УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШАГОВОЙ ПОДАЧИ СВАРОЧНЫХ КЛЕЩЕЙ Российский патент 1996 года по МПК B23K11/10 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к механизмам сварочных машин, служащих для перемещения рабочего органа и может найти применение при изготовлении конструкций, выполненных контактной точечной сваркой, когда в качестве рабочего органа используются сварочные клещи.

Известно устройство для шаговой подачи, содержащее основание, привод шагового перемещения, привод возврата в исходное положение, зубчатую рейку с собачкой, механизм управления собачкой, каретку, конечный переключатель и сварочный инструмент (авт. свид. N 994179, МКИ В 23 К 11/10, 1983).

Данное устройство позволяет выполнять только прямолинейные сварные швы, в то время как при производстве конструкций сложной формы, таких, как кузова легковых автомобилей и кабины грузовых, преобладают криволинейные швы с небольшим разбросом сварных точек в направлении, перпендикулярном общему направлению сварного шва. Это могут быть сварные швы, выполненные по дуге окружности с большим радиусом или швы, сварные точки которых расположены по синусоидальной кривой, или ряд коротких сварных швов, имеющих одно общее направление, но расположенных с небольшим разбросом относительно его. Так бывает, когда к крупногабаритной детали приваривается ряд мелких деталей (кронштейнов, гаек, усилителей и т.п.). В последнем случае необходимо еще и изменять режим сварки, что известное устройство не позволяет.

Нередко в производстве встречаются конструкции, в которых необходимо выполнить два и более параллельных сварных шва с шахматным расположением, причем расстояние между швами соизмеримо с шагом между точками. Чтобы сварить такие швы данным устройством, необходимо сварить полностью один шов, возвратить устройство в исходное положение, установить его на новый шов и повторить все с начала. Это резко снижает производительность устройства.

Выполнение привода возврата в исходное положение в виде пружины ограничивает длину свариваемых швов. Устройство позволяет сваривать относительно короткие швы. Для увеличения длины свариваемого шва необходимо увеличить длину пружины возврата, а это создает проблемы с ее размещением, увеличивает габариты устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для шаговой подачи, содержащее основание, направляющие, по которым перемещается ползун-каретка, несущая сварочные клещи; привод перемещения в виде гидроцилиндра, связанного через дроссели и распределители с программоаппаратом, который выполняется или в виде гидроцилиндра, или пневмогидроустройства, имеющего объем и размеры равные гидроцилиндру привода. Программоаппараты имеют путевые переключатели и элементы управления ими для задания команд по управлению циклом сварки (а.с. N 1395440, М. кл. В 23 К 11/10, 1988 г.).

Недостатком этого устройства является наличие двух равновеликих цилиндров, связанных между собой сложной контрольно-регулирующей аппаратурой. Это резко усложняет конструкцию устройства, что снижает его надежность, увеличивая время простоев на обслуживание и ремонт, а это в свою очередь ведет к снижению производительности. Кроме того, значительно возрастают габариты устройства, что затрудняет его применение, так как требуется дополнительное место для размещения программоаппарата.

Рассматриваемое устройство не отличается точностью, так как трудно соблюсти синхронность срабатывания программоаппарата и исполнительного гидроцилиндра из-за того, что жидкость в гидросистеме обладает довольно значительной инерцией, из-за течи в соединениях, особенно подвижных, гидросистемы; причем и инерция, и течи зависят от вязкости жидкости, которая будет изменяться с изменением температуры окружающей среды, которая, в свою очередь, изменяется даже под воздействием тепла, выделяемого при сварке. Т.е. погрешности срабатывания устройства несистемны, а значит и невозможно внести какие-то коррективы между временем срабатывания переключателя на программоаппарате и остановкой сварочных клещей. При сварке листовых конструкций длинным швом это не имеет большого значения. Но, если к крупногабаритной детали привариваются мелкие, например, ряд гаек, положение которых строго определенное, то неточное положение сварочных электродов по отношению к привариваемым деталям приведет к браку. Т.е. у данных устройств ограничена область применения.

При сварке выделяется большое количество брызг и пыли металла, которые оседают на штоках гидроцилиндров и других подвижных соединениях, что ведет к быстрому износу уплотнений, в результате чего появляются течи масла из гидросистемы. Это приводит к загрязнению оборудования и свариваемых деталей, увеличению погрешностей и неточности срабатывания устройства, а также возрастает опасность загорания от попадания брызг расплавленного металла в масло.

Кроме того, рассматриваемое устройство позволяет сваривать только прямолинейные одиночные швы за один проход. Это значительно снижает его технологические возможности и производительность.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства, повышение надежности и точности его срабатывания, а также расширение технологических возможностей.

С этой целью каретка устройства для выработки команд по управлению циклом сварки снабжена линейкой с установленными на ней управляющими элементами в виде планок, представляющих собой комбинацию выступов и пазов, для воздействия на бесконтактные путевые переключатели, установленные на основании, причем глубина пазов должна быть такой, чтобы расстояние от переключателя до дна паза было больше величины зоны срабатывания переключателя. Каретка также снабжена осью, на которой шарнирно закреплен корпус со сварочными клещами, а на основании установлена копирная рейка, для передвижения ролика, ось которого жестко связана с корпусом, который подпружинен к каретке для поджатия ролика к копирной рейке.

На фиг. 1 показано устройство для шаговой подачи сварочных клещей; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 вариант пневматической схемы устройства.

Устройство состоит из основания 1 с направляющими 2, по которым перемещается каретка 3. Каретка 3 может перемещаться непрерывно или с определенным шагом. Непрерывное перемещение осуществляется от цилиндра 4, закрепленного на основании 1, и шток которого связан с рейкой 5, находящейся в зацеплении с малой шестерней блока шестерен 6, большая шестерня которого находится в зацеплении с рейкой 7, закрепленной на каретке 3.

Шаговое перемещение осуществляется от цилиндра 8, закрепленного на основании 1, шток которого связан с собачкой 9, находящейся в зацеплении с зубчатой рейкой 10. Для управления собачкой 9 служит специальный механизм 11, который может представлять собой, например, электромагнит. На каретке 3 жестко закреплена линейка 12 с Т-образными пазами 13, в которых крепятся планки 14, служащие управляющими элементами для путевых бесконтактных переключателей 15, установленных на кронштейне 16, который закреплен на основании 1. С кареткой 3 также жестко связана ось 17, на которой в подшипниках 18 закреплен корпус 19 с кронштейном 20, в котором шарнирно установлены сварочные клещи 21. Для ведения сварочных клещей 21 по шву служит копирная рейка 22, с которой взаимодействует ролик 23, закрепленный на корпусе 19. Пружина 24, закрепленная на корпусе 19 и каретке 3, постоянно прижимает ролик 23 к рейке 22. Цилиндром 4 управляет тpехпозиционный пятилинейный распределитель 25, а цилиндром 8 - двухпозиционный пятилинейный распределитель 26. Рабочая среда в цилиндр 25 подается через дроссели 27. Планки 14 представляют собой комбинацию выступов 28 и пазов 29, причем глубина пазов 29 такова, чтобы расстояние от дна пазов 29 до рабочей поверхности переключателей 15 было больше величины зоны срабатывания переключателей 15.

Устройство может иметь два варианта исходного положения.

1. Клещи 21 находятся в конце сварного шва, т.е. их надо подвести к началу сварного шва, а затем они путем шагового перемещения возвращаются в исходное положение, совершая сварку.

2. Клещи находятся в начале сварного шва. В этом случае клещи путем тягового перемещения, совершая сварку, движутся к концу шва, а затем возвращаются в исходное положение.

Принципиально работа устройства в обоих вариантах одинакова. Рассмотрим первый вариант.

В начале цикла дается команда механизму 11 на вывод собачки 9 из зацепления с зубчатой рейкой 10. После этого пневмоцилиндр 4 через рейку 5, блок шестерен 6, который служит для увеличения хода, передает движение зубчатой рейке 7, а вместе с ней и каретке 3, которая двигаясь по направляющим 2 основания 1, подводит клещи 21 к началу сварного шва. После этого механизм 11 вводит собачку 9 в зацепление с рейкой 10. Расстояние между зубцами рейки 10 равно или кратно шагу между точками сварного шва. Распределитель 25 становится в среднее положение и соединяет обе полости цилиндра 4 с атмосферой. Сварочные клещи 21 в это время ставят первую сварную точку в сварном шве. После раскрытия электродов клещей 21 распределитель 26 подает рабочую среду в поршневую полость цилиндра 8, шток которого, выдвигаясь перемещает собачку 9 вместе с рейкой 10 и кареткой 3. Ход цилиндра 8 равен шагу между зубцами рейки 10. После завершения хода дается команда на вывод собачки 9 из зацепления с рейкой 10. Затем распределитель 26 подает рабочую среду в штоковую полость цилиндра 8 и собачка 9 возвращается в исходное положение, где механизм 11 вводит ее в зацепление с новым зубцом рейки 10. При движении каретки 3 от цилиндра 8 вместе с ней перемещается и рейка 7, которая через блок шестерен 6, рейку 5 передает движение поршню цилиндра 4. Так как обе полости цилиндра 4 находятся под атмосферным давлением, то он не будет оказывать сопротивления перемещению каретки 3. А так как полости цилиндра 4 связаны с атмосферой через дроссели 27, которые создают сопротивление движению рабочей среде, то при перемещении поршня в одной полости будет создаваться подпор рабочей среды, а в другой разрежение, что смягчит действие цилиндра 8 и способствует более точной установке клещей 21 на сварную точку. Команду на сжатие сварочные клещи получают от одного из переключателей 15, под воздействием соответствующей планки 14. Если планка 14 воздействует на переключатель 15 выступом 28, переключатель включен и дает команду на сжатие сварочных электродов и в дальнейшем на сварку. Если же против переключателя 15 окажется паз 29, сделанный в планке 14, он будет выключен, и команды на сжатие сварочных электродов клещей 21 не последует. В соответствующем месте сварного шва сварки не будет. В этом случае последует команда на повторное срабатывание цилиндра 8 для дальнейшего шагового перемещения клещей 21 по шву до тех пор, пока на переключатель 15 не начнет действовать очередной выступ 28 планки 14. Таким образом обходятся места, где сварную точку ставить нельзя (ребра жесткости, выштамповки, отверстия).

Положение выступов 28 и пазов 29 на планках 14 можно разметить следующим образом. Изготовить планки 14 высотой, равной высоте выступов 28, и установить их на линейке 12. Затем шаговым перемещением провести сварочные клещи 21 по сварному шву, отключив сварку, и, заметив места расположения сварочных электродов, в которых требуются изменения в работе механизмов и аппаратов, сделать отметки в соответствующих местах на планках 14. Это могут быть места, где сварные точки ставить нельзя, где необходимо изменить режим сварки, где требуется дополнительное раскрытие сварочных электродов и т.д. Затем, сняв планки 14, сделать в нужных местах пазы 29 и снова установить их на линейке 12.

Т-образные пазы 13 в линейке 12 служат для регулирования и настройки положения планок 14. На линейке 12 в пазах 13 можно установить несколько планок 14, взаимодействующих с переключателями 15, для подачи команд на выполнение устройством различных функций. Например, на изменение режима сварки при изменении толщины свариваемых деталей или, если имеются высокие ребра жесткости, на дополнительное раскрытие клещей для их обхода и т.д.

На каретке 3 может быть закреплено несколько сварочных клещей 21, работающих как синхронно, так и самостоятельно. В последнем случае количество планок 14 и переключателей 15 увеличивается во столько раз, сколько имеется клещей 21. При сварке деталей сложной формы, таких как кузова легковых автомобилей и кабины грузовых, сварные точки редко располагаются строго по прямой линии. Чаще всего они располагаются или по лекальным кривым, имеющим большой радиус кривизны, или по кривым типа синусоиды с небольшой амплитудой. Нередко встречаются сварные швы, состоящие из коротких параллельных швов с небольшим расстоянием в поперечном направлении между ними, а также параллельные швы с шахматным расположением точек и т.д.

Для того, чтобы варить такие швы, устройство снабжено копирной рейкой 22, закрепленной на основании 1, и по которой катится ролик 23, ось которого жестко связана с корпусом 19. Корпус 19 может вращаться в подшипниках 18 вокруг оси 17, которая составляет единое целое с кареткой 3. Для того, чтобы ролик 23 всегда был прижат к копирной рейке 22, корпус 19 подпружинен пружиной 24 к каретке 3. При движении каретки 3 пружина 24 стремится повернуть корпус 19 вокруг оси 17 и прижимает ролик 23 к копирной рейке 22. Ролик 22, катясь по рейке 23, обкатывает выступы и впадины по ней и поворачивает корпус 19 вокруг оси 17 вместе с кронштейном 20 и сварочными клещами 21, сварочные электроды которых будут двигаться по траектории, повторяющей кривую, на которой расположены сварные точки. Устройство позволяет также сваривать швы, направленные под углом к направлению перемещения каретки. Для этого достаточно изменить контурную поверхность рейки 22.

Преимущества заявленного устройства перед известным следующие:
1. Хотя в известных устройствах шаговое перемещение сварочных клещей и их возврат в исходное положение осуществляется одним цилиндром, а в заявленном имеется два отдельных привода, все-таки, из-за наличия специального программоаппарата для задания последовательности работы механизмов устройства, основанного на применении цилиндра по размерам и объему равновеликого исполнительному, габаритные размеры известных устройств значительно больше, чем у заявленного устройства. Происходит это потому, что габариты исполнительного цилиндра в известных устройствах и цилиндра для возврата в исходное положение в заявленном устройстве одинаковы и определяются длиной свариваемого шва, а габариты цилиндра шагового перемещения значительно меньше габаритов программоаппарата и определяются расстоянием между сварными точками в свариваемом шве. Так же увеличивает габариты известных устройств по сравнению с заявленным наличие дополнительных золотников, дросселей, через которые связаны гидроцилиндр программоаппарата и исполнительный гидроцилиндр - в заявленном устройстве рабочая среда в исполнительный цилиндр поступает непосредственно от централизованного источника, а в базовых через цилиндр программоаппарата.

Уменьшение габаритов позволяет использовать заявленное устройство в более труднодоступных, имеющих меньшую свободную площадь местах, чем известное. А это значит, что заявленное устройство может найти более широкое применение.

2. Отсутствие дополнительной контрольно-регулирующей аппаратуры для связи гидроцилиндра программоаппарата и исполнительного цилиндра, совмещение функций программоаппарата и цилиндра возврата в исходном положении, в заявленном устройстве не только уменьшают его габариты, но и значительно упрощают конструкцию устройства. А это повышает надежность его работы, значительно снижая время простоев оборудования на обслуживание и ремонт и повышая его производительность.

3. Применение гидравлики для связи программоаппарата и испольнительного цилиндра в базовых устройствах повышает их стоимость по сравнению с заявленным, так как гидравлическая контрольно-регулирующая аппаратура значительно дороже пневматической. Повышенный износ уплотнений в гидроцилиндрах увеличивает стоимость обслуживания и ремонта, увеличивает время простоев, снижает производительность оборудования при использовании базовых устройств по сравнению с заявленным. Кроме того, течь масла в гидросистеме повышает возможность загорания от брызг раскаленного металла, которые всегда имеются при сварке.

4. Заявленное устройство обеспечивает более точную установку сварочных клещей на сварную точку, так как в заявленном устройстве связь между аппаратурой управления пневмоцилиндрами приводов и датчиками электрическая, а в известных гидравлическая, которая значительно менее быстродействующая, чем электрическая. Поэтому остановка сварочных клещей происходит с опозданием, причем время запаздывания зависит от множества причин: длины магистралей, течи в аппаратуре, температуры окружающей среды, от которой зависит вязкость масла и т.д. Т.е. запаздывание остановки сварочных клещей несистемно и корректировке не поддается. Погрешности остановки клещей из-за этих запаздываний с каждым шагом будут накапливаться и к концу сварного шва достигать значительных величин. Точность в заявленном устройстве обеспечивается перемещением сварочных клещей на строго определенную величину, определяемую ходом пневмоцилиндра и шагом зубчатой рейки для шаговой подачи. Это значительно расширяет возможность применения устройства, позволяет применять его для сварки прецезионных сварных изделий, например, для приварки гаек и листовой панели.

5. Известные устройства позволяют сваривать только прямолинейные швы, направление которых параллельно направлению перемещения каретки, причем за один ход каретки один шов. Заявленное устройство можно использовать для сварки, кроме прямолинейных швов, криволинейных швов, имеющих небольшую кривизну швов, направленных под углом к направлению перемещения каретки. Кроме того оно позволяет сваривать за один проход несколько параллельных швов с шахматным расположением сварных точек, а также несколько коротких сварных швов, состоящих из одной или нескольких сварных точек и расположенных последовательно друг за другом с некоторым разбросом в поперечном направлении. А это, кроме повышения производительности устройства, значительно расширяет его технологические возможности. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4

Использование: контактная точечная сварка с использованием сварочных клещей. Сущность изобретения: каретка 3 устройства снабжена линейкой 12, на которой установлены управляющие элементы, представляющие собой планку 14 с комбинацией пазов и выступов для соответствующих бесконтактных путевых переключателей 15, установленных на основании 1, а также осью 17, на которой шарнирно закреплен корпус 19 со сварочными клещами 21. При этом на основании устройства 1 установлена также копирная рейка 22 для передвижения ролика 23, ось которого жестко связана с корпусом 19, который подпружинен к каретке 3 для поджатия ролика 23 к копирной рейке 22. Устройство просто по конструкции, повышена его надежность, расширены его технологические возможности. 5 ил.

Устройство для шаговой подачи сварочных клещей, содержащее основание, направляющие, каретку с установленными на ней посредством оси сварочными клещами, привод шагового перемещения, привод возврата в исходное положение, а также бесконтактные путевые переключатели с управляющими элементами, отличающееся тем, что оно снабжено линейкой, копирной рейкой и корпусом с закрепленным на нем роликом для взаимодействия с рейкой, управляющие элементы выполнены в виде планки с комбинацией пазов и выступов, закрепленной на линейке, причем бесконтактные путевые переключатели и копирная рейка установлены на основании, корпус установлен с возможностью поворота относительно оси и подпружинен к каретке, а сварочные клещи закреплены на корпусе.