SU1041252A1

SU1041252A1 - Apparatus for automatic welding of curvilinear elements

Info

Publication number: SU1041252A1
Application number: SU823430024A
Authority: SU
Inventors: Виктор Григорьевич Лысяков; Геннадий Григорьевич Волгин; Юрий Григорьевич Ткачев
Original assignee: Предприятие П/Я В-2988
Priority date: 1982-04-26
Filing date: 1982-04-26
Publication date: 1983-09-15

Abstract

1. .УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ содержащее шпиндель с планшайбой, привод его вращени , радиальный суппорт с приводом его перемещени , планетарный редуктор-, . сварочную горелку с токопроводом, установленную на планшайбе, механизм подачи присадочной проволки и механизм слежени за длиной Дуги, отличающеес тем, что,- с целью повышени производительности и качества сварки, упро-; щени конструкции и расширени технологических возможностей за.счет обеспечени возможностисварки в среде защитных газов, устройство снабжено приводной шестерней, шестерней с цилиндрическим по ском и огибающим его гибким -тементом и водилом, радиальный суппорт подпружинен и кинематически св зан посредством гибкого элемента с шестерней с цилиндрическим по ском, котора установлена на шпинделе с -возможностью поворота относительно него и кинематически св зана с одним из выходов планетарного редуктора, а приводна шестерн жестко закреплена на шпинделе и кинематически св зана с приводом его вращени и другим выходом планетарного редуктора, а водило кинематически св зано сприводом перемещени радиального суппорта, приводом планетарного редуктора и шестерней с цилиндрическим по ском. 2.Устройство по п. 1, о т л и -. чающеес тем, что,.с целью обеспечени возможности сварки в среде защитных газов,, в шпинделе выполнены каналы дл подвода защитного газа и присадочной проволки, а также каналы, в которых размещен токопровод . 3.Устройство по пп. 1 и 2, о т личающеес тем, что, с целью обеспечени возможности введени коррекции при отклонении размеров стыка от заданной программы, привод перемещени радиального суппорта снабжен механизмом коррекции в виде черв чной передачи с черв ком и кинематически св занной 5 01 с ним скольз щей муфтой 4.Устройство по пп. 1-3, отличающеес тем, что, с целью обеспечени возможности сварки неповоротных стыков труб некруг-лого сечени , сварочна горелка установленав плоскости, перпендикул рной продольной оси шпиндел .1. DEVICE FOR AUTOMATIC WELDING OF CURVOLINEAR ELEMENTS containing a spindle with a faceplate, a drive for its rotation, a radial support with a drive for its movement, a planetary gearbox,. a welding torch with a conductor mounted on the faceplate, a filler wire feeding mechanism and an arc length tracking mechanism, characterized in that, in order to increase the productivity and quality of welding, it is up to; design and expansion of technological capabilities for providing the possibility of welding in a protective gas environment, the device is equipped with a drive gear, gear with a cylindrical skim and envelope with a flexible tement and carrier, the radial caliper is spring-loaded and kinematically connected by means of a flexible element with a gear with a cylindrical which is mounted on the spindle with the possibility of rotation relative to it and kinematically connected with one of the outlets of the planetary gearbox, and the driving gear It is fixed on the spindle and is kinematically connected with the drive of its rotation and another output of the planetary gearbox, and the carrier is kinematically connected with the drive of the radial support, the drive of the planetary gearbox and the gear with a cylindrical part. 2. The device according to claim 1, about tl and -. In particular, in order to ensure the possibility of welding in a protective gas medium, the spindle has channels for the supply of protective gas and filler wire, as well as channels in which the conductor is located. 3. The device according to paragraphs. 1 and 2, that is, in order to enable the introduction of a correction when the joint size deviates from a given program, the drive of the movement of the radial caliper is equipped with a correction mechanism in the form of a worm gear with a worm and a kinematically connected 5 01 Coupling 4. Device on PP. 1-3, characterized in that, in order to enable welding of non-rotary joints of pipes of non-circular cross-section, the welding torch is installed in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the spindle.

Description

. Изобретение относитс к сварочному оборудованию,в частности к устройствам дл вварки криволинейных элементов К; оболочковые конструкции при произзодстве сборно-варных корпусов и других узлов газотурбинных двигателей .. The invention relates to welding equipment, in particular to devices for welding curvilinear elements K; shell structures in the manufacture of prefabricated buildings and other gas turbine engine assemblies.

Иззестно устройство дл автоматической сварки фланцев с издели., срдер сащее сварочную горелку, механизм кругового ее перемещени по периметру свариваемой кромки, механизм радиального и вертикального установочного перемещени сварочной горелки ,- механизм подачи присадочной проволки , аппаратуры управлени jLJ .From the device for automatic welding of flanges from the product, sderder welding welding torch, a mechanism for its circular movement around the perimeter of the weld edge, a mechanism for radial and vertical installation movement of the welding torch, filler wire feeding mechanism, control equipment jLJ.

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не позвол ет выполн ть сварку криволиненых швов в плаке „The disadvantage of this device is that it does not allow welding of curved seams in plaque.

Известно устройство дл вварки криволигдейных элементов в оболочковую конструкцию, содерл ащее поворотную консоль с кареткой и ползуном вертикального перемещени ,на котором, расположена сварочна головка, несуща сварочную горелку, и механизм подачи присадочной проволки 2 .A device for welding curviligand elements into a shell structure is known, comprising a rotatable arm with a carriage and a vertical movement slider, on which is located a welding head carrying a welding torch and a filler wire feeding mechanism 2.

Недостатком такого устройства вл етс сложность, недостаточна жесткость конструкции и отсутствие дл компенсап.ии зазоров в кинематических парах, что значительно снижает эксплуатационную надежность устройства, производительность и качество сварки Устройсто обладает большой инерцией при изменении направлени поворота консоли,- что особенной недопустимо ггри Бварке элементов малых- размеров.The disadvantage of such a device is complexity, insufficient structural rigidity and the absence of gaps in kinematic pairs for compensating, which significantly reduces the operational reliability of the device, productivity and quality of welding. The device has a large inertia when changing the direction of rotation of the console, which is especially unacceptable - sizes.

Наибо7 еа близким к изобретению .вл етс устройство дл автоматической Свггрки криволигкейных злемент-ч тов,-содержащее т-шиндель с планшайбой привод его вращени .. радиальный суппорт с приводом его перемещени , планетарный редуктор, сварочную горелку с токопроводом, установленную п.паншайбе, механизм подачи присадочной проволки и меха.низм слежени за Д.ПИНОЙ дуги з .Most closely related to the invention. An apparatus for the automatic loading of curvilinear elements, a t-shaft with a faceplate, a drive for its rotation, is contained in the device. A radial caliper with a drive for its movement, a planetary gearbox, a welding torch with a conductor installed in the panshaybe filler wire feed mechanism and mechanism. tracking of D.PINE arc c.

Недостатком данного устройства вл етс невозможность производить вварку криволинейньзх элементов в плане, осуществл ть сварку в среде защитных газов неплав шимс i электродом . Кроме того конструкци устройства сложна F так как содержит много киЕ1ематических пар и не содержит устройств,1ДЛЯ кол-шексации зазоров, что не позвол ет осуществл ть сварку по программе. Сварку по пpoгpa Aмe нельз осуществл ть еще и потомур что привод радиального суппорта вращаетс и затрудн ет электрическую | омг / утатдин), например, шагового электродвигател . Устройство не позвол ет производить коррекцию радиуса ,The disadvantage of this device is the inability to weld the curvilinear elements in the plan, to weld in protective gas with a non-melting i electrode. In addition, the design of the device is complex F since it contains many theoretical pairs and does not contain devices, 1 FOR THE number of gaps, which does not allow welding according to the program. Welding in Amma can not be carried out even after that the drive of the radial caliper rotates and complicates the electric | OMG / utatdin), for example, a stepper motor. The device does not allow radius correction,

при отклонении реального стыка от заданного , что снижает качество сварки а также не позвол ет производить поперечные колебани сварочной горелки что приводит к непровару щва.when the actual joint deviates from the target, which reduces the quality of welding and also does not allow for transverse oscillations of the welding torch, which leads to incomplete welding.

Целью изобретени вл етс повышение производительности, качества сварки, упрощение конструкции и расширение технологических возможностей за счет обеспечени сварки в среде защитных газов.The aim of the invention is to increase productivity, quality of welding, simplify the design and expand technological capabilities by providing welding in shielding gases.

Цель достигаетс тем, что устройство дл автоматической сварки криволинейных элементов, содержащее шпиндель с планшайбой, привод его вращени , радиальный суппорт с .Приводом его перемещени , планетарный редуктор , сварочную горелку с токопроводом , установленную на планщайбе, механизм подачи присадочной проволки и механизм слежени за длиной дуги, снабжено приводной шестерней, шестерней с цилиндрическим по ском и огибающим его гибким элементом и водилом , радиальный суппорт подпружин-ен и,кинематически св зан посредством гибкого элемента с шестерней с цилиндрическим по ском, котора установлена на шгшнделе с. возможностью поворота относительно него и кинематически св зана с одним из выходов планетарного редуктора, а приводна шестерн жестко закреплена на шпинделе и кинематически ,св зана с приводом его вразцени и с другим выходом планетарного редуктора, а водило кинематически св зано с приводом перемещени радиального суппорта, приводом планетарного редутора и шестерней с цилиндрическим по ском.The goal is achieved by the device for automatic welding of curvilinear elements, comprising a spindle with a faceplate, a drive for its rotation, a radial support with its drive, a planetary gear, a welding torch with a conductor mounted on the plate, a filler wire feeding mechanism and a length tracking mechanism arc, equipped with a drive gear, a gear with a cylindrical weave and a flexible element around it and a carrier, the radial support is spring-loaded and is kinematically connected by means of a flexible el gearbox with a cylindrical gear wheel, which is installed on the shaft with the possibility of rotation relative to it and kinematically connected with one of the outlets of the planetary gearbox, and the drive gear is rigidly fixed on the spindle and kinematically, connected with its drive, and another output of the planetary gearbox, and drove the kinematically connected with the drive of the radial support movement, drive planetary gear and gears with cylindrical skys.

Дл обеспечени сварки в среде защитных газов в шпинделе выполнены каналы дл подвода защитного газа и присадо.чной проводкой,а также каналы, в которых размещен токопровод.To ensure welding in shielding gas, spindle channels are made for the supply of shielding gas and additional wiring, as well as channels in which the conductor is placed.

Дл обеспечени возможности введени коррекции при отклонении размеров стыка от заданной программы привод перемещени радиального суппорта снг1бжен механизмом коррекции в виде черв чной передачи с черв ком и кинематически св занной с ним с скольз щей муфтой.To provide the possibility of introducing a correction when the size of the joint deviates from a given program, the drive of the movement of the radial slide is worn by a correction mechanism in the form of a worm gear with a screw and is kinematically associated with it with a sliding coupling.

Дл обеспечени возможности.сварки неповоротных тыков труб некруглого , сечени сварочна горелка уста-, новлена в плоскости, перпендикул рной продольной оси шпиндел .To ensure the possibility of welding non-rotary pump poles of non-circular pipes, the welding torch section is installed in a plane perpendicular to the spindle longitudinal axis.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, разрезу на фиг. 2 - раз рез А-А на фиг. 1 ; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1 :, на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1 на фиг 5 - устг ройство, общий вид на фиг. б возможные ввариваемые элементы.FIG. 1 shows the proposed device, a section in FIG. 2 - time cut AA in FIG. one ; in fig. 3 shows a section BB in FIG. 1: in FIG. 4 shows a section B-B in FIG. 1 in FIG. 5 — the device, a general view in FIG. b possible weldable elements.

Устройство дл автоматической сварки криволинейных элементов содержит корпус 1, шпиндель 2 с планшайбой 3, приводную шестерню 4, шестерню 5С цилиндрическим по ском механизм подачи присадочной проволк 6, планетарный редуктор 7, радиальн суппорт 8, сварочную горелку 9, при вод вращени 10 с шаговым электродв гателем, привод перемещени радиаль го суппорта 11 с шаговым электродви гателем, механизм введени коррекци 12, токосъемник 13. Шпиндель 2 имее канал дл подачи защитного газа 14 ,от муфты 15 и канал дл подачи присадочной проволки и шины токопрово. да 16. Планшайба 3 имеет Т-образный паз 17 дл суппорта 8 и паз дл штыр 19, соединенного гибким элементом 2 о цилиндрическим по ском 5 шестерни Суппорт 8 содержит кронштейн 21 с отверстием дл креплени горелки 9. Планетарный редуктор 7 содержит центральные 22 и 23 и выходные 24 и 25 шестерни, водило 26, оси 27 и 28 блок сателлитов с венцами 29 и 30. Механизм введени коррекции 12 со .стоит из электродвигател посто нного тока с редуктором и, например, ку- лачка 31, взаимодействующего с ползуном 32,в котором расположен черв к t 33 со скольз щей муфтой 34. Механизм слежени за длиной дуги состоит из привода 35 и вертикальной направл юще и 3 6. Устройство дл автоматической сварки криволинейных элементов работает следующим образом. Сварочное устройство устанавлива ют, например, на двухкоординатный привод 37. с координатами X и У, треть координатаZ обеспечиваетс механизмом слежени за длиной дуги, свариваемое изделие 38 устанавливаетс на поворотный манипул тор 39. Устанавливаетс угол наклона сварочной горелки р , например, при сварке угловых и нахлесточных швов, начальный радиус R , ось шпиндел совмещаетс с начальной точкой отсчета , устанавливаетс начальный угол об поворота планшайбы и рассто ние до свариваемого стыка по координате Z / затем включаетс подготовленна программа, подаетс защитный газ по труб)е 40, присадочна проволока по шлангу 41 и одновременно зажигаетс сварочна дуга. Горелка соединена с шиной токопровода проводом 42 с шайбой на конце 43. При вод 10 через шестерню 4 вращает шпиндель с планшайбой 3 и сварочна горелка 9 идет по теоретическому стыку,задайному программой,при эток шестерн 4 вращает шестерни 24, 22, 23 и 25, блок сателлитов с венцами 29 и 30 и шестерню 5. Иестерн 5 при неподвижном водиле 26 вращаетс в ту же сторону и с той же скоростью что и шестерн 4, так как передаточ .вое отношение от шестерни 4 к шестерне 5 при этом равно единице. При неподвижном водиле 26 шестерн 5 относительно шпиндел 2 не вращаетс и радиус R горелки остаетс неизменным. Как только поступает от заданной программы команда на изменение радиуса, .начинает вращатьс шаговый двигатель ,привода перемещени радиального суппорта 11, при этом черв к 33 вращает колесо 44, соединенное ,с водилом 26, но поскольку передаточное отношение планетарного редуктора 7 не равно единице, то шестерни 23, 25 и 5 получают дополнительное вращение , т.е. шестерн 5 поворачиваетс относительно шпиндел 2. При эТом гибкий элемент 20, закрепленный на цилиндрическом по ске шестерни 5, скручиваетс или накручиваетс на цилиндрический по сок, а радиальный суппорт перемещаетс . Гибкий элемент {например лета) всегда находист в нат жении от пружины 45, котора одновременно выбирает зазоры в зацеплении шестерни, т.е. шестерни работают одно.й стороной зуба. При отклонении реального стыкаот заданной программы датчик .слежени за стыком (не показан) вырабатывает сигнал коррекции или оператор, след визуально или по экрану диспле , видит отклонение и подает соответствующий сигнал коррекции на изменение радиуса сварочной горелки. В конкретном примере это достигаетс взаимодействуем кулачка 31 механизма коррекции 12 с ползуном 32, который дает дополнительное вращение водилу 26 за счет осевого перемещени черв ка 33. Дл выбора зазора в черв чном зацеплении установлена пружина 46 с усилием, не превышающим усилие пружины 45 с учетом передаточного отношени планетарного редуктора 7. По окончании полного оборота вращение шпиндел 2 прекращаетс , дуга гаснет, прекращаетс подача газа и присадочной проволоки, горелка поднимаетс по координате Z и подаетс команда на поворот манипул тора - изменение угла или изменение координаты X и У, и ЦИКЛ повтор етс . Устройство может работать в пол рных координатах, пр моугольных и смешанных. Например, при сварке элементов 47 и 48 можно примен ть пол рные координаты, при .сварке элемента 49 целесообразно примен ть смешанные координаты. Устройство позвол ет сваривать продольные , кольцевые замкнутые и незамкнутые криволинейные швы. В зависимости от конкретного назначени устройства механизм коррекции 12 с кулачком 31 может использоватьс дл сообщени сварочной горелке 9 колебательного движени поперек шва путём изменени радиуса на незначительную величину 1-2 мм, дл чего частота вращени кулачка 31 должнабы ь 30-60 об/мин.The device for automatic welding of curvilinear elements comprises a housing 1, a spindle 2 with a faceplate 3, driving gear 4, gear 5C with a cylindrical bypass mechanism filler wire 6, planetary gear 7, radial support 8, welding torch 9, at rotating water 10 with a stepping electrode the drive, the movement of the radial caliper 11 with a stepper motor, the mechanism for introducing correction 12, the current collector 13. The spindle 2 has a channel for supplying protective gas 14 from the coupling 15 and the channel for feeding the filler wire and bus about. yes 16. The washer 3 has a T-shaped groove 17 for the caliper 8 and a groove for the pin 19 connected by a flexible element 2 on cylindrical part 5 gears The caliper 8 contains a bracket 21 with a hole for fastening the burner 9. The planetary gear 7 contains central 22 and 23 and output 24 and 25 gears, carrier 26, axes 27 and 28 of the satellite unit with rims 29 and 30. The mechanism for introducing correction 12 consists of a direct current electric motor with a gearbox and, for example, a cam 31 interacting with a slider 32, where the worm is located to t 33 with a sliding clutch 34. The mechanism is The length of the arc consists of a drive 35 and a vertical guide and 3 6. The device for automatic welding of curved elements works as follows. The welding device is installed, for example, on a two-coordinate actuator 37. With coordinates X and Y, a third coordinate Z is provided by a mechanism for tracking the arc length, the welded product 38 is mounted on the rotary manipulator 39. The angle of inclination of the welding torch p is set, for example, when welding angular and overlapping seams, the initial radius R, the spindle axis is aligned with the initial point of reference, the initial angle of the faceplate rotation and the distance to the welded joint along the Z coordinate are established / then the prepares Lenna program supplied by protective gas pipes) 40 e, the filler wire 41 through the hose and simultaneously ignited arc. The burner is connected to the busbar conductor by a wire 42 with a washer at the end 43. With water 10 through gear 4 rotates the spindle with faceplate 3 and the welding torch 9 goes along a theoretical joint, given by program, with this gear 4 rotates gears 24, 22, 23 and 25, the satellite unit with rims 29 and 30 and gear 5. The Jestern 5 rotates in the same direction and speed as the gear 4 with the fixed carrier 26, since the gear ratio from gear 4 to gear 5 is equal to one. With a fixed carrier 26, gear 5 relative to spindle 2 does not rotate and the radius R of the burner remains unchanged. As soon as a radius change command is received from a given program, the stepping motor starts rotating, driving the movement of the radial slide 11, and the worm toward 33 rotates the wheel 44 connected to the planet carrier 26, but since the gear ratio of the planetary gearbox 7 is not equal to one, gears 23, 25 and 5 receive additional rotation, i.e. gear 5 rotates with respect to spindle 2. With this, flexible element 20, mounted on cylindrical over gear, 5, is twisted or wound onto cylindrical juice, and the radial support moves. The flexible element (for example, summer) is always in tension from the spring 45, which simultaneously selects the gaps in the gear gear, i.e. gears work one side of the tooth. When a real program deviates from a given program, the sensor for tracking a joint (not shown) generates a correction signal or an operator, visually or on the screen of the display, sees the deviation and sends the corresponding correction signal to the change in the radius of the welding torch. In the specific example, this is achieved by the interaction of the cam 31 of the correction mechanism 12 with the slide 32, which gives additional rotation to the carrier 26 due to the axial movement of the screw 33. To select the gap in the worm gear, a spring 46 is installed with a force not exceeding the spring force 45 taking into account the transmission of the planetary gearbox 7. At the end of a full rotation, the rotation of the spindle 2 stops, the arc extinguishes, the gas and filler wire stop, the torch rises along the Z coordinate and the command is given to turn the arm - angle change or modify the coordinates X and Y, and the cycle is repeated. The device can operate in polar coordinates, rectangular and mixed. For example, when welding elements 47 and 48, polar coordinates can be used; when welding element 49, it is advisable to use mixed coordinates. The device allows welding of longitudinal, annular closed and open curved seams. Depending on the specific purpose of the device, the correction mechanism 12 with the cam 31 can be used to communicate the welding torch 9 with oscillating motion across the weld by changing the radius by an insignificant amount of 1-2 mm, for which the rotational speed of the cam 31 should be 30-60 rpm.

Устройство позвол ет производить сварку неповоротных стыков труб круг-, лого и некруглого сечени , дл чего сварочна горелка 9 устанавливаетс перпендикул рно к оси шпиндел , а механизм коррекции 12 с кулачком 31 выполн ет слежение за длиной дуги в ав том атическом режиме, например от регул тора напр жени дуги.The device allows welding of circular butt and non-circular cross-section pipe joints, for which welding torch 9 is set perpendicular to the spindle axis, and correction mechanism 12 with cam 31 performs tracking of the arc length in an automatic mode, for example, from adjustable torus arc voltage.

Применение предлагаемого устрш ства позвол ет значительно расширить технологические возможности сварочного оборудовани и сократить количество моделей его при из1отовлении сборно-сварных KOphycoB газотурбинных двигателей, так как позвол ет выполн ть не только вварку криволинейных фланцев, но производить продольные и кольцевые швы на обечайках а за счет программировани режимов повысить стабильность качества и производительностьтруда.The application of the proposed device allows to significantly expand the technological capabilities of the welding equipment and reduce the number of models for it when making prefabricated KOphycoB gas turbine engines, as it allows not only welding of curvilinear flanges, but also producing longitudinal and circumferential seams on the sidewalls by programming modes to improve the stability of quality and productivity of labor.

10ten

/J/ J

21 21

. 26. 26

Claims

j ... DEVICE FOR AUTOMATIC WELDING OF CURVILINE ELEMENTS containing a spindle with a faceplate, its rotation drive, radial support with its movement drive, planetary gear ·,. a welding torch with a current lead installed on the faceplate, a filler wire feeder and a mechanism for tracking the arc length are distinguished by the fact that, in order to increase the productivity and quality of welding, simplify; the construction and expansion of technological capabilities due to the possibility of welding in shielding gases, the device is equipped with a drive gear, a gear with a cylindrical girdle and a flexible carrier and envelope enveloping it, the radial caliper is spring-loaded and kinematically connected via a flexible element to the gear with a cylindrical girdle, which is mounted on the spindle with the “rotation ability” relative to it and is kinematically connected to one of the outputs of the planetary gearbox, and the drive gear is rigidly mounted on the spindle and kinematically connected to the drive of its rotation and the other output of the planetary gear, and the carrier kinematically connected to the drive moving the radial support, the planetary gear drive and gear with a cylindrical belt.

2. The device according to p. 1, about t l and

The device according to PP. 1 and 2, in order to ensure the possibility of introducing corrections when the junction deviates from the specified program, which is due to the fact that, in order to ensure the possibility of welding in a shielding gas environment, channels for supplying shielding gas are made in the spindle and filler wire, as well as channels in which the conductor is placed.

3.

The purpose of the measure is that the drive for moving the radial support is equipped with a correction mechanism in the form of a worm gear with a worm and kinematically connected with it

4 .

Lich: with the aim of fixed joints of pipes of non-circular cross section, a welding torch with a sliding sleeve

The device according to PP. 1-3, with the fact that, with the possibility of welding on a plane perpendicular to the longitudinal axis of the spindle.