NO319550B1 - Anordning ved sveisehode - Google Patents

Description

ANORDNING VED SVEISEHODE

Denne oppfinnelse vedrører et sveisehode av den art som ty-pisk anvendes i en mangeakse sveisemaskin hvor det er nødven-dig å endre sveisemunnstykkets retningsvinkel under drift.

Mangeakse sveisemaskiner er tilgjengelige for mange formål. Med mangeakse menes i denne sammenheng at en maskin arbeider med mer enn to styreakser.

Sveisemetoden som anvendes i maskiner av den angjeldende art kan, alt etter hvilket materiale som skal sveises, være for eksempel MIG, TIG eller rørtrådsveising.

Når for eksempel en sveisefuge skal følges, er det viktig at

sveisemunnstykket kan føres frem med en jevn hastighet som er tilpasset sveisemediet også når sveiseretningen hurtig endres slik det skjer for eksempel ved platehjørner. Sveisemunnstykket må for å opprettholde en riktig sveisevinkel i forhold

til arbeidsstykkets sveisefuge, dreies slik at det beholder sin retning i forhold til sveisefugen.

Ønsket sveisehastighet kan være så høy som ca. 3 meter i minuttet. Når sveisemunnstykket kommer til et hjørne, må sveisemunnstykkets retning vendes i løpet av en meget kort tid dersom en konstant sveisehastighet skal kunne opprett-holdes. Om det ved et hjørne trengs 0,25 sekunder på å dreie munnstykket 90°, blir minste hjørneradius som kan oppnås ved denne sveisehastighet ca. 8 millimeter.

JP 05138352 viser en fremgangsmåte og et utstyr for automatisk sveising, der det for å lette kontroll med sveisebren-nerens posisjon registreres en oscillerende vinkel mellom sveisetang og materialoverflate, og en avstand mellom sveise-tangen og en rullende vogn. Kontrollen foretas ved hjelp av en guidedel og en avstandssensor.

JP 2000042854 beskriver et drivapparat for et verktøy som kan brukes for automatisk sveising, der en vinkel av en sveisemunnstykkeholder justeres i samsvar med formen av de sveisede materialer. To aksler av en vinkelarm og en akse til munn-stykkesveiseholderen danner to trekanter med et felles topp-punkt. Vinkelen av sveisemunnstykkeholderen justeres slik at toppunktet beveges med et hastighetsforhold som er likt for-holdet av den store trekanten til den lille trekanten, ved en rotasjon av de dannede trekantene omkring et sveisehodes akse.

US 3594540 omhandler et apparat for sveising av to deler som danner en kant ved sammenføyning, og som følger denne kanten ved hjelp av en føler.

US 4629860 viser et apparat og en fremgangsmåte for automatisk bevegelse av et verktøy i tre dimensjoner. Et sveise-munnstykke kan roteres omkring en senterakse slik at førings-

og sveiseakser kan forandres.

Sveisehoder ifølge kjent teknikk er ikke i stand til å vende så raskt som det her er tale om, og slike sveisehoder er derfor ikke egnet til å anvendes ved sveising om skarpe hjørner når det anvendes en sveisemetode som krever jevn sveisehastighet for å gi et vellykket resultat. Ved anvendelse av sveisehoder ifølge kjent teknikk, er det derfor nødvendig å stanse sveisingen når sveisemunnstykket kommer til et sted hvor det skal være et skarpt fugehjørne, hvoretter sveisehodet vendes og sveisingen startes i den nye retning.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

En sveisemaskin av i og for seg kjent art forsynes med et sveisehode som er innrettet til å kunne forandre munnstykke-retning i løpet av meget kort tid. Sveisehodets munnstykke styres under munnstykkets retningsforandringer, slik at dets avstand til et fast punkt på sveisehodets akse forblir konstant.

Sveisehodets utforming og virkemåte blir nærmere forklart i beskrivelsens spesielle del under henvisning til vedføyde tegninger.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser delvis i snitt et sideriss av et sveisehode; Fig. 2 viser et snitt I-l i fig. 1; Fig. 3 viser et sideriss hvor sveisehodets spindel er rotert 90° i forhold til fig. 1, og hvor sveisemunnstykket er vist i en vertikal posisjon; Fig. 4 viser det samme som fig. 3, men her inntar sveisemunnstykket en vinkel i forhold til sveisehodets vertikal-akse; Fig. 5 viser det samme som fig. 3, men her inntar sveisemunnstykket en større vinkel i forhold til sveisehodets ver-tikalakse; og Fig. 6 viser en alternativ utførelsesform hvor en rem-/kjede-forbindelse er erstattet med en parallellføring.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 et sveisehode som er forbundet til en sveisemaskin 2 og hvor et arbeidsstykke 4 er anbrakt i posisjon under sveisehodet 1.

Sveisehodet 1 omfatter et hus 6 med en fortrinnsvis gjennomgående aksielt forskyvbar roterbart opplagret spindel 8, en rotasjonshylse 10 som omslutter spindelens 8 nedre endeparti 12 og er roterbart opplagret ved hjelp av to kulelager 14 til husets 6 nedre endeparti og lagerhus 16. Et deksel 6a omslutter tre av husets 6 vertikale sider. Spindelen 8 er forsynt med en gjennomgående boring 8b og har ved sitt midtre og øvre parti et sylindrisk utvendig tverrsnitt, mens spindelens 8 nedre endeparti 12 har et rektangulært tverrsnitt, se fig. 2. Rotasjonshylsen 10 har, med unntak av et parti ved lagrene 14, et kvadratisk tverrsnitt.

Spindelens 8 nedre midtparti er forsynt med en fast forbundet utragende ring 18 som via to aksiallager 20 er roterbart forbundet til en forskyvningsskive 22. Minst to skrue/mutteren-heter 24 som har sine lengdeakser parallelt med spindelens 8 senterakse 8a, er symmetrisk fordelt langs en om senteraksen 8a omkransende delesirkel* Skrue/mutterenhetene 24, som fortrinnsvis er av kuleskruearten, omfatter en mutter 24a og en skrue/spindel 24b. Mutterne 24a er fast forbundet til forskyvingsskiven 22, mens skruene 24b er roterbart lagret i husets 6 støtteplater 26a og 26b.

Skruene 24b er ved sitt øvre endeparti fast forbundet til hver sin skive/tannhjul 28 som drives av en heve-/senkemotor 30 via ikke viste transmisjonselement og en rem/kjede 32.

Omkransende spindelens 8 øvre midtparti, fortrinnsvis med lik deling, er det anordnet et antall aksielle langstrakte spor/groper 34 med halvsirkelformet tverrsnitt. En dreieskive 36 er anbrakt roterbart mellom husets 6 støtteplater 26c og 26d. Dreieskiven 36 er i sin boring 38 forsynt med langsgående spor/groper 40 med halvsirkelformet tverrsnitt korresponderende til spindelens 8 spor 34. Minst en kule 42 er anbrakt i hvert sporpar 34, 40. Dreieskiven 36 er utvendig forsynt med et omkransende tannhjul 44 og drives av en ikke vist dreiemotor via nødvendige ikke viste transmisjonselement, en rem/kjede 4 6, minst en skive/tannhjul 48 med spindel 50 og tannhjul 52. Spindelen(e) 50 er roterbart lagret i husets 6 støtteplater 26c og 26d.

Ved hver av rotasjonshylsens 10 to motstående sider er det anordnet en nedre vinkelarm 60a og en på en parallell med spindelens 8 senterakse 8a i vertikal avstand over den nedre vinkelarmen 60a øvre vinkelarm 60b. Vinkelarmene 60a og 60b er ved sine nedre endeparti forsynt med en aksling 62 som er roterbart lagret i korresponderende i rotasjonshylsen 10 gjennomgående boringer 64, og som på rotasjonshylsens 10 inn-side er fast forbundet til hvert sitt tannhjul 66. Tannhjulene 66 har inngrep i en på sin korresponderende side av spindelens 8 nedre endeparti 12 fast forbundet tannstang 68, se fig. 2.

På hver av de ovenfor nevnte motstående sider av rotasjonshylsen 10 er en aksling 70a roterbart gjennomgående lagret i en parallellarms 72 midtparti og fast forbundet til den nedre vinkelarms 60a øvre endeparti. En øvre skive/tannhjul 74 er anbrakt på stagets utvendige side og er konsentrisk og fast forbundet til akslingen 70a. En aksling 70b er roterbart gjennomgående lagret i parallellarmens 72 øvre parti og fast forbundet til den øvre vinkelarms 60b øvre endeparti.

Parallellarmene 72 rager nedover fra sveisehodet 1. Ved sine nedre endeparti er parallellarmene 72 roterbart forbundet til en sveisemunnstykkeholder 7 5 hvor sveisehodets 1 sveise-munnstykke 76 er fastspent. Sveisemunnstykkeholderen 75 er forsynt med en nedre skive/tannhjul 78 som er anbrakt konsentrisk med sveisemunnstykkeholderens 7 5 dreieakse på paral-lellarmenes 72 utvendige side. En rem/kjede 80 forløper mellom den øvre skive/tannhjul 74 og den nedre skive/tannhjul 78 hvor skivene/tannhjulene 74, 78 er av identisk diameter og

tannantall.

I fig. 3 er sveisemunnstykket 76 vist i en vertikal stilling hvor også vinkelarmene 60a og 60b er anbrakt i en vertikal stilling. Når sveisemunnstykkets 76 vinkel i forhold til ver-tikalaksen 8a skal endres, startes heve-/senkemotoren 30 i en første dreieretning hvorved spindelen 8 ved hjelp av rem-men/kjedet 32, skiver/tannhjul 28, skrue/mutterenheter 24, forskyvingsplaten 22 og aksiallagrene 20 forskyves oppover. Tannstengene 68 som er fast forbundet til spindelens 8 nedre parti 12, forskyves derved oppover og bevirker at tannhjulene 66 som er i inngrep med tannstengene 68 tildeles en rotasjon om sin egen akse. Vinkelarmene 60a, 60b som er forbundet til sine respektive tannhjul 66 via akslinger 62, følger tannhjulene 68 i rotasjonen. Ved sin samvirkende rotasjon bevirker de nedre vinkelarmer 60a og de øvre vinkelarmer 60b ved sine respektive fast forbundne akslinger 70a, 70b som er roterbart forbundet til parallellarmene 72, at parallellarmene 72 parallellforskyves til en ny posisjon, se fig. 4.

Den øvre skive/tannhjul 74 som er fast forbundet til akslingen 70a, tildeles ved vinkelarmens 60a rotasjon en til-svarende vinkelrotasjon om sin egen senterakse. Denne vinkelrotasjon overføres til den til parallellarmene 72 roterbart forbundne sveisemunnstykkeholder 75 via remmen/kjedet 80 og den nedre skive/tannhjul 78, hvorved sveisemunnstykket 76 tildeles samme vinkelrotasjon som vinkelarmene 60a, 60b.

Sveisehodets 1 geometriske oppbygging bevirker at sveisemunnstykkets 76 vinkelforandring som foretas gjennom en samtidig sideforskyvning og rotasjon av sveisemunnstykkeholderen 75, foretas om et skjæringspunkt/dreiepunkt 82 mellom sveisemunnstykkets senterlinje og spindelens 8 senterlinje 8a. Sveisemunnstykket 7 6 forblir under vinkelforandringen på en uforandret avstand fra dreiepunktet 82.

Ved å anbringe arbeidsstykket 4 på en hensiktsmessig høyde i forhold til dreiesenteret 82, kan sveisemunnstykkets 76

vinkel forandres uten at sveisemunnstykkets 76 sveiselinje i et forutbestemt nivå, for eksempel på arbeidsstykkets 4 over-flate, forskyves sideveis. Det er således ikke nødvendig å forskyve arbeidsstykket 4, som kan ha en betydelig masse, sideveis i forhold til sveiseretningen selv om sveisemunnstykkets 7 6 vinkel må forandres. I fig. 5 er sveisemunnstykkets 76 vinkel relativt aksen 8a ytterligere øket i forhold til den vinkel som er vist i fig. 4.

Spindelen 8 og derved sveisemunnstykket 76 dreies om spindel-aksen 8a ved at den ikke viste dreiemotor startes og roterer via remmen/kjedet 46, skiven(e)/tannhjulet(ene) 48, spindelen(e) 50, tannhjulet(ene) 52, det omkransende tannhjul 44 og dreieskiven 36 via kulene 42 og spindelen 8 til den ønskede dreievinkel.

Sveisemunnstykkets 7 6 retning under dreining om den vertikale akse 8a og ved vinkelforandring i vertikalplanet i forhold til den nevnte akse 8a vil alltid være rettet mot dreiesenteret 82.

I en alternativ utførelsesform, se fig. 6, er skivene 74, 78

og remmene/kjedene 80 erstattet med en første arm 84 og en andre arm 86 som er leddbart forbundet til et stag 88. Arme-nes 84, 86 og stagenes 88 virkemåte tilsvarer skivenes 74, 78 og remmenes/kjedenes 80 virkemåte slik det er beskrevet ovenfor.

Akslingenes 62 vridning kan også frembringes med andre trans-mis jonselement som for eksempel en snekkeskrue med korresponderende snekkehjul.

Ved anvendelse av sveisehodet 1 ifølge oppfinnelsen kan hurtige sveisevinkelforandringer både i horisontal- og vertikalplanet gjennomføres på meget kort tid uten at store masse-krefter må aktiveres. Dette medfører at det for eksempel kan holdes en fast sveisevinkel i forhold til arbeidsstykket også når det forekommer relativt hurtig sveiseretningsforandring under høy fremføringshastighet. Vinkelendringene styres av en på forhånd programmert ikke vist datamaskin.

Claims (6)

1. Anordning ved sveisehode (1) av den art som er forbundet til en sveisemaskin (2) og hvor sveisehodet (1) under drift er innrettet til å kunne forandre et sveisemunnstykkes (76) vinkel i forhold til en senterakse (8a) og samtidig kunne dreie sveisemunnstykket (76) om den samme senterakse (8a), karakterisert ved at minst to til en rotasjonshylse (10) roterbart opplagrede akslinger (62) er forbundet til sine respektive innbyrdes parallelle nedre vinkelarm (60a) og øvre vinkelarm (60b), idet vinkelarmene (60a, 60b) i sine motstående endeparti er leddbart forbundet til en parallellarm (72), og hvor parallellarmens (72) nedre endeparti er leddbart forbundet til en sveisemunnstykkeholder 75, idet parallellarmens (72) leddforbindelser til vinkelarmene (60a, 60b) og sveisemunnstykkeholderen (75) har parallelle akser; en første skive/tannhjul (74) er fast forbundet via en aksling (70a) til den nedre vinkelarm (60a), hvor akslingen (70a) utgjør leddforbindelsen til parallellarmen (72), og en andre skive/tannhjul (78) er fast forbundet til sveisemunnstykkeholderen (75) ved leddforbindelsen til parallellarmens (72) nedre parti, idet de to skiver/tannhjul er sammenkoplet ved hjelp av en rem/kjede (80), hvorved sveisehodet (1) er innrettet slik at sveisemunnstykkets (76) sveiseretning alltid er rettet mot et dreiepunkt (82).

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at minst to til en rotasjonshylse (10) roterbart opplagrede akslinger (62) er forbundet til sine respektive innbyrdes parallelle nedre vinkelarm (60a) og øvre vinkelarm (60b), idet vinkelarmene (60a, 60b) i sine motstående endeparti er leddbart forbundet til en parallellarm ( 12), og hvor parallellarmens (72) nedre endeparti er leddbart forbundet til en sveisemunnstykkeholder 75, idet parallellarmens (72) leddforbindelser til vinkelarmene (60a, 60b) og sveisemunnstykkeholderen (75) har parallelle akser; en første arm (84) er fast forbundet via en aksling (70a) til den nedre vinkelarm (60a) hvor akslingen (70a) utgjør leddforbindelsen til parallellarmen (72), og en andre arm (86) er fast forbundet til sveisemunnstykkeholderen (75) ved leddforbindelsen til parallellarmens (72) nedre parti, idet de to armer ved sine motstående endeparti er leddbart sammenkoplet ved hjelp av et stag (86).

3. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at en aksial-forskyvbar spindel (8) er forsynt med minst en tannstang (68) som er i inngrep med minst to tannhjul (66), hvor tannhjulene (66) er fast forbundet til sine respektive akslinger (62).

4. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at rotasjonshylsen (10) som utgjør et lagerhus for vinkelarmenes (60a, 60b) akslinger (62), er dreibart om spindelens (8) akse (8a) forbundet til sveisehodets (1) hus (6).

5. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at spindelen (8) er opplagrende forbundet til en forskyvningsskive (22) hvor forskyvingsskiven (22) er forbundet til minst en med spindelen (8) parallell skrue/mutterforbindelses (24) og mutterdel (24a) og hvor skrue/mutterforbindel-sens (24) skruedel (24b) er roterbart lagret i sveisehodets (1) hus (6).

6. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at spindelen (8) er forsynt med minst en langsgående grop (34) korresponderende med en langsgående grop (40) i en dreieskives (36) boring (38) og at det er anbrakt en kule (42) dels i spindelens (8) grop (34) og dels i dreieskivens (36) grop (40).