贮箱筒段对接环缝悬空焊装置的制作方法

本实用新型涉及金属自动焊接领域，具体来说涉及一种能够用于贮箱筒段对接环缝的悬空焊装置。

背景技术：

贮箱是运载火箭箭体结构中重要的大型部件，而贮箱筒段与筒段之间的焊接焊缝比较多，是贮箱生产中的难点和重点。筒段与筒段对接焊时，因筒段内部已经有格栅、隔板等附件，因此需要内胀工装的胀紧行程不得小于 100mm。筒段为圆形焊接筒体，其圆度及直径误差都比较大，在焊缝对接时，焊接的错边对焊接质量有很大的影响。

目前，筒段装夹多采用简单工装，靠人力调整胀紧，劳动强度大、效率低下、装夹困难且费时费力，焊缝的错边也无法完全消除。采用TIG焊带成型槽的焊接工艺，焊接热输入有限，再加上胀紧力小且不均匀，工件常因焊接应力出现错动和变形现象，焊接质量很难控制。悬空焊和TIG焊带成型槽的焊接工艺相比，有以下优点：①由于没有焊接垫板，焊接过程中气孔和夹渣易于溢出，从而能够减少焊缝夹渣、气孔等焊接缺陷；②悬空焊可提高焊接速度，焊接效率明显提高；③焊接线能量密度高，焊接熔深比较深，中厚板可以不开坡口一次焊接成型。但是悬空焊接工艺对焊缝的对接装配质量要求非常高，对焊缝的错边和焊缝的对接间隙都有严格的要求，而现有的工装无法很好的消除焊缝错边，悬空焊接的焊接工艺就无法实现。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种贮箱筒段对接环缝悬空焊装置，可以实现大行程的伸缩，满足工装整体退出时不和贮箱筒段内部的格栅和筋板干涉的要求；同时还可以完全消除焊缝对接错边的问题，满足悬空焊焊接工艺的要求。本贮箱筒段对接环缝悬空焊装置还有观测焊缝背面成型状态的功能，操作者可以根据焊缝背面的成型状态实时调节焊接工艺参数，从而极大的提高了焊接质量、减少了废品率。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

贮箱筒段对接环缝悬空焊装置，由摄像监视系统、外楔胀紧组件、内楔胀紧组件、中心支撑组件、显示屏和芯轴组成；

所述外楔胀紧组件和内楔胀紧组件为一套连杆机构，所述连杆机构安装在中心支撑组件上，所述摄像监视系统和中心支撑组件安装在芯轴上，所述摄像监视系统的影像在显示屏上进行显示。

所述摄像监视系统由双摄像头、摄像支撑柱、摄像监视系统抱紧环、摄像监视系统抱紧螺钉、重锤、挡圈、摄像监视系统滑动轴套和滚动轴承组成；

所述摄像监视系统安装在芯轴上，所述双摄像头固定安装在摄像支撑柱的一端，所述摄像监视系统抱紧环安装在芯轴外圆面上，所述摄像监视系统抱紧螺钉设置在摄像监视系统抱紧环的中分面上，摄像监视系统抱紧螺钉将摄像监视系统抱紧环抱紧在芯轴上，所述摄像支撑柱的另一端设置有重锤，所述摄像监视系统滑动轴套与芯轴滑动接触，所述滚动轴承安装在摄像支撑柱和摄像监视系统滑动轴套之间，所述挡圈设置在摄像监视系统滑动轴套上。摄像支撑柱可以沿着芯轴转动，由于重锤的重力作用，使得摄像支撑柱的重锤端一直在底部，双摄像头一端一直在顶部。所述摄像监视系统安装到位后通过摄像监视系统抱紧环限制其轴向移动。调整双摄像头位置及角度，利用两个摄像头，通过胀瓦上的开孔，可以连续观测焊缝背面成型状态。焊接过程中，当芯轴、工装、焊缝背面观测系统及工件旋转时，两个摄像头在重锤作用下会保持其原有位置或者稍有摆动，实现实时观测焊缝背部熔透状态。摄像机可远距离机动调节摄像机的焦距和光圈。摄像机上配备有照明灯，因此即使在黑暗的空间也不影响其观测效果。

所述外楔胀紧组件由外楔胀紧组件伸出调速阀、外楔胀紧组件气缸、外楔胀紧组件缩回调速阀、外楔胀紧组件直线第一导轨、外楔胀紧组件支撑座、外楔胀紧组件推杆、外楔胀紧组件直线第二导轨、外楔胀紧组件胀瓦和外楔胀紧组件衬板组成；

所述外楔胀紧组件伸出调速阀和外楔胀紧组件缩回调速阀设置在外楔胀紧组件气缸上，所述外楔胀紧组件气缸固定安装在外楔胀紧组件支撑座上，所述外楔胀紧组件直线第一导轨和外楔胀紧组件直线第二导轨固定安装在外楔胀紧组件支撑座上，所述外楔胀紧组件气缸的活塞杆驱动垂直滑块沿着外楔胀紧组件直线第一导轨上下运动、驱动水平滑块沿着外楔胀紧组件直线第二导轨水平运动，垂直滑块和水平滑块通过外楔胀紧组件推杆连接，所述外楔胀紧组件胀瓦通过螺栓与水平滑块固定连接，所述外楔胀紧组件衬板通过螺栓固定安装于外楔胀紧组件胀瓦上。外楔胀紧组件伸出调速阀进气或者外楔胀紧组件缩回调速阀进气，会导致外楔胀紧组件气缸的活塞上下运动，驱动外楔胀紧组件胀瓦和外楔胀紧组件衬板水平向内或外运动。

所述内楔胀紧组件由内楔胀紧组件伸出调速阀、内楔胀紧组件气缸、内楔胀紧组件缩回调速阀、内楔胀紧组件直线第一导轨、内楔胀紧组件支撑座、内楔胀紧组件推杆、内楔胀紧组件直线第二导轨、内楔胀紧组件胀瓦和内楔胀紧组件衬板组成；

所述内楔胀紧组件伸出调速阀和内楔胀紧组件缩回调速阀设置在内楔胀紧组件气缸上，所述内楔胀紧组件气缸固定安装在内楔胀紧组件支撑座上，所述内楔胀紧组件直线第一导轨和内楔胀紧组件直线第二导轨固定安装在内楔胀紧组件支撑座上，所述内楔胀紧组件气缸的活塞杆驱动垂直滑块沿着内楔胀紧组件直线第一导轨上下运动、驱动水平滑块沿着内楔胀紧组件直线第二导轨水平运动，垂直滑块和水平滑块通过内楔胀紧组件推杆连接，所述内楔胀紧组件胀瓦通过螺栓与水平滑块固定连接，所述内楔胀紧组件衬板通过螺栓固定安装于内楔胀紧组件胀瓦上。内楔胀紧组件伸出调速阀进气或者内楔胀紧组件缩回调速阀进气，会导致内楔胀紧组件气缸的活塞上下运动，驱动内楔胀紧组件胀瓦和内楔胀紧组件衬板水平相内或外运动。

所述中心支撑组件是内、外楔胀紧组件的安装基础，由滑动轴套、中心支撑组件抱紧环、调心滚子轴承、第一防翻隔套、第二防翻隔套、锁紧母、中心支撑组件抱紧螺钉、抱紧环固定螺钉和支撑主体组成；

所述滑动轴套与芯轴滑动接触，所述中心支撑组件抱紧环安装在芯轴外圆面，所述中心支撑组件抱紧螺钉设置在中心支撑组件抱紧环的中分面上，所述调心滚子轴承安装在滑动轴套和支撑主体之间，所述第一防翻隔套和第二防翻隔套分别设置在调心滚子轴承的两端，所述中心支撑组件抱紧环和支撑主体通过抱紧环固定螺钉连接在一起。调心滚子轴承具有一定的调心功能，芯轴通过中心支撑组件抱紧环与支撑主体紧密固定连接。

当内撑工装安装到被焊筒段时，调心滚子轴承可以自适应调节一定的角度，保证内撑工装外圆和筒段紧密贴合。

所述外楔胀紧组件和内楔胀紧组件分别具有8组。内、外胀紧楔块是一套连杆机构，胀紧驱动力为气缸驱动，此种机构可以实现小的输入力放大为大的输出胀紧力，同时实现比较大的伸缩行程。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型所述的贮箱筒段对接环缝悬空焊装置采用胀紧结构，实现了消除焊缝对接错边的问题，弥补了对接筒段的周长误差。在中心支撑体上安装的调心滚子轴承能够减轻操作者在焊缝对接工作中的劳动强度。同时，在视频监视系统中的钟摆机构能够保证在旋转焊接过程中双摄像头观测效果稳定，不影响操作者对焊缝背面成型状态的观测。采用设置双摄像头的方案能够使操作者通过胀瓦上的开孔连续观测到焊缝背面的成型状态。

附图说明

图1为贮箱筒段对接环缝悬空焊装置系统示意图；

图2为摄像监视系统的结构示意图；

图3为摄像监视系统的A-A向结构示意图；

图4为外楔胀紧组件的结构示意图；

图5为内楔胀紧组件的结构示意图；

图6为中心支撑组件的结构示意图；

图7为中心支撑组件的A-A向结构示意图；

其中，1-摄像监视系统；2-外楔胀紧组件；3-内楔胀紧组件；4-中心支撑组件；5-显示屏；6-芯轴；11-双摄像头；12-摄像支撑柱；13-摄像监视系统抱紧环；14-摄像监视系统抱紧螺钉；15-重锤；16-挡圈；17-摄像监视系统滑动轴套；18-滚动轴承；21-外楔胀紧组件伸出调速阀；22-外楔胀紧组件气缸；23-外楔胀紧组件缩回调速阀；24-外楔胀紧组件直线第一导轨；25- 外楔胀紧组件支撑座；26-外楔胀紧组件推杆；27-外楔胀紧组件直线第二导轨；28-外楔胀紧组件胀瓦；29-楔胀紧组件衬板；31-内楔胀紧组件伸出调速阀；32-内楔胀紧组件气缸；33-内楔胀紧组件缩回调速阀；34-内楔胀紧组件直线第一导轨；35-内楔胀紧组件支撑座；36-内楔胀紧组件推杆；37-内楔胀紧组件直线第二导轨；38-内楔胀紧组件胀瓦；39-内楔胀紧组件衬板；41- 滑动轴套；42-中心支撑组件抱紧环；43-调心滚子轴承；44-第一防翻隔套； 45-第二防翻隔套；46-锁紧母；47-中心支撑组件抱紧螺钉；48-抱紧环固定螺钉；49-支撑主体。

具体实施方式

下面将对本实用新型做进一步的详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

如图1所示，贮箱筒段对接环缝悬空焊装置，由摄像监视系统1、外楔胀紧组件2、内楔胀紧组件3、中心支撑组件4、显示屏5和芯轴6组成；

所述外楔胀紧组件2和内楔胀紧组件3为一套连杆机构，所述连杆机构安装在中心支撑组件4上，所述摄像监视系统1和中心支撑组件4安装在芯轴6上，所述摄像监视系统1的影像在显示屏5上进行显示。

如图2和图3所示，所述摄像监视系统1由双摄像头11、摄像支撑柱 12、摄像监视系统抱紧环13、摄像监视系统抱紧螺钉14、重锤15、挡圈16、摄像监视系统滑动轴套17和滚动轴承18组成；

所述摄像监视系统1安装在芯轴6上，所述双摄像头11成角度的固定安装在摄像支撑柱12的一端，所述双摄像头11能够通过胀瓦上的开孔交错连续观测焊缝背面成型状态，所述摄像监视系统抱紧环13安装在芯轴6外圆面上，所述摄像监视系统抱紧螺钉14设置在摄像监视系统抱紧环13的中分面上，摄像监视系统抱紧螺钉14将摄像监视系统抱紧环13抱紧在芯轴6 上，所述摄像支撑柱12的另一端设置有能够确保双摄像头11保持其原有位置的重锤15，所述摄像监视系统滑动轴套17与芯轴6滑动接触，所述滚动轴承18安装在摄像支撑柱12和摄像监视系统滑动轴套17之间，所述挡圈 16设置在摄像监视系统滑动轴套17上。

如图4所示，所述外楔胀紧组件2由外楔胀紧组件伸出调速阀21、外楔胀紧组件气缸22、外楔胀紧组件缩回调速阀23、外楔胀紧组件直线第一导轨24、外楔胀紧组件支撑座25、外楔胀紧组件推杆26、外楔胀紧组件直线第二导轨27、外楔胀紧组件胀瓦28和外楔胀紧组件衬板29组成；

所述外楔胀紧组件伸出调速阀21和外楔胀紧组件缩回调速阀23设置在外楔胀紧组件气缸22上，所述外楔胀紧组件气缸22固定安装在外楔胀紧组件支撑座25上，所述外楔胀紧组件直线第一导轨24和外楔胀紧组件直线第二导轨27固定安装在外楔胀紧组件支撑座25上，所述外楔胀紧组件气缸22 的活塞杆驱动垂直滑块沿着外楔胀紧组件直线第一导轨24上下运动、驱动水平滑块沿着外楔胀紧组件直线第二导轨27水平运动，垂直滑块和水平滑块通过外楔胀紧组件推杆26连接，所述外楔胀紧组件胀瓦28通过螺栓与水平滑块固定连接，所述外楔胀紧组件衬板29通过螺栓固定安装于外楔胀紧组件胀瓦28上。

如图5所示，所述内楔胀紧组件3由内楔胀紧组件伸出调速阀31、内楔胀紧组件气缸32、内楔胀紧组件缩回调速阀33、内楔胀紧组件直线第一导轨34、内楔胀紧组件支撑座35、内楔胀紧组件推杆36、内楔胀紧组件直线第二导轨37、内楔胀紧组件胀瓦38和内楔胀紧组件衬板39组成；

所述内楔胀紧组件伸出调速阀31和内楔胀紧组件缩回调速阀33设置在内楔胀紧组件气缸32上，所述内楔胀紧组件气缸32固定安装在内楔胀紧组件支撑座35上，所述内楔胀紧组件直线第一导轨34和内楔胀紧组件直线第二导轨37固定安装在内楔胀紧组件支撑座35上，所述内楔胀紧组件气缸32 的活塞杆驱动垂直滑块沿着内楔胀紧组件直线第一导轨34上下运动、驱动水平滑块沿着内楔胀紧组件直线第二导轨37水平运动，垂直滑块和水平滑块通过内楔胀紧组件推杆36连接，所述内楔胀紧组件胀瓦38通过螺栓与水平滑块固定连接，所述内楔胀紧组件衬板39通过螺栓固定安装于内楔胀紧组件胀瓦38上。

如图6和图7所示，所述中心支撑组件4由滑动轴套41、中心支撑组件抱紧环42、调心滚子轴承43、第一防翻隔套44、第二防翻隔套45、锁紧母46、中心支撑组件抱紧螺钉47、抱紧环固定螺钉48和支撑主体49组成；

所述滑动轴套41与芯轴6滑动接触，所述中心支撑组件抱紧环42安装在芯轴6外圆面，所述中心支撑组件抱紧螺钉47设置在中心支撑组件抱紧环42的中分面上，所述调心滚子轴承43安装在滑动轴套41和支撑主体49 之间，所述第一防翻隔套44和第二防翻隔套45分别设置在调心滚子轴承43 的两端，所述中心支撑组件抱紧环42和支撑主体49通过抱紧环固定螺钉48 连接在一起。

所述外楔胀紧组件2和内楔胀紧组件3分别具有8组。

所述双摄像头11设置有照明灯。

所述摄像支撑柱12能够沿着芯轴6转动。

实施例：

贮箱筒段对接环缝悬空焊装置主要具有如下结构：内楔胀紧组件8件、外楔胀紧组件8件、中心支撑组件以及摄像监视系统。

工装胀紧后：理论外径3340mm，收回后理论最大外圆3117mm，可满足筒段内部装配80mm～100mm支架的使用要求；工装动力为气动，在气源 0.7MPa下，圆周胀紧力为57吨左右；配置的摄像监视系统能够用于观察焊缝熔透情况。

摄像监视系统能够通过调整双摄像头位置及角度、胀瓦上的孔观测焊缝背面成型状态。焊接过程中，当芯轴、工装、焊缝背面观测系统及工件旋转时，焊缝背面观测系统在重锤作用下会保持其原有位置或者稍有摆动，实现实时观测焊缝背部熔透状态。双摄像头可远距离机动调节焦距和光圈。双摄像头在筒体内布置好位置后，如果观测模糊不清楚，则可在操作台控制其光圈和焦虑，增强了其使用的便利性。摄像头上配备的照明灯能够保证即使在黑暗的空间也不影响其观测效果。

外楔胀紧组件气缸直径100mm，行程125mm，胀瓦沿径向行程108mm，胀紧状态时，推杆和导轨夹角7°。当需要调节气缸伸缩速度时，可以调节外楔胀紧组件气缸上的调速阀。

内楔胀紧组件气缸直径100mm，行程200mm，胀瓦沿径向行程170mm，胀紧状态时，推杆和导轨夹角7°。当需要调节气缸伸缩速度时，可以调节内楔胀紧组件气缸上的调速阀。

当在悬空焊和衬板焊之间切换时，需要更换胀块组件，更换方式：松开 4个固定螺钉，更换胀块并固定螺钉。当出现衬板损坏时，可松开固定螺钉并更换衬板。在使用过程中，如果需要调整悬空焊装置胀紧最大外圆时，可松开螺母，调整限位顶丝。

中心支撑组件可以通过调心滚子轴承适应调节角度，保证悬空焊装置外圆和筒段紧密贴合。中心支撑组件上留有人孔，便于操作人员进入筒体内部完成作业。

操作步骤：

1、打开电源、气源，调节气源压力到合理压力值；

2、吊装摄像支撑柱安装到现有芯轴；

3、安装双摄像头到摄像支撑柱上，并连接摄像头电缆；

4、利用两个M16X30的螺钉，安装起吊工装到悬空焊装置上；

5、起吊悬空焊装置安装到现有芯轴上，根据需要移动到合适的位置，拆掉步骤4安装的起吊工装；

6、将气源、电源插装到悬空焊装置的对应接头上；

7、通过操作台旋钮置到伸出位，将悬空焊装置处于撑紧状态；

8、移动摄像支撑柱到悬空焊装置合适距离，通过螺钉锁紧抱紧环，限制摄像监视支架的轴向移动；

9、安装工装标尺板到胀紧外圆上，调整双摄像头位置，保证悬空焊装置在旋转过程中，双摄像头通过胀瓦的侧孔能够连续的看到标尺板上的刻度。固定双摄像头，拆除工装标尺；

10、通过操作台旋钮置到收回位，将悬空焊装置处于收回状态；

11、装配筒段到设备，使焊缝处于悬空装置的中心，通过操作台旋钮置到伸出位，将悬空焊装置处于胀紧状态；

12、通过紧固螺钉将抱紧环固定到芯轴上，然后固定抱紧环的固定螺钉；

13、其他工作准备到位后，开始焊接；

14、焊接完成后，通过操作台旋钮置到收回位，将悬空焊装置处于收回状态；

15、单次使用完成。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。