專利名稱：固定式鋼軌閃光焊機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鐵路或城市軌道交通行業中用于無縫線路鋼軌焊接的設備，尤其是一種用于焊軌廠內或基地內完成定尺鋼軌焊接成數百米長鋼軌的固定式鋼軌閃光焊機。
背景技術：
已知的一種固定式鋼軌閃光焊機是瑞士施拉特公司發明的固定式閃光焊機，此焊軌機的由機架、靜架、動架、推凸、鋼軌夾緊、雙變壓器、次級整流和鋼軌對中機構構成。工作過程是鋼軌進入待焊部位后，焊機兩端的鋼軌夾緊機構將鋼軌軌腰夾緊，軌端近區，上下電極合攏，將電極與鋼軌連接并定位，通過一側鋼軌的微動調整完成對中調節，然后進行焊接。該焊軌機采用變壓器次級整流方式，電源輸出為直流。此方式的不足是需要的電源的功率較大，強電部分的電路較為復雜，對電器件的功率和質量要求較高，次級整流元器件需要采用水冷，并且冷卻方式也較為復雜，需要采用兩級水冷。該焊軌機機架縱梁兩端用螺栓緊固在端板，雖然結構的強度可靠，但大大增加了焊軌機的重量。鋼軌夾緊采用遠端軌腰夾緊方式，這種夾緊方式優點是對軌頭和軌底面的影響較小，但對初級上下對中不利，另外，夾緊鋼軌的機構較為復雜。焊軌機的動架采用薄鋼板彎曲軌跡作為移動軌道，因此動架的行程較小，并且動架行走軌跡只是近似直線，實際為弧線，另外，動架行程小，不能用于推凸。焊軌機的對中裝置采用液壓油缸和杠桿機構組合而成，上下電極夾緊采用兩組油缸互頂完成，垂直對中采用上電極油缸控制行程完成，軌端水平方向液壓調節采用旋轉和移動機構完成，機構復雜。焊接接頭推凸為獨立四塊推凸刀裝置，推凸刀的合攏以及行走均采用液壓完成，推凸距離較長，推凸機構結構復雜，重量和體積龐大。
總之，該焊軌機的整體結構十分復雜，重量達到30噸。
已知的另一種固定式鋼軌閃光焊機是烏克蘭巴頓電焊研究所的專利(中國專利98105796.9)，該焊軌機為交流閃光焊機，與本實用新型最為接近，焊軌機的構成是由基座、動架、靜架、推凸、鋼軌夾緊、雙變壓器和鋼軌對中機構構成。該焊軌機的第一級鋼軌對中的水平方向調節裝置安裝在主機上，而垂直方向調節裝置(即軌底支撐輪及調節機構)安裝在主機兩旁的滾輪架上，構成分離式調節機構。這種分離式調節機構的缺點是水平中點調節范圍小，調節效率較低，也不易保證調節的準確性。焊軌機的第二級鋼軌水平方向對中機構置于動架和靜架內部，使鋼軌通過的空間狹窄，鋼軌絕緣接頭無法通過，焊接鋼軌的種類受到限制。焊軌機的第三級鋼軌對中裝置構成是水平和垂直方向對中裝置分別安裝在動架和靜架上，由電動機驅動渦輪蝸桿機構帶動動架和靜架移動，完成第三級對中調節。由于動架和靜架既要完成夾軌和定位，又要分別完成夾軌后的對中調節，因此，必須設計成三層構造，結構復雜，重量增加。另外，與液壓機構相比，由于渦輪蝸桿機構行程無法限位，因此，限制最大位移量要專門采用接近開關來完成。焊軌機的推凸動力來源于對中機構末端的推凸油缸，此推凸油缸僅僅用于焊瘤推凸，由于內空間有限，推凸油缸的直徑受到限制，因此，油缸的推力有限，推凸的效果也會受到限制。焊軌機驅動動架移動的頂鍛油缸和動架行走軌道均為上下分布。上下分布頂鍛油缸機構的優點是結構緊湊，但缺點是在頂鍛時兩個油缸產生的力矩難以達到平衡，會產生一定的附加彎矩，這對鋼軌接頭的平直度會帶來不利影響。

發明內容
本實用新型的目的是針對現有固定式鋼軌閃光焊機存在的問題，對幾個重要機構進行改進和調整，提供一種精度高、結構緊湊、重量輕的固定式鋼軌閃光焊機。具體是通過分離式鋼軌初對軌架以及相關的對中調節裝置，簡化第一級調節機構，提高對中精度。
通過第二級鋼軌水平方向對中機構，提高主機鋼軌通道的空間，實現帶絕緣接頭的鋼軌焊接。
通過第三級對中架，簡化焊軌機動架和靜架結構，減輕焊軌機重量，取消限位開關。
通過專用推凸機構，取消專用的推凸油缸，用頂鍛油缸完成推凸，提高推凸力量，提高推凸質量，簡化焊軌機的結構。
通過動架由水平設置頂鍛油缸驅動以及三直線軌道措施，減少焊接頂鍛時產生的附加彎矩，提高焊接接頭的平直度，使雙頂鍛油缸距離接近，防止油缸低速運動時產生爬行。
通過主機整體框架式結構，提高焊機的整體剛度和鋼軌焊接時送進與反饋的精度。
實現本實用新型的目的采用的技術方案為本實用新型所述的固定式鋼軌閃光焊機包括主機39和兩個獨立于主機39的初級對軌架40、初級對軌架41(圖1、圖2)。
固定式鋼軌閃光焊機主機39的機架42采用框架式結構，機架42由四根縱梁28、四根端梁26和四根豎梁31構成。在機架42內裝有動架16、靜架17和對中架22。動架16和靜架17上端分別連接動架鋼軌夾緊油缸6和靜架鋼軌夾緊油缸7，靜架鋼軌夾緊油缸7活塞下端連接變壓器罩37，在變壓器罩37的下端連接鋼軌電極38(圖2)。動架16通過與加強筋板27連接的動架上支撐軸18、動架下支撐軸19與機架42連接，絕緣頂鍛油缸3與機架42和動架16連接，并實現動架16相對機架42的運動。動架16依托動架上支撐軸18和動架下支撐軸19作水平方向運動。對中架22一端與靜架17連接，另一端與機架42連接。對中架22由水平方向圓柱形導軌35和垂直方向圓柱形導軌36構成，在對中架22右邊和下邊各安裝一個油缸，右邊的水平對中油缸1與靜架17連接，下邊的垂直對中油缸2與機架42連接(圖1、圖3)。動架撐桿32的端部連接推凸刀組23，前面還有一組動架擋渣板24。靜架撐桿33的端部連接著一組靜架擋渣板25(圖4)。擋渣板與擋渣板油缸5連接。
在動架16和靜架17上各安裝一組水平方向調節定位機構，由動架軌腰水平方向夾緊油缸4和動架撐桿32以及靜架軌腰水平方向夾緊油缸34和靜架撐桿33構成。動架軌腰水平方向夾緊油缸4和靜架軌腰水平方向夾緊油缸34位置在動架16和靜架17的外部，油缸的活塞桿伸入動架16和靜架17的內部。
兩側的初級對軌架40、初級對軌架41由機架、軌底水平夾緊機構和軌底輪升降機構組成(圖5)。軌底水平夾緊機構由軌底水平夾緊油缸21、齒條30，齒輪29、軌底水平方向調節輪組13構成。油缸21與齒條30相連。齒條30與齒輪29嚙合。齒輪29與軌底水平方向調節輪組13連接。軌底水平夾緊機構由油缸21驅動齒條30，齒條30帶動兩個齒輪29旋轉，使軌底水平方向調節輪組13靠攏，將鋼軌水平定位。軌底輪升降機構由軌底垂直方向調節油缸8和上面的軌底輪11構成。通過軌底輪升降機構使鋼軌垂直定位。
本實用新型中的電器控制部分和油缸的設計部分可采用現有技術，或參照現有技術進行常規設計。
工作時，固定式鋼軌閃光焊機主機的機架由四根縱梁28承受頂鍛力，由兩邊較短的端梁26和垂直地面的豎梁31承受頂鍛產生的彎矩。由于鋼軌位于四根縱梁的中部，可以大大增加結構的穩定性。框架內部是動架16和靜架17機構，動架通過動架上支撐軸18和動架下支撐軸19與機架42連接，并通過與機架42連接的絕緣頂鍛油缸3實現動架16相對機架的運動，從而實現焊接燒化和頂鍛動作。對中架22一端與靜架17連接，另一端與機架連接，靜架17通過對中架22完成與動架軌端的水平和垂直方向對中，即第三級對中調節。第三級對中調節由對中架22和水平對中油缸1、垂直對中油缸2完成。對中架由雙向雙軌構成，在對軌架右邊和下邊各安裝一個油缸，右邊的水平對中油缸1與靜架17連接，垂直對中油缸2與機架42連接，調整油缸活塞桿伸縮量，靜架17沿水平方向的圓柱形軌道35和垂直方向的圓柱形軌道36移動，完成對中調節(圖3)。對中調節采用液壓油缸加油路鎖定裝置，這樣可以保證固定牢靠。靜架鋼軌夾緊油缸7打開，使電極38夾緊鋼軌。在動架16和靜架17上各安裝一組水平方向調節定位機構，即第二級對中，由動架軌腰水平方向夾緊油缸4和動架撐桿32以及靜架軌腰水平方向夾緊油缸34和靜架撐桿33構成。第二級鋼軌水平方向對中的動架軌腰水平方向夾緊油缸4和靜架軌腰水平方向夾緊油缸34位置設計在動架16和靜架17的外部，油缸的活塞桿伸入動架16和靜架17的內部，動架16和靜架17的內部由桿件和油缸的支點構成，由于油缸位置的特殊設計，使鋼軌通道的空間大大增加。另外，油缸的伸縮方向與鋼軌橫向支撐受力方向基本相同，油缸的加力效率增加，直徑可以減小。動架上軌腰水平方向夾緊油缸4和靜架上軌腰水平方向夾緊油缸34打開，使待焊鋼軌端部水平方向對齊，對中位置調節可由一側油缸頂部的螺旋深度調節，夾緊鋼軌同時，使擋渣板24、25和推凸刀組23就位。第一級鋼軌對中采用與主機分離的方式。設計的初對軌架可以進行水平和垂直雙向定位和調節。水平定位點由絲杠15完成，垂直方向的定位由調節螺母20完成，水平和垂直方向油缸的運動，使鋼軌夾緊和定位。采用分離的方式，還可以通過調節初級對軌架與主機的距離，選擇最為適合的遠端鋼軌支點。在兩側初級對軌架的水平夾緊輪的下面是一個可以水平方向移動的平臺14，用以調節對中點位置。軌底輪升降機構由軌底垂直方向調節油缸8和上面的軌底輪11構成，油缸活塞桿伸縮，完成垂直方向定位，活塞桿頂部調節螺母20的螺旋深度控制定位點。推凸刀組固定在動架第二級軌腰水平方向夾緊機構上，鋼軌水平方向對軌完成的同時，推凸刀組23也完成定位，一舉兩得。推凸時，擋渣板油缸5動作，將推凸刀組23前面的擋渣板24、25打開，打開動架16的上電極，使頂鍛油缸3繼續前進，就可以完成推凸。頂鍛油缸3在焊接和推凸中也是一缸兩用。焊軌機的兩個頂鍛油缸3水平設置，并且，設計的與鋼軌的中和軸接近在一個平面，支撐點選擇在動架16外側，并緊貼著表面，這樣，油缸頂鍛時水平垂直方向的彎矩均接近為零。動架16運動的軌道為三條，確保動架16沿直線運動，動架的下邊兩條軌道即動架下支撐軸19，用以承受動架的重量和焊接頂鍛時產生的彎矩，動架上面增加一條輔助軌道即動架上支撐軸18，用以加強結構的剛度，提高抗彎能力。
本實用新型中的電器控制部分和油路、油缸的設計可采用現有技術，或參照現有技術進行常規設計。
本實用新型的有益效果是可以明顯改善焊機的工作狀態和提高焊接質量。
在第一級對中調節裝置中，本實用新型的分離式鋼軌初對軌架以及相關的對中調節裝置，可以更加方便和靈活調節鋼軌的對中，簡化了機構，提高了對中精度；第二級鋼軌水平方向對中機構，簡化了結構，提高了鋼軌通過的空間，實現了對帶有絕緣接頭鋼軌的焊接；第三級對中架，簡化了焊軌機動架和靜架結構，減輕了焊軌機重量，實現了液壓鎖定控制，取消了限位開關；本實用新型的推凸機構，取消了專用的推凸油缸，用頂鍛油缸完成推凸，提高推凸力量，提高推凸質量，簡化焊軌機的結構；本實用新型的動架由水平設置頂鍛油缸驅動以及三直線軌道措施，使焊軌機的整體剛度大大提高，減少了焊接頂鍛時產生的附加彎矩，降低了鋼軌焊接頂鍛時接頭兩端的彎曲變形程度，提高了焊接接頭的平直度，又由于雙頂鍛油缸距離近，有效防止了油缸低速運動時產生爬行。


圖1為固定式鋼軌閃光焊機的構造圖；圖2為圖1的側視圖；圖3為固定式鋼軌閃光焊機對中架的構造圖；圖4為動架、靜架和對中架的立體組合圖；圖5為初級對軌架的構造圖。
圖中，1水平對中油缸 2垂直對中油缸 3絕緣頂鍛油缸 4軌腰水平方向夾緊油缸 5檔渣板油缸 6動架鋼軌夾緊油缸 7靜架鋼軌夾緊油缸 8軌底垂直方向調節油缸 9焊軌機通道 10鋼軌待焊部位11軌底輪 12軸 13軌底水平方向調節輪組 14平臺 15絲杠 16動架 17靜架 18動架上支撐軸 19動架下支撐軸 20調節螺母 21軌底水平夾緊油缸 22對中架 23推凸刀組 24動架擋渣板 25靜架擋渣板 26端梁 27加強筋板 28縱梁 29齒輪 30齒條 31豎梁32動架撐桿 33靜架撐桿 34靜架軌腰水平方向夾進油缸 35水平方向圓柱形導軌 36 垂直方向圓柱形導軌 37變壓器罩 38鋼軌電極39主機 40初級對軌架 41初級對軌架42機架具體實施方式
以下結合附圖所示的實施例對本實用新型進一步說明如圖1-圖5所示，本實用新型所述的固定式鋼軌閃光焊機包括框架式結構的主機39和兩個獨立于主機39的初級對軌架40、41(圖1)。固定式鋼軌閃光焊機主機39的機架采用框架式結構，機架42由四根縱梁28、四根端梁26和四根豎梁31組成。在機架42的內部有動架16、靜架17和對中架22。動架16和靜架17上端分別連接動架鋼軌夾緊油缸6和靜架鋼軌夾緊油缸7，靜架鋼軌夾緊油缸7活塞下端連接變壓器罩37，在變壓器罩37的下端連接鋼軌電極38(圖2)。動架16通過與加強筋板27連接的動架上支撐軸18、動架下支撐軸19與機架42連接，絕緣頂鍛油缸3與機架42和動架16連接，并實現動架16相對機架42的運動。動架16依托動架上支撐軸18和動架下支撐軸19水平方向運動。對中架22一端與靜架17連接，另一端與機架42連接。對中架22由雙向雙軌構成，在對中架22右邊和下邊各安裝一個油缸，右邊的水平對中油缸1與靜架17連接，下邊的垂直對中油缸2與機架42連接(圖3)。動架撐桿32的端部連接推凸刀組23，前面還有一組動架擋渣板24，靜架撐桿33的端部也連接著一組靜架擋渣板25(圖4)。
兩側的初級對軌架40、41由機架、軌底水平夾緊機構和軌底輪升降機構組成。軌底水平夾緊機構由油缸21、齒條30，齒輪29、軌底水平方向調節輪組13構成。油缸21與齒條30相連。齒條30與齒輪29嚙合。齒輪29與軌底水平方向調節輪組13連接。軌底水平夾緊機構由油缸21驅動齒條30，齒條30帶動兩個齒輪29旋轉，使軌底水平方向調節輪組13靠攏，使鋼軌水平定位。軌底輪升降機構由軌底垂直方向調節油缸8和上面的軌底輪11構成，使鋼軌垂直定位。
固定式鋼軌閃光焊機在待焊狀態時，水平方向對中調節油缸1和垂直方向對中調節油缸2活塞處于油缸中位，使動架16和靜架17相錯量為最小。頂鍛油缸3、軌腰水平方向夾緊油缸4和34、擋渣板油缸5、動架鋼軌夾緊油缸6和靜架鋼軌夾緊油缸7的活塞桿處于縮進狀態，軌底垂直方向調節油缸8活塞桿處于伸長狀態，待焊鋼軌可以穿過焊軌機的通道9。待焊鋼軌從右端初級對軌架41進入主機，兩鋼軌待焊端面到達電極之間的待焊部位時10，左右兩初級對軌架的軌底垂直方向調節油缸8縮進，帶動軌底支撐輪11沿軸12轉動、下移，并脫離鋼軌底部。左右兩初級對軌架A和C的軌底水平方向調節油缸21伸長，通過齒條30帶動齒輪29帶動軌底水平方向調節輪13靠攏，使待焊鋼軌遠端夾緊和定位。
初級對軌架對中的定位點可以進行自由調節軌底支撐輪11頂點的位置可以通過調節軌底垂直方向調節油缸8活塞桿頂部的螺旋深度加以改變，并通過擰緊調節螺母20，完成定位。軌底水平方向定位點由軌底水平方向調節機構下面的平臺14移動完成，轉動絲杠15，平臺14移動。另外，還可以通過調節初級對軌架與主機的距離，選擇最為適合的遠端鋼軌支點。第一級對中完成。
第一級對中動作完成后，主機上鋼軌兩端的軌腰水平方向夾緊油缸4、34和擋渣板油缸5活塞桿伸長，使鋼軌待焊端部水平方向夾緊，并且對中，同時，擋渣板24和推凸刀組23就位。軌腰水平方向夾緊油缸4和34的定位點可以通過調節活塞桿頂端的墊片進行調整，調整到最佳位置后，鋼軌夾緊油缸活塞桿伸長，上電極向下運動，使鋼軌夾緊，并且與電極定位，完成鋼軌的第二級對中。
鋼軌的預拱度和上下錯口量可以通過調節下電極墊片實現。待焊鋼軌夾緊后，兩端還會有少量的上下或左右偏差，這時，用主機上的對中架22進行調節。如圖3所示，水平方向對中調節油缸1動作，帶動對中架22和靜架17沿動架16鋼軌端面水平方向移動，完成水平調節。垂直方向對中調節油缸2動作，帶動對中架22和靜架17沿動架16鋼軌端面垂直方向移動，完成垂直方向調節，水平和垂直方向調節完成后，即完成鋼軌的第三級對中調節。第三級調節的最大量為上下20mm，左右20mm。
對中調節好后，變壓器通電，頂鍛油缸3活塞桿開始伸長，帶動夾軌的動架16沿動架上支撐軸18和動架下支撐軸19進行軸向移動，動架16逐漸朝靜架17靠攏，使鋼軌端相互接觸，形成閃光。通過閃光和加熱，鋼軌端面的加熱深度逐漸增加，達到一定深度后，動架16靠攏逐步加快，鋼軌燒化也加快，閃光也更加劇烈。在加速燒化的末期，動架16靠攏速度進一步加大，使焊縫出現短路和擠壓變形，當達到要求的位移或壓力后，解除頂鍛。
焊接完成后，動架16上的鋼軌夾緊油缸6和擋渣板油缸5活塞桿縮進。此時，軌腰水平方向夾緊油缸4帶著推凸刀組23仍處于夾緊狀態，鋼軌在靜架17上還處于夾緊狀態，啟動頂鍛油缸3，使其活塞桿伸長，使動架16帶著夾緊的推凸刀組23繼續前進，當推凸刀組23通過焊接接頭部位時，將焊瘤推掉，完成鋼軌焊接全過程。
焊接完成之后，焊機恢復到待焊狀態。
權利要求1.一種固定式鋼軌閃光焊機，其特征在于包括主機(39)和兩個獨立于主機(39)的初級對軌架(40)、初級對軌架(41)；固定式鋼軌閃光焊機主機(39)的機架(42)為框架式結構，機架(42)由四根縱梁(28)、四根端梁(26)和四根豎梁(31)構成；在機架(42)內裝有動架(16)、靜架(17)和對中架(22)；動架(16)和靜架(17)上端分別連接動架鋼軌夾緊油缸(6)和靜架鋼軌夾緊油缸(7)，靜架鋼軌夾緊油缸(7)活塞下端連接變壓器罩(37)，在變壓器罩(37)的下端連接鋼軌電極(38)；動架(16)通過與加強筋板(27)連接的動架上支撐軸(18)、動架下支撐軸(19)與機架(42)連接，絕緣頂鍛油缸(3)與機架(42)和動架(16)連接；對中架(22)一端與靜架(17)連接，另一端與機架(42)連接；對中架(22)由水平方向圓柱形導軌(35)和垂直方向圓柱形導軌(36)構成，在對中架(22)右邊和下邊各安裝一個油缸，右邊的水平對中油缸(1)與靜架(17)連接，下邊的垂直對中油缸(2)與機架(42)連接；動架撐桿(32)的端部連接推凸刀組(23)，前面還有一組動架擋渣板(24)；靜架撐桿(33)的端部連接著一組靜架擋渣板(25)；擋渣板與擋渣板油缸(5)連接；在動架(16)和靜架(17)上各安裝一組水平方向調節定位機構，由動架軌腰水平方向夾緊油缸(4)和動架撐桿(32)以及靜架軌腰水平方向夾緊油缸(34)和靜架撐桿(33)構成；動架軌腰水平方向夾緊油缸(4)和靜架軌腰水平方向夾緊油缸(34)位置分別在動架(16)和靜架17的外部，油缸的活塞桿分別伸入動架(16)和靜架(17)的內部；兩側的初級對軌架(40)和初級對軌架(41)由機架、軌底水平夾緊機構和軌底輪升降機構構成；軌底水平夾緊機構由軌底水平夾緊油缸(21)、齒條(30)，齒輪(29)、軌底水平方向調節輪組(13)構成；油缸(21)與齒條(30)相連；齒條(30)與齒輪(29)嚙合；齒輪(29)與軌底水平方向調節輪組(13)連接；軌底輪升降機構由軌底垂直方向調節油缸(8)和上面的軌底輪(11)構成。
專利摘要一種固定式鋼軌閃光焊機，包括主機39和兩個初級對軌架40、41。主機機架42內裝有動架16、靜架17和對中架22。動架16和靜架17上端分別連接動架鋼軌夾緊油缸6和靜架鋼軌夾緊油缸7，靜架夾緊油缸7活塞連接變壓器罩37，在變壓器罩37的下端連接鋼軌電極38。動架16通過上支撐軸18、下支撐軸19與機架42連接，絕緣頂鍛油缸3與機架42和動架16連接。對中架22右邊的水平對中油缸1與靜架17連接，下邊的垂直對中油缸2與機架42連接。在動架16和靜架17上各安裝一組水平方向調節定位機構。初級對軌架40、41的軌底水平夾緊機構由油缸21驅動齒條30，齒條30帶動兩個齒輪29旋轉，使調節輪組13靠攏，將鋼軌水平定位。通過軌底輪升降機構使鋼軌垂直定位。本實用新型可明顯改善焊機的工作狀態和提高焊接質量。
文檔編號B23K37/04GK2928354SQ20062012389
公開日2007年8月1日 申請日期2006年7月18日 優先權日2006年7月18日
發明者丁韋, 劉艷紅, 高文會, 宋宏圖, 黃辰奎, 王貴山 申請人:鐵道科學研究院金屬及化學研究所