Устройство для автоматической сварки в среде защитных газов

 

(ц 737152

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.11.77 (21) 2546232/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет

I (43) Опубликовано 30.05.80. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 30.05.80 (51) M. Кл.з

В23К 9/16

Государственный комитет

СССР (53) УДК 621.791.754 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. В. Гришин, М. М. Штрикман и В. С, Денисов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ

В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ

Изобретение относится к области сварочной техники и может быть использовано при изготовлении тонкостенных конструкций из стали и титановых сплавов с плоскими или пространственными швами, в частности, для их автоматической сварки.

Известно устройство для автоматической сварки в среде защитных газов, обеспечивающее качество сварки швов со щелевой разделкой за счет выполнения сканирова- 10 ния сварочной дуги (1). Это устройство содержит основание и сварочную головку, установленную на каретке, перемещаемой по основанию. Сварочная головка включает в себя корпус с установленным в нем воль- 15 фрамовым электродом с отогнутым рабочим концом и снабжена механизмами вращения электрода и поступательного перемещения вдоль его оси. Механизм вращения электрода представляет собой зубчатую 20 передачу, связывающую электрод с электродвигателем. Механизм поступательного перемещения представляет собой установленный на каретке консольно относительно оси электрода электродвигатель, кинема- 25 тически связанный с помощью винтовой передачи с корпусом головки, перемещающейся совместно с электродом по направляющим колонкам. Для осуществления управления перемещением, в частности вра- 30 щением, электрода служит токосъемник, включающий в себя установленное с возможностью вращения кольцо и контакт, закрепленные на корпусе и электрически связанные с электроприводом.

Однако это устройство, обеспечивая хорошее качество сварки за счет стабилизации длины дуги, при автоматическом выполнении замкнутых плоских или пространственных швов не может обеспечить точной настройки на заданный контур шва, т. е. имеет консольное расположение приводов вращения и поступательного перемещения электрода. Это отрицательно сказывается и на габаритах устройства, что не позволяет использовать его в стесненных условиях, например для осуществления сварки по замкнутому контуру.

Целью изобретения является повышение точности настройки на заданный контур шва и возможности сварки в труднодоступных местах путем уменьшения габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее корпус, привод вертикального перемещения горелки, изолятор, жестко смонтированный на мундштуке и связанный через цангу с вольфрамовым электродом, токосъемпнк с контактным кольцом, расположенным на корпусе

737152

3 снабжено переходной муфтой, жестко установленной на изоляторе и кинематически связанной с приводом вертикального перемещения, который расположен внутри корпуса соосно с ним и с горелкой, а токосъемник снабжен дополнительным кольцом с двумя щетками, закрепленным через изоляционную втулку на переходной муфте и имеющим ширину, равную ходу вертикального перемещения горелки.

Выполнение по одной оси всех элементов устройства позволяет получить высокую жесткость его, возможность установки корпуса непосредственно в шпиндель станка, в частности фрезерного, с программным управлением, и тем самым обеспечить высокую точность настройки и отработки заданного контура шва.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для сварки в разрезе; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема питания двигателя привода вертикального перемещения горелки.

Вольфрамовый электрод 1 в предложенном устройстве с помощью разрезной цанги 2 крепится в токоподводящем мундштуке

3, на котором с помощью кольцевых проточек и выступов и кольцевых пружин крепится разъемная токоподводящая водоохлаждаемая муфта 4 с закрепленным на ней газовым соплом 5 (фиг. 1). С помощью изолятора 6 и накидной гайки 7 токоподводящий мундштук жестко крепится на переходной муфте 8, с которой через четыре диаметрально противоположных цилиндрических направляющих 9 жестко связано основание 10 с закрепленным на нем редуктором и электродвигателем 11, расположенными вдоль оси электрода 1.

Корпус 12 головки своей хвостовой частью может быть закреплен в патроне 13 фрезерного станка, электропривод которого будет служить приводом вращения электрода, и жестко связан с ходовой гайкой 14, расположенной на направляющих 9 и ходовом винте 15 механизма вертикального перемещения. Питание к электродвигателю подается через токосъемник, кольца 16 и

17 и щетки 18 — 20, закрепленные на неподвижном (невращающемся) кожухе 21, связанном (не показано) с токоподводящей муфтой 4 газовым соплом 5 и корпусом пиноли станка.

Принцип работы предлагаемого устройства можно пояснить на примере работы его с приводом вращения от шпинделя фрезерного станка с программным управлением.

Свариваемые детали, например, каркас и панели, предварительно обработанные на этом же станке и прихваченные одна к другой, расположены на столе станка.

С помощью хвостовой части корпуса 12 предлагаемое устройство закрепляют в цанговом патроне 13 фрезерного станка

4 вместо фрезы и устанавливают в исходное положение с нулевыми значениями координат. Включают подачу защитного газа, охлаждающей воды, источник сварочного тока и перемещение электрода по программе. Как только электрод переместится в начальную точку шва и опустится до заданной длины дуги, по команде программного устройства (с помощью осциллятора) возбуждается сварочная дуга. Электроду 1 вместе с корпусом 12 и токоподводящим мундштуком 3 от шпинделя станка сообшается вращение с заданной скоростью (50—

70 об/мин). При этом токоподводящая муфта 4 имеет лишь поступательное перемещение, а кожух 21 останется неподвижным.

Сварочная дуга благодаря эксцентриситету конца электрода 1, образованному его отгибом в горячем состоянии на угол 10 — 80, начинает перемещаться над свариваемыми кромками по окружности и периодически отклоняться в обе стороны от оси шва на

1,5 — 2 мм. Одновременно включается перемещение устройства по контуру шва, начинается сварка деталей. Выключателем 22 (фиг. 2) подключают систему автоматического отслеживания реальной поверхности свариваемых деталей, поскольку контакты

23 и 24 включаются по команде блока стабилизации напряжения на дуге (не показан), обусловленной изменением длины дуги. Управление двигателем механизма вертикального перемещения можно осуществлять при выключенном выключателе 22 вручную включением переключателя 25.

При осуществлении сварки ровных поверхностей (без выступов и впадин) щетки 19 и 20 расположены в среднем положении относительно кольца 17, электродвигатель 11 отключен и механизм поступательного перемещения не работает.

В случае, если на свариваемой поверхности имеется углубление, зазор между электродом и свариваемой поверхностью увеличивается, длина дуги тоже, и по команде от блока стабилизации при включенном реле

26 от переключателя 25 или контакта 23 в автоматическом режиме питание в электродвигатель 11 подается через щетки 18 и 19, и он, вращая винт 15, перемещает ходовую гайку 14 и электрод 1 с подвижным кольцом 17 вниз. Максимальная величина возможного перемещения электрода определяется величиной хода поступательного перемещения винта 15 относительно гайки 14.

В случае отклонения по оси Z поверхности свариваемой детали на величину, большую этого хода, возможна поломка двигателя за счет того, что блок слежения продолжает подавать питание на него, а выходной вал застопорится, так как будет исчерпан ход винта 15 в гайке 14. Для исключения поломки двигателя и устройства в целом кольцо 17 имеет ограниченную ширину, связанную с величиной хода винта 15, рав737152

5 ную или на 1 — 1,5 мм меньшую хода. Поэтому в случае отклонения поверхности свариваемой детали, превышающего величину хода винта, кольцо 17 с электродом 1 будет перемещаться лишь до тех пор, пока не нарушится электрический контакт между щеткой 19 и кольцом 17, что соответствует крайнему нижнему положению электрода.

При этом верхний край кольца будет находиться в зазоре Л h между щетками.

При включении реле 27 с помощью переключателя 25 или контакта 24 в автоматическом режиме питание к электродвигателю подается через щетки 18 и 20 в противоположном направлении. Электрод 1 и подвижное кольцо 17 перемещаются при этом вверх до тех пор, пока не нарушится электрический контакт между щеткой 20 и кольцом 17, что соответствует крайнему верхнему положению электрода (подбирается шириной кольца 17 и положением щетки

20). Нижний край кольца 17 будет располагаться в зазоре Л h.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает качественное выполнение сварного шва и исключает поломки, возможные в процессе сварки, когда нельзя предусмотреть величину отклонения по оси

Z. Компактное выполнение конструкции за счет расположения всех элементов по оси электрода дает возможность повысить жесткость устройства, исключить люфты, производить сварку более широкой номенклатуры узлов из-за отсутствия развитых габаритов в сторону от оси электрода (по осям Х и Y). Кроме того, при работе по программе имеется возможность совместить пулевую точку сварочного контура (начальная точка сварки) с нулевой точкой программы перемещения держателя сварочной головки (патрона станка) и тем самым повысить точность отслеживания программы.

Более точное отслеживание свариваемого контура, компенсация погрешностей (временных деформаций и т. п.) за счет сканирования дуги и стабилизация длины дуги за счет поступательного перемещения устройства по оси Z с исключением возможности его поломки позволили полностью автоматизировать процесс сварки плоскостнь1х и пространственных швов по сложному замкнутому контуру и получить высокое качество шва длиной до 9 м.

Формула изобретения

Устройство для автоматической сварки в среде защитных газов, содержащее корпус, привод вертикального перемещения горелки, изолятор, жестко смонтированный на

20 мундштуке и связанный через цангу с вольфрамовым электродом, токосъемник с контактным кольцом, расположенным на корпусе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности настройки на задан25 ный контур шва и возможности сварки в труднодоступных местах путем уменьшения габаритов, оно снабжено переходной муфтой, жестко установленной на изоляторе и кинематически связанной с приводом верЗО тикального перемещения, который расположен внутри корпуса соосно с ним и с горелкой, а токосъемник снабжен дополнительным кольцом с двумя щетками, закрепленным через изоляционную втулку на

35 переходной муфте и имеющим ширину, равную ходу вертикального перемещения горелки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

40 1. Авторское свидетельство СССР

М 531685, кл. В23К 9 16, 1974.

Редактор Н. Суханова

Заказ 772/3

Составитель В. Гордо

Техред А. Камышникова

Изд. № 315 Тираж 1160

Типография, пр. Сапунова, 2

Корректор О. Иоанесян

Подписное