一種自動化焊接裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及攪拌摩擦焊接領域，具體涉及一種適用于貯箱環(huán)縫攪拌摩擦焊的自動化焊接裝置。
[0002]
【背景技術】
[0003]自從攪拌摩擦焊發(fā)明以來，攪拌摩擦焊技術得到廣泛的關注和深入的研究，特別是在航空航天領域的應用受到高度重視，成功利用該技術完成運載火箭及航天飛機等零部件的焊接。攪拌摩擦焊接最早用于在航天運載火箭貯箱縱縫的焊接，目前國內(nèi)外在該方面的應用均已獲得圓滿成功。為進一步擴大攪拌摩擦焊接技術的應用，實現(xiàn)火箭全箭攪拌摩擦焊接，國外諸如美國NASA、波音公司、日本等，已逐步開展了攪拌摩擦焊接技術在貯箱環(huán)縫上的應用，國內(nèi)在該方面的應用則處于剛起步階段。
[0004]但在貯箱環(huán)縫攪拌摩擦焊工程應用中，由于受貯箱環(huán)縫攪拌摩擦焊的特點的限制，存在以下問題:
其一，貯箱薄壁筒段剛性差，筒段長度較長，同時由于筒段壁厚薄，再加上鋁合金材料較軟，造成筒段細長比較大自身剛性較差，并且本身不圓度誤差較為嚴重，貯箱對接處的左筒段和右筒段自身尺寸也存在一定的偏差。定位固定困難。同時由于國內(nèi)雙軸肩攪拌摩擦焊接在環(huán)焊縫上應用仍然不成熟，貯箱焊接仍采用單軸肩攪拌摩擦焊接，筒段焊前的定位固定方式，目前沿用傳統(tǒng)熔焊中常采用的內(nèi)部芯軸定位方式，但受貯箱結(jié)構(gòu)特點限制，貯箱筒體過長并且兩端有箱底封口，若采用芯軸內(nèi)定位方式，芯軸支撐剛性不足、容易變形，無法滿足攪拌摩擦的頂鍛力要求。
[0005]其二，貯箱結(jié)構(gòu)尺寸較大(本發(fā)明專利適應國內(nèi)某型號貯箱，其直徑在3m以上)，其攪拌摩擦焊接過程中所需的巨大焊接旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力。同時其旋轉(zhuǎn)過程中對精度的保證也需要一定的要求。
[0006]因此目前迫切需要一套專用自動化焊接裝置來解決筒段對接環(huán)縫攪拌摩擦焊接的問題。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決前述的筒段對接環(huán)縫攪拌摩擦焊接的問題，本發(fā)明提供一種自動化焊接
目.ο
[0009]本發(fā)明提供的一種自動化焊接裝置，包括剛性支座，多爪卡盤機構(gòu)，配合貯箱筒段內(nèi)置的柔性氣動漲圈，轉(zhuǎn)盤軸承，環(huán)形導軌和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，所述多爪卡盤機構(gòu)通過所述轉(zhuǎn)盤軸承和環(huán)形導軌連接在所述剛性支座上，所述柔性氣動漲圈和多爪卡盤機構(gòu)配合需要對接進行環(huán)縫攪拌摩擦焊接的貯箱筒段形成一剛性體，通過所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述剛性體相對于所述剛性支座旋轉(zhuǎn)。
[0010]本發(fā)明自動化焊接裝置主體結(jié)構(gòu)部分安裝在立式剛性支座上并可相對于立式剛性支座上旋轉(zhuǎn)，焊接前左右兩側(cè)貯箱筒段由兩套具有自定心功能的高精度多爪卡盤完成定位與固定。該卡盤包含若干個沿環(huán)焊縫周長方向均布且末端為適應貯箱外壁尺寸的弧形爪，通過卡盤內(nèi)置的驅(qū)動機構(gòu)同步驅(qū)動各弧形爪沿卡盤徑向移動到預定位置，由這些圓周均布弧形爪端面形成一標準的剛性基準圓。再通過內(nèi)部的柔性氣動漲圈將貯箱薄壁筒段從內(nèi)側(cè)向外撐，使貯箱薄壁筒段發(fā)生彈性變形，使其外壁與外部卡盤弧形爪端面所在的基準圓貼齊，以糾正左右兩側(cè)貯箱的不圓度誤差和周長誤差，由此卡盤弧形爪、氣動漲圈及左右兩側(cè)貯箱筒段在焊接位置處形成一個剛性體。因此有效解決了貯箱為大尺寸薄壁結(jié)構(gòu)件自身剛性較差及固定定位的問題。
[0011]本發(fā)明利用前述兩套具有自定心夾緊功能的高精度多爪卡盤，配合貯箱筒段內(nèi)置的柔性氣動漲圈定位貯箱后，氣動漲圈將繼續(xù)施加一定的漲緊力以轉(zhuǎn)化為弧形爪定位面與筒段外壁間的壓緊力。在卡盤外部安裝大齒圈，配置伺服旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，通過齒輪傳動直接驅(qū)動卡盤旋轉(zhuǎn)，依靠卡盤弧形爪與貯箱外壁之間由前述壓緊力轉(zhuǎn)化成摩擦力，帶動貯箱旋轉(zhuǎn)。其優(yōu)點是驅(qū)動位置位于焊縫兩側(cè)，驅(qū)動力矩直接作用在焊接位置處，降低直接驅(qū)動貯箱筒段造成力矩衰減及筒段扭轉(zhuǎn)變形。同時針對其旋轉(zhuǎn)精度和高扭矩的要求，本發(fā)明旋轉(zhuǎn)驅(qū)動采用4組高扭矩驅(qū)動電機，利用多軸同步驅(qū)動技術和雙電機消隙技術提高旋轉(zhuǎn)動態(tài)性，有效解決了環(huán)縫攪拌摩擦焊接過程中需要巨大的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力矩及保持高的旋轉(zhuǎn)精度的問題。
[0012]
【附圖說明】
[0013]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
圖1:自動化焊接裝置總體結(jié)構(gòu)圖；
圖2:自動化焊接裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
圖3:卡盤結(jié)構(gòu)主視視圖；
圖4:卡盤結(jié)構(gòu)后視視圖；
圖5:導向爪與弧形爪組合結(jié)構(gòu)主視圖；
圖6:導向爪與弧形爪組合結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
圖7:氣動漲圈；
圖8:旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)；
圖中為貯箱左筒段，2為剛性支座，3為卡盤機構(gòu)，4為氣動漲圈，5為貯箱右筒段，6為轉(zhuǎn)盤軸承，7為環(huán)形導軌，8為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，9為卡盤盤體，10為驅(qū)動電機，11為鏈輪鏈條，12為滾珠絲杠，13為蝸輪蝸桿減速機，14為導向爪，15為轉(zhuǎn)銷，16為弧形爪，17為微調(diào)螺栓，18為壓力傳感器，19為盤芯，20為高壓氣缸，21為弧形漲圈，22為大齒輪，23為小齒輪，24為驅(qū)動電機，25為機械同步軸，26為離合器。
[0014]附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述。應理解，以下實施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0017]如附圖1和附圖2所示，自動化焊接裝置的總體使用功能，如貯箱左筒段I和貯箱右筒段5為需要對接進行環(huán)縫攪拌摩擦焊接的兩筒段，左右兩個卡盤3通過轉(zhuǎn)盤軸承6和環(huán)形導軌7連接在剛性支座2上，氣動漲圈4與卡盤3配合夾持貯箱左筒段I和貯箱右筒段5形成一剛性體，通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)8驅(qū)動這一剛性體相對于剛性支座2旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)環(huán)縫的旋轉(zhuǎn)焊接。
[0018]貯箱筒段焊前定位與夾緊功能的實現(xiàn)如下:
卡盤3進一步包含卡盤盤體9，共4組驅(qū)動電機10、鏈輪鏈條11、24套滾珠絲杠12、24套蝸輪蝸桿減速機13、24