所述内支撑块(97)包括上支撑凸边(971)和下支撑凸边(972)；所述上支撑凸边(971)和下支撑凸边(972)之间的中心线与所述圆环与过渡环之间的环缝对齐。
8.根据权利要求5至7中任一所述的装备，其特征在于，所述上部压紧装置(84)包括：第三支撑块(111)、第四支撑块(112)、第一气缸(113)、第二连杆(114)和上压板(115)；其中，所述第一气缸(113)通过第三支撑块(111)固定在所述上部支架(82)上，所述第一气缸(113)的顶出端通过所述第二连杆(114)与所述上压板(115)连接，所述第二连杆(114)可绕所述第四支撑块(112)进行转动。
9.根据权利要求5至7中任一所述的装备，其特征在于，所述下部压紧装置(85)包括：第五支撑块(121)、第六支撑块(122)、第二气缸(123)、第三连杆(124)和下压板(125)；其中，所述第二气缸(123)通过一个第五支撑块(121)固定在所述转动平台(23)上，所述第二气缸(123)的顶出端通过所述第三连杆(124)与所述下压板(125)连接，所述第三连杆(124)可绕所述第六支撑块(122)进行转动。
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