PL233070B1 - Mechanizm palnika do automatycznej wymiany elektrody w procesie spawania metodą TIG przy użyciu robota oraz sposób i urządzenie do automatycznej wymiany elektrody w tym palniku w procesie automatycznego spawania metodą TIG przy użyciu robota - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm palnika do automatycznej wymiany elektrody w procesie spawania metodą TIG (Tungsten Inert Gas - metoda spawania nietopliwą elektrodą wolframową w osłonie gazów obojętnych) przy użyciu robota oraz sposób i urządzenie do automatycznej wymiany elektrody w tym palniku w procesie automatycznego spawania metodą TIG przy użyciu robota.

Podczas procesu spawania metodą TIG stosuje się elektrody nietopliwe w postaci okrągłego pręta zaostrzonego na ostro z obu stron. W procesie spawania elektroda wolframowa stopniowo paruje, końcówka ulega degradacji, wskutek czego powstają drobne ubytki w elektrodzie. Dochodzi do zużycia stożkowego zakończenia elektrody, pogarszając właściwości wytworzonej spoiny. W związku z tym w procesie spawania wymagana jest wymiana elektrody w regularnych odstępach czasu. W sytuacji prowadzenia procesu spawania w sposób ciągły oraz automatyczny, wymiana zużytej elektrody w sposób ręczny przez operatora jest długotrwała i niewydajna. Jednym z głównych problemów okazała się również konieczność ciągłej obecności operatora w celu wymiany zużytej elektrody. W celu wymiany elektrody operator za pomocą szczypiec chwyta elektrodę, następnie ręcznie zwalnia zacisk elektrody odkręcając jej mocowanie, co pozwala na jej usunięcie z palnika. W celu zamontowania nowej elektrody, operator ręcznie wprowadza ją do palnika, a następnie zaciska mocowanie na elektrodzie, po czym palnik gotowy jest do dalszej pracy.

Z dokumentu WO 0154850 A1 znany jest sposób oraz urządzenie do wymiany końcówek elektrod podczas spawania punktowego, manewrowane za pomocą środków pneumatycznych, hydraulicznych i/lub elektrycznych, obsługiwane przez robot spawalniczy, które zawiera urządzenie odłączające końcówkę elektrody od wałka elektrody, zaopatrzone w dwa chwytaki, jeden na wałek elektrody, a drugi na końcówkę elektrody, które poddawane są nagłemu wzajemnemu przemieszczeniu w kierunku liniowym ze znacznym przyspieszeniem, dzięki czemu końcówka jest wyciągnięta z wału, a następnie wrzucona do zbiornika. Ponadto urządzenie zaopatrzone jest w magazyn nowych końcówek. Za pomocą taśmy nowe końcówki są przemieszczane w kierunku wylotu magazynu. Swobodny stożkowy koniec wału elektrody wprowadzany jest do nowej końcówki elektrody, umieszczonej w wylocie magazynu.

Z dokumentu patentowego CS 274880 znane jest urządzenie do wymiany końcówek elektrod zgrzewarek robotów spawalniczych, w którym mechanizm mocowania korpusu elektrody i mechanizm usuwania końcówki elektrody są umieszczone ze sobą w odniesieniu do osi roboczej, przy czym mechanizm usuwania końcówki elektrody działa również jako mechanizm sprawdzania instalacji nowej końcówki.

Z dokumentu patentowego US 2005252 887 A1, znane jest urządzenie do automatycznej wymiany końcówek elektrod, zawierające stół obrotowy z wieloma gniazdami na elektrody usytuowanymi kołowo w równych odstępach, zaopatrzonych w magnesy w celu zapewnienia prawidłowego pozycjonowania elektrod.

Z dokumentu patentowego KR 101435268 A, znane jest urządzenie do wymiany elektrod oraz robot spawalniczy do spawania punktowego, zawierający urządzenie do wymiany końcówek elektrod. Robot spawalniczy przemieszcza górną i dolną elektrodę do pozycji spawania punktowego oraz wykonuje spawanie punktowe. Wokół górnej i dolnej elektrody umieszczony jest uchwyt, który skonfigurowany jest tak, aby mógł naciskać i obracać końcówki elektrod usytuowane w ruchomym elemencie, który może uwalniać lub zaciskać elektrody za pomocą ciśnienia hydraulicznego. Urządzenie może być wyposażone w jednostkę dostarczającą nowe końcówki elektrod do zamontowania.

Z dokumentu patentowego JPH 0417978 A, znany jest pistolet spawalniczy, zwierający pary czipów do trzymania elektrod zwróconych ku sobie i wychodzących naprzeciw siebie. Pistolet umieszczony jest na ramieniu robota spawalniczego. Każda końcówka elektrody jest o kształcie wydłużonego pręta, który usytuowany jest w uchwycie. Zużyta końcówka jest wypychana przez mechanizm podawania końcówek, sterowany przez urządzenie do korekcji długości elektrody, która ustawiana jest automatycznie.

Celem wynalazku jest zastosowanie automatycznej wymiany elektrody w automatycznym procesie spawania metodą TIG przy pomocy robota spawalniczego.

Czas, po jakim wymagana jest wymiana elektrody, ustalany jest indywidualnie doświadczalnie i uzależniony jest od wielu czynników. Informacja o potrzebie wymiany elektrody podana jest w programie sterującym stanowiskiem spawalniczym.

Mechanizm palnika do automatycznej wymiany elektrody w procesie spawania metodą TIG przy użyciu robota, zaopatrzony w zacisk elektrody z otworem na elektrodę, według niniejszego wynalazku

PL 233 070 B1 charakteryzuje się tym, że zawiera siłownik, do którego tłoczyska zamontowany jest popychacz, który współpracuje z zaciskiem elektrody, zwiększając średnicę otworu na elektrodę.

Korzystnie, siłownik jest pneumatyczny.

Korzystnie, siłownik zamontowany jest w obudowie zamocowanej do obudowy palnika.

Korzystnie, w popychaczu jest osiowe wybranie na nieroboczą końcówkę elektrody.

Korzystnie, palnik zamontowany jest na kiści robota.

Sposób automatycznej wymiany elektrody w procesie automatycznego spawania metodą TIG przy użyciu robota, polegający na zwolnieniu elektrody z zacisku w palniku i usunięciu jej z palnika, a następnie umieszczeniu nowej elektrody w palniku i zaciśnięciu jej w zacisku, oraz sprawdzeniu poprawności zamontowanej elektrody, według niniejszego wynalazku charakteryzuje się tym, że palnik ze zużytą elektrodą zamontowany na kiści robota przemieszcza się na stanowisko, gdzie końcówkę zużytej elektrody wprowadza się w szczęki otwierane/zamykane siłownikiem i zwalnia się zacisk elektrody w palniku powodując jej uwolnienie, po czym palnik bez elektrody przemieszcza się nad nową elektrodę usytuowaną pionowo w zasobniku elektrod i przemieszcza się palnik do zadanej pozycji, w której elektroda znajdzie się w zacisku, po czym unieruchamia się elektrodę w zacisku, a następnie palnik przemieszcza się nad element do kalibracji odległości roboczego końca elektrody od wylotu dyszy gazowej palnika, po czym zwalnia się zacisk elektrody w palniku i kalibruje tę odległość na zadaną wartość, a następnie unieruchamia się elektrodę, po czym przemieszcza się palnik nad czujnik, który sprawdza odległość roboczego końca elektrody od wylotu dyszy gazowej palnika.

Urządzenie do automatycznej wymiany elektrody w procesie automatycznego spawania metodą TIG przy użyciu robota, do którego kiści zamontowany jest palnik z mechanizmem do automatycznej wymiany elektrody zaopatrzony w zacisk elektrody z otworem na elektrodę, zawierające zasobnik elektrod, urządzenie do odebrania zużytej elektrody oraz urządzenie do sprawdzenia poprawności zamontowania nowej elektrody, według niniejszego wynalazku charakteryzuje się tym, że:

- zasobnik elektrod zaopatrzony jest w płytę z otworami na elektrody,

- urządzenie do odbioru zużytej elektrody zawiera szczęki do przytrzymywania zużytej elektrody, zaciskane i otwierane za pomocą siłownika,

- urządzenie do sprawdzenia poprawności montażu nowej elektrody zawiera element do kalibracji odległości roboczego końca elektrody od wylotu dyszy gazowej, oraz czujnik do końcowego sprawdzenia odległości roboczego końca elektrody od wylotu dyszy gazowej.

Korzystnie, element do kalibracji odległości roboczego końca elektrody od wylotu dyszy gazowej usytuowany jest na płycie zasobnika elektrod.

Korzystnie, element do kalibracji odległości roboczego końca elektrody od wylotu dyszy gazowej stanowi kołek oporowy.

Korzystnie, czujnik do końcowego sprawdzenia odległości roboczego końca elektrody od wylotu dyszy gazowej jest widełkowy.

Korzystnie, mechanizm palnika do automatycznej wymiany elektrody, zawiera siłownik, korzystnie pneumatyczny, do którego tłoczyska zamontowany jest popychacz, który współpracuje z zaciskiem elektrody zwiększając średnicę otworu na elektrodę.

Korzystnie, siłownik zamontowany jest w obudowie zamocowanej do obudowy palnika.

Korzystnie, w popychaczu jest osiowe wybranie na nieroboczą końcówkę elektrody.

Wynalazek przedstawiono przykładowo na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny widok stanowiska do automatycznej wymiany elektrody; fig. 2 - palnik z mechanizmem do automatycznej wymiany elektrody w przekroju; fig. 3-fig. 6 - etapy wymiany elektrody; fig. 7 - przekrój palnika z uwidocznionym zaciskiem elektrody.

Zmodyfikowany palnik 2 na przykład Robacta TTW 4500 do automatycznej wymiany elektrody w procesie automatycznego spawania metodą TIG, posiada mechanizm, który zawiera siłownik pneumatyczny 8, do którego tłoczyska przykręcony jest popychacz 6. Palnik zawiera znany zacisk 15 elektrody z otworem na elektrodę 4. Siłownik pneumatyczny 8 zamontowany jest w obudowie 7 zamocowanej do obudowy palnika 2. Popychacz 6 ma wyprofilowaną stożkowo końcówkę, która współpracuje z zaciskiem 15, w którego otworze zaciśnięta jest elektroda 4, zwiększając średnicę tego otworu.

Dodatkowo popychacz 6 może być zaopatrzony w osiowe wybranie 5 na nieroboczą końcówkę elektrody 4, w przypadku zastosowania dłuższych elektrod.

Urządzenie do automatycznej wymiany elektrody w procesie automatycznego spawania metodą TIG przy użyciu robota zawiera zamontowany do kiści robota 3 za pomocą uchwytu 9 palnik 2

PL 233 070 B1 z mechanizmem według wynalazku do automatycznej wymiany elektrody opisany wyżej. Ponadto zawiera stanowisko 1 do wymiany elektrod wyposażone w zasobnik 10 elektrod oraz urządzenie do odebrania zużytej elektrody i urządzenie do sprawdzenia poprawności zamontowania nowej elektrody. Zasobnik 10 elektrod 4 zaopatrzony jest w płytę 16 z otworami na elektrody 4, które usytuowane są nieruchomo, pionowo w tych otworach. Urządzenie do odbioru zużytej elektrody 4 zawiera szczęki 14 do przytrzymywania zużytej elektrody, zaciskane i otwierane za pomocą siłownika 12. Urządzenie do sprawdzenia poprawności montażu nowej elektrody 4 zawiera element do kalibracji odległości roboczego końca elektrody 4 od wylotu dyszy gazowej, który stanowi kołek oporowy 11 usytuowany na płycie 16 zasobnika 10 elektrod. Ponadto zawiera czujnik widełkowy 13 do końcowego sprawdzenia odległości roboczego końca elektrody 4 od wylotu dyszy gazowej.

Czas, po jakim wymagana jest wymiana elektrody, jest ustalany i uzależniony jest od wielu czynników. Ustalany jest doświadczalnie. Informacja o potrzebie wymiany elektrody podana jest w programie sterującym stanowiskiem spawalniczym.

Palnik TIG z mechanizmem według wynalazku zamocowany jest do kiści robota 3 za pomocą uchwytu 9. Robot 3 przemieszcza palnik 2 do stanowiska 1 automatycznej wymiany elektrody. Wolny koniec zużytej elektrody 4 chwytany jest za pomocą siłownika pneumatycznego 12 w specjalne szczęki 14. Po ustawieniu palnika 2 w odpowiedniej pozycji siłownik pneumatyczny 12 zaciska szczęki 14 na zużytej elektrodzie 4. Następnie siłownik pneumatyczny 8 mechanizmu palnika 2 zostaje przesterowany tak, że wyprofilowana końcówka popychacza 6 wprowadzona jest do otworu zacisku 15 zwiększając jego średnicę i następuje zwolnienie elektrody 4 w zacisku 15. W tym czasie zużyta elektroda trzymana jest już tylko przez szczęki 14. Palnik 2 zmienia pozycję zostawiając zużytą elektrodę 4 w szczekach 14. Siłownik pneumatyczny 12 zostaje przesterowany, otwierają się szczęki 14 i zużyta elektroda pod wpływem siły grawitacji spada do magazynku zużytych elektrod. Robot 3 wraz z palnikiem 2 zmienia pozycję, i przemieszcza palnik 2 nad odpowiednio zaprogramowane stanowisko 1 w zasobniku elektrod 10, gdzie następuje pobranie nowej elektrody 4. Robot 3 przemieszcza palnik 2 nad daną elektrodę 4, nasuwa palnik 2 na elektrodę 4 tak, że elektroda 4 umieszczona zostaje w palniku 2. Następuje przesterowanie siłownika 8 w palniku 2 tak, że końcówka popychacza 6 zostaje wycofana z otworu zacisku 15 i elektroda 4 zostaje zaciśnięta w zacisku 15. Po zamontowaniu nowej elektrody 4 w palniku 2 następuje sprawdzenie poprawności jej montażu. Robot 3 przemieszcza palnik 2 wraz z zamontowaną elektrodą 4 nad hartowany kołek oporowy 11 usytuowany na płycie zasobnika elektrod 16. Siłownik 8 w palniku 2 zostaje ponownie przesterowany i wyprofilowana końcówka popychacza 6 wprowadzona jest do otworu zacisku 15 zwiększając jego średnicę i następuje zwolnienie elektrody 4 z zacisku 15. Koniec elektrody 4 opiera się swobodnie o kołek oporowy 11 i następuje kalibracja wysokości wystającej końcówki elektrody 4 od wylotu dyszy gazowej na zadaną wysokość i mechanizm ponownie zaciska elektrodę. W celu sprawdzenia poprawnego zamocowania elektrody 4, palnik 2 przemieszczany jest nad czujnik widełkowy 13. Jeśli odległość roboczego końca elektrody 4 od wylotu dyszy gazowej jest poprawna, palnik jest gotowy do dalszej pracy.

Claims (14)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mechanizm palnika do automatycznej wymiany elektrody w procesie spawania metodą TIG przy użyciu robota, zaopatrzony w zacisk elektrody z otworem na elektrodę, znamienny tym, że zawiera siłownik (8), do którego tłoczyska zamontowany jest popychacz (6), który współpracuje z zaciskiem (15) elektrody (4) zwiększając średnicę otworu na elektrodę (4).
2. 2. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że siłownik (8) jest pneumatyczny.
3. 3. Mechanizm według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że siłownik (8) zamontowany jest w obudowie (7) zamocowanej do obudowy palnika (2).
4. 4. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że w popychaczu (6) jest osiowe wybranie (5) na nieroboczą końcówkę elektrody (4).
5. 5. Mechanizm według każdego z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że palnik (2) zamontowany jest na kiści robota (3).
6. 6. Sposób automatycznej wymiany elektrody w procesie automatycznego spawania metodą TIG przy użyciu robota, polegający na zwolnieniu elektrody z zacisku w palniku i usunięciu jej z palnika, a następnie umieszczeniu nowej elektrody w palniku i zaciśnięciu jej w zacisku, oraz sprawdzeniu poprawności zamontowanej elektrody, znamienny tym, że palnik (2) ze zużytą

   PL 233 070 B1 elektrodą (4) zamontowany na kiści robota (3) przemieszcza się na stanowisko, gdzie końcówkę zużytej elektrody (4) wprowadza się w szczęki (14) otwierane/zamykane siłownikiem (12) i zwalnia się zacisk elektrody (4) w palniku (2) powodując jej uwolnienie, po czym palnik (2) bez elektrody przemieszcza się nad nową elektrodę (4) usytuowaną pionowo w zasobniku elektrod (10) i przemieszcza się palnik (2) do zadanej pozycji, w której elektroda (4) znajdzie się w zacisku (15), po czym unieruchamia się elektrodę (4) w zacisku (15), a następnie palnik (2) przemieszcza się nad element do kalibracji odległości (11) roboczego końca elektrody (4) od wylotu dyszy gazowej palnika (2), po czym zwalnia się zacisk (15) elektrody (4) w palniku (2) i kalibruje tę odległość na zadaną wysokość, a następnie unieruchamia się elektrodę (4), po czym przemieszcza się palnik (2) nad czujnik, który sprawdza odległość roboczego końca elektrody (4) od wylotu dyszy gazowej palnika (2).
7. 7. Urządzenie do automatycznej wymiany elektrody w procesie automatycznego spawania metodą TIG przy użyciu robota, do którego kiści zamontowany jest palnik z mechanizmem do automatycznej wymiany elektrody zaopatrzony w zacisk elektrody z otworem na elektrodę, zawierające zasobnik elektrod, urządzenie do odebrania zużytej elektrody oraz urządzenie do sprawdzenia poprawności zamontowania nowej elektrody, znamienne tym, że

   - zasobnik (10) elektrod (4) zaopatrzony jest w płytę (16) z otworami na elektrody (4),

   - urządzenie do odbioru zużytej elektrody (4) zawiera szczęki (14) do przytrzymywania zużytej elektrody, zaciskane i otwierane za pomocą siłownika (12),

   - urządzenie do sprawdzenia poprawności montażu nowej elektrody (4) zawiera element do kalibracji odległości roboczego końca elektrody (4) od wylotu dyszy gazowej na zadaną wartość, oraz czujnik (13) do końcowego sprawdzenia odległości roboczego końca elektrody (4) od wylotu dyszy gazowej.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że element do kalibracji wysokości odległości roboczego końca elektrody (4) od wylotu dyszy gazowej usytuowany jest na płycie (16) zasobnika (10) elektrod (4).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 7 albo 8, znamienne tym, że element do kalibracji odległości roboczego końca elektrody (4) od wylotu dyszy gazowej stanowi kołek oporowy (11).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że czujnik (13) do końcowego sprawdzenia odległości roboczego końca elektrody (4) od wylotu dyszy gazowej jest widełkowy.
11. 11. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że mechanizm palnika do automatycznej wymiany elektrody, zawiera siłownik (8), do którego toczyska zamontowany jest popychacz (6), który współpracuje z zaciskiem (15) elektrody (4) zwiększając średnicę otworu na elektrodę (4).
12. 12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że siłownik (8) jest pneumatyczny.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 11 albo 12, znamienne tym, że siłownik (8) zamontowany jest w obudowie (7) zamocowanej do obudowy palnika (2).
14. 14. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że w popychaczu (6) jest osiowe wybranie (5) na nieroboczą końcówkę elektrody (4).