BR102013004906A2

BR102013004906A2 - template and method for welding locomotive stringers

Info

Publication number: BR102013004906A2
Application number: BR102013004906A
Authority: BR
Inventors: Antonio Porco
Original assignee: Superior Ind Services
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2016-03-08

Abstract

gabarito e método para soldar longarinas de locomotivas. a presente invenção refere-se a um gabarito de soldagem para utilização durante a soldagem de um membro de alma em um membro de flange para produzir uma longarina, inclui um leito alongado que tem um par de trilhos de borda longitudinais opostos, e uma pluralidade de conjuntos de prendedor montada em intervalos espaçados ao longo de cada um dos trilhos de borda longitudinais. cada conjunto de prendedor é seletivamente móvel entre uma configuração aberta na qual um cabeçote de soldagem pode mover passando pelo conjunto de prendedor enquanto soldando o membro de alma no membro de flange, e uma configuração fechada na qual o conjunto de prendedor é operativo para prender o membro de alma e o membro de flange em uma orientação predeterminada um em relação ao outro.template and method for welding locomotive stringers. The present invention relates to a welding template for use when welding a core member to a flange member to produce a stringer, includes an elongate bed having a pair of opposite longitudinal edge rails, and a plurality of Fastener assemblies mounted at spaced intervals along each of the longitudinal edge rails. each clamp assembly is selectively movable between an open configuration in which a welding head may move past the clamp assembly while welding the core member to the flange member, and a closed configuration in which the clamp assembly is operative to secure the clamp. core member and flange member in a predetermined orientation with respect to each other.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "GABARITO E MÉTODO PARA SOLDAR LONGARINAS DE LOCOMOTIVAS".Patent Descriptive Report for "GABARIT AND METHOD FOR WELDING LOCOMOTIVE LONGARINS".

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELATIVOSCROSS REFERENCE TO REQUESTS

Este é o primeiro pedido depositado com relação à presente invenção.This is the first application filed in connection with the present invention.

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a, genericamente, gabaritos e métodos de soldagem, e mais especificamente, a um gabarito e um método para soldar membros estruturais de suporte de carga, tal como longarinas de locomotiva.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to templates and welding methods, and more specifically to a template and method for welding load-bearing structural members, such as locomotive stringers.

ANTECEDENTES O chassi de uma locomotiva de ferrovia inclui um par de longarinas longitudinais, os quais estão dispostos ao longo de lados opostos da locomotiva. Referindo às Figuras 1A-C, uma longarina é tipicamente formada soldando um membro de alma W a um membro de flange F para formar uma seção transversal aproximadamente em forma de T. Intencionalmente, a longarina completa não é reta. Tipicamente, é desejado que a longarina tenha quantidades predeterminadas de cambagem, curvatura, e inclinação. A cambagem refere-se à curvatura da longarina em um plano que corresponde à alma, a qual é frequentemente medida como um desvio linear da longarina de uma linha reta imaginária que estende entre as extremidades da longarina, como pode ser visto na Figura 1B. As especificações de locomotivas típicas requerem uma cambagem de até aproximadamente 127 mm (5 polegadas), medida no ponto médio da longarina, a qual pode ter 12,1 m (40 pés) de comprimento. A curvatura refere-se à curvatura da longarina em um plano que corresponde ao flange, a qual é frequentemente medida como um desvio linear da longarina de uma linha reta imaginária que estende entre as extremidades da longarina, como pode ser visto na Figura 1C. As especificações de locomotivas típicas requerem uma curvatura de até aproximadamente 15,8 mm (5/8 de polegada), medida no ponto médio da longarina. A inclinação refere-se à diferença entre 90 graus e o ângulo real entre a alma e o flange. Como pode ser visto na Figura 1A, a inclinação é frequentemente expressa como um desvio linear da longarina de uma linha reta imaginária que estende a 90 graus em relação ao plano do flange. As especificações de locomotivas típicas permitem uma tolerância de aproximadamente 6,3 mm (1/4 de polegada), a qual é tipicamente medida utilizando um esquadro calibrado na base da longarina.BACKGROUND The chassis of a railway locomotive includes a pair of longitudinal stringers, which are arranged along opposite sides of the locomotive. Referring to Figures 1A-C, a stringer is typically formed by welding a core member W to a flange member F to form an approximately T-shaped cross section. Intentionally, the complete stringer is not straight. Typically, the stringer is desired to have predetermined amounts of camber, curvature, and inclination. Cambering refers to the curvature of the stringer in a plane corresponding to the core, which is often measured as a linear deviation of the stringer from an imaginary straight line extending between the ends of the stringer, as shown in Figure 1B. Typical locomotive specifications require a camber of up to approximately 127 mm (5 inches), measured at the stringer midpoint, which can be 40 feet (12.1 m) long. The curvature refers to the curvature of the stringer in a plane corresponding to the flange, which is often measured as a linear deviation of the stringer from an imaginary straight line extending between the ends of the stringer, as seen in Figure 1C. Typical locomotive specifications require a curvature of up to approximately 15.8 mm (5/8 inch), measured at the midpoint of the stringer. Tilt refers to the difference between 90 degrees and the actual angle between the core and flange. As can be seen in Figure 1A, the slope is often expressed as a linear deviation of the stringer from an imaginary straight line extending 90 degrees from the flange plane. Typical locomotive specifications allow for a tolerance of approximately 6.3 mm (1/4 inch), which is typically measured using a calibrated square at the base of the beam.

Tipicamente, uma longarina de locomotiva é montada utilizando o seguinte processo. Primeiramente, a alma e o flange são montados sobre uma viga de suporte, na orientação desejada uma em relação à outra e presas juntas por curtas soldas. As duas peças são então soldadas juntas, por exemplo, utilizando uma máquina de solda de subarco de cabeçote duplo de puxar. Devido às tensões térmicas do processo de soldagem, a longarina soldada é tipicamente torcida em todos os três planos, de modo que a inclinação, a curvatura e a cambagem todas ficam fora de tolerâncias permissí-veis para a longarina acabada. Neste caso, a longarina soldada é tratada por calor por técnicos experimentados para torcer adicionalmente a longarina até que a inclinação, curvatura e cambagem todas fiquem dentro das tolerâncias permissíveis. Finalmente, a longarina tratada é enviada para uma área de detalhamento onde brocas e maçaricos são utilizados por mecânicos especializados para cortar manualmente os furos e os contornos finais requeridos pelas especificações de projeto da longarina. O processo é tanto trabalhoso quanto não gera resultados facilmente reprodutíveis, pelo fato de que, apesar de cada longarina completa ficar dentro de tolerâncias aceitáveis, é muito difícil produzir duas longarinas idênticas. Considerações similares aplicam-se na soldagem de outros elementos estruturais grandes onde a disposição relativa de um par de placas deve atender tolerâncias especificadas após o processo de soldagem.Typically, a locomotive stringer is assembled using the following process. First, the core and flange are mounted on a support beam in the desired orientation relative to each other and fastened together by short welds. The two pieces are then welded together, for example, using a double-headed puller subarm welding machine. Due to the thermal stresses of the welding process, the welded beam is typically twisted in all three planes so that the inclination, curvature and camber all fall outside allowable tolerances for the finished beam. In this case, the welded beam is heat treated by experienced technicians to further twist the beam until the inclination, curvature and camber all fall within allowable tolerances. Finally, the treated beam is sent to a detail area where drills and torches are used by skilled mechanics to manually cut the holes and final contours required by the beam design specifications. The process is both laborious and does not yield easily reproducible results, because although each complete stringer is within acceptable tolerances, it is very difficult to produce two identical stringers. Similar considerations apply when welding other large structural elements where the relative arrangement of a pair of plates must meet specified tolerances after the welding process.

Um processo para fabricar tais estruturas que supere as deficiências na técnica anterior, seria altamente desejável.A process for fabricating such structures that overcomes the shortcomings in the prior art would be highly desirable.

SUMÁRIOSUMMARY

Um aspecto da presente invenção provê um método e um aparelho para soldar tais estruturas, e especificamente, uma longarina de locomo- tiva.One aspect of the present invention provides a method and apparatus for welding such structures, and specifically a locomotive beam.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

Características e vantagens adicionais da presente invenção ficarão aparentes da descrição detalhada seguinte, tomada em combinação com os desenhos anexos, nos quais: Figuras 1A-1C respectivamente mostram vistas em perspectiva, de topo e lateral de uma longarina de locomotiva.Additional features and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description, taken in combination with the accompanying drawings, in which: Figures 1A-1C respectively show perspective, top and side views of a locomotive beam.

Figura 2 mostra uma vista em perspectiva de um leito.Figure 2 shows a perspective view of a bed.

Figura 3 é uma vista lateral do leito da Figura 2.Figure 3 is a side view of the bed of Figure 2.

Figura 4 é uma vista sobre a linha C-C da Figura 3.Figure 4 is a view of the line C-C of Figure 3.

Figura 5 é uma vista sobre a linha D-D da Figura 3.Figure 5 is a view of the line D-D of Figure 3.

Figura 6 é uma similar à Figura 4 em uma posição de retenção.Figure 6 is a similar to Figure 4 in a holding position.

Figura 7 é uma vista de extremidade da ponte da Figura 2 durante uma operação de soldagem Figura 8 é uma disposição esquemática de um processo automatizado para perfilar e depositar as soldagens.Figure 7 is an end view of the bridge of Figure 2 during a welding operation. Figure 8 is a schematic arrangement of an automated process for profiling and depositing welds.

Figura 9 é um fluxograma que mostra as etapas principais em um processo de compensação de dimensões de projeto para acomodar a cambagem e a curvatura.Figure 9 is a flowchart showing the main steps in a design dimension compensation process to accommodate camber and camber.

Será notado que através de todos os desenhos anexos, características iguais estão identificadas por números de referência iguais. PESCRICAO DETALHADAIt will be noted that throughout the accompanying drawings, like features are identified by like reference numerals. DETAILED DESCRIPTION

Um gabarito de soldagem aqui descrito geralmente compreende um leito alongado 10 que tem um par de trilhos de borda longitudinais opostos 12 e uma pluralidade de conjuntos de retenção 14 montados em intervalos espaçados ao longo de cada um dos trilhos de borda longitudinais 12, como visto na Figura 3.A welding template described herein generally comprises an elongated bed 10 having a pair of opposed longitudinal edge rails 12 and a plurality of retaining assemblies 14 mounted at spaced intervals along each of the longitudinal edge rails 12, as seen in Figure 3

Em uma modalidade representativa, o leito pode ter aproximadamente 12,1 m (40 pés) de comprimento e inclui 11 conjuntos de retenção 14.In a representative embodiment, the bed may be approximately 12.1 m (40 ft) long and includes 11 retention sets 14.

Como pode ser visto na Figura 2, o leito 10 está provido como uma estrutura substancialmente rígida, e pode, por exemplo, ser formado de trilhos de suporte longitudinais e uma pluralidade de membros de viga 18 transversalmente dispostos. Pernas 20 adequadas podem ser utilizadas para suportar o leito 10 em uma altura desejada, e podem ser firmemente ancoradas a um piso ou outra estrutura de fundação (não mostrado) para aumentar a resistência e a rigidez. Em modalidades preferidas, o leito 10 está configurado para estabelecer uma cambagem desejada da longarina completa. Na modalidade da Figura 2, isto é executado por respectivas placas de suporte de flange 22 afixadas a cada membro de viga transversal 18, por e-xemplo, por meio de pinos ou parafusos adequados. A cambagem desejada pode assim ser estabelecida pela seleção adequada da dimensão de altura da respectiva placa de suporte de flange 22 afixada a cada membro de viga 18. Isto é vantajoso pelo fato de que isto permite que o leito 10 seja utilizado para construir longarínas de locomotiva com diferentes especificações de cambagem.As can be seen from Figure 2, the bed 10 is provided as a substantially rigid structure, and may, for example, be formed of longitudinal support rails and a plurality of transversely arranged beam members 18. Suitable legs 20 may be used to support bed 10 at a desired height, and may be firmly anchored to a floor or other foundation structure (not shown) to increase strength and stiffness. In preferred embodiments, the bed 10 is configured to establish a desired camber of the full beam. In the embodiment of Figure 2, this is performed by respective flange support plates 22 affixed to each transverse beam member 18, for example by suitable pins or screws. The desired camber can thus be established by properly selecting the height dimension of the respective flange support plate 22 affixed to each beam member 18. This is advantageous in that this allows the bed 10 to be used to construct locomotive rails. with different camber specifications.

Cada conjunto de retenção 14 é seletivamente móvel entre uma configuração aberta e uma fechada. Na configuração fechada, o conjunto de retenção é operativo para prender um membro de alma de longarina e um membro de flange de longarina em uma orientação predeterminada um em relação ao outro. Na configuração aberta, o conjunto de retenção permite o livre movimento de um cabeçote de soldagem passando pelo conjunto de retenção. Cada um dos conjuntos de retenção é independentemente móvel entre as posições aberta e fechada para permitir que o cabeçote de soldagem mova progressivamente ao longo do leito 10.Each holding assembly 14 is selectively movable between an open and a closed configuration. In the closed configuration, the retainer assembly is operative for securing a stringer core member and a stringer flange member in a predetermined orientation relative to each other. In the open configuration, the retention assembly allows free movement of a welding head through the retention assembly. Each of the retaining assemblies is independently movable between open and closed positions to allow the welding head to move progressively along the bed 10.

Os conjuntos de retenção 14 estão distribuídos ao longo de cada lado do leito 14 e incluem prendedores superiores 30 e prendedores laterais 60, como mostrado na Figura 4. Atuadores de alinhamento 80 (Figura 5) estão dispostos ao longo do leito 10 entre os prendedores laterais 60 para auxiliar no posicionamento de um flange F.Retaining assemblies 14 are distributed along each side of bed 14 and include upper fasteners 30 and side fasteners 60, as shown in Figure 4. Alignment actuators 80 (Figure 5) are arranged along bed 10 between side fasteners 60 to assist in positioning an F flange.

Na configuração fechada o conjunto de retenção (Figuras 5 e 6), os prendedores superiores e laterais 30, 60 estão posicionados para cooperar uns com os outros para prender os membros de flange e de alma de uma longarina que está sendo montada na orientação requerida. O prendedor superior 30 inclui um braço 32 que está conectado articulado a um suporte 34. Um atuador hidráulico 36 está conectado entre um pino 38 sobre o braço 32 e um suporte de montagem 40 sobre uma perna 20 da ponte 10. O atuador 36 é operável para mover o braço 32 da posição aberta mostrada na Figura 4 para a posição fechada mostrada nas Figuras 5 e 6.In the closed configuration the retainer assembly (Figures 5 and 6), the upper and side fasteners 30, 60 are positioned to cooperate with each other to secure the flange and web members of a spar being assembled in the required orientation. Top fastener 30 includes an arm 32 which is hingedly connected to a bracket 34. A hydraulic actuator 36 is connected between a pin 38 on arm 32 and a mounting bracket 40 on a leg 20 of bridge 10. Actuator 36 is operable to move arm 32 from the open position shown in Figure 4 to the closed position shown in Figures 5 and 6.

Uma placa 42 estende para lados opostos do braço 32, e um bloco de montagem em forma de caixa 44 está formado sobre o braço 32 e suporta um atuador hidráulico 46 sobre a sua face superior 48. O atuador 46 carrega um braço de fixação 50 o qual estende para um lado do atuador 46 e tem uma sapata ajustável 52 montada na sua extremidade mais distante.A plate 42 extends to opposite sides of arm 32, and a box-shaped mounting block 44 is formed on arm 32 and supports a hydraulic actuator 46 on its upper face 48. Actuator 46 carries a retaining arm 50 o which extends to one side of actuator 46 and has an adjustable shoe 52 mounted at its furthest end.

Um batente ajustável 54 está provido sobre a placa 42 para prover um topamento para alinhar um flange F carregado sobre o leito 10. Similarmente, a face externa do bloco 44 carrega um par de batentes ajustáveis 56 que proveem um topamento para uma alma W a ser posicionada para soldagem a um flange F. Como mostrado, os batentes 54, 56 são parafusos ajustáveis que podem ser travados na posição e proveem o alinhamento requerido para o flange e a alma ao longo da ponte. O prendedor lateral 60 inclui um pedestal de montagem 62 localizado sobre o lado oposto da ponte ao prendedor superior 30. Um atuador 64 está conectado articulado no pedestal através de um suporte 66. O suporte 66 tem um par de orelhas espaçadas 68 que permitem que os atuado-res 64 passem entre as orelhas e movam de uma posição suspensa vertical como mostrado na Figura 4 para uma posição horizontal como mostrado na Figura 6. Na posição horizontal o corpo do atuador 64 está suportado sobre o pedestal 62 entre as orelhas 68 do suporte 66 para manter uma posição estável. O atuador 64 é extensível para acoplar a alma e prendê-la contra os batentes 56. O atuador 64 pode ser articulado entre a posição suspensa vertical (Figura 4) e a posição horizontal (Figura 6) ou manualmente, ou por meio de um atuador adequado tal como, por exemplo, um servomecanísmo hidráulico (não mostrado). O prendedor lateral 60 também inclui um cilindro de fixação 70 que tem uma sapata 72 carregada sobre a haste de cilindro. O cilindro de fixação 70 está montado adjacente ao pedestal 62 e a sapata 72 pode ser girada ao redor de um eixo geométrico vertical de modo a sobrepor e acoplar a superfície do flange suportado sobre o leito 10. O posicionamento do flange F contra os batentes 54 é facilitado pelos atuadores de alinhamento 80 mostrados na Figura 5. Os atuadores 80 estão distribuídos ao longo do comprimento do leito 10 sobre suspensores 82. O atuador 80 está conectado articulado no suspensor de modo que este possa ficar suspenso verticalmente ao longo do lado do leito 10 quando não em uso. Quando em uso, como mostrado na Figura 5, o atuador está suportado sobre os trilhos laterais 12 e a haste do atuador está alinhada com a borda do flange suportado sobre o leito. O atuador 80 pode ser estendido para mover o flange lateralmente sobre o leito contra os batentes 54 e por meio disto assegurar que o flange fique apropriadamente localizado contra os batentes 54.An adjustable stop 54 is provided on the plate 42 to provide an end cap for aligning a flange F loaded onto the bed 10. Similarly, the outer face of the block 44 carries a pair of adjustable stops 56 which provide an end cap for a web W to be positioned for welding to an F flange. As shown, the stops 54, 56 are adjustable bolts that can be locked in position and provide the required alignment for the flange and web along the bridge. Side fastener 60 includes a mounting pedestal 62 located on the opposite side of the bridge to the upper fastener 30. An actuator 64 is hinged to the pedestal via a bracket 66. Bracket 66 has a pair of spaced ears 68 which allow actuators 64 pass between the ears and move from a vertical suspended position as shown in Figure 4 to a horizontal position as shown in Figure 6. In the horizontal position the actuator body 64 is supported on the pedestal 62 between the ears 68 of the holder 66 to maintain a stable position. Actuator 64 is extendable to engage the web and lock it against stops 56. Actuator 64 can be pivoted between the vertical suspended position (Figure 4) and the horizontal position (Figure 6) either manually or by means of an actuator such as, for example, a hydraulic servo mechanism (not shown). The side fastener 60 also includes a clamping cylinder 70 which has a shoe 72 loaded on the cylinder rod. The clamping cylinder 70 is mounted adjacent to the pedestal 62 and the shoe 72 can be rotated about a vertical geometry axis to overlap and engage the surface of the supported flange on the bed 10. The positioning of the flange F against the stops 54 is facilitated by the alignment actuators 80 shown in Figure 5. Actuators 80 are distributed along the length of bed 10 over hangers 82. Actuator 80 is hingedly attached to the hanger so that it can be suspended vertically along the side of the bed 10 when not in use. When in use, as shown in Figure 5, the actuator is supported on the side rails 12 and the actuator stem is aligned with the flange edge supported on the bed. Actuator 80 may be extended to move the flange laterally over the bed against the stops 54 and thereby ensure that the flange is properly located against the stops 54.

Na modalidade ilustrada, os batentes 54, 56 proveem topamen-tos contra os quais os membros de flange e de alma podem ser pressionados para estabelecer a sua respectiva posição e orientação. Os respectivos batentes sobre o conjunto de prendedores superiores 30 dispostos ao longo do comprimento do leito 10 são ajustados de modo a definir tanto a inclinação desejada da alma quanto a curvatura desejada da longarina completa. O atuador hidráulico 46 do prendedor superior 30 pode ser utilizado para pressionar a alma e o flange juntos em preparação para a soldagem. Também na modalidade ilustrada, os prendedores laterais 60 utilizam o conjunto de atuadores hidraulicamente atuados 64 para pressionar o flange e a alma contra os batentes do prendedor superior 30.In the illustrated embodiment, the stops 54, 56 provide topaments against which the flange and web members may be pressed to establish their respective position and orientation. The respective stops on the upper fastener assembly 30 disposed along the length of the bed 10 are adjusted to define both the desired web inclination and the desired curvature of the full beam. Hydraulic actuator 46 of upper clamp 30 may be used to press the core and flange together in preparation for welding. Also in the illustrated embodiment, the side fasteners 60 utilize the hydraulically actuated actuator assembly 64 to press the flange and web against the upper fastener stops 30.

Como será abaixo descrito em maiores detalhes, o membro de alma W está de preferência formado para incluir a cambagem desejada da longarina completa. Neste caso a pressão do prendedor superior, em combinação com a configuração do leito 10, força o flange para conformar com a cambagem desejada.As will be described in more detail below, core member W is preferably formed to include the desired camber of the full beam. In this case the upper clamp pressure, in combination with the bed configuration 10, forces the flange to conform to the desired camber.

Com esta disposição, s prendedores superior e lateral cooperam para reter firmemente os membros de alma e de flange juntos, tanto em preparação para, quanto durante o processo de soldagem.With this arrangement, the upper and side fasteners cooperate to securely hold the core and flange members together, both in preparation for and during the welding process.

Em uso, o flange F e os membros de alma W estão formados de acordo com as especificações de projeto para a longarina completa. Em algumas modalidades, este processo de formação pode incluir cortar o flange e os membros de alma de blanques de aço, incluindo formar as bordas dos membros de alma de flange para acompanhar a cambagem e a curvatura desejadas, respectivamente. Técnicas de corte de laser ou plasma conhecidas podem ser utilizadas para formar os membros de alma e de flange, mas isto não é essencial. Uma vez formado, o flange F é posicionado sobre o leito 10 utilizando os atuadores de alinhamento 80. Os atuadores de fixação 70 são estendidos e posicionados para acoplar a borda do flange F e con-formá-la com o perfil do leito 10. A alma W está posicionada sobre o flange F e presa contra os batentes 56 pelos atuadores 64 que são oscilados da posição vertical para a horizontal. O atuador 46 oscila o braço 32 para uma posição vertical. O atuador 46 é recuado para trazer a sapata 52 em acoplamento com a borda superior da alma W. A alma W e o flange F são seguros no lugar pelos conjuntos de prendedor. A pressão de todos os conjuntos de prendedor estabelece a forma final da longarina, incluindo os contornos de alma e flange, a cambagem, a curvatura e a inclinação.In use, flange F and web members W are formed to design specifications for the full beam. In some embodiments, this forming process may include cutting off the flange and steel core web members, including forming the edges of the flange web members to accompany the desired camber and camber, respectively. Known laser or plasma cutting techniques may be used to form the core and flange members, but this is not essential. Once formed, flange F is positioned over bed 10 using alignment actuators 80. Clamping actuators 70 are extended and positioned to engage the edge of flange F and conform it to bed profile 10. A The web W is positioned over flange F and is secured against stops 56 by actuators 64 which are swung from vertical to horizontal position. Actuator 46 swings arm 32 to a vertical position. Actuator 46 is retracted to bring shoe 52 in coupling with upper edge of web W. Web web W and flange F are held in place by the clamp assemblies. The pressure of all fastener assemblies establishes the final shape of the stringer, including core and flange contours, camber, curvature, and inclination.

Uma vez que os membros de flange e alma estão presos sobre o leito, as duas peças podem ser soldadas juntas. De preferência, ambos os lados da alma são soldados simultaneamente, de modo a minimizar as tensões internas desiguais após as soldas resfriarem. Isto pode ser executado executando um soldador de cabeçote duplo 90 montado sobre um carro como mostrado na Figura 7 que está configurado para atravessar o comprimento do leito 10. Os soldadores montados em carro adequados são conhecidos na técnica, e assim não estão aqui mostrados ou descritos em detalhes. Conforme o carro de soldagem se aproximada de um conjunto de prendedor, este conjunto pode ser aberto para permitir que o cabeçote do soldador passe. Uma vez que o cabeçote passou pelo conjunto de prendedor, o conjunto de prendedor pode ser fechado novamente para fixar a alma e o flange enquanto as soldas esfriam. Será apreciado que, com esta disposição, os membros de alma e de flange são firmemente seguros pelos conjuntos de prendedor tanto à frente do quanto atrás do cabeçote do soldador. Isto minimiza o movimento da alma W e do flange F durante o processo de soldagem e, em combinação com a soldagem simultânea de ambos os lados da alma, minimiza o empenamento indesejado da longarina acabada. Será também apreciado que o prendedor lateral 60 precisa somente recuar o atu-ador 64 para permitir a passagem dos cabeçotes e os atuadores de alinhamento podem permanecer no local durante soldagem.Once the flange and core members are secured over the bed, the two pieces can be welded together. Preferably, both sides of the core are welded simultaneously to minimize unequal internal stresses after the welds have cooled. This can be accomplished by running a trolley-mounted double-head welder 90 as shown in Figure 7 which is configured to traverse the length of bed 10. Suitable car-mounted welders are known in the art, and thus are not shown or described herein. in detail. As the weld carriage approaches a fastener assembly, this assembly can be opened to allow the welder head to pass. Once the head has passed through the fastener assembly, the fastener assembly can be closed again to secure the web and flange while the welds cool. It will be appreciated that with this arrangement the core and flange members are securely held by the clamp assemblies both in front of and behind the welder head. This minimizes movement of core W and flange F during the welding process and, in combination with simultaneous welding on both sides of the core, minimizes unwanted warping of the finished beam. It will also be appreciated that the side fastener 60 only needs to retract the actuator 64 to allow the heads to pass and the alignment actuators can remain in place during welding.

Reduções adicionais em empenamento podem ser obtidas soldando o flange e a alma juntos em múltiplas passadas. Por exemplo, em uma primeira passada, o soldador pode ser controlado para formar uma pluralidade de soldas de "adesão" de um comprimento predeterminado e intervalos selecionado ao longo do comprimento da longarina. Em uma segunda passada, o soldador pode ser controlado para formar soldas que pelo menos parcialmente preenchem os espaços entre as soldas de adesão formadas durante a primeira passada. Uma terceira passada pode então ser utilizada para formar uma solda contínua ao longo do comprimento inteiro da longarina.Additional reductions in warping can be achieved by welding the flange and core together in multiple passes. For example, in a first pass, the welder may be controlled to form a plurality of "adhesion" welds of a predetermined length and selected intervals along the length of the stringer. In a second pass, the welder may be controlled to form welds that at least partially fill in the gaps between the adhesion welds formed during the first pass. A third pass can then be used to form a continuous weld along the entire length of the stringer.

Uma vez que as soldas estão completas a zona afetada pelo calor pode ser adicionalmente tratada termicamente para aliviar as tensões internas.Once the welds are complete the heat affected zone can be further heat treated to relieve internal stresses.

Uma vez que a longarina soldada resfriou suficientemente, todos os conjuntos de prendedor podem ser abertos para permitir a remoção da longarina da ponte. O gabarito e o método acima descritos são vantajosos pelo fato de que o processo de fabricação da longarina é menos trabalhoso e mais repetível do que os métodos da técnica anterior. Especificamente, a utilização de múltiplos conjuntos de retenção ao longo do comprimento da ponte, em combinação com a soldagem de lado duplo como acima descrito, permite uma fabricação repetível de longarinas soldadas que atendem as especificações de projeto para cambagem, curvatura e inclinação no momento que a longarina é liberada da ponte. Isto reduz o requisito da técnica anterior para que técnicos especializados corrijam o empenamento e tragam a longarina soldada em conformidade com as especificações de projeto. Nos métodos da técnica anterior, o detalhamento da longarina soldada (por exemplo, o corte de furos e os contornos de extremidade) deve ser retardado até após os técnicos terem corrigido o empenamento, porque este é o único modo para assegurar que os furos estejam apropriadamente localizados sobre a longarina acabada. No entanto, quando utilizando o gabarito e o método a-cima descritos, a repetibilidade do processo de soldagem significa que o detalhamento pode ser implementado antes dos membros de alma e flange serem soldados juntos. Isto, por sua vez, permite que métodos automatizados, tal como os cortadores de plasma ou laser numericamente controlados por computador (CNC), sejam utilizados para este processo, adicionalmente reduzindo os requisitos de trabalho enquanto aperfeiçoando a qualidade da longarina acabada.Once the welded beam has sufficiently cooled, all fastener assemblies can be opened to allow removal of the beam from the bridge. The jig and method described above are advantageous in that the stringer manufacturing process is less labor intensive and more repeatable than prior art methods. Specifically, the use of multiple retainer assemblies along the length of the bridge, in combination with double-sided welding as described above, allows for repeatable fabrication of welded stringers that meet design specifications for cambering, bending and tilting at the time of use. the stringer is released from the bridge. This reduces the prior art requirement for skilled technicians to correct the warp and bring the welded beam in accordance with design specifications. In prior art methods, the detailing of the welded beam (for example, hole cutting and end contours) should be delayed until after the technicians have corrected the warping, as this is the only way to ensure that the holes are properly located over the finished stringer. However, when using the template and method described above, repeatability of the welding process means that detailing can be implemented before the core and flange members are welded together. This in turn allows automated methods, such as computer numerically controlled (CNC) plasma or laser cutters, to be used for this process, further reducing work requirements while improving the quality of the finished stringer.

Na descrição acima, os membros de alma e de flange são cortados e detalhados antes de serem montados no leito e soldados juntos. É contemplado que isto normalmente requererá também o corte da alma e do flange para formar a cambagem e a curvatura, respectivamente. Na maioria dos casos as especificações de projeto para as longarinas de locomotiva são dispostas em coordenadas retangulares, ignorando a cambagem e a curvatura, as quais são especificadas separadamente. Neste caso, as localizações especificadas de cada característica (bordas, furos, etc.) da longarina acabada devem ser apropriadamente torcidas para acomodar a cambagem e a curvatura especificadas. Na Figura 8 está mostrada esquematicamente a conversão de um desenho que mostra a longarina acabada, carregada em um conjunto de dados que representa o percurso de um cabeçote de corte para obter o blanque pré-cortado requerido. Um fluxograma que ilustra um método representativo executado pelo aparelho da Figura 8, está apresentado na Figura 9. O método diretamente análogo pode ser utilizado para executar a operação de distorção sobre o membro de flange, o que estabelece a curvatura especificada.In the above description, the core and flange members are cut and detailed before being bed mounted and welded together. It is contemplated that this will usually also require cutting the web and flange to form camber and camber respectively. In most cases the design specifications for locomotive stringers are arranged in rectangular coordinates, ignoring camber and camber which are specified separately. In this case, the specified locations of each feature (edges, holes, etc.) of the finished beam must be properly twisted to accommodate the specified camber and camber. Figure 8 shows schematically the conversion of a drawing showing the finished beam, loaded into a data set representing the path of a shaving head to obtain the required pre-cut blanking. A flow chart illustrating a representative method performed by the apparatus of Figure 8 is shown in Figure 9. The directly analogous method can be used to perform the distortion operation on the flange member, which establishes the specified curvature.

Referindo à Figura 8 um desenho das dimensões acabadas da alma W está mostrado em 100. Este desenho deve, é claro, ser gravado em uma memória não transiente para acesso por um programa de computador para exibição em um dispositivo de computação 100. As dimensões estão mostradas em dimensões lineares x e y de um dado flutuante como é convencional. Como uma primeira etapa, a cambagem especificada (a qual é normalmente definida como um deslocamento linear e o comprimento requerido da alma são utilizados para determinar o arco de cambagem, o qual é o setor de um círculo que estende pelo comprimento da alma, e tem uma altura máxima que corresponde à cambagem especificada. Esta etapa pode ser executada ou graficamente (por exemplo, utilizando um software de desenho adequado) ou analiticamente, como desejado. Um método gráfico representativo que utiliza o Autocad® é como segue: Para estabelecer os dados ajustados utilizados para controlar o cabeçote de corte, o comprimento de alma L requerido e a cambagem especificada Y2 são utilizados para gerar um arco de um círculo para representar a borda inferior da alma W. Isto é feito estabelecendo um par de pontos espaçados por uma distância L e um terceiro ponto a meio caminho entre o par de pontos e deslocado pela cambagem Y2. Estes pontos estão indicados em ABC respectivamente na Figura 8.Referring to Figure 8 a drawing of the finished dimensions of the core W is shown at 100. This drawing must, of course, be recorded in non-transient memory for access by a computer program for display on a computing device 100. The dimensions are shown in x and y linear dimensions of a floating data as is conventional. As a first step, the specified camber (which is usually defined as a linear displacement and the required web length is used to determine the camber arc, which is the sector of a circle that extends over the web length, and has a maximum height that corresponds to the specified camber.This step can be performed either graphically (for example using suitable design software) or analytically as desired.A representative graphical method using Autocad® is as follows: To establish the data Adjustments used to control the cutting head, the required core length L and the specified camber Y2 are used to generate an arc of a circle to represent the lower edge of the core W. This is done by establishing a pair of points spaced a distance apart. L is a third point midway between the pair of points and offset by camber 2. These points are indicated in ABC respectively. See Figure 8.

Utilizando os pontos ABC, o programa de desenho de CAD que executa no dispositivo de computação gera uma cadeia de dados representativa de um arco de um círculo que passa através dos pontos AB e C. O raio R e o centro O deste círculo são determinados.Using points ABC, the CAD drawing program running on the computing device generates a data chain representative of an arc of a circle passing through points AB and C. The radius R and center O of this circle are determined.

Utilizando o raio R e o comprimento de alma L, o ângulo S entre os pontos de extremidade do arco pode ser estabelecido como L = R^. Cada ponto de extremidade fica sobre o arco deslocado s/2 do ponto médio do arco, e fica deslocado por uma pequena distância dos pontos A, B, como indicado em A', B‘ na Figura 8.Using the radius R and the web length L, the angle S between the arc endpoints can be set to L = R ^. Each endpoint is on the arc displaced s / 2 from the midpoint of the arc, and is displaced a short distance from points A, B, as indicated in A ', B ‘in Figure 8.

Utilizando um dos pontos finais A', B' como um dado, as coordenadas Cartesianas das são convertidas em coordenadas polares com a dimensão x correspondendo a Ryn, e a coordenada y como R + yn. Por exem- pio, o centro, (xi y-ι) da abertura é transformado em coordenada polares (R + y-ι, γ^. O raio da abertura é especificado e a periferia do furo pode então ser determinada, ou como coordenadas polares ou Cartesianas. Cada uma das coordenadas podem então ser montada em um conjunto de dados que representa os pontos do blanque que deve formar a alma, e armazenadas em uma memória não transiente no dispositivo de computação. O conjunto de dados é então transformado pelo dispositivo de computação em um conjunto de comandos para controlar o cabeçote de plasma ou uma ferramenta de corte similar e cortar o blanque para ter as características requeridas. A alma pode então ser montada utilizando as o-perações como mostrado nas Figuras 4 a 7.Using one of the end points A ', B' as data, the Cartesian coordinates of are converted to polar coordinates with the dimension x corresponding to Ryn, and the y coordinate to R + yn. For example, the center, (xi y-ι) of the aperture is transformed into polar coordinates (R + y-ι, γ ^.) The radius of the aperture is specified and the periphery of the hole can then be determined, or as coordinates. Each coordinate can then be assembled into a data set that represents the points of the soul-forming blanque, and stored in non-transient memory in the computing device. The data set is then transformed by the device. of computation into a set of commands to control the plasma head or similar cutting tool and cut the blanking to have the required characteristics.The core can then be assembled using the operations as shown in Figures 4 to 7.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Welding template for use when welding a core member to a flange member to produce a stringer, the welding template comprising: an elongated bed having a pair of opposite longitudinal edge rails; and a plurality of fastener assemblies mounted at spaced intervals along each of the longitudinal edge rails; wherein each clamp assembly is selectively movable between an open configuration in which a welding head may move past the clamp assembly while welding the core member to the flange member and a closed configuration in which the clamp assembly is operative to clamp. the core member and the flange member in a predetermined orientation with respect to each other.

A welding jig according to claim 1, wherein each clamp assembly comprises: a movable upper clamp assembly hinged between an open position and a closed position, the upper clamp assembly including a plurality of adjustable stops configured to define the tops against which the flange and web members may be pressed to establish their respective position and orientation, and an actuator configured to press the web member into engagement with the flange member; and a movable side fastener assembly hinged between an open position and a closed position, the side fastener assembly including an actuator configured to press the web member into coupling with at least two of the adjustable upper fastener assembly stops.

A welding jig according to claim 2, further comprising a plurality of alignment actuators mounted at spaced intervals along the elongate bed, the alignment actuators being configured to press the coupling flange member with at least one adjustable stops of each of the upper clamp assemblies.

Welding template according to claim 1, wherein the elongate bed and the plurality of fastener assembly cooperate to define a predetermined camber of the beam.

A welding jig according to claim 4, wherein the elongate bed comprises a plurality of flange support plates mounted at spaced intervals along the bed, a respective height dimension of each flange support plate accompanying the camber. predetermined.

A welding jig according to claim 4, wherein each fastener assembly comprises an upper fastener configured in the closed configuration of the fastener assembly to force the web member into engagement with the flange member.

Welding template according to claim 1, wherein the plurality of fastener assembly cooperates to define a predetermined bend of the beam.

A welding jig according to claim 7, wherein each fastener assembly comprises: a pair of adjustable stops configured to define, in the closed configuration of the fastener assembly, an end cap for the core member; and a side fastener configured in the closed configuration of the fastener assembly to force the web member into engagement with the adjustable stops; wherein the respective adjustable stop adjustments of each of the fastener assemblies are selected to establish the predetermined curvature.

A welding jig according to claim 1, wherein the elongate bed and the plurality of fastener assemblies cooperate to define a predetermined inclination of the core member relative to the flange member.

The welding template of claim 9, wherein each clamp assembly comprises: a pair of adjustable stops configured to define, in the closed configuration of the clamp assembly, an end cap for the core member; and a side fastener configured in the closed configuration of the fastener assembly to force the web member into engagement with the adjustable stops; wherein the respective adjustable stop adjustments of each of the fastener assemblies are selected to establish the predetermined inclination.