Устройство для ориентации сварочной горелки

 

О П И С А Н И Е <щвозтов

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. синд-ву (22) Заявлено 11.11.75 (21) 2189052/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опублнковано05.05.78,Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 13. 04,Чо. (51) М. Кл.

В 23 К 9/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изаоретений и открытий (53) УДК 621.791. . 75.03 7 (088.8) И. И. Красильщиков, Ю. М. Передрей, Р. Н. Фридман и E. А. Андронов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ OPHEHTAUHH

СВАРОЧНОЙ ГОРЕЛКИ

Изобретение относится к сварочному производству, в частности к устройствам для ориентации сварочной горелки при .дуговой сварке замкнутых швов листовых или профильных конструкций.

Известны устройства для ориентации сварочной горелки, содержагцие сопла-датчики, закрепленные на сварочной горелке и управляюшие мембранными исполнительными механизмами (! ). Эти устройства обеспечивают сварку только угловых незамкнутых швов и не обеспечивают автоматическую установку сварочной горелки в исходное положение и окончание процесса.

Известно устройство для направления электрода по стыку (2), содержашее держатель с щупом, копирный ролик, связанный с держателем щупа при помощи рычага, корректор и привод корректора сварочного му.ндштука, рычаг соединяюший копирный ролик с держателем щупа, установлен с возможностью поворота в вертикальной плоскости, подпружинен относительно держателя, а на свободном конце его установлен упор, взаимодействуюший с выполненным на держателе щупа выключателем, при этом ширина копирного ролика больше ширины разделки. Это устройство пригодно лишь для сварки незамкнутых швов с

2 разделкой шва для автоматической установки сварочной горелки в исходное положение. Изза расположения щупа впереди сварочной горелки в разделке шва нельзя обеспечить автоматическую доварку концов замкнутых швов

5 и окончание процесса сварки.

Известны также устройства для ориентации сварочной горелки, содержашие два сопла-датчика, установленные на горелке и соединенные с полостью исполнительного механизма и за10 датчиком давления (3). Одно сопло-датчик соединено непосредственно с рабочей полостью мембранного исполнительного механизма и через обратный клапан — с задатчиком давления, а другое соединено с обратной полостью мембранного исполнительного механизма и задатчиком давления первого сопла.

Любые изменения величины зазора между датчиком и свариваемой поверхностью, в том числе и вызванные дефектами свариваемых поверхностей, обуславливают поперечные перемешения сварочной горелки и, как следствие, снижение качества шва. Из-за наличия только двух сопел-датчиков и связи их только с мембранным исполнительным механизмом слежения не обеспечивается автоматизация операции

25 «Поиск стыка». Жесткая связь сопел друг с

605 705 другом в процессе сварки . вызывает превышение одной кромки свариваемого стыка над другой, из-за чего схемы автоматики ложно срабатывают, сопла-датчики врезаются в тело свариваемой детали, « о ведет к поломке механизма слежения и выходу из строя устройства в целом.

Известно устройство для ориентации сварочной горелки !4) преимущественно при сварке замкнутых швов, содержащее два струйных датчика, установленные на горелке и соединенные с приводом слежения через схему управления. Датчики закреплены на концах, поворотных в плоскости, перпендикулярной плоскости сварки рычагов с опорами качения, обеспечивающими перемещение датчиков в плоскости сварки вместе со сварочной горелкой в двух взаимно г<ерпендикулярных направлениях, а схема управления выполнена в виде олока пороговы элементов, блока поиска стыка, блока управления приводом слежения и блока окончания процесса сварки, при этом выходы блока пороговых элементов соединены со входами блока управления приводом слежения и блока поиска стыка.

Зто устройство не обеспечивает сварку замкi!утых швов, так как при замыкании LLIBa в конце сварки датчики врезаются в направл lllli>IH металл начала шва и прерывают IvoB.

С этой целью струйные датчики соединеllh! с и ilopo-.ными рычагами шарнирно и могут поворачиваться относительно этих рычагов в плоскости, параллельной Haapa!hei!Hfo сварки и перп<ч<дикулярной плоскости сварки. КорП>> Chf Ст!1>> HHI>IX ДатЧИКОВ ВЫПОЛНЕ>НЫ B BH3P заслонок, а в рыч;..ах выполнены отверстия, образующие с заслонками .1атчики типа соплозаслонка, при этом выход по крайней мере одного датчика «сопло-заслонка» соедин II <Входоы 01ока уapai<. опия приводом слежеllHH и с входом блока о<сончания процесса сварки.

Е!<оме того, опоры качения выполнены в виде р<1.!IIKQB рояльного типа с радиусом поворо1а вокруг оси, перпендикулярной плоскости сварки, равны vl расстоянию от этой оси до оси датчика, измеренному в направлении, перпендику лярном продольной оси рычага.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 — разрез А — А фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б — Б фиг. 2; на фиг. 4 — разрез  — В фиг. 2; на фиг. 5— вид Г па сриг. 3; на фиг. 6 — блок-схема управления; на фиг. 7 — принципиальная схема управления.

На горелке 1 устройства жестко закреплен кронштейн 2. С ним жестко соединены круглая зубчатая рейка 3 и упорный стержень 4.

На рейке подвижно посажены рычаги 5 и 6, в расточках которых размещены шестерни 7, находящиеся в зацеплении с рейкой. На концах валов этих шестерен закреплены рукоятки 8 и 9, фиксируемые винтами 10 и 11.

Прорези 12 и 13 рычагов 5 и 6 охватывают упорный стержень 4, с которым взаимодействуют ползупы 14, поджатые пружинами 15. С

Il PС1тИ ВОПО, <ОЖ!IОЙ ЭТИМ >>наМ CTOPОНЫ

cILpêíÿ 4 расположены регулируемые винтовые поры 16. На концах рычагов на осях 17 и 18 закреплены струйные датчики 19 и 20

> корпуса которых поджаты к рычагам соответственно в горизонтальной плоскости винтовыми пружинами 21 и 22, а в вертикальной плоскости пружинами 23 и 24. При этом корпусы датчиков закрывают отверстия, выполненные в рычагах 5 и 6. Таким образом, корпусы датчиков 19 и 20 и отверстия в рычагах 5 и 6 образуют датчик 25 типа сопло-заслонка. В непосредственной близости от датчиков 19 и 20 на рычагах 5 и 6 закреплены опоры качения 26 и 27 рояльного типа. Радиус поворота роликов вокруг вертикальной оси 28 равен расстоянию от этой оси до оси датчика 19 (20), измеренному в направлении. перпендикулярном продольной оси рычага 5 (6).

Сварочная горелка 1 жестко соединена с ползуном 29 привода слежения 30.

Выходы датчиков 19 и 20 соединены со вх<1дами блока 31 пороговых элементов, а выход по крайней мере одного датчика соплоз;<слонка 25 соединен со входом блока 32 окончания процесса сварки и блоком 33 управления приводом слежения 34. Выходы блока 31 пороговых элементов соединен со входом блокu,3 5 поиска стыка и входом блока 33. Выход

25 олока Зо соединен со входом привода 36 установочных перемещений.

Блок 31 пороговых элементов состоит из . 1вух элементов ИЛИ-НЕ/ИЛИ 37 и 38, 1<а входы которых через регулируемые дросселя 39, 40, служащие для регулирования и рога срабатывания элементов, подключены дат <ики 19 и 2!1.

Блок 35 поиска стыка состоит из двух элементов ИЛИ 41 и 42 и о111ого элемента «память» 43. Вход а элемента 4! соединен с ин35 нерсным выходом а элемента 37, а вход б элемента 4! — с инверсным выходом <1 элемента 38. Выход элемента 41 соединен со входами а элементов 42 и 43. Вход б элемента 42 соединен с выходом элемента 43

Блок 33 управления приводом слежения состоит из двух элементов НЕ/ИЛИ 44 и 45.

Входы а элементов 44 и 45 соединены с выходами а элементов 37 и 38. Входы б элементов 44 и 45 соединены с выходами б элементов 38 и 37 соответственно. Входы в элементов 44 и 45 соединены с выходом датчика 25.

Выходы элементов 44 и 45 соединены со входами привода 34 слежения.

Блок окончания процесса сварки состоит из инвертора 46, выполненного на элементе

НЕ/ИЛИ, и элемента 47 задержки (например, реле времени). Выход инвертора 46 соединен со входами в элементов 44 и 45, а также со входом элемента 47. Вход инвертора 46 соединен с выходом датчика сопло-заслонка 25. Выход элемента 42 через переключатель 48 сое- динен со входами привода 36 установочных перемешений.

Псред началом работы производят насадку устройства, заключающуюся в следующем.

Рукоятками 8 и 9 вращают шестерни 7, передвигая тем самым рычаги 5 и 6 по круглой зубчатой рейке 3, и устанавливают в задан605705 ное положеllne датчики !9 и 20 относительно сварочной горелки 1 в зависимости от размеров и формы разделки стыка 49 и производят фиксацию винтами 10 и 11.

Г1осле установки свариваемого изделия на позици|о сварки сварочную горелку располагают так, чтобы рычаги 5 и 6 через опоры 26 и 27 опирались иа свариваемое изделие.

При включении схемы управления элемент 43 сигналом с устанавливается в исход ное положение. Затем переключатель 48 ставится в положение «вправо» или «влево» в зависимости от того, по какую сторону от сварочной горелки 1 находится свариваемый стык 49.

Поиск стыка 49 осуществляется при подаче команды Гl. При этом выходной сигнал элемента 43 включает элемент 42 по входу б.

Привод 36 осуществляет перемещение сварочной горелки в сторону стыка 49. Когда датчик !9 (или 20) ока>кется над стыком 49, на его выходе падает давление. При этом пороговый элемент 37 или 38 включается и выдает сигнал «1» llo выходу а, который включает элемент 4! По входу а (или б). Выходной сигнал элемента 41 переключает элемент 43 и включает элемент 42 по входу а. Таким образом, на входе блока 35 сохраняется сигнал на продолжение перемещения горелки 1 приводом 36. При дальнейшем движении горелки 1 датчик 19 (20) проходит стык 49 и вновь оказывается над свариваемым изделием.

Давление на его выходе повышается, что приводит к включению порогового элемента 37 или 38, на выходе а которого появляется сигнал «О». Это приводит к выкл|очению элемента 41. На обоих входах элемента 42 будут сигналы «О» и привод 36 выключается, прекращая поиск стыка.

В процессе поиска стыка при прохождении ролика 26 и 27 через стык датчик 19 (20) может при наличии разделки кромок резко опуститься и из-за этого поломаться. Во избежание этого центр вращения 26 (27) расположен на расстоянии от вертикальной оси 28 его поворота, равном расстоянию от этой оси до осп датчика 19 (20), измеренному в направлении, перпендикулярном продольной оси рычага 5 (6). Г!ри этом, когда в процессе поиска стыка ролики 26 и 27 повернуты на 90 по сравнению с положением, изображенным HH чертежах, ролик 26 (27) проходит над стыком одновременно с датчиком .) (20), благодаря чему при провале и выходе )эолика 26 (27) из разделения стыка датч к 19 (20) со :,сршает те >ке движения, не врезаясь в свариваe>Ine изделие. Переключатель 48 ставят в средн. положение и вклк)чaloi схемх 33 слсжсния

lIo стыку. Одновременно перемсnl;.Ioò горелку . вдоль стыка, подают сварочную проволоку, защитный газ или флюс и сварочный ток.

В процессе сварки, если горелка 1 «аходится в требуечом положении относительно стыка 49, ооа датчика 19 и 20 располо>кены над поверхностью сваривасмой детали. Пороговые элементы 37 и 38 включены, с Bl lxoдов б элементов 37 и 38 сигпа Ibl «!» Подак тся иа входы б элементов 45 и 44 блока 33. На выходах элементов 44 и 45 появляются сигналы «О» и привод 34 выключается.

Отверстия датчика «сопло-заслонка» в нормальном гюложении закрыты. Следовательно, 5 на выходах инвертора 46 появляется сигнал «О» и запрет с входов в элементов 44 и 45 снимается. На вход элемента 47 подается сигнал «О» и команда «стоп» не выдается.

При отклонении горелки l, например, влево давление на выходе датчика 20 падает, привод 34 дает команду на перемещение горелки 1 вправо.

Пороговый элемент 38 включается и на его выходе появляется сигнал «1», а на выходе б сигнал «О». На вход элемента 45 подается

lS сигнал «1» следовательно, на его выходе появляется сигнал «О». Так как датчик 19 остается включенным. то на всех входах элемента 44 будут сигналы «О», так как датчик 19 остается включенным, то иа всех входах элемента 44 будут сигналы «0», а на его выходе появится сигнал «!». включающий привод 34 на перемещение горелки 1 вправо.

1 орелка перемешается до тех пор, пока на выходе датчика не повысится давление до за танного уровня. Г1ри этом пороговой элед мент 38 включается, на его выходе б появляется сигнал «1», блокирующий элемент 44, и перемещение горелки прекращается.

Отклонение горелки вправо от стыка вызывает срабатывание датчика 19. Отработка сигнала Н3 приводе 34 слежения прОисхОдит clH3— логично описанному выше.

При подходе ropeëên l к концу стыка, т. с. к началу шва, датчик 19 или 20 упирается в наплавленный металл и при дальнейшем перемещении горелки вдоль свариваемого ивова

35 поворачивается вокрп оси 17 (18), сжимая пружину 23 (24), и, сообщая отверстие 25 датчика «соп10-заслонка» с атмосферой. Давление на выходе датчика падает, и на выходе инвертора 46 появляется сигнал «1», который

40 по входам в блокирует элементы 44 и 45, выкл очая привод 34 слежения. 1альней шее псрсмещение горелки осуществляется при включенном приводе 34 слежения. Одновременно сигнал инвертора включает задержку 47, последний через время, необходимое для замыкания шва, выдает сигнал «Стоп» на прекрагценис процесса сварки и выключение установки

После перемещения горелки в сторону о. сваренного шва датчики 19 и 20 под действием пружин 23 и 24 возвращаются в исходное положение, закрывая отверстия в датчике «соп50 ло-заслонка». B продолжении всего процесса сварки ролики 26 и 27 катятся по свариваемой дста ln и прижимаются к ней за счет собственного веса и веса рычагов 5 и 6, а также за счет усилий пружин 15. Если стык 49 собран под сварку с прсвышением одной кромки над другой, то рычаги 5 и 6, поворачиваясь вокруг рейки 3, компенсируют это превышение, что позволяет сохранить постоянной величину зазора между датчи. ами и поверхностью сваривасмой детали, т. е. исключить вредное влияние

60 прея лшсния кромок друг над другом íà прО605705

Формула изобретения

A-А

27 26 49

Фиг. 1

Гв

Г

Фог 2 цесс слежения по стыку. Регулировочные винты 16 ограничивают поворот рычагов 5 и 6 вокруг рейки 3 в случае прекращения контакта роликов 26 и 27 с поверхностью свариваемой детали, т. е. в нерабочем положении.

1. Устройство для ориентации сварочной горелки, преимущественно при сварке замкнутых швов, содержащее два струйных датчика, установленные на горелке и соединенные с приводом слежения через схему управления, датчики закреплены на концах поворотных в плоскости, перпендикулярной плоскости сварки, рычагов с опорами качения, обеспечивающими перемещение датчиков в плоскости сварки вместе со сварочной горелкой в двух взаимно перпендикулярных направ ениях, а схема управления выполнена в виде блока пороговых элементов, блока поиска стыка, блока управления приводом слежения и блока окончания процесса сварки, при этом выходы блока пороговых элементов соединены со входами блока управления приводом слежения и блока поиска, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и качества сварки путем автоматизации установки сварочной горелки в исходное положение и окончания процесса сварки, струйные датчики соединены с поворотными рычагами поворота относительно этих pbl llll.oâ в плоскости, параллельной направлению сва рки и перпендикулярной направлению сварки и перпендикулярной плоскости сварки, корпусы струйных датчиков выполнены в виде заслонок, а в рычагах выполнены отверстия, образующие с заслонками датчики типа сопло-заслонка, при этом выход по крайней мере одного датчика «сопло-заслонка» соединен с входом блока управления приводом слежения и входом блока окончания процесса сварки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства в процессе поиска стыка, опоры качения выполнены в виде роликов рояльного типа с радиусом поворота вокруг оси перпендикулярно от этой оси до оси датчика, измеренному в направлении, перпендикулярном продольной оси рычага.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.. Авторское свидетельство № 228194, кл. B 23 К 9/10, 1965.

2. Авторское свидетельство № 418296, кл. В 23 К 9/10, 1971.

3. Авторское свидетельство № 371041, кл. В 23 К 9/10, 1970.

4. Заявка № 2141177/27, кл. В 23 К 9/10, !

975, по которой есть решение о выдаче авторского свидетельства.

605705

27 99 иг. т

Ри.s и

Pzzz. 7

Редактор Н. Вирко

Заказ 2245/10

/9 49 20 г иг. 5

Составитель Г. Тютченкова

Техред О. Луговая Корректор H. Гоксич

Тираж 1263 Подписное

LlHHHflH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открьний

I l 3035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПГ1П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4