Способ стабилизации взаимного положения электродов и машина для его осуществления

 

Использование: стабилизация взаимного положения электродов при контактной сварке. Сущность изобретения: измеряют силу, воздействующую на электрод, и по ее величине задают усилие, которое передают с электрода на опорное устройство. Машина снабжена средством измерения силы реакции детали 1 на воздействие электрода, выполненным в виде гидроцилиндра 11, соединенного с направляющим устройством подвижного электрода 3 и с приводом 8 сжатия электродов и связанным с одним использованным механизмом, выполненным в виде гидроцилиндра 13, соединенного с направляющим устройством неподвижного электрода 2 и с опорным устройством-балкой 10. Рабочая камера гидроцилиндра 11 равна камере гидроцилиндра 13. При сварке деталей 1 в любой момент времени, давление рабочей жидкости в камере гидроцилиндра 11 пропорционально F_эт-усилию сжатия электродов, а следовательно F_rt - силе реакции деталей на воздействие электродов. Таким образом, измеряется сила F_rt в процессе сварки. Поскольку камеры гидроцилиндров 11 и 13 соединены между собой трубопроводом 14, то давление в них равны. Следовательно, при равенстве площадей рабочих камер усилие F_rt, измеренное гидроцилиндром 11, воспроизводится гидроцилиндром 13 силового исполнительного механизма. Таким образом, усилие F_rt передается с электрода 2 на опорное устройство-балку 10. Вследствие этого на направляющее устройство электрода 2 воздействует с одной стороны сила реакции деталей F_rt, а с другой стороны сила реакции балки 10, равная ей по величине. В результате суммарное воздействие на балку 4 и вдоль оси электродов равно нулю, изгибающий момент на балке 4 также равен нулю, вследствие этого при любом усилии сжатия электрода F_эт пространственное положение электрода 2 остается неизменным. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при контактной точечной, шовной и рельефной сварке. Цель изобретения повышение эффективности стабилизации электродов. На фиг. 1, 2, 3 показаны кинематические схемы машин для контактной сварки прессового типа; на фиг. 4 кинематическая схема машины для контактной сварки радиального типа; на фиг. 5 машина портального типа; на фиг. 6 машина для контактной точечной сварки. Способ стабилизации взаимного положения электродов при контактной точечной сварке осуществляется с помощью машины (фиг. 1), содержащей, сжимающие свариваемые детали 1, неподвижный 2 и подвижный 3 электроды. При этом неподвижный электрод установлен в направляющем устройстве, закрепленном на балке 4, неподвижно соединенной с жестким корпусом 5 машины, а подвижный электрод 3 установлен в направляющем устройстве, выполненном в виде подвижного ползуна 6 и направляющих 7, посредствам неподвижного соединения с ползуном 6. Направляющие 7, на которых установлен привод сжатия электродов 8, закреплены на балке 9, соединенной с жестким корпусом 5 машины. Опорное устройство выполнено в виде балки 10, расположенной вдоль балки 4 и закрепленной на корпусе 5 машины. Машина снабжена средством измерения силы реакции детали на воздействие электрода, выполненным в виде цилиндра 11, камера которого заполнена рабочей жидкостью, соединенного с ползуном 6 направляющего устройства подвижного электрода 3 и со штоком 12 привода усилия сжатия электродов 8, и силовым исполнительным механизмом, выполненным в виде гидроцилиндра 13, соединенного с направляющим устройством неподвижного электрода 2 и с балкой 10. Камеры гидроцилиндров 11 и 13 соединены между собой трубопроводом 14. Способ стабилизации взаимного положения электродов 2 и 3 осуществляется следующим образом. Свариваемые детали 1 помещают между электродами 2 и 3 и сжимают их с усилием F_эt посредством привода 8 усилия сжатия электродов. При этом детали 1, в свою очередь, воздействуют на рабочие поверхности электродов 2 и 3 с силой реакции F_rt, в любой момент времени равной усилию воздействия электродов F_эt на поверхности деталей 1. В любой момент времени давление в гидрокамере 11 пропорционально F_эt, а следовательно F_rt. Таким образом осуществляется измерение силы F_rt в процессе сварки. Поскольку гидрокамеры цилиндров 11 и 13 соединены между собой трубопроводом 14, то давление в них равно. Следовательно, при равенстве площадей гидрокамер 11 и 13, усилие F_rt, измеренное гидроцилиндром 11, в любой момент воспроизводится гидроцилиндром 13, как распирающее усилие между балками 4 и 10, и таким образом, усилие F_rt передается с электрода 2 на балку 10. Таким образом, на направляющее устройство электрода 2 с одной стороны действует сила реакции детали 1 F_rt, а с другой стороны, равная по величине, сила реакции балки 10, передаваемая гидроцилиндром 13. В результате, суммарное усилие воздействующее на балку и вдоль оси электродов равно нулю. Следовательно, изгибающий момент M₁ равен нулю. Вследствие этого, при любом усилии сжатия электродов F_эt пространственное положение электрода 2 остается неизменным, т.к. прогиб балки 4 отсутствует, она выполняет только направляющую функцию. От действия силы реакции F_rt в балке 10 возникает изгибающий момент M₂, который в месте защемления балки 10 в корпусе машины равен произведению силы F_rt на длину плеча балки (вылет электродов) l₂. Вследствие действия момента M₂ балка 10 прогибается на величину Δ₂, но силовое воздействие между балками 4 и 10 от этого не изменяется, т.к. усилие, развиваемое гидроцилиндром 13 не зависит от относительного положения его поршня. Машина для контактной точечной сварки (фиг. 2), у которой подвижный электрод 3 с ползуном 6 соединены посредством консольной балки 15 снабжена опорным устройством в виде балки 16, закрепленной на ползуне 6, и гидроцилиндром 17 силового исполнительного механизма, соединенного с балкой 16 и подвижным электродом 3. Камера гидроцилиндра 17 соединена трубопроводом 14 с камерами гидроцилиндров 11 и 13. При этом гидроцилиндры 13 и 17 связывают электроды 2 и 3 с балками 10 и 16 и установлены с возможностью углового поворота. Работает машина аналогично показанной на фиг. 1. При сжатии деталей усилием F_эt и равенстве рабочих площадей гидроцилиндров 11, 13, 17 гидроцилиндр 17 создает распорное усилие между балками 15 и 16 в любой момент равное силе реакции F_rt детали 1 на воздействие подвижного электрода 3 и, тем самым, передает силу F_rt с электрода 3 на балку 16. От действия силы F_rt в балке 16 возникает изгибающий момент M₃ равный произведению F_rt на плечо l₃. Под действием момента M₃ балка 16 прогибается на величину Δ₃. Поскольку, на электрод 3 с одной стороны воздействует сила реакции детали F_rt а с другой, равная ей по величине сила реакции балки 16 на воздействие гидроцилиндра 17, то изгибающий момент M₄ в балке 15 равен нулю. Вследствие этого в процессе сварки балка 15 не деформируется и пространственное положение электрода 3 не изменяется. Машина для контактной точечной сварки (фиг. 3) снабжена дополнительной балкой 18, закрепленной на корпусе 5 посредством шарниров 19, на которой установлен привод усилия сжатия электродов 8. Балка 10 также закреплена на корпусе 5 посредством шарниров 20. Работает машина следующим образом. При сжатии деталей усилием F_эt сила реакции детали 1 на воздействие подвижного электрода 3 передается на привод 8 посредством ползуна 6 и гидроцилиндра 11 и создает в балке 18 изгибающий момент M₅, создаваемый силой F_rt на плече l₅. Под действием момента M₅ балка 16 прогибается на величину Δ₅. Вследствие того, что сила F_rt от электрода 3 передается на балку 18, то изгибающий момент M₆ на балке 9 практически равен нулю и определяется только величиной "b" эксцентриситета электрода 3 относительно ползуна 6. Вследствие этого, деформация балки 9 отсутствует и электрод 3 не изменяет своего пространственного положения. Т.к. балки 10 и 18 закреплены на корпусе 5 посредством шарниров 19 и 20 в стойках 21 и 22 корпуса 5 машины изгибающий момент M₇ равен нулю, т.е. стойки 21 и 22 работают только на растяжение и сжатие, вследствие этого стабилизируется пространственное положение направляющих балок 4 и 9. Машина радиального типа (фиг. 4) для контактной точечной сварки, у которой подвижный электрод 3 установлен на качающейся балке 23, снабжена дополнительной опорной балкой 24, закрепленной на корпусе 5 посредством шарнира 25. Одно плечо l₈ балки 24 посредством силового механизма 26 соединено с электродом 3, а другое l₉ посредством шарнира гидроцилиндра 11 соединено с приводом 8 усилия сжатия электродов, установленным на балке 10. Рабочие площади гидроцилиндров 11 и 13 задаются из следующего соотношения: где S₁₁, S₁₃ рабочие площади гидроцилиндров, соответственно; l₈, l₉ длины плеч балки 24, соответственно. При сжатии деталей 1 электродами 2 и 3 с усилием F_эt сила реакции деталей 1 на воздействие подвижного электрода 3 передается на привод 8 посредством силового механизма 26, качающейся балки 24 и гидроцилиндра 11. Сила реакции F_rt на плече l₈ балки 24 создает изгибающий момент M₈, который уравновешивается моментом M₉, создаваемым усилием F_эt привода 8 на плече l₉. В результате действия моментом M₈ и M₉ плечи l₈ и l₉ балки 24 прогибаются на суммарную величину Δ₉. При этом в направляющей балке 23 изгибающий момент равен нулю, вследствие чего деформация балки 23 при сжатии деталей отсутствует и пространственное положение электрода 3 не изменяется. Поскольку привод 8 установлен на опорном устройстве балке 10, при сжатии деталей изгибающие моменты в элементах корпуса 5 машины не возникают. В этом случае стойка 21 между шарнирными устройствами 20 и 25 работает только на растяжение, что исключает изменение пространственного положения балки 4. Машина точечная многоэлектродная портального типа (фиг. 5), содержит неподвижные 2 и подвижные 3 электроды, соединенные гидравлически с приводом усилия 27, которые закреплены на балках 27, 28 и 29, жестко соединенными со стойками 30, 31. Машина снабжена двумя дополнительными балками 32 и 33, соединенными со стойками 30 и 31 с возможностью осевого перемещения и углового поворота посредством скользящих 34 и шарнирных 35 опор, а также гидроцилиндрами 13, соединенными с направляющим устройством электродов 2 и дополнительной балкой 32. Рабочая камера гидроцилиндра 13 соединена с рабочей камерой гидроцилиндра 27, причем площади рабочих камер гидроцилиндров 13 и 27 равны между собой. Подвижный электрод 3 закреплен на балке 29 посредством направляющего устройства 36, а привод усилия 27 закреплен на дополнительной балке 33. В этом случае дополнительные балки 32 и 33 выполняют функцию несущих, в балки 28 и 29 только направляющих. Машина работает следующим образом. При сжатии деталей 1 электродами 2 и 3 усилием F_эt, равные ему силы F_rt реакций деталей 1 на воздействие электродов 2 и 3 передается на дополнительные балки 32 и 33 посредством гидроцилиндров 13 и 27. От сил F_rt в балках 32 и 33 образуются изгибающие моменты M₁₁ и ₁₂, которые вызывают их прогиб на величину Δ₁₁ и Δ₁₂. Но прогиб балок на пространственное положение электродов 2 и 3 не влияет. В балках 28 и 29 изгибающие моменты M₁₃ и M₁₄ равен нулю, вследствие чего их прогиб отсутствует и электроды 2 и 3 при любом усилии F_эt сохраняют неизменным свое пространственное положение. Машина для контактной точечной сварки прессового типа (фиг. 6), содержит сварной жесткий корпус 5 с частично несущим каркасом. С корпусом 5 жестко соединена верхняя направляющая балка 9, выполненная П-образной, с закрепленным на ней направляющим устройством, выполненным в виде ползуна 6 и направляющих 7. С ползуном 6 жестко соединен подвижный электрод 3 посредством консольной балки 15. Неподвижный электрод 2 установлен на нижней направляющей балке 4, жестко соединенной с корпусом 5 посредством консольной балки 37. Машина снабжена дополнительными опорными балками 10 и 18, выполненными в виде П-образных конструкций и со стойками 21 и 22 корпуса 5 посредством шарнирных устройств 19 и 20. При этом шарнирные устройства 19 и 20 обеспечивают осевое перемещение балок 10 и 18 относительно стойки 22 посредством прорезей, выполненных в балках. На балке 10 установлен кольцевой гидроцилиндр 13, соединенный с электродержателем неподвижного электрода 2. Рабочая камера гидроцилиндра 13 соединена посредством трубопровода 14 с рабочей камерой гидроцилиндра 11, закрепленного на ползуне 6, посредством штока 38 и регулировочной гайки 39, с возможностью осевого перемещения в направлении балки 15 при деформировании тарельчатых пружин 40. Площади рабочих камер гидроцилиндров 13 и 11 равны между собой. Гидроцилиндр 11 посредством штока 12 соединен с приводом 8 усилия сжатия электродов, установленном на опорной балке 18. Поскольку балки 10 и 18 закреплены на стойках 21 и 22 корпуса 5 машины шарнирными устройствами 19 и 20, то стойки 21 и 22 между шарнирными устройствами работают только на растяжение и сжатие. Поэтому изменения пространственного положения балок 4 и 9 при сжатии деталей 1 не происходит, вследствие этого не изменяют своего пространственного положения и электроды 2 и 3. Использование изобретения позволяет повысить эффективность стабилизации, а также расширить возможности сварочных машин путем увеличения вылета электродов без уменьшения общей жесткости элементов силового привода, т.е. без увеличения массы машины.

Формула изобретения

1. Способ стабилизации взаимного положения электродов при контактной точечной сварке, при котором по крайней мере одну, соединенную с корпусом машины, балку с электродом посредством опорного устройства разгружают от изгибающего момента, образуемого силой реакции свариваемой детали на воздействие электрода, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности стабилизации измеряют силу, воздействующую на электрод, и по ее величине задают усилие, которое передают с электрода на опорное устройство. 2. Машина для стабилизации взаимного положения электродов при контактной точечной сварке, содержащая подвижный и неподвижный электроды, по крайней мере один из которых установлен в направляющем устройстве, закрепленном на балке, соединенной с корпусом, привод сжатия электродов, связанный с направляющим устройством подвижного электрода, опорное устройство, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности стабилизации взаимного положения электродов, машина снабжена средством измерения силы реакции детали на воздействие электрода и связанным с ним силовым исполнительным механизмом. 3. Машина по п.2, отличающаяся тем, что средство измерения силы реакции детали на воздействие электрода и силовой исполнительный механизм выполнены в виде сообщающихся между собой посредством трубопроводов гидрокамер, одна из которых установлена между приводом сжатия и подвижным электродом, а другая между неподвижным электродом и опорным устройством. 4. Машина по п.2, отличающаяся тем, что опорное устройство выполнено в виде балки, закрепленной на корпусе. 5. Машина по п.3, отличающаяся тем, что балка опорного устройства закреплена на корпусе посредством шарнирных опор. 6. Машина по п.2, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным опорным устройством, выполненным в виде закрепленной на корпусе посредством шарнирных опор балки, на которой смонтирован привод сжатия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 26.12.1996

Номер и год публикации бюллетеня: 32-2001

Извещение опубликовано: 20.11.2001        

---