CZ28987U1 - Pracoviště s univerzálním polohovacím svařovacím přípravkem - Google Patents

Description

Technické řešení se týká způsobu jednoznačného vymezení polohy svařovacího hořáku vůči místu svařování při svařování pomocí lineárních automatů a definování přesného odvodu tepla vedením ze svařence do přípravku. Řešení přípravku navíc umožňuje svařovat všechny běžně používané typy svarů s možností testování různých úhlových poloh hořáku vůči danému typu svařence. Přípravek je plánován především do provozů a výzkumných laboratoří zabývajících se testováním vlivu procesních a technologických parametrů na geometrii svarové lázně, ovlivnění materiálu a deformace svařence. Z tohoto důvodu byl přípravek navržen tak, aby byl styk svařence s přípravkem pouze liniový a aby tak nedocházelo k odvodu tepla ze svařence přípravkem. Dále byl přípravek navržen tak, aby na něm bylo možné provádět pracovní zkoušky pro poloautomatické svařování dle požadavků systému norem ČSN EN ISO 3834.

Dosavadní stav techniky

V současné době v oblasti svařování existuje celá řada právně chráněných výsledků. Většina z nich se týká postupů svařování, inovací v technologiích svařování, nebo snímání a záznamu procesních a technologických parametrů. Také v části týkající se svařovacích přípravků byla podána řada návrhů na právní ochranu. Tyto upínací přípravky se však věnují především různým způsobům lokálního upnutí konkrétních součástí například trubka, příruba, zařízení na přípravu okrajů pro svařování plechů natupo laserem, nebo upínací přípravek pro podélné svařování trubek s plochou ocelí (patent CZ 286548). Dalšími typy přípravků a zařízení jsou přípravky pro tepelné svařování konců profilů pro těsnicí vložky (patent CZ 293560), přípravky pro svařování malých součástí s volně měnitelnou svarovou mezerou mezi díly (patent CZ 294465), přípravky pro ustavení a svařování dílů karoserií vozů (patent 292084), případně přepravní zařízení pro svařovací přípravky (patent CZ 297624). Velká část právně chráněných výsledků je pak zaměřena převážně do oblasti spojování plastů.

Podstata technického řešení

Technická konstrukce i zamýšlené použití předkládaného řešení je však značně odlišné od uvedeného stavu techniky.

Pracoviště s přípravkem je složeno ze základního rámu vyrovnaného do horizontální roviny pomocí čtyř stavěčích šroubů. Rám je osazen otevřenými patkami pro přidělání lineárního automatu a úchytkami s otvory pro závitové tyče spojující rám a přípravek a umožňující, pomocí rýhovaných matic, rovnoběžné vyrovnání osy přípravku s osou lineárního automatu. Základová deska přípravku používá, stejně jako základní rám čtyři stavěči šrouby k dosažení horizontální rovinnosti přípravku. Všechny stavěči šrouby jsou proti pootočení zajištěny kontramatkou.

Vlastní přípravek je složen ze základové desky přípravku, na níž jsou přivařeny nosné výztuhy.

V nosných výztuhách je otvor pro uložení polohovacího čepu s otvory. Polohovací čep s otvory je na druhé straně opatřen osazením a závitem sloužícím k upevnění bočnice s otvory pro dotykové segmenty. Bočnice je k polohovacímu čepu s otvory dotažena pomocí matice a její poloha je jednoznačně zafixována. Polohovací čep s otvory je k nosné výztuze přidělán pomocí matice a velkoplošné podložky tak, že po dotažení matice s podložkou na dosedací plochu čepu je mezi plochou podložky a boční plochou nosné výztuhy minimální vůle M umožňující volné otáčení čepu s bočnicí.

Bočnice přípravku jsou vzájemně propojeny výztužnými tyčemi a zajištěny pomocí šroubů, čímž je vytvořena dostatečná tuhost přípravku a zajištěno rovnoměrné otáčení celé pracovní časti přípravku. Tuhost přípravku je dále zvětšena doplněním dotykových segmentů do otvorů bočnic a jej ich jednoduchým zajištěním pomocí mechanických zámků. Dotykové segmenty mají na koncích válcové části vytvořeny symetricky umístěné plošky, jejichž vzájemná vzdálenost odpovídá velikosti dílčí části otvoru X v bočnicí přípravku. Proto lze jednoduchým pohybem dotykový

-1 CZ 28987 Ul segment nasunout do bočnic přípravku a lehkým pootočením o 15° až 165° zajistit jeho polohu vbočnicích přípravku a zároveň zvýšit tuhost přípravku. Dotykové segmenty jsou s výhodou vyrobeny z austenitické oceli vyznačující se nízkou hodnotou součinitele přestupu tepla vedením.

V nosných výztuhách je na roztečné kružnici se středem v ose otáčení polohovacího čepu dvanáct otvorů, vůči sobě vzájemně pootočených o 30°. Cepy jsou pak opatřeny pěti otvory stejného průměru a na stejné roztečné kružnici jako u nosných výztuh, přičemž platí, že otvory vlevo od svislé osy jsou vůči prostřednímu otvoru pootočeny o 40°, respektive 80° a otvory vpravo od svislé osy o 35°, respektive o 85°. Kromě toho jsou otvory v nosné výztuze pootočeny vůči otvorům ve výztuze 7 o 2,5°. Díky tomu je možné pomocí jistícího kolíku polohovat přípravek s libovolným úhlem natočení pracovní části přípravku a přesností polohování 2,5°, což je u těchto typů přípravků více než dostatečné.

Cílem je zde jak jednoznačné určení vzájemné polohy libovolného typu svarového spoje (tupý, koutový, přeplátovaný) vůči svařovacímu hořáku připevněnému k lineárnímu automatu, tak eliminace tepelných ztrát vedením do přípravku. Přípravek je proto navržen tak, aby byl styk přípravku se svařencem pouze liniový, při současném zachování dostatečné tuhosti přípravku. Díky tomu je přípravek vhodný zejména k výzkumu vlivu svařovacích i technologických parametrů na geometrii svarové lázně, protavení svaru, velikost tepelně ovlivněné oblasti, ale také na velikost deformací svarku bez dalšího vlivu okolí. Díky tomu je přípravek ideální pro získání vstupních dat numerických simulací svařování, nebo pro verifikační experimenty, ale také pro výrobce svařovacích zdrojů, nebo výrobce a dodavatele technických plynů.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže popsáno pomocí výkresů, kde je na obr. la a lb znázorněno pracoviště s přípravkem složené ze základního rámu, patek pro připojení lineárního automatu a vlastního svařovacího přípravku. Na obr. 2 je vlastní přípravek složený ze základové desky s nosnými výztuhami a otočnými čepy, na nichž jsou přidělány bočnice přípravku a vše je vzájemně propojeno výstužnými tyčemi. Obr. 3 znázorňuje připojení otočného čepu k nosným výztuhám) a bočnici přípravku. Obr. 4a, 4b, 4c a 4d pak schematicky znázorňují způsob upevnění dotykových segmentů v otvorech bočnice přípravku. Na obr. 5a a 5b je znázorněn detail otvorů na otočném čepu umožňující polohování přípravku a na obr. 5c a 5d jsou detailně zobrazeny otvory na nosných výztuhách. Obr. 6a a 6b ukazuje možná variantní řešení bočnice přípravku a obr. 7a, 7b a 7c usazení různých typů svarových spojů v přípravku.

Příklad uskutečnění technického řešeni

Pracoviště s přípravkem (obr. 1) je složeno ze základního rámu 15 srovnaného do horizontální roviny pomocí čtyř stavěčích šroubů 16. Rám 15 je osazen otevřenými patkami 17 pro přidělání lineárního automatu a úchytkami 18 s otvory pro závitové tyče 19 spojující rám a přípravek a umožňující, pomocí rýhovaných matic 20, rovnoběžné vyrovnání osy přípravku s osou lineárního automatu. Základová deska 21 přípravku používá, stejně jako základní rám 15, čtyři stavěči šrouby 22 k dosažení horizontální rovinnosti přípravku. Všechny stavěči šrouby jsou proti pootočení zajištěny kontramatkou.

Vlastní přípravek (obr. 2) je složen ze základové desky 21 přípravku, na níž jsou přivařený nosné výztuhy 7 a 8. V nosných výztuhách 7 a 8 je otvor pro uložení polohovacího čepu 6 s otvory 24. Polohovací čep 6_s otvory 24 i e na druhé straně opatřen osazením a závitem sloužícím k upevnění bočnice 2 s otvory pro dotykové segmenty i. Bočnice 2 je k polohovacímu čepu 6 s otvory 24 dotažena pomocí matice 11 a její poloha je jednoznačně zafixována kolíkem 12. Polohovací čep 6 s otvory 24 je k nosné výztuze 2 respektive 8 přidělán pomocí matice 13 a velkoplošné podložky 14 tak, že po dotažení matice 13 s podložkou 14 na dosedací plochu čepu 6 je mezi plochou podložky a boční plochou nosné výztuhy 7 a 8 minimální vůle M umožňující volné otáčení čepu 6 s bočnicí 2, tak jak je ukázáno na obrázku 3.

-2CZ 28987 Ul

Bočnice 2 přípravku jsou vzájemně propojeny výztužnými tyčemi 4 a zajištěny pomocí šroubů 5, čímž je vytvořena dostatečná tuhost přípravku a zajištěno rovnoměrné otáčení celé pracovní časti přípravku. Tuhost přípravku je dále zvětšena doplněním dotykových segmentů i do otvorů bočnic 2 a jejich jednoduchým zajištěním pomocí mechanických zámků. Dotykové segmenty i mají na koncích válcové části vytvořeny symetricky umístěné plošky 3, jejichž vzájemná vzdálenost odpovídá velikosti dílčí části otvoru X (obr. 4) v bočnici 2 přípravku. Proto lze jednoduchým pohybem dotykový segment I nasunout do bočnic 2 přípravku a lehkým pootočením o 15 až 165° zajistit jeho polohu vbočnicích 2 přípravku a zároveň zvýšit tuhost přípravku. Dotykové segmenty jsou s výhodou vyrobeny z austenitické oceli vyznačující se nízkou hodnotou součinitele přestupu tepla vedením.

V nosných výztuhách 7 a 8 je na roztečné kružnici se středem v ose otáčení polohovacího čepu 6 dvanáct otvorů, vůči sobě vzájemně pootočených o 30°. Čepy 6 jsou pak opatřeny pěti otvory 24 stejného průměru a na stejné roztečné kružnici jako u nosných výztuh 7 a 8, přičemž platí, že otvory 24 vlevo od svislé osy jsou vůči prostřednímu otvoru pootočeny o 40°, respektive 80° a otvory 24 vpravo od svislé osy o 35°, respektive o 85° (obr. 5A). Kromě toho jsou otvory v nosné výztuze 8 pootočeny vůči otvorům ve výztuze 7 o 2,5° (obr. 5B). Díky tomu je možné pomocí jistícího kolíku 9 polohovat přípravek s libovolným úhlem natočení pracovní části přípravku a přesností polohování 2,5°, což je u těchto typů přípravků více než dostatečné.

Jednoduchou výměnou bočnice 2 přípravku za bočnici s jinou roztečí otvorů zámků pro dotykové segmenty i, případně se vzájemně posunutou osou roztečí otvorů zámků pro dotykové segmenty 1 (obr. 6) je možné použít přípravek pro libovolný typ svaru.

Průmyslová využitelnost

Toto řešení je plánováno pro využití především v provozech a výzkumných laboratoří zabývajících se testováním vlivu procesních a technologických parametrů na geometrii svarové lázně, ovlivnění materiálu a deformace svařence. Díky své konstrukci je přípravek ideální pro získání vstupních dat numerických simulací svařování, nebo pro verifikační experimenty, ale také například pro výrobce svařovacích zdrojů, nebo výrobce a dodavatele technických plynů, při testování vlivu jejich produktů na geometrii svaru.

Přípravek je koncipován tak, aby mohl být využit při provádění pracovních zkoušek pro poloautomatické svařování dle požadavků systému norem ČSN EN ISO 3834, tedy ve všech svářečských provozech využívajících lineární automaty, nebo svařovací traktory.

Claims (10)

NÁROKY NA OCHRANU

1 - dotykový segment,

1. Pracoviště s univerzálním polohovacím přípravkem, vyznačující se tím, že je složeno ze základního rámu (15) vyrovnaného do horizontální roviny pomocí stavěčích šroubů (16) a osazeném otevřenými patkami (17) pro přidělání lineárního automatu, kdy rám (15) je spojen se svařovacím přípravkem pomocí úchytek (18) a závitových tyčí (19), a matice (20) je upravena k rovnoběžnému vyrovnání osy přípravku s osou lineárního automatu, přičemž základová deska přípravku (21) je opatřena, stejně jako základní rám (15), nejméně třemi stavěcími šrouby (22) k dosažení horizontální rovinnosti přípravku, a vlastní přípravek je složen ze základové desky (21) přípravku, na níž jsou přivařeny nosné výztuhy (7, 8), kdy v těchto výztuhách je otvor pro uložení polohovacího čepu (6) s otvory (24) a tento čep (6) je na druhé straně opatřen osazením a závitem sloužícím k upevnění bočnice (2) s otvory pro dotykové segmenty (1), přičemž bočnice (2) je k polohovacímu čepu (6) dotažena pomocí matice (11) a její poloha je jednoznačně zafixována kolíkem (12).

2 - bočnice,

2. Pracoviště suniverzálním polohovacím přípravkem podle nároku 1, vyznačující se tím, že polohovací čep (6) s otvory (24) je k nosné výztuze (7) respektive (8) přidělán

-3CZ 28987 Ul pomocí matice (13) a velkoplošné podložky (14) tak, že po dotažení matice (13) s podložkou (14) na dosedací plochu čepu (6) je mezi plochou podložky a boční plochou nosné výztuhy (7, 8) minimální vůle M umožňující volné otáčení čepu (6) s bočnici (2).

3 - dosedací plošky zámků,

3. Pracoviště s univerzálním polohovacím přípravkem podle nároku la2, vyznačující se tím, že bočnice (2) přípravku jsou vzájemně propojeny výztužnými tyčemi (4) a zajištěny pomocí šroubů (5), čímž je vytvořena dostatečná tuhost přípravku a zajištěno rovnoměrné otáčení celé pracovní časti přípravku, přičemž tuhost přípravku je dále zvětšena doplněním dotykových segmentů (1) do otvorů bočnic (2) a jejich jednoduchým zajištěním pomocí mechanických zámků, kdy dotykové segmenty (1) mají na koncích válcové části vytvořeny symetricky umístěné plošky (3), jejichž vzájemná vzdálenost odpovídá velikosti dílčí části otvoru X v bočnici (2) přípravku pro nasunutí dotykového segmentu (1) do bočnic (2) přípravku, přičemž při pootočení plošky o 15° až 165°je zajištěna poloha segmentu (1) v bočnici ch (2) přípravku a zároveň zvýšena tuhost přípravku.

4 - výztužná tyč,

4. Pracoviště s univerzálním polohovacím přípravkem podle nároku la2, vyznačující se tím, že v nosných výztuhách (7, 8) je na roztečné kružnici se středem v ose otáčení polohovacího čepu (6) nejméně dvanáct otvorů, vůči sobě vzájemně pootočených o 30°, čepy (6) jsou pak opatřeny nejméně pěti otvory (24) stejného průměru a na stejné roztečné kružnici jako u nosných výztuh (7, 8), přičemž platí, že otvory (24) vlevo od svislé osy jsou vůči prostřednímu otvoru pootočeny o 40, respektive 80°, a otvory (24) vpravo od svislé osy o 35°, respektive o 85°, a kromě toho jsou otvory v nosné výztuze (8) pootočeny vůči otvorům ve výztuze (7) o 2,5°, což umožňuje pomocí jistícího kolíku (9) poloho vání přípravku s libovolným úhlem natočení pracovní části přípravku a přesností polohování 2,5°.

5 - šroub,

5 výkresů

Seznam vztahových značek:

5. Pracoviště s univerzálním polohovacím přípravkem podle nároku la2, vyznačující se t í m , že bočnice (2) přípravku jsou vyměnitelné za bočnici s jinou roztečí otvorů zámků pro dotykové segmenty (1), případně se vzájemně posunutou osou roztečí otvorů zámků pro dotykové segmenty (1), v důsledku čehož je přípravek použitelný pro libovolný typ svaru.

6 - polohovací čepy,

6. Pracoviště s univerzálním polohovacím přípravkem podle předchozích nároků, vyznačující se tím, že dotykové segmenty (1) přípravku jsou válcového tvaru s osazeními na průměru válcové části umožňujícími přerušovaný liniový dotyk mezi svařovaným dílem (10) a přípravkem minimalizující přestup tepla ze svarku (10) do dotykových segmentů (1).

7 - nosná výztuha,

7. Pracoviště s univerzálním polohovacím přípravkem podle předchozích nároků, vyznačující se tím, že dotykové segmenty (1) přípravku jsou vyrobeny zaustenitické oceli vyznačující se nízkou hodnotou součinitele přestupu tepla vedením, díky čemuž se ještě více eliminuje případný přestup tepla ze svarku (10) do dotykového segmentu (1).

8 - nosná výztuha,

9 - kolík zajištění polohy,

10 - svařovaný díl,

11 - matice připevňuj ící bočnice,

12 - pomocný kolík,

13 - Matice

14 - Velkoplošná podložka,

-4CZ 28987 Ul

15 -základní rám,

16 - stavěči šrouby rámu,

17 - otevřené patky pro přidělám dráhy lineárního automatu,

18 - úchytky pro závitové tyče,

5

19 - závitové tyče,

20 - rýhované matice,

21 - základová deska přípravku,

22 - stavěči šrouby rámu,

23 - pérová podložka.

10 24 - otvory v čepu 6.