Автомат для сварки и способ его перемещения

 

Изобретение относится к сварочной технике, в частности к автомату для электродуговой сварки и наплавки под слоем флюса, и может быть использовано при дуговой и электрошлаковой сварке конструкций с прямолинейными, криволинейными и кольцевыми швами. Цель изобретения - расширение технологических возможностей. Автомат содержит стационарный механизм перемещения тележки с редуктором 1, на выходном валу которого установлен подающий ролик 2. Устройство закреплено за пределами сварного шва неподвижно при помощи упоров 3. Электродная проволока 4 сматывается с бухты 5 и в рабочем режиме одновременно является силовым элементом конструкции. На поверхности свариваемого изделия 6 размещена сварочная тележка (Т) 7, которая смонтирована на колесах 8. Подающий механизм содержит двигатель подачи 9, к которому через редуктор крепится приводной подающий ролик 10. На Т 7 смонтированы сварочная горелка 11, натяжной ролик 12 и поддерживающий ролик 13, опоры которых имеют телескопическую конструкцию. Поддерживающий ролик 13 установлен на Т 7 с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси О<SB POS="POST">1</SB>. С помощью шарнира 14 к корпусу Т7 крепится поводковое устройство 15, которое состоит из ролика 16 с двухсторонней фаской под углом 30°, закрепленного в основании П-образной стойки, где имеются отверстия для крепления фильеры, которая имеет возможность поворачиваться относительно оси О<SB POS="POST">2</SB>. Подающие ролики 2, 10 снабжены пружинно-рычажной системой, в которую входят прижимные ролики 19, 20 и пружины 21, 22. К нижней части Т 7 крепится тормозное устройство 23. 2 с.п. и 5 з.п. ф-лы, 22 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1556854 (51)5 В 23 К 37/02, 9 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ! Й КОМИТЕТ

ilO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4378222/31-27 (22) 15.02.88 (46) 15.04.90. Бюл. ¹ 14 (71) Мариупольский металлургический институт (72) 1О. В. Белоусов и Е. С. Федоров (53) 621.791.037 (088.8) (56) Сварочное оборудование. Каталог-справочник. Часть 3-я К.: Наукова Думка, 1972, с. 34, 35.

Авторское свидетельство СССР № 219043, кл. В 23 К 9/12, 1967.

Куркин С. А. Технология изготовления сварных конструкций. Атлас чертежей. М., 1962; с 27. (54) АВТОМАТ Для СВАРКИ И СПОСОБ

ЕГО ПЕРЕРЕШЕНИЯ (57) Изобретение относится .к сварочной технике, в частности к автомату для электродуговой сварки и наплавки под слоем флюса, и может быть использовано при дуговой и электрошлаковой сварке конструкций с прямолинейными, криволинейными и кольцевыми швами. Цель изобретения — расширение технологических возможностей.

Автомат содержит стационарный механизм перемещения тележки с редуктором 1, на выходном валу которого установлен подающий ролик 2. Устройство закреплено за

2 пределами сварного шва неподвижно при помощи упоров 3. Электродная проволока 4 сматывается с бухты 5 и в рабочем режиме одновременно является силовым элементом конструкции. На поверхности свариваемого изделия 6 размещена сварочная тележка (Т) 7, которая смонтирована на колесах 8. Подаюший механизм содержит двигатель подачи 9, к которому через редуктор крепится приводной подаюший ролик 10.

На Т 7 смонтированы сварочная горелка 4 i. натяжной ролик 12 и поддерж и ваюши и ролик 13, опоры которых имеют телескопическуюю кон струкци ю. П оддерж и ваюши и ролик 13 установлен на Т 7 с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси О . С помошью шарнира 14 к к рпусу Т 7 крепится поводковое устройство 15, которое состоит из ролика 16 с двусторонней фаской под углом 30, закрепленного в основании П-образной стойки, где имеются отверстия для крепления фильеры. которая имеет возможность поворачиваться относительно оси О., Подаюшие ролики 2 и 0 снабжены пружинно-рычажной системой. в которую входят прижимные ролики 19 и 20 и пружины 21 и 22. К нижней части Т 7 кренится тормозное устройство 23. 2 с и

5 з. и. ф-лы, 9 ил.

1556854 з

Изобретение относится к сварочной технике и может быть использовано в промышленности при дуговой и электрошлаковой сварке конструкций с прямолинейными, криволиней1<ыми и кольцевыми швами, Цель изобретения — расширение технологических возможностей.

На фиг. 1 йзображено устройство, общий вид; на фиг. 2 — схемы ориентации передвижного механизма подачи в пространстве; на фиг. 3 — расчетная схема рабо ты поддерживающих роликов; на фиг. 4— схема расположения натяжного ролика; на фиг. 5 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 6— вид А на фиг. 5; на фиг. 7 — схема конструктивного оформления устройства; на фиг. 8-вид Б на фиг. 7; на фиг. 9 — схемы технологических возможностей устройства.

Устройство содержит стационарный механизм перемещения 1 с редуктором (не показан), на выходном валу которого установлен подающий ролик 2. Механизм 1 закреплен за пределами сварного шва неподвижно ири помощи упоров 3. Электрод<ая и! >««.«>к < 4 размещена в бухте 5 и в раб< чем режиме одновременно является силовь<м элемеи<им конструкции. На поверхности свариваемого изделия 6 установлена те7. !«! ro!>aH смонтирована сах 8. На двигателе 9 подающего механизма через редуктор крепится приводной иода ющи и рол и к 10. На тележке 7 с ми нтированы сварочная горелка 11, натяжной ролик 12 и поддерживающий ролик 13, опоры которых имеют телескопическую конструкцию. Поддерживающий ролик 13 установлен на тележке 7 с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси О!.

С помощью шарнира 14 к корпусу тележки 7 крепится поводковое устройство I 5 (см. фиг. 5 и 6), которое состоит из ролика 16 с двусторонней фаской под углом 30, закрепленного в основании 11-образной стойки !7, где имеюгся отверстия для крепления фильеры !8, которая имеет возможность поворачиваться относительно оси 02.

Подающие ролики 2 и 10 снабжены пружинно-рычажной системой, в которую входят прижимные ролики !9 и 20 и пружины 21 и 22. К нижней части тележки 7 крепится тормозное устрдйство 23.

Автомат работает следую<цим образом.

Перед началом процесса сварки необходимо завести проволоку. 4 из бухты 5 между подающим 2 и прижимным 19 роликами, подать ее к тележке 7, установленной в начале шва, и пропустить между роликами 10 и 20, после чего заправить в направляющий канал горелки 11. При этом минимальное расстояние .между осью 0 — 0 и крайней точкой А тележки 7 в случае установки их на одной плоскости (поверхности изделия) равно

L =L +1-+1.п, — длина шва и тележки соответственно; — расстояние между точкой А и осью 0 — 0 в конечном положении тележки 7. гдето., L.

Еп, тогда в общем случае ско с ношению

25 рость сварки определяется по формуле

rл<>> и

1 св = (1) !асмп, < сс<>с

< де r г радиусы подающего ролика п<. редвижного и стационарного ме ханизмов;

«> . <> - — угловая скорость вращения подающих роликов передвижного и стационарного механизмов.

Современные сварочные автоматы имå ют подающие механизмы с диапазоном <.> ростей 60...720 м/ч при диаметрах пода:-,.щих роликов 20...50 мм. Скорость свар обычно составляет 12... 120 м/ч. Определ -и скорость сварки для предлагаемого мехаик,ма с использованием стандартных пода ю40 щих механизмов, где, например, угловые,к:рости «>и=<> =76,0 об/мин. Диаметр р : ка ПМП составляет 50 мм, а иа стном механизме — 43 мм. Соглас< . по формуле получаем

45 25,0 76 < св = (— — — — 1) ° 616 = 100, «и, ч <

21,5 76 ..

Тот же результат получаем при одина " вых диаметрах роликов, но когда линей скорость подачи стационарного меха ма соответствует угловой скорости <,„

=65,36 об/мин.

По окончании процесса сварки разницу в скоростях обоих механизмов убирают, тележка со сварочной горелкой при этом останавливается, а проволока продолжает подаваться до тех -:ор, пока не будет заварен кратер. : >еле чего выключаются одновременно обз механизма. Сварка прекращается. Электрическая гх<;;;, правления обеспечивав< pñe : писан<з<.«<, > «;;«.íè: воз<

Минимальное значение Ln=rc, где rc — радиус подающих роликов стационарного механизма.

10 Непременным условием является одновременное включение двигателей механизмов подачи 9 и перемещения 1.

Скорость сварки регулируется изменением числа оборотов того или другого двигателя, коробкой скоростей редуктора, смен"5 ными шестернями и подающими роликами, а также прочими известными устройствами, соблюдая при этом определенное соотношение. При одинаковых оборотах выходных валов редукторов обоих двигателей

2п линейная скорость подачи проволоки в точке N (фиг. 1) превышает таковую в точке В на величину, пропорциональную от1556854 буждение дуги (начало сварки), стабилизацию скорости подачи каждого механизма и результирующей разницы, остановку и заварку кратера.

При сварке на горизонтальной плоскости базовый стационарный механизм 1 устанавливают таким образом, чтобы электродная проволока имела наклон под углом а. Иссодный угол натяжения проволоки над пояс пхностью листа определялется из соотноия

Н, tgn= — ò

1т где Нт — высота установки поддерживающего ролика.

В конечном положении — tgn= — — -. При

Нт

L„ установке стационарного механизма, где точка В ниже уровня поверхности изделия на величину h, L выбирается из соотношения 1 = — —, а угол а лежит в npeh

1 делах 5...65 .

Возможны три варианта ориентации тележки 7 и сварочной проволоки, по которой она перемешается в направлении ста ионарного механизма подачи (фиг. 2) .

В том случае, когда необходимо выполнять сварку по краю изделия, тележку 7 располагают на поверхности изделия таким образом, чтобы ось подающего механизма была перпендикулярна оси проволоки 3 (вариант «а»). При сварке швов, отстоящих от края конструкции, можно использовать варианты «б и «в» (фиг. 2). Вариант «б» проще по устройству, однако двигатель и редуктор располагаются над поверхностью только что заваренного шва, имеющего Il()BhllltEHHóí! температуру и, следовательно, нагреваются конвективными потоками воздуха, что ухудшает условия их работы. Поэтому вариант

«в» предпочтительнее, хотя содержит дополнительные элементы: поводковое устройство 15, натяжной 12 и поддерживающий 13 ролики.

В этом случае передвижение подающего механизма с тележкой 7 осуществляется по натянутой проволоке 4, для чего необходимо создать некоторые усилия сопротивления его движению по направлению к ста ционарному механизму перемещения (подачи) — СМП. Для этой цели могут быть установлены различного рода тормозные устройства на корпусе или колесах тележки; фрикционные, электромагнитные и т. д. (не показаны).

При использовании автомата но варианту

«в» (фиг. 2) дополнительные усилия сопротивления создают путем размещения подвижного подающего механизма 9 под натянутой электродной проволокой, где возникают дополнительные силы, при жимающис этот

6 механизм к поверхности изделия. Для регулирования этих сил прижатия как по величине, так и по месту их приложения на тележке установлены натяжной и поддер5 живающий ролики 12 и 13 (фиг. 1). Поддерживающий ролик 13 имеет телескопическую конструкцию для изменения высоты Н и с помощью шарнира (не показан) может поворачиваться вокруг горизонтальной оси О .

Схема работы этого устройства приведена на фиг. 3. При установкс стойки с поддерживающим роликом вертикально (фиг. За) реакция, возникающая на опорной поверхности, зависит от величины силы натяжения проволоки, угла а наклона проволоки в сторону СМП и угла р, который»пределяется по формуле tgP=-, ..-де и

20 высота подъема поверхности поддерживающего ролика над горизонтальной плоскостью, проведенной через верхнюю точку подающего ролика; — расстояние от оси горелки до оси стойки, определяемое кон25 струкцией тележки. При значении (=0 реакция R„ìèíèìàëüíà. Это условие и является нижним пределом 1). верхний предел установлен исходя из возможностей телескопической конструкции стойки Л ",=

=400 мм, тснда ";=60 и максимальное

З0 натяжс ние проволоки F =20 кГс. Отсюда усилие / „ меняется в пределах 0...10 кГс.

11оворот стойки на угол (фиг. Зб) вызывает снижение начальной реакции R„çà счет уменьшения высоты Н и изменения углов а и р. Кроме того, точка приложения реакции смешается в сторону горелки либо за пределы тележки. Это расстояние определяется как М =Н ° tgy. Максимальное значение,гу определяется из условия, когда

К„=О. Это возникает в случае, когда у=

=90 — а. Необходимость регулировки усилия реакции и точки его приложения на поддерживающем ролике вызвана необходимостью ком пенси ровать оп рокидываюши и момент, который создает, например, бункер с флюсом (не показан), укрепленный над

45 мундштуком, или сварочный кабель. По мере расходования флюса это усилие снижается, следовательно, уменьшается опрокидывающий момент, действующий на тележку, что вызывает изменение усилия на поддерживающем ролике. При движении тележки 7

50 со скоростью сварки могут увеличиваться нагрузки, связанные с нарастанием длины кабеля, его сопротивление при протаскивании по поверхности из елия, что также вызывает дополнительные усилия опрокидывания тележки 7. Компенсация условий на55 гружения СМП при его движении осуществляется с помощью изменения положения

,держивающего ролика 13 указанными ме15568

Формула изобретения

Натяжной ролик 12 фиг. 4) устанавливают вблизи подающих роликов на расстоянии t, выбираемом из условий прочности электродного материала — — )4.22 / где E — модуль нормальной упругости;

6- — предел текучести материала проволоки.

При расположении электродной проволоки над натяжным роликом (фиг. 4,а) он выполняет функции второго поддерживающего ролика и изменение высоты его установки Н вызывает возникновение реакции R,Í. Изменяя высоту установки каждого ролика можно регулировать соотношение величины реакций на каждом ролике.

При расположении электродной проволоки под натяжным роликом (фиг. 4б) направление реакции на опоре изменяется на противоположное„однако при этом увеличивает- 20 ся угол обхвата проволокой поверхности подающего ролика у. Он находится при этом во 11 четвер1и ригонометрического круга.

В 111 четверти этот угол может находиться, например, при электрон!лаковой сварке, осуэцествляемой по схеме «в» (фиг. 4).

Наконец, предельное значение угла ср получаем в случае. когда необходимо иметь очень большие усилия сцепления ролика с проволокой. Это условие выполняется, когда проволока охватывает ролик по всей окруж- З0 ности. образуя петлю (фиг. 4г). Отсюда минимальный угол обхвата (p сосгавляет 60 и определяется высотой установки натяж,ного ролика 12 Н, а максимальный

e<(=420, когда проволока делает дополнительный оборот вокруг подающего ролика. З5

Для увеличения точности направления автомата !10 стык) и расширения его теxнических возможностей на тележке 7 укрепляется поводко вое устройство 15 (фиг. 5) .

С его помощью связывается направляющая ое! проволоки с осью свариваемого шва.

Для случаев сварки изделий с криволинейной поверхностью поводковое устройство позволяет копировать ее, сохраняя неизменным угол а, а следовательно, и нагрузку на ролики. Hp)" этом н!обходимо создать уси- 45 лие прижи !» ролика 16 к свариваемым поверх«сэстям, например, дополнительным грузом (не эцэказан) или магнитным полем для ферромагнитных материалов, а ось О закрепить на определенэиэч ) ровне по высо",, Дальнейшее расширение техно.эо! и«вских р0 возможностей автомата предусмотрено путем использования в качестве тележки устройства на трех подпружиненных роликах 24 (фиг. 7), имеющих профиль, соответствующий разделке кромок под сварку, установленных в один ряд с осью горелки или мундштука 1! на расстоянии T=dp+50 мм и двух боконы:, опорных роликов 25 (фиг. 8), вынесенных; à расс! эя!эи! Б Н, которые крепятся к корпусу тележки 7. В зависимости от тина соединения и требований технологии боковые опорные ролики 25 могут устанавливаться в различных положениях (фиг. 9а — ж) . Выбор базы Б) Н. обусловлен тем, что при сварке с наклоном оси горелки вертикальная составляющая реа кции на поддерживающем ролике не должна выходить за точку опоры М.

В противном случае возникает опрокидывающий момент, и в результате ось горелки может сместиться, а тележка 7 потеряет рабочее положение. Снабдив сварочную тележку кривошипно-шатунным механизмом 26 и водилом 2?, соединенным со сварочной горелкой, можно осуществлять сварку с колебаниями электрода.

Колебания горелки можно производить относительно оси О! — Оэ, для чего горизонтальная ось крепления горелки устанавливается с возможностью поворота и к ней подсоединяются два водила 27 (фиг. 9з), а кривошип 26, воздействуя поочередно на каждую из них, заставит горелку совершать колебательные движения. Это необходимо при сварке широких швов или при наплавке. Частоту и амплитуду колебаний здесь можно изменять в широких пределах за счет изменения конструктивных элементов кривоцэипа и водила.

Для повышения производительности процесса сварки можно использовать одновременную подачу нескольких электродов, причем дополнительные бухты с проволокой чогут устанавливаться либо на механизме перемещения сварочной тележки, либо на стационар lo установленном механизме.

Во втором случае а втомат комплектуется одним стационарно укрепленным подающим механизмом, снабженным подающими роликами, число пар которых равно числу применяемых одновременно электродов, и соответственно таким же числом механизмов перемещения, Тогда многоэлектродный автомат сохраняет возможность управления режимом сварки индивидуально для каждой отдельно горящей дуги. Такой вариант целесообразно использовать при выполнении однотипных швов, например при приварке набора к полотнищу судовых конструкций.

Использование изобретения позволяет расширить технологические возможности известных сварочных автоматов и повысить качество сварных соединений при сварке в раз.lH!«ûõ пространственных положениях шва.

l. Автомат для сварки, содержащий сварочную тележку со сварочной горелкой, подающий механизм, бухту с электродной проволокой, установленного стационарно, ме1556854

УсР

9 ханизм перемещения сварочной тележки, I отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, механизм перемещения тележки установлен стационарно в направлении вектора скорости сварки и выполнен в виде подающих ро5 ликов, взаимодействующих с электродной проволокой, подающий механизм установлен на сварочной тележке, при этом тележка снабжена натяжными роликами для поддерживания электродной проволоки, оси кото- )0 рых установлены с возможностью регулирования их по высоте, и поводковым устройством, а стационарный механизм перемещения тележки и бухта электродной проволоки установлены с наклоном последней от поддерживающего ролика в сторону ста15 ционарного механизма перемещения.

2. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что оси натяжного и поддерживающего роликов закреплены в стойках, выполненных телескопическими. 20

3. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что поводковое устройство выполнено в виде, ролика, установленного в основании П-образной стойки с отверстием, в котором укреплена фильера с возможностью поворота вокруг оси, параллельной осям колес тележки.

4. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен тормозным устройством.

5. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что тележка снабжена подпружиненными конусными роликами, установленными в один ряд с осью сварочной горелки, и опорными роликами на кронштейнах с возможностью изменения высоты оси вращения каждого из роликов.

6. Автомат по и. 1, отличающийся тем, что сварочная тележка снабжена кривошипно-шатунным механизмом, кронштейном и водилом, взаимодействующими между собой, водило соединено со сварочной горелкой, а горелка установлена с возможностью колебательного перемещения относительно продольной оси тележки.

7. Способ перемещения автомата для сварки, при котором к тележке сварочного автомата прикладывают тяговое усилие, отличающийся тем, что тяговое усилие создают натяжением электродной проволоки, защемленной между двумя роликами подающего механизма, расположенного на тележке сварочного автомата, и роликами второго подающего механизма, расположенного стационарно, получаемым рассогласованием окружных скоростей вращения подаюгцих роликов подающего и стационарно расположенного механизмов на величину, равную скорости сварки.

1556854

1556854

1556854

ВНИИГ1И Г>и :д»рств> нн»го комит> f > I» и.>»бретениям и открытиям нпн ГКНТ СССР ! 13> 1. 1Б> Ч»слв;>. УК .>5, Раушская наб., д. 4!5

11р<>и >иоде>» >и >-II> >,»>.>ü> > »è комбинат <Г1атент», г. Ужгород, 1 : арина, 101

Редактор H. 111в>»дка»

Заказ 683

Составитель Т. Арест

Техред И. Вере Корректор Л. Бескид

Ти раж 654 Подписное