Назад: 3.2. Транспортные операции
3.3 Вспомогательное оборудование
Качество сварного
соединения и производительность сварки зависят от положения шва в пространстве и
его доступности для сварочного инструмента. При использовании сварки плавлением
предпочтение необходимо отдавать нижнему положению или положению "в
лодочку". В связи с этим в процессе изготовления конструкции возникает
необходимость выполнять кантовку или поворот изделия.
Для механизации этих
операций используют: поворотные столы; роликовые стенды; кантователи;
вращатели; позиционеры; манипуляторы; сварочные колоны и тележки.
Поворотные столы предназначены для вращения изделий с маршевой скоростью вокруг одной
оси и установки их в удобную позицию для сборки, сварки или отделке. Поверхность
поворотного стола обычно располагается горизонтально. Привод поворота
осуществляется прерывисто вручную либо с помощью шаговых механизмов. Их обычно
применяют для расширения фронта работ, когда на одном рабочем месте
производится сборка, а на другом – сварка. На рис.3.20 показан внешний вид
одноместного и многоместного поворотного стола. Во втором случае поворотный
стол имеет три рабочих площадки, на которых устанавливают детали, подлежащие
сборке, что позволяет производить одновременно сборку и сварку. Каждая площадка
имеет возможность поворота относительно собственной оси.
Рис.3.20. Внешний вид: одноместного (слева);
многоместного поворотного стола (справа)
Роликовые стенды применяют для вращения цилиндрических изделий с маршевой скоростью при
сборке, отделке, контроле испытаниях. Они представляют собой раму с несколькими
блоками роликов, параллельно расположенных на ней. Часть роликов может иметь
привод вращения. Роликовые стенды нередко используются в качестве вращателей
при сварке кольцевых стыков обечаек. В этих случаях опорные ролики снабжаются
приводами, которые помимо маршевой скорости обеспечивают регулируемое вращение
со сварочной скоростью. На рис.3.21 показаны роликовый стенд и блок роликов
универсального роликового вращателя. На левом рисунке видно, что опорные ролики
можно раздвигать, перемещая их оси в пазы. Таким образом, осуществляется
настройка стенда под изделия различных диаметров. При использовании блока
роликов, показанных на рис.3.21 справа такая регулировка осуществляется иначе.
Блок роликов имеет две площадки с параллельно расположенными рядами роликов.
Наклон площадок позволяет изменять расстояние между осями роликов и настраивать
роликовый стенд под изделия различных диаметров.
Рис.3.21. Роликовый стенд и блок роликов
Следует иметь в виду, что
при сварке многослойных кольцевых стыков обечайка совершает несколько оборотов
и при неточной установке (плоскость размещения роликов не перпендикулярна оси
обечайки) возможно смещение (тренд) обечайки вдоль оси. Это усложняет
направление электрода по стыку при автоматической сварке. Чтобы исключить тренд
роликовый стенд устанавливают с наклоном, а движение обечайки ограничивают
упорным роликом. Для толстостенных тяжелых обечаек такой способ не приемлем и
требуется устанавливать специальные системы антидрейф.
Кантователи служат для поворота изделий и установки их в удобное положение при
сборке, сварке и отделке (рис.3.22). Для этого они снабжены механизмами
поворота или наклона, имеющими обычно одну установочную, нерегулируемую
скорость. Кантователи могут поворачивать изделие относительно одной или
нескольких параллельных осей. Изделие, установленное на кантователе, вызывает
дисбаланс системы. Для предотвращения самопроизвольного вращения рамы
кантователя необходимо предусматривать балансирующие устройства или устройства,
позволяющие закрепить изделие в требуемом положении после поворота.
Рис.3.22. Кантователи – позиционеры
Вращатели предназначены для вращения изделий со сварочной скоростью вокруг одной
оси при автоматической, механизированной или ручной сварке кольцевых и круговых
швов (рис.3.23). Ось вращения может располагаться горизонтально, вертикально
или под углом, но регулировка положения оси отсутствует. Многие вращатели имеют
также маршевую скорость для быстрой установки изделия в начальную позицию.
Рис.3.23. Сварочная установка с
горизонтальным вращателем, стойки двухстоечного вращателя, роликовые вращатели
Позиционеры предназначены для поворота и вращения изделий относительно нескольких,
чаще двух взаимно перпендикулярных, осей в пространстве с установочной
(маршевой) скоростью, а также для установки их в удобную для сварки позицию.
Внешний вид позиционеров с наклонной планшайбой показан на рис.3.24.
Рис.3.24. Примеры конструктивного оформления
позиционеров-манипуляторов.
Внешний вид: а – позиционеров с наклонной
планшайбой; б – манипулятора
Манипуляторы (рис.3.24) по конструкции практически не отличаются от позиционеров,
но позволяют перемещать изделие, как с маршевой скоростью, так и со скоростью
сварки, что позволяет производить автоматическую сварку при неподвижном
расположении сварочного автомата. В настоящее время сварочные манипуляторы
оснащаются системами числового программного управления, что позволяет связать в
единый комплекс с автоматическими установками для сварки, например, с промышленными
сварочными роботами.
Следует обратить внимание
на тенденцию развития конструкции вспомогательного оборудования – модульный
принцип их построения, когда в зависимости от назначения на раму устанавливают
унифицированные блоки для вращения и поворота изделия.
При сварке конструкций с
большими габаритными размерами возникает проблема доступности для выполнения
сварки швов, расположенных на разных уровнях по высоте. В этом случае рекомендуется
применять манипуляторы или кантователи с изменяемым положением оси вращения
(рис.3.25).
Рис.3.25. Схема манипулятора с изменяемым
положением оси поворота планшайбы
Для установки, закрепления
и перемещения сварочных устройств в процессе сварки используют различные по
конструкции сварочные колонны и тележки.
Сварочные колонны имеют
консоль, на которой закрепляют сварочный автомат либо неподвижно, либо на
направляющих, по которым он может перемещаться при выполнении сварки. Консоль
может перемещаться относительно колонны в вертикальном, в горизонтальном
направлении и поворачиваться вокруг ее оси. Все три перемещения, обычно, служат
для ориентации сварочного автомата относительно изделия и осуществляются с маршевой
скоростью, но в некоторых конструкциях предусмотрено перемещение консоли в
горизонтальном направлении со скоростью сварки. В некоторых конструкциях на
конце консоли, перпендикулярно ее оси, закрепляется площадка, на которой
имеются направляющие для перемещения сварочного автомата.
Сварочные колонны применяют
в случае сварки кольцевых стыков обечаек и продольных стыков небольшой
протяженности, а также при наплавке цилиндрических поверхностей.
Современные системы
числового программного управления позволяют синхронно управлять перемещением
изделия, установленного на манипуляторе и перемещением сварочного автомата, размещенного
на колонне. Это особенно важно при сварке многослойных швов и при выполнении наплавки
на сложные поверхности двоякой кривизны, например, эллиптические днища.
На рис.3.26 показан внешний
вид установки для антикоррозионной наплавки внутренней поверхности днища
корпуса атомного реактора. Сложность автоматизированной наплавки состоит в том,
что после завершения каждого прохода изменяется положение наплавляемого участка
в трех координатах и эти изменения синхронно должны отслеживать манипулятор и
сварочная колонна с тем, чтобы сохранить величину вылета электрода и горизонтальное
положение наплавляемого участка.
Рис.3.26. Установка для наплавки внутренней
поверхности днища
При автоматической сварке
швов большой протяженности (продольных швов обечаек, поясных швов балок и др.)
применяют сварочные тележки глагольного, велосипедного или портального типа.
По своей конструкции первые
два типа похожи на сварочные колонны, установленные на четырехколесные
(глагольного типа) и двухколесные (велосипедного типа) тележки, перемещающиеся
по направляющим рельсам. От опрокидывания велосипедные тележки удерживает
упорный ролик, перемещающийся вдоль рельса, закрепленного на стене или колоннах
цеха.
Тележки портального типа
напоминают несущую конструкцию портального крана.
Конструкция
вспомогательного сварочного оборудования приведена в атласе под редакцией С.А.
Куркина и др. [7]
В монтажных условиях для
перемещения сварочных автоматов используют гибкие направляющие устройства,
закрепляемые непосредственно на свариваемом изделии с помощью временных креплений
или магнитов. Примеры таких устройств показаны на рис.3.27.
Рис.3.27.
Устройства для направления сварочного автомата при сварке кольцевых стыков трубы
(а) горизонтального стыка вертикального цилиндрического резервуара (б)