CS205016B2 - Způsob svařování válcových předmětů kruhového průřezu a zařízení k lebo provádění - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu svařování válcových předmětů kruhového průřezu obvodovým svarem a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Nádoby aktivní zóny jaderného reaktoru představují v důsledku své neobvyklé hmotnosti a rozměrů složité svařovací problémy, které se v jiných výrobních operacích nevyskytují. Nádoby aktivní zóny v tlakovodních jaderných reaktorech nesou vnitřní části reaktoru a součásti jádra a jsou neseny horní přírubou na vnitřním okraji nejhořejší části tlakové nádoby reaktoru. Obecně se skládá nádoba aktivní zóny reaktoru ze čtyř jednotlivých součástí, a to z horní prstencové kruhové příruby, z horní válcové nádoby, z dolní válcové nádoby a ze spodní nosné desky, které jsou spolu svařeny. Soustava složená z horní příruby a z horní a dolní válcové nádoby tvoří válcový kus, jehož jeden konec je uzavřen spodní nosnou deskou. Přibližná výška celé soustavy je asi 9 m a vnitřní průměr přibližně 3,5 metrů. Tloušťka dolní a horní válcové části je nepatrně přes 5 cm. Třebaže spodní nosná deska zabírá pouze něco přes 50 cm celkové výšky soustavy, přispívá svou hmotností 27 t značně k celkové hmotnosti, jež je přibližně 73 t.

Oba obvodové svarové spoje, které spoju2 jí spodní nosnou desku s dolní válcovou částí a dolní a horní válcovou část, jsou velice důležité a musejí být vysoce kvalitní, aby si válcové nádoby při svařování zachovaly přesné rozměry. Tak například konstrukce vyžaduje, aby podélné smrštění mezi dvěma válcovými kusy nebo podobnými členy leželo v rozmezí tolerancí 0,102 cm, a rovnoběžnost horní příruby vzhledem k nosné desce musí při podélném smrštění ležet v tolerančních mezích 0,05 cm; smrštění na průměru musí být u každého obvodového svaru konstantní po celém obvodu 360 °C svařovací zóny, aby deformace byly minimální a aby kolncidence os x a y mezi horní přírubou a nosnou deskou ležela v tolerančním rozmezí 0,05 cm.

V důsledku těchto přísných požadavků se svary provádějí tak, že válce jsou ve svislé poloze a svařování se provádí ve vodorovné rovině. Kdyby svařovací tolerance byly obvyklé a hmotnostní rozložení mezi jednotlivými součástmi příznivější, bylo by možné použít běžné svařovací praxe, spočívající ve vodorovném natáčení válců pod svařovacím hořákem. V důsledku uvedených rozměrů je však samozřejmé, že taková běžná technika by měla velmi pravděpodobně za následek porušení souososti jednotlivých součástí po dokončeném svaření. Takové deforma205016

203016 ce jsou však při konstrukci jaderného reaktoru nepřípustné.

Ke splnění těchto požadavků se dosud svařování provádí tak, že úseky nádoby se svařují na stojato a jeden úsek spočívá na druhém. Při tom se svařování provádí ručně v různých místech podél svarové spáry, jednak aby vznikl kvalitní svar, jehož jakost se zjišťuje rentgenem, a jednak aby se zabránilo smrštění a deformaci. Obvykle je však velice nesnadné, vytvořit svary, které vyhovují jak jakostním, tak rozměrovým požadavkům, poněvadž je velmi obtížné rozložit teplo současně a stejnoměrně kolem každého svařovacího místa. Normálně jsou nezbytné četné opravy, přičemž čas a vynaložené náklady jsou nadměrně vysoké. Místní opravy chybných svarů mají za následek další neúnosné deformace.

Účelem vynálezu je umožnit výrobu vysoce kvalitních svařovaných spojů ve velkých válcových nádobách nebo podobných konstrukčních jednotkách velice přesným, předvídatelným a řízeným způsobem tak, aby deformace svařovaných dílů byly co nejmenší.

Předmětem vynálezu je způsob svařování válcových předmětů kruhového průřezu obvodovým svarem, při němž se podél svarové spáry současně vyrábějí v podstatě identické svary ve velkém počtu jednotlivých paprskově souměrných svařovacích poloh. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se svařování reguluje ve smyslu přivádění stejného množství tepla ke svarům v každé ze svařovacích poloh, a v udržení stejného poměru tepelného příkonu k objemu přídavného kovu podél svarové spáry v každé ze svařovacích poloh v jakémkoliv daném okamžiku během pohybu svařovacích poloh vzhledem ke svarové spáře.

Vynález se rovněž týká zařízení k provádění tohoto způsobu, které obsahuje stůl, otočný kolem svislé osy a nesoucí válcový předmět, jehož osa splývá s osou otáčení otočného stolu, a soustavu svařovacích souprav, jejichž elektrody jsou nastavitelné ke svarové spáře ve stěnách válcového předmětu; podle vynálezu jsou svařovací soupravy uloženy na svislém středním sloupu, který prochází otočným stolem uvnitř válcového předmětu a jsou umístěny vedle stěn válcového předmětu a rozmístěny paprskově souměrně.

Způsob podle vynálezu, prováděný v zařízení podle vynálezu, omezuje deformaci vznikající smršťováním tím, že zajišťuje stejný poměr tepelného příkonu k objemu přídavného kovu, naneseného v současném okamžiku do svaru v každé z jednotlivých svařovacích poloh. Parametry, jako je napětí oblouku, přívod drátu, svařovací proud a rychlost otáčení stolu, se udržují na konstantních hodnotách, aby se zajistilo, že tento poměr je identický v každém svařovacím místě v jakémkoli okamžiku. Vynález umožňuje vyrobit vysoce kvalitní svarové spoje velkých válcových nádob nebo podobných předmětů velice přesným řízeným a reprodukovatelným způsobem.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příkladem provedení, znázorněným na výkresech, kde značí obr. 1 schematický pohled na příkladové svařovací polohy, kterých lze využít podle vynálezu, obr. 2A nárys horní části svařovacího zařízení, obr. 2B nárys dolní části svařovacího zařízení z obr. 2A, obr. 3 půdorys stanice obsluhy na středním sloupu z obr. 2A, obr. 4 bokorys stanice obsluhy na středním sloupu z obr. 2A, obr. 5 bokorys sledovacího systému přiřa- _i zeného každému svařovacímu ramenu, obr. 6 půdorys sledovacího systému, obr. 7 v dílčím řezu nárys sledovacím systémem, obr. 8 v dílčím řezu půdorys vedení sva- * řovacího vozíku a mechanické zarážky, obr. 9 půdorys bezpečnostního mechanismu proti pádu svařovacího vozíku, obr. 10 bokorys bezpečnostního mechanismu z obr. 9 v uvolněné poloze, obr. 11 anologický pohled na bezpečnostní mechanismus, avšak v zablokované poloze, obr. 12 pohled na jeden svařovací ovládací panel z obr. 2A, obr. 13 schéma ovládacího obvodu k programování svařovacího proudu, obr. 14 schéma obvodu k udržování polohy svařovací elektrody vůči svarové spáře, obr. 15 schéma obvodu k ovládání svislého a vodorovného pohybu svařovacího ramene, obr. 16 schéma programovacího obvodu pro přívod horkého přídavného kovu, obr. 17 schéma zpožďovacích obvodů v programovacím obvodu z obr. 16 a obr. 18 schéma zapojení polohového servomechanlsmu sloužícího k zahřívání přídavného kovu.

Při svařování velkých válcových předmětů, např. nádoby aktivní zóny jaderného reaktoru, jsou jednotlivé svařovací polohy 10 i (obr. 1] Umístěny paprskovitě proti sobě a souměrně kolem osy 12, protínající svislou osu 14 nádoby 16.

Obr. 2A a 2B ukazují horní a dolní Část _y zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, které má dva vnější sloupy a jeden odnímatelný vnitřní střední sloup k uložení svařovacích souprav proti sobě o 180 °C uvnitř i vně svařované nádoby. Zařízení obsahuje otočný stůl 18, na němž je soustředně svisle uložena nádoba 16, souosá s otočným stolem 18. Pod středem otočného stolu 18 je uložena pevná podpěrná objímka 20, do které zapadá kuželový vodicí čep 22 středního sloupu 24, jenž je tak přesně zajištěn ve svislé poloze. Otočný stůl 18 pro toto použití je dimenzován tak, aby unesl soustředné zatíže205016 ní přibližně 180 t, to znamená bodové zatížení 180 t ve statických podmínkách a dynamické zatížení 180 t při soustředném namáhání. Průměr otočného stolu 18 je asi 5 m.

Horní povrch otočného stolu 18 je hladce obroben a je opatřen řadou otvorů k upevnění upínadel 26 (obr. 2B), jež udržují nádobu 16 v soustředné poloze vůči středu otočného stolu 18.

Na dolní straně otočného stolu 18 je uloženo samostatné patní ložisko 28. Kruhová dráha na obvodu na dolní straně otočného stolu 18 je rovněž obroušena a nese pomocná ložiska 30 a desky 32 podléhající rychlému opotřebení, jež rovněž slouží jako dráha pro elektricky uzemněná kluzadla 34. Jak již bylo uvedeno, nosič dolního ložiska je opatřen kuželovou objímkou 20 pro nasazení vodícího čepu 22 středního sloupu 24. Část objímky 20 vyčnívá pod úroveň země do takové hloubky, aby měl střední sloup 24 dostatečnou stabilitu. K usnadnění vyjímání středního sloupu 24 je v dolní části pod objímkou 20 umístěn hydraulický zdvihák 36 s nosností 90 t. Hydraulický zdvihák 36 je ovládán zvnějšku a slouží k vysunutí vodícího čepu 22 z objímky 23, když se má střední sloup 24 vysunout.

Pod otočným stolem 18 je uložena soustava uzemněných kluzadel 34, která jsou zatížena pružinami, mají proudovou zatížitelnost 2000 A doplňují zemnicí elektrický obvod a chrání ložiska proti svařovacímu proudu.

Otočný stůl 18 je uváděn do rotačního pohybu pomocí přesného čelního ozubeného kola 38, které probíhá po obvodu otočného stolu 18 a zajišťuje hladkou regulovatelnou rotační rychlost, která se dá spojitě nastavovat, například v mezích od 0,0053 do 0,058 ot/min + 2 °/o. Ozubené kolo 38 je poháněno motorem 40, jenž je uložen vedle otočného stolu 18. Výkon se přenáší z motoru 43 na ozubené kolo 38 přes převodovku 42 (obr. 2B).

Střední slup 24 je umístěn uvnitř svařované nádoby 16 a zajištěn na dolním konci vodicím čepem 22, jenž prochází středovým otvorem v otočném stole 18 do objímky 23. Horní konec středního sloupu 24 je stabilizován pomocnou plošinou 44, která je podepřena vně obvodu otočného stolu 18. Horní konec středního sloupu 24 je opatřen kuželovým nástavcem 46 a objímkou, která je souosá s otvorem 96 v pomocné plošině 44.

Kuželový nástavec 46 na horním konci středního sloupu 24 může také sloužit k nasazení konstrukčního nástavce, kterého se používá při svařování velice dlouhých nádob pro velké jaderné reaktory. Použití odnímatelného nástavce usnadňuje manipulaci se středním sloupem 24, aniž je třeba používat podstatně delšího pevného sloupu pro svařování velkých jednotek.

Na středním sloupu 24 je uložen můstek 48, který je svisle pohyblivý a opatřený dvěma svařovacími rameny 50 a nosnou plošinou 52. Obě svařovací ramena 53 Jsou stejná a jsou upravena s přiměřeným přesazením tak, aby svařovací elektrody 54, umístěné na vodorovných nástavcích každého svařovacího ramene 50, ležely na společném průměru a souose se svařovacími elektrodami 56 na vnějších sloupech 88.

Zdvihání nosné plošiny 52 a můstku 47 a vozíku 58 se provádí střídavým brzdovým elektromotorem spojeným s redukčním převodem, přičemž dvě řetězová kola 60, spojená s motorem, jsou opásána řetězem 62. Řetěz 62 je jedním koncem připevněn k vozíku 58 a druhým koncem k protizávažím 64, jež Jsou umístěna uvnitř válcové trouby 66 ve středním sloupu 24.

Vozík 58 je krabicové konstrukce, aby se deformace způsobená krutém snížila na minimum. Na vozíku 58 jsou uloženy soustavy válečků 68 a na středním sloupu 24 jsou upraveny záběrné nástavce 70, které zajišťují správné nastavení vozíku 58 a svařovacích ramen 50.

Každé svařovací rameno 50 je tvořeno skříňovou konstrukcí 72 (obr. 3), která je poháněna ozubenou tyčí, připevněnou ke straně svařovacího ramene 50. Dráha pohybu svařovacího ramene 50 je přibližně 90 centimetrů. Ozubená tyč svařovacího ramene 50 je poháněna přes pastorek střídavým brzdovým elektromotorem, který je přes redukční převod spojen s pastorkem. Hnací mechanismus je upraven tak, že je reverzní. K zajištění nastavení správné polohy je upraveno blokovací ústrojí, které sestává z ozubení zabírajícího s ozubením na svařovacím rameni 50.

Na středním sloupu 24 je upravena soustava svisle nad sebou umístěných otvorů 74, jejichž vzdálenost je přibližně 10 cm (obr. 4). Do těchto otvorů 74 zapadá solenoidem ovládaný kolík 76 (obr. 8J, který tvoří mechanickou zarážku proti poklesu vozíku 58 při případné poruše řetězu 62 nebo pohonu. Ovládací obvody jsou upraveny tak, že vozík 58 se pohybuje tak dlouho, až kolík 78 západně od. jednoho otvoru 74. Přídavné elektrické zapojení, které bude popsáno v dalším, zabraňuje funkci svařovacího zařízení do té doby, než kolík 76 zapadne do některého otvoru 74.

Jak ukazují obr. 9, 10 a 11, je upraven bezpečnostní mechanismus 78 proti pádu, což je pružinou zatížený mechanismus, umístěný na každém vozíku 58 a uváděný v činnost poklesem napětí řetězu 62. Jakmile k tomu dojde, zapadne západka 80 do ozubeného hřebene 82, přivařeného ve svislé poloze ke střednímu sloupu 24. Obr. 10 a 11 ukazují bokorys bezpečnostního mechanismu 78 v uvolněné a zablokované poloze a obr. 9 znázorňuje půdorys bezpečnostního mechanismu 78 v uvolněné poloze.

Silové a ovládací kabely 84 (obr. 2A, 2B) jsou připojeny k horní části středního sloupu 24 a vedou dolů k vozíku 58. Kromě nor205016 málních ovládacích kabelů a svařovacích přívodů jsou na každém vozíku 58 vzduchové výpuste a odsávací ventilátor s pružným potrubím, které zajišťují proudění čerstvého vzduchu, aniž vytvářejí průvan, jenž by mohl nepříznivě ovlivnit ochranný plyn ve svařovací zóně. Mimoto je na každé stanici 86 obsluhy (obr. 2A) a v dalším neznázorněném místě v určité vzdálenosti upraveno interkomnnikační zařízení, které zajišťuje koordinaci obsluhy během funkce zařízení.

Po obou stranách otočného stolu. 18 je uložen vnější sloup 88. Oba tyto sloupy 88 jsou v podstatě konstrukčně stejné jako střední sloup 24, pouze s tím rozdílem, že každý má jediné svařovací rameno 50. Tato ramena 50 leží diametrálně proti sobě na stejné přímce jako svařovací elektrody 54 středního sloupu 24,

Nosné plošiny 52, 53 na středním sloupu 24 a na vnějších sloupech 88 mají vodorovné nástavce 90, které vyčnívají ke svarové spáře 92, aby obsluha mohla sledovat svařování z těsné blízkosti.

Obdélníková pomocná plošina 44 spojuje dya svislé nosníky 94, které leží vně obvodu otočného stolu 18. Tato pomocná plošina 44 zajišťuje zároveň přístup obsluhy k vozíkům 58, 59 a slouží k uložení silových a ovládacích elektrických vodičů, které napájejí střední sloup 24 a vnější sloupy 88. Otvor 9S v předním konci pomocné plošiny 44 slouží pro průchod jeřábového lana a nástavce středního sloupu 24, když je pracovní plošina 44 ve vodorovné poloze. Odnímatelné sekce pomocné plošiny 44 umožňují snadný a bezpečný přístup obsluhy k vozíku 58 na středním sloupu 24, Pomocná plošina 44 je připojena ke šneku 98 a ke kluzné tyči 188, takže plošina 44 se může snadno zdvíhat do nejrůznějších úrovní nezbytných pro svařování nádob 16 různých svislých rozměrů. Pomocná plošina 44 je rovněž výkyvná kolem jedné ze svých oper, aby se mohla vykývnout od středního sloupu 24 při ukládání a vyjímání středního sloupu 24 a nádoby 16, což se provádí vrátkem hnaným elektromotorem.

Svařovací souprava 102 je připojena ke konci každého svařovacího ramena 50 pomocí adaptéru 108, přičemž každá svařovací souprava 102 je identická s ostatními, takže všechny soupravy jsou zaměnitelné. K adaptéru 106 je připojeno klužátko 104 (obr. 2A a 4), které má dráhu pohybu 15 cm a umožňuje jemné svislé nastavení svařovací soupravy 102. Kuzátko 104 je uváděno do pohybu motorem 108 se šnekem. Když je ovládací ústrojí sledovacího obvodu v poloze pro automatický provoz, provádí se svislé nastavování vnitřních svařovacích elektrod 54 a vnějších svařovacích elektrod 56 vůči svarové spáře 92 pomocí tohoto svislého kluzátka 104, jak bude popsáno v souvislosti s vysvětlením sledovacího systému.

Sledovací systém (obr. 2A, 3, 4, 5, 6 a 7), který udržuje svislé nastavení svařovacích elektrod 54, 56 vůči svarové spáře 92, sestává z pružinou zatíženého sledovacího ramene 110, které vyčnívá do strany ze základní desky 107 a dotýká se svarové spáry 92. Na vnějším konci sledovacího ramene 110 je upravena kulička 112 v držáku, která jede přímo ve svarové spáře 92. Sledovací rameno 110 je uloženo na základní deisce 107 pomocí objímky 114, která umožňuje vertikální pohyb sledovacího ramene 110 při jeho pohybu ve svarové spáře 92, která se pohybuje při otáčení otočného stolu 180. Vertikální pohyb sledovacího ramene 110 je snímán mikrospínači 16, umístěnými na jeho obou stranách, které převádějí svislý pohyb na elektrický výstupní signál, jenž charakterizuje směr tohoto pohybu. Tento výstupní signál slouží k ovládání motoru 108 se šnekem a tím ke zpětnému přemístění svařovacích elektrod 54, 56 proti svarové spáře 92. S výhodou je kulička 112 v držáku umístěna na sledovacím rameni 110 co nejblíže svařovací hlavy, aniž překáží obsluze při vizuální kontrole sváření. Podle vynálezu lze použít zpožďovacího obvodu s malým časovým zpožděním, které odpovídá době, kterou potřebuje svarová spára 92 k proběhnutí vzdálenosti mezi svařovací elektrodou 54, 56 a kuličkou 112 v držáku na sledovacím rameni 110; po této době zpoždění se teprve uvede v činnost motor 108 se šnekem, který nastaví zpátky svařovací hlavu do žádané polohy. Tím vznikne uzavřená regulační smyčka, která neustále opravuje polohu svařovací hlavy vzhledem ke svaru.

Ke svislému kluzátku 104 je připevněn oscilátor 118 svařovací hlavy, například oscilátor typu Auto Are Model 4S10C, výrobek firmy Auto Arc-Weld Manufacturing Co., Cleveland, Ohio. V tomto případě oscilátor 118, který je nejlépe patrný z otor. 4, zajišťuje řízený zdvih do 7,6 cm s nastavitelnou prodlevou na obou koncích, která umožňuje zastavení svařovací elektrody na koncích kmitů na předem stanovenou dobu.

K oscilátoru 118 je připojena řídicí hlava 120 pro regulaci napětí oblouku, například typu Lindě Model čís. HWH-3, výrobek firmy Union Carbide Corporation, New York, Lindě Division. Řídicí hlava 120 je v tomto případě použita se svařovacím borákem typu JW-27 Lindě. Řídicí hlava 102 k regulaci napětí oblouku se skládá z reverzního krokového motoru, vřetena, recirkulační svírky a přesného kluzátka. Krokový motor otáčí hřídel vřetene, který zdvihá a spouští recirkulační svírku. Pohyblivá část kluzátka je spojena přímo s recirkulační svírkou, takže je zdvihána a spouštěna svírkou, jež nese svařovací elektrodu. Adaptér nesoucí svařovací elektrodu je připevněn svorníky přímo k pohyblivé části kluzátka. Diferenciální zesilovač, spojený s hlavou 120, snímá, jaík bude vysvětleno v dalším, napětí mezi svařovací elektrodou a obrobkem a srovnává toto napětí s předem stanoveným napětím, které udává žádanou délku oblou9 ku mezi elektrodou a svarem. Když skutečné napětí má jinou hodnotu, krokový motor se uvede v činnost a přestaví elektrodu do správné vzdálenosti od svaru. Tím je udržována konstatní délka oblouku během celého svařování.

Svařovací elektroda 54, 56 tvoří nedílnou součást každé svařovací soupravy 192. Její těleso nese plynovou čočku, která zajišťuje stabilní proud ochranného plynu s rozptylem až do 2,54 cm, aby oblast svařování byla dobře viditelná. Elektroda a silový kabel jsou chlazeny vodou, která prochází vnitřními vodními kanály, jež jsou připojeny k pomocné plošině 44 na středním sloupu 24.

Přiváděč 122 horkého svařovacího drátu 139 (obr. 3 a 4) je umístěn v bezprostřední blízkosti každé svařovací elektrody a tvo* ří zdroj předehřátého přídavného materiálu, který je navinut na cívce 124. Přiváděč 122 sestává tedy z cívky 124 svařovacího drátu 130, který je poháněn pohonem 126 a je ve* den kontaktní trubicí 128 ke svarové spáře 92 na nádobě 16 do místa v bezprostřední blízkosti za svařovací elektrodou 54 ve směru pohybu nádoby 16. Mezi nádobou 16 a kontaktní trubicí 128 je zapojen střídavý zdroj, takže svařovacím drátem 130 prochází střídavý proud, odporově jej zahřívá a teprve zahřátý drát přichází do svarové spáry 92.

Jak bude zřejmé z následujícího popisu, přívod svařovacího drátu je modifikován podle vynálezu tak, aby bylo možno řídit množství svarového· kovu ve svarové spáře podle energie přiváděné do svařovací elektrody.

Kromě toho je intenzita střídavého proudu procházejícího svařovacím drátem 130 řízena v závislosti na rychlosti, jakou se drát 130 ukládá ve svarové spáře 92.

Rychlost ukládání svařovacího drátu při jednom svařovacím pochodu se podle vynálezu mění programovaným způsobem. Aby se toho dosáhlo, mění se energie přiváděná do svařovací elektrody. Kromě toho lze měnit výkon pohonu 126 pro přívod svařovacího drátu, analogickým způsobem, aby bylo možno řídit ukládání přídavného materiálu * ve svarové spáře. Pohon 126 přívodu svařovacího drátu pohání tachometr, jehož elektrický výstupní signál udává rychlost ukládání materiálu ve svarové spáře 92. Výstup, ní signál tachometru se vede jako zpětná vazba do ovládacího ústrojí přívodu svařovacího drátu, čímž se zajišťuje žádaná rychlost ukládání přídavného materiálu. Programovací obvody pro přivádění svařovacího drátu současně řídí rychlost přivádění svařovacího drátu a velikost topného proudu.

K vozíku 58 na středním sloupu 24 je připevněna nosná plošina 52 a k vozíkům 59 obou vnějších sloupů 88 jsou připojeny plošiny 53. Nosná konstrukce z úhelníků, vyztužená táhly a napínadly, podpírá mřížoví obou plošin 52 a 53, na kterém stojí obsluhující osoba. Přídavné sekce na obou ploši205016 nách 52, 53 a napínací kabely umožňují přizpůsobení k různým velikostem svařované nádoby 16, přičemž k upevnění přídavných sekcí slouží neznázorněné příložky. Tyto přídavné sekce jsou obecně znázorněny vodorovnými nástavci 99 na obr. 3.

Potrubní soustava přivádí vzduch, chladicí vodu, plyn k elektrodě, plyn pro svařování a profukovací plyn do vhodných míst pomocí nezaměnitelných, rychle odipojovatelných tvarovek, uzavíraných na obou koncích. Velikost a materiál potrubí jsou zvoleny tak, aby v dopravovaném médiu docházelo jen k nepatrnému poklesu tlaku a aby potrubí toto médium nepropouštělo. Tak například lize pro plynová potrubí použít jako materiálu nylonu a pro vodní a vzduchová potrubí polyethylenu. Všechny systémy znázorněné na výkresech jsou vhodné pro použití svařovací soupravy ke svařování wolframovou elektrodou v ochranné atmosféře netečného· plynu, je však samozřejmé, že podle vynálezu lze použít i jiných svařovacích postupů, které dávají přesné a reprodukovatelné svary.

Každé svařovací rameno 50 je opatřeno ovládacím panelem 132, přičemž všechny tyto panely jsou identické a zaměnitelné s ostatními panely spojenými s ostatními svařovacími soupravami 102. Na každém panelu 132 jsou polohově optimálně umístěny ovládače pro jednotlivé svařovací operace, jak ukaízuje obr. 12. Pro ty funkce, které nejsou normálně potřebné během skutečné svařovací operace, je upraven druhý ovládací panel 134, umístěný na každé stanici 86 obsluhy.

Zaměnitelné ovládací panely 132 mají ovládač 136 pro pohyb svařovacího ramene 50 dovnitř, ovládač 138 pro pohyb svařovat čího ramene 50 ven, ovládač 140 pro pohyb můstku 48 nahoru, ovládač 142 pro pohyb můstku 48 dolů, ovládač 144 k nastavování výšky svařovací hlavy, ovládač 146 k nastavování svařovací mezery, ovládač 148 k hrubému a jemnému nastavování proudu pro zahřívání svařovacího drátu, ovládač 150 k nastavování svařovacího stejnosměrného proudu, ovládač 152 k nastavení oscilátoru 118, ovládač 154 ik nastavení přívodu svařovacího drátu, ovládač 156 k nastavování profukovacího plynu, ovládač 158 k automatickému nastavování napětí svařovací hlavy, ovládač 166 pro automatický přívod svařovacího drátu, ovládač 162 k nastavování proudu do svařovací hlavy, ovládač 162 k natáčení otočného stolu 18, ovládač 166 ke spouštění a zastavování svařování a bezpečnostní spínač 168 k úplnému zastavení celého zařízení. Kromě toho je upraven sdružený kontrolní spínač 173, který zabraňuje pohyb stanice 88 obsluhy na středním sloupu 24, pokud není vyslán rozkaz k pohybu do obou stanic 86. Dále je na ovládacím panelu 132 upraven spínací klíč 172, který přerušuje logické obvody sdružených kontrolních spínačů a umožňuje pohyb stanice s je203016

12 dinou obsluhou. Kromě ovládačů na ovládacím panelu 132 jsou upraveny ukazatele 174 s přímým číselným údajem, a to ukazatel 176 napětí oblouku, ukazatel 178 rychlosti přívodu svařovacího drátu a ukazatel 180 svařovacího proudu. Ovládače umístěné na druhém ovládacím panelu 134 zahrnují ovládače k nastavování prodlev na pravém a levém konci kmitu oscilátoru, ovládače pro rychlost oscilátoru 118, pro šířku oscilací, ovládač pro normální rychlost přívodu svařovacího drátu, řízení citlivosti napětí oblouku, dodatečné proudění plynu po zastavení, dále ovládač čerpané vody a ovládač smyslu otáčení otočného stolu 118.

Obvody, které tvoří součást zařízení podle vynálezu, slouží k počátečnímu zvětšování hloubky svarové vrstvy s časem během daného svařovacího postupu, až se dosáhne pevné, předem stanovené hloubky. Je třeba mít na paíměti, že obě svařovací hlavy vytvářejí identické svary v jakémkoli časovém okamžiku v polohách ležících o 180° proti sobě, V okamžiku, kdy svařovací hlava prošla dráhou 180°, lze dát rozkaz, aby se hloubka svaru zmenšovala stejnou rychlostí jako při začátku svařování, až se dosáhne stejné hloubky svaru po celém obvodu spáry. V důsledku toho každý svařovací pochod vytvoří s výhodou určitý stupeň překrytí.

Na obr. 13 je znázorněn příklad elektronického obvodu pro nastavování stejnosměrného svařovacího proudu potřebného pro postupné Svařování. Hlavními součástmi tohoto obvodu je zesilovač 200 tvořící integrátor, zesilovač 202 tvořící invertor úrovně napětí a zesilovač 204, který pracuje jako> součtový zesilovač. Všechny zesilovače jsou napájeny ze stejnosměrného zdroje 30 V. Tři ovládače úrovně svaru, a to „začátek“ (206), „svařování“ (208) a „konečný“ (210) jsou použity jako děliče napětí, umožňující žádaný program pro změnu hloubky vrstvy. Tyto ovládače jsou upraveny na panelu obsluhy a jsou normálně nastaveny před začátkem svařování.

Před vytvořením svařovacího oblouku je výstupní napětí zesilovače 200 přibližně 10 Vss, což je dáno průrazným napětím Zenerovy diody 212 a úbytkem napětí na diodě 214. Výstupní signál zesilovače 200 se vede na vysokou stranu potenciometrů 206 a 210; napětí z běžce potenciometrů 208 se vede přes normálně uzavřené kontakty relé 216 a přes odpor 218 na invertující vstup zesilovače 204. Výstupní signál zesilovače 200 se rovněž vede přes odpor 220 na imvertující vstup zesilovače 202. Stejnosměrný signál -j- 15 V, který se přivádí přes nastavovací potencíometr 222 a odpor 224 do invertoru 202, se algebraicky sčítá nastavením potenciometrů 222 s výstupním signálem zesilovače 200, který je —10 V, takže výstup zesilovače 202 je 0 V.

Výstupní napětí zesilovače 204 je udržováno přes zpětnovazební odpor 226 s hodnotou 150 ohmů přes normálně uzavřené kontakty relé 228 na úrovni nižší než -j- 1 Vss. Toto napětí je odpojeno od výstupu obvodu normálně otevřenými kontakty relé

228.

Zapálením stejnosměrného svařovacího oblouku vznikne signál, který vybudí relé 228, jež uvolní svěrkový obvod zesilovače 204 a umožní, aby tento zesilovač 204 pracoval jako· invertor s jednotkovým ziskem, a současně uzavře cestu mezi výstupem zesilovače 204 a výstupem obvodu. V důsledku toho se inverzní hodnota napětí, zvoleného na běžci potenciometrů 206 pro počáteční proud, objeví na výstupu zesilovače 204, odkud se vede do ovládacího obvodu pro přívod stejnosměrné elektrické energie.

Současně s těmito průběhy přepne relé 228 vstupní signál zesilovače 200 z pevné kladné hodnoty z odporu 23Q, který udržoval jeho výstupní napětí na hodnotě —10 Vss, na záporný signál přes potencíometr 232 pro vzrůst proudu a přes spínač 234 s rozsahem 0 až 10 a 0 až 100 s, z potenciometru 236.

Tato změna polarity vstupního signálu zesilovače 200 vyvolá začátek integrace z —10 V ss rychlostí danou nastavením shora uvedených obvodových prvků.

Když zesilovač 200 začne integrovat od —10 V do 0, záporný vstup zesilovače 202 se zmenší, čímž začne převažovat vstupní kladný signál, což má za následek, že výstupní signál zesilovače 202 se změní z 0 na —10 V ss současně s tím, že se výstupní s^!gnál zesilovače 200 změní z —10 V ss na 0.

Výstupní signál zesilovače 202 se vede na vysokou stranu potenciometrů 208 ovládajícího svařovací proud a zvolená úroveň napětí se přivádí přes odpor 238 do zesilovače 204, kde se sčítá se signálem ze zesilovače 200 a odporu 218. Výsledný výstupní signál představuje kladný výkyv z „počátečního“ proudového nastavení na „svařovací“ proudové nastavení během doby vzestupu.

Když obsluhující osoba chce přejít na fázi zastavení svařování, přepne spínač 168 (obr. 12) do polohy „stop“, čímž se vybudí relé 216. Relé 218 přepne z běžce potenciometru 206 počátečního proudu na běžec potenciometrů 210 „výsledného“ svařovacího proudu a vstupní signál zesilovače 200 z negativního signálu z obvodu pro vzestup na pozitivní signál z obvodu pro sestup. Tato změna polarity způsobí, že zesilovač 200 začne integrovat od 0 do —10 V ss. Tato změna má rna zesilovač 202 vliv, který je opačný než při vzestupu, to znamená, že jeho výstupní signál se změní z —10 V ss na 0. Konečným výsledkem je lineární změna výstupního signálu zesilovače 204, který se vede do svařovací hlavy, a to z úrovně nastavené potenciometrem 208 svařovacího proudu na úroveň danou potenciometrem 210, nastavujícím konečný svařovací proud. Jak již bylo uvedeno, je přívod a předehřívání svařovacího kovu programováno podle svařovacího proudu.

205916

Sledovací obvod, který reaguje na polohu sledovacího ramene 210 a opravuje a nastavuje polohu svařovací hlavy vzhledem ke svarové spáře, tvoří rovněž součást stejnosměrných ovládacích obvodů, jeho hlavními součástmi jsou podle obr. 14 čtyři výkonové diody 240 a relé 242, 244. Čtyři výkonové diody 240 tvoří dvouceeťný usměrňovač, který usměrňuje střídavé napětí 115 V z vedení 246 na stejnosměrné napětí pro motor, který koriguje nastavení hlavy. Budicí napětí se přivádí do motoru přímo spojitě, zatímco napětí do kotvy se vede přes omezovači odpor 248 s hodnotou 10 ohmů a zatížitelností 10 W a přes reverzní reléový obvod 250.

Když mikrospínače 116, uváděné v činnost svislým pohybem sledovacího ramene 110, zvolí směr pohybu, vybudí se příslušné relé 242 při pohybu nahoru a 244 při pohybu dolů, které přivádí napětí správné polarity pro tento směr pohybu. Když se pohyb zastaví, přemostí odpor 248 kotvu jako dynamická brzda ke zkrácení volného dohěhu motoru. Pohyb sledovacího ramene vyvolá tedy odchylkový signál, který vybudí motor ve správném směru, aby se odchylka snížila na minimum a tím se opravila poloha svařovací hlavy.

Příklad obvodu pro řízení svislého a vodorovného pohybu svařovacího ramene 50 je znázorněn na obr. 15. Aby byl následující popis zcela jasný, budiž předpokládáno, že kontrolní stanice A obsluhy na středním sloupu 24 je hlavní a druhá stanice B je podružná. Jak již bylo vysvětleno, obvody pro obě stanice jsou identické a před zahájením svislého pohybu musí být vyslán současný rozkaz z obou kontrolních stanic obsluhy na středním sloupu 24. Je samozřejmé, že kterákoliv ze čtyř kontrolních stanic může sloužit jako hlavní stanice a kterákoli z dalších stanic jako podružná.

K ovládání svislého a vodorovného pohybu svařovacího ramene na sloupech je upraven střídavý zdroj napětí 115 V. Když se stiskne sdružené povolovací tlačítko 170, napětí 115 V se přivádí na svorku. 252 a zpátky ke svorce 254 ve stanici A. Tato svoťka 254 je připojena k jedné straně všech spínacích bloků 256 pro vodorovný a svislý pohyb. V tomto případě budiž předpokládáno, že byl zvolen směr pohybu nahoru, takže napětí 115 V se přivádí na svorky 258 a 260.

Svorka 260 je připojena k jednomu konci solenoidu 78, který slouží k vysouvání blokovacího kolíku 76, jenž zapadá do otvoru 74 ve středním sloupu 24 a přidržuje svařovací ramena 50 ve zvolené svislé poloze. Druhý konec solenoidu 78 je připojen přes normálně uzavřený obvod 262 koncového spínače ozubeného blokovacího ústrojí, které slouží k zajištění svařovacích ramen ve zvolené poloze, a přes normálně uzavřený kontakt relé 264 ke druhému pólu střídavého zdroje napětí 115 V. To má za následek, že se solenoid 78 vybudí a blokovací kolík se vysune z otvoru 74 a narazí na spínač 270, jehož kontakty přepne.

Svorka 258 je připojena ke spojům pro pohyb nahoru a dolů na stykači motoru pro svislý pohyb, umístěném na středním sloupu 24, Spoje pro pohyb nahoru jsou tvořeny normálně otevřenou soustavou kontaktů na zdvihací cívce, která je připojena ke zdroji napětí 115 V. Spoj pro pohyb dolů je tvořen normálně uzavřenou soustavou kontaktů, která je připojena k jedné straně zdvihací cívky. Druhá strana zdvihací cívky je spojena se svorkou 266 přes normálně spojena se svorkou 266 přes normálně uzavřený omezovači spínač 268 pro pohyb nahoru a přes normálně otevřený omezovači spínač 270 blokovacího kolíku 7S, který není uzavřen, poněvadž kolík 76 byl vysunut z příslušného otvoru 74, ke druhému pólu zdroje napětí 115 V. Tento obvod vybudí zdvihací cívku motoru pro svislý pohyb, která připojí k tomuto motoru třífázové napětí 440 V, čímž dojde k pohybu nahoru. V tomto okamžiku je strana zdvihací cívky, která je připojena k napětí 115 V, na pohonu svislého pohybu, udržována na tomto napětí přes normálně otevřené kontakty, takže když se jedno nebo obě sdružená povolovací tlačítka a tlačítko pro· pohyb nahoru uvolní, pokračuje pohyb nahoru tak dlouho, až je druhá strana zdvihací cívky naprázdno. Dojde k tomu tehdy, když blokovací kolík 76 zapadne do následujícího otvoru 74 nebo když se dosáhne konce dráhy a přepne se spínač 268 označující meze zdvihacího pohybu.

K programování přívodu horkého svařovacího drátu slouží podle obr. 16 obvod s polohovým servomechanismem, který obsahuje jako hlavní složky například operační zesilovač 300, pracující jako Integrátor, zesilovač 332, pracující jako katodový sledovač, a relé 304, 306 k přepínání. Ve statickém stavu je výstup zesilovače 300 udržován na hodnotě 0 V v důsledku stejnosměrného vstupního napětí —15 V přes odpor 308 a normálně uzavřených kontaktů relé 304, které se snaží uvést tento výstupní signál na kladnou hodnotu, čemuž brání spád v propustném směru diody 310. Poněvadž výstup zesilovače 300 je veden před potenciometr 312 pro nastavení napětí .svařovacího drátu, který udává úroveň na vstupu zesilovače 302, je výstup zesilovače 302 roven 0

V.

Po začátku svařování, když se svařovací drát přiblíží ke svařovanému předmětu, vybudí se relé 304, které připojí ke vstupu zes lovače. 330 potenciometr 314 doby vzrůstu a potenciometr 316, který nastaví vstup zesilovače 300 tak, aby integroval do napětí přibližně —10 V ss. Toto stejnosměrné napětí —10 V se přivádí přes potenciometr 312 k nastavování napětí pro zahřívání drátu, žádané napětí se nastaví běžcem tohoto potenciometru 312 a vede do zesilovače 302. Výstup zesilovače 302 je přesně stejný jako jeho vstup, avšak při podstatně nižší im205016 pedanci. Výstup zesilovače 302 se pak vede na vstup neznázorněného polohového servomechanismu. Během svařování lze měnit nastavení potenciometru 312, který nastavuje napětí pro zahřívání svařovacího drátu, čímž se mění výstupní signál zesilovače 302, který mění polohu sběrače regulačního transformátoru v napájecím obvodu.

Má-li se postup zastavit, začne fungovat časovač 318 pro zpoždění konce (obr. 17j a vybudí relé 306. Toto relé přepne vstup zesilovače 300 z obvodu pro vzestup na obvod pro sestup, který obsahuje potenciometr 320 pro sestup a kalibrační potenciometr 322 pro sestup, který vytváří signál nabývající záporných hodnot. Tento signál způsobuje, že zesilovač 300 začne integrovat přibližně od —10 V ss do 0, což vyvolá analogickou změnu výstupu zesilovače 302, který snižuje signál pro pohon do polohového servomotoru.

Polohový servoregulátor napájený střídavým napětím, který lze použít pro dodávání programovaného elektrického proudu k předehřívání svařovacího materiálu, je znázorněn na obr. 18 a obsahuje jako hlavní složky operační zesilovač 324, regulátor 326 typu „O“, jenž má nastavitelný zisk od X = 1 do X = 100, napěťový dělič 328, oboustranný stejnosměrný můstek 330, sestávající ze dvou zapalovacích obvodů 332 a čtyř tyristorů 334, a stejnosměrný motor 362 s tachometrickým dynamem 360, jenž pohání regulační transformátor 338, dále potenciometr 340 pro pohon přívodu svařovacího drátu a polohový rozpoznávací potenciometr 342.

Pro zjednodušení budiž předpokládáno, že regulační transformátor 388 a polohový rozpoznávací potenciometr 342 jsou vzájemně synchronizovány, pokud jde o úhel natáčení, a oba jsou nastaveny na dolní konec ve směru proti pohybu hodinových ruček, takže výstup polohového rozpoznávacího potenciometru 342 je 0. Nepřichází-li přes odpor 344 ovládací signál, je výstupní signál zesilovač 324 nulový, takže nevzniká signál pro pohon motoru 362.

Jakmile začne svařovací program a přes odpor 344 přijde do zesilovače 324 záporný napájecí signál, zesílí se tento signál v míře dané ziskem zesilovače 324 a objeví se na jeho výstupu jako signál nabývající kladné hodnoty. Tento- signál se zavádí do diody 346 pro snímání polarity a přes odpor 348 do zapalovacího obvodu 330, který připojí tyristory 352, 354 ke kladnému anodovému napětí a vytvoří kladnou stejnosměrnou složku na straně 356 kotvy polohového servomotoru. Tat-o- kladná stejnosměrná složka způsobí, že motor 362 a tachometrické dynamo 360 se začnou otáčet ve směru šipky C a posouvají regulační transformátor 388, poten-COmetr 340 pro přívod svařovacího drátu a polohový rozpoznávací potenciometr 342 směrem k jejich koncům odpovídajícím pohybu hodinových ruček. Když se vzrůstající kladné napětí z polohového roz16 poznávacího potenciometru 342 blíží úrovni amplitudy záporného řídicího signálu, blíží se jejich algebraický součet nule. Když se tento odchylk-ový signál zesílený zesilovačem 342 sníží na inulu, motor 362 nedostává budicí signál a zastaví se v této poloze.

Když se záporný ovládací signál, přicházející přes odpor 344, sníží ručním natočením ovládače 148 pro nastavování napětí k zahřívání svařovacího drátu, který je umístětn na panelu z -obr. 12, nebo se automaticky sníží při zastavení svařování, začne převažovat kladné napětí z běžce polohového rozpoznávacího potenciometru 342, které se zesiluje a invertuje k zesilovači 324, odkud se vede přes -diodu 358 snímající polaritu do zapalovacího -obvodu 360. Tento zapalovací obvod 360 otevře tyristory 362, 364 a vytvoří záporné -stejnosměrné napětí na straně kolíku 356 kotvy polohového servomotoru a tachometrického dynama, jež posune regulační transformátor 338, potenci-ometr 340 pro přívod drátu a polohový rozpoznávací potenciometr 342 zpátky .na konec odpovídající opačnému pohybu než pohyb hodinových. ruček, až je odchylka znovu nulová.

Tachometrické dynamo 360, které je přímo připojeno ke hřídeli kotvy motoru 362, vysílá signál opačné polarity, než jaký napájí zesilovač 324. Tento signál se vede přes nastavovací potenciometr 364, který je nastaven na optimální polohovou odezvu a umožňuje nepatrné kmitání v nulové poloze. Hlavní funkcí potenciometru 366 je nastavení optimální šířky nulové oblasti.

Když polohový servomechanismus se automaticky zastavuje, prochází normálně záporný signál na odporu 344 přes nulu a pokračuje do hodnoty přibližně -j- 0,5 V ss. To zabraňuje, aby se neobjevilo nad minimální úrovní nulové napětí, takže regulační transformátor 338 se otáčí proti směru hodinových ruček a naráží na pryžový doraz, kde jej odpojí kluzná spojka na tak dlouh-o, až oblouk zhasne.

V sérii s polohovým rozpoznávacím -potenciometrem 342 jsou zapojeny dva nastavovací potenciometry. Potenciometr 368 umožňuje maximální požadované nastavení regulačního transformátoru 338 ve směru pohybu hodinových ruček, když je na odporu 344 maximální ovládací signál. Potenciometr 378 umožňuje nastavení ve směru proti pohybu hodinových ruček při minimálním signálu na odporu 344.

Zesilovač 372, který pracuje jako sledovač, mění výstupní napětí z potenciometru 340 na nízkou impedanční úroveň a vede jej zpátky na šasi obvodu.

Servomechanismus pro pohon přívodu svařovacího drátu a jeho logické obvody mohou obsahovat například následující hlavní složky: dva časovače 374 (zpoždění začátku) a 318 (zpoždění zastavení), což jsou obvodové prvky v pevné fázi, dále operační zesilovač 376, který pracuje jako integrační a proporcionální regulační předzesilovač, zapalovací obvod 378 a dvoucestný tyristorový můstek 380. Relé použitá v tomto obvodu jsou následující: relé 382 pro automatický chod, relé 306 pro pokles, relé 386, udávající, že motor pro přívod drátu je přepojen, relé 381 pro posouvání nahoru a ven a relé 388 pro posouvání dolů a dovnitř. Napětí -24 V ss se přivádí přes sepnutý ‘spínač pro přívod drátu do cívek relé 384, 388, 386 ve vhodné době, což umožňuje přívod drátu.

Jakmile vznikne stejnosměrný oblouk na svařované plose, přijde přes svorku 393 stejnosměrné napětí -j- 24 V do časovače 374 (obr. 17). To způsobí, že tento časovač 374 zpozdí start na danou dobu, zvolenou tlačítkem 394 pro zpožděný start na kontrolním panelu, přičemž rozmezí tohoto zpoždění je dáno spínačem 392 a je například 0 až 10 nebo 0 až 100 s. Na konci tohoto zpoždění uzavře časovač 374 soustavu svých normálně otevřených kontaktů 396, č mž se automaticky vybudí oscilátor. Když je spínač 398, udávající způsob přívodu drátu, v poloze pro automatiku, přivádí se napětí -l- 24 V ss přes časovač 374 a spínač 398, který vybudí relé 382. Relé 382 přivede stejnosměrné napětí + 24 V přes normálně uzavřené kontakty 400 do cívky relé 388, které přivede toto napětí -j- 24 V do cívky relé 384 a 386. Volba relé 384, 388 a 386 doplní výstupní signál z tyristorového můstku 380 (obr. 16i), který se přivádí do kotvy motoru 362, jenž je tak připraven pro přivádění svařovacího drátu. V tomto okamžiku je posouvací obvod m'mo provoz. Druhou funkcí relé 382 je uzavírat obvod 402, který uvádí v činnost svařovací stykač ve zdroji střídavého proudu. Konečně relé 382 připojí kladný ovládací signál z potenciometru 404 pro posouvací pohyb dolů přes nyní uzavřené kontakty relé 386 a přes odpor 436 na součtovou svorku zesilovače 376.

Zesilovač 376 dostává ovládací signál, invertuje jej a začíná integrovat do výstupního signálu asi 10 V ss, což je hodnota zaj šťovaná. Zenerovou diodou 408. Když výstup zesTovače 378 začne nabývat záporné hodnoty, dioda 410, zjišťující polaritu, vede tento signál do řídicího vinutí zapalovacího obvodu 378, který zapálí tyristory 412 a 414 v usměrňovacím můstku 383. Výstupní signál z tohoto můstku 380 se vede přes odpor 416, který slouží k omezení vysokých proudových nárazů, do kotvy motoru pro přívod svařovacího drátu. Ke kotvě motoru 362 je připojen tachometrický generátor 3S0, který začne vytvářet na potenciometru 418 napětí. Potenciometr 418 rozdělí toto napětí a vysílá žádané napětí přes odpor 423 do zesilovače 376. Toto napětí má opačnou polaritu než ovládací signál přiváděný přes odpor 406. Jakmile motor 362 dosáhne rychlosti, při které signál tachometrického dynama 363 na odporu 420 má stejnou hodnotu jako signál na odporu 406, je algebraický součin roven nule, takže zesilovač 376 přestane integrovat. Kondenzátor 422 udržuje výstupní signál na úrovni potřebné k tomu, aby motor běžel touto rychlostí.

Kdyby rychlost motoru 362 přesáhla požadovanou hodnotu, invertovaný rozdílový signál na výstupu zesilovače 378 by vyvolal integraci pokračující do kladných hodnot, zapalovací obvod 378 by zapálil tyristory při menším fázovém úhlu a rychlost motoru 362 by se zmenšila o žádanou hodnotu.

^; Zkoumání zesilovače 376 jako integrálního a proporcionálního' servoregulátoru ukazuje, že když motor běží pomaleji, než je žádoucí, převažuje ovládací s^!gnál, což má za následek zápornější výstup, zapálení tyristorů při větším fázovém úhlu a zvýšení rychlosti. Když naopak motor běží rychleji, než je třeba, převažuje signál tachometrického dynama, což má za následek méně záporný výstup a sníženou rychlost. V důsledku toho pracuje motor v ustáleném stavu při požadované rychlosti, nedochází k chybám amplitud ovládacích a zpětnovazebních signálů a obvod lze označit jako proporcionální servoregulátor, pracující v ustáleném stavu 's nulovou odchylkou, typu 1.

V zařízení dochází k automatickému ovládání rychlostí, počínaje napětím 10 V odebíraným ze stejnosměrného zdroje -j- 15 V, který slouží k napájení použitelných zesilovačů, a toto napětí se přivádí na konec poleno'ornetru s pěti závity, který ovládá maximální rychlost. Běžec tohoto potenemmefru je připojen k hlavnímu panelu a ke konči potenciometru pro přívod rychlosti drátu, jenž je spojen s regulačním transformátorem ve střídavém napěťovém zdroji. Druhý konec tohoto potenciometru se vrací k hlavnímu panelu na běžec potenciometru pro ovládání minimální rychlosti. Druhý kohec potenciometru pro ovládání minimální rychlosti je připojen k napětí + nebo — 15 V ss.

‘ Popsaný obvod tvoří potenciometr pro o'vládání rychlosti přívodu drátu, na jehož obou koncích jsou tlumiče. Ovládací signál se odebírá z potenciometru 343 a přivádí do zesilovače 372, který pracuje jako sledovač. ‘Výstup zesilovače 372 je vyveden na šasi, v němž jsou uloženy obvody pro přívod horkého drátu.

Když je stykač vybuzen a drát se pomalu pohybuje směrem ke svařovanému předmětu danou posunovací rychlostí, proudový snímací obvod 424 (obr. 16] vybudí relé 304, jakmile dojde k doteku, což uvede polohový servomotor do pohybu nahoru a přepne Ovládání rychlosti na potencioimetr řídící rychlost přívodu drátu. Od tohoto dkamž^:ku áž do zpomalení je rychlost přívodu drátu podřízena potenciometru pro nastavování napětí horkého· drátu, přičemž číselníky potenciometrů „minimum“ a „maximum“ slouží k vyvažování poměru příkonu a rychlosti 'drátu.

Když se uvede v činnost spínač „stop“, vy205016 budí se relé 306, které přepne polohový servomotor na sestup, a časovač 318 pro zpoždění zastavení začne počítat čas po dobu určenou nastavením potenciometru 426 a spínače 428, který má rozsahy 0 až 10 a 0 až 100 s (obr. 17). Na konci doby odpovídající Zpoždění zastavení se otevřou normálně uzavřené kontakty 49D a odpojí oscilátor, zatímco normálně uzavřené kontakty přeruší přívod napětí -j- 24 V ss do cívek relé 388 a 386, čímž se odpojí motor pro přívod drátu od tyristorového můstku 380 a připojí se dynamický brzdicí odpor 430 (obr. 16) ke kotvě 368, čímž se zkrátí doběh.

Na kontrolním panelu každé stanice obsluhy je dvoupolohový páčkový spínač 156 (obr. 12), který po uvedení v činnost současně vybudí solenoidy pro přívod plynu a pro přívod vody pro příslušnou svarovou polohu, nařízenou kontrolní stanicí, a svarovou polohu, která leží přesně proti ní.

K umožnění postupné funkce jednotlivých ovládačů na kontrolním panelu musí být nejprve spínač pro promývací plyn v sepnuté poloze. Toto elektrické propojení znemožňuje poškození celé soustavy, k němuž by mohlo dojít bez proudění plynu. Spínač 164 '(obr. 12], který udává polohu start a stop, je dvoupolohový páčkový spínač, umístěný dole uprostřed na každém panelu.

Na můstku 48 uloženém na středním sloupu 24 jsou umístěny dvě vysokofrekvenční výkonové jednotky a na každém z vnějších sloupů 88 jedna jednotka. Každá z těchto jednotek obsahuje reléový snímací obvod, který signalizuje hoření oblouku. Vysokofrekvenční energie začne procházet, když je přepnut svařovací spínač 166, umístěný uprostred dole na kontrolním panelu, vybuzen. Tento spínač 166 může být přepnut teprve po vybuzení prvků ovládajících přívod plynu a otáčení. Vysokofrekvenční kmity procházejí až do vytvoření oblouku, kdy oblouk probíhá trvale mezi svařovací elektrodou a svarovou spárou a je udržován stejnosměrným. svařovacím proudem.

Ovládač 162 stejnosměrného svařovacího proudu (obr. 12) je umístěn vpravo dole na Zaměnitelném kontrolním panelu a ve stacionárním panelu, který je přiřazen každé svařovací soupravě. Tři nastavení proudu, a to „počáteční“, „svařovací“ a „výsledný“, se nastavují před začátkem svařování na stacionárním kontrolním panelu. Ovládače udávající vzestupnou a sestupnou rychlost jsou kalibrovány v sekundách, přičemž vzestupná rychlost je počet sekund, během kterých se přejde lineárně z počátečního! proudu na svařovací proud. Na šasi ve stacionárním kontrolní panelu je páčkový přepínač, který nastavuje rozsah časovačů pro vzrůst a sestup buď na 0 až 10 s, nebo 0 až 100 s. Sestup lze navodit ručně tím, že se spínač 166 pro začátek svařování přepne do polohy „stop“. K předčasnému zhasnutí oblouku se stiskne bezpečnostní tlačítko 168, což je velké tlačítko dole vpravo na zaměnitelném panelu.

Jak již bylo uvedeno, na každém oscilátoru na soupravě svařovací hlavy jsou upraveny regulační hlavy 120 napětí oblouku, které řídí vzdálenost mezi elektrodou a svarovou spárou. Stejnosměrný číslicový voltmetr 176 (obr. 12) ukazuje skutečné napětí oblouku nebo předem nastavené referenční napětí pro regulaci napětí oblouku v závislosti na poloze páčkového spínače 146, který je uprostřed vlevo na zaměnitelném kontrolním panelu obsluhy. Spínač citlivosti napětí oblouku, umístěný na stacionárním kontrolním panelu, nastavuje časovač pro Zpoždění regulační hlavy, který zpožďuje začátek regulačního účinku působícího na napětí po začátku oblouku a udržuje regulační hlavu v pevné poloze po tuto dobu. Tuto dobu je nutno určit pokusně, aby byla vhodila pro pracovní podmínky a vyhovovala všem požadavkům. V příkladu provedení podle vynálezu je maximální doba 10 s.

Číselník 176 nastavuje referenční napětí pro řízení napětí oblouku, když spínač voltmetru je v referenční poloze, přičemž napětí se nastavuje podle údaje voltmetru. Když je spínač nastaven na polohu oblouku, ukazuje voltmetr skutečné napětí oblouku během určité doby svařovacího' cyklu. Je zřejmé, že obě napětí budou stejná, když spínač pro automatický provoz a odpojení regulační hlavy na stacionárním kontrolním panelu je nastaven do polohy automatika a když regulace pracuje správně. Regulace neprobíhá, když je spínač nastaven do polohy vypnuto. Pohyb hlavy lze regulovat spínačem pro pohyb hlavy ven a dovnitř.

Obvody v regulátoru napětí oblouku tvoří modul, který je instalován v panelu obsluhy. Tento modul obsahuje stabilní diferenciální zesilovač s vysokým ziskem, který zesiluje odchylkový signál vznikající rozdílem ‘mezi předem stanoveným referenčním napětím a napětím svařovacího oblouku. I malá napětí odchylky, například 0,01 V, způsobí, že do krokového motoru regulační hlavy 120 je vyslán střídavý impuls, který slouží k opravě odchylky nastavením délky oblouku. Každý impuls způsobí, že regulační hlava posune svařovací elektrodu o 0,00318 cm, ve směru, který závisí na znaménku odchylkového signálu. Korekce odchylky se provádí v krokovém motoru rychlostí asi 60 impulsů za sekundu ve zvoleném příkladu provedení.

Sledovací soustava je ovládána třípolohovým páčkovým spínačem, který má polohu 'automatika, vypnuto a ruční ovládání. V poloze pro ruční ovládání je spínač zapojen tak, že umožňuje předběžné nastavení svařovací hlavy. V poloze pro automatiku udržují mikrospínače ve sledovací hlavě konstantní nastavení svařovací hlavy vzhledem ke spáře.

Ovládací obvody oscilátoru jsou rozděleny mezi zaměnitelný kontrolní panel a sfacio205016 námi kontrolní panel. Spínače ovládající šířku kmitů, pravý svar, levý svar, ruční ovládání, odpojení a automatiku jsou umístěny na stacionárním panelu, zatímco spínač 152, který omezuje pohyb oscilátoru na jednu stranu pevné polohy, je umístěn na zaměnitelném kontrolním panelu. V poloze automatika na stacionárním kontrolním panelu jsou obvody upraveny tak, že kmity začínají na konci doby zpoždění spuštění přívodu svařovacího drátu.

Regulátory přívodu horkého drátu obsahují střídavé servomotory, připojené ke střídavému napájecímu napětí a ovládané dvousměrným tyristorovým systémem 334, který byl popsán v souvislosti s obr. 18. Servoovládače 154 jsou umístěny na zaměnitelném kontrolním panelu obsluhy pod ovládačem rychlosti přívodu drátu. Aby mohl fungovat systém pro přívod drátu, musí být spínač pro automatický přívod drátu a pro vypnutí 'přívodu drátu v poloze automatika. Když je tento spínač v poloze vypnuto, lze drát přivádět pouze tehdy, uvede-li se v činnost posouvaní spínač do polohy nahoru nebo dolů. Posouvací rychlost je dána spínačem přívodu drátu na zaměnitelném kontrolním panelu; Když je spínač v poloze pro automatiku, žačne ovládač zpoždění spuštění drátu počítat od okamžiku, kdy vznikne svařovací oblouk. Na konci této předem stanovené doby se začne drát přivádět posouvací rychlostí. Když se svařovací drát dotkne roztaveného kovu, začne střídavé napětí předehřívající drát vzrůstat z minima na předem stanovenou hodnotu po dobu, která je nastavena na ovládači 148 doby vzrůstu. Současně se začátkem poklesu stejnosměrného proudu začne klesat střídavé napětí na minimum po dobu nastavenou ovládačem doby poklesu. Rovněž současně začne počíLata časovač pro zpoždění zastavení drátu.

Svislý pohyb vozíků 58, 59 se spouští tlačítky 149 a 142 nahoře na zaměnitelném panelu podle obr. 12. Má-11 se pohybovat vozík 58 na středním sloupu 24 a jsou dvě obsluhující osoby a sdružený spínač 172 je ve sdružené poloze, jeden obsluhující musí stisknout sdružené povolovací tlačítko 170, ležící vedle spínacího klíče na kontrolním panelu, zatímco druhá obsluhující osoba zvolí směr pohybu dříve, než pohyb může začít. Je-li na středním sloupu 24 jenom jedna ovsluhující osoba, musí být povolovací spínač 172 ve stanici bez obsluhy vypnut. Jakmile začne pohyb v jednom směru, drží obsluha příslušný knoflík ve stisknuté poloze tak dlouho, až se má pohyb zastavit. Když obsluha uvolní tlačítko, pokračuje pohyb tak dlouho, až kolík 78 zatížený pružinou (obr. 8} zapadne do následujícího otvoru 74 na sloupu 24. K nastavení svařovací hlavy vůči spáře se pak musí použít jemného nastavování svislého kluzátka 104 (obr. 4).

Svislý pohyb na vnějších sloupech 88 se provádí jednoduše tím, že se stiskne příslušné tlačítko. Sdružená povolovací tlačítka jsou zbytečná, poněvadž pohyb na každém vnějším sloupu 83 je nezávislý. Je ovšem samozřejmé, že svislý pohyb na vnějších sloupech může být koordinován stejným způsobem, jaký byl . popsán pro střední sloup 24.

Vodorovný pohyb svařovacích ramen 50 na středním sloupu 24 se provádí stejným způsobem jako svislý pohyb, s tím rozdílem, že se stisknou tlačítka 13S a 138 (obr. 12). Vodorovný pohyb na vnějších sloupech 88 se provádí stejným způsobem.

Aby se zajistilo, že předběžné kroky pro svařování probíhají ve správném pořadí a aby nedocházelo při začátku svařování k defektům, obsahuje soustava logické obvody, které vyžadují, aby specifické úkony, jež se musejí provést, byly provedeny ve správném sledu dřív, než se vybudí svařovací hlava. Logický sled vyžaduje, aby byly provedeny následující kroky v uvedeném pořadí dřív, než začne svařování:

1. Hlavní přívod energie musí být zapnut.

2. Musí se ověřit, že blokovací kolík vozíku, který nastavuje svařovací ramena na hlavním sloupu, je zasunut do otvoru.

3. Je otevřen přívod plynu.

4. Rotační stůl je uveden do pohybu.

5; Je zajištěno buzení vysokofrekvenčního spínače.

V tomto okamžiku soustava v připravené poloze a žárovka 182 na kontrolním panelu obsluhy (obr. 12) se rozsvítí. Spínač 172, který je ovládán klíčem a který tvoří sdružený povolovací spínač na protilehlé stanici, se pak natočí do polohy zapnuto. Soustava je nyní připravena ke svařování jednou hlavou. Spínač 168 (obr. 12), který spouští svařování, se v tomto okamžiku vybudí a přitáhne stykač ve zdroji stejnosměrného proudu, čímž vznikne oblouk. Tím se rozsvítí sdružená žárovka na protilehlé stanici.

Následující sled začne automaticky, jakmile byly předchozí kroky provedeny ve správném sledu:

1. Vybudí se obvod pro zpoždění přívodu drátu.

2. Uvede se v činnost regulační hlava pro automatické řízení napětí.

3. Začne vzrůst stejnosměrného proudu,

4. Začne přívod svařovacího drátu.

5. Spustí se kulhavý pohyb.

8. Začne regulace napětí oblouku.

Podle volby obsluhy se konec svařování spouští tím, že se spínač 166 pro začátek a konec svařování přepne do polohy stop, načež probíhají automaticky následující pochody:

1. Začne pokles stejnosměrného proudu.

2. Začne pokles napětí pro zahřívání drátu.

3. Začne zpoždění zastavení drátu.

4. Odpojí se zdroj střídavého napětí.

5. Odpojí se oscilátor.

Obsluha potom může stisknout bezpečnostní tlačítko 168, čímž je zajištěno, že oblouk je zhasnut, že ustalo otáčení rotačního stolu, že je odpojen přívod plynu a že ostatní části soustavy jsou bez proudu.

Když svařování začíná s dvěma svařovacími hlavami, to znamená s dvěma hlavami pracujícími současně, provádějí se v obou stanicích obsluhy ověření polohy blokovacího kolíku, připojení přívodu plynu, otáčení rotačního stolu a vybuzení vysoké frekvence. Když jsou obě stanice v poloze „připraveno“, jeden z obou obsluhujících může spu' 24 stit svařování svým spínačem pro začátek svařování.

Je zřejmé, že uvedený logický systém může být realizován sériovým zapojením součinových hradel. Každé následující hradlo v sériovém zapojení dostává vstupní signál z předchozího hradla, jakmile byl proveden příslušný krok. Tím způsobem je zajištěn správný sled jednotlivých operací, což zaručuje reprodukovatelnost a dokonalost každého svaru.

Claims (15)

1. Způsob svařování válcových předmětů kruhového průřezu obvodovým svarem, při němž se podél svarové spáry současně vyrábějí v podstatě identické svary ve velkém počtu jednotlivých paprskově souměrných svařovacích ploch, vyznačený tím, že se svařování reguluje ve smyslu přivádění stejného množství tepla ke svarům v každé ze svařovacích poloh a udržení stejného poměru tepelného příkonu k objemu přídavného kovu podél svarové spáry v každé ze svařovacích poloh. v jakémkoliv daném okamžiku během pohybu svařovacích poloh vzhledem ke svarové spáře.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že svařovací polohy se pohybují vzhledem ke svarové spáre konstantní rychlostí a na začátku svařování se hloubka svarové vrstvy ve svarové spáře zvětšuje konstantní rychlostí do dosažení předem stanovené hloubky, která se pak udržuje stejná ve všech svařovacích polohách až do: dosažení začátku sousední svařovací polohy, načež se hloubka svarové vrstvy zmenšuje konstantní rychlostí až do bodu, kde bylo dosaženo předem stanovené hloubky sousední svařovací polohou k vytvoření stejné hloubky svaru podél spáry.

3. Způsob podle bodu 2, vyznačený tím, že materiál tvořící svarovou vrstvu se zahřívá před zavedením do svarové spáry a množství tepla dodaného tomuto materiálu před svařováním se automaticky reguluje v závislosti na hloubce svaru.

4. Způsob podle bodu 3, vyznačený tím, že rychlost přívodu přídavného kovu do svarové spáry se automaticky a programově měnitelně reguluje k nastavení množství přídavného kovu přiváděného do místa svařování a množství energie přiváděné ke svařovací elektrodě se mění v závislosti na rychlosti přívodu kovu do svarové spáry.

5. Způsob podle bodu 4, vyznačený tím, že přídavný kov se před zavedením do svaru odporově zahřívá řízeným způsobem regulací elektrického proudu sloužícího k odporovému zahřívání kovu vzhledem k rychlosti přívodu kovu do svarové spáry podle předem stanovené závislosti.

6. Způsob podle bodu 5, vyznačený tím, že přídavný kov se odporově zahřívá přímým

VYNÁLEZU vedením střídavého proudu přídavným kovem.

7. Zařízení k provádění způsobu podle bodů 1 až 6, obsahující stůl otočný kolem svislé osy a nesoucí válcový předmět, jehož osa splývá s osou otáčení. otočného stolu, a soustavu svařovacích souprav, jejichž elektrody jsou nastavitelné ke svarové spáře ve stěnách válcového předmětu, vyznačené tím, že svařovací soupravy (102) jsou uloženy na svislém středním sloupu (24), který prochází otočným stolem (18) uvnitř válcového předmětu (16), a jsou umístěny vedle stěn válcového předmětu (16) a rozmístěny paprskovitě souměrně.

8. Zařízení podle bodu 7, vyznačené tím, že střední sloup (24) má na dolním konci kuželový vodicí čep (22) zapadající do stacionární dutiny podpěrné objímky (20), umístěné pod středem otočného stolu (18), přičemž v dutině objímky (20) je pod vodicím čepem (22) středního sloupu (24) uložen zdvihák (36) ke zdvihání středního sloupu (24).

9. Zařízení podle bodu 7 nebo 8, vyznačené tím, že svařovací soupravy (102) jsou neseny stavěcími svařovacími rameny (50), která bočně vystupují ze středního sloupu (24) a jsou ovladatelná příkazem ve smyslu vytahování nebo zatahování, přičemž svařovacím soupravám (102) jsou přiřazeny ovládací panely (132), nesené středním sloupem (24) a připojené ke svařovacím ramenům (50).

10. Zařízení podle bodu 9, vyznačené tím, že obsahuje hnací motory (108) k nastavování ovládacích panelů (132) a svařovacích ramen (50) ve svislém směru podél osy středního sloupu (24).

11. Zařízení podle bodu 10, vyznačené tím, že obsahuje oscilátory (118) pro svislý kmiitavý pohyb svařovacích souprav (102) na jejich vodorovné svařovací dráze a k přerušování kmitavého pohybu svařovacích souprav (102) na koncích kmitů na předem stanovenou dobu.

12. Zařízení podle jednoho z bodů 9 až 11, vyznačené tím, že na každém svařovacím ramenu (50) je umístěn sledovací systém k ohimatávání svarové spáry (92), sestávající z opěrné objímky (114) se sledovacím ráme205016 nem (110), opatřeným hmatací kuličkou (112) a svisle pohyblivým podle změn svislé polohy svarové spáry (92), a z mikrospínačů (116) pro snímání svislého pohybu sledovacího ramene (110), spojených přes zpožďovací obvod s hnacím motorem (108) k nastavení svařovacího ramene (50) svařovací soupravy (102).

13. Zařízení podle jednoho z bodů 7 až 12, vyznačené tím, že v každé svařovací soupravě (102) je v řídicí hlavě (120) ;pro elektrické napájecí svařovací elektrody (54) zapojen diferenční zesilovač k měření napětí v mezeře mezi svařovací elektrodu (54) a místem svařování a pro srovnávání napětí s předem nastavenou hodnotou a krokový motor k přestavování svařovací elektrody (54).

14. Zařízení podle jednoho z bodů 7 až 12, vyznačené tím, že každá svařovací souprava (120) je opatřena ústrojím k automatické regulaci přiváděče (122) svařovacího drátu (130) k proměnnému nastavování množství svařovacího drátu (130), přiváděného do místa svařování, podle předem daného programu závislého na příkonu svařovací elektrody (54).

15. Zařízení podle bodu 14, vyznačené tím, že obsahuje kontaktní trubku (128) k přivádění elektrické energie ke svařovacímu drátu (130) před jeho· přivedením do svarové spáry (92) a regulátor k proměnné regulaci topného proudu podle rychlosti přívodu svařovacího drátu (130) do svarové spáry (92).