SK37099A3 - Welding device - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka zváracieho zariadenia podľa všeobecného pojmu prvého patentového nároku.

Doterajší stav techniky

Pri zváracích zariadeniach, ako je všeobecne známe, treba umiestniť zvárací transformátor s elektrickými riadiacimi jednotkami potrebnými pre proces zvárania a so zásobníkom na ochranný plyn na nepoháňanom podvozku a zváraciu hlavu vybavenú zariadením na ochranný plyn napojiť na elektrické a plynovodné vedenia. Zváracia hlava sa vedie manuálne k zváraným obrobkom a počas procesu zvárania sa vo voľnom závese pohybuje dopredu pozdĺž zváraného švu. Tento manuálny proces zvárania sa praktizuje aj na zvislých a vodorovných vonkajších stenách koľajového vozidla. Nevýhodou pri tomto procese je, že kvalita zvarového švu závisí od momentálnej šikovnosti robotníka, ktorý navyše musí mať vysokú odbornú kvalifikáciu.

Podstata vynálezu

Vynález si kladie za úlohu vytvoriť zváracie zariadenie podľa všeobecného pojmu prvého nároku, ktoré umožní automatizovaný priebeh procesu zvárania na zvarových švoch. Riešenie tejto úlohy sa uskutočňuje podľa vynálezu prostredníctvom charakteristických znakov prvého nároku.

Pri vyhotovení zváracieho zariadenia podľa vynálezu bude vytvorené obrábacie zariadenie, ktoré môže byť prinesené nezávisle od externého zásobovania energiou a od v podlahe položených vodiacich bezpečnostných a riadiacich zariadení na použitie na ľubovoľné miesta. Bude riadené len prostredníctvom zariadení, ktoré sú priradené opracúvanému obrobku. Obrábacie zariadenie je pritom vybavené obrábacou jednotkou s potrebným obrábacím náčiním určeným pre

165/B pracovný proces, pričom aspoň jedna obrábacia jednotka je prichytená na podvozku na vodiaci nosič a je nastaviteľná prinajmenšom vo vertikálnom a horizontálnom smere. Týmto môžu byť obrábané prinajmenšom v podstate paralelne, príp. zvislo k vodiacemu nosiču prebiehajúce časti obrobku, ktoré môžu byť v priestore horizontálnej nastaviteľnosti vodiaceho nosiča aj naklonené alebo nerovné. Na obrábanie častí obrobku, ktoré sa rozprestierajú v horizontálnom smere, bude posuv aktivovanej obrábacej jednotky vykonávaný prostredníctvom zodpovedajúco riadeného pohybu podvozku dopredu pozdĺž obrábanej časti obrobku. Autarkne pracujúce obrábacie zariadenie umožňuje takto nastavenie na ňom montovanej obrábacej jednotky v systéme koordinát, rovnako v smere x-, ako aj v smere y- a z-. Na automatické riadenie polohovania obrábacej jednotky horizontálne, vertikálne alebo naklonene k nej pozdĺžne prebiehajúcich častí obrobku je určené najmenej jedno senzorové zariadenie na určovanie polohy, ktoré mechanicky alebo opticky sníma priebeh opracúvaných častí obrobku a obrábacia jednotka sleduje tento priebeh za nastavenia vodiaceho nosiča a/alebo podvozku.

Na autarknú prevádzku obrábacieho zariadenia môže na podvozok dodatočne napr. byť inštalovaný spaľovací motor poháňaný horľavým plynom s napojeným elektrickým generátorom, z ktorého bude čerpaná energia potrebná pre prevádzku a riadenie pracovných procesov. Týmto odpadnú elektrické káble na napájanie elektrickou energiou z elektrickej siete, takže plocha, na ktorej sa otáča obrábacie zariadenie a na ktorej stojí obrobok, zostáva prístupná pre iné použitie. Pretože terajšiu obrábaciu jednotku k tomu treba riadiť pozdĺž troch priestorových koordinát obrobku, môžu kolesá podvozku byť opatrené gumenými pneumatikami, pričom vytvorením riaditeľnej osi počas pohybu podvozku dopredu prostredníctvom senzora odstupov je dostatočným spôsobom zabezpečené paralelné vedenie k obrobku. Pritom budú nerovnosti v úrovni obrábania podvozku, a s tým spojené zmeny sklonu podvozku, príp. vodiaceho nosiča, vyrovnávané prostredníctvom taktového senzora kontúr priradeného obrábacej jednotke. Oproti opracúvanému obrobku vyrovnané vodiace koľajnice, na ktorých sa môže pohybovať obrábacia jednotka pozdiž obrobku, nie sú pritom potrebné.

165/B

Na vodiacom nosiči je umiestnený aspoň jeden zvárací nástroj. Ako ďalšia obrábacia jednotka môže na ňom byť umiestnený obrusovací nástroj, ktorý po procese zvárania obrúsi zvarový šev zarovno s plechom. Pri zváraní hliníka treba pritom účelne priradiť zváraciemu nástroju kefu, ktorá pri procese zvárania hliníka predsunuto zváraciemu nástroju mechanicky okefuje zvarový šev od vrstiev oxidu, aby sa zabránilo chybným miestam vo zvarovom šve. Jednako je tiež možné, že spolu so zváracím nástrojom na revolverovej hlave upevnený brúsny nástroj pred procesom zvárania opatriť kefovou hlavou a zvarový šev týmto predkefovať riadene kontúrovým senzorom.

Obrábacia jednotka, ktorá príp. na revolverovej hlave nesie viacero obrábacích nástrojov, ktorých os otáčania leží v horizontálnom smere paralelne k smeru hlavného chodu podvozku, sedí prednostne na priečne k smeru hlavného chodu podvozku horizontálne posúvateľných priečnych saní jedného z vodiacich stĺpov vodiaceho nosiča výškovo nastaviteľných krížnych saní. Poloha krížnych saní, ako aj posuv podvozku budú pritom riadené v závislosti od snímacej polohy taktového alebo optického kontúrového senzora. Pritom môže byť zváraciemu nástroju priradený vlastný senzor kontúr, ktorý sníma ešte otvorené fúgy zvarového švu. Kefa alebo brúsny nástroj môže obsahovať vlastný senzor, ktorý môže dosadať vo fúgy zvarového švu alebo na bokoch vedľa aktuálnej oblasti opracúvaného obrobku a riadi obrusovanie zvarového švu na úroveň plechu až po úroveň oblasti bočnej steny obrobku, neovplyvnenej zvarovým švom. Taktový alebo optický senzor alebo senzory môžu byť pritom vytvorené na spôsob Joystickového riadiaceho prístroja, ktorého riadiaca páka sníma ako mechanické čidlo oblasť opracúvaného obrobku a ktorého snímač polohy generuje riadiace signály na nastavenie vodiaceho nosiča a/alebo posuvu podvozku.

Prehraď obrázkov na výkresoch

Vynález je následne bližšie vysvetlený na základe perspektívneho nákresu princípu.

165/B

Príklad uskutočnenia vynálezu

Na jednej kvázi rovnej ploche 1 tvorenej podlahou továrenskej haly stojí z viacerých stenových prvkov 2 zošitím pospájaná vozňová skriňa koľajového vozidla na viacerých podperách 3. Na podperách 3 je pod zvislým pozdĺžnym bočným priečelím z viacerých vedľa seba posadených stenových prvkov 2 ako smerová doska slúžiaca osadená kovová, príp. vodivá vodiaca koľajnica 4; táto sa rozprestiera v pozdĺžnom smere vozňovej skrine paralelne k úrovni stenových prvkov 2, tvoriacich bočnú pozdĺžnu stenu. Vodiaca koľajnica 4 je pritom spojená prostredníctvom flexibilných elektrických vodičov 5 s kovovou hrubou konštrukciou vozňovej skrine. Medzi bočné umiestnenými, na zvislej úrovni stojacimi stenovými prvkami 2 a aj aspoň k strešnému stenovému prvku 2.1 a podstavcu 2.2 smerujúcimi sa nachádzajú fúgy 6, na ktoré treba pripevniť zváraním do pevného spoja stenové prvky 2, 2.1 a 2.2. Pritom môže byť účelné pred zváraním vykonať okefovanie fúg 6 a po zvarení zarovno obrúsiť zvarové švy.

Aby sa mohlo robiť automatické vykonávanie takéhoto obrábacieho procesu, treba hrubej konštrukcii vozňovej skrine priradiť obrábacie zariadenie, ktoré obsahuje podvozok 9 uložený na kolesách 7, 8 nespojených s koľajnicami. Na podvozku 9 sa nachádza prinajmenšom jedna zapuzdrená hnacia a riadiaca jednotka 10. v ktorej je umiestnený elektrický generátor s na ňom napojeným motorom poháňným plynom, ako aj rôzne pomocné zariadenia ako odsávacie zariadenia, zásobné fľaše plynu, elektrické a príp. hydraulické pohonné a riadiace prostriedky na autarknú prevádzku obrábacieho zariadenia. Prinajmenšom jedna os kolies 7, 8, príp. pár kolies 7 je riaditeľne prichytený na podvozku 9 a prostredníctvom radiča 1_1 ho možno aktívne riadiť riadiacou jednotkou 10. Naproti tomu pár kolies 8 možno prostredníctvom riadiacej jednotky 10 prevodovo riadiť na posuv podvozku v smere vpred a späť.

Na podvozku 9 stojí vodiaci nosič, ktorý je vytvorený zo zvisle umiestneného vodiaceho stĺpa 12, z na ňom uložených výškovo nastaviteľných krížových saní 13 s integrovanou pohonnou jednotkou a priečne k hlavnému smeru chodu podvozku 9

165/B horizontálne posunuteľných priečnych saní. Na konci obrátenom k stenovým prvkom 2 nesú priečne sane 14 obrábaciu jednotku 1_5, ktorá je pevne vsadená do kotúča revolverovej hlavy, na ktorej je zvárací nástroj 16 a o cca 90° otočený brúsiaci a kefový prístroj upevnený brúsnym alebo kefovým valcom 17. Avšak namiesto tejto kombinácie môže obrábacia jednotka obsahovať aj oddelené obrábacie nástroje na brúsenie a kefovanie. Kotúč revolverovej hlavy je pritom zvlášť otáčateľný okolo v hlavnom smere chodu podvozku 9 ležiacej osi 18 oproti priečnym saniam 14 uloženým na vodiacom nosiči 12-14.

Aby mohol byť zvárací nástroj 16 vedený bez manuálneho zásahu pozdĺž fúgy 6 zvarového švu, je obrábacej jednotke 15 priradený snímač polohy - senzorová jednotka 19. Táto môže pracovať na spôsob joystickového riadiaceho prístroja a obsahuje v kruhovom pohybe, ako aj dodatočne priečne k svojmu pozdĺžnemu smeru, teda na spôsob guľového kĺbu uložený dotykový hrot 20.

Aby sa mohol urobiť v 6.1 naznačený zvarový šev, stojí s vodiacou koľajnicou 4, ktorá slúži ako spätné vedenie zváracieho prúdu, na podvozku 9 prostredníctvom pera 2Ί polohovaný elektrický brúsny kontakt 22 v klznom zariadení, ktoré je spojené s elektrickou sieťou zvárania zváracieho zariadenia. Na brúsny kontakt je napojený senzor odstupu 23, ktorý určuje odstup voči vodiacej koľajnici 4, ktorá slúži ako mechanická smerná koľajnica. Účelne je na meranie odstupu vytvoriť mechanický merací pás 24, ktorý na svojom voľnom konci bude pridŕžaný v polohe kladky na vodiacej koľajnici 4 cez brúsny kontakt 22 a ktorý v senzore odstupu 23 vyrába vždy podľa polohy vytiahnutia zodpovedajúco sa meniaci signál riadenia, ktorý riadi pár kolies 7 tak, že odstup medzi podvozkom 9 a vodiacou koľajnicou 4 zostane prinajmenšom približne konštantný.

Na zhotovenie zvislo prebiehajúceho zvarového švu 6.1 bude aktivovaná pohonová a riadiaca jednotka 10 a obrábacie zariadenie pohybované spolu pri blízkom brúsnom kontakte 22 na vodiacej koľajnici 4 k príslušnej fúge 6 zvarového švu, do ktorej dopadá dotykový hrot 20. Po zapnutí zváracieho prúdu a samostatnom zapnutí procesu zvárania sa nastavia pri automatickom prívode zváracieho prostriedku krížové sane 13 pozdĺž fúgy 6 zvarového švu. Pritom odovzdáva snímač polohy - senzorová jednotka 19 závislé od polohy dotykového hrotu 20 riadiaci signál

165/B na riadiacu jednotku pre krížové sane 13, ktorá ten spracuje a tým drží zvárací nástroj 16 v odstupe k príslušnej fúge 6 zvarového švu, potrebnom na zváranie a pritom zvislé nastavenie krížových saní 13 pôsobí zodpovedajúco optimálnemu procesu zvárania. Horizontálne zmeny odstupu zváracieho nástroja 16 oproti zvarovému švu 6 môžu byť pritom vyrovnané chodom podvozku 9 dopredu alebo späť paralelne k vodiacej koľajnici 4, príp. mechanicky, zatiaľ čo odstup zváracieho nástroja oproti zvarovému švu bude udržiavaný prinajmenšom približne konštantný prostredníctvom snímacieho senzora polohy 19 horizontálnym posúvaním priečnych saní 14. Avšak alternatívne alebo dodatočne môže byť odstup zváracieho nástroja na optimálnu hodnotu riadený aj závislé od zváracieho prúdu.

Ak má byť zváraná horizontálne prebiehajúca fúga 6 zvarového švu, bude podvozok 9 počas procesu zvárania poháňaný prostredníctvom motora s rýchlosťou posuvu zodpovedajúcou procesu zvárania v smere zváranej fúgy. Pritom drží zvárací kontakt 22 spätné vedenie zváracieho prúdu po dráhe chodu rovno a senzor odstupu 23 riadi riadiace zariadenie 11. tak, že sa bude rovno udržiavať rozsiahly konštantný odstup oproti vodiacej koľajnici 4. Odchýlky fúgy 6 zvarového švu sníma potom senzor snímania polohy 19, ktorého dotykový hrot 20 v otvorenej fúge 6 zvarového švu v predstihu predbieha drôtenú elektródu zváracieho nástroja 16. Tu bude účelne menený senzor snímania polohy 19. Riadiaci signál senzora snímania polohy 19 potom spôsobuje zodpovedajúcu korektúru výšky polohy krížových saní 13 na vodiacom stĺpe 12. ako aj korektúru zváracieho nástroja 16 k fúge zvarového švu 6 prostredníctvom priečnych saní 14. Kolesá 7, 8, príp. zodpovedajúce páry kolies sú pritom nespojené s koľajnicami a predovšetkým opatrené gumovo-elastickými pneumatikami, ktoré sa otáčajú nevedené na ploche 1, ako pri cestných vozidlách. Zmeny polohy, ktoré vyplývajú z nerovností v ploche 1, budú pritom rovnako bezprostredne modulované prostredníctvom senzorov snímania polohy tým, že krížne sane 13 senzora snímania polohy 19 a pohonné zariadenie podvozku bude riadené zodpovedajúco odchýlke zachytenej senzorom odstupu 23 v protichodnom smere spôsobenia. Snímačom polohy 19 zachytené horizontálne odchýlky od požadovanej polohy odstupu pôsobia teda na výškový prevod priečnych saní 14 a vertikálne odklony odstupu od požadovaného priebehu dotyčnej zvarovej fúgy budú vyrovnávané prostredníctvom krížnych saní 13. Pritom sa senzor odstupu 23 stará

165/B pôsobením na riadiace zariadenie 11. o dodržanie bočného základného odstupu stenových prvkov 2, príp. príslušných fúg zvarového švu 6. Pritom je usporiadaný senzor odstupu 23 v priestore najkratšieho spojenia medzi vodiacim stĺpom 12 a vodiacou koľajnicou 4, aby sa dosiahli pri určitej šikmej polohe pozdĺžnej osi podvozku oproti pozdĺžnej osi vodiacej koľajnice podľa možnosti len malé odchýlky požadovaného odstupu.

Pri montáži a riadení obrábacieho zariadenia podľa vynálezu v spolupôsobení so zváranými konštrukčnými súčiastkami zvarové švy a ich predchádzajúci a nasledujúci pracovný proces (kefovanie, brúsenie) môžu byť vykonávané bez manuálneho zásahu, a pritom môžu byť vytvárané zvarové švy vo vertikálnom, ako aj v horizontálnom alebo naklonenom smere, pričom obrábacie zariadenie môže byť skonštruované ako sebestačné a ako vodiaca úroveň používaná úroveň, ktorej je priradený opracúvaný obrobok.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Obrábacie zariadenie, predovšetkým zvárací a/alebo brúsiaci a/alebo kefovaci prístroj, s podvozkom uloženým na kolesách a aspoň jednou obrábacou jednotkou na opracúvanie obrobku, predovšetkým vozňovej skrine koľajového vozidla, vyznačujúce sa tým, že podvozok (9) nesie autarkný systém zásobovania energiou, že podvozok (9) obsahuje hnací motor a aspoň jedno riaditeľné koleso (7) alebo jednu nápravu pre kolesá (7), že kolesá (7) nespojené s koľajnicami bežia na ploche (1) usporiadanej vedľa obrobku, že na podvozku (9) je obrábacia jednotka (15) prichytená na aspoň vo vertikálnom a horizontálnom smere nastaviteľnom vodiacom nosiči (12-15) a že je vytvorené riadiace zariadenie, ktoré riadi závislé od snímača polohy - senzorového zariadenia (19) dráhu nastavenia obrábacej jednotky (15), vychádzajúc z východiskového bodu na otvorenej fúge (6) zvarového švu alebo na uzatvorenom zvarovom šve (6.1) na obrobku (2) nastavením vodiacich nosičov (1214) a/alebo podvozku (9) pozdĺž fúgy zvarového švu (6) alebo zvarového švu (6.1).
2. 2. Obrábacie zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že na vodiacom nosiči (12-14) sú umiestnené aspoň zvárací nástroj (16) a obrusovací nástroj (17), ktoré sú aktivované v oddelených pracovných postupoch a sú vedené pozdĺž fúgy (6) zvarového švu alebo pozdĺž zvarového švu (6.1).
3. 3. Obrábacie zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že na vodiacom nosiči (12-14) je dodatočne umiestnený kefovaci nástroj, ktorý je pri zváraní hliníka zároveň alebo časovo posunuto aktivovaný so zváracím nástrojom a je umiestnený v smere zvárania pred zváracou elektródou zváracieho nástroja (16).
4. 4. Obrábacie zariadenie podľa nároku 2 alebo 3, vyznačujúce sa tým, že nástroje (16, 17) sú umiestnené v kotúči revolverovej hlavy a že konkrétne aktivovaný nástroj (16, 17) vyčnieva v horizontálnom smere nad výškovo rovnakú vonkajšiu kontúru konštrukcie podvozku.

   31 165/B
5. 5. Obrábacie zariadenie podľa nároku 4, vyznačujúce sa tým, že kotúč revolverovej hlavy je uložený na vodiacom nosiči (12-14) otáčavo okolo osi (18) prebiehajúcej v hlavnom smere chodu podvozku (9).
6. 6. Obrábacie zariadenie podľa nároku 1 alebo niektorého z nasledujúcich, vyznačujúce sa tým, že vodiaci nosič (12-14) obsahuje kolmo na podvozok (9) stojaci vodiaci stĺp (12), na ktorom sú uložené výškovo nastaviteľné krížové sane (13), riadené riadiacim zariadením (10), ktoré obsahujú priečne k hlavnému smeru chodu podvozku (9) horizontálne posúvateľné priečne sane (14), na ktorých sú pripevnené nástroje (16,17).
7. 7. Obrábacie zariadenie podľa nároku 1 alebo niektorého z nasledujúcich, vyznačujúce sa tým, že vodiaci nosič (12-14) je umiestnený na podvozku (9) v priestore riaditeľných kolies (7).
8. 8. Obrábacie zariadenie podľa nároku 1 alebo niektorého z nasledujúcich, vyznačujúce sa tým, že snímač polohy - senzorová jednotka (19) je opatrená taktovým alebo optickým senzorom kontúr (19, 20) priradeným jednému z aktivovaných zváracích nástrojov (16), ktorý zachytáva fúgu zvarového švu (6).
9. 9. Obrábacie zariadenie podľa nároku 1 alebo niektorého z nasledujúcich, vyznačujúce sa tým, že snímač polohy - senzorová jednotka (19, 20) je opatrená taktovým senzorom polohy priradený jednému z aktívnych kefových nástrojov, ktorý dosahuje do fúgy zvarového švu.
10. 10. Obrábacie zariadenie podľa nároku 1 alebo niektorého z nasledujúcich, vyznačujúce sa tým, že taktový snímač polohy - senzor (19) obsahuje dotykový hrot (20), ktorý na spôsob joystickového riadiaceho prístroja riadi elektrický snímač polohy, ktorý generuje riadiace signály pre posuv vodiaceho nosiča a/alebo posuv podvozku.

    31 165/B
11. 11. Obrábacie zariadenie podľa nároku 1 alebo niektorého z nasledujúcich, vyznačujúce sa tým, že na podvozku (9) sú umiestnené plynový motor a s tým spojený generátor zváracieho prúdu a zásobovania napätia, ako aj aspoň plynová nádrž alebo plynové fľaše a elektrické riadiace a pohonné zariadenia.
12. 12. Obrábacie zariadenie podľa nároku 1 alebo niektorého z nasledujúcich, vyznačujúce sa tým, že je opatrené paralelne k smeru opracúvaného obrobku (2)

    C prebiehajúcou vodiacou koľajnicou (4), a že na podvozku (9) je uložený senzor _φ odstupu (23, 24), ktorý je s vodiacou koľajnicou (4) v činnom spojení a riadi riadiace u

    zariadenie (11) pre riaditeľné kolesá (7).
13. 13. Obrábacie zariadenie podľa nároku 12, vyznačujúce sa tým, že vodiaca koľajnica (4) je elektricky vodivá a je prostredníctvom trecieho kontaktu (22) elektricky spojená so zváracím prúdovým okruhom zváracieho nástroja (16) a na druhej strane s opracúvaným obrobkom (2).
14. 14. Proces zvárania konštrukčných prvkov s obrábacím zariadením podľa nároku 1 alebo niektorého z nasledujúcich, vyznačujúce sa tým, že obrábacie zariadenie je vedené nespojené s koľajnicou na dotykovej ploche obrobku v nemeniteľnom bočnom odstupe od obrobku a že pracovný nástroj obrábacieho zariadenia počas * pracovného procesu na jednej strane je vedený vo vertikálnom smere a na druhej strane paralelne k dotykovej ploche zvisle k opracúvanému obrobku.
15. 15. Obrábacie zariadenie podľa nároku 1 alebo niektorého z nasledujúcich, vyznačujúce sa tým, že snímač polohy - senzorová jednotka je opatrená taktovým senzorom polohy priradeným aktívnemu brúsnemu nástroju, ktorý je nasmerovaný na oblasť kontúry opracúvaného obrobku (2), ktorý vo vzťahu k smeru posunu brúsneho nástroja leží vedľa aktuálne obrábaného úseku zvarového švu.