Установка для электронно-лучевой сварки

 

Изобретение относится к сварке, конкретно к оборудованию для электронно-лучевой сварки. Цель изобретения - расширение номенклатруры свариваемых изделий, повьшение произво - дительности и снижение энергозатрат. Установка для электройно-лучевой сварки состоит из вакуумной камеры 1, в стенке 3 которой вьтолнено окно, крышкой которого является фланец 4 корпуса электронно-лучевой пупжи 5. Для обеспечения возможности перемещения электронно-лучевой пушки 5 по сложной траектории в плоскости окна как перед проведением процесса сварки (при настройке), так и во время сварки в установке имеется дополнительная крьшпса 14, выполненная в виде диска с отверстием. Перемещение пушки 5 с крьш1кой ф1анцем 4 осуществляется в шариковых опорах, расположенных по обе стороны крышки-фланца. Такая конструкция позволяет сваривать разные по типоразмеру изделия при обеспечении точной настройки луча на свариваемый стык. 4 з.п. ,ф-лы, 15 ил. сл

СОЮЗ СОЭЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

QQ5@1144 < G<

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4228765(25-27 (22) 23.03.87 (46) 30.09,88. Бюл. S 36 (72) 10.Н. Крысанов, С.В. Соломаха и В.С. Миронов (53) 621.79!.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 648367, кл. В 23 К 37/02, 1979.

Установка электронно-лучевой сварки АЗ06,13, ТУ 11 74, технические условия УРМ2.337.004ТУ, утверждено 12.02.74.

54) УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ (57) Изобретение относится к сварке, конкретно к оборудованию для электронно-лучевой сварки. Цель изобретения - расширение номенклатруры свариваемых изделий, повышение произво дительности и снижение энергозатрат.

„„SU„„1426728 А 1 (ц 4 В 23 К 15/00//В 23 К 37/04

Установка для электронно-лучевой сварки состоит из вакуумной камеры 1, в стенке 3 которой выполнено окно, крышкой которого является фланец 4 корпуса электронно-лучевой пушки 5.

Для обеспечения воэможности перемещения электронно-лучевой пушки 5 по сложной траектории в плоскости окна как перед проведением процесса сварки (при настройке), так и во вре» мя сварки в установке имеется дополнительная крьппка 14, выполненная в виде диска с отверстием. Перемещение пушки 5 с крышкой-Флакцем 4 осуществляется в шариковых опорах, расположенных по обе стороны крьппки-Фланца. щ

Такая конструкция позволяет сваривать разные.по типоразмеру иэделия при обеспечении точной настройки луча на свариваемый стык. 4 э.п. ф-лы, 15 ил.

1426728

Изобретение относится к сварке, конкретно к оборудованию для электронно-лучевой сварки.

Целью изобретения является расши5 рение,номенклатуры свариваемых изделий, повышение производительности и снижение энергозатрат.

На фиг. 1 приведена установка для электронно-лучевой сварки, аксономет" 10 рия; на фиг. 2 — кинематическая схе-ма механизма перемещения. электроннолучевой пушки, аксонометрия; на фиг. 3 - то же, вид сверху, на фиг.4схема установки для электронно-лучевой сварки; на фиг °, 5 — механизм перемещения электронно-лучевой пушки, общий вид; на фиг. 6 — кронштейн со стержневой направляющей и тягой, аксонометрия; на фиг, 7 — то же, общий 20 вид; на фиг. 8 — разрез А-А на фиг.7;

Ыа фиг. 9 - узе т I на фиг. 5; на . фиг. 10 — схема, поясняющая работу установки (перемещение электронно-лучевой пушки при наклоне шпинделя мно- 25 гопозиционного манипулятора); на фиг. 11 — вид Б на фиг. 10; на фиг. 12 — вид В на фиг. 10; на фнг.13 — схема перемещения оси электронно-лучевой пушки s пределах окна 30 в камере (проекции оси электронно- лучевой пушки на перпендикулярную ей плоскость .при перемещении электронно» лучевой пушки); на фиг. 14 - схема свариваемого изделия с горизонтальной осью вращения (детали иэделия собраны в "столбик" при помощи оправок— теплоотводов); на фиг. 15 - сечение

Г-Г на фиг. 14.

Установка для электронно-лучевой сварки содержит вакуумную камеру 1, имеющую окно 2 в стенке 3 вакуумной камеры 1. Крьппка 4 выполнена в виде фланца электронно-лучевой. пушки 5, который взаимодействует с уплотнительным кольцом 6, расположенным в проточке 7, выполненной концентрично окну 2. По периферии крышки-фланца

4 электронно-лучевой пушки 5 равно" мерно размещены регулируемые шариковые опоры. Шариковые опоры выполнены в виде шариков 8,установленных s конических гнездах 9 регулирующих винтов 1 О.Регулирующие винты 10 установлены в резьбовые отверстия 11 в крышке-фланце

4 и законтрены контрвинтами 12. Ре" гулируемые Финты 10 и контрвинты 12 имеют шлицы под отвертку. Шарики 8 взаимодействуют с кольцевым вкладышем 13, расположенным на стенке 3 камеры 1 концентрично уплотнительному кольцу 6. Крьппка-фланец 4 поджата к уплотнительному кольцу, 6 при помощи дополнительной крышки-диска 14, на которой установлены шариковые опоры (фиг. 5, 9), взаимодействующие с крьппкой-фланцем 4.. Крьппка-диск 14 прикреплена к стенке 3 камеры при помощи шпилек 15, равномерно расположенных по ее периферии.

С электронно-лучевой пушкой 5 жестко соединены два П-образных .кронштейна 1 6 и 1 7, каждый из кото- . рых установлен на соответствующей стержневой направляющей 18 и 19 с возможностью перемещения вместе с электронно-лучевой пушкой относительно этих направляющих и вакуумной камеры 1. Оси стержневых направ" ляющих 18 и 19 скрещиваются под прямым углом. Стержневые направляющие

18 и 19 установлены между двумя па рами роликов 20, которые через втулки 21 закреплены в П-образных кронштейнах 16 и 17. Каждая из стержневых направляющих 1 б и 17 жестко соединена с перпендикулярной ей тягой 22 и

23 соответственно. Каждая тяга 22 и

23 расположена в плоскости, параллельной плоскости дополнительной крьппки-диска 14, причем оси этих тяг пересекаются с осью окна 2 камеры.

Каждая из тяг 22 и 23 составляет винтовую пару с гайкой 24 и 25 соответственно, выполненных заодно с соответствующими червячными колесами

26 и 27, каждое из которых установлено в опорах 28 и 29 качения, жестко эакрепленньм на дополнительной крышке-диске 14. Каждое червячное колесо сопряжено с соответствующим червяком

ЗО и 31, каждый из которых установлен на соответствующем валу 32 и ЭЗ. Каждый вал 32 и 33 через червячный ре-. дуктор 34 и 35 соответственно соединен с электродвигателями 36 и 37.

Установка для электронно-лучевой сварки работает следующим образом.

Для настройки оси электронно-лучевой пушки на свариваемый стык изделия при неотвакуумированной камере включают один из электродвигателей, например 36 (фиг. 2 и 3). При этом крутящий момент через червячнъ|й редуктор 34, вал 32 передается на червяк

30, который, взаимодейстьуя с червячным колесом 26, выполненным заодно

1426728

30

40 фланцем 4 через шариковые опоры.

Для того, чтобы не происходило заклинивания, поверхность стенки 3 камеры, обе поверхности крышки-фланца .и поверхность крышки-диска 14 парал45 лельны между собой. Параллельность достигается при помощи регулируемых шариковых опор.

Для устранения трения покоя при перемещении стержневых направляющих

18 и 19 кронштейны снабжены роликами

20. Это также предохраняет от вероятности заклинивания механизма. Поскольку оси тяг 22 и 23 пересекаются с осью окна 2 в стенке 3 вакуумной камеры 1 То изгибающие моменты Воз

55 действующие на упомянутые тяги, минимальны, так как уплотнительное кольцо 6 располагается концентрично окну 2.

3 с гайкой 24 (фиг. 5), вызывает поступательное перемещение тяги 22, имеющей резьбу, соответствующую гайке 24.

Поскольку тяга 22 жестко соединена со стержневой направляющей 18, а стержневая направляющая 18 установлена в П-образном кронштейне 16, жестко соединенном с корпусом электронно-лучевой пушки 5, то последняя начинает перемещаться в направлении перемещения тяги 22.

Электродвигатель 36 выключают, когда ось электронно-лучевой пушки переместится на заданную величину, например 00„ в направлении по координате Y (фиг. 2).

Поскольку был включен только один электродвигатель 36, то тяга 23 оставалась неподвижной, а электронно-лучевая пушка 5 вместе с кронштейном

17 перемещалась в направлении по оси стержневой направляющей 19, так как упомянутая ось параллельна оси тяги

22. Разворот электронно-лучевой пушки вокруг своей оси при этом невозможен, так как тяга 22 жестко соединена со стержневой направляющей 18, а тяга 23 — co стержневой направляющей 19, а каждая из тяг сопряжена с гайкой, установленной в радиальноупорных шариКовых подшипниках, кото- рые закреплены на крышке-диске 14 (фиг. S).

При перемещении электронно-луче.вой пушки шарики 8 перемещаются по кольцевому вкладьппу 13„ а поверхность крышки-фланца 4 скользит относительно уплотнительного кольца 6, о

Шариковые опоры (фиг. 9) регулируются таким образом, что уплотнительное кольцо должно быть сжато на

25-30Х от своей толщины. При перемещении крышки-фланца 4 относительно уплотнительного кольца б возникают силы, стремящиеся сдвинуть уплотнительное кольцо, однако оно удерживается на месте стенками проточки 7 (поверхность крышки-фланца, сопрягающаяся с уплотнительньщ кольцом, выполнена,гладкой — параметр шероховатости 0,32 — и смазана вакуумной смазкой, а само уплотнительное кольцо выполняется из маслостойкого материала, например резины черной маслостойкой 9024).

Регулировка шариковых опор производится при помощи регулйрующих винтов 10, так что между крышкой-4rraH4 цем 4 и кольцевым вкладышем 13 образуется зазор О (фиг. 9), который и гарантирует, что унлотнительное кольцо 6 не будет передавлено, более требуемой величины. Поскольку шарики 8 могут перемещаться по кольцевому вкладышу в любом направлении, то для предотвращения раскручивания регулирующих винтов 10 они контрятся контрвинтами 12 °

Так как каждый шарик 8 скользит при качении по вкладышу, по поверхности конического гнезда 9, то для предотвращения касания поверхности шарика с поверхностью резьбового отверстия угол oL при вершине конического гнезда выбирается равным 80-90 (фиг. 9).

Регулирующие винты 10 выполняются из фторопласта, который одновременно выполняет роль смазки. Таким образом, трение шарика о поверхность регулирующего винта минимальна. По" скольку фторопласт "течет" при больших нагрузках, то контрвинт 1 2 и шарик 8 замыкают объем, в котором находится регулирующий винт 10 из фто" ропласта. Поэтому вытекание фторо" пласта становится невозможным.

При перемещении электронно-лучевой пушки 5 возникает опрокидываюший момент, так как кронштейны 1,6 и

17 расположены выше поверхности, на которой крышка-фланец 4 скользит относительно уплотнительного кольца.

Поэтому крышка-фланец 4 с обратной стороны поджата крышкой-диском 14, которая взаимодействует с крышкой45

5 14267

Последовательным включением электродвигателей 36 и 37 ось электроннолученой пушки устанавливают в расчетное положение.

В процессе настройки могут быть

5 включены оба двгп.ателя одновременно.

Тогда, если скорости линейного перемещения тяг 22 и 23, например, равны, то электронно-лучевая пушка будет ð перемещаться по диагонали, под углом

45 к осям тяг . На фиг. 13 показаны различные положения электронно-луче-! II вои пушки. О, 0, 0 - это положе" ния проекций оси электронно-лучевой пушки на границе рабочей зоны в пределах окна в камере.

Программируя определенным образом работу двигателей 36 и 37, можно перемещать электронно-лучевую пушку по 2р разным траекториям в пределах рабочей эоны окна 2.

Работа установки в рабочем режиме, Когда возникает необходимость в перестановке электронно-лучевой пушки для 25 настройки на свариваемый стык (при отвакуумированной камере).

При отвакуумированной вакуумной камере крышка-фланец 4 подвергается воздействию атмосферного давления и, стремится переместиться в направлении сжатия уплотнительного кольца 6. Однако, как было показано, отрегулиро".: вав зазор h (фиг. 9), обеспечивают сжатие уплотнительного кольца на за35 данную величину. Поэтому и при отва- 1 куумированной камере возможно пере.мещение электронно-лучевой пушки.

После достижения рабочего вакуума включают питание электронно-лучевой 4О пушки и производят сварку.

При этом возможно перемещение электронно-лучевой пушки в двух основных режимах.

А. Режим оптимальной настройки на свариваемьй стык.

В шпинделях многопозиционного манипулятора могут быть установлены детали с вертикальной осью вращения фиг. 8). При этом расстояние а от оси шпинделя до свариваемых кромок может быть различным. Частично наводка электронного луча на стык возможна за счет отклоняющей системьг электронно-лучевой пушки, однако в крайних положениях и близких к ним отклоненного луча значительно ухудшается его фокусировка, что приводит к снижению качества сварки. Поэтому желательно размещать ось электроннолучевой пушки по возможности ближе к сварнваемому стыку. При использовании многопозиционного манипулятора с изменяемым наклоном шпинделей, когда снариваемые изделия устанавливаются под оптимальным углом 6 к оси луча (фиг. 10), необходимо обеспечить перемещение электронно-лучевой пушки на величину 5, тогда электронный луч будет взаимодействовать со свариваемыми кромками под углом, что и обеспечивает сварку наклонным лучом.

Настройка электронно-лучевой пуш" ки на стык производится при отключенной отклоняющей системе и при минимальном токе луча. Затем на рабочем режиме тока луча производят сварку.

Перемещение электронно-лучевой пушки также необходимо при сварке иэделий с горизонтальной осью вращения, собранных в "столбик" (фиг.14 и 15). Это тоже позволяет достигнуть эффекта сварки наклонным лучом.

Б. Режим сварки изделий криволинейной формы..

Программируя работу двигателей

36 и 37, можно добиться разных законов движения электронно-лучевой пушки. Наиболее просто сварить шов прямоугольной формы (поочередным включением двигателей).

Вакуумная камера изготавливается из стали 20,. кольцевой вкладыш 13 (фиг. 5) " иэ стали 65Г, подвергнутой закалке (чтобы предотвратить "на-. катку" поверхности шариками 8),уплотнительное кольцо 6 - резина черная вакуумная маслостойкая 9024, объем вакуумной камеры 120 л. Механизм вертикального перемещения электроннолучевой пушки отсутствует, так как в нем отпала необходимость из-за уменьшения габаритов вакуумной камеры. Это упрощает конструкцию и повышает ее надежность.

Предложенная установка предназначена для прецизионной сварки иэделий - датчиков аппаратуры (мембранных коробок, чувствительных элементов, гермопереходников, корпусов датчиков, в том числе коробчатой формы, с целью их герметизации и т.д.).

В установке возможна перестройка как в подготовительном режиме, так и в рабочем режиме на разные типоразмеры свариваемых изделий при обеспе1426? чении точной настройки оси электронно-лучевой пушки на свариваемьпЪ стык.

За счет размещения электронно-лучевой пушки и механизма ее перемеще5 ния вне камеры размеры вакуумной камеры уменьшились, что повысило производительность (уменьшение времени на откачку) и снизило энергозатраты.

Формула изобретения

1 ° Установка для электронно-лучевой сварки, содержащая вакуумную камеру с окном и крышкой в виде установленного на уплотнительном кольце фланца, выполненного на корпусе электронно-лучевой пушки, которая установлена с возможностью перемещения в плоскости окна, а также механизм перемещения электронно-лучевой пушки, отличающаяся тем, что, с целью расширения номенклатуры свариваемых изделий, повышения производительности и снижения энергозатрат, она снабжена дополнительной крышкой в виде диска с центральным отверстием параллельно фланцу электронно-лучевой пушки, механизм перемещения выполнен в виде двух стержневых направляющих, скрещивающихся под прямым углом, жестко соединенных с перпендикулярными им приводными тягами, и двух

28 8 жестко связачных с электронно-лучевой пушкой П-образных кронштейнов, перекладины которых соответственно параллельны стержневым направляющим, шарнирно связанным с этими кронштейнами, а сланец электроннолучевой пушки установлен с возможностью перемещения относительно дополнительной крышки, 2. Установка по п. !, о т л ич а ю щ а я с я тем, что дополнительная крышка установлена на фланце электронно-лучевой пушки с помощью шариковых опор.

3. Установка по пн, 1 и ? o тл и ч а ю щ а я с я тем, что стенка камеры выполнена с кольцевыи вкладышем из твердого металла, а фланец электронно-лучевой пушки установлен на вкладыше с помощью шариковых опор.

4, Установка по пп. 1-3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что нэ дополнительной крышке установлены опоры качения, а тяги выполнены в ниде винтовой пары с гайкой, выполненной заодно с червячныи колесом, а червячные колеса установлены в опорах качения .

5. Установка по пп. 1-4, о т л ич а ю щ а я с я тем, что шариковые опоры дополнительной крышки и фланца электронно-лучевой пушки выполнены с регулирующкм винтом из фторопластэ.

)426728! 426728!

42б728

1426728

1426? 28

Составитель И. Фролов

Техред А.Кравчук . Корректор, С. Шекмар

Редактор И. Келемеш

3lazas 4807/13 Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иаобретений .и открытий

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4