Способ центровки двух профильных заготовок, в частности двух рельсов в машине для контактной стыковой сварки

Способ центровки двух профильных заготовок, в частности двух рельсов в машине для контактной стыковой сварки

Реферат

 

Изобретение относится к сварке, а точнее к способу центровки двух профильных заготовок, в частности двух рельсов в машине для стыковой контактной сварки. Центровку проводят в два этапа. На первом этапе измеряют расстояния от фиксированной точки до указанных сечений со стороны поверхности катания головки рельсов и полученный сигнал рассогласования используют для управления сервомеханизмом вертикального перемещения одной рельсовой заготовки. На втором этапе измеряют расстояния от фиксированной точки до упомянутых сечений со стороны боковых граней головки рельсов и полученный сигнал рассогласования используют для управления сервомеханизмом горизонтального перемещения другой рельсовой заготовки. В качестве фиксированной точки начала отсчета принимают любую точку, находящуюся в диапазоне измерения контролируемого параметра. Расстояния измеряют датчиком. Способ позволяет автоматически совмещать поверхности катания и боковые грани головок стыкуемых рельсов с высокой точностью (0,1 - 0,2 мм). При этом на результат центровки не оказывает существенного влияния изменение положения датчика относительно стыкуемых торцов рельсов при разной длине вылета заготовок вследствие неточной их установки в зажимах машины. Необходимо лишь, чтобы место положения датчика находилось в диапазоне измерения используемого датчика, а угол отклонения направления излучения охватывал концы обоих рельсов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к области сварки, а более точно к способу центровки двух профильных заготовок, в частности двух рельсов в машине для контактной стыковой сварки.

Уровень техники Известен способ центровки рельсов в машине для стыковой сварки, когда для совмещения осей рельсов используют различные механические центрирующие приспособления. Так, например, в рельсосварочной машине согласно патента N 489316 (кл. B 23 K, 11/02, Швейцария) используют систему направляющих и прижимных роликов, а в машине согласно патента N 621502 (кл. B 23 K 11/04, Швейцария) используют поворотные рычаги, входящие в зацепление с рельсами и имеющие сменные вкладыши, положение которых регулируют установочными винтами. Известный способ центровки позволяет получить параллельность продольных осей стыкуемых рельсов, но совместить оси с высокой точностью невозможно из-за люфтов и износа контактирующих поверхностей, особенно при сварке рельсов, находившихся в эксплуатации.

Известен способ центровки, когда для совмещения осей рельсов в конструкции машины предусматривают сервомеханизмы для перемещения в различных направлениях одной из свариваемых заготовок (вторая рельсовая заготовка закреплена неподвижно, см. например, патент N 654363, кл. E 01 B 29/46, Швейцария), либо перемещают одну из заготовок в горизонтальной плоскости, а другую - в вертикальной, как, например, в стационарной рельсосварочной машине К190П (см. Оборудование для контактной сварки рельсов и его эксплуатации, С. А. Солодовников и др., "Наукова думка", Киев - 1974, с. 179). При этом управление сервомеханизмами осуществляется оператором вручную по результатам визуального и тактильного осмотра стыкуемых торцов рельсов. Поэтому точность совмещения осей рельсов зависит от квалификации и физического состояния оператора.

Известен способ центровки двух заготовок в машине для стыковой сварки, при котором положение зажатых концов свариваемых заготовок корректируют с помощью сервомеханизмов по сигналу рассогласования, характеризующему смещение осей стыкуемых заготовок (см. например, патент N 59-92180, кл. B 23 K 11/04, Япония), принятый нами в качестве прототипа. В нем с помощью потенциометрических датчиков измеряют толщину каждой свариваемой заготовки и разность полученных сигналов, пропорциональных измеренным толщинам, используют для управления сервомеханизмом вертикального перемещения одной из заготовок до совмещения ее продольной оси с осью неподвижной заготовки.

Однако область применения известного способа центровки ограничена изделиями типа листов, стержней, труб, для которых качественное сварное соединение может быть получено при совмещении продольных осей заготовок. При сварке профильных заготовок, в частности рельсов, применение известного способа центровки не дает желаемого эффекта, так как при совмещении продольных осей заготовок, отличающихся по высоте, поверхности катания головок обоих рельсов будут находиться в разных плоскостях, что недопустимо. Кроме того, известный способ не решает второй проблемы центровки рельсов - совмещения в одной плоскости боковых граней головок рельсов.

Сущность изобретения В основу изобретения положена задача создать способ центровки двух рельсов в машине для контактной стыковой сварки, при котором поверхность катания и боковые грани головки стыкуемых рельсов соответственно располагались бы в одной плоскости за счет контроля относительного смещения указанных поверхностей.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе центровки двух профильных заготовок, в частности двух рельсов в машине для стыковой контактной сварки, при котором положение зажатых концов свариваемых заготовок корректируют с помощью сервомеханизмов по сигналу рассогласования, характеризующему смещение осей стыкуемых заготовок, согласно изобретению, в качестве сигнала рассогласования принимают разность расстояний от фиксированной точки начала отсчета до сечений стыкуемых концов рельсов, расположенных под одинаковым углом по отношению к фиксированной точке, при этом центровку проводят в два этапа: на первом этапе измеряют расстояния от фиксированной точки до указанных сечений со стороны поверхности катания головки рельсов и полученный сигнал рассогласования используют для управления сервомеханизмом вертикального перемещения одной рельсовой заготовки, а на втором этапе измеряют расстояния от фиксированной точки до упомянутых сечений со стороны боковых граней головки рельсов и полученный сигнал рассогласования используют для управления сервомеханизмом горизонтального перемещения другой рельсовой заготовки, при этом в качестве фиксированной точки начала отсчета принимают любую точку, находящуюся в диапазоне измерения контролируемого параметра.

Перечень фигур фиг. 1 - блок-схема устройства центровки рельсов по предлагаемому способу применительно к рельсосварочной машине типа К190П; фиг. 2 - схема измерения расстояний на первом этапе центровки; фиг. 3 - схема измерения расстояний на втором этапе центровки.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Устройство (фиг. 1) для реализации предложенного способа содержит сварочную машину, состоящую из неподвижной колонны 1 и подвижной колонны 2. В неподвижной колонне 1 установлен сервомеханизм 3 для корректировки положения рельсовой заготовки в горизонтальной плоскости. В подвижной колонне 2 установлен сервомеханизм 4 для корректировки положения другой рельсовой заготовки в вертикальной плоскости. Между колоннами 1, 2 машины находится датчик 5, измеряющий расстояния до поверхности рельсов в зоне стыкуемых торцов. Для измерения расстояний может быть применен лазерный датчик или датчик электромагнитного типа. Выход датчика 5 через коммутатор 6 измерительных каналов соединен с первым 7 и вторым 8 запоминающим устройством. Выходы запоминающих устройств 7, 8 соединены со входами дифференциального усилителя 9. Выход последнего через коммутатор 10 выходных каналов подключен к сервомеханизмам 3, 4 корректировки положения рельсовых заготовок.

Центровку рельсов по предлагаемому способу производят следующим образом. После установки рельсовых заготовок 11, 12 в зажимах машины в зону стыкуемых торцов рельсов с помощью манипулятора (на чертежах не показан) вводят датчик 5. В исходном положении датчик должен быть установлен таким образом, чтобы направление излучения было нормально продольным осям свариваемых рельсов и спроецировано на поверхность катания головки одной из рельсовых заготовок. Затем изменяют направление излучения от исходного на угол (за счет поворота датчика, если последний электромагнитного типа, либо за счет отклонения луча, если датчик лазерный) и измеряют расстояние от датчика 5 до поверхности катания одной рельсовой заготовки, например 12, (фиг. 2). Измеренное расстояние запоминается устройством 7. После этого изменяют направление излучения в противоположную сторону от исходного на такой же угол и измеряют расстояние от датчика 5 до поверхности катания другой рельсовой заготовки 11. При этом выход датчика 5 переключается коммутатором 6 на вход второго запоминающего устройства 8, а выход дифференциального усилителя 9 подключается коммутатором 10 к сервомеханизму 4. Сигналы, пропорциональные измеренным расстоянием, с выхода запоминающих устройств 7, 8 поступают на дифференциальный усилитель 9, на выходе которого формируется сигнал рассогласования, воздействующий на сервомеханизм 4. При этом рельсовая заготовка 12 перемещается в подвижной колонне 2 машины в вертикальном направлении до тех пор, пока сигнал рассогласования на выходе усилителя 9 не достигнет нуля. Это свидетельствует о том, что поверхности катания головок обоих рельсов находятся на одном уровне.

Затем с помощью манипулятора изменяют положение датчика 5 так, чтобы излучение было направлено на боковую грань головки рельсовой заготовки (фиг. 3) и измеряют расстояния от датчика боковых граней головок рельсов аналогично вышеописанному. При этом предварительно обнуляют запоминающие устройства 7, 8, а к выходу дифференциального усилителя 9 коммутатором 10 подключают сервомеханизм 3 горизонтального перемещения рельсовой заготовки 11. После окончания центровки датчик 5 выводится манипулятором из зоны свари.

Учитывая особенности профиля рельсовой заготовки (поверхность катания головки рельса нормальна его поперечной оси, а боковые грани имеют уклон), необходимо соблюдать указанную последовательность выполнения операций центровки, а именно на первом этапе необходимо совместить в одной плоскости поверхности катания, а на втором этапе - боковые грани головок рельсов.

Предлагаемый способ центровки проверялся на стационарных рельсосварочных машинах типа К190П и К840 с электро- и гидроприводом механизмов корректировки положения свариваемых заготовок с использованием лазерных и индукционных датчиков. Подтверждена возможность автоматического совмещения поверхностей катания и боковых граней головок стыкуемых рельсов с высокой точностью (0,1. . .0,2 мм). При этом на результат центровки не оказывает существенного влияния изменение положения датчика относительно стыкуемых торцов рельсов при разной длине вылета заготовок вследствие неточной их установки в зажимах машины. Необходимо лишь, чтобы место положения датчика (т.е. фиксированной точки начала отсчета расстояний) находилось в диапазоне измерения используемого датчика, а угол отклонения направления излучения охватывал концы обоих рельсов.

Формула изобретения

1. Способ центровки двух профильных заготовок, в частности двух рельсов в машине для контактной стыковой сварки, при котором положение зажатых концов свариваемых заготовок корректируют с помощью сервомеханизмов по сигналу рассогласования, характеризующему смещение осей стыкуемых заготовок, отличающийся тем, что в качестве сигнала рассогласования принимают разность расстояний от фиксированной точки начала отсчета до сечений стыкуемых концов рельсов, расположенных под одинаковым углом по отношению к фиксированной точке, при этом центровку проводят в два этапа: на первом этапе измеряют расстояния от фиксированной точки до указанных сечений со стороны поверхности катания головки рельсов и полученный сигнал рассогласования используют для управления сервомеханизмом вертикального перемещения одной рельсовой заготовки, а на втором этапе измеряют расстояния от фиксированной точки до упомянутых сечений со стороны боковых граней головки рельсов и полученный сигнал рассогласования используют для управления сервомеханизмом горизонтального перемещения другой рельсовой заготовки, при этом в качестве фиксированной точки начала отсчета принимают любую точку, находящуюся в диапазоне измерения контролируемого параметра.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расстояния измеряют датчиком, например, лазерным или электромагнитным, установленным в фиксированной точке, направление излучения которого нормально продольно оси свариваемых рельсов, при этом на каждом этапе центровки изменяют направление излучения от исходного на одинаковый угол, охватывающий концы обоих рельсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3