Устройство для автоматической электродуговой сварки стыковых соединений

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕаЪБЛИН 4(59 В 9 10 В 23 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ У СВИДЕТЕЛЬС АВТОР ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР322247, кл. В 23 К 37/02, 1969,2. Патент США3422638, кл. 219 в 1,1969.3. Авторское свидетельство СССР607887, кл. В 23 К 37/02, 1976.4, Авторское свидетельство СССР1000203, кл. В 23 К 37/02, 1981.5. Авторское свидетельство СССР позаявке3461841/25-27, кл. В 23 К 37/02,1982 (прототип).(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИСТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ, содержащееприводную тележку с вращающейся вокругсвоей оси кареткой, механизмы перемещения тележки, подачи электродной проволоки и ее поперечных колебаний, каждый изкоторых снабжен блоком управления, механизм корректировки положения сварочнойгорелки относительно разделки, выполненный в виде двух колец,установленных соосно со сварочной горелкой, одно из которыхсвязано с ней жестко, а другое -- с воз 8 О 1138272 можностью поворота и снабжено диамет-.рально расположенными подпружиненными параллельными штоками для следящих роликов, каждый из которых выполнен в виде двух усеченных конусов и закреплен с возможностью вращения вокруг своей оси, источник питания сварочной дуги и блок управления источником, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений путем автоматического регулирования параметров сварки в зависимости от ширины разделки, оно дополнительно снабжено последовательно соединенными датчиком углового поворота поворотного кольца, двумя сумматорами и блоком сравнения, а также последовательно соединенными датчиком амплитуды колебаний, дифференцирующим звеном и нуль-органом, Ж причем блок сравнения имеет два выхода, д один из которых через блок управления ме- Цф ханизмом подачи проволоки связан с меха- вафд низмом подачи электродной проволоки, а ф другой через блок управления колебания- л ми и механизм поперечных колебаний электродной проволоки соединен с датчиком амплитуды колебания, а через блок управления скоростью - с механизмом перемещения приводной тележки, при этом датчик ампли- фф туды колебаний электродной проволоки че рез дифференцирующее звено и нуль-орган Я связан с блоком управления источником питания сварочной дуги. ЮИзобретение относится к сварочному оборудованию и может быть использовано для оснащения сварочных автоматов при электродуговой сварке металла большой толщины в щелевую разделку.Известно устройство для автоматической электродуговой сварки стыковых соединений с разделкой кромок, содержащее сварочную головку, оснащенную копирными роликами, которые закрепдены на подпружиненных вилках, штоки которых смонтированы с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, а их свободные концы соединены между собой посредством шарнирной планки 1.Однако это устройство автоматически поддерживает только вылет электродной проволоки, а регулирование поперечного хода сварочной головки отсутствует,Известно устройство для автоматической электродуговой сварки стыковых соединений с разделкой кромок, содержащее приводную каретку, снабженную направляющей трубкой для подачи электродной проволоки, механизм подачи и механизмом корректировки положения электродной проволоки по ширине и глубине стыка, смонтированными на кронштейне 2.Недостатком устройства является большое количество подготовительных и наладочных операций при его эксплуатации.Известно устройство для автоматической электродуговой сварки стыковых соединений, в котором механизм корректировки положения электродной проволоки относительно разделки выполнен в виде направляющих, жестко закрепленных на кронштейне, на которых с возможностью перемещения установлен дополнительный кронштейн со следящими роликами 3Недостатком его является невозможность корректировки положения электродной проволоки при сварке в узкую или щелевую разделку, поскольку в этом случае поверхности разделки параллельны копирным роликам и не обеспечивается их надежное контактирование при колебаниях ширины разделки,Известно устройство для автоматической электродной сварки стыковых соединений, содержащее механизм корректировки положения электродной проволоки относительно разделки, выполненный в виде направляющих, жестко закрепленных на кронштейне, На направляющих с возможностью перемещения установлен дополнительный кронштейн с подпружиненной поворотной планкой, на которой установлены с возможностью вращения вокруг своей оси параллельные штоки с закрепленными на них следящими роликами, выполненными в виде двух усеченных конусов. Один из двух параллельных штоков подпружинен и имеет возможность вертикального перемещения, а другой шток 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 установлен только с возможностью вращения. Сварочная горелка жестко связана с кронштейном и установлена с возможностью вертикального перемещения относительно каретки 4 .Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает точного расположения электродной проволоки по центру разделки при сварке криволинейных швов в момент изменения направления сварки.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее приводную тележку с вращающейся вокруг своей оси кареткой, механизмы перемещения тележки, подачи электродной проволоки и ее поперечных колебаний, каждый из которых снабжен блоком управления, механизм корректировки положения сварочной горелки относительно разделки, выполненный в виде двух колец, установленных соосно со сварочной горелкой, одно из которых жестко с ней связано,а другое подпружинено, установлено с возможностью поворота вокруг своей оси и снабжено диаметрально расположенными подпружиненными параллельными штоками для следящих роликов, каждый из которых выполнен в виде двух усеченных конусов и закреплен с возможностью вращения вокруг своей оси, источник питания сварочной дуги и блок управления источником 5.Недостатком. известного устройства является то, что в нем не производится корректировка параметров режима сварки в зависимости от изменения ширины разделки, что в значительной степени влияет на качество сварных соединений особенно при изготовлении ответственных конструкций.Целью изобретения является повышение качества сварных соединений путем автоматического регулирования параметров сварки в зависимости от ширины разделки.Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматической электродуговой сварки стыковых соединений, содержащее приводную тележку с вращающейся вокруг своей оси кареткой, механизмы перемещения тележки, подачи электродной проволоки и ее поперечных колебаний, каждый из которых снабжен блоком управления, механизм корректировки положения сварочной горелки относительно разделки, выполненный в виде двух колец, установленных соосно со сварочной горелкой, одно из которых связано жестко с ней, а другое - с возможностью поворота и снабжено диаметрально расположенными подпружиненными параллельными штоками для следящих роликов, каждый из которых выполнен в виде двух усеченных конусов и закреплен с возможностью вращения вокруг своей оси, источник питания сварочной дуги и блок управления источником, дополнительноснабжено последовательно соединенными датчиком углового поворота кольца, двумясумматорами и блоком сравнения, а также последовательно соединенными датчиком амплитуды колебаний, дифференцирующим звеном и нуль-органом, причем блок сравнения имеет два выхода, один из которых через блок управления механизмом подачи проволоки связан с механизмом подачи электродной проволоки, а другой через блок управления колебаниями и механизм поперечных колебаний электродной проволоки соединен с датчиками амплитуды колебания, а через блок управления скоростью - с механизмом перемещения приводной тележки, при этом датчик амплитуды колебаний электродной проволоки через дифференцирующее звено и нуль-орган связан с блоком управления источником питания сварочной дуги.Данное устройство автоматически регулирует скорость подачи электродной прово локи; амплитуду ее поперечных. колебаний, а также скорость сварки и сварочного тока в зависимости от ширины разделки, что повышает качество сварного соединения,На фиг. 1 изображено устройство для автоматической сварки, общий вид; не фиг. 2 - механизм корректировки положения электродной проволоки с датчиком углового поворста, общий вид; на фиг. 3 - то же, вид сверху:, на фиг. 4 - механизм поперечных колебаний электродной прово локи с датчиком изменени . амплитуды колебаний, вид сзади; на фиг. 5 - блок-схема устройства.. Устройство содержит приводную тележку 1 с вращающейся вокруг своей оси кареткой 2, на которой смонтированы сварочная З 5 горелка 3, механизм 4 подачи, механизм 5 поперечных колебаний электродной проволоки 6 и механизм 7 корректировки ее положения относительно разделки 8, выполненный в виде двух колец, установленных соосно со сварочной горелкой 3. Опорное кольцо 9 жестко закреплено на штанге 1 О, имеющей возможность перемещаться параллельно самой себе в обойме 11 под действием пружины 12. Другое кольцо 13 - поворотное, подпружинено пружиной 14, закрепленной нг кронштейне 15, и установлено с возможностью поворота вокруг своей оси на опорном кольце 9 и снабжено диаметрально расположенными подпружиненными пружинами 16 и 17, параллельными штоками 18 и 19 со следящими роликами 20 и 21, выполненными ступенчатой формы с двумя рабочими поверхностями, которыми они касаются поверхностей свариваемых деталей 22 и разделки 8 под действием пруЖин 16 и 17. Каждая ступень следящих 55 Роликов имеет известную форму усеченного конуса. На опорном кольце 9 установлен датчик 23 углового поворота, выполненный в виде потенциометра. Подвижный контакт24 датчика 23 углового поворота жесткозакреплен на поворотном кольце 13. Механизм 5 поперечных колебаний снабжен датчиком 25 амплитуды колебаний, выполненным также в виде потенциометра. Ползунок26 потенциометра 25 связан с горелкой 3и колеблется вместе с ней. Выход датчика23 углового поворота подключен к прямомувходу первого сумматора 27, выход которого соединен с прямым входом второго сумматора 28. Выход сумматора 28 связан свходом блока 29 сравнения, имеющего двавыхода. Величина сигнала на выходах блока сравнения определяется по следующимвыражениям.Первый выход:11 вых = К 1-1 вх,если 11 вх - Уп.з. махи 11 ьых = Чп.з.щах,если 11 вхУп.з, мах (1)Второй выход:1.1 вых = О,если ЗвхЧп.ь.махи 3 вых. = К 11 вх,если Ьвх ) Ълз. вах,где Увх - величина входного сигнала;вых-величина выходного сигнала;7.,щ-величина сигнала задания максимальной скорости подачи электродной проволоки;К - коэффициент усиления блока.Первый выход, сигнал на котором пропорционален входному, если входной сигналменьше задания максимальной скорости подачи электродной проволоки, через блок 30управления подачей связан с механизмом 4подачи электродной проволоки. Второй выход блока 29 сравнения, сигнал на котором появляется только в том случае, когда входной сигнал больше сигнала задания максимальной скорости подачи электроднойпроволоки, подключен через блок 31 управления колебаниями к механизму 5 поперечных колебаний электродной проволоки 6и через блок 32 управления скоростью смеханизмом 33 перемещения приводнойтележки 1.Выход датчика 25 амплитуды поперечных колебаний электродной проволоки черездифференцирующее звено 34 и нуль-орган35 связан с блоком 36 управления источником питания 3 сварочной дуги,Устройство работает следующим образом.Перед началом сварки в первом сумматоре 27 устанавливают заданный угол поворота оа поворотного кольца 13, соответствующий заданной ширине разделки сварного соединения, во втором сумматоре 28 -заданную скорость подачи Чп.ьад, а в блоке 29 сравнения задают максимальнуюскорость подачи электродной проволокиЪ.ьщах В блоке 32 управления скоростьюсварки устанавливают заданную скорость сварки, а в блоке 36 управления источникомпитания - напряжение на дуге 1)с, величину тока в импульсе 1 ди время его действия 1 мин.Затем следящие ролики 20 и 21 механизма, 7 корректировки внешним усилием сжимаются и вводятся в разделку 8 до контакта с ее стенками. Под действием пружины 12 следящие ролики 20 и 21 прижаты к наружным поверхностям свариваемых деталей 22. При этом сварочная горелка 3 и, соответственно, электродная проволока 6 занимают положение в середине разделки.После начала сварки ролики 20 и 21перемещаются вместе со сварочной горелкой 3 по разделке. Если ширина разделки и соответствующий угол поворота поворотного кольца 13 равны заданным, то сигнал на выходе первого сумматора 27 отсутствует и режимы сварки, скорость подачи электродной проволоки, скорость сварки, напряжение на дуге, равны заданным. Импульсы сварочного тока отсутствуют.При уменьшении ширины разделки 8следящие ролики 20 и 21 под действием пружины 14 изменяют положение, постоянно касаясь стенок разделки, вызывает смещение поворотного кольца 13 вокруг своей оси и соответственное ему уменьшение выходного сигнала датчика 23 угла поворота поворотного кольца. Сигнал на выходе первого сумматора 27 становится отрицательным и будет тем больше по абсолютной величине, чем больше уменьшение разделки. Вследствие этого уменьшается также выходной сигнал второго сумматора 28 и сигнал на первом выходе 29 сравнениячто через блок 30 управления подачей снижает число оборотов подающего механизма подачи электродной проволоки 4, т, е, при уменьшении ширины разделки автоматически уменьшается подача электродной проволоки и сварочный ток, При увеличении ширины разделки 8 поворотное кольцо 13 поворачивается по часовой стрелке, выходой сигнал датчика 23 поворота поворотного кольца возрастает, Соответственно увеличивается также сигнал на выходах первого 27 и второго 28 сумматоров, а также первого выхода блока 29 сравнения, что приводит к увеличению скорости подачи электродной проволоки и увеличению сварочного тока,компенсируя тем самым увеличение разделки.Однако скорость подачи электроднойпроволоки не может увеличиваться выше какого-то определенного значения, опреде.ляемого материалом сварного соединения.При превышении заданной максимальной скорости подачи Чщв сварном соединении могут образовываться дефекты в виде трещин, Для исключения этого и вводится в блок 29 сравнения сигнал максимальной подачи электродной проволоки.При дальнейшем увеличении шириныразделки 8 сигнал со второго сумматора 28 может достичь и даже превысить ЧлзВ таком случае сигнал на первом выходе блока 29 сравнения согласно формуле (1) установится 7 л ьп и перестанет возрас. тать, но зато появится и станет увеличиваться соответственно увеличению ширины разделки сигнал на втором выходе блока 29 сравнения согласно формуле (2). Этот сигнал поступает на инверсный вход блока 32 управления скоростью сварки. Вследствие того, что этот сигнал увеличился при увеличении ширины разделки, скорость сварки снизится.Сигнал со второго выхода блока 29 срав нения поступает также на вход блока 31управления механизмом 5 поперечных колебаний электродной проволоки, и чем больше этот сигнал (чем больше ширина разделки), тем больше амплитуда колебаний механизма 5. Амплитуда поперечных колебаний электродной проволоки измеряется датчиком 25. Сигнал с этого датчика, продифференцированный дифференцирующим звечом 34, поступает на нуль-орган 35. В момент равенства нулю производной, сигнала зо датчика 25 нуль-органа 35 выдает сигналв блок 36 управления источника 37 питания. В момент появления сигнала с нуль- органа 35 блок 36 управления через источник 37 питания выдает импульс сварочного тока с заданными параметрами амплитуды З 5 1 л и длительности 1 и. Импульсы сварочного тока необходимы для более качественного сплавления металла шва с кромками разделки при увеличении ее ширины.Таким образом, в предлагаемом уст О ройстве в зависимости от ширины разделкисварного соединения автоматически уста навливаются параметры режима сварки; скорость пода чи электродной проволоки, скорость сварки, амплитуда поперечных колебаний электродной проволоки и вели чины сварочного тока.Технико-экономическая эффективность. предлагаемого устройства заключается в повышении качества сварных соединений за счет повышения точности слежения по ширине разделки для прямолинейных и криволинейных швов, в увеличении производительности труда за счет сокращения количества наплавленного металла и в экономии сварочных материалов.Редактор А. ШандоЗаказ 10599/1ВН В. Катинс Корректор Л. ПилипенкоПодписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5Род, ул. Проектная, 4 СоставительТехред И. ВереТираж 1086ИИПИ Государственногопо делам изобретений5, Москва, Ж - 35, РауППП сПатент, г. Ужго