АВТОМАТ ЛАЗЕРНО-ДУГОВОЙ ДЛЯ СВАРКИ КОРПУСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ В РАЗЛИЧНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПОЛОЖЕНИЯХ

Полезная модель относится к конструкции автомата для лазерно-дуговой сварки в среде защитного газа стыковых соединений стальных корпусных конструкций и может быть использована в судостроении, мостостроении, нефтяной, газовой и химической промышленности.
Известен автомат для вертикальной лазерно-дуговой сварки по патенту РФ №151703, содержащий ходовую тележку с механизмом продольного перемещения, смонтированную на ней каретку, выполненную с возможностью поперечного перемещения, на которой установлены устройство поперечных колебаний сварочной головки, узел подачи сварочной проволоки и узел подачи защитного газа, а также систему управления с компьютером, имеющим программное обеспечение, при этом механизм перемещения тележки, каретка и устройство поперечных колебаний снабжены сервоприводами, воспринимающими команды и вырабатываемые системой управления.
Однако конструкция автомата не позволяет осуществлять движение каретки с рабочим инструментом по криволинейной траектории, изменяя в процессе сварки свое пространственное положение.
Известен модуль лазерно-дуговой для орбитальной сварки неповоротных кольцевых стыков труб по патенту РФ №2548842, принятый за прототип, содержащий гибкий ленточный направляющий пояс, подвижную орбитальную каретку, установленную на направляющем поясе с возможностью перемещения вдоль него посредством установленных на основании каретки системы несущих роликов и зубчатого колеса, датчик слежения за стыком, лазерную сварочную головку, дуговую сварочную горелку, установленный на каретке манипулятор, состоящий из двух взаимно перпендикулярных линейных направляющих с двигателями для перемещения лазерной сварочной головки и дуговой сварочной горелки относительно свариваемого стыка, сматывающее устройство сварочной проволоки, устройство видеонаблюдения, блок управления процессом сварки, узел подачи сварочной проволоки, видеокамеру и контроллер.
С помощью данного лазерно-дугового модуля возможно осуществлять сварку только на поверхностях с постоянным радиусом кривизны, что связано с особенностями его конструкции. Для изменения радиуса кривизны поверхности, по которой перемещается модуль, необходимо заменять фиксирующее устройство каретки и изменять наклон зубчатого колеса, что невозможно осуществить в ходе процесса сварки. Кроме того, форма удерживающего ролика устройства перемещения выполнена таким образом, что ролик прокатывается своей плоской поверхностью по вершинам зубьев направляющего пояса. Это приводит к изменению профиля зубьев и, как следствие, существенно снижает эксплуатационные характеристики оборудования.
Задачей настоящего технического решения является расширение номенклатуры свариваемых корпусных конструкций, включая трехмерные конструкции с переменным радиусом кривизны поверхностей, с обеспечением гарантированного качества сварных соединений.
Для решения поставленной задачи предлагается автомат для лазерно-дуговой сварки корпусных конструкций в различных пространственных положениях, показанный на рисунке (фиг. 1), содержащий подвижную каретку 2, установленную на направляющем поясе 1 с возможностью перемещения вдоль него, устройство перемещения каретки (фиг. 2), включающее направляющую 8, мотор-редуктор 9, ведущее зубчатое колесо 10 и удерживающие ролики 11, датчик слежения за стыком 3, оптическую лазерную головку 4, дуговую сварочную горелку 5, установленный на подвижной каретке 2 манипулятор 6 с двигателями для перемещения оптической лазерной головки 4 и дуговой сварочной горелки 5 относительно свариваемого стыка, а также устройство видеонаблюдения 7, интегрированное в оптическую лазерную головку 4 и предназначенное для съемки и отображения зоны сварки.
Задача расширить номенклатуру свариваемых конструкций решена путем разработки указанного устройства перемещения автомата, имеющего возможность перемещаться по поверхностям с переменным радиусом. При этом ведущее зубчатое колесо 10, входящее в состав устройства перемещения каретки, расположено по нормали к поверхности направляющего пояса 1 и по центру между удерживающими роликами 11.
Удерживающие ролики устройства перемещения имеют зубья для зацепления с зубьями направляющего пояса и имеют возможность поворота относительно своей оси на угол 1 градус в каждую сторону, что позволяет каретке посредством работы мотор-редуктора перемещаться по поверхности с меняющимся радиусом ее кривизны. Конструкция удерживающих роликов также позволяет существенно уменьшить износ зубьев направляющего пояса благодаря надежному зацеплению с зубьями роликов.
Гарантированное качество сварных соединений обеспечивается за счет стабильности поддержания сварочной ванны, благодаря практически полному отсутствию вибраций от движения автомата, что достигается за счет использования зубьев в конструкции удерживающих роликов, которые делают перемещение каретки более плавным и исключает возможность проскакивания через зубья направляющего пояса.
Плавность и стабильность перемещения автомата во всех пространственных положениях достигается также благодаря уменьшению его веса более чем на 10 кг по сравнению с прототипом, благодаря автономному размещению узла подачи сварочной проволоки и кассеты с проволокой, которые располагаются на стационарной или перемещаемой вдоль монтажного стыка площадке.
Уменьшение веса автомата снижает нагрузку на механические узлы устройства перемещения и продлевает срок их эксплуатации. Кроме того, такое решение позволяет использовать кассеты с проволокой повышенной емкости и, благодаря этому, осуществлять сварку более протяженных швов, что увеличивает производительность процесса изготовления конструкций, вследствие отсутствия необходимости остановки сварки для смены кассеты, а также исключает вероятность появления дефектов в сварных соединениях, которые могут образоваться при возобновлении сварочного процесса после остановки.