专利名称：钢轨窄间隙自动电弧焊机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铁路钢轨焊接机，更具体说本实用新型涉及一种钢轨窄间隙
自动电弧焊机是一种机电一体化的焊接机特别适用于铁路提速后的现场钢轨接头焊接.
背景技术：
钢轨焊接是实现铁路无缝化，提高列车运行速度和平稳舒适性的关键技术，目前 国际、国内钢轨焊接的方法有四种，闪光焊，气压焊、铝热焊和电弧焊。其中尤以闪光焊是目 前最主要的一种钢轨焊接方法，使用最广，但由于闪光焊和气压焊，在焊接时有一侧钢轨必 须移动，因此，在现场使用时，特别是已运营线路上，有一定的局限性，目前在这种场合下的 焊接方法，国内主要是铝热焊，国外有铝热焊也有使用手工电弧焊的(如日本)。铝热焊方 法的主要问题是焊缝为铸造组织，接头性能，特别是韧性较差，但随着我国铁路高速化的发 展，对钢轨焊接接头的质量要求却愈来愈高的情况下，国内铁路有关部门已有要求争取逐 步取消铝热焊法。手工电弧焊法虽然接头性能明显优于铝热焊接，但由于钢轨断面形状复 杂，现场作业条件较差，因此，对工人技术依赖程度和受人为因素影响较大，另外焊接时间 长也是使其应用受到制约的一个重要因素。 自动电弧焊接虽然已是一项比较成熟的焊接方法，但在现场钢轨自动电弧焊接 的作业上存在主要难点有三个，一是钢轨断面形状复杂，以60Kg/M钢轨为例，断面高度 176mm，轨底宽150mm，轨腰宽16. 5mm，轨底轨腰宽度相差9倍多，且到轨头时则又要展宽至 73mm。 二是允许的作业时间短，由于现场焊接往往是在临时中断行车的条件下进行的，因 此，一般要求焊接一个接头的时间只能在半个小时左右，因此必须要快速、高效。三是铁路 施工现场往往远离城镇，施工条件困难。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种适用于铁路提速后要求现 场条件下对钢轨接头焊接质量更高的要求下，一种适于现场移动使用.具有完全自动化功 能可以从而避免人为因素影响，提高和稳定现场钢轨焊接接头质量的一种机电一体化的焊 接机. 本实用型的目的是通过下述技术方案予以实现 —种钢轨窄间隙自动电弧焊接机，包括机架，走引轮，加紧气缸，对中导杆，铜挡组 合，焊接机头，执行机构，电器控制系统，气动系统，地线压块，焊接电源，陶瓷垫板等部分组 成，其特殊之处在于除焊接电源压縮空气机外，全部工作部件包括走引轮，夹紧气缸，对中 导杆，铜挡组合，焊接机头，运动执行机构，电器控制系统，地线压板，陶瓷垫板等都装在一 个机架上。 本焊接机的走引轮安装在底部，由轮轴，机架支板，走引轮拨杆组成，轮轴穿过机
架支板的卡槽，由行走轮拨杆控制轮轴在卡槽中的上下位置，调整机架高低位置。 本焊接机的电气控制系统中设有可编程序控制器PLC和计算机.并通过PLC和计算机控制焊接机的执行机构带动焊枪导杆进行X. Y. Z三维运动和自身360度旋转，使电弧 按钢轨断面全方位运动。 本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点 1、由于轨腰铜挡的位置较低，焊接机在钢轨上推动时会受到钢轨扣件的干扰，因 此本实用新型设计的走引轮可以利用自重方便地进行升降，升起时，机架处于高位，铜挡也 同时被抬高至高于扣件，运动时不会受扣件干扰。 2、为便于现场作业，除焊接电源和压縮空气机外，全部工作部件包括走引轮、夹紧 气缸、对中导杆、铜挡组合、焊接机头、运动执行机构、电气控制系统、地线压块、陶瓷垫板等 都装在一个机架上，即便于现场运行，又能方便地满足自动焊接时的全部工艺程序要求。 3、通过电气控制系统中的可编程控制器和计算机，可以方便地将电弧运动程序、 焊接参数变化、以及挡块的动作等连贯地组合为一个适于钢轨不同部位採用不同焊接工艺 方法并自动转化运行的系统。 一次性自动连续完成整个钢轨电弧焊接过程。并且在焊接过 程中对电弧运动轨迹和焊接参数的变化等自动进行实时监测记录和修正。同时为检查和判 断接头焊接质量提供科学依据。
图1为本实用新型总体结构示意图 图2为本实用新型主要部件侧向示意图 图3为本实用新型走引轮工作原理图 图4为本实用新型铜挡工作状态图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步描述 如图1所示，本实用新型所述的钢轨窄间隙自动电弧焊接机包括机架2、走引轮组 3、气压系统控制伐4、电源板5、储气罐6、工控计算机7、焊丝盘8、自保护药芯焊丝9、电气 控制箱10、Z轴伺服电机11、Z轴导柱导套12、Z轴动板13、滚珠丝杠14、机头连接板15、焊 丝矫直机构16、送丝机17、廻转伺服电机18、传动齿轮副19、焊咀导杆夹紧头20、焊咀导杆 21、焊接地线压紧气缸22、焊接地线铜压板23、焊缝对中导轮24、焊缝铜挡25、 Y轴直线导 轨26、X轴直线导轨27、X轴滚珠丝杠28、X轴伺服电机29、夹紧气缸30、Y轴滚珠丝杠31、 Y轴伺服电机32、联接底板33。图2为焊接机主要部件的侧向示意图。 如图3所示的设计原理图，图中A为焊接机处于焊接状态时，轮组在机架重力的作 用下，轮轴被钢轨顶至卡槽E的顶部，相对钢轨面而言，机架处于低位。图中B为焊接机被抬 起时，走引轮悬空后在自重作用下，轮轴沿卡槽E滑下时的情形，图2C是轮轴滑到底，焊接 机放到钢轨上时，轮轴在钢轨和机架重力的作用下，被推入卡槽凹槽内的情况。此时机架被 相对抬高，其底面高于钢轨扣件，可以方便地在钢轨上推行，到位后只要稍抬起机架，使轮 子处于悬空状态，同时转动拨杆3-5使轮轴脱出卡槽凹槽回复图2B的状态，然后放入机架， 在机架重力推动下，轮轴沿卡槽滑回图3的状态，故要使走引轮处于高或底的位置，只须在 搬动焊机的同时，用带动拨杆转动与否就可确定。
工作过程焊接机的作业全过程大致如下开始作业时，先是在距焊接处附件的某一位置，将焊接机抬上钢轨l，在抬搬焊接机时，走引轮由于自身重力的作用，落入卡槽 的下端，而在放上钢轨后，由于钢轨面对焊接机重力的反作用力，使轮轴被顶入卡槽的凹槽 内，机架处于相对高位，可以不受钢轨扣件干扰地推引至焊接位置，然后稍微抬起焊接机， 同时拨动拨杆，再放下机架，即自动复位至低位。开始焊前准备。 如图4所示为铜挡工作时的状态原理图，图中34、41为左右二侧的驱动气缸，35、 40为连接板，36、39为铜挡架，37、38为左右铜挡，9为焊丝，24为焊咀，21为焊咀导杆。 开始焊接前，1.将放好陶瓷垫和引弧板的铜垫用垫板托扣紧在钢轨底部，方法是 将垫板托的一侧扣在钢轨轨脚上，然后合上快速压紧头即可。2.翻下焊接机的对中导杆后， 移动焊接机至导杆轮落入焊缝中，见图1。按动夹紧气缸使焊接机固定在钢轨上并翻起对中 导杆。3.操纵控制开关调整焊咀导杆位置，使之居于钢轨侧边焊缝中心，同时降低焊咀导杆 至起弧位置(由PLC自动定位)。4.启动焊接按钮，焊接机即可进行自动焊接。自动焊接 的程序是焊咀由钢轨边向外移动至引弧板上后自动起弧，并向里摆进，按单面焊双面成型 的工艺参数和钢轨断面不同高度(厚度)自动调整焊接规范(焊接速度、摆幅大小、焊接电 流、电弧电压等)，当焊咀行至另一端(即一层焊完)后即自行旋转折返，焊接第二层、第三 层，依此同时依照钢轨断面高度相应变化。待焊至钢轨轨底三角区时，二侧铜挡气阀动作， 铜挡合拢紧贴钢轨以防止轨腰立焊时熔池铁水流失，直至轨颚，焊咀行程逐渐又展开至轨 头宽度，将轨头逐层焊满后电弧自动衰减至熄弧，焊接过程全部完成。此时铜挡气阀关闭， 铜挡退回原位。松开夹紧气缸，稍抬起机架使走引轮落下，推开焊接机及拆除垫板托后，焊 接过程即全部结束。5.焊接过程的全部主要参数均自动记录在计算机内，经与预定参数比 较即可检查整个焊接过程是否正常及供建立焊接接头质量数据库用。
权利要求一种钢轨窄间隙自动电弧焊机，包括机架，走引轮，夹紧气缸，对中导轨，铜挡组合，焊接机头，执行机构，电气控制系统，气动系统，地线压块，焊接电源，陶瓷垫板组成；其特征在于除焊接电源和压缩空气机外，全部工作部件包括走引轮，夹紧气缸，对中导轨，铜挡组合，焊接机头，执行机构，电气控制系统，气动系统，地线压块，焊接电源，陶瓷垫板等都装在一个机架上。
2. 根据权利1要求所述的焊机，其特征在于所述的走引轮安装在机架底部，由轮轴，机架支板、走引轮拨杆组成，轮轴，穿过机架支板的卡槽，由走引轮拨杆控制轮轴在卡槽中的上下位置，调整机架高低位置。
3. 根据权利l所述的焊机，其特征在于所述的电气控制系统中设有可编程序控制器PLC和计算机。
4. 根据权利1所述的焊机，其特征在于所述的可编程序控制器PLC和计算机以设定的程序控制焊机的执行机构，执行机构通过伺服电机带动焊枪导杆进行X. Y. Z三维运动和自身360度旋转，从而实现电弧沿钢轨断面可以全方位地运动完成整个焊接过程。
专利摘要钢轨窄间隙自动电弧焊接机由机架、走引轮、夹紧气缸、对中导杆、铜挡组合、焊接机头、执行机构、电气控制系统、气动系统、地线压块、焊接电源、陶瓷垫板等部分组成。特别是在铁路提速后要求现场条件下钢轨接头焊接质量更高的条件下，可在现场移动使用，具有完全自动化功能从而避免人为因素影响，提高和稳定现场钢轨焊接接头质量具有可以方便地利用自重降低走引轮高度的机架，从而可以满足在钢轨上推行时既不会受到钢轨扣件的干扰，又能简单快速地定位到焊接点等优点的一种机电一体化的焊接机。
文档编号B23K9/32GK201537763SQ20092017149
公开日2010年8月4日 申请日期2009年8月20日 优先权日2009年8月20日
发明者季关钰 申请人:季关钰