一种球体容器焊接定位装置的制作方法

本实用新型涉及一种球体容器焊接定位装置。

背景技术：

球体容器（包括球体贮能器、蓄能器、气瓶等）在液压、气压传动领域应用广泛，是航天航空和军事工程中占有重要地位的一种压力容器，使用过程中往往伴随高强度压力和高要求密封的服役条件，而压力容器的加工形式中，焊接是实现密封可靠且永久连接的重要加工工序。焊缝的质量对压力容器的服役寿命起着决定性的作用。球体容器通常是由两个半球焊接形成，两个半球上分别开设有通孔，供高压介质流入和流出，两个半球上的通孔同轴布置。

现有技术中对球体进行焊接的方式如授权公告号为cn205496764u的中国实用新型专利所示，具体公开了一种空心螺栓球焊接工装，包括可相对移动的两个架体（即专利中的焊接球夹持固定架和移动架），其中一个架体可以移动，在每个架体上均转动安装有球缺帽，球缺帽实际上为弧形板，用来与半球贴合而对半球进行定位，使两个半球同轴以进行后续的焊接。

现有技术中采用弧形板定位夹紧的方式实现对两个半球的定位和夹紧，对弧形板的加工精度以及两个弧形板的相对位置有较高的要求，若弧形板的加工精度和两弧形板的相对位置有偏差，则容易导致两个半球无法同轴焊接，两半球易出现错位等不良情况，导致焊缝深度较小，焊接质量无法得到保证。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种球体容器焊接定位装置，以解决现有技术中采用弧形板进行定位和夹紧而导致焊接质量无法保证的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型球体容器焊接定位装置的技术方案是：一种球体容器焊接定位装置，包括：

定位轴，使用时同时穿入两半球的通孔中，定位轴有用于与两通孔的内壁适配贴合的外周面；

夹紧件，设有两个，两夹紧件沿定位轴的轴向间隔排布，其中一个夹紧件设于所述定位轴的背向穿入的一端；

两夹紧件中的至少一个为可沿定位轴的轴向往复移动的活动夹紧件，使得两夹紧件可相对移动而配合夹紧两半球。

本实用新型的有益效果是：使用时，定位轴的外周面与两半球的通孔的内壁均适配贴合，保证两半球同轴布置，通过两夹紧件的相对移动能够夹紧两半球。其中一个夹紧件位于定位轴上，实现了集成设计。相比现有技术中通过结构复杂的弧形板对两半球进行定位和夹紧的方式而言，本实用新型中，利用半球上自带的通孔并依靠定位轴实现定位，依靠两夹紧件实现夹紧，定位轴更易加工。夹紧件仅起到夹紧固定的作用，不再起到定位的作用，对夹紧件的加工精度要求更低，更易保证定位和夹紧质量，保证球体的焊接质量。

作为进一步优化的方案，以固设于所述定位轴的所述夹紧件为第一夹紧件，以另一个夹紧件为第二夹紧件；

焊接定位装置包括：

电机，与所述定位轴和第二夹紧件中的其中一个传动相连；

安装架，定位轴和第二夹紧件中的另一个转动安装在该安装架上；

直线驱动机构，与电机和安装架中的其中一个传动相连，以驱动与活动夹紧件相连的电机或安装架往复移动。

本方案的效果在于，通过电机和直线驱动机构的配合，实现了夹紧和转动，不需要转动焊枪，使用更加方便。通过电机能够调节转动速度。

作为进一步优化的方案，所述第二夹紧件为所述活动夹紧件，第二夹紧件转动安装在所述安装架上；

所述直线驱动机构与所述安装架相连，以驱动安装架以及第二夹紧件往复移动。

本方案的效果在于，直线驱动机构驱动第二夹紧件移动，电机驱动定位轴转动，直线驱动机构和电机分开布置，结构简单。

作为进一步优化的方案，焊接定位装置包括支撑台，所述电机、直线驱动机构均固装在所述支撑台上。

本方案的效果在于，电机和直线驱动机构集成在支撑台上，搬运更加方便，能够保证两者的位置关系，进而保证两夹紧件的相对位置能够满足使用要求。

作为进一步优化的方案，焊接定位装置包括卡盘，卡盘安装在电机的输出轴上，所述定位轴卡装在卡盘中。

作为进一步优化的方案，所述定位轴中设有气体通道，气体通道包括使用时与两半球形成的内腔连通的出气口，还包括位于所述内腔外部的进气口；

使用时，氩气经气体通道进入两半球形成的内腔中。

本方案的效果在于，焊接时向内腔中通入氩气，能够对焊缝形成很好的背部保护，提高焊接质量。在定位轴内开设气体通道，不需要另外再设置其他的结构，更加简单。

作为进一步优化的方案，以固设于所述定位轴的所述夹紧件为第一夹紧件，以另一个夹紧件为第二夹紧件；

焊接定位装置包括：

电机，与所述定位轴和第二夹紧件中的其中一个传动相连；

安装架，定位轴和第二夹紧件中的另一个转动安装在该安装架上；

所述进气口位于定位轴一端端面的中心位置上。

本方案的效果在于，将进气口开设在定位轴其中一端端面的中心位置上，定位轴的转动不会对连接在进气口上的气管造成影响。

作为进一步优化的方案，所述电机的电机输出轴上通过皮带轮传动机构传动连接有卡盘转轴，焊接定位装置包括固装在卡盘转轴上的卡盘，所述定位轴卡紧固定在卡盘中；

焊接定位装置包括与所述进气口相连的气管，气管沿卡盘转轴和卡盘的中心贯穿后与所述进气口相连。

本方案的效果在于，卡盘转轴偏心地布置在电机输出轴的一侧，能够方便布置气管。

作为进一步优化的方案，所述气管和所述进气口上分别设有快插接头。

本方案的效果在于，采用快插接头后能够快速实现气管与进气口的插装和分离，使用更加方便。

作为进一步优化的方案，两夹紧件均具有用于与半球的外周面适配贴合的弧形夹紧面；

与定位轴的穿入一端对应的所述夹紧件的弧形夹紧面上设有用于避让定位轴的避让槽。

本方案的效果在于，采用弧形夹紧面能够加大与半球的接触面积，防止单点夹持半球而使半球发生变形，设置避让槽有利于避让定位轴的端部，使得定位轴的端部可以穿出。

附图说明

图1为本实用新型球体容器焊接定位装置实施例1使用时的示意图；

图2为图1中定位轴与第一夹紧件的装配示意图；

图3为图1中第二夹紧件的示意图；

图4为图1中焊枪与第一半球、第二半球的位置关系图；

图5为图1中驱动气缸的示意图；

图6为本实用新型球体容器焊接定位装置实施例1中电机、卡盘转轴、卡盘、定位轴以及气管的装配示意图；

附图标记说明：1-支撑台；2-电机；3-卡盘；4-定位轴；5-第一夹紧件；6-驱动气缸；7-手动转向阀；8-安装架；9-第二夹紧件；10-气体通道；11-氩气瓶；12-气管；13-焊枪；14-第一半球；15-第二半球；16-避让槽；17-坡口；18-皮带；19-卡盘转轴；20-快插接头。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型的球体容器焊接定位装置的具体实施例1：

如图1至图6所示，以下将球体容器焊接定位装置简称为焊接定位装置。焊接定位装置包括支撑台1，支撑台1上固定安装有电机2和驱动气缸6，电机2和驱动气缸6间隔排布，定义间隔排布方向为左右方向，电机2在左，驱动气缸6在右。电机2上传动连接有定位轴4，电机2能够带动定位轴4进行转动。定位轴4在使用时贯穿第一半球14和第二半球15中的通孔，并且定位轴4的外周面与通孔内壁定位贴合，保证第一半球14和第二半球15同轴布置。定位轴4上一体成型有第一夹紧件5。驱动气缸6的活塞杆上固定安装有安装架8，安装架8上转动安装有第二夹紧件9，第一夹紧件5和第二夹紧件9配合夹持第一半球14和第二半球15，电机2带动第一半球14和第二半球15进行转动。

如图6所示，焊接定位装置包括卡盘转轴19，卡盘转轴19转动装配在固定的支架（图中未显示出）上，卡盘转轴19上安装有卡盘3，此处的卡盘3为三爪卡盘。电机2的电机输出轴与卡盘转轴19之间通过皮带轮传动机构传动相连，具体地，在电机2的电机输出轴上以及卡盘转轴19上分别安装有皮带轮，并通过皮带18进行传动。卡盘转轴19偏置在电机输出轴的一侧，定位轴4卡装在卡盘3中，通过电机2、皮带18、卡盘3能够带动定位轴4进行转动。

如图1和图2所示，第一夹紧件5为弧形板，弧形板的内侧面在使用时能够与第一半球14的外周面适配贴合，使得弧形板的内侧面形成弧形夹紧面。本实施例中，第一夹紧件5与定位轴4一体成型，其他实施例中，第一夹紧件可以与定位轴分体固连，比如焊接等。

如图1和图2所示，定位轴4在使用时，两个半球依次套在定位轴4上，或者可以认为定位轴4由左向由穿过两个半球，其右端为穿入端，而第一夹紧件5是位于定位轴4上背向穿入端的左端。

如图1和图3所示，第二夹紧件9的右端为圆柱形，左端为与第一夹紧件5形状一致的弧形板，弧形板的内侧面能够与第二半球15适配贴合，从而形成弧形夹紧面。由于定位轴4在使用时右端由第二半球15中穿出，为避让定位轴4的右端，在第二夹紧件9左端的弧形定位面上开设有避让槽16，供定位轴4右端穿入。其他实施例中，当定位轴穿入第二半球的通孔中，但并未穿出时，第二夹紧件上可以不再设置避让槽。

如图1和图5所示，驱动气缸6中活塞的移动方向依靠手动转向阀7进行切换，在驱动气缸6的活塞杆上固定安装有安装架8，安装架8上安装有轴承，轴承外圈固定在安装架8上，第二夹紧件9的右端圆柱体固定安装在轴承内圈。当驱动气缸6中的活塞向左伸出时，能够驱动第二夹紧件9向左移动，并与第一夹紧件5配合而夹紧第一半球14和第二半球15。当电机2带动第一半球14和第二半球15进行转动时，安装架8能够对第二夹紧件9的转动提供支撑。

如图1、图2和图6所示，在定位轴4中开设有气体通道10，气体通道10包括沿定位轴4轴向延伸并且位于中心位置的轴向段，还包括径向段，轴向段和径向段连通，径向段上有出气口，出气口与第一半球14和第二半球15形成的内腔连通。轴向段上有位于左端端面上的进气口。使用时，氩气经过进气口、气体通道10进入到内腔内，保证球体焊接时对焊缝进行背部充氩保护，保证成型质量。

如图6所示，焊接定位装置包括氩气瓶11，氩气瓶11上连有气管12，气管12穿过皮带18以及卡盘转轴19、卡盘3，气管12的端部也安装有快插接头20，两个快插接头20能够快速插接。而且，由于气管12由卡盘转轴19和卡盘3的中心位置穿过，卡盘转轴19和卡盘3不会带动气管12进行转动，保证氩气瓶11不会随转。当然，其他实施例中，气体通道的形状可以根据实际情况进行改变，但是当定位轴转动时，气体通道的进气口必须位于定位轴一端端面的中心位置。

如图2所示，本实施例中，定位轴4右端的外径小于左端的外径，定位轴4的外径尺寸根据半球中通孔的内径来适配设计。

本实用新型的使用过程：在装配各部件前，统一用酒精清洗，定位轴4内部的气体通道10用压缩空气吹净杂质，保证焊接过程中球体内壁的纯净。定位轴4与卡盘3装配时，使用百分表测量悬伸端（即右端）的圆跳动度，其数值控制在0-0.05mm，调整之后锁死卡紧。装配第一半球14、第二半球15和定位轴4时，首先如图4所示，在两个半球对接处开设坡口17方便后续的焊接，两个半球对接处的半径不同，使得两个半球可以对插定位。在其中一个半球上开泄气口，便于氩气排出，焊接完成后将泄气口重新封堵上。定位轴4与两个半球之间保持同轴度0-0.05mm以内，两半球与定位轴4装配完成后，驱动气缸6推动第二夹紧件9左移与第一夹紧件5配合夹持两个半球，压紧后驱动气缸6锁死，保证焊接过程中两个半球的间隙不受焊接热循环的影响而改变。

压紧两半球后，向内腔中通入氩气，气流量为2-5l/min，提前通气5min，保证内腔中的空气被完全置换，保证球体焊接时焊缝的背部保护和强制成型。电机2驱动定位轴4转动开始焊接，焊接过程中焊枪13保持静止不动，两个半球转动完成焊接过程，转动速度根据要求可以进行改变。焊接完成后，手动转向阀7控制驱动气缸6中的活塞杆回缩，焊接过程结束。

本实施例中，第二夹紧件9可以沿定位轴4的轴向左右移动，第二夹紧件9形成了活动夹紧件。而驱动气缸6形成了能够带动活动夹紧件往复移动的直线驱动机构。其他实施例中，直线驱动机构可以为液压缸、电动推杆等有直线输出运动的机构。

本实施例中，卡盘3为三爪卡盘，其他实施例中，卡盘中卡爪的数量可以根据实际情况进行增减。

本实用新型球体容器焊接定位装置的具体实施例2：

实施例1中，气体通道的进气口位于定位轴的靠近电机的一端。本实施例中，气体通道的进气口可以位于定位轴的另一端，为防止气管随定位轴进行转动，进气口布置在定位轴端面的中心位置处。对应地，安装架上需开孔供气管通过，为避免活塞杆对气管造成影响，可以采用偏心布置的形式，具体地，在安装架上侧或下侧固定连接板，活塞杆与连接板相连，使得活塞杆偏置在定位轴的一侧。在不影响活塞杆顶推的前提下，可以在回转中心的位置布置气管。

本实用新型球体容器焊接定位装置的具体实施例3：

实施例1中，进气口和气管上均连接有快插接头。本实施例中，可以将快插接头取消，采用螺纹连接等方式将气管安装在进气口上。

本实用新型球体容器焊接定位装置的具体实施例4：

实施例1中，直线驱动机构带动安装架以及第二夹紧件进行移动，使得第二夹紧件为活动夹紧件。本实施例中，直线驱动机构带动电机进行移动，具体地，在支撑台上滑动安装有电机座，电机固定安装在电机座上，直线驱动机构与电机座相连，通过驱动电机座移动能够带动电机以及与电机相连的第一夹紧件移动，此时第一夹紧件为活动夹紧件。

本实用新型球体容器焊接定位装置的具体实施例5：

实施例1、实施例4中，第一夹紧件和第二夹紧件中仅有一个为活动夹紧件。本实施例中，两个夹紧件均为活动夹紧件，针对每一个活动夹紧件均布置直线驱动机构。

本实用新型球体容器焊接定位装置的具体实施例6：

实施例1中，电机带动定位轴进行转动，第二夹紧件转动安装在安装架上。本实施例中，电机和安装架的位置进行互换，定位轴转动安装在安装架上，而电机带动第二夹紧件进行转动。本实施例中，直线驱动机构可以带动电机移动，也可以带动安装架移动。

本实用新型球体容器焊接定位装置的具体实施例7：

上述各实施例中，定位轴在使用时回转、焊枪固定。本实施例中，定位轴固定不动，焊枪进行转动。当定位轴固定不动时，气体通道的进气口可以布置在位于内腔之外的任何位置。

本实用新型球体容器焊接定位装置的具体实施例8：

上述各实施例中，在定位轴上均设有气体通道。本实施例中，可以将气体通道取消。

本实用新型球体容器焊接定位装置的具体实施例9：

实施例1中，第一夹紧件和第二夹紧件均有弧形夹紧面。本实施例中，第一夹紧件和第二夹紧件可以为块状结构，或者其他形状，由于已经通过定位轴对两个半球进行了定位，第一夹紧件和第二夹紧件仅起到夹紧的作用，只要能够与半球外周面进行接触，以此来顶压半球就能够满足使用要求，形状不受限制。

本实用新型球体容器焊接定位装置的具体实施例10：

实施例1中，电机和安装架均固定在支撑台上。本实施例中，可以将电机和安装架分开进行布置。

本实用新型球体容器焊接定位装置的具体实施例11：

实施例1中，电机通过卡盘与定位轴装配在一起。本实施例中，将卡盘取消，换成联轴器，使电机与定位轴装配在一起。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。