Автомат для сварки и способ его перемещения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1556854 5 В 23 К 37 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ С ГОСУДАРСТВЕННЬ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Мариупольский металлургический институт(54) АВТОМАТ ДЛЯ СВАРКИ И СПОСОБЕГО ПЕРЕРЕШЕНИЯ(57) Изобретение относится .к сварочнойтехнике, в частности к автомату для электродуговой сварки и наплавки под слоем флюса, и может быть использовано при дуговойи электрошлаковойсварке конструкций спрямолинейными, криволинейными и кольцевыми швами, Цель изобретения - расширение технологических возможностей.Автомат содержит стационарный механизмперемещения тележки с редуктором 1,на выходном валу которого установлен подающий ролик 2. Устройство закреплено за пределами сварного шва неподвижно при помощи упоров 3. Электродная проволока 4 сматывается с бухты 5 и в рабочем режиме одновременно является силовым элементом конструкции. На поверхности свариваемого изделия 6 размещена сварочная тележка (Т) 7, которая смонтирована на колесах 8. Подающий механизм содержит дви. гатель подачи 9, к которому через редуктор крепится приводной подающий ролик 10. На Т 7 смонтированы сварочная горелка 4 . натяжной ролик 12 и поддерж и вающи й ролик 13, опоры которых имеют телескопическуюю кон струкци ю. П оддерж и вающи й ролик 13 установлен на Т 7 с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 01. С помогцью шарнира 14 к к рпусу Т 7 крепится поводковое устройство 15, которое состоит из ролика 16 с двусторонней фаской под углом 30, закрепленного в основании П-образной стойки, где имеются отверстия для крепления фильеры, которая имеет возможность поворачиваться относительно оси О., Подающие ролики 2 и 0 снабжены пружинно-рычажной системой. в которую входят прижимные ролики 19 и 20 и пружины 21 и 22. К нижней части Т 7 кренится тормозное устройство 23. 2 с. и 5 3. н. ф-лы, 9 ил.зИзобретение относится к сварочной технике и может быть использовано в промышленности при дуговой и электрошлаковой сварке конструкций с прямолинейными, криволиней)ыми и кольцевыми швами,Цель изобретения - расширение технологических возможностей,На фиг. 1 йзображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - схемы ориентации передвижного механизма подачи в пространстве; на фиг. 3 - расчетная схема рабо ты поддерживающих роликов; на фиг. 4 - схема расположения натяжного ролика; на фиг. 5 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 6 - вид А на фиг. 5; на фиг. 7 - схема конструктивного оформления устройства; на фиг, 8 вид Б на фиг, 7; на фиг. 9 - схемы технологических возможностей устройства.Устройство содержит стационарный механизм перемещения 1 с редуктором (не показан), на выходном валу которого установлен подающий ролик 2. Механизм 1 закреплен за пределами сварного шва неподвижно ири помощи упоров 3. Электрод. иая ии.ок4 размещена в бухте 5 и в рабчем режиме одновременно является силовым элеменпм конструкции. На поверхности свариваемого изделия 6 установлена те,и л а 7 пгорая смонтирована нд колесах 8. На двигателе 9 подаюшего механизма через редуктор крепится приводной иода югци й рол и к 10. На тележке 7 с ми нтированы сварочная горелка 11, натяжной ролик 12 и поддерживающий ролик 13, опоры которых имеют телескопическую конструкцию. Поддерживаюший ролик 13 установлен на тележке 7 с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси О, С помощью шарнира 14 к корпусу тележки 7 крепится поводковое устройство 5 (см. фиг. 5 и 6), которое состоит из ролика 16 с двусторонней фаской под углом 30, закрепленного в основании П-обраной стойки 7, где имеюгся отверстия для крепления фильеры 8, которая имеет возможность поворачиваться относительно оси 02, Подаюшие ролики 2 и 10 снабжены пружинно-рычажной системой, в которую входят прижимные ролики 9 и 20 и пружины 21 и 22. К нижней части тележки 7 крепится тормозное устрдйство 23.Автомат работает следующим образом, Перед началом процесса сварки необходимо завести проволоку 4 из бухты 5 между подающим 2 и прижимным 19 роликами, подать ее к тележке 7, установленной в начале шва, и пропустить между роликами 10 и 20, после чего заправить в направляющий канал горелки 11, При этом минимальное расстояние между осью О - О и крайней точкой А тележки 7 в случае установки их на одной плоскости (поверхности изделия) равно= ., + 1.-+д- длина шва и тележки соответственно;- расстояние между точкой А и осью О - О в конечном положении тележки 7,гдето., 1 д, тогда в обшем случае ско- фс ношению 25 рость сварки определяется по формуле где и1 Гсп = ( 1) 1 смп,гссде г, г радиусы подающего ролика передвижного и стационарного механизмов;ь, ю - угловая скорость вращения подающих роликов передвижного истационарного механизмов.Современные сварочные автоматы имеют подаюшие механизмы с диапазоном с.ростей 60720 м/ч при диаметрах пода щих роликов 2050 мм. Скорость сваробычно составляет 12120 м/ч. Определскорость сварки для предлагаемого мехаик,- ма с использованием стандартных пода ю 40 щих механизмов, где, например, угловые,к,.- рости п=ас=76,0 об/мин. Диаметр р:ка ПМП составляет 50 мм, а иа ст.ном механизме - 43 мм. Соглас .по формуле получаем45 25,0 76Ъпп ( 1) 616 10021,5 76Тот же результат получаем при одина "вых диаметрах роликов, но когда линейскорость подачи стационарного мехам а соответствует угловой скорости ,=65,36 об/мин.По окончании процесса сварки разницув скоростях обоих механизмов убирают, тележка со сварочной горелкой при этомостанавливается, а проволока продолжаетподаваться до тех иор, пока не будетзаварен кратер. и еле чего выключаютсяодновременно обз механизма. Сварка прекрашается. Электрическая гх н;.; правления%беспечивает все пписаниьи (, е:, иии; возМинимальное значение Ед=гп, где гп - радиус подающих роликов стационарного механизма.10 Непременным условием является одновременное включение двигателей механизмов подачи 9 и перемещения 1,Скорость сварки регулируется изменением числа оборотов того или другого двигателя, коробкой скоростей редуктора, смен 15 ными шестернями и подаюшими роликами,а также прочими известными устройствами, соблюдая при этом определенное соотношение. При одинаковых оборотах выходных валов редукторов обоих двигателей20 линейная скорость подачи проволоки в точке М (фиг. 1) превышает таковую в точке В на величину, пропорциональную от 1556854буждение дуги (начало сварки), стабилизацию скорости подачи каждого механизма и результирующей разницы, остановку и заварку кратера,При сварке на горизонтальной плоскости базовый стационарный механизм 1 устанавливают таким образом, цтобы электродная проволока имела наклон под углом а. Иссодный угол натяжения проволоки над повс пхностью листа определялется из соотно 1 ияНтфС - т1 тгде Нт - высота установки поддерживающего ролика.В конечном положении - 1 да= -- . ПриНт1 установке стационарного механизма, где точка В ниже уровня поверхности изделия на величину й, 1. выбирается из соотношения 1 = -- , а угол а лежит в пре 3делах 565.Возможны три варианта ориентации тележки 7 и сварочной проволоки, по .которой она перемещается в направлении стаионарного механизма подачи (фиг. 2). Я том случае, когда необходимо выполять сварку по краю изделия, тележку 7 располагают на поверхности изделия таким образом, чтобы ось подающего механизма была перпендикулярна оси проволоки 3 (вариант а), При сварке швов, отстоящих от края конструкции, можно использовать варианть 1 б и в (фиг. 2). Вариант б проще по устройству, однако двигатель и редуктор располагаются над поверхностьк только что заваренного шва, имеющего повьнненную температуру и, следовательно, нагреваются конвективными потоками воздуха, что ухудшает условия их работы. Поэтому вариант в предпочтительнее, хотя содержит дополнительные элементы: поводковое устройство 15, натяжной 12 и поддерживающий 13 ролики.В этом случае передвижение подающего механизма с тележкой 7 осуществляется по натянутой проволоке 4, для чего необходимо создать некоторые усилия сопротивления его движению по направлению к стационарному механизму перемещения (подачи) - СМП, Для этой цели могут быть установлены различного рода тормозные устройства на корпусе или колесах тележки; фрикционные, электромагнитные и т. д. (не показаны ).При использовании автомата по варианту в (фиг. 2) дополнительные усилия сопротивления создают путем размещения подвижного подающего механизма 9 под натянутой электродной проволокой, где возникают дополнительные силы, при жимающис этот 6механизм к поверхности изделия. Для регулирования этих сил прижатия как по величине, так и по месту их приложения на тележке установлены натяжной и поддерживаюший ролики 12 и 13 (фиг. 1). Поддерживающий ролик 13 имеет телескопическую конструкцию для изменения высоты Н и с помощью шарнира (не показан) может поворачиваться вокруг горизонтальной оси О.10Схема работь 1 этого устройства приведена на фиг. 3. При установкс стойки с поддерживающим роликом вертикально (фиг. За) реакция, возникающая на опорной поверхности, зависит от величины силы натяжения проволоки, угла а наклона проволоки в сторону СМП и угла р, который определяется по формуле 1 д= в , .де ий20 высота подъема поверхности поддерживающего ролика над горизонтальной плоскостью, проведенной через верхнюю тоцку подающего ролика; 1, - расстояние от оси горелки до оси стойки, определяемое кон струкцией тележки. При значении (=0реакция йминимальна. Это условие и является нижним пределом 1). верхний предел установлен исходя из возможностей телескопической конструкции стойки Л .,= =400 мм, тода=60 и максимальное З 0 натяжсние проволоки Е =20 кГс. Отсюдаусилие Яменяется в пределах 010 кГс.11 оворот стойки на уголь (фиг. Зб) вызывает снижение начальной реакции Яза счет уменьшения высоты Н и изменения углов а и р, Кроме того, точка приложения реакции смешается в сторону горелки либо за пределы тележки. Это расстояние определяется как М =Н ду. Максимальное значение,гу определяется из условия, когда й=О. Это возникает в случае, когда у= 40=90 - а. Необходимость регулировки усилия реакции и точки его приложения на поддерживающем ролике вызвана необходимостью ком пенси ровать оп рокидываюши й момент, который создает, например, бункер с флюсом (не показан), укрепленный над 45 мундштуком, или сварочный кабель. По мере расходования флюса это усилие снижается, следовательно, уменьшается опрокидывающий момент, действующий на тележку, цто вызывает изменение усилия на поддерживающем ролике. При движении тележки 7 50 со скоростью сварки могут увеличиватьсянагрузки, связанные с нарастанием длины кабеля, его сопротивление при протаскивании по поверхности изелия, что также вызывает дополнительные усилия опрокидывания тележки 7. Компенсация условий нагружения СМП при его движении осуществляется с помощью изменения положенияздерживаюшего ролика 13 указанными ме 1556854Натяжной ролик 12 фиг. 4) устанавливают вблизи подающих роликов на расстоянии /, выбираемом из условий прочности электродного материала-- )4.22 /где Е - модуль нормальной упругости;6 - предел текучести материала проволоки.При расположении электродной проволоки над натяжным роликом (фиг. 4,а) он выполняет функции второго поддерживающего ролика и изменение высоты его установки Н вызывает возникновение реакции ЯН, Изменяя высоту установки каждого ролика можно регулировать соотношение величины реакций на каждом ролике.При расположении электродной проволоки под натяжным роликом (фиг. 4 б) направление реакции на опоре изменяется на противоположноеоднако при этом увеличивает ся угол обхвата проволокой поверхности подающего ролика у. Он находится при этом во 11 четвер 1 и ригонометрического круга. В 111 четверти этот угол может находиться, например, при электролаковой свар ке, осуцествляемой по схеме в (фиг, 4). Наконец, предельное значение угла р получаем в случае, когда необходимо иметь очень большие усилия сцепления ролика с проволокой. Это условие выполняется, когда проволока охватывает ролик по всей окруж- З 0 ности, образуя петлю (фиг. 4 г). Отсюда минимальный угол обхвата р сосгавляет 60 и определяется высотой установки натяж,ного ролика2 Н, а максимальный л =420, когда проволока делает допол.нительный оборот вокруг подающего ролика. З 5Для увеличения точности направления автомата по стьк) и расширения его технических возможностей на тележке 7 укрепляется поводковое устройство 15 (фиг. 5). С его помощью связывается направляющая ось проволоки с осью свариваемого шва. Для случаев сварки изделий с криволинейной поверхностью поводковое устройство позволяет копировать ее, сохраняя неизменным угол а, а следовательно, и нагрузку на ролики. Прн этом необходимо создать уси лие прижиролика 16 к свариваемым оверхостям, например, дополнительным грузом (нс оказан) или магнитным полем для ферромагнитных материалов, а ось 0 закрепить на определеноч ) ровне по высо 1,Дальнейшее расширение техно,о ичко скнх ь 0 возможностей автомата предусмотрено путем использования в качестве тележки устройства на трех подпружиненных роликах 24 (фиг. 7), имеющих профиль, соответствующий разделке кромок под сварку, установленных в один ряд с осью горелки или мундштука 1 на расстоянии Т=й+50 мм и двух бо ко вы:. о пори ы х рол и ко в 25 ( фиг. 8), вынесения.а расс,янис Б.Н, которые крепятся к корпусу тележки 7. В зависимости от тина соединения и требований технологии боковые опорные ролики 25 могут устанавливаться в различных положениях (фиг. 9 а - ж), Выбор базы Б)Н.обусловлен тем, что при сварке с наклоном оси горелки вертикальная составляющая реакции на поддерживающем ролике Я, не должна выходить за точку опоры М.В противном случае возникает опрокидывающий момент, и в результате ось горелки может сместиться, а тележкапотеряет рабочее положение. Снабдив сварочную тележку кривошипно-шатунным механизмом 26 и водилом 2, соединенным со сварочной горелкой, можно осуществлять сварку с колебаниями электрода,Колебания горелки можно производить относительно оси О - О, для чего горизонтальная ось крепления горелки устанавливается с возможностью поворота и к ней подсоединяются два водила 27 (фиг. 9 з), а кривошип 26, воздействуя поочередно на каждую из них, заставит горелку совершать колебательные движения. Это необходимо при сварке широких швов или при наплавке. Частоту и амплитуду колебаний здесь можно изменять в широких пределах за счет изменения конструктивных элементов кривоципа и водила.Для повышения производительности процесса сварки можно использовать одновременную подачу нескольких электродов, причем дополнительные бухты с проволокой чогут устанавливаться либо на механизме перемещения сварочной тележки, либо на стационарно установленном механизме, Во втором случае а втомат комплектуется одним стационарно укрепленным подающим механизмом, снабженным подающими роликами, число пар которых равно числу применяемых одновременно электродов, и соответственно таким же числом механизмов перемещения, Тогда многоэлектродный автомат сохраняет возможность управления режимом сварки индивидуально для каждой отдельно горящей дуги. Такой вариант целесообразно использовать при выполнении однотипных швов, например при приварке набора к полотнищу судовых конструкций.Использование изобретения позволяет расширить технологические возможности известных сварочных автоматов и повысить качество сварных соединений при сварке в раз,иччых пространственных положениях шваФормула изобретения1. Автомат для сварки, содержащий сварочную тележку со сварочной горелкой, подающий механизм, бухту с электродной проволокой, установленного стационарно, ме1556854 Уя 9ханизм перемещения сварочной тележки, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, механизм перемещения тележки установлен стационарно в направлении вектора скорости сварки и выполнен в виде подающих ро 5 ликов, взаимодействующих с электродной проволокой, подающий механизм установлен на сварочной тележке, при этом тележка снабжена натяжными роликами для поддерживания электродной проволоки, оси кото рых установлены с возможностью регулирования их по высоте, и поводковым устройством, а стационарный механизм перемещения тележки и бухта электродной проволоки установлены с наклоном последней от поддерживающего ролика в сторону ста 15 ционарного механизма перемещения.2. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что оси натяжного и поддерживающего роликов закреплены в стойках, выполненных телескопическими. 203. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что поводковое устройство выполнено в виде, ролика, установленного в основании П-образной стойки с отверстием, в котором укреплена фильера с возможностью поворота вокруг оси, параллельной осям колес тележки.4. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен тормозным устройством,105. Автомат по и. 1, отличающийся тем, что тележка снабжена подпружиненными конусными роликами, установленными в один ряд с осью сварочной горелки, и опорными роликами на кронштейнах с возможностью изменения высоты оси вращения каждого из роликов. 6. Автомат по п, 1, отличающийся тем, что сварочная тележка снабжена кривошипно-шатунным механизмом, кронштейном и водилом, взаимодействующими между собой, водило соединено со сварочной горелкой, а горелка установлена с возможностью колебательного перемещения относительно продольной оси тележки. 7. Способ перемещения автомата для сварки, при котором к тележке сварочного автомата прикладывают тяговое усилие, отличающийся тем, что тяговое усилие создают натяжением электродной проволоки, защемленной между двумя роликами подающего механизма, расположенного на тележке сварочного автомата, и роликами второго подающего механизма, расположенного стационарно, получаемым рассогласованием окружных скоростей вращения подаюгцих роликов подающего и стационарно расположенного механизмов на величину, равную скорости сварки..11 в ,а к а ИИГ 1 И Ги дрсти ннго комит ги н и.ибретениям и открыти1 ЗОЗБ 1 ослв,. УК 5, Раушская наб., д. Призводе ин.и л, . ьгки и комбинат Г 1 атент, г. Ужгород