Установка для электронно-лучевой сварки Советский патент 1988 года по МПК B23K15/00 B23K37/04 

f«

0 35

sj

Изобретение относится к сварке, конкретно к оборудованию для элект- рошю-лучевой сварки.

Целью изобретения является расши- рение.номенклатуры свариваемых изделий, повышение производительности и снижение энергозатрат.

На фиг. 1 приведена установка для электронно-лучевой сварки, аксономет рия; на фиг. 2 - кинематическая схема механизма перемещения, электроннолучевой пушки, аксонометрия; на |фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг.4 схема установки для электронно луче- вой сварки на фиг.,5 - механизм перемещения электронно-лучевой пушки, общий вид; на фиг. 6 - кронштейн со стержневой направляющей и тягой, аксонометрия; на фиг. 7 - то же, общий вид; на фиг. 8 - разрез А-А на фиг.7; 1на фиг. 9 - узел- I на фиг. 5; на фиг. 10 - схема, поясняющая работу установки (перемещение электронно-лучевой пушки при наклоне шпинделя многопозиционного манипулятора); на фиг. 11 - вид Б на Фиг. 10; на . фиг. 12 - вид В на фиг. 10; на фиг.13- схема перемещения оси электронно-лучевой пушки в пределах окна в камере (проекции оси электронно- лучевой пущки на перпендикулярную ей плоскость .при перемещении электроннолучевой пушки); на фиг. 14 «схема свариваемого изделия с горизонтальной осью вращения (детали изделия собраны в столбик при помощи оправок - теплоотводов); на фиг. 15 - сечение Г-Г на фиг. 14.

Установка для электронно-лучевой сварки содержит вакуумную камеру 1 , имеющую окно 2 в стенке 3 вакуумной камеры 1. Крьш1ка 4 выполнена в виде фланца электронно-лучевой пушки 5, который взаимодействует с уплотни- тельным кольцом 6, расположенным в проточке 7, выполненной концентрично окну 2. По периферии крышки-фланца 4 электронно-лучевой пушки 5 равномерно размещены регулируемые шариковые опоры.Шариковые опоры выполнены в виде шариков 8,установленных в конических гнездах .9 регулирующих винтов 1 0. Регулирующие винты 10 установлены в резьбовые отверстия 11 в крьшпсе-фланце 4 и законтрены контрвинтами 12. Регулируемые йинты 10 и контрвинты 12 имеют шлицы под отвертку. Шарики 8 взаимодействуют с кольцевым вкладышем 13, расположенным на стенке 3 камеры 1 концентрично уплотнительно- му кольцу 6. Крьш1ка-фланец 4 поджата к уплотнительному кольцу. 6 при помощи дополнительной крышки-диска 14, на которой установлены шариковые опоры (фиг. 5, 9), взаимодействующие с крьшткой-фланцем 4. Крьшка-диск 14 прикреплена к стенке 3 камеры при помощи шпилек 15, равномерно расположенных по ее периферии.

С электронно-лзгчевой пушкой 5 жестко соединены два П-образных .кронштейна 16 и 17, каждый из которых установлен на соответствующей стержневой направляющей 18 и 19 с возможностью перемещения вместе с электронно-лучевой пушкой относительно этих направляющих и вакуумной камеры 1. Оси стержневых направляющих 18 и 19 скрещиваются под прямым углом. Стержневые направляющие 18 и 9 установлейы между двумя парами роликов 20, которые через втулки 21 закреплены в П-образных кронштейнах 16 и 17. Каждая из стержневых направляющих 16 и 17 жёстко соединена с перпендикулярной ей тягой 22 и 23 соответственно. Каждая тяга 22 и 23 расположена в плоскости, параллельной плоскости дополнительной крьппки-диска 14, причем оси этих тяг пересекаются с осью окна 2 камеры.

Каждая из тяг 22 к 23 составляет винтовую пару с гайкой 24 и 25 соответственно, выполненных заодно с соответствующими червячными колесами 26 и 27, каждое из которых установлено в опорах 28 и 29 качения, жестко закрепленньк на дополнительной крышке-диске 14. Каждое червячное колесо сопряжено с соответствующим червяком 30 и 31, каждый из которых установлен на соответствующем валу 32 и 33. Каж- давй вал 32 и 33 через червячный редуктор 34 и 35 соответственно соединен с электродвигателями 36 и 37.

Установка для электронно-лучевой сварки работает следующим образом.

Для настройки оси электронно-лучевой пушки на свариваемый стык изделия при неотвакуумированной камере включают один из электродвигателей, например 36 (фиг. 2 и 3). При этом крутящий момент через червячный редуктор 34, вал 32 передается на червяк 30, которьй, взаимодействуя с червячным колесом 26, выполненным заодно

с гайкой 24 (фиг. 5), вызьгеает поступательное перемещение тяги 22, имеющей резьбу, соответствующую гайке 24 Поскольку тяга 22 жестко соединена со стержневой направляющей 18, а стержневая направляющая 18 установлена в П-обраэном кронштейне 6, жестко соединенном с корпусом электронно-лучевой пущки 5, то последняя начинает перемещаться в направлении перемещения тяги 22.

Электродвигатель 36 выключают, когда ось электронно-лучевой пушки .. переместится на заданную величину, например 00, в направлении по координате Y (фиг.2).

Поскольку бьт включен только одни электродвигатель 36, то тяга 23 оставалась неподвижной, а электронно-лу чевая пушка 5 вместе с кронштейном 17 перемещалась в направлении по оси стержневой направляющей 19, так как упомянутая ось параллельна оси тяги 22. Разворот электронно-лучевой пуш- ки вокруг своей оси при этом невозможен, так как тяга 22 жестко соединена со стержневой направляющей J8, а тяга 23 - со стержневой направляющей 19, а каждая из тяг сопряжена с гайкой, установленной в радиально- упорных шариковых подшипниках, которые закреплены на крьш ке-диске 14 (фиг. 5).

При перемещении электронно-луче- гвой пушки шарики 8 перемещаются по кольцевому вкладышу 13, а поверхность крышки-фланца 4 скользит относительно уплотнительного кольца 6, о

Шариковые опоры (фиг. 9) регули- руются таким образом, что уплотни- тельное кольцо должно быть сжато на 25-30% от своей толщины. При перемещении крьш1ки-фланца 4 относительно уплотнительного кольца 6 возникают силы, стремящиеся сдвинуть уплотни- тельное кольцо, однако оно удерживается на месте стенками проточки 7 (поверхность крышки-фланца, сопрягающаяся с уплотнительныг кольцом, вы- полнена .гладкой - параметр шероховатости 0,32 - и смазана вакуумной смазкой, а само уплотнительное кольцо вьшолняется из маслостойкого-материала, например резины черной мае- лостойкой 9024).

Регулировка шариковых опор производится при помощи регулирующих винтов 10, так что между крышкой-флан

,

цем 4 и кольцевым вкладышем 13 образуется зазор S гфиг. 9), которьй и гарантирует, что уплотнительнее кольцо 6 не будет передавлено , более требуемой величины. Поскольку шарики В могут перемещаться по кольцевому вкладышу в любом направпении, то для предотвращения раскручивания регулирующих винтов 10 они контрятся контр винтахи 12.

Так как каждьш шарнк 8 скользит при качении по вкладышу, по поверхности конического гнезда 9, то для предотвращения касания поверхности шарика с поверхностью резьбового отверстия угол оС при вершине конического гнезда выбирается равным 80-90 (фиг. 9).

Регулирующие винты 10 вьшолняются из фторопласта, который одновременно вьшолняет роль смазки. Таким образом, трение шарика о поверхность регулирующего винта минимальна. Поскольку фторопласт течет при больших нагрузках, то контрвинт 12 и шарик 8 замыкают объем, в котором находится регулирующий винт 10 из фторопласта. Поэтому вытекание фторо- пласта становится невозможным.

При перемещении электронно-лучевой пушки 5 возникает опрокидывающий момент, так как кронштейны 1.,6 и

17расположены вьш1е поверхности, на которой крышка-фланец 4 скользит относительно уплотнительного кольца. Поэтому крьш1ка-фланец 4 с обратной

стороны поджата крышкой-диском 14, : которая взаимодействует с крьппкой- фланцем 4 через шариковые опоры. Для того, чтобы не происходило заклинивания, поверхность стенки 3 ка меры, обе поверхности крышки-фланца .и поверхность крьш1ки-диска 14 параллельны между собой. Параллельность достигается при помощи регулируемых шариковых опор.

Для устранения трения покоя при перемещении стержневых направляющих

18и 19 кронштейны снабжены роликами 20. Это также предохраняет от веро- я -ности заклинивания механизма. Поскольку оси тяг 22 и 23 пересекаются с осью окна 2 в стенке 3 вакуумной камеры 1, то изгибаюшре моменты, воздействующие на упомянутые тяги, минимальны, так как упл о THIS тельное кольцо 6 располагается концентрично окну 2.

Последовательным включением электродвигателей 36 и 37 ось электроннолучевой пушки устанавливают в расчетное положение,

В процессе, настройки могут быть включены оба двш ателя одновременно. Тогда, если скорости линейного перемещения тяг 22 и 23, например, равны, то электронно-лучевая пушка будет перемещаться по диагонали, под углом к осям тяг. На фиг. 13 показаны различные положения электронно-лучевой пушки. Oj, О, 0 - это положения проекций оси электронно-лучевой пушки на границе рабочей зоны в пределах окна в камере.

Программзфуя определенным образом работу двигателей 36 и 37, можно пе ремещать электронно-лз евую пушку по разным траекториям в пределах рабочей зоны окна 2,

Работа установки в рабочем режиме, Когда возникает необходимость в пережелательно размещать ось электроннолучевой пушки по возможности ближе к свариваемому стыку,

При использовании многопозиционного манипулятора с изменяемым наклоном шпинделей, когда свариваемые изделия устанавливаются под оптимальным углом 0 к оси луча (фиг. 10),

0 необходимо обеспечить перемещение электронно-лучевой пушки на величину 6 , тогда электронный луч будет взаимодействовать со свариваемыми кромками под углом, что и обеспечива5 ет сварку наклонным лучом.

Настройка электронно-лучевой пулп- ки на стык производится при отключенной отклоняющей системе и при минимальном токе луча. Затем на рабочем

0 режиме тока луча производят сварку.

Перемещение электронно-лучевой пушки также необходимо при сварке изделий с горизонтальной осью вращения, собранных в столбик (фиг.14

Изобретение относится к сварке, конкретно к оборудованию для электронно-лучевой сварки. Цель изобретения - расширение номенклатруры свариваемых изделий, повьшение произво - дительности и снижение энергозатрат. Установка для электройно-лучевой сварки состоит из вакуумной камеры 1, в стенке 3 которой вьтолнено окно, крышкой которого является фланец 4 корпуса электронно-лучевой пупжи 5. Для обеспечения возможности перемещения электронно-лучевой пушки 5 по сложной траектории в плоскости окна как перед проведением процесса сварки (при настройке), так и во время сварки в установке имеется дополнительная крьшпса 14, выполненная в виде диска с отверстием. Перемещение пушки 5 с крьш1кой ф1анцем 4 осуществляется в шариковых опорах, расположенных по обе стороны крышки-фланца. Такая конструкция позволяет сваривать разные по типоразмеру изделия при обеспечении точной настройки луча на свариваемый стык. 4 з.п. ,ф-лы, 15 ил. сл

становке электронно-лучевой пушки для 25 и 15). Это тоже позволяет достигнуть

настройки на свариваемый стык (при отвакуумированной камере).

При отвакуумированной вакуумной камере крьшка-фланец 4 подвергается воздействию атмосферного давления и. стремится переместиться в направлени «сжатия уплотнительного кольца 6. Однако, как было показано, отрегулиро1зав зазор S (фиг. 9), обеспечивают сжатие уплотнительного кольца на заданную вenvwHHy. Поэтому и при отва- куумированной камере возможно пере- мещение электронно-лучевой пушки. После достижения рабочего вакуума включают питание электронно-лучевой ггушки и производят сварку.

При этом возможно перемещение электронно-лзгчевой пупжи в двух основных режимах.

А. Режим оптимальной настройки на свариваемьй стык.

В шпинделях многопозиционного манипулятора могут быть установлены детали с вертикальной осью вращения ||;фиг. 8). При этом расстояние а от оси шпинделя до свариваемых кромок может быть различным. Частично на- иодка электронного на стык возможна за счет отклоняющей системы электронно-лучевой пушки, однако в крайних положениях и близких к ним отклоненного луча значительно ухудшается его фокусировка, что приводит к снижению качества сварки. Поэтому

5

0

о

5

0

5

эффекта сварки наклонным лучом.

Б. Режим сварки изделий криволинейной формы..

Программируя работу двигателей 36 и 37, можно добиться разных законов движ.ения электронно-лучевой пушки. Наиболее просто сварить шов прямоугольной формы (поочередным включением двигателей).

Вакуумная камера изготавливается из стали 20,. кольцевой вкладыш 13 (фиг. 5) - из стали 65Г, подвергнутой закалке (чтобы предотвратить на-- катку поверхности шариками 8),уплот- нительное кольцо 6 - резина черная вакуумная маслостойкая 9024, объем . вакуумной камеры 120 л. Механизм вертикального перемещения электроннолучевой пушки отсутствует, так как в нем отпала необходимость из-за уменьшения габаритов вакуумной камеры. Это упрощает конструкцию и повышает ее надежность.

Предложенная установка предназначена для прецизионной сварки изделий - датчиков аппаратуры (мембранных коробок, чувствительных элементов, гермопереходников, корпусов датчиков, в том числе коробчатой формы, с целью их герметизации и т.д.).

В установке возможна перестройка как в подготовительном режиме, так и в рабочем режиме на разные типоразмеры свариваемых изделий при обеспе/

Фи&,Г

IS

фае.2

i9

,,

. С

27 {

di 55

iS

26

22

ff

15

j j№j

r - I 1 с л п. 11,„ 4W

;шШш1

16

/

/ /

фие.З

(Риг.6

Фиг.9

,Н

t

ч

ВидБ

Фиг.П

В ид В

фи& .13

Фиг. 1

Г- Г