Механическое оборудование сварочного производства

I. Введение
При изготовлении металлоконструкций во время проведения сборочных и сварочных работ периодически возникает необходимость в изменении положения свариваемой детали или узла. Связано это прежде всего с необходимостью обеспечить удобство работы сборщиков и сварщиков. Как известно, наиболее удобной рабочей позой является такая, когда верхняя часть тела работающего отклонена от вертикали на угол 10-12º, а рабочая (правая) рука согнута в локте под прямым углом; при этом обрабатываемая деталь должна находится на уровне груди. Очень важно, чтобы левая рука при этом свободна: при сборке конструкций ей держат присоединяемые детали или рабочий инструмент, при сварке левой рукой можно поднимать и опускать сварочную маску или удерживать мелкие привариваемые детали. После окончания сварочных работ часто возникает необходимость в дальнейшей обработке конструкции — снятии усиления сварных швов и их зачистке от шлака и брызг металла, осмотре швов, срезке припусков, а при необходимости — в неразрушающем контроле сварки и исправлении дефектных участков. Для выполнения этих операций также необходимо изменение положения свариваемой конструкции.
При использовании методов сварки MMA и наиболее удобными пространственными положениями шва являются нижнее (для стыковых швов) или положение «в лодочку» (для тавровых швов); при сварке MIG/MAG допускается сварка «на подъем» или «на спуск»; для некоторых деталей наиболее удобное положение шва — вертикальное (например, при сварке коротких швов на толстолистовых деталях). Большие сложности порой возникают при сварке рамных конструкций, для которых установлен определенный порядок наложения швов (станины и фундаменты станков, тележки железнодорожных вагонов, автоприцепы), и узлов с большим количеством кольцевых швов небольшого (до 150 — 200 мм) диаметра (воздушные или газовые ресиверы с приварной арматурой, топливные баки, автомобильные глушители, гидравлические цилиндры). При сварке некоторых материалов (например, мартенситных или аустенитно-мартенситных сталей) не рекомендуется варить швы в вертикальном положении и при изготовлении узлов с большим количеством перекрещивающихся швов приходится изменять положения свариваемого изделия после сварки каждого шва, что приводит к непроизводительным затратам времени.
Из всего изложенного следует необходимость изменять положение свариваемых деталей и конструкций в процессе их сборки, сварки и последующей обработки. При этом для каждого изделия или группы изделий и для каждой конкретной операции необходим индивидуальный подбор последовательности пространственных положений и сочетания различных вариантов изменения этих положений.
Учитывая современный уровень производства, все изменения пространственных положений конструкций можно свести к следующим перемещениям:
— перемещения в горизонтальной плоскости,
— перемещения в вертикальной плоскости,
— вращение вокруг горизонтальной оси,
— вращение вокруг вертикальной оси или к сочетаниям этих перемещений. Вариантов различных сочетаний перемещений деталей может быть такое множество, что перечислить их вряд ли представляется возможным.
Чем можно изменять положение конструкций
Самый простой способ изменить положение свариваемой конструкции
— воспользоваться штатным грузоподъемным оборудованием, которое имеется на любом производстве, т.е. различными кранами. Однако использование цеховых кранов имеет множество недостатков:
— возможная занятость крана на других операциях увеличивает время ожидания и ведет к непроизводительным простоям,
— использование цеховых кранов нецелесообразно для небольших (массой до 1 т) изделий,
— для использования кранов необходимо наличие на свариваемой конструкции большого количества приварных приспособлений для строповки или различных грузозахватных приспособлений,
— для строповки сложных изделий требуется постоянное участие квалифицированного такелажника, что не всегда представляется возможным, — при многократной кантовке конструкции в процессе сборки или сварки увеличивается время простоя крана.
Поэтому наиболее приемлемым в условиях производства следует признать применение специального оборудования, предназначенного для различных перемещений собираемых или свариваемых конструкций, сварочных головок или сварщиков. При изготовлении конструкций небольших габаритных размеров и массы выгодней оказывается перемещать различными способами сами детали; если же конструкции имеют большие размеры, стоит применять устройства для перемещения сварочных головок или доставки сварщиков к месту сварки.
 Современная промышленность располагает различными путями решения таких задач. Учитывая, что не всегда есть возможность или экономическая целесообразность применения автоматизированных сварочных установок, специализированных на сварке тех или иных деталей (или групп деталей), возникает необходимость применить устройства, предназначенные для перемещения деталей, сварочных головок или сварщиков, и обладающих достаточной универсальностью, чтобы использовать их в условиях гибкого производства. Вся гамма таких устройств, выпускаемых серийно для общепромышленного применения, получила общее название механического сварочного оборудования или механического оборудования для сварочных работ.
 Стоит отметить, что механическое сварочное оборудование (МСО) по целям и задачам совершенно отличается от технологической сборочно-сварочной оснастки (различных кондукторов, стапелей, стендов, крепежных приспособлений и т.д.). Если средства технологического оснащения предназначены для выполнения основных технологических работ и разрабатываются, как правило, отдельно для каждой конкретной конструкции, то основными задачами МСО являются только изменение положения свариваемых деталей в пространстве или перемещение сварщиков или сварочных головок относительно изготавливаемых конструкций.
 Важной особенностью МСО является то, что почти все его виды могут быть интегрированы в состав различных механизированных и автоматизированных комплексов. Для этого современные модели оснащаются точными приводными системами, которые через обратные связи могут взаимодействовать с системами управления таких комплексов, включая системы слежения за сварочным швом.
Классификация механического сварочного оборудования возможна сразу по нескольким признакам. Основной мы уже упомянули — это разделение на группы оборудования для закрепления и перемещения свариваемых изделий, оборудование для установки и перемещения сварочных головок и оборудование для размещения и передвижения операторов-сварщиков.
 Вторым критерием может служить вид перемещения конструкции или сварочных головок, который осуществляет та или иная разновидность оборудования.
 Третьим признаком может являться тип привода перемещения или вращения. По этому признаку можно выделить устройства с ручным, электрическим, пневматическим и гидравлическим приводом. Однако, поскольку многие устройства имеют несколько раздельных приводов (например, привод вращения и привод подъема), то будет уместно вести речь об устройствах с системой совмещенных приводов.
 II. Механическое оборудование для перемещения свариваемых изделий
Основными разновидностями оборудования этой группы являются различные тележки и транспортеры.
 Приводные тележки.
 Используются для перемещения деталей и конструкций в горизонтальной плоскости. Чаще всего их применяют для межоперационного перемещения, но иногда тележки входят в состав различных производственных комплексов. В этом случае их оснащают регулируемыми системами привода с обратными связями для того, чтобы рабочая скорость перемещения была равна скорости сварки. Чаще всего тележки перемещаются по рельсам или различным направляющим, поэтому их колеса имеют реборды для предотвращения схода с рельсов. На тележках может размещаться как свариваемые конструкции, так и другие виды МСО, например, различные устройства для вращения деталей или механизмы для установки сварочных головок. По цеху тележки перемещаются по рельсовым путям. Привод перемещения обычно электрический на основе асинхронных двигателей с частотной регулировкой; привод вращает колеса тележки или — при необходимости точного перемещения — приводную шестерню, которая входит в зацепление с зубчатой рейкой, размещенной на полу или каких-либо цеховых конструкциях.
 Транспортеры
 Среди транспортеров различают:
 — роликовые транспортеры (рольганги),
 — шариковые транспортеры,
 — подвесные конвейеры,
 — ленточные конвейеры,
 — цепные конвейеры,
 — скребковые и пластинчатые конвейеры,