[发明专利]全液压驱动可重构数控摩擦叠焊机水下作业装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控摩擦叠焊机。特别是涉及一种用于海底管线与导管架的摩擦叠焊修复的全液压驱动可重构数控摩擦叠焊机水下作业装置。

背景技术

当今世界海底资源得到各国的高度重视，海底资源的开采利用愈演愈烈。用于海底资源开采的设备的修复也相应的被重视起来。专利文献CN101244485和CN2010559382公开了一种水下摩擦叠焊设备。该设备主要包括位于水下的摩擦主轴头、水下操作机械手、自动刀库、换刀机构和水下遥控机器人，以及位于水上的液压动力系统，电控系统和数据采集系统。水下机器人通过滑动固定座固定在待修复裂纹附近，由机械手完成焊接。其中整个装置仅由单个滑动固定座固定，而焊接过程中主轴头部位受到较大的轴向力，使装置受力不均匀，对结构的刚度有较大的影响；另外由于被修复裂纹的形状可能不规则，而机械手的工作范围有限，就需要移动滑动固定座，给定位精度，焊接精度带来不利影响;而且机械手的设计、控制均比较复杂，不利于提高工作的可靠性和成本的节约。

综上述，上述结构的局限性在于：结构布置不够合理，刚度易受影响，夹紧机构适应性差，控制复杂，不够经济。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种适用于海底管线与导管架的摩擦叠焊修复的全液压驱动可重构数控摩擦叠焊机水下作业装置。

本发明所采用的技术方案是：一种全液压驱动可重构数控摩擦叠焊机水下作业装置，包括：弧形机架和焊接机构，设置在弧形机架上面的用于支撑焊接机构分别沿弧形机架的轴向和环向移动的移动支架，分别设置在弧形机架两侧的用于固定被焊管件的夹紧机构。

所述的弧形机架包括有两个结构相同且对称设置的弧形侧板和连接在两个弧形侧板内侧之间的支撑肋，所述的夹紧机构设置在两个弧形侧板的外侧，在所述的弧形侧板的上圆弧的边缘上沿弧向设置有用于与所述的移动支架相结合的端面齿盘，在弧形侧板的内侧安装有用于支撑移动支架沿弧形机架移动的环向移动滚轮轨道。

所述的移动支架包括有两个对称设置的侧板，所述的两个侧板的内侧之间沿弧形机架的轴向对称的设置有两条倒L型横梁，所述的两个L型横梁中的一个L型横梁的上水平面上设置有用于与所述的焊接机构相结合的轴向移动齿条，所述的两个L型横梁的上水平面上分别设置有与所述的轴向移动齿条相平行的用于支撑焊接机构沿弧形机架的轴向移动的轴向移动滚轮轨道，所述的侧板的外侧固定设置有水平支架，所述的水平支架上设置有环向移动马达，所述的环向移动马达的输出齿轮贯穿所述的水平支架与设置在弧形机架上的端面齿盘相啮合，所述的侧板的外侧还固定设置有用于沿弧形机架上的环向移动滚轮轨道滚动的环向移动滚轮，所述的水平支架上在环向移动马达的两侧还分别设置有环向锁紧液压缸，所述的环向锁紧液压缸的活塞杆贯穿水平支架。

所述的焊接机构包括有设置在移动支架中的支撑框架，固定设置在支撑框架中且上、下贯穿支撑框架的上板和下板的主轴头，所述的支撑框架的上板上设置有轴向移动马达，所述的轴向移动马达的输出齿轮贯穿上板与设置在移动支架的L型横梁上的轴向移动齿条相啮合，所述的上板的四个端角上分别各设置一个横向锁紧液压缸，所述的横向锁紧液压缸活塞杆贯穿上板，所述的上板上还上、下贯穿的设置有用于沿设置在移动支架的L型横梁上的轴向移动滚轮轨道滚动的轴向移动滚轮。

所述的主轴头包括有通过法兰盘固定在支撑框架上的缸筒，所述缸筒的筒壁上分别形成有第一油口和第二油口，所述的缸筒内设置有活塞，所述的活塞的下端贯穿缸筒的下端口，所述的活塞与缸筒的内周壁之间分别形成有与所述的第一油口连通的第一油室和与所述的第二油口相连通的第二油室，所述的活塞与缸筒的内周壁之间设置有密封圈，所述的活塞为上、下贯通的筒结构，并在液压的驱动下沿缸筒的轴向移动，所述活塞的下端口依次套有用于轴端密封的第一密封件和第二密封件，所述活塞的上端设置有用于引导活塞沿轴线移动并能防止活塞转动的导向杆，所述的导向杆的一端固定连接在缸筒端盖上，另一端插入到形成在活塞的活塞壁上的导向槽内，所述缸筒的顶端设置有主轴马达，所述主轴马达的输出轴贯穿缸筒端盖位于缸筒内，所述的活塞内通过轴承支撑的设置有主轴，所述主轴的上端通过花键连轴器与所述主轴马达的输出轴相连，所述主轴的下端贯穿第二密封件连接用于夹持塞棒的弹簧夹头。