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Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Stumpfschweissen von Werkstücken durch ununterbrochenes
Abschmelzen, die ein Gehäuse mit einem daran angeordneten beweglichen und einem unbeweglichen Spanner für
Schweissstücke, einen durch einen Folgekolben mit Plunger gesteuerten hydraulischen Mechanismus zur
Verschiebung des beweglichen Spanners und Einrichtungen zur automatischen Steuerung der
Abschmelzgeschwindigkeit, des Anfanges vom Stauchprozess und des Stauchweges mit eigenen Stellmechanismen enthält.
Es sind Maschinen zum Stumpfschweissen von Werkstücken durch ununterbrochenes Abschmelzen bekannt, die ein Gehäuse mit einem daran angeordneten beweglichen und einem unbeweglichen Spanner für
Schweissstücke, einen durch einen Folgekolben mit Plunger gesteuerten hydraulischen Mechanismus zur
Verschiebung des beweglichen Spanners und Einrichtungen zur automatischen Steuerung der
Abschmelzgeschwindigkeit, des Anfangs vom Stauchprozess und des Stauchweges enthalten. Jede der genannten
Einrichtungen weist einen Stellmechanismus auf.
Ein Nachteil der bekannten Maschinen zum Stumpfschweissen besteht darin, dass jede Einrichtung zur automatischen Steuerung der Abschmelzgeschwindigkeit, des Anfanges vom Stauchprozess und des Stauchweges mit einem eigenen Stellmechanismus versehen ist. Dies erfordert die Schaffung von speziellen komplizierten
Zusatzeinrichtungen, die es gestatten, die Arbeit der genannten auf einen und denselben Plunger des
Folgekolbens einwirkenden Stellmechanismen abzustimmen. Ausserdem besitzen die Stellmechanismen der drei genannten Einrichtungen zur automatischen Steuerung auf Grund eines Unterschiedes in den Konstruktionen des
Folgekolbens keine erwünschte Vielfachverwendbarkeit.
Zweck der Erfindung ist es, die genannten Mängel zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Stumpfschweissen durch ununterbrochenes
Abschmelzen zu schaffen, bei der die Stellmechanismen der Einrichtungen zur automatischen Steuerung der
Abschmelzgeschwindigkeit, des Anfanges vom Stauchprozess und des Stauchweges in Form eines einheitlichen
Aggregates ausgeführt sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Stellmechanismen in Form eines mit einem
Spanner der Maschine starr gekoppelten einheitlichen Aggregates ausgeführt sind, das eine Stange, zwei Antriebe zu deren Längsverschiebung und einen Begrenzer der Längsverschiebung der Stange mit einem Antrieb aufweist, wobei der eine Antrieb zur Längsverschiebung der Stange mit dem Ausgang der Einrichtung zur automatischen
Steuerung der Abschmelzgeschwindigkeit, der andere Antrieb zur Längsverschiebung der Stange mit dem Ausgang der Einrichtung zur automatischen Steuerung des Anfanges vom Stauchprozess, der Antrieb des Begrenzers mit dem Ausgang der Einrichtung zur automatischen Steuerung des Stauchweges verbunden und der andere Spanner der Maschine mit dem Gehäuse eines Folgekolbens starr gekoppelt ist,
dessen Plunger in kinematischer Verbindung mit der Stange des genannten Aggregates steht.
Bei erfindungsgemässer Maschine enthält vorzugsweise einer der Antriebe zur Längsverschiebung der Stange, der den Anfang vom Stauchprozess steuert, ein Zweistellenventil für den Beginn des Stauchprozesses und einen mit ihm durch zwei Rohrleitungen verbundenen Zylinder mit einem Kolben, wobei der letztere mit der zweiseitig ausgeführten Stange verbunden ist, die gleichachsig mit dem Plunger des Folgekolbens liegt und mit einem seiner Enden diesen Plunger beim Abschmelzen und am Ende des Stauchprozesses berührt und mit dem andern Ende bei der Längsverschiebung des Kolbens im Zylinder während des Stauchprozesses gegen den Begrenzer anschlägt, wobei der andere die Abschmelzgeschwindigkeit steuernde Antrieb zur Längsverschiebung der Stange des Aggregates ein Dreistellenventil zur Führung des beweglichen Spanners für Schweissstücke,
einen zweiten mit ihm durch zwei Rohrleitungen verbundenen Zylinder mit Kolben, ein in eine der genannten Rohrleitungen eingebautes regelbares Drosselventil und einen reversierbaren Elektroantrieb, enthält, dessen Gehäuse mit dem Gehäuse des zweiten Zylinders und dessen Welle kinematisch mit dem regelbaren Drosselventil verbunden ist ;
der Kolben des zweiten Zylinders ist mit einer weiteren Stange verbunden, die hohl und zweiseitig ausgeführt und innerhalb der die erstgenannte Stange untergebracht ist, wobei das Gehäuse des zweiten Zylinders mit einem der Spanner für Schweissstücke und das eine Ende der zweiten Stange mit dem Gehäuse des ersten Zylinders starr gekoppelt ist und der Antrieb des Begrenzers in Form eines reversierbaren Elektromotors ausgeführt ist, dessen Gehäuse mit dem ersten Zylinder fest und dessen Welle mit dem Begrenzer des Stauchweges kinematisch verbunden ist.
Die Erfindung ist an Hand der nachstehenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt : Fig. l die Blockschaltung einer Maschine zum Stumpfschweissen von Werkstücken gemäss der Erfindung ; Fig. 2 einen Getriebeplan der in Form eines einheitlichen Aggregates ausgeführten Stellmechanismen der Einrichtungen zur automatischen Steuerung des Schweissvorganges und die Zusammenwirkung des Aggregates mit der Maschine, gemäss der Erfindung.
Die Maschine zum Stumpfschweissen von Werkstücken durch ununterbrochenes Abschmelzen enthält ein Gehäuse--l-- (Fig. l), einen Transformator--2--, einen unbeweglichen Spanner--3--und einen beweglichen Spanner --4-- mit Stromzuführungen --5--, in die die Schweissstücke-6-eingespannt werden. Der bewegliche Spanner --4-- wird mittels eines durch einen Dreistellen-Folgekolben--8-gesteuerten hydraulischen Mechanismus --7-- verschoben. Am Gehäuse--l--sind Geber--9--zur
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automatischen Steuerung des Anfanges des Stauchprozesses und mit den Eingängen einer Einrichtung--12-zur automatischen Steuerung des Stauchweges verbunden.
Die Primärwicklung des Transformators --2-- ist mit einem Spannungsumformer-13-und die Sekundärwicklung mit einem andern Spannungsumformer --14-- gekoppelt. Die Ausgänge von Umformern --13 und 14-- sind an die Eingänge einer Einrichtung - zur automatischen Steuerung der Abschmelzgeschwindigkeit angeschlossen. Die Ausgänge der Einrichtung --11-- zur automatischen Steuerung des Anfanges des Stauchprozesses der Einrichtung-12zur automatischen Steuerung des Stauchweges und der Einrichtung --15-- zur automatischen Steuerung der Abschmelzgeschwindigkeit sind mit den Eingängen der in Form eines einheitlichen Aggregates--16-ausgeführten Stellmechanismen zur automatischen Steuerung des Schweissvorganges gekoppelt.
Fig. 2 zeigt den Getriebeplan der in Form eines einheitlichen Aggregates --16-- ausgeführten Stellmechanismen der Einrichtungen zur automatischen Steuerung des Schweissvorganges und deren Verbindung mit dem hydraulischen Stellmechanismus --7-- zur Verschiebung des beweglichen Spanners--4--. Der Stellmechanismus --7-- ist von einem Dreistellen-Folgekolben-8-gesteuert, der mit einem von einer Feder --18-- einseitig belasteten Kolben --17-- versehen ist.
Das Aggregat --16-- umfasst einen mit dem beweglichen Spanner--4--fest verbundenen hohlen Zylinder-19-, in dessen Innerem ein Kolben --20-- mit einer beidseitig dieses Kolbens erstreckten
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--21-- liegt--19-- ist an eine Rohrleitung-22 bzw. 23-angeschlossen, durch die das Arbeitsmedium (Flüssigkeit, Gas) von einem dreistellungsventil --24-- zur Verschiebung des beweglichen Spanners --4-- der Werkstücke --6-- geleitet wird. In die Rohrleitung--22--ist ein regelbares Drosselventil--25-eingebaut, das mit der Welle eines reversierbaren Motors--26--kinematisch verbunden ist, dessen Gehäuse mit dem Zylinder --19-- fest gekoppelt ist. Das eine Ende der hohlen Stange-21-des Kolbens-20-
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Vor dem Beginn des Schweissvorganges ist der Abstand zwischen dem beweglichen Spanner --4-- und dem unbeweglichen Spanner --3-- der Schweissstücke maximal. Eine derartige Stellung des beweglichen Spaners --4-- wird dadurch erreicht, dass sich der Kolben --20-- mit der Stange --21-- und der Kolben --28-- mit der Stange--29--in der linken Endstellung (s. Fig. 2) befinden, d. h. der Hohlraum
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Druckabfalleitungen verbunden sind.
Zur Realisierung des Schweissvorganges mit Hilfe der vorliegenden Maschine ist eine Reihe von Vorbereitungsoperationen vorzunehmen. Dazu gehören : Einstellen der Sekundärspannung --U0-- am
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--6-- durchEinrichtUng --15-- zur automatischen Steuerung der Abschmelzgeschwindigkeit, Einstellen eines Gebers --35- bei der Einrichtung--11--zur automatischen Steuerung des Anfanges vom Stauchprozess und Einstellen eines Gebers --35-- bei der Einrichtung --12-- zur automatischen Steuerung des Stauchweges.
Die Sekundärspannung --U0-- am Transformator --2-- wird mittels eines Umschalters (nicht gezeigt) in der Primärwicklung des Transformators eingestellt. Die Anfangsgeschwindigkeit --v0-- der Abschmelzung wird durch öffnen des Drosselventils --25-- von Hand aus eingestellt. Die Einstellung der Geber --35-- bei den Einrichtungen--11, 12 und 15-- zur automatischen Steuerung des Schweissvorganges in die erforderliche Stellung wird durch Drehen von Potentiometerknöpfen (in Fig. l durch Kreise angedeutet) erreicht. Die
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Änderung der Stauchgeschwindigkeit erfolgt durch Änderung des Druckes in einem den hydraulischen Mechanismus --7-- zur Verschiebung des beweglichen Spanners --4-- speisenden Hydrauliksystems.
In Abhängigkeit vom Regelungsverfahren des Schweissvorganges werden durch die Geber--35--die jeweiligen Parameter eingestellt. Fig. l zeigt beispielsweise eine Maschine zur Durchführung eines Schweissverfahrens, bei dem die Abschmelzgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Grösse der in den Schweissstücken während des Schweissvorganges entwickelten Leistung geregelt wird. Der Anfang des Stauchprozesses ist durch den Zeitpunkt des Erreichens der vorgegebenen Temperatur an den abzuschmelzenden Oberflächen und der Stauchweg ist durch den Abstand zwischen den Querschnitten der Schweissstücke mit der vorgegebenen Temperatur bestimmt.
Im angeführten Beispiel werden durch die Geber der Einrichtungen-11, 12, 15--die Temperatur der abzuschmelzenden Stirnseiten im Augenblick der Stauchung bzw. die Temperatur der Querschnitte der Schweissstücke, deren Abstand dem Stauchweg gleich ist, bzw. die Grösse der Leistungen eingestellt.
Nach Durchführung der oben genannten Vorbereitungsoperationen werden auf eines der Schweissstücke Geber, (im vorliegenden Beispiel die Geber-9-) zur Messung des Temperaturfeldes in den Schweissstücken aufgesetzt. Dann wird der Transformator --2-- eingeschaltet und das Dreistellungsventil --24-- in jene Lage umgeschaltet, in welcher dem Zylinder --19- die Druckflüssigkeit über die Rohrleitung --22-- zugeführt wird und die Druckabnahme über die Rohrleitung --23-- erfolgt. Es beginnt der Schweissvorgang.
Hiebei wird die Spannung des Primärstromkreises des Transformators --2-- dem Umformer --13-- und die Sekundärspannung (im Schweissstromkreis) dem Umformer-14-zugeführt. Die umgeformten Spannungen werden an den Eingang der Einrichtung --15-- zur automatischen Steuerung der Abschmelzgeschwindigkeit weitergeleitet.
In Übereinstimmung mit einem vor der Schweissung durch den Geber --35-- vorgegebenen Schweissprogramm der Einrichtung --15-- und an diesen laufend eintreffenden Werten der elektrischen Parameter der Schweissung erscheint am Ausgang der Einrichtung --15-- ein entsprechendes Signal, das den mit dem Schieber des Drosselventiles -25-- kinematisch verbundenen reversierbaren Motor --26-- in
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Spannungsabfalles an dessen Innenwiderstand bis zu einem durch die Lage des Gebers bei der Einrichtung --15- zur automatischen Steuerung der Abschmelzgeschwindigkeit vorgegebenen Wert abnimmt.
Bei der Abschmelzung werden die an den abzuschmelzenden Stirnseiten anliegenden Abschnitte der Schweissstücke --6-- erhitzt, und am Ausgang der Geber --9-- erscheinen Signale, die an den Eingängen der Einrichtungen-11 und 12-eintreffen. Gleichzeitig erscheint infolge der Verschiebung des beweglichen Spanners--4--der Maschine bei der Abschmelzung am Ausgang des Gebers--10--ein Signal, das ebenfalls auf die Eingänge der Einrichtungen-11 und 12-gelangt.
In Übereinstimmung mit dem vor der Schweissung bei den Einrichtungen--11 und 12--jeweils
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Momentanwert des Stauchweges gleich ist. Der Stauchweg wird während des Schweissvorganges in Abhängigkeit von dem bei der Abschmelzung in den Schweissstücken entstehenden Temperaurfeld ununterbrochen geändert.
Das Signal vom Ausgang der Einrichtung --11-- zur automatischen Steuerung des Anfanges des Stauchprozesses wird der Steuerwicklung des Zweiwegventils --34-- zugeführt. Sobald die Temperatur der abzuschmelzenden Stirnflächen der Schweissstücke-6-beim Anschmelzen jene durch den Geber-35-
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--11-- vorin Richtung zum Begrenzer -30-- sprunghaft mit einer die Stauchgeschwindigkeit um eine Zehnerpotenz übersteigenden Geschwindigkeit verschoben. Es versteht sich von selbst, dass im Augenblick der Auslösung des Ventils --34-- der Begrenzer --30-- gestoppt wird, wobei sich der Kolben --28-- bis zur Berührung seiner Stange mit dem Begrenzer --30-- bewegt.
Der bewegliche Spanner --4-- der Maschine läuft dank dem Folgesystem des Mechanismus --7-- der
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--29- nach, d. h.- 3 und 4-- das Drosselventil --25-- völlig geöffnet und in den Hohlraum--"B"-des Zylinders - über das Dreistellungsventil-24-unter Druck Arbeitsmedium zugeführt, wobei der Hohlraum -"A"- mit einem Abflussrohr verbunden wird. Gleichzeitig wird in den Hohlraum-"D"-des Zylinders - über das Zweistellungsventil-34-ebenfalls unter Druck Arbeitsmedium zugeführt, wobei der Hohlraum-"C"--mit dem Abflussrohr verbunden wird.
Infolgedessen verschiebt sich die Kolbenstange --17-- des Folgekolbens-8-nach links und der hydraulische Mechanismus --7-- zur Verschiebung des beweglichen Spanners--4--der Maschine nach rechts, wobei er in die Ausgangslage zurückkehrt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Maschine zum Stumpfschweissen von Werkstücken durch ununterbrochenes Abschmelzen, die ein Gehäuse mit einem daran angeordneten beweglichen und einem unbeweglichen Spanner für Schweissstücke, einen durch einen Folgekolben mit Plunger gesteuerten hydraulischen Mechanismus zur Verschiebung des beweglichen Spanners und Einrichtungen zur automatischen Steuerung der Abschmelzgeschwindigkeit, des Anfanges vom
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dass die Stellmechanismen in Form eines mit einem Spanner (4) der Maschine starr gekoppelten einheitlichen Aggregates (16) ausgeführt sind, das eine Stange (29), zwei Antriebe zu deren Längsverschiebung und einen Begrenzer (30) der Längsverschiebung der Stange (29) mit einem Antrieb (31) aufweist, wobei der eine Antrieb zur Längsverschiebung der Stange (29) mit dem Ausgang der Einrichtung (15)
zur automatischen Steuerung der Abschmelzgeschwindigkeit, der andere Antrieb zur Längsverschiebung der Stange mit dem Ausgang der Einrichtung (11) zur automatischen Steuerung des Anfanges vom Stauchprozess, der Antrieb (31) des Begrenzers (30) mit dem Ausgang der Einrichtung (12) zur automatischen Steuerung des Stauchweges verbunden und der andere Spanner (3) der Maschine mit dem Gehäuse eines Folgekolbens (8) starr gekoppelt ist, dessen Plunger (17) in kinematischer Verbindung mit der Stange (29) des genannten Aggregates (16) steht.
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