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Vorrichtung zum selbsttätigen autogenen Schweissen von Längs-oder Rundnähten.
Es ist bei Schweissmaschinen bekannt, die Schweissorgane an einem Halter anzuordnen, der auf dem Auslegerarm der Maschine verschiebbar ist und auf diesem mittels einer ein-und auskuppelbaren Vorschubspindel verstellt werden kann. Bei derartigen Maschinen sind in der Regel Brenner und Schweissdraht einerseits sowie das Werkstück anderseits in der durch die Schweissnaht hindurchgeführten Ebene relativ zueinander verschiebbar.
Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Maschine dieser Art, die jedoch sowohl zum Schweissen von Längs-als auch von Rundnähten geeignet ist. Zu diesem Zweck ist der auf dem Halter, gegebenenfalls in bekannter Weise, schwingend gelagerte Schweissdrahtführer in bezug auf seine Schwingachse am Halter derart umstellbar, dass er wahlweise in der einen oder der andern von zwei zueinander senkrecht stehenden Ebenen schwingbar ist, je nachdem, ob eine Längs-oder Rundnaht zu schweissen ist. Auf diese Weise wird der Vorteil erzielt, dass der Schweissdraht in bezug auf die Brennerstellung und die Längsrichtung der Schweissnaht in allen Fällen richtig geführt wird, wobei es zur Einstellung des Schweissdrahtführers beim Übergang von einer Arbeitsweise (z. B.
Schweissen einer Längsnaht) zur andern (Schweissen einer Rundnaht) keiner langwierigen Umbauarbeiten an der Maschine bedarf. Es können daher die verschiedenen Schweissarbeiten unmittelbar nacheinander ohne nennenswerte Betriebsunterbrechungen durchgeführt werden.
Um auch dem Schweissbrenner in den beiden obengenannten Betriebsfällen nicht nur zur Naht, sondern auch zum Schweissdraht die geeignetste Relativstellung geben zu können, werden ferner erfindungsgemäss zweckmässig sowohl der Brenner als auch der Schweissdrahtführer lösbar an ihrem gemeinsamen Halter befestigt, so dass sie, je nachdem, ob eine Längs-oder eine Rundnaht zu schweissen ist, wahlweise in zwei zueinander senkrechten Ebenen eingestellt werden können.
Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemässe Schweissmaschine für das Längsschweissen eingestellt, wobei das Arbeitsstück feststeht, während die Schweissvorrichtung längs desselben verschoben wird. Fig. 4 bis 6 zeigen die Einstellung der Organe für das Schweissen einer Rundnaht, wobei das Arbeitsstück sich um seine Achse dreht, während der Schweissbrenner feststeht. Fig. 7 bis 9 zeigen Einzelheiten sowie eine Abänderung einer solchen. Fig. 10 und 11 stellen einfachere Ausführungsformen dar.
In der Zeichnung ist A (Fig. l und 2) ein längsgeschlitzter Bleehzylinder, dessen beide Längskanten bei B (Fig. 2) zusammenstossen und dort der Länge nach zusammenzuschweissen sind. Um das Zusammenschweissen zu fördern, sind diese Längskanten unter 30-45 abgeschrägt.
Unter denselben ist eine hohle oder trogartige Schiene C angelegt, welche die Wärme zusammenhält und zurückstrahlt, so dass die unteren Ränder der Nahtstelle leicht und sicher anschmelzen und sich überdies noch verstärkender ein Wulst auf der Unterseite bildet. Über der herzustellenden Schweissnaht ist am Halter b ein einstellbar befestigter Schweissbrenner a sowie ein einstellbarer und schwingend gelagerter Schweissmaterialführer c angeordnet, u. zw. in solcher Lage zueinander, dass, während der Schweissbrenner a in einem spitzen Winkel u. zur Vorschubrichtung steht, der Schweissmaterialführer c hinter ihm in einem stumpfen Winkel ss zur Vorschubrichtung gestellt ist.
Der Sehweissmaterialführer c ist mittels einer Muffe Cl auf einem Zapfen c",
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ist, derart hin-und herschwingbar, dass er das Schweissmaterial in zickzackförmigem Lauf quer über die Nahtflucht verlegt. Eine zweite, am Schweissmaterialführer e vorgesehene, einstellbare Muffe c"ist mit
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einer Fühlerrolle c4 (Fig. 2, s. auch Fig. 5) ausgestattet, von der noch später die Rede sein wird. Der Halter b sitzt auf einer sich drehenden Schraubenspindel d und kann mittels eines in ihm verschiebbar untergebrachten Eingriffsstückes e zum Vorschub mit der Spindel d in Verbindung gebracht werden (Fig. 3 und 6).
Ein Exzenterzapfen f, durch eine im Halter b sitzende Schraube fil in diesem unverschiebbar gehalten, greift in einen Schlitz e1 des Eingriffsstückes e. Durch Drehen des Exzenterzapfens f mittels des Griffes s kann das Eingriffsstück e im Halter b verschoben und in das Gewinde der Spindel d eingerückt bzw. aus ihm ausgerückt werden, um den Halter b an die Vorschubspindel d anzukuppeln bzw. von ihr auszukuppeln. Der Halter b ist mit einer Konsole b5 versehen, die mittels zweier Mitnehmerringe b4 (Fig. 7) die Schraubenspindel d lose umgreift.
Zwischen diesen Ringen b4 ist auf der Schraubenspindel d eine gesternte Hubscheibe g (in Fig. 8 herausgezeichnet) mittels eines Keiles h derart befestigt, dass die Hubscheibe g an der Drehbewegung der Spindel d teilnimmt, während sie auch vermöge einer längs durch- gehenden Keilbahn i der Spindel Cl, in welcher der Keil h gleitet, der Vorschubbewegung des Halters b folgen kann. Die Vorschubspindel d ist durch ein Vorgelege i mit einem treibenden Elektromotor k verbunden.
Ferner steht sie durch ein Ketten-od. dgl. Übersetzungsgetriebe m mit einer von zwei Rollwalzen n in Verbindung, auf welchen das oder die Arbeitsstücke ruhen und welche mittels einer Kupplung s eingerückt werden, wenn die Arbeitsstücke bei Zusammenschweissen in einer Rundnaht um ihre Achse gedreht werden sollen, bei Schweissen in einer Längsnaht aber, wie dies in Fig. 1 der Fall ist, ausgerückt sind, so dass sie dann bloss zur Stützung des Arbeitsstücke dienen.
An Stelle des infolge Eigengewichtes im Schweissmaterialführer c selbsttätig sich nachstellenden Schweissstabes o kann auch durch den hohlen Führer c, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, der Schweiss draht 0 mittels Vorschubrollen p zwangsläufig vorgeschoben werden, wobei der Schweissdraht o nicht nur in einem Strang, sondern auch, wie Fig. 9 zeigt, in mehreren Strängen nebeneinander von irgendwelchem Profil geliefert werden kann ; letzteres würde natürlich eine längliche Querschnittshohlform für den Materialführer c bedingen.
Die Arbeitsweise für das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 bis 3 ist folgende : Das rohrförmige Arbeitsstück A ruht auf den ausgerückten Rollwalzen n. Die Drehung der Vorschubspindel d bewirkt den Vorschub des Schweissbrenners a ; ferner versetzt sie die Hubscheibe g in Drehbewegung, deren Umfangsnocken , an der Rolle c4 der Muffe ca des Materialführers c angreifend, in Zusammenwirkung mit einer Zugfeder t, die mit letzterem verbunden ist, den Materialführer c in schwingender Bewegung versetzt, so dass dieser das Schweissmaterial in einer Schlangenlinie quer über die Schweissnut zu deren Ausfüllen verlegt, während der Brenner a gleichmässig fortschreitend das Schweissen besorgt,
indem er die V-förmige Schweissnut stark erhitzt und auch das Schweissmaterial zur Verbindung mit den Schrägwänden der Nut schmilzt. Die Hohlschiene C hält dabei die Wärme an der Naht zusammen, Der Vorgang setzt sich so lange selbsttätig fort, bis der Brenner a und der Schweissmaterialführer c die ganze Länge der Schweissnaht des Rohres bestrichen und diese verschlossen haben, worauf der Apparat abgestellt werden kann. Wenn das Arbeitsstück nur aus verhältnismässig dünnem Blech besteht, so kann die Naht in einem Gange der Schweissvorrichtung erfolgen. Bei dickerem Blech dagegen empfiehlt es sich, die Naht in mehreren einander ergänzenden Arbeitsgängen zu verschweissen, was leicht durch leeren Rückgang der Schweissvorrichtung und darauffolgende Wiederholung des Schweissvorganges zu bewerkstelligen ist.
Handelt es sich um eine Rundnaht, etwa gemäss Fig. 4-6, so müssen die miteinander in der Naht zusammenzuschweissenden Arbeitsstücke D, D um ihre Achse gedreht werden, wozu dann die Kupplung s der Rollwalzen n eingerückt wird, während der Halter b durch Ausrücken des Eingriffsstückes e aus der Spindel d stillgesetzt wird, so dass der Brenner a und der Schweissmaterialführer c an Ort und Stelle verbleiben und nur letzterer durch die Wirkung der Hubscheibe g hin-und hergesehwungen wird.
Für diesen Fall wird der Drehzapfen c2 des Schweissmaterialführers c in einem um 900 zum Schlitz bl versetzten Schlitz b2 des Trägerkopfes des Halters b umgesteckt und die Fühlerrolle c4 des Schweissmaterial- führers c mit einer seitlichen Nockenbahn g2 der Hubscheibe g (Fig. 8) zum Zusammenwirken gebracht.
Die Folge davon ist, dass jetzt die Schwingbewegung des Schweissmaterialführers c in einer zur vorigen senkrecht stehenden Ebene, also parallel zur Längsachse der Rohre bzw. quer zur Richtung der Naht, stattfindet, wie dies für das Belegen der Rundnahtstelle mit Sehweissmaterial erforderlich ist, ganz entsprechend der Schwingbewegung quer zur Längsnaht beim ersten Beispiel. Dabei kann auch dafür Sorge getragen sein, dass der Schweissbrenner a ebenfalls um 900 gedreht werden kann, damit er die gleiche Relativstellung zur Naht und zum Schweissdraht in bezug auf die Richtung der Rundnaht erhält wie beim ersten Beispiel, was etwa durch Anbringung eines geeigneten Auslegers am Halter b oder durch Einsetzen einer andern Brennerform bewerkstelligt werden kann.
In beiden Fällen erhält man einen guten Nahtschluss unter Ausfüllung der V-formigen Sehweissnut.
Da der Schweissstab oder-draht in stets gleichbleibendem Abstande sowohl vom Brenner als auch von der Stossstelle und ebenso der Brenner in stets gleichbleibendem Abstände von der Schweissstelle zwangsläufig geführt werden, wird die Naht von bedeutend gleichmässigerer Beschaffenheit als bei der Handarbeit, wo die Ermüdung des Arbeiters und seine Geschicklichkeit von ausschlaggebender Bedeutung sind.
Die Aufgabe des die Maschine Bedienenden liegt nur mehr noch in der Beobachtung des richtigen Flusses der beiden Metalle und in der Wartung der Maschine, die übrigens auch zum Auftragen von Metall auf
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metallische Unterlagen Verwendung finden könnte. Mit Rücksicht auf den Fluss des Schweissmaterials kann ein zusätzlicher Brenner u (Fig. 2) zur Vorwärmung des Schweissmaterials vorgesehen sein.
Es mag erwähnt werden, dass die Schweissmaterialführung, statt selbsttätig, auch von Hand bewerkstelligt werden könnte, wenn nur der Schweissbrenner selbsttätig gehalten bzw. geführt wird.
Die geschilderten Bewegungsverhältnisse sind, wie ersichtlich, nur dann gesichert, wenn der Brenner und der Schweissdrahthalter auf einem und demselben Wagen oder Rahmengestell angeordnet sind. Dabei kann es aber dann vorkommen, dass, während der Schweissdraht in einem zweckmässigen Tempo abschmilzt, der Brenner an einzelnen Stellen die Schweissnahtränder zu stark oder zu wenig stark anschmilzt.
Es ist daher angezeigt, den Brennerwagen oder Gestellrahmen ausser seiner normalen Triebbewegung noch mit einer Feinregulierung zu versehen, um ihn von Hand nachstellen oder zurückhalten zu können.
Zu diesem Zwecke können Mittel vorgesehen werden, vermöge derer der Vorschub des Brenners relativ zum Arbeitsstück nicht nur kraft normaler Triebbewegung erfolgt, sondern auch mittels einer besonderen Reguliervorrichtung fein regulierbar ist. Bei der in diesem Sinne eingerichteten Ausführung gemäss Fig. 10 wird der Brenner a durch eine rohrschellenartige Klemme K getragen und in dieser in geeigneter Weise festgeklemmt. Dieselbe sitzt schwenkbar an dem einen Ende einer Stange Kl, welche an einem bei K2 drehbaren doppelarmigen Hebel H in ihrer Aehsenriehtung einstellbar angeordnet ist. Die Stellung des in der schwenkbaren Klemme K gehaltenen Brenners a wird durch eine Traverse T gesichert.
Am andern Arm des Hebels H ist eine Schraubenspindel E angelenkt, die durch ein Winkelstück ? eines an einem Schlitten J befestigten Sehweissdrahttragwinkels G hindurchgeht und unterhalb des Winkelstückes Gl eine Spannfeder trägt. Der Schlitten J trägt den Lagerzapfen K2 für den Brennertraghebel H und ist in der Höhenrichtung einstellbar durch die Wangen L'eines in waagrechter Richtung vor-und rückwärts verstellbaren Schlittens L geführt. Dieser ist mittels einer Schraubenspindel M auf einem Rahmen ? verstellbar, der als Schlitten auf einem Wagen N in dessen Bewegungsrichtung verschiebbar ist, während der Schlitten L quer dazu verstellbar ist.
Die Verstellung des Schlittenrahmens N1 auf dem Wagen N erfolgt von Hand mittels einer Schraubenspindel S. Der Wagen N weist zwei Achsen 0 mit Laufrollen 01 auf, mittels deren er auf den Laufschienen l", des Maschinengestells P ruht. Zur Betätigung des Wagens N kann irgendeine Kraftquelle Q, etwa ein Elektromotor, ein Federwerk oder auch ein Gewichtszug, benutzt werden. Im vorliegenden Falle ist beispielsweise ein Elektromotor angenommen, welcher durch ein Doppelkonusriemengetriebe Z die eine der beiden Wagenaehsen 0 mit regulierbarer Geschwindigkeit antreibt.
Die beschriebene Einrichtung gestattet, die Geschwindigkeit des Brenner- und Schweiss- drahthaltervorschubes sowohl durch Regelung der Geschwindigkeit des vom Elektromotor Q getriebenen Wagens N als auch durch eine zusätzliche Regulierbewegung seitens des Schweissers zu beschleunigen oder zu verlangsamen, wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht.
Der Wagen N wird von Hand so zum Arbeitsstück A eingestellt, dass der Brenner a in der richtigen Seiten-und Höhenlage zu der zu schweissenden Naht des Arbeitsstücke steht, wozu der Hebel H mittels des Schlittens J und der Spindel E sowie mittels des Schlittens L und der Spindel M entsprechend eingestellt wird. Auch die Stellung des am Tragwinkel G in der Halter-oder Führungshülse c sitzenden Schweissdrahtes o zur Schweissnaht kann durch Einstellen der Schlitten L und J genau präzisiert werden.
Immer hat dabei, wie bei der ersten Ausführung, der Brenner a, zum Schweissdraht o mit Bezug auf den durch den Pfeil 3 gekennzeichneten Arbeitsvorschub längs der Schweissnaht x eine solche Stellung, dass er beim Arbeitshub dem Schweiss draht 0 vorangeht. Der Wagen N bewegt sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit im Sinne des Pfeiles S vorwärts und nimmt dabei den Brenner a und den Schweiss draht 0 längs der Schweissnaht mit. Sollte die eingestellte fortschreitende Bewegung des Wagens N bzw. des Brenners a eine zu rasche sein, was sich durch ungenügende Anschmelzung der Schweissnutränder bemerkbar macht, so kann man dadurch, dass man im Doppelkonusriemengetriebe Z den Riemen von Hand verschiebt, die Geschwindigkeit des Wagens vermindern.
Oder aber es wird im Sinne einer Feinregulierung der Schlittenrahmen N'mittels der Spindel S zum Ausgleich des zu raschen Wagenvorschubes in gegensätzlicher Richtung verschoben. Ähnlich lässt sich auch bei zu starker Anschmelzung der Schweissnutränder, was bei zu langsamem Vorschub des Brenners eintreten kann, dessen Vorschubbewegung beschleunigen.
Durch diese Handregulierung, namentlich mit Hilfe der Schraubenspindel S, hat man die Möglichkeit, den Schweissvorgang aufs feinste abzustimmen bzw. den jeweiligen Umständen entsprechend anzupassen.
Bei Arbeitsstücke mit Rundnähten wird auch hier zweckmässig das Arbeitsstück um seine Achse gedreht, während der jetzt stillstehende Brenner a so eingestellt wird, dass er wieder relativ zum Arbeitsstück dem Schweissdraht o vorangeht.
Es mag hier beiläufig auch erwähnt werden, dass der Schweissdrahthalter c als geschlossene doppelwandige Hülse zur Aufnahme von Kühlwasser od. dgl. ausgebildet sein kann. Auch die Schienen pl des Gestells P, welche besonders der Erhitzung ausgesetzt sind, können hohl und wassergekühlt sein.
Es kann der Halter oder Schweissdrahtführer c auch so ausgebildet und gestellt sein, dass der Schweissdraht, namentlich wenn er lotrecht oder annähernd lotrecht steht, unter seinem eigenen Gewicht der Schweissstelle zuläuft. Dabei kann die Anordnung im besonderen so getroffen werden, dass der Brennerwagen bei seiner Vorschubbewegung den leicht zulaufenden Schweissdraht gewissermassen in die Schweissnut hineinzieht.
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Eine einfachere Bauart ist in Fig. 11 dargestellt. Dieselbe ist in erster Linie geeignet, auf das Arbeitsstück selbst aufgelegt zu werden, z. B. auf Rohre und Kessel von grossem Durchmesser,
Hier liegt der Brenner a auf einer Schiene U, auf welcher er derart verstellbar befestigt ist, dass er jeder Neigung entsprechend eingestellt werden kann. Diese Schiene U ist in der Höhenrichtung einstellbar an einem Wagen N2 angebracht, der mittels Rollen 02 auf dem auf das Arbeitsstück auflegbaren Tragrahmen V verschiebbar ist und unter dem Zug eines Gewichtes W steht.
Mit dem Wagen NP. ist durch Gelenkstreben X und mit dem Brenner a durch eine Gelenkstrebe X1 der Schweissdrahthalter c verbunden, mit der Massgabe, dass auch hier der Brenner a beim Vorschub des Wagens in Richtung des Pfeiles 8 längs der Schweissnaht dem Schweissdraht c vorangeht. Dabei kann durch Verschieben des Brenners a die relative Schrägstellung des Schweissdrahthalters e zum Brenner bzw. zur Brennerflamme
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mittels einer Schraubenspindel längsverschiebbar anordnen, wobei dann der Schweissdrahthalter c mit dem Brenner a in geeigneter Weise zu verbinden wäre.
Diese letztere Ausführung könnte auch so abgewandelt werden, dass sie zum Schweissen von Vertikalnähten an Gasometern, Glocken, stehenden Zylindern usw. verwendbar wäre ; man müsste dazu nur eine passende Vertikalführung für den Brennerwagen vorsehen, wobei dessen Gewicht durch ein Gegengewicht, gegebenenfalls mit geringem Übergewicht, ausgeglichen werden könnte.
Würde man in der einfachsten Ausführung den Brennerwagen N2 oder das den Brenner und den Schweissdrahthalter tragende Gestell mit einem Handgriff versehen, so hätte man ein einfaches Hand- schweissgerät, bei dem die Verhältnisse in der Stellung oder Bewegungsfolge von Brenner und Schweiss- draht aber immer dieselben wie vorhin wären.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum selbsttätigen autogenen Schweissen von Längs-oder Rundnähten, bei der die Sehweissorgane von einem Halter getragen werden, der mittels einer ein-und auakuppelbaren Vorschubspindel auf dem Auslegerarm der Maschine verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der auf
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am Halter derart umstellbar ist, dass er wahlweise in der einen oder der andern von zwei zueinander senkrecht stehenden Ebenen schwingbar ist, je nachdem, ob eine Längs-oder Rundnaht zu schweissen ist.