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Installation pour une tête de soudage dans des appareils de soudage à arc électrique et à gaz de protection.
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La présente invention concerne des installations pour le balancement automatique, le guidage et le levage de la tête de soudage dans des appareils de soudage par arc éleotrique et sous un gaz de protection, de préférence de l'anhydride carbonique, aveo électrode métallique se consumant, pour des jointe ou des cordons de soudure se trouvant dans une position de soudage verticale ou s'écartant fortement de l'horizontale, sans dispositif de protection du bain de soudure.
On connaît dans des réalisations les plus diverses des dispositifs et des installations qui ont fait leurs preuves pour le soudage sous un gaz de protection avec des électrodes se consumant pour des soudures dans toutes les positions.
On connaît aussi des installations totalement mécanisées pour 'e soudage sous un gaz de protection de joints vertioaux avec un dispositif de protection ou de sécurité pour le bain de soudure, et aussi des installations avec lesquelles on peut souder de préférence des joints d'angle de façon semi-automatique avec une'faible hauteur de joint comme joint en descente sans dispositif de sûreté pour le bain de soudure.
Jusqu'à présent, des jointe d'angle qui présentent une hauteur de joint de plus de 4 m/m et qui s'étendent suivant une position de soudage verticale, ou fortement inolinée, ne sont coudés qu'à la main de sorte que le soudeur doit exécuter un mouvement pendulaire ou de balancement déterminé ou un mouvement semi-circulaire avec guidage continuel du chalumeau de soudage vers le haut et vers le bas.
Ces méthodes et ces guidages du chalumeau connus jusque maintenant ont l'inconvénient que la qualité du cordon ou joint de soudure est dépendante de l'adresse et de l'habileté
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du soudeur. De plus, cette méthode de travail fait perdre 'du temps, occupe de la main d'oeuvre et mène à la longue à la fatigue du soudeur.
La présente invention a comme but de confectionner des joints de soudure, de préférenoe des joints d'angle, dans une position de soudage verticale et inclinée par un balan-, cement automatique, guidage et levage de'la tête de soudage, de manière que soient obtenus des joints de soudure unifor- mément larges et ayant une qualité constante, que la distance des électrodes au bain de soudage reste constamment uniforme et que puisse se produire un mouvement continuel de la tète de soudage vers le haut et vers le bas suivant un trajet déterminé et correspondant à la vitesse de soudage.
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A la base de l'invention se trouve le problème, de fournir des dispositifs de guidage de la tête de soudage et des dispositifs de levage en employant une ou plusieurs têtes de soudage, de constituer par basculage ou balanoement auto- matique, guidage et levage des cordons ou joints de soudage, de préférence des joints d'angle de plus de 4 m/m de hauteur de joint, sans dispositif de protection du bain de soudure, dans une position verticale ou très fortement inclinée, de sorte que le soudeur n'a plus besoin d'intervenir manuellement dans le guidage du chalumeau.
Les joints d'angle de faible hauteur de joint,d'environ
4 m/m, sont soudés comme joints descendants. A l'aide de l'invention, ces joints et des joints plus longs peuvent être exécutés aussi dans une position montante.
Suivant l'invention, ce problème trouve une solution en ce que le dispositif de guidage de la tête de soudage et le dispositif de levage sont composés d'éléments de construc- tion et d'éléments de commande qui guident la tête ou les têtes
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de soudage ou les ajutages de soudage, de sorte que ceux-ci exécutent des mouvements pendulaires constants ou des mouvements semi-circulaires et de levage de faible parcours avec des arrêts de courte durée aux flancs du joint, par des éléments de machines mobiles et montés fixes et où le dispositif de guidage de la tête de soudage est accouplé avec la commande du dispositif d'amenée du fil, ou possède aussi. une commande indépendante.
Le moavement de levage du dispositif de soudage aans la direction du cordon de soudure se produit par un dispositif de guidage qui se compose de systèmes tubulaires ou analogues assemblée de façon télesoopique, et qui, par un mécanisme réglable à tambour d'enroulement, permet une montée et une descente guidées dans des galets, de la tête de soudage suivant un parcours déterminé par la construction de ce dispositif, de guidage. Au lieu de ce dispositif de guidage télescopique, on peut aussi employer un chariot magnétique, de préférence pour le soudage de joints d'angle longs, à souder de façon ininterrompue. Le chariot magnétique peut aussi grimper dans le sens vertical sous son propre effort ou être monté ou descendu verticalement par un dispositif de levage séparé avec un mécanisme d'entraînement et un tambour enrouleur à câble.
La vitesse de la montée et de la descente de la tête de soudage ou des têtes de soudage se produit en dépendance avec le guidage pendulaire de la têt de soudage. Le dispositif de guidage de la tête de soudage peut aussi être conformé pour que deux têtes de soudage soient disposées l'une au-dessus de l'autre et travaillent de fa@@n séparée l'une de l'autre à un joint de soudage, de sorte qu@ l'une des têtes de soudage animée d'un mouvement pendulaire faible ou petit soude la première couche, et que l'autre tê@e de soudage, animée d'un fort mouvement pendulaire, applique deuxième couche avec un ou plusieurs fils.
De plus, lors du
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soudage aveo un gaz de protection,de joints d'angle verticaux on peut travailler de façon totalement mécanisée pour que, de façon séparée ou accouplée, la première couche de soudure soit appliquée avec du fil descendant et que la deuxième couche soit soudée de façon séparée ou accouplée aveo deux ou plusieurs fils. De cette manière, la deuxième couche peut être soudée en position descendante également de façon pendulaire ou avec une tête de soudage ou un ajutage de soudage fixe.
Le mouvement des têtes de soudage ou de la tête de soudage le long du joint est obtenu avec les moyens connue, par exemple au moyen de crémaillères, de chaînes, d'arbres filetés, de roulettes à aimant, etc.
Avec l'invention, on obtient un soudage complètement mécanisé avec un gaz de protection dans le cas de jointe ou cordons de soudage ayant des hauteurs de joints quelconques.
De plus, l'invention peut être appliquée au soudage vertical de joints par rapprochement. Elle remplace dans une grande mesure le soudage manuel par des électrodes, utilisé exclusi- vement dans des travaux ou le soudage sous atmosphère de CO2 partiellement mécanisé. Par le guidage mécanique de la tête de soudage, on obtient une qualité qui ne peut être atteinte par le guidage manuel. Plusieurs appareils peuvent être desser- vis ou manoeuvres indépendamment l'un de l'autre par un soudeur.
L'invention va être expliquée plus en détail ci-après, en se référant à des exemples de réalisation.
. Dans les dessins annexés:
La figure 1 est une vue latérale du dispositif de guidage de la tête de soudage avec des cames à excentrique., ,La figure 2 est une vue en plan du dispositif de guidage de la tête de soudage avec des cames à excentrique.
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La figure 3 est une vue latérale du dispositif de guidage de la tête de soudage avec les broches d'entraînement et la crémaillère.
La figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 3.
La figure 5 est une vue de face du dispositif de guidage, de la tête de soudage avec les cames d'entratnement.
La figure 6 est une vue en coupe suivant VI-VI de la figure 5.
La figure 7 est une vue de face du dispositif de guidage de la tête de soudage avec un segment en forme de coin ou de came.
La figure 8 est une vue en plan du dispositif de guidage de la tête de soudage avec un segment en forme de coin ou de came.
La figure 9 est une vue du dispositif de guidage et de levage comportant des tubes de forme télesoopique pour les têtes de soudage.
La figure IX A est une vue du détail compris dans le cercle 9A de la figure 9.
La figure 10 est une vue du dispositif de guidage et de levage avec un chariot magnétique pour les têtes de soudage.
La figure 10 A eet une vue du détail compris dans le cercle XA de la figure 10.
La figure 11 est une vue du dispositif de transmission de la levée des têtes de soudage.
L'entratnement du dispositif de guidage de la tête de soudage se produit par le mécanisme d'avancement du fil, sur l'arbre 1 duquel la roue d'entraînement est poussée de façon amovible. La roue d'entratnement 2 possède une entaille ou
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fente 3 qui est disposée de manière qu'une bielle de manivelle puisse être ajustée ou réglée dans celle-ci. La bielle de manivelle 4 présente à son extrémité un trou 5 dans lequel pénètre la vis de réglage 6. La bielle de manivelle 4 est re- liée de façon pivotable et réglable avec la roue d'entraîne- ment 2 au moyen d'une vis de réglage 7 dans les fentes 3,5.
A l'autre bout la bielle de manivelle 4 est reliée de façon tournante aveo la tige de poussée 8 au moyen d'un assemblage articulé 9. Un assemblage articulé 10 relie la tige de pouasée 8 avec le levier pivotant 11, qui est recourbé suivant un angle de 90 La partie horizontale du levier pivetant ou basculant 11 peut être pourvue de trous dans lesquels la tige de poussée 8 peut être ajustée ou réglée au moyen de l'assem- blage articulé 10. La partie verticale du levier basculant 11 possède à son extrémité une came à excentrique 12 qui est montée de façon tournante dans la plaque de retenue 13. Le levier pivotant 11 est en outre fermement relié avec une pièce de poussée 14. Le mécanisme d'avancement du fil et la tête de soudage sont supportés par un fer coudé 15.
La pièce de poussée 14 est également fermement reliée avec le fer coudé 15.
.Le mécanisme d'avancement du fil et le fer coudé 15 sont ferme- ment montés sur une plaque intermédiaire 16. La plaque inter-. médiaire 16 est reliée de façon pivotante avec la plaque d'as- sise 17 au moyen d'un boulon 18 à travers une fente ou une boutonnière.
Le fonctionnement du dispositif de guidage de la tête de soudage est le suivants
Quand le mécanisme d'avancement du fil est mis en marche, l'arbre 1 tourne et de cette façon la roue d'entratne. ment2.La bielle de manivelle 4 et la tige de poussée 8 exécutent
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un mouvement de poussée et de traction; le levier basculant 11 et la came à excentrique 12 exécutent un mouvement de pivotement de sorte que par suite des assemblages la pièce de poussée 14 et la tête de soudage sont déplacées suivant un mouvement de va-et-vient. La fente 5 dans la bielle de manivelle 4 est telle que par le mouvement de la bielle de manivelle 4 il se produit une course à vide ou de retour après chaque poussée ou traction.
Cette course peut être réglée à l'aide de la vis de réglage 6, de sorte qu'il se produit un arrêt de courte durée de la tête de soudage sur les flancs du joint. La tête de soudage exécute suivant @e a réglée du dispositif de guidage de la tête de soudage, des mouvements pendulaires permanente ou des mouvements en demi-cercle et de levage de faible course.
L'exemple représenté dans les figures 3 et 4 concerne un perfectionnement dans la réalisation, de sorte qu'une rotation de l'arbre d'excentrique jusqu'à, une valeur supérieure à 180 est rendue possible. Dans ce cas, les mouvements pendu- laires semi-circulaires se produisent de façon améliorée, vu que le mouvement vers la base du joint (levage court) peut être renforcé. En outre, il se produit additionnellement un mouvement de levage pendulaire dans la direction verticale, de sorte que les conditions de pénétration dans la base du joint sont améliorées.
Suivant l'invention, ceci se produit parce que les mouvements pendulaires continus ou les mouvements semi- circulaires et de levage de faible parcoure ainsi que les mouvements pendulaires de levage dans la direction verticale avec un arrêt de courte durée sur les flanc:. du joint sont exécutés par une roue d'entraînement, une @eme d'entraînement réglable, deux broches d'entraînement, un')
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crémaillère, deux pignons dentés et un tourillon de montage placé excentriquement dans l'axe de l'arbre.
Si le mécanisme d'avancement du fil est mis en marche, comme par exemple dans les figures 3 et 4, l'arbre 19 tourne et en même temps la roue d'entraînement 20 qui est reliée fermement mais de façon amovible avec l'arbre 19. La roue d'entraînement ou de commande 20 possède une fente 21 dans laquelle est placée une came d'entraînement 22, qui, par des broches ou tourillons d'entraînement 23 qui sont vissés dans la crémaillère 24, transforme le mouvement circulaire en un mouvement de va-et-vient de la crémaillère 24. Dès que la came d'entraînement 22 dépasse le point d'intersection A, la crémaillère 24 demeure au repos.
Le mouvement de va-et-vient de la crémaillère 24 qui est montée dans des glissières 25, transforme le mouvement rectiligne en un mouvement eemi-cirou- laire de forme pendulaire par deux pignons dentés 26 et les arbres 27 ainsi que les broches ou tourillons 28 montés excen- triquement dans les coussinets réglables 29.
Le placement du mécanisme d'avancement du fil se produit sur des surfaces de montage 30 de forme semi-circu- laire ou de forme triangulaire et les billes 31, de sorte que le mouvement de forme pendulaire de la tête de soudage dans la direction du plan produit simultanément un mouvement pendu- laire dans la direction verticale. L'importante de l'amplitude du levage peut être réglée à volonté par réglage de la came d'entraînement 22, des broches d'entraînement 23 ou des coussi- nets 29. Le temps d'arrêt peut être réglé au moyen du réglage des cames d'entraînement 22 ou des broches d'entraînement 23.
Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que, avec la combinaison proposée, il est possible de souder
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d s joints d'angle aussi bien que des joints par rapprochemers.
Finalement, l'invention possède encore la caractéristique que l'amplitude du mouvement pendulaire peut être modifiée par réglage d'un seul point de pivotement sans interruption du procédé de soudage.
Suivant l'invention, ceci se produit parce que suivant les figures 5 et 6, sur le bout du prolongement de l'arbre du mécanisme d'avancement: du fil est vissée une broche ou came d'entraînement réglable qui transforme en un mouvement pendu- laire avec des points d'arrêt intermédiaires, un mouvement circulaire jusqu'à une butée sur un des deux tourillons d'entrai- nement qui sont fermement reliés de façon décalée de 180 avec une plaque à levier basculant qui est montée basculante sur un pivot d'une plaque de base et sur laquelle la tête de soudage est montée.
Si l'on se reporte aux figures 5 et 6, on voit que sur le prolongement 32 de ? ' arbre du mécanisme d'avancement du fil est vissée une broche ou came d'entraînement 33 réglable. Sur une plaque formant levier basculant 34, deux tourillons d'entra!- nement 35 sont disposés à une certaine distance l'un,de l'autre et écartés de 180 . La plaque 34 formant levier basculant est reliée de façon pivotante autour du pivot 36 avec la plaque de base 37. Si l'arbre 32 tourne, la broche ou came d'entraînement 33 décrit un mouvement circulaire jusqu'à un des deux tourillons d'entraînement 35.
Le tourillon d'entratnement 35 est poussé sur le côté suffisamment loin jusqu'à ce que la came d'entrai- nement 33 puisse passer en tournant sur le tourillon d'entrai- nement 35 vu que celui-ci est fermement relié avec la plaque,34 à levier basculant et que celle-ci exécute maintenant un mou- vement de basculement. Lors du mouvement circulaire de la came
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d'entraînement 33, celle-ci frappe sur l'autre tourillon d'entraînement 35 et pousse ce dernier et,partant,la plaque formant levier basculant 34, vers l'autre coté, de sorte qu'il est produit un mouvement pendulaire permanent.
Les points d'arrêt sont obtenus parce que, quand la came d'entraînement 33 pousse un tourillon d'entraînement 35 dans la direction du plan de basculement, elle passe au-dessus du point B ou B1. L'ampli- tude des oscillations pendulaires peut être modifiée par réglage ou déplacement de la came d'entraînement 33 ou du point de pivotement de la broche 36.
Une autre réalisation est représentée dans les figures 7 et 8.
Sur le prolongement 38 de t'arbre du mécanisme d'avan- cement du fil, est poussée une douille à oame 39 qui est reliée fermement mais de façon amovible avec l'arbre 38. La douille à came 39 est équipée de deux cames d'entraînement 40 qui sont fixées sur la dite douille de façon diamétralement opposée. Sur la plaque formant levier basculant 41 sont montés le méoanisme d'avancement du fil et la tête de soudage. La plaque formant levier basculant 41 est reliée de façon pivotante sur le pivot 42 avec la plaque d'assise 43. Sur la plaque d'assise 43, un support réglable 44 est monté fermement avec un segment 45 en forme de coin ou de came.
Si l'arbre 38 tourne et aveo lui la douille à came 39, par les cames d'entratnement et le segment 45 en forme de coin, la plaque formant levier basculant 41 et le mécanisme d'avan- cement du fil et la tête de soudage sont déplacés suivant un mouvement pendulaire comportant des points d'arrêt intermédiaires
L'amplitude latérale du mouvement pendulaire commence avec l'engrènement d'une came d'entraînement 40 avec le segment en
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forme de coin ou de came 45 au point B1 et se termine au point B. Dans l'intervalle se trouve le point d'arrêt.
L'amplitude du mouvement pendulaire opposée commence quand la came d'entratnement 40 se trouvant déoalée et en face, engrène sur l'autre coté du segment 45 en forme de coin ou de came. L'amplitude du mouvement pendulaire et le temps d'arrêt peuvent être modifiés par le support réglable 44 sans interruption du procédé de soudage.
Pour le soudage de joints verticaux, en plus du mouvement pendulaire de la tête de soudage dans la direction du joint de soudure, il est nécessaire d'exécuter aussi un mouvement de levage.
Le levage et le guidage de façon continue de la tête de soudage dans la direction du joint de soudage peuvent être obtenus par divers moyens et méthodes.
Un dispositif de levage euivant la figure 9 s'est montré avantageux; ce dispositif guide la tête de soudage 51 dans des galets 48 par un système tubulaire télesoopique 46 ou analogue, par un mécanisme réglable ayant un tambour à câble 47 et rend possible une montée et une descente du système de soudage correspondant à un chemin x + y.
Sur le châssis telescopique inférieur 49 au moins une tête de soudage est fixée de la façon articulée et réglable; ces têtes sont montées sur l'articulation 50 de sorte que par l'utilisation du poids propre monté de façon excentrée, la tête de souaage 51 ainsi que le dispositif de guidage 0'enfonces dans l'angle du joint de soudage. De cette façon, la tête de soudage 51 est guidée par la tête de soudage 52.
Au lieu du système tubulaire télescopique, des crémail- lères ou des dispositifs de levage hydrauliques ou pneumatiques peuvent être aussi employés.
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Suivant la figure 10, il est également possible de reporter sur un chariot magnétique 53 le problème des systèmes tubulaires télescopiques. Le ohariot magnétique convient parti.- oulièrement.là où il faut souder de longs joints d'angle continue ou ininterrompus, vu qu'un système pendulaire guidé dans la direction verticale ne peut être que d'une longueur limitée.,
Le chariot magnétique peut grimper par ses propres moyens dans la direction verticale, ou il peut être tiré par un groupe de - levage séparé 54 ayant.une.commande et un tambour à câble 55.
Sur le chariot magnétique, les surfaces d'appui 56 sont disposées parallèlement aux tôles réunies-par le joint de sou- dure 57 pour.que le chariot magnétique 53 se déplace obligatoi-. rement dans la direction de ,.'axe vertical du joint.
Sur le chariot magnétique est fixée,de façon articulée, au moins une tête de soudage de façon qu'elle se guide aùtomati- quement.pàr son propre-poids dans l'angle du joint d'angle.
Le dispositif de transmission de la levée des têtes de soudage va être expliqué ci-après.
Ce dispositif fonctionne de la façon suivante
Quand le mécanisme d'avancement du fil est embrayé, l'arbre 58 et la roue de commande 59 tournent. Sur la roue de commande 59 sont fixés deux tourillons ou tenons d'entraînement
60 décalés de 180 , qui, par une rotation de la roue de commande
59 amènent le levier 61 pivotant sur le pivot'62, de la position de départ A dans la position B.
Par un levier articulé 63 le levier 61 est relié avec le levier 64 et avec le cliquet d'arrêt 65 qui y est fixé. La roue à rochet 66, le pignon 67 et le levier 64 sont reliés avec l'arbre 68. Le pignon 67 engrène avec la crémaillère 69 et exécute le déplacement vertical.
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De plus, le levier 70 est relié de façon pivotable avec le levier 61. Le levier coudé 71 est relié de façon pivotable avec le levier 70 et avec le support 72 au point de pivotement 73.
Lors de la rotation de la roue de commande 59, un tenon d'entraînement 60 pousse le levier 61 de la position de départ A jusque dans la position B et, partant, le levier 63, le levier 64 avec le cliquet d'arrêt 65, de sorte que la roue à rochet 66 tourne da l'angle de levage B. Le pignon 67 déplace de cette façon la crémaillère 69 de sorte qu'une montée correspondante est déclenchée. Le cliquet d'arrêt 75 empêche le retour de la roue à rochet 66 et de la crémaillère 67. Au moment où le tenon d'entratnement 60 quitte le levier 61, au point B, alors le tenon d'entraînement 74 se trouvant en face de 60, au point 0, pousse le levier coudé 71, au point D et, partant, tout le système à levier à nouveau dans la position de départ.
Par un réglage du levier coudé 71 - plus/moins - sur le support 72, l'angle de levage peut être modifié et, partant, de cette façon le chemin de levage ou de déplacement vertical est réglé mécaniquement.
Ce dispositif de transmission du levage peut être appliqué sur tous les appareils à souder automatiques ou analogue: qui possèdent un mécanisme de conduite réglable automatiquement, de sorte que ce dispositif se oaractérise particulièrement par un faible encombrement, un faible poids, ot nécessite peu de systèmes électriques de réglage.