УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ КОЛЬЦЕВЫХ ШВОВ

Полезная модель относится к сварочной технике, в частности к устройствам для автоматической сварки кольцевых швов дуговой, плазменной, лазерной и электронно-лучевой сваркой и может применяться для сварки изделий, закрепление которых на сварочной позиции требует увеличенного хода поджимного механизма. Полезная модель может использоваться в машиностроении, приборостроении и других отраслях промышленности.
Известен автомат для дуговой сварки кольцевых швов колес транспортных средств в среде защитных газов по патенту на полезную модель РФ №54849, МПК B23K 37/04 (2006.01), опубл. 27.07.2006, который содержит смонтированные на основании узел подъема свариваемого изделия и центральную колонну, с размещенными на ней механизмами перемещения сварочных горелок. Узел подъема свариваемого изделия содержит пневмопривод с датчиками положения поршня и сменный ложемент приема и фиксации изделия. Механизмы перемещения сварочных горелок обеспечивают движение сварочного инструмента по окружности, центр которой совпадает с осью свариваемого изделия закрепляемого неподвижно. Величина перемещения и усилие пневмопровода и обеспечивают свободную установку изделия на ложементе узла подъема и закрепление изделия на опорном блочке, который расположен на нижнем торце колонны. Недостатком данного технического решения является невозможность непрерывного визуального наблюдения за формированием сварного шва так, как сварочная ванна перемешается вместе со сварочным инструментом и занимает различные положения в пространстве. Этот недостаток не позволяет использовать данное технического решения в установках для автоматической сварки изделий с повышенными требованиями к точности положения сварочного инструмента относительно сварного стыка, которые обеспечиваются путем непрерывного визуального наблюдения за формированием сварного шва и при необходимости корректировкой положения сварочного инструмента непосредственно в момент горения дуги. Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, и в котором этот недостаток отсутствует, является устройство для сварки кольцевых швов цилиндрических изделий по патенту на изобретение РФ №2417144 B23K 37/04 (2006.01) опубл. 27.04.2011, в котором свариваемое изделие закреплено с возможностью вращения от электропривода в многопозиционном манипуляторе, а сварочный инструмент установлен с возможностью наведения на сварной стык. Каждая позиция манипулятора в момент сварки представляет собой неподвижный корпус, выполненный в виде диска, в котором установлен шпиндель связанный с приводом 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 крепления к шпинделю свариваемого изделия.
Недостатком данного технического решения является недостаточная величина хода подпружиненного центра ограниченная величиной сжатия пружины, что приводит к тому, что для установки и закрепления изделий, имеющих базовые поверхности, расположенные на внутренних элементах, требуется применение специализированной оснастки устанавливаемой на базовые поверхности свариваемого изделия. Установка специализированной оснастки увеличивает время вспомогательной операции - установка и зажим изделия и, как следствие, снижает производительность устройства.
Задачей полезной модели является увеличение производительности устройства за счет снижения времени на установку и зажим изделия. Технический результат достигается тем, что в устройстве, которое состоит из неподвижного корпуса, шпинделя установленного в неподвижном корпусе, электропривода связанного со шпинделем через зубчатое зацепление, направляющих параллельных оси шпинделя, опорного корпуса установленного с возможностью перемещения в направляющих, подпружиненного центра установленного на одной оси со шпинделем и сварочного инструмента установленного с возможностью наведения на сварной стык, подпружиненный центр соединен со штоком установленным в опорном корпусе с возможностью продольного перемещения, при этом опорный корпус снабжен механизмом зажима штока, который состоит из неподвижного кольца имеющего внутреннюю коническую поверхность, и установленной внутри неподвижного кольца с возможностью продольного перемещения втулки, у которой один торец контактирует с подпружиненными относительно опорного корпуса шариками расположенными между конической поверхностью неподвижной втулки и наружной поверхностью штока, а второй торец имеет криволинейную поверхность, контактирующую с криволинейной поверхностью торцевого кулачка расположенного в опорном корпусе с возможностью вращения.
Сопоставительный анализ с прототипом, позволяет сделать вывод, что заявляемое устройство отличается тем, что опорный корпус снабжен штоком и механизмом его зажима. Шток установлен в опорном корпусе с возможностью продольного перемещения. На конце штока закреплен подпружиненный центр. Механизм зажима штока состоит из неподвижно закрепленного в опорном корпусе кольца имеющего внутреннюю коническую поверхность и втулки, которая установлена внутри неподвижного кольца с возможность продольного перемещения. При этом один торец втулки контактирует с подпружиненными относительно опорного корпуса шариками, установленными между конической поверхностью неподвижной втулки и наружной поверхностью штока. Второй торец втулки выполнен в виде криволинейной поверхности контактирующей с криволинейной поверхностью торцевого кулачка установленного в опорном корпусе с возможностью вращения.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид устройства в рабочем положении, свариваемое изделие установлено и зажато; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, подпружиненный центр показан в крайнем правом положении, свариваемое изделие не установлено; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2.
Устройство состоит из неподвижного корпуса 1, в котором установлен шпиндель 2 связанный с электроприводом посредством зубчатого зацепления (электропривод и зубчатое зацепление на чертежах не показано), На шпинделе 2 установлено свариваемое изделие 3. На корпусе 1 закреплены параллельные оси шпинделя направляющие 4, в которых с возможностью перемещения установлен опорный корпус 5. Сварочный инструмент 6, например горелка для сварки плавящимся электродом в среде углекислого газа, и механизм наведения на сварной стык 7, например винтовой или реечный механизм, закреплены на неподвижной стойке 8. В опорном корпусе 5 с возможностью продольного перемещения установлен цилиндрический шток 9. На конце штока 9, в подшипниках 10, установлен подпружиненный пружиной 11 центр 12. Также в опорном корпусе 5 установлен механизм зажима штока 9, состоящий из имеющего внутреннюю коническую поверхность и неподвижно закрепленного в опорном корпусе 5 кольца 13, внутри которого с возможностью продольного перемещения установлена втулка 14. Торец втулки 14 расположенный внутри неподвижного кольца 13 контактирует с шариками 15 расположенными между внутренней конической поверхностью неподвижного кольца 13 и наружной поверхностью штока 9. Между шариками 15 и опорным корпусом 5 установлена пружина 16. Второй торец втулки 14 выполнен в виде кулачка имеющего криволинейную поверхность 17, которая контактирует с криволинейной поверхностью торцевого кулачка 18. Также втулка 14 снабжена упорами 19 расположенными во внутренних пазах 20 опорного корпуса 5. Торцевой кулачек 18 установлен в опорном корпусе 5 с возможностью вращения и снабжен расположенной радиально рукояткой 21. На правом конце штока 9 закреплена рукоятка ручного перемещения 22.
Устройство работает следующим образом.
В начальный момент центр 12 находится в крайнем правом положении на расстоянии от шпинделя 2 позволяющим производить свободную установку свариваемого изделия 3, при этом выступы криволинейной поверхности торцевого кулачка 18 располагаются во впадинах криволинейной поверхности 17, что обеспечивает контакт шариков 15 с внутренней конической поверхностью кольца 13 и наружной поверхностью штока 9.
Свариваемое изделие 3 устанавливается на шпиндель 2. При помощи рукоятки 22, шток 9 вместе с центром 12 перемещается влево до касания со свариваемым изделием 3 и сжатия пружины 11 до усилия обеспечивающего надежную фиксацию изделия 3 на шпинделе 2. Величина сжатия пружины 11 контролируется визуально по изменению расстояния между торцем центра 12 и торцем штока 9. При этом взаимодействие шариков 15 с конической поверхностью втулки 13 и наружной поверхностью штока 9 под действием пружины 16 обеспечивает свободное перемещение штока 9 в направлении свариваемого изделия 3 и заклинивание его при перемещении в обратном направлении. Таким образом, для зажима изделия 3 на шпинделе 2 достаточно остановить перемещение вправо штока 9. После зажима свариваемого изделия 3 сварочный инструмент 6 наводится на стык при помощи механизма наведения 7. Включается вращение шпинделя 2, производиться сварка. В процессе горения дуги и вращения свариваемого изделия 3 производится визуальный контроль положения сварочного инструмента 6 относительно сварного стыка и при необходимости его корректировка при помощи механизма 7. Для съема изделия после завершения сварки торцевой кулачек 18 при помощи рукоятки 21 поворачивается на угол 30-45°, при этом выступы торцового кулачка 18 набегают на выступы поверхности 17, что обеспечивает перемещение втулки 14 которая, воздействуя на шарики 15, обеспечивает расклинивание штока 9. Шток 9 за рукоятку 22 отводится в крайнее правое положение, свариваемое изделие 3 снимается, торцевой кулачек 18 за рукоятку 21 поворачивается в исходное положение. Цикл работы закончен.
Заявляемая полезная модель была опробована при сварке изделий диаметром от 20 мм до 100 мм, усилие зажима от 20Н до 50Н, ход штока 100-200 мм. Например: изделие типа «катушка» изображенное на фиг. 1. Диаметр сварного шва - 60 мм, толщина свариваемых деталей - 2 мм, сварочная проволока - Св-08Г2С диаметром 1 мм, сварочный ток 90-110А, напряжение дуги - 22-24 В. Сварка производилась за один проход. Ход штока для зажима изделия - 150 мм. Время сварки кольцевого шва - 60-100 сек, время на перемещение штока и зажим изделия - 1,0-1,5 сек. Таким образом, вспомогательное время составляет 1-2% от машинного и, следовательно, практически не оказывает влияния на производительность работы устройства.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет увеличить производительность устройства за счет снижения времени на установку и зажим изделий, имеющих базовые поверхности, расположенные на внутренних элементах, то есть изделий, для зажима которых требуется увеличенный ход поджимного центра.
Таким образом, заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».