Opis patentowy opublikowano: 30.09.1982 116 343 Int. Cl.3 B23K 15/00 Twórcy wynalazku: Andrzej Dworak, Franciszek Gradziel, Zbigniew Smolarek, Aleksander Kulabko, Jerzy Langner Uprawniony z patentu: Osrodek Badawczo-Rozwojowy Przetworników Obrazu, Warszawa (Polska) Urzadzenie wielowrzecionowe do spawania w prózni wiazka elektronowa Pizedmiotem wynalazku jest urzadzenie wielo¬ wrzecionowe do spawania w prózni wiazka elek¬ tronowa spoina ciagla lub przerywana prowadzona po kole przedmiotów takich jaik: wienców kól ze¬ batych z koszami sprzegiel, korpusów sprzegiel, wienców kól zebatych z piastami itp., posiadajace- mechanizm podzialowy oraz naped wrzecion przed¬ miotowych.Znane sa urzadzenia wielowrzecionowe do spa¬ wania w prózni w szczególnosci kól zebatych, z któ¬ rych jedno zbudowano w Osrodku Badawczo-Roz- wojowym Techniki Telewizyjnej pod nazwa pól¬ automat WSIO/150 oraz w RFN pod symbolami ESWP/6 i ESWP/12 przez firme Leybold-Heraeus.Z grupy rozwiazan urzadzen wielowrzecionowych do spawania w prózni wiazka elektronowa najbar¬ dziej reprezentatywnym rozwiazaniem technicznym jest pólautomat WSIO/150. Posiada on mechanizm podzialowy zamocowany do belki o przekroju pro¬ stokatnym z prostoliniowymi prowadnicami. Na górnej powierzchni belki jest usytuowany zespól podnosnika pneumatycznego wrzecion przedmioto¬ wych. We wnece belki znajduje sie zespól silnika napedowego wrzecion przedmiotowych osadzony pionowo górna czescia w widelkach mechanizmu podzialowego w sposób wahliwy.Dolna czesc zespolu silnika napedowego wrzecion przedmiotowych jest dociagana w kierunku obudo¬ wy mechanizmu podzialowego spiralna sprezyna.Wal zespolu silnika napedowego wrzecion przed- 10 1S 20 25 miotowych, za posrednictwem osadzonego na sil* niku kola zebatego, napedza wspólpracujace z nim kolo zebate, osadzone na obrotowym walku posred¬ nim, tworzac przekladnie zebata. Stad naped jest przenoszony poprzez wolny koniec walka posred¬ niego odpowiednio zgrubionego. na stykajaca sie z nim powierzchnie walcowa kola ciernego, osadzo¬ nego na dolnym koncu kazdego z wrzecion przed¬ miotowych.Zgrubiony koniec walka posredniego wraz z ko¬ lem ciernym wrzeciona przedmiotowego tworza przekladnie cierna, przy czym kolo cierne moze wykonywac okreslone pionowe ruchy, nie tracac kontaktu ze wspólpracujacym zgrubionym koncem walka posredniego. Ruchy pionowe kola ciernego, a wraz z nim wrzeciona przedmiotowego sa reali¬ zowane silownikiem pneumatycznym za posredni¬ ctwem ramienia dzwigni katowej zespolu pod¬ nosnika.Wrzeciona przedmiotowe sa ulozyskowane w sto¬ le obrotowym stanowiacym pozioma wykonana w ksztalcie kola plyte osadzona w czesci srodko¬ wej na wale mechanizmu podzialowego.Wrzeciona przedmiotowe sa rozmieszczone na po¬ wierzchni czolowej stolu obrotowego symetrycznie z reguly co 90°, przy czym os wrzeciona przedmio¬ towego jest prostopadla do plaszczyzny stolu. Czesc wrzeciona przedmiotowego wystajaca ponad górna plaszczyzne stolu obrotowego jest osadzona obroto¬ wo w dnie cylindrycznej otwartej od góry komory 116 343116 343 3 roboczej spawarki elektronowiazkowej, w której zachodzi proces spawania metali w warunkach prózni za pomoca wiazki elektronowej wytworzo¬ nej przez dzialo elektronowe osadzone w korpusie spawarki. Konce wrzecion przedmiotowych znaj¬ dujace sie w otwartych komorach roboczych maja kolnierze, o które opieraja 'sie przedmioty podda¬ wane spawaniu.W obrzezu górnej powierzchni czolowej komory roboczej znajduje sie pierscieniowy rowek a w nim uszczelka sluzaca do zapewnienia próznioszczelno- sci komory, gdy znajduje sie ona w pozycji robo¬ czej — pod dzialem elektronowym. Docisk komory roboczej do dolnej powierzchni dziala elektrono¬ wego zapewnia zespól podnosnika osadzonego na belce.W pozycji roboczej stól obrotowy jest nierucho¬ my i przykladowo trzy sposród czterech osadzo¬ nych w nim wrzecion przedmiotowych sa równiez nieruchome. Jedynie wrzeciono przedmiotowe usy¬ tuowane pod dzialem elektronowym —stykajac sie za porsednictwem kola ciernego ze zgrubionym koncem walka posredniego — obraca sie.Stól obrotowy wraz z komorami roboczymi po wykonaniu zaprogramowanej pracy obraca sie za pomoca mechanizmu podzialowego i zajmuje kolej¬ na pozycje robocza. Zmiana srednicy spawania od¬ bywa sie przez usuwanie lub wysuwanie ruchem prostoliniowym calego opisanego urzadzenia z kor¬ pusu spawarki Sterowanie procesem spawania od¬ bywa sie na drodze elektronicznej poprzez zliczenie impulsów.Istotna wada opisanego rozwiazania jest zasto¬ sowanie przekladni ciernej do przenoszenia nape¬ du z zespolu silnika napedowego na wrzeciono przedmiotowe, na którym w zaleznosci od momen¬ tu bezwladnosci przedmiotów obrabianych oraz oporów ruchu na wrzecionie moga wystepowac po¬ slizgi powodujace zmienna szybkosc spawania.Inna wada opisanego urzadzenia jest sposób zmiany srednicy spawaiiia przez usuwanie i wysu¬ wanie belki, na której koncu jest zawieszony caly zespól stolu obrotowego wraz z wrzecionami. Ten sposób rozwiazania zmiany srednicy spawania wy¬ maga szczególnie dokladnego wykonania prowad¬ nic belki oraz prowadnic w korpusie spawarki, a tym samym zwieksza koszt wykonania urzadze¬ nia oraz komplikuje jego budowe Wada urzadzenia jest takze zamocowanie stolu obrotowego na czopie walu wyjsciowego mechaniz¬ mu podzialowego, który nie posiada wlasnych pro¬ wadnic, co w przypadku ciezkich elementów spa¬ wanych oraz duzych komór roboczych nie zapew¬ nia odpowiedniej sztywnosci ukladu i w rezultacie ma to duzy wplyw na dokladnosc ustawienia i próznioszczelnosc.Wadliwe tez jest umieszczenie pilota ustalajacego polozenie wrzecion roboczych w mechanizmie po¬ dzialowym, na niewielkim promieniu, co daje maly moment ustalajacy stól.• Ujemna cecha rozwiazania urzadzenia jest brak mozliwosci obserwacji procesu spawania, jak tez mozliwosci justowania dziala. Niemozliwosc obser¬ wacji procesu spawania wymaga przeprowadzania kolejnych prób spawania przy ustaleniu zadanej srednicy spawania. Przyjecie ukladu, w którym z kazdym wrzecionem zwiazana jest kielichowa ko¬ mora otwarta od góry, stwarza dodatkowe trudno¬ sci przy zakladaniu i zdejmowaniu przedmiotów $ spawanych.Ponadto w urzadzeniach elektronowiazkowyeh, w których wystepuja wysokie napiecia przyspie¬ szajace, istnieje koniecznosc osloniecia warstwa olowiu komory, co zdecydowanie zwieksza moment 10 bezwladnosci stolu, a zatem wymaga zastosowania mechanizmów podzialowych przenoszacych obcia¬ zenia.Urzadzenie wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze komora robocza urzadzenia jest otwarta 15 od dolu i ustawiona za pomoca specjalnych srub na prowadnicach korpusu. Na tych samych pro¬ wadnicach montowany jest równiez tlumik pro¬ mieniowania radioaktywnego oraz podwieszony jest zawór katowy pompy dyfuzyjnej. i0 Wrzeciona o osiach pionowych ulozyskowane sa *#orotowo w tulejach wysywnych, rozmieszczonych co 120° na obwodzie stolu obrotowego o pionowej osi obrotu. Stól posiada prwadnice okragla slizgo¬ wa oraz mechanizm ustalajacy dokladne polozenie 25 poszczególnych wrzecion pod komora robocza. Dol¬ na prowadnica zwiazana jest z korpusem wspor¬ nika, do którego zamocowany jest naped ruchu po¬ dzialowego stolu oraz naped wrzecion. Tuleja wy- suwna wrzeciona w górnej swojej czesci posiada 30 Ptyte, która w momencie wysuwu wrzeciona do gó¬ ry zamyka od dolu komore robocza.Wysuw wrzeciona odbywa sie za pomoca silow¬ nika pneumatycznego z tlumieniem hydraulicznym.Na dolnym koncu kazdego z wrzecion osadzone jest 35 kolo zebate, które przy podnoszeniu wrzeciona do góry zazebia sie z kolem zebatym osadzonym prze¬ suwnie ze skretem na walku wyjsciowym mecha¬ nizmu napedowego wrzeciona. Dolna czesc wspor¬ nika wyposazona jest w prowadnice ruchu prosto- 40 liniowego oraz mechanizm srubowy do recznego .ustawienia srednicy spawania przedmiotów obra¬ bianych, przez przesuniecie calego zespolu stolu obrotowego wzgledem osi wiazki elektronowej.Zlozony program spawania, obejmujacy spawa- ^5 nie punktowe na obwodzie, podgrzewanie wiazka elektronowa, spawanie i wygrzewanie po spawaniu sterowany jest za pomoca tarczki plaskiej z odpo¬ wiednim programem w postaci otworów i wyciec.• Naped tarczki zwiazany jest scisle z obrotami wrze- 50 ciona. Tarczka obracajac sie zaslania i odslania strumien swiatla oswietlacza, który padajac na od¬ powiedni uklad fotoelementów zalacza odpowiednie natezenie pradu z zasilacza wysokiego napiecia.Górny koniec wrzeciona posiada uchwyt do moco- 55 wania elementów spawanych.Po zalozeniu elementu spawanego na wrzeciono i nacisnieciu przycisku „start" na pulpicie sterow¬ niczym nastepuje automatyczne przesuniecie przed¬ miotu spawanego pod komore robocza, wprowadze- fl0 nie tego przedmiotu do komory roboczej i jej za¬ mkniecie, automatyczne wlaczenie ukladu próznio¬ wego i po uzyskaniu odpowiedniej prózni w komo¬ rze, uruchomienie ustalonego na tarczce programu spawania. 65 Po zespawaniu detalu nastepuje automatyczne116 343 6 zapowietrzenie komory i wysuniecie przedmiotu obrabianego z komory. Proces spawania jest obser¬ wowany za pomoca ukladu telewizyjnego, przy czym niezaleznie od tego komora na górnej plycie posiada wziernik optyczny umozliwiajacy justowa- nie dziala.Rozwiazanie konstrukcyjne urzadzenia wedlug wynalazku, w oparciu o jedna komore robocza w ksztalcie cylindra otwartego od dolu, pozwala na proste zabezpieczenie w postaci plaszcza olowio¬ wego przed promieniowaniem radioaktywnym, umozliwia zainstalowanie urzadzen do obserwacji procesu technologicznego oraz justowania dziala.Zawieszenie komory na specjalnych srubach re¬ gulacyjnych na prowadnicy korpusu pozwala na wypoziomowanie powierzchni czolowej komory do powierzchni plyt wrzecion. Jednoczesnie zawiesze¬ nie tlumika promieniowania radioaktywnego i za¬ woru katowego pompy dyfuzyjnego na tych samych prowadnicach umozliwia prosty montaz i demon¬ taz wyzej wymienionych zespolów.Stól obrotowy z wrzecionami posiada kolowa prowadnice, dzieki której po ustaleniu pozycji pra¬ cy, stanowi sztywny zespól pozwalajaecy na ob- róbe przedmiotów o duzej masie. Pilot ustalajacy stól obrotowy w pozycji roboczej umieszczony jest na prowadnicy stolu o duzym promieniu, co daje duzy moment ustalajacy.Wysuwne wrzeciona posiadajace plyty zamyka¬ jace od spodu komore robocza umozliwiaja latwe mocowanie i zdejmowanie przedmiotów obrabia¬ nych. Dolny koniec wrzeciona, z kolem zebatym zazebiajacym sie w górnym polozeniu wrzeciona z kolem zebatym mechanizmu napedowego wrze¬ ciona, osadzonym na walku wyjsciowym w sposób przesuwny z obrotem, pozwala na wlaczanie auto¬ matyczne napedu i przeniesienie go bez poslizgów na wrzeciono.Zastosowanie do wysuwu wrzeciona silownika pneumatycznego z tlumieniem hydraulicznym po¬ zwala na uzyskanie jednostajnego ruchu przesuwu ze zwolnieniem go w momencie dojscia plyty do czola komary lub w momencie zatrzymania wrze¬ ciona w dolnym polozeniu.Rozwiazanie sterowania zlozonym procesem spa¬ wania (punktowanie, wstepne wygrzewanie, spawa¬ nie, wyrzeganie po spawaniu) za pomoca tarczki sterujacej, powiazanej kinematycznie za pomoca przekladni z ruchem przedmiotu obrabianego, w znaczny sposób upraszcza uklad sterowania wiazka, przy czym rozwiazanie to w porównaniu ze skom¬ plikowanym ukladem elektronicznym jest bardziej niezalezne.Rozmieszczenie ciezaru stolu obrotowego wraz z wrzecionami i przedmiotami obrabianymi w srod¬ ku prowadnic wspornika, podwyzsza sztywnosc urzadzenia.Zastosowanie w wyzej opisanym urzadzeniu ob¬ serwacji telewizyjnej procesu spawania ulatwia ustawienie przedmiotów i kontrole procesu spawa- . nia. Usytuowanie z przodu urzadzenia pokretla me¬ chanizmu do ustawiania srednicy spawania oraz tarczki sterujacej procesem spawania ulatwia ob¬ sluge urzadzenia.Wynalazek jest dokladniej objasniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podluzny urzadzenia wielo- wrzecionowego do spawania w prózni wiazka elek¬ tronowa, fig. 2 — rozmieszczenie zebatek zabezpie- 5 czajacych wrzeciona robocze przed obrotem podczas zdejmowania i zakladania przedmiotów spawanych oraz fig. 3 — widok ogólny osadzenia kola zebate¬ go na walku wyjsciowym mechanizmu napedu wrzeciona. 10 Urzadzenie wielowrzecionowe posiada komore ro¬ bocza 1, tlumik promieniowania radioaktywnego 2 oraz zawór katowy pompy dyfuzyjnej 3 zamocowa¬ ny do górnych prowadnic 4 korpusu 5.Komora w górnej czesci posiada plyte 6 z czte- 15 rema srubami regulacyjnymi 7 pozwalajacymi na wypoziomowanie dolnej powierzchni komory wzgle¬ dem plyt 8, tulei wrzecionowej 9, która prowadzona jest w korpusie stolu obrotowego 10 i napedzana w kierunku pionowym przez silownik pneumo-hy- 20 drauliczny 11 skladajacy sie z cylindra pneumatycz¬ nego 12 i hydraulicznego 13.Wrzeciono 14 ulozyskowane jest w tulei wrzecio¬ na 9. W górnej czesci wrzeciona 14 wystajacej nad * plyte 8 tulei wrzeciona 9 znajduje sie uchwyt 15 25 sluzacy do mocowania wymiennych wkladek 16, umozliwiajacych ustalenie i zamocowanie przed¬ miotów obrabianych. Na dolnej czesci wrzeciona 14 zamocowane jest kolo zebate 17, które przy przesu¬ nieciu wrzeciona do góry zazebia sie z kolem zeba- 30 tym 18 osadzonym przesuwnie na walku wyjscio-. wym 19 mechanizmu napedowego wrzeciona 20.Kolo zebate 18 posiada w piascie dwa rowki srubo¬ we 21, przez które przechodzi kolek 22 wcisniety w walek wyjsciowy 19 mechanizmu napedowego 35 wrzeciona 20. Kolo zebate 18 dociskane jest od gó¬ ry sprezzyna 23. Dolny koniec walka wyjsciowego 19 posiada kolo pasowe 24, które poprzez pas zeba¬ ty 25 i kolo pasowe 26 napedza walek 27 tarczki sterujacej 28. 40 Stól obrotowy 10 wyposazony w prowadnice okragla 29 spoczywa na górnej prowadnicy 30 wspornika 31. Stól obrotowy 10 otrzymuje ruch po¬ dzialowy wynoszacy 120° od mechanizmu podzia¬ lowego z klinem obrotowym 32, przy czym doklad¬ ne jego polozenie ustalone jest za pomoca pilota 33 zamocowanego we wsporniku 31 i wprowadzane¬ go w gniazda 34 w prowadnicy 29 stolu obrotowe¬ go 10. L 50 Wspornik 31 wraz ze stolem obrotowym 10 i wrzecionami 14 oraz zamocowanym do niego me¬ chanizmem napedu wrzeciona 20 i ruchu podzialo¬ wego stolu 32 przesuwa sie wzgledem komory 1 na prowadnicach 35 za pomoca pokretla recznego 36 55 poprzez mechanizm srubowy 37. Dzialo 38 zamo¬ cowane jest na górnej plycie 6 komory 1 wyposa¬ zonej we wziernik optyczny 39 umozliwiajacy ju- stowanie dziala 38.Poza tym urzadzenie wyposazone jest w uklad 60 obserwacji telewizyjnej 40. Komora 1, tlumik 2 i zawór katowy pompy dyfuzyjnej 3 osloniete sa olowianym ekranem 41. Do zabezpieczenia wrze¬ cion przed obrotem w pozycji zakladania i zdejmo¬ wania przedmiotów spawanych sluza dwie zebatki 55 42 zamocowane do wspornika 31. 45116 343 8 PL