Устройство для дуговой автоматической сварки изделий с пространственно-криволинейными швами

(Н 4 В 23 К 37/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДУГОВОЙ АВТОИАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ ИЗДЕЛИЙ С ПРОСТРАНСТВЕННО-КРИВОЛИНЕЙНЫМИ ШВАМИ ,: (57) Изобретение относится к области сварки, а именно к конструкции устройства для дуговой автоматической сварки изделий с пространственно-криволинейными швами, например для сварки пересечений цилиндрических и конических поверхностей. Цель - повьппение качества сварки изделий. Устройство содержит сварочную головку 1,1388247 манипулятор изделия с поворотнымкорпусом 11 и снабженную приводом12 вращения планшайбу для закрепления на ней изделия. Поворотный корпус 11 манипулятора оснащен расположенным перпендикулярно его осивращения двухкоординатным плоскостным механизмом с ползуном. Последний выполнен с консолью, размещенной параллельно плоскости перемещеФния ползуна, Планшайба с приводом12 ее вращения закреплена на консоли 16, Перед сваркой двухкоордигатным механизмом и поворотным корпусом устанавливают начальную точкуконтура сварки по оси поворота корпуса, что обеспечивает выполнениепроцесса сварки пространственно-криволинейного шва иэделия в лодочку,4 з.п, ф-лы, 6 ил, Изобретение относится к сварке,а именно к конструкции устройствадля дуговой автоматической сваркиизделий с пространственно-криволи 5нейными швами, и может быть использовано для сварки пересечений трубчатых цилиндрических, конических идругих поверхностей, оси которых расположены под прямым .углом или отличным от прямого в химическом и энергетическом машиностроении, при изготовлении конструкций морских основанийи платформ.Цель изобретения - повышение качества путем совмещения центра контура сварки с осью поворота корпуса для обеспечения сварки в "лодочку",На фиг. 1 представлена кинематическая схема устройства; на фиг.2-4 варианты кинематической схемы манипулятора иэделия; на фиг. 5 " манипулятор, в изометрии; на фиг. 6 -схема перемещения сварочной головки;относительно свариваемого контура. Устройство содержит сварочную головку 1, которая может иметь различную систему координат ее перемещений. При использовании прямоугольной системы координат устройство снабжено балкой 2, на которой установлен ползуи с механизмом 3 перемещения сварочной головки 1 вдоль координаты Х. На ползуне смонтирована вертикальная направляющая 4 с установленным на ней ползуном с механизмом 5 перемещения вдоль координаты Е, в свою очередь на полэуне с механизмом 5 смонтирована горизонтальная направля ющая Ь с ползуном, оснащенным меха низмом 7 перемещения вдоль координаты У.Возможна и другая последовательность размещения механизмов, например сначала 7, а затем 5.На механизме 7 установлено поворотное устройство 8 по координате С, на котором смонтированы сварочная головка 1.и направляющая устройства для подачи присадочного материала 9.Балка 2 одной или двумя опорами 10 крепится на основании, на котором установлен манипулятор изделия, выполненный в виде кронштейна или замкнутой рамы и содержащий поворотный корпус с механизмом 11 наклона планшайбы по координате А и привод 12 вращения планшайбы по координате Э. На механизме 11 наклона оси.вращения планшайбы размещен механизм 13 прямолинейного перемещения вдоль координаты П. В механизме 13 имеется направляющая 14, которая связана с механизмом 15 прямолинейного перемещения вдоль координаты Ч. В механизме 15 имеется консоль 16, которая связана с механизмом 12 вращения планшайбы, На планшайбе закреплена труба 17, к которой приваривается труба 18. На фиг. 2 к поворотному корпусу механизмом 11 наклона оси вращения планшайбы манипулятора присоединен механизм 13 прямолинейного перемещения вдоль координаты П и механизм 19 вращения по координате Е. Механизм 19 вращения с одной стороны связан с выдвижной консолью 14 механизма прямолинейного перемещения 13, а с другой стороны через крон 138824710 20 25 30 35 40 45 55 штейн 20 - с механизмом 12 вращенияпланшайбы,На фиг. 3 к поворотному корпусумеханизмом 11 наклона оси вращенияпланшайбы через кронштейн 21 присоединен механизм 19 вращения по координате Е и механизм 15 прямолинейного перемещения вдоль координаты Ч.Механизм 19 врацения связан с механизмом 15, выдвижная консоль 16 которой соединена с механизмом 12 вращения планшайбы,На фиг. 4 к поворотному корпусумеханизма 11 наклона оси вращенияпланшайбы через планку 21 присоединен дополнительный механизм 22 вращения по координате Е, связанный смеханизмом 23 вращения по координате Е консоли через планку 24.Конструктивно манипулятор изделиясодержит основание 25, на котором установлен поворотный корпус с приво"дом 26 механизма 11 наклона оси вращения планшайбы. С выходным валоммеханизма 11 наклона связан кронштейн27, на котором установлена направляющая 28, На направляющей 28 расположена каретка 29 с Г-образным выдвижным кронштейном 30. На свободномконце кронштейна 30 установлен привод 31 вращения планшайбы 32, на которой расположено зажимное приспособление для фиксации изделия по внутреннему или наружному диаметру иторцу трубы 17 свариваемого изделия,Каретка 29 связана с кронштейном 27и 30 кинематическими передачами, например винтовыми, которые связаны смаховиками 33 и 34. На направляющей28 расположена измерительная шкала35, а на выдвижном Г-образном кронштейне - измерительная шкала 36На каретке 29 установлены визиры 37и 38 соответствующих шкал.Схема перемещения сварочной головки 1 и изделия показывает работуустройства при сварке линии соединения двух деталей 39 и 40 с выведением места сварки в нижнее положениепутем поворота линии соединения вокруг оси 41 - оси наклона оси вращения планшайбы манипулятора изделия(вторая координата манипулятора из делия - вращение планшайбы не показана). Сварочная головка 1 во времясварки остается вертикальной. Присварке рабочая точка сварочной головки 1 перемещается в пространстве по траектории 39-43, длина которой зависит от удаления оси наклона 41 от точек этой траектории. Погрешность отработки траектории 39-43 сварки на изделии благодаря наклону изделия относительно оси 41 также зависит от этого расстояния, поскольку одна и та же .угловая погрешность отработки угла приводом 26 наклона вокруг оси 41 дает на большем радиусе. большую линейную погрешность, Длинатраектории 39-43 определяет размерзоны сварки и, следовательно, размеррабочей зоны сварочной головки 1.Призаданной скорости сварки скорость перемещения конца сварочной головки 1 в пространстве зависит от длины траектории 39-43 - чем ее длина меньше, тем меньше скорость перемещения сварочной головки 1. Уменьшение размеров рабочей зоны сварочной головки 1, уменьшение требуемой скорости сис- темы перемещения сварочной головки, снижение требования к точности отработки координат изделия - все этодостигается уменьшением расстояния от контура сварки 39-43 до оси 41 наклона.Устройство для дуговой автоматической сварки изделий с пространственно-криволинейными швами работает следующим образом.Предварительно сварочная головка 1 по координате Х отводится в край- нее положение для освобождения доступа сверху к манипулятору изделия. Затем изделие, состоящее из двух труб 17 и 18, предварительно собранных на прихватках или с помощью приспособлений, расположенных внутри конструкции, устанавливается в манипулятор изделия и базируется по внутренней или наружной поверхности и торцу трубы 17 меньшего диаметра в зажимном приспособлении, расположенном на планшайбе 32, При необходимости изделие может поддерживатьсяза поверхность и торцы трубы 18 большего диаметра дополнительным устройством, закрепленным на кронштейне 30. После этого с помощью привода 26 механизма 11 наклона оси вращения планшайбы 32 по координате А и привода 31 вращения планшайбы 32 по координате Э изделие переводят в положение, соответствующее положению "в лодочкудля начальной точки сварки. Затем путем вращения маховиков 33 и 34 пере 1388247мещают каретку 29 по направляющей 28 и выдвижной кронштейн 30 для смещения изделия в вертикальной плоскости таким образом, чтобы центр инерции контура сварки совместился с осью координаты А механизма 11 наклона оси вращения планшайбы 32, Для более точного совмещения центра инерции контура сварки с осью координаты А и умейьшения затрат времени на выполнение этой операции установку вели. чин перемещений контролируют по измерительным шкалам 35 и 36 с визирами 37 и 38.После этого механизмами 3, 5 и 7 соответственно по координатам Х, Е, У сварочная головка 1 подводится к начальной точке сварки. Затем по эа" данной программе выполняется сварка изделия. Для этого с помощью привода 31 осуществляется вращение изделия в одном направлении с одновременным и согласованным поворотом изделия с -, помощью привода 26 механизма 1 1 исогласованными перемещениями сварочной головки 1 по координатам Х, Е, У с помощью механизмов 3, 5 и 7, Приводы указанных звеньев устройства работают в режиме контурного управления по программе, составляемой методом обучения или.расчетным путем. При этом скорость сварки определяется, в основном, скоростью отработки программы по координате О. Величины и скорости перемещений по координатам У и Е невелики,При необходимости механизмом 8 осуществляется вращение сварочной головки 1 вокруг вертикальной оси, что необходимо при сварке неплавящихся электродом с присадочной проволокой 9 и при использовании датчиков фактического положения линии соединения, Перемещение сварочной головки 1 по координате 7 в процессе сварки может быть использовано для осуществления сварки с колебаниями сварочной головки 1 поперек разделки.Ход механизма 3 перемещения по координате Х имеет размеры, которые определяются необходимостью сварочной головки 1 в сторону для обеспечения свободного доступа к манипулятору изделия сверху.Экономическая эффективность устройства для дуговой автоматической сварки изделий с пространственнокриволинейными швами обеспечивается за счет повышения качества свариваемого изделия благодаря сварке в нижнем положении, уменьшения затрат на установку изделия в позицию свар" ки и стоимости механизмов перемещения сварочной головки.Формула и э о б р е т е н и я101. Устройство для дуговой автоматической сварки изделий с пространственно-криволинейными швами, содержащее смонтированные на основанииподъемно-поворотную сварочную головку с механизмом подачи присадочнойпроволоки, смонтированную на ползуне двухкоординатного плоскостногомеханизма, манипулятор с поворотнымкорпусом и снабженную приводом вращения планшайбу для закрепления наней изделия, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения 25 качества путем совмещения центра контура сварки с осью поворота корпусапри сварке "в лодочку", поворотныйкорпус сварочного манипулятора оснащен расположенным перпендикулярноего оси вращения двухкоординатнымплоскостным механизмом с ползуном,выполненным с консолью, размещеннойпараллельно плоскости перемещенияползуна, а планшайба с приводом еевращения закреплена на консоли.2, Устройство по п. 1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что ползун манипулятора оснащен механизмом враще-.ния консоли в плоскости, параллельной плоскости перемещения ползуна,3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что консоль установлена с возможностью продольного перемещения.454. Устройство по пп, 1 - 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что полэун выполнен в виде двух планок идополнительного механизма вращения,расположенного параллельно механизму вращения консоли, при этом допол нительн.й механизм вращения соединен планками с поворотным корпусоми механизмом вращения консоли.5. Устройство по пп. 1 - 4, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что двух" 55 координатный плоскостной механизмоснащен измерительными шкалами и визирами.517/1 к Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул тная Зираж 921НИИПИ Государственного по делам изобретений и 35, Москва, Ж, Раушс Подписноеомитета СССРоткрытийая наб д,