FI109665B - Menetelmä ja sovitelma monipalkohitsin tekemiseksi - Google Patents

Description

109665

Menetelmä ja sovitelma monipalkohitsin tekemiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen menetelmä paksuihin materiaaleihin tehtävän useita hitsipalkoja vaativan sauman tekemiseksi. Erityisen hyvin menetelmä soveltuu mekanisoituun alumiinirakenteiden hitsaukseen.

10 Keksinnön kohteena on myös sovitelma menetelmän toteuttamiseksi.

Mekanisoidulla hitsaamisella päästään sarjamuotoisessa valmistuksessa ja paksujen ja pitkien saumojen hitsauksessa 15 tavallisesti huomattavasti parempaan tuottavuuteen ja tasaisempaan laatuun kuin käsinhitsauksessa. Paksuja materiaaleja hitsattaessa saumaan joudutaan hitsaamaan useita palkoja, jolloin saumaa on pystyttävä seuraamaan tarkasti, jotta palko syntyisi oikeaan paikkaan. Jos kappaleen muo-20 donmuutokset hitsauksen aikana ovat pienet, railon seuranta voidaan tehdä ohjelmallisesti kappaleen mitoitustietojen perusteella. Tällä tavalla päästään tavallisesti riittävään tarkkuuteen ainoastaan rakenteissa, joissa saumaan tarvitaan vain yksi hitsipalko. Monipalkohitsauksessa kappaleen 25 muodonmuutokset siirtävät railoa, joten pelkkä etukäteisoh-jelmointiin perustuva ohjaus johtaa helposti hitsausvirhei-·... siin ja palko saattaa syntyä väärään paikkaan. Suuria, ; paksuista levyrakenteista tai vastaavista koostuvia alumii nirakenteita on erityisen vaikea hitsata mekaanisesti, 30 koska riittävän hyvään hitsiin pääsemiseksi tarvitaan usei-. ta hitsipalkoja ja hitsauksen aikaiset muodonmuutokset ovat .··.·. suuret. Paksuissa alumiinirakenteissa hitsipalkojen määrä on suurempi kuin vastaavissa teräsrakenteissa ja palkojen järjestys ja asema toisiinsa nähden on hitsilaadun takia 35 tärkeää. Samoin kappaleen liikkeet, lämpölaajeneminen ja siitä johtuva vääntely ovat suurempia kuin vastaavissa te-. : : räsrakenteissa.

2 109665

Railon seurantaan on kehitetty mekaanisia ja optisia laitteita, joiden avulla ohjataan hitsauspään liikettä railon todellisen aseman mukaan. Suomalaisessa patenttihakemuksessa 911787 on kuvattu railonseurantalaite, jossa railoa 5 seurataan hitsausalueen edessä kameralla ja kameran kuvaa verrataan kaksidimensionaaliseen malliin. Jotta hitsausva-lokaari ei häiritsisi kameraa, kuvaamiseen käytetään voimakkaasti suurentavaa optista järjestelmää, joka rajaa kuvausalueen. Lisäksi kuvausalue suojataan suojakaasusuih-10 kulia. Laite vaatii melko paljon laskentatehoa, jolla kuvaa käsitellään ja verrataan tallennettuun malliin. Kontras-tierot railossa ovat myös hyvin pienet, joten kameran on oltava kallis ja hyvälaatuinen ja kuvauskohtaan on järjestettävä erillinen tehokas valonlähde. Siten tämä laite on 15 kallis ja monimutkainen ja kuvauspään koko ja sijainti lähellä hitsauspäätä rajoittaa laitteen käyttökohteita.

Tämä laite on tarkoitettu lähinnä tasaisten levymäisten kappaleiden päittäisliitokseen eikä se jo pelkän kokonsa takia sovellu pienaliitosten tai kotelorakenteiden valmis-20 tamiseen.

Eurooppalaisessa patenttihakemuksessa 0 403 665 on kuvattu vastaavan kaltainen railonseurantajärjestelmä, jossa hit-sauspolttimeen liitetyllä valaisimesta ja optisesta järjes-.·>, 25 telmästä koostuvalla laitteella seurataan hitsausasemaa.

Optinen järjestelmä on suojattu epäpuhtauksilta ja valokaaren valolta peräkkäisillä himmeillä suojalevyillä, jotka : päästävät ohitseen kuvattavasta kohteesta tulevan valon, mutta eivät valokaaresta tulevaa valoa. Levyt suojaavat • 30 järjestelmää myös sularoiskeilta ja muilta epäpuhtauksilta.

: Tämäkin järjestelmä on monimutkainen ja siten kallis ja rajoittaa hitsauspolttimen liikkeitä ahtaissa kohteissa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan yksinkertai-35 nen laite hitsauspolttimen ohjaamiseksi railon suhteen * erityisesti monipalkohitsauksessa.

3 109665

Keksintö perustuu siihen, että välimatkan päähän valmistellusta railosta piirretään railon suuntainen seuranta-viiva ja hitsauksen aikana hitsauspoltinta ohjataan seu-5 rantaviivan mukaan viivaa seuraavan optisen ilmaisimen avulla.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 10 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on puolestaan tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa .

15

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Referenssiviivan ja railon välinen etäisyys pysyy tarkasti samana silloinkin kun kappaleen muoto muuttuu lämpöjänni-20 tysten ja vastaavien vaikutuksesta. Hitsauspoltin seuraa railoa tarkasti ja palko syntyy juuri oikeaan paikkaan.

Tämä on ensiarvoisen tärkeää mekanisoidussa hitsauksessa, jossa hitsauspään liikkeet tapahtuvat ohjelmakäskyjen mukaisesti ja hitsaaja ei voi vaikuttaa hitsauspään liikkee-,···, 25 seen samalla tavalla kuin käsinhitsauksessa. Keksintö so- veltuu päittäisliitosten lisäksi piena- ja muiden liitosten hitsaamiseen päinvastoin kuin edellä kuvatun kaltaista I * ’ kömpelöä optista menetelmää käyttävät laitteet. Hitsauspää- : ·* hän ei tarvitse kiinnittää mitään sen liikkeitä rajoittavia 30 laitteita ja koska seurattava viiva on kaukana hitsauskoh-· dasta, viivaa seuraavaa kuituoptista ilmaisinta ei tarvitse suojata sularoiskeilta. Erillisellä viivalla saadaan aikaan : suuri kontrasti hitsattavan aineen ja viivan välille, joten ilmaisinlaite voi olla yksinkertainen. Valokaaren valo ei 35 häiritse viivan seurantaa ja valokaaren puolelle voidaan asentaa yksinkertainen varjostin, joka estää valokaaren i · k *

( | * t I I

4 109665 valaisun seuranta-alueella. Keksintö voidaan toteuttaa helposti olemassa olevissa laitteissa, esimerkiksi hitsaus-portaalissa, jolloin laitteistoon tarvitsee liittää vain kuituoptinen ilmaisin ja välineet seurantaviivan piirtämi-5 seksi. Viiva voidaan piirtää käsinkin, mutta edullisesti viiva piirretään laitteistoon kuuluvalla mustesuihkulait-teella.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisten piirus-10 tusten avulla.

Kuvio 1 esittää kaaviona menetelmän ensimmäistä vaihetta.

Kuvio 2 esittää kaaviona menetelmän toista vaihetta.

15

Kuvioissa esitetty sovellus on tarkoitettu levymäisten kappaleiden ja vastaavien päittäisliitokseen. Tässä laitteessa hitsauspää 8 on sijoitettu numeerisesti ohjattuun portaaliin, joka kuljettaa hitsauspäätä 8 ja muita menetel-20 mässä tarvittavia laitteita. Luonnollisesti hitsauspään liikutteluun voidaan portaalin sijasta käyttää mo-niakselista teollisuusrobottia tai muuta sopivaa mekanisoitua ja ohjattavaa laitetta. Yksinkertaisuuden vuoksi tässä liitettävinä kappaleina on esitetty kaksi levyä 1, 2, jotka 25 liitetään päittäisliitoksella. Keksintö soveltuu luonnolli-, sesti muidenkin kappaleiden liittämiseen ja erilaisille saumatyypeille.

> * * I * ‘ Tavallisesti mekanisoiduissa hitsauslaitteissa on valinnai- I * * 30 sena tai vakiovarusteena mekaaninen railonseurantalaite 4, V ' joka on sijoitettu hitsauspään 8 yhteyteen. Mikäli tällai nen laite on käytettävissä, railon hitsaaminen tapahtuu keksinnön mukaan seuraavasti. Mekaaninen railonseurantalai-; : : te 4 asetetaan seuraamaan hitsattavien kappaleiden 1, 2 vä- 35 listä valmisteltua railoa 3 ja portaali ohjataan kulkemaan railon 3 suuntaan (nuoli kuvassa). Railonseurantalaittee- i * I * » » * t » * 5 109665 seen 4 on liitetty tangolla 5 mustesuihkupiirrin 6. Kun railonseurantalaite 4 kulkee railoa 3 seuraten, siihen kiinteän välimatkan päähän liitetty piirrin 6 piirtää tämän saman välimatkan päähän toiseen levyyn 2 seurantaviivaa 7.

5 Viiva 7 piirretään koko railon pituiseksi ja sen tulee edullisesti olla kohtuullisen leveä ja musteen värin on erotuttava riittävästi hitsattavan materiaalin pinnan väristä, jotta viivan ja pinnan välille saadaan riittävä kontrasti. Esimerkiksi puhtaalla alumiinipinnalla viiva voi 10 olla musta ja sen leveys on edullisesti noin 5 mm, jolloin seurantalaite ei seuraa välttämättä itse viivaa vaan viivan ja materiaalin pinnan välistä rajapintaa.

Kun seurantaviiva 7 on piirretty, voidaan hitsata ensimmäi-15 nen palko, joka voidaan aloittaa joko railon siitä päästä, josta seurantalaite 4 ja piirrin 6 lähtivät liikkeelle tai siitä päästä johon ne ovat päätyneet. Hitsauksen aikana laitteen kuituoptinen seurantailmaisin 9 seuraa viivaa 7 ja mikäli viivan suunnasta poiketaan, portaalla ohjataan siir-20 tämään hitsauspäätä 8 siten, että poikkeama korjautuu ja ilmaisin 9 seuraa jälleen seurantaviivaa 9. Ensimmäisen palon hitsaamisen jälkeen seuraavat palot hitsataan vastaavalla tavalla. Koska palot tulevat hieman eri paikkoihin, hitsauspäätä 8 ja ilmaisinta 9 on siirrettävä hieman si-,·1·, 25 vusuunnassa ja ilmaisimen 9 on pystyttävä seuraamaan seu rantaviivaa 7 siirrosta huolimatta. Kun riittävä määrä palkoja on hitsattu viivaa seuraten, työkappale voidaan ' 7 poistaa työasemasta jatkotyöstöön ja tarkastukseen.

• 1 I

I I

30 Edellä esitetyn lisäksi tällä keksinnöllä on muitakin suo-V · ritusmuotoja.

Seurantaviivan 7 piirron aikana voidaan haluttaessa hitsata i >, jo ensimmäinen palko, mutta tällöin lämpölaajeneminen saat- 35 taa vaikuttaa hieman menetelmän tarkkuuteen. Seurantaviiva voidaan piirtää käsin yksinkertaisimmillaan viivaimella * » , « i i t , i 6 109665 mittaamalla sopiva etäisyys railosta. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää vaikka kapeiden pyörien avulla railoa seu-raavaa kelkkaa, johon on yhdistetty piirtolaite, joka yksinkertaisimmillaan on leveä huopakynä. Jos viiva piirre-5 tään käsin, menetelmän tarkkuus ja luotettavuus kuitenkin kärsivät, joten automaattisesti tapahtuva viivanpiirto on edullisin tapa käyttää keksintöä ja se on helppo järjestää mekanisoitujen hitsauslaitteiden yhteyteen. Jos käytettävässä hitsauskoneessa on optinen railonseurantalaite, sitä 10 voidaan käyttää railon seurantaan seurantaviivan piirron aikana. Hitsattavia kappaleita voi liittyä toisiinsa samassa saumassa useampiakin kuin kaksi, esimerkiksi T-liitok-sissa samaan saumaan liittyy kolme levyä ja muun muassa laivanrakennuksessa joudutaan valmistamaan jopa vielä moni-15 mutkaisempiakin liitoksia.

Seurantaviivaa voidaan seurata erilaisilla ilmaisimilla, mutta yksinkertaisella kuituoptisella valokennoilmaisimella saavutetaan riittävä erotuskyky, koska seurantaviivan ja 20 materiaalin välille saadaan suuri kontrasti. Luonnollisesti kalliimpia ja tehokkaampia optisia laitteita voidaan myös käyttää olosuhteiden niin vaatiessa. Keksinnöllä toteute-*;;; taan polttimen horisontaalinen ohjaus (seuranta), vertikaa- '·' ’ linen ohjaus voidaan toteuttaa mekaanisella pyörällä.

Claims (8)

1. Menetelmä monipalkohitsin tekemiseksi, jossa menetelmässä ainakin kahden liitettävän kappaleen (1, 2) väliseen 5 valmisteltuun railoon (3) hitsataan mekaanisesti liikuteltavan hitsauspään (8) avulla ainakin kaksi hitsipalkoa, tunnettu siitä, että - ainakin yhteen liitettävään kappaleeseen (2) 10 piirretään välimatkan päähän railosta (3) railon (3) suuntainen seurantaviiva (7), ja - seurantaviivaa (7) seurataan optisella ilmaisimella (9) kunkin palon hitsauksen aikana ja 15 hitsauspään (8) liikettä ohjataan seurantaviivan (7) suuntaisesti optisen ilmaisimen (9) signaalin mukaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii-20 tä, että seurantaviiva (7) piirretään automaattisesti siten, että railoa (3) seurataan hitsauskoneeseen liitetyllä ’**: railonseurantalaitteella (4) ja viiva (7) piirretään väli- matkan päähän seurantalaitteesta sovitetulla piirtolait-teella (6). . 25 * 1 1

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii- I" tä, että seurantaviiva (7) piirretään käsin ohjaimen avul- : la.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu sii- tä, että seurantaviiva (7) piirretään mustesuihkukirjoitti-mella. * · • » » I » 1 * # · · β 109665

5. Sovitelma monipalkohitsin tekemiseksi ainakin kahden liitettävän kappaleen (1, 2) väliseen valmisteltuun railoon (3), joka sovitelma käsittää mekaanisesti liikuteltavan hitsauspään (8), tunnettu 5 - välineistä (5, 6) seurantaviivan (7) piirtämiseksi yhden liitettävän kappaleen (2) pintaan välimatkan päähän railosta (3), ja 10. optisen seurantalaitteen (9) seurantaviivan (7) seuraamiseksi kunkin palon hitsauksen aikana.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen sovitelma, jossa hitsaus-koneeseen kuuluu railonseurantalaite (4), tunnettu välimat- 15 kan päähän railonseurantalaitteesta (4) sovitetusta piirto-laitteesta (6) seurantaviivan piirtämiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että optinen seurantalaite (9) on sovitettu tangolla 20 (5) kiinteän välimatkan päähän hitsauspäästä (8).

... 8. Jonkin patenttivaatimuksista 5-7 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että optinen seurantalaite (9) on kuituop- ’ tinen valokennoanturi . * * · » · · t * · • · * · · « · I · 9 109665