用於導軌焊接的焊接頭的製作方法

2023-08-06 12:05:21 3

專利名稱：用於導軌焊接的焊接頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於藉助於閃光對焊或感應焊接過程進行導軌焊接的焊接頭。
背景技術：
已知類型的焊接頭通常包括可以藉助於一個或多個液壓牽引千斤頂移動的兩個對齊的滑動半頭。每個半頭通常均包括具有夾緊元件的框架，該夾緊元件例如包括兩個槓桿件，這兩個槓桿件可以藉助於其自身的液壓千斤頂啟動，以抓緊要焊接在一起的兩個導軌中的一個的相應末端。此外，半頭配備有用於在導軌的末端施加焊接電流的適當的電極。在焊接過程中，由於電流引起的高感應，兩個導軌末端被加熱至熔點，而在初始預熱階段之後，兩個末端被擠壓在一起，使得結合區域的所謂鐓制或鍛造與兩個末端的連續漸進熔合同時地進行。藉助於啟動液壓牽引千斤頂執行的這種將兩個導軌末端合在一起需要非常高的拉力或牽引力，該拉力或牽引力主要取決於導軌本身的長度以及導軌與枕木和 /或礫石道碴之間的摩擦。兩個導軌末端的熔合及擠壓導致要被去除的過量材料的形成，而在結合區域內的金屬仍然是可鍛的。為此，焊接頭配備有也被稱為刀的切割裝置，該切割裝置在焊接階段結束時沿著結合區域運行並且剪切掉過量材料。通常，刀設置在兩個半頭中的一個內，從而利用半頭的滑動可能性。然而，由於焊接頭的有限的行程，在焊接兩個導軌末端的過程結束時，兩個半頭已經完成了其行程，所以為了剪切過量材料，必須打開至少一個半頭，從而釋放各導軌輪廓並收回半頭以便再次進行。但此過程具有嚴重的缺點由於當導軌的末端被用於半頭的收回的夾緊元件釋放時金屬仍為塑性狀態並受到重的張力，故而這些張力能夠導致新焊接的接頭的變化，從而導致例如裂縫的形成。為了消除此問題，已經設置了例如外置於焊接頭的附件。當兩個導軌的末端已經剛剛焊接而焊接頭執行剪切過量材料的操作時，該附件擋住兩個導軌的末端。然而，此解決方案涉及焊接頭製造和功能更大的複雜性，最重要的是相當大的總體妨礙。焊接操作的另一結果是所謂的張力調節，也就是說根據外部溫度調節軌道的彈性。此操作必須在每次更換一段軌道時和/或在一定數量的焊接後執行。當前，張力調節不通過焊接頭本身而是藉助於特殊夾具或外置於焊接頭的其他系統執行，該特殊夾具或其他系統根據預先確立的參數將導軌置於張力下，並通過鋁熱劑焊接來穩定此調節，也就是說在與導軌的材料不同的材料內焊接。合攏軌道並通過鋁熱劑焊接來調節張力的這個過程緩慢、昂貴並且有時是無效的，因為其並不總是在焊接時而是在稍後的日期進行，這期間可能出現周圍氣候條件的變化，由此使軌道受到更大的損壞以及造成列車脫軌的風險。

發明內容
本發明的目的是提出一種用於導軌焊接的焊接頭，其消除了上文提到的關於現有技術的焊接頭的缺點。本發明的另一目的是提供一種可以在焊接操作的同時執行軌道張力調節的焊接頭。所述目的通過一種焊接頭實現，該焊接頭包括兩個半頭，該兩個半頭沿縱向方向相對於彼此對齊並滑動，其中每個半頭均包括用於接合導軌的相應節段的夾緊裝置；電焊接迴路，該電焊接迴路包括適於與導軌的相應節段接觸的至少兩個電極；以及致動器牽引裝置，該致動器牽引裝置沿縱向方向延伸，並且連接至兩個半頭而使兩個半頭沿縱向方向朝向彼此移動。根據本發明的一個方面，所述牽引致動器裝置具有適於在導軌的兩個節段的焊接周期過程中允許同時調節牽引張力的行程。例如，牽引致動器裝置具有至少MOmm的行程。根據優選實施方式，所述牽引致動器裝置包括在水平平面內平行延伸的兩個液壓千斤頂。根據本發明的另一方面，該焊接頭包括兩個半頭，該兩個半頭沿縱向方向相對於彼此對齊並滑動，其中每個半頭均包括用於接合導軌的相應節段的夾緊裝置；電焊接迴路，該電焊接迴路包括適於與導軌的相應節段接觸的至少兩個電極；致動器牽引裝置，該致動器牽引裝置沿縱向方向延伸，並且連接至兩個半頭而使兩個半頭沿縱向方向朝向彼此移動；以及適於在焊接結束時去除過量材料的切割單元，所述切割單元設置在半頭之間，並且由於其自身的移動裝置而獨立於兩個半頭的位置在兩個半頭之間沿縱向方向滑動。有利地，所述切割單元能夠藉助其自身的在兩個半頭之間延伸的致動器機構縱向地移動。有利地，切割單元包括與致動器機構連為一體的支承板、和一對切割刀片，所述一對切割刀片安裝成在所述支承板上在不活動的打開位置與圍繞導軌輪廓合攏的活動位置之間來回擺動。因此，去除由焊接產生的過量材料的切割裝置完全獨立於半頭，使半頭能夠保持其在導軌節段上的夾緊，由此在剪切過量材料的同時保持被牽引的導軌處於期望的張力下。


根據本發明的焊接頭的特徵和優點從下面參照附圖以指示性而非限制性的方式給出的優選實施方式的描述中將變得清楚，圖中圖1是在焊接周期之前處於打開位置的焊接頭的立體圖；圖2示出了處於圖1位置的焊接頭的仰視圖；圖3是處於打開位置的焊接頭在切割單元的水平處的的橫截面；圖4是焊接周期之前焊接頭的側視圖；圖5是的焊接頭的仰視立體圖，其中半頭處於合攏位置；圖6是焊接周期後焊接頭的側視圖；圖7是焊接後並且切割單元仍然打開的焊接頭的仰視立體圖；圖8是焊接後並且切割單元合攏的焊接頭的仰視立體圖；圖9是清理過量材料結束時焊接頭的側視圖10是圖9中的位置下焊接頭的仰視立體圖；圖11是圖9中的位置下焊接頭的俯視立體圖；圖12是與前圖類似但角度不同的視圖；圖13是同樣在切割操作結束時焊接頭的端視圖；圖14是兩個半頭合攏並間隔開且切割單元處於合攏位置時焊接頭的仰視立體圖；圖15是半頭處於打開位置而切割單元處於合攏位置時焊接頭的端視圖；以及圖16是半頭處於打開位置而切割單元處於合攏位置時在切割單元水平處的焊接頭的橫截面。
具體實施例方式參照附圖，參考數字1總體指示根據本發明的用於焊接導軌的兩段或兩節導軌的末端的焊接頭。焊接頭1包括沿縱向方向X相對彼此對齊並滑動的兩個半頭10。每個半頭 10均包括夾緊裝置12以抓緊導軌的相應節段。例如，所述夾緊裝置12包括由兩個槓桿件 13產生的夾具元件，兩個槓桿件13藉助於致動器機構14控制打開和合攏以抓緊導軌節段的輪廓，致動器機構14例如通過夾具的液壓千斤頂實現。焊接頭還包括電焊接迴路，該電焊接迴路包括至少兩個電極16，該至少兩個電極 16適於與各導軌輪廓接觸，從而產生導軌的兩個節段的末端之間的電短路，從而執行閃光對焊過程；一旦藉助於兩個半頭將這些末端置於接觸狀態，該過程將導致這些末端的熔合。根據優選實施方式，電極16由與要抓緊的導軌的節段接觸的夾具12的內表面獲得。換言之，每個夾緊夾具12均帶有(bear) —對電極16，所述一對電極16沿縱向方向延伸並適於抓緊導軌節段的末端的側部。一個半頭10能夠藉助於至少一個但優選為兩個液壓牽引千斤頂20相對於彼此沿縱向移動，該兩個液壓牽引千斤頂20連接兩個半頭10並在同一水平平面內相互平行地延伸。根據一個實施方式，每個液壓牽引千斤頂20均具有缸體21，該缸體21連接至半頭10 並具有自由部22，該自由部22大致沿縱向方向X從所述半頭10伸出。此外，每個千斤頂 20均包括活塞23，該活塞23在缸體21內滑動，並藉助於牽引杆M與另一半頭10連接，使得千斤頂20可以使兩個半頭10沿縱向方向X合在一起。牽引千斤頂20具有允許焊接頭在導軌的兩個節段焊接的同時還執行軌道張力的調節的行程。例如，千斤頂的行程以環境條件和軌道長度的函數來計算。優選地，所述牽引千斤頂行程至少為240mm。根據優選實施方式，焊接頭1配備有至少一個附件沈，優選為每個牽引千斤頂20 均有一個，附件26適於增加所述牽引千斤頂20的拉力。此附件在同一申請人名下的專利申請No. EP16906M中進行了描述，其包括輔助的液壓千斤頂觀，該液壓千斤頂觀與牽引千斤頂20的缸體的自由部操作性地連接，並且包括用於將輔助活塞與牽引杆M連接的裝置， 使得輔助液壓千斤頂可以將輔助的牽引力傳遞至牽引杆。與現有技術的焊接頭的產生的最大100噸的力相比，由此構想的焊接頭可以施加大於200噸的牽引力("Int. System」)。因此，具有上文描述的行程及牽拉特性的焊接頭1能夠在不使用外置於焊接頭的
6輔助系統的情況下執行導軌的張力調節。換言之，同一焊接頭可以執行導軌的兩個節段上的簡單焊接以及帶張力調節的焊接兩者，而不用增設外置於焊接頭的系統。此外，焊接頭1包括切割單元30，該切割單元30適於在焊接周期結束時去除過量材料。根據本發明的一個方面，所述切割單元30設置在半頭10之間，並且使用其自身的移動裝置32在它們之間沿縱向方向X滑動。因此，切割單元30設計為與焊接半頭10功能性地分離並且獨立於焊接半頭10移動的裝置。切割單元30在任何情況下都設置並能夠在兩個半頭10之間移動，並且因此結合至焊接頭1的結構中。所以，有利地，切割單元30的存在對焊接頭1的體積沒有影響，因此焊接頭1仍然非常緊湊。更詳細地，切割單元30能夠藉助於在兩個半頭之間延伸的其自身的致動器機構 32沿縱向移動。根據一個實施方式，所述致動器機構是液壓千斤頂32，該液壓千斤頂32具有容納在兩個半頭10中的一個內的缸體34，並且具有在所述缸體內滑動並連接至另一半頭10的活塞，使得活塞用作用於操縱切割單元30的引導件。在一個實施方式中，切割單元30包括支承板40，該支承板40與致動器機構32的移動部分連為一體。在所述支承板40上，一對切割刀片42安裝成來回擺動，能夠在不活動的打開位置與圍繞導軌節段的輪廓合攏的活動位置之間移動。因此，每個切割刀片42均具有大致對應於導軌的半個輪廓的輪廓，使得當處於合攏位置時，兩個刀片限定出導軌輪廓的形狀。所以當支承板在葉片合攏的情況下沿導軌滑動時，過量材料被去除。在優選實施方式中，每個切割葉片42均連接至其自身的轉手臂44，轉手臂44由例如液壓千斤頂的相應驅動單元46驅動而來回擺動。因此，驅動單元46、轉手臂44和切割刀片42在與縱向方向X成直角的平面內運動。由於驅動單元46、轉手臂44和切割刀片42安裝在其上的支承板40，所有這些裝置42、 44、46還能夠藉助於致動器機構32同時沿縱向方向X移動。應當注意，儘管切割單元30與半頭10功能性地分離並且獨立於半頭10，但切割單元30是焊接頭的一部分，並且結合至焊接頭的結構中。換言之，切割單元30不是如在某些現有技術的焊接頭中那樣手動應用於導軌的附加裝置。這意味著焊接頭可以設定為更快速地工作，而且過量材料的剪切更精確，這是因為切割單元剛性地連接至兩個半頭並且其由焊接頭結構本身引導而滑動。可以在切割單元30的支承板40中鑽出通孔48，以用於移動半頭的液壓千斤頂的牽引杆。焊接頭如下工作。起初，切割單元30設置在開始位置，靠近兩個半頭中的一個。切割刀片42打開。 半頭10的夾具12打開(圖1至圖4)。隨後，指令兩個半頭10抓緊各導軌節段，使切割單元的切割刀片在不活動的位置下保持打開(圖5)。此時，實際焊接操作藉助於為電極通電並且同時使兩個半頭進入適當位置、使得導軌的兩個節段的相鄰末端熔合來實現(圖6至圖7)。焊接周期完成時，保持兩個半頭靜止並且處於夾緊其相應的輪廓的位置下，切割刀片繞導軌輪廓(圖8)合攏，並指令切割單元30相對於半頭沿縱向移動，從而從導軌輪廓去除過量材料(圖9至圖14)。應當強調，切割單元的移動獨立於半頭的移動，半頭在切割過程中靜止在夾緊導軌節段的位置以消除張力的恢復。在除了焊接導軌的兩個節段之外必須進行張力調節的情況下，所需要的是根據環境條件和軌道長度為兩個半頭設定行程。由於切割單元與兩個半頭分離的事實，而且由於機器的特殊結構，可以設定大於MOmm的行程。特別地，應當注意，切割單元與半頭分離並且獨立於半頭意味著可以在保持導軌的焊接節段受到牽拉並且結合區域的材料仍處於未完全固化的塑性階段的同時去除過量材料。因此，導軌的兩個節段以所需的軌道張力結合，即沒有由於夾緊的釋放而使張力返回。因此，僅僅通過設定適當的行程就能夠直接並且與焊接導軌的兩個節段的操作同時地進行張力的調節。因此，不再需要進行特殊的鋁熱劑焊接操作，並且張力的調節在與焊接導軌的兩個節段相同的環境條件下同時地進行。這意味著鐵路或有軌電車軌道的安全性和可靠性的極大提高，而且顯然減小了維護成本和時間。簡言之，根據本發明的焊接頭的優點可以總結如下與當前的焊接頭相比，行程顯著增大，因此焊接周期過程中調節張力的可能顯著增大；強度大於200T的高拉力；切割單元與半頭分離且獨立，所以可以在不釋放導軌的焊接節段的情況下剪切過量焊接材料這意味著在不影響頭的體積或其可靠性的情況下更高質量的焊接；關於上文描述的焊接頭的實施方式，本領域普通技術人員可以通過進行修改和改動或以功能性等效的元件替換某些元件來滿足可能的要求，這不超出權利要求的保護範圍。描述為屬於可能的實施方式的每個特徵均可以獨立於所描述的其他實施方式來實現。
權利要求
1.一種用於焊接導軌的兩個節段的末端的焊接頭，包括兩個半頭(10)，所述兩個半頭(10)沿縱向方向相對於彼此對齊並滑動，其中每個所述半頭均包括夾緊裝置(12、13)以抓緊導軌的相應節段；電焊接迴路，所述電焊接迴路包括適於與導軌的相應節段接觸的至少兩個電極(16)；牽引致動器裝置(20)，所述牽引致動器裝置00)沿縱向方向延伸，並且連接至所述兩個半頭(10)，以使所述兩個半頭沿縱向方向朝向彼此移動；其特徵在於，所述牽引致動器裝置00)具有適於在焊接導軌的兩個節段的周期過程中允許同時調節軌道張力的行程。
2.如權利要求1所述的焊接頭，其中，所述牽引致動器裝置具有至少MOmm的行程。
3.如權利要求1或2所述的焊接頭，其中，所述牽弓I致動器裝置包括在水平平面內平行延伸的兩個液壓千斤頂。
4.如前述權利要求中任一項所述的焊接頭，還包括用於在焊接操作結束時去除過量材料的切割單元(30)，所述切割單元設置在所述半頭之間並且通過其自身的移動裝置(32) 沿縱向方向在所述半頭之間滑動。
5.如權利要求4所述的焊接頭，其中，所述切割單元能夠藉助於其自身的在所述兩個半頭之間延伸的致動器機構(32)沿縱向移動。
6.如權利要求5所述的焊接頭，其中，所述致動器機構是液壓千斤頂。
7.如權利要求4至6中任一項所述的焊接頭，其中，所述切割單元(30)包括與所述致動器機構連為一體的支承板(40)、和一對切割刀片(42)，所述一對切割刀片02)安裝成在所述支承板上在不活動的打開位置與圍繞導軌輪廓合攏的活動位置之間來回擺動。
8.如權利要求7所述的焊接頭，其中，每個所述切割刀片02)均連接至其自身的轉手臂(44)，所述轉手臂04)通過相應的驅動單元G6)驅動而來回擺動。
9.如權利要求6至8中任一項所述的焊接頭，其中，所述切割單元的支承板00)具有通孔(48)，所述通孔08)供所述半頭的所述液壓牽引千斤頂的牽引杆通過。
10.如前述權利要求中任一項所述的焊接頭，其中，所述半頭的夾緊裝置包括夾具機構 (12)，所述夾具機構(1 由其自身的致動器裝置(14)驅動，能夠在不活動的打開位置與抓緊導軌的節段的合攏位置之間移動。
11.如權利要求10所述的焊接頭，其中，所述電極(16)製成為所述夾具機構的內夾緊表面。
12.藉助於如前述權利要求中任一項所述的焊接頭焊接導軌的兩個節段的方法，其中， 在焊接周期開始時，所述兩個半頭相距以外部溫度和導軌長度的函數計算出的相互距離定位，從而與焊接同時地還執行導軌張力的調節。
13.如權利要求12所述的焊接方法，其中，在焊接導軌的兩個節段的階段結束時，由焊接產生的過量材料被去除，同時保持所述兩個半頭處於相對於導軌的相應節段的夾緊和牽引位置。
14.如權利要求13所述的焊接方法，包括如下步驟將所述切割單元設置在靠近所述兩個半頭中的一個的開始位置；驅動所述兩個半頭以夾緊導軌的相應節段，保持所述切割單元的刀片在不活動的位置打開；向所述電極通電，同時使所述兩個半頭合在一起，以使導軌的兩個節段的相鄰末端熔合；保持所述兩個半頭靜止並處於夾緊其相應的輪廓的位置，繞導軌的輪廓合攏所述切割刀片，並且使所述切割單元相對於所述半頭沿縱向移動，從而從軌道輪廓去除過量材料。
15.如權利要求14所述的焊接方法，其中，使所述切割刀片通過其相應的液壓千斤頂在與所述焊接頭的縱向方向成直角的平面內來回擺動。
16.如權利要求13至15中任一項所述的焊接方法，其中，通過所述切割單元沿所述焊接頭的縱向方向的運動來去除過量材料。
全文摘要
本發明涉及一種用於焊接導軌的兩個節段的末端的焊接頭，該焊接頭包括兩個半頭(10)，該兩個半頭(10)沿縱向方向相對於彼此對齊並滑動。每個半頭均包括夾緊裝置(12、13)以抓緊導軌的相應節段、和適於與導軌的相應節段接觸的兩個電極(16)以進行閃光對焊。該焊接頭還包括牽引致動器裝置(20)，該牽引致動器裝置(20)沿縱向方向延伸，並且連接至所述兩個半頭(10)而使所述兩個半頭沿縱向方向朝向彼此移動，所述牽引致動器裝置(20)具有適於在焊接導軌的兩個節段的周期過程中允許同時調節導軌張力的行程。
文檔編號B23K11/00GK102395444SQ200980158783
公開日2012年3月28日 申請日期2009年4月16日 優先權日2009年4月16日
發明者達維德·瓦亞 申請人:達維德·瓦亞