Устройство для колебания сварочной горелки

Изобретение относится к устройству для колебания сварочной горелки и может быть использовано в малогабаритных автоматах для сварки и наплавки. Устройство состоит из базовой плиты (1), двигателя (2) и соединенного с ним основного корпуса (3). В основном корпусе (3) установлен с эксцентриситетом е1 дополнительный корпус (4). В дополнительном корпусе (4) с эксцентриситетом е2 расположен поводок (7) со сварочной горелкой (10). Эксцентриситет е1 равен эксцентриситету е2. Амплитуду колебания горелки (10) изменяют поворотом дополнительного корпуса (4) относительно основного корпуса (3) от 0 до равного 2(е1+е2). Свободное вращение горелки (10) в подшипнике (6) ограничивается гибким кабелем (11), изогнутым в петлю. Технический результат заключается в уменьшении в конструкции количества пар трения, что повышает надежность и ресурс работы устройства, и в уменьшении габаритов устройства, что позволяет осуществлять сварку в труднодоступных метах. 2 ил.

 

Изобретение относится к сварочной технике, в частности к устройствам, используемым для колебания сварочных горелок с неплавящимся электродом, и может быть использовано для автоматической сварки в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности.

Известно устройство для перемещения горелки по патенту РФ 2030269, МКИ В23K, 37/00, опубл. 10.03.995, бюл. №7, содержащее двигатель, на котором жестко крепится муфта, жестко связанная с механизмом регулирования амплитуды колебания, сварочную горелку и механизм стабилизации сварочной горелки, при этом механизм регулирования амплитуды колебания состоит из корпуса, внутри которого установлен поворотный диск. В поворотном диске установлена пара винт и гайка. Для обеспечения возможности изменения амплитуды колебания на концах винта закреплены обрезиненные колеса, которые контактируют с полукольцами, перемещающимися в вертикальной плоскости при помощи соленоидов.

Вышеприведенное техническое решение позволяет изменять амплитуду колебаний сварочной горелки в процессе вращения горелки, однако механизм регулирования амплитуды колебания, управляемый при помощи соленоидов, существенно усложняет конструкцию, увеличивает габаритные размеры и массу устройства. При выполнении сварочных работ в условиях серийного и массового производства, когда изменение амплитуды колебания производится не более одного - двух раз в смену, необходимость в подобном усложнении конструкции отсутствует.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для колебания сварочного инструмента по патенту РФ 2030264, МКИ В23K, 9/30, опубл. 10.03.95, бюл. №7, содержащее двигатель, на котором жестко крепится переходная муфта, жестко взаимосвязанная с механизмом регулировки колебаний, включающий пару винт и гайку, маховик и поводок, установленный с возможностью свободного вращения в подшипнике. Поводок жестко закреплен на штанге, жестко закрепленной на оси, установленной с возможностью качения в роликоопорах механизма стабилизации положения сварочной горелки. Механизм стабилизации положения сварочной горелки состоит из полого корпуса, внутри которого установлены роликоопоры и который соединен с опорным узлом, обеспечивающим разворот корпуса в горизонтальной плоскости. Все устройство смонтировано на базовой плите, которая может крепиться к другим устройствам.

Отсутствие в техническом решении, выбранном за прототип, механизма регулирования амплитуды колебания, управляемого при помощи соленоидов, упрощает конструкцию устройства, однако, механизм регулировки колебаний, в котором используется принцип преобразования вращательного движения винта в поступательное движение гайки, является сложным устройством, которое, в действительности, кроме винта и гайки, содержит также корпус с опорами, обеспечивающими свободное вращение винта и ограничивающими его осевое перемещение, направляющие продольного перемещения, не позволяющие гайке вращаться вместе с винтом, и элементы, устраняющие люфт гайки относительно винта.

Механизм стабилизации положения сварочной горелки выполнен в виде кривошипно-шатунного механизма, в котором поводок является кривошипом, откидная скоба, штанга, ось и сварочная горелка представляют собой шатун, а поворотный полый корпус с роликоопорами выполняет функцию качающегося поршня. При равномерном вращении поводка, ось сварочной горелки, совпадающая с осью поводка, также совершает вращательное движение. Остальные элементы механизма стабилизации положения сварочной горелки перемещаются по криволинейным траекториям (шатунные кривые) с переменной скоростью и ускорением, что приводит к возникновению колебаний от сил инерции и требует для их устранения увеличения массы базовой плиты. При этом сварочная горелка, как правило, имеет гибкий кабель, состоящий из токопровода с электроизоляцией, шланга для подвода газа и, при необходимости, шлангов для подвода охлаждающей жидкости, которые перемещаются вместе с элементами механизма стабилизации положения сварочной горелки.

Применение многозвенных механизмов в устройстве, выбранном за прототип, усложняют конструкцию, увеличивают массу и габаритные размеры, что не позволяет использовать его в малогабаритных автоматических сварочных установках, так как увеличенные габариты и масса устройства приводит к необходимости увеличивать размеры и мощность механизмов для линейного перемещения или перемещения по сложному контуру.

Техническим эффектом является упрощение конструкции устройства для колебания сварочной горелки и, как следствие, уменьшение его габаритных размеров и массы.

Указанный технический эффект достигается тем, что в устройстве для колебания сварочной горелки, содержащем двигатель, механизм регулирования амплитуды колебания, снабженный поводком, установленным с возможностью свободного вращения, сварочную горелку, установленную на одной оси с поводком, и механизм стабилизации положения сварочной горелки, согласно изобретению, механизм регулирования амплитуды колебания выполнен в виде соединенного с валом двигателя основного корпуса и дополнительного цилиндрического корпуса, установленного с эксцентриситетом в основном корпусе; в дополнительном цилиндрическом корпусе с эксцентриситетом установлен поводок, при этом эксцентриситет между осью поводка и осью дополнительного цилиндрического корпуса равен эксцентриситету между осью дополнительного цилиндрического корпуса и основного корпуса, а механизм стабилизации положения сварочной горелки выполнен в виде закрепленной на неподвижном основании упругой петли, образованной соединенным со сварочной горелкой гибким кабелем.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство отличается тем, что механизм регулировки амплитуды колебаний выполнен в виде эксцентрикового механизма, состоящего из жестко соединенного с валом двигателя основного корпуса, в котором эксцентрично установлен дополнительный цилиндрический корпус; в дополнительном цилиндрическом корпусе экцентрично установлен вращающийся в подшипнике поводок, при этом эксцентриситет между осью поводка и осью дополнительного цилиндрического корпуса равен эксцентриситету между осью дополнительного цилиндрического корпуса и основного корпуса. Также заявляемое устройство отличается тем, что функцию механизма стабилизации сварочной горелки выполняет гибкий кабель, образующий упругую петлю между подвижной сварочной горелкой и неподвижным основанием.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «новизна».

Для проверки соответствия изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, а именно заявленная совокупность существенных признаков проявляет новое свойство - упрощает конструкцию устройства для колебания сварочного инструмента и, как следствие, уменьшает его размеры и массу. Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства для колебания сварочной горелки; на фиг.2 - схема механизма регулировки амплитуды колебаний.

Устройство состоит из базовой плиты 1, на которой неподвижно закреплен двигатель 2, соединенный с механизмом регулировки амплитуды колебаний. Механизм регулировки амплитуды колебаний состоит из основного корпуса 3, закрепленного на валу двигателя 2 и в котором с эксцентриситетом е1 закреплен при помощи гайки 4 дополнительный цилиндрический корпус 5. В дополнительном цилиндрическом корпусе 5 с эксцентриситетом е2 и с возможностью свободного вращения в подшипнике 6 установлен поводок 7. При этом эксцентриситет между осью поводка 7 и осью дополнительного корпуса 5 равен эксцентриситету между осью дополнительного корпуса 5 и основного корпуса 3 (e1=е2). Поводок 7 жестко соединен с держателем 8, в котором при помощи винта 9 закреплена сварочная горелка 10 с неплавящимся электродом 11, при этом ось сварочной горелки 10 и электрода 11 совпадает с осью поводка 7. Гибкий кабель 12 сварочной горелки 10 изогнут в петлю и закреплен на базовой плите 1.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы устанавливается амплитуда колебаний (радиус вращения) электрода 11 сварочной горелки 10. Для этого ослабляется гайка 4, дополнительный корпус 5 поворачивается вокруг своей оси на требуемую величину, после чего гайка 4 затягивается, жестко связывая основной корпус 3 и дополнительный цилиндрический корпус 5. На фиг.1, 2 элементы устройства изображены в положении, обеспечивающем максимальный радиус вращения электрода 11, который равен сумме эксцентриситетов е1 и е2. При повороте дополнительного цилиндрического корпуса 5, ось поводка 7 и электрода 11 приближается к оси вращения основного корпуса 3, вплоть до совпадения с ней, что соответствует нулевой амплитуде колебаний. Таким образом, амплитуда колебаний (радиус вращения) регулируется от максимальной величины до нуля, поворотом дополнительного цилиндрического корпуса 5 на сто восемьдесят градусов относительно основного корпуса 3. После установки амплитуды колебаний включается двигатель 2. Основной корпус 3 вместе с дополнительным цилиндрическим корпусом 5 начинают совершать вращательное движение вокруг оси двигателя 2, при этом острие неплавящегося электрода 11 горелки 10, совпадающее с осью поводка 7, также совершает круговые движения вокруг оси двигателя 2. Остальные точки поводка 7 и сварочной горелки 10, удерживаемые кабелем 12, описывают в горизонтальной плоскости сложные криволинейные траектории (шатунные кривые). Петля, образованная соединенным со сварочной горелкой гибким кабелем, в данном устройстве выполняет функцию упругого элемента, ограничивающего свободное вращение поводка 7 в подшипнике 6. Длина и форма упругой петли определяются опытным путем и зависят от жесткости сварочного кабеля, который состоит из токопровода с электроизоляцией, шланга для подвода газа и, при необходимости, шлангов для подвода охлаждающей жидкости. При этом усилие изгиба упругой петли должно быть меньше допускаемого для подшипника 6 радиального усилия.

Пример 1

Для аргонодуговой горелки с максимальным током сварки 200 А, которая перемещалась по радиусу e1+е2=4 мм, применялся сварочный кабель, состоящий из многожильного токопровода с резиновой изоляцией сечением 24 мм² и одной газоподводящей резиновой трубки диаметром 4 мм, при этом длина петли находилась в пределах от 80 до 150 мм.

Пример 2

Для аргонодуговой горелки с максимальным током сварки 300 А, которая перемещалась по радиусу e1+е2=8 мм, применялся сварочный кабель, состоящий из многожильного токопровода с резиновой изоляцией сечением 36 мм², газоподводящей резиновой трубки диаметром 4 мм и двух резиновых трубок диаметром 5 мм, служащих для подвода охлаждающей жидкости, при этом длина петли находилась в пределах от 120 до 200 мм.

Заявляемое устройство для колебания сварочной горелки было опробовано при наплавке облицовочного шва в стыковых соединениях и сварке угловых швов (труба - фланец) с применением присадочной проволоки диметром 0,8-1,2 мм. Средняя сила тока 120 А. Радиус вращения электрода 2-4 мм. Угловая частота вращения электрода 1,5-2 об/сек.

Использование предлагаемого изобретения позволяет существенно упростить конструкцию устройства для колебания сварочной горелки за счет исключения сложных винтовых и рычажно-шарнирных механизмов, что позволяет уменьшить размеры и массу всего устройства. Уменьшение количества пар трения, входящих в состав устройства, повышает надежность и ресурс его работы. Уменьшение размеров устройства позволяет производить сварку в труднодоступных местах, например, стыковой шов труба - угловой отводок, что расширяет технологические возможности установок для автоматической сварки. Снижение массы устройства приводит к уменьшению мощности механизмов, предназначенных для его перемещения.

Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».

Устройство для колебания сварочной горелки, содержащее неподвижное основание, двигатель, механизм регулирования амплитуды колебания, снабженный поводком, установленным с возможностью свободного вращения и соосно со сварочной горелкой, и механизм стабилизации положения сварочной горелки, отличающееся тем, что механизм регулирования амплитуды колебания выполнен в виде соединенного с валом двигателя основного корпуса и дополнительного цилиндрического корпуса, установленного с эксцентриситетом в основном корпусе, а в дополнительном цилиндрическом корпусе с эксцентриситетом установлен поводок, при этом эксцентриситет между осью поводка и осью дополнительного цилиндрического корпуса равен эксцентриситету между осью дополнительного цилиндрического корпуса и основного корпуса, а механизм стабилизации положения сварочной горелки выполнен в виде закрепленной на неподвижном основании упругой петли, образованной гибким кабелем, соединенным со сварочной горелкой.