УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ПРИ СВАРКЕ ИХ КОЛЬЦЕВЫМ ШВОМ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к устройствам для закрепления деталей при сварке их дуговой, плазменной, лазерной, электроннолучевой и другими видами сварки и может применяться для изделий, закрепление которых на сварочной позиции требует их вращения вокруг продольной оси, например, законцовок трубопроводов камер сгорания ракетных двигателей.
Известно устройство для сварки кольцевых швов цилиндрических изделий, в котором подлежащее сварке изделие закрепляют с возможностью вращения от электропривода в многопозиционном манипуляторе, а сварочный инструмент устанавливают с возможностью наведения на сварной стык. Каждая позиция манипулятора представляет собой неподвижный корпус, выполненный в виде диска, в котором установлен шпиндель, связанный с приводом его вращения через зубчатое зацепление. На корпусе манипулятора параллельно оси вращения изделия закреплены направляющие, в которых с возможностью линейного перемещения установлен опорный корпус, выполненный в виде диска. В опорном корпусе соосно со шпинделем установлен подпружиненный центр, служащий для поджатая к шпинделю подлежащего сварке изделия.
(см. патент РФ №2417144, B23K 37/04, 2011 г.).
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что оно обеспечивает сварку только одного или нескольких типов изделий небольших габаритов, следовательно, данное устройство обладает ограниченными функциональными возможностями. Необходимо также отметить, что недостаточная величина хода подпружиненного центра, ограниченная величиной сжатия пружины, существенно сокращает номенклатуру свариваемых изделий по длине.
Известно устройство для сварки кольцевых швов, состоящее из корпуса, в котором установлен шпиндель, связанный с электроприводом посредством зубчатой передачи. На шпинделе имеется центрирующий элемент для установки свариваемого изделия. На корпусе параллельно оси шпинделя установлены направляющие, на которых с возможностью перемещения установлен опорный корпус. Сварочный инструмент, например горелка для сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа, и механизм наведения на сварной стык, закреплены на установленной на корпусе стойке. В опорном корпусе с возможностью продольного перемещения установлен цилиндрический шток. На конце штока в подшипниках, установлен подпружиненный центр, предназначенный для поджима свариваемого изделия к центрирующему элементу шпинделя. Также в опорном корпусе установлен механизм зажима штока, состоящий из имеющего внутреннюю коническую поверхность и неподвижно закрепленного в опорном корпусе кольца, внутри которого с возможностью продольного перемещения установлена втулка. Торец втулки, расположенный внутри неподвижного кольца, контактирует с шариками, расположенными между внутренней конической поверхностью неподвижного кольца и наружной поверхностью штока. Между шариками и опорным корпусом установлена пружина. Второй торец втулки выполнен в виде кулачка, имеющего криволинейную поверхность, которая контактирует с криволинейной поверхностью торцевого кулачка. Также втулка снабжена упорами, расположенными во внутренних пазах опорного корпуса. Торцевой кулачок установлен в опорном корпусе с возможностью вращения и снабжен расположенной радиально рукояткой. На правом конце штока закреплена рукоятка ручного перемещения.
(см. патент РФ на полезную модель №139695, кл. В23К 37/04, 2013 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа данного устройства необходимо отметить, что наличие в известном устройстве шпинделя, в котором устанавливается центрирующий элемент усложняет конструкцию, увеличивает ее габариты и снижает точность установки подлежащей сварке детали.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение качества сварки кольцевых швов за счет сборки-сварки детали в центрах с высокой точностью по радиальному биению и вращения свариваемой детали с точно заданной скоростью.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для закрепления деталей при сварке их кольцевым швом, содержащем приводную и поддерживающую стойки, в которых установлены центры, центрирующие элементы которых предназначены для установки, фиксации и приведение во вращение подлежащих сварке кольцевым швом деталей, а также привод вращения центрирующего элемента приводной стойки, новым является то, что привод вращения выполнен в виде электродвигателя и зубчатой передачи, ведущее зубчатое колесо которой закреплено на выходном валу электродвигателя, а ведомое - на центрирующем элементе, причем устройство оснащено кронштейном, закрепленным на центре приводной стойки, а электродвигатель закреплен на кронштейне, при этом фиксация кронштейна на центре, ведущего зубчатого колеса на выходном валу электродвигателя и ведомого зубчатого колеса на центрирующем элементе осуществляется посредством цанговых зажимов.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 показан общий вид устройства;
(см. патент РФ на полезную модель №139695, кл. В23К 37/04, 2013 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа данного устройства необходимо отметить, что наличие в известном устройстве шпинделя, в котором устанавливается центрирующий элемент усложняет конструкцию, увеличивает ее габариты и снижает точность установки подлежащей сварке детали.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение качества сварки кольцевых швов за счет сборки-сварки детали в центрах с высокой точностью по радиальному биению и вращения свариваемой детали с точно заданной скоростью.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для закрепления деталей при сварке их кольцевым швом, содержащем приводную и поддерживающую стойки, в которых установлены центры, центрирующие элементы которых предназначены для установки, фиксации и приведение во вращение подлежащих сварке кольцевым швом деталей, а также привод вращения центрирующего элемента приводной стойки, новым является то, что привод вращения выполнен в виде электродвигателя и зубчатой передачи, ведущее зубчатое колесо которой закреплено на выходном валу электродвигателя, а ведомое - на центрирующем элементе, причем устройство оснащено кронштейном, закрепленным на центре приводной стойки, а электродвигатель закреплен на кронштейне, при этом фиксация кронштейна на центре, ведущего зубчатого колеса на выходном валу электродвигателя и ведомого зубчатого колеса на центрирующем элементе осуществляется посредством цанговых зажимов.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 показан общий вид устройства;
- на фиг. 2 - место 1 на фиг. 1.
Устройство для закрепления деталей при сварке их кольцевым швом состоит из приводной 1 и поддерживающей 2 стоек. Стойки могут быть установлены на базовой плите или на столе сварочного приспособления. Для обеспечения поджатая свариваемых деталей стойка 2 может быть установлена с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и фиксации в заданном положении. Стойка 2 может быть закреплена на столе или плите. В данном случае фиксация деталей осуществляется перемещением пиноли. В любом случае конструкция стойки 2 является известной и она не составляет предмета патентной охраны. В стойке 2 установлен центр 3, а в стойке 1 - центр 4. Центры являются стандартными конструктивными элементами. Каждый центр выполнен в виде корпуса, закрепленного в стойке и смонтированного в нем в подшипниковых опорах с возможностью вращения центрирующего элемента. Центрирующий элемент центра 4 является приводным. Привод вращения центрирующего элемента центра 4 выполнен в виде электродвигателя 5, кинематически связанного с центрирующим элементом центра 4. Данная кинематическая связь выполнена в виде зубчатой передачи, ведущее зубчатое колесо 6 которой закреплено на выходном валу электродвигателя 5, а ведомое 7 - на центрирующем элементе центра 4. В качестве электродвигателя наиболее целесообразно использовать шаговый двигатель с широким диапазоном регулирования скорости вращения его выходного вала (например, FL86STH156 - 4208А).
Ступица ведущего зубчатого колеса 6 имеет резьбовую часть 8, а также коническую часть, на которой образованы упругие лепестки 9, полученные прорезанием в ступице продольных пазов. На резьбовую часть ступицы имеет возможность навинчивания гайка 10, имеющая коническую часть, контактирующую с конической поверхностью лепестков 9.
На ступице ведомого зубчатого колеса 7 образован конический участок, на котором имеются упругие лепестки 11, полученные выполнением в ней продольных пазов. В ведомом зубчатом колесе 7 также выполнены резьбовые отверстия 12 под крепежные элементы 13, предназначенные для поджима к колесу 7 втулки 14, имеющей внутреннюю коническую поверхность, контактирующую с конической поверхностью лепестков 11.
На корпусе центра 4 закреплена цанга 15, к которой посредством крепежных элементов 16 поджат кронштейн 17, имеющий два отверстия, одно из которых имеет коническую форму и предназначено для контакта с лепестками цанги 15 для ее зажима и разжима, а другое предназначено для пропускания через него вала электродвигателя 5, который крепится к кронштейну 17 крепежными элементами 18. Использование кронштейна позволяет без длительной настройки установить электродвигатель в заданное положение, при котором расстояние между осью вращения его выходного вала и осью центра 4 обеспечивает оптимальные условия зацепления зубьев зубчатой передачи. Нетрудно заметить, что для закрепления зубчатых колес использованы цанговые механизмы.
Устройство работает следующим образом.
Для работы устройство устанавливают на стол сварочного устройства (не показано) таким образом, что оси центров 3 и 4 соосны. Если стойка 1 предварительно не собрана, то осуществляют ее сборку. Для этого устанавливают на корпус центра 4 цангу 15. Надевают на ее лепестки коническим отверстием кронштейн 17 и крепежными элементами 16 поджимают кронштейн к цанге, закрепляя ее на корпусе центра 4. Пропускают через второе отверстие кронштейна вал электродвигателя 5 и крепят его к кронштейну крепежными элементами 18. Надевают на вал электродвигателя гайку 10 и ведущее зубчатое колесо 6. Навинчивают гайку 10 на резьбовую часть ступицы колеса 6, в результате чего упругие лепестки 9 фиксируют ведущее зубчатое колесо 6 на валу электродвигателя 5. На центрирующий элемент центра 4 надевают ведомое зубчатое колесо 7 и поджимают к нему посредством крепежных элементов 13 втулку 14, коническая поверхность которой, контактируя с лепестками 11, фиксирует колесо 7 на центрирующем элементе центра 4. Стойка 1 собрана. Устройство готово к работе.
Устанавливают в устройство подлежащие сварке детали, которые зафиксированы в требуемом относительном положении в приспособлении или предварительно приварены друг к другу точечной сваркой в нескольких местах. Для установки деталей отводят центр 3 или стойку 2, размещают изделие между центрами 3 и 4, сводят центра друг к другу, фиксируя детали в центрах.
Включают электродвигатель 5, настроенный предварительно на заданную скорость вращения его выходного вала, вращение с которого через зубчатую передачу передается на центрирующий элемент центра 4, приводя его, а, следовательно, и свариваемые детали во вращение. Подводят к месту сварки сварочное приспособление и осуществляют сварку на изделии кольцевого шва. Процесс сварки является стандартным и не требует дополнительных пояснений. Отключают электродвигатель 5, отводят центр 3 и снимают с приспособления сваренное изделие. Цикл обработки закончен.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет выполнять операции сборки-сварки в центрах с высокой точностью по радиальному биению (0,006 мм), а также обеспечить вращение свариваемой детали с точно заданной скоростью, что позволяет обеспечить качественную сварку кольцевых швов.