BE1009012A4 - Werkwijze en inrichting voor het automatisch lassen van buisleidingen. - Google Patents

Abstract

Om buisleidingen (1) grillig van vorm en afmetingen uit losse standaard pijpstukken te vervaardigen door ze automatisch door een 6-assige lasrobot (30) te laten samenlassen, moet men het reeds samengeplast deel van het werkstuk telkens in het zwaartepunt G aangrijpen. Dit gebeurt volgens de uitvinding door verplaatsbare buisklemmen (50) met een kabel (52) te verbinden, die nadien wordt aangespannen door middel van een kabelspanner (47) die in een kogelschanier (51) voorzien dat op zijn beurt opgehangen is in een wartel (57). Het opgetilde werkstuk is i alle richting in evenwicht manueel te hanteren.

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET AUTOMATISCH LASSEN VAN

BUISLEIDINGEN

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het automatisch lassen van werkstukken bestaande uit een aantal pijpstukken die samengelast worden om buisleidingen te vormen, waarbij het reeds samengelast deel van het werkstuk en een los standaard pijpstuk, na positionering en opspanning met behulp van een lasklem, door middel van een lasrobot langs de contactlijn tussen beide pijpstukken, gelast worden.

Ze vindt vooral toepassing in de chemische en petrochemische nijverheid, de werkplaatsen voor staa 1 canstruktie en de montagebedrijven.

Automatisering van het lasproces kan reeds in talrijke vakken van de industrie, in het bijzonder in de staalkonstruktie en de automobielindustrie. Automatische lasprocessen worden ook toegepast in chemiebedrijven maar de toepassingen blijven beperkt tot het maken van relatief kleine stukken die steeds manueel hanteerbaar zijn.

Er bestaan drie methodes om een lasverbinding automatisch met een lasautomaat te verwezenlijken : 1) Het werkstuk is geklemd en de lastoorts beweegt zich over de lasnaad waarbij een robot voor een precieze beweging van het pistool tijdens het lassen zorgt. Op deze wijze worden de carrosserieonderdelen in de automobielindustrie vervaardigd.

2) De lastoorts heeft een vaste positie en het werkstuk is vatbaar voor een nodige beweging, bij voorbeeld een ronddraaiïng om een horizontale as met een geschikte snelheid.

3 ) Een combinatie van de twee opgesomde methodes. Dankzij de recente ontwikkelingen van de electronica zijn er tegenwoordig gebruiksvriendelijke, open besturingen op de markt gebracht, waarmee men de bewegingen van werkstuk en lastoorts op elkaar kan afstemmen.

Bij het lassen van buisleidingen, heeft men te kampen met het probleem van de ingewikkelde programmatie van de beweging van de lastoorts, omdat de lasnaden zich telkens op verschillende onbereikbare plaatsen bevinden. Men zou voor elke naad een programma moeten schrijven.

Daarentegen bezit een lasapparaat waar de lastoorts een vaste positie heeft en het werkstuk in beweging wordt gebracht het nadeel, dat indien de buisleiding grillig van vorm en afmeting is, de manipulatie van het werkstuk omslachtig wordt. De beweging van de buisleiding is voor elke lasnaad verschillend en daardoor niet te programmeren.

Het probleem bestaat erin toebehoren voor te stellen voor ophangapparaten en/of lasapparaten alsook een lasmethode te ontwikkelen waarmee bepaalde werkstukken grillig van vorm en afmeting automatisch zonder manuele tussenkomst uit elementaire standaard- pijpstukken kunnen vervaardigd werden. Het bekomen werkstuk kan worden gemanipuleerd en verplaatst telkens zonder dat de aanvaardbare grenswaarden, opgelegd door de richtlijnen voor het manueel hanteren van lasten en het behandelen van goederen, worden overschreden in overeenstemming met het Koninklijk Besluit "Manueel hanteren van lasten" van 12.08.93 die de vierde bij zondere richtlijnen 90/269/EEG van de Raad van Europese Gemeenschap van 29 mei 1980 betreffende de minimum veiligheids- en gezondheidsvoorschriften naar Belgisch recht omzet en de ergonomische limieten voor het manueel hanteren van lasten in België vastlegt.

De huidige uitvinding stelt zich als doel de manuele hantering van buisleidingen te vergemakkelijken. Ze stelt een werkwijze van het type omschreven in het inleidings-gedeelte van de hierbij gevoegde conclusie 1 voor, met het kenmerk dat het reeds samengelaste deel van het werkstuk telkens in het zwaartepunt door middel van verplaatsbare buisklemmen en een kabel die tussen beide buisklemmen wordt aangespannen alsook een ophanggewricht wordt opgehangen bestaande uit een kabelspanner die in een kogelscharnier ingeklemd is, die op haar beurt opgehangen is in een wartel. De wartel is bij voorkeur uitgerust met een kogellager. Hierdoor is de kracht die volgens de hefboomregel nodig is om het werkstuk te draaien om evenwelke as die door het zwaartepunt doorgaat en de wrijvingen, in de kogelschamieren en in de wartel te overwinnen, minimaal. Het werkstuk dat door middel van een hijstoestel wordt opgetild ligt in evenwicht rond het zwaartepunt en kan zender moeite gemanipuleerd worden.

Volgens een bijzonderheid van de uitvinding worden de losse standaard pi jpstukken één per één langs een aanvoergoot en een kleminrichting automatisch in een gewenste laspositie gebracht en opgespannen.

De voorgestelde werkwijze maakt gebruik van een inrichting die uit de combinatie van twee toebehoren resulteert. Het eerste toebehoren is een buisklem bestaande uit een halfcirkelvormig onderstel uitgerust met een kabelbevestiging die als aangrijppunt dient voor de kabel bestemd voor het optillen van het werkstuk, alsook uit een kwart cirkel vormig scharnierdraaiend deksel met een bekvormige rand en een omgebogen trekstuk uitgerust met omklapbare hefboom.

Het tweede toebehoren is een ophanggewricht bestaande uit een metalen lichaam dat door middel van een wartel uitgerust met kogellager aan een hijsoog is aangehecht, waarbij het lichaam twee evenwijdige boringen aantoont, waarvan tenminste één van een schroefdraad en een opspanbout met kegelvormige bus voorzien is om een spankabel in gespannen toestand te houden. Zo'n ophanggewricht laat toe het werkstuk in om even welke richting te draaien.

Deze kenmerken en andere bijzonderheden van de uitvinding zullen blijken uit de volgende beschrijving, onder verwijzing naar de bijgaande tekeningen, die bij wij ze van voorbeeld en niet in beperkende zin een uitvoering van de uitvinding tonen.

In deze tekeningen zijn :

Figuur 1 een schematische voorstelling van een buisleiding grillig van vorm en afmetingen bestaande uit negen standaard pijpstukken ;

Figuren 2 tot 8 een voorbeeld van werkvoorbereiding die de opeenvolging van de stappen toont om bovengenoemde buisleiding te vervaardigen ;

Figuur 9 een zijaanzicht van een buisklem volgens de uitvinding ;

Figuur 10 een vooraanzicht van de buisklem afgebeeld in figuur 9 ;

Figuur 11 een dwarse doorsnede van een ophanggewricht ; Figuur 12 een perspektieftekening van de lasrobot die de werkwijze van de uitvinding toepast ;

Figuur 13 een perspectiefzich van een rechte doorn bestemd om een rechtstuk in de lasrobot te positioneren ,· Figuur 14 een perspektiefzicht van de kromme doorn bestemd om een bochtstuk in te lasrobot te positioneren ; Figuur 15 een perspektiefzicht van een richtklem ;

In deze tekeningen duiden dezelfde verwijzingstekens identieke of gelijkaardige elementen aan.

Zoals afgebeeld in figuur 1 bestaat een buisleiding 1 uit meerdere standaard pijpstukken die aan elkaar worden gelast, b.v. buisstukken 3, bochtstukken 2, T-stukken 4 en flensstukken 5. De complexe buisleiding wordt vervaardigd in een opvolging van stappen zoals afgebeeld in figuren 2 tot en met 8.

De lasinstallatie bestaat uit drie delen : 1. een aanvoersysteem en een kleminrichting ; 2. een ophangingssysteem en hijsinrichting ; 3 . een lasinrichting omvattende een beweegbare lastoorts 34 bestuurd door een robot 30.

Het aan elkaar lassen gebeurt als volgt :

Een los standaardpi jpstuk wordt door middel van een aanvoerwagen 7 naar de werkzone van de lastoorts 34 gebracht.

De aanvoerwagen 7 behoort tot een aanvoersysteem waarin de losse standaardpijpstukken worden gestapeld en ten gepaste tijd naar de werkzone van de lastoorts 34 aangevoerd. De opslag en doorstroming van de standaardpijpstukken gebeuren in drie aanvoergoten 8,9,10 specifiek aangepast voor bochtstukken 2, T-stukken 4 en flensstukken 5. Alle losse standaardpijpstukken die gelast dienen te worden, worden in de gepaste aanvoergoot 8,9,10 op een rijtje geplaatst.

De eerste aanvoergoot 8 is bestemd om bochtstukken 2 één per één vooruit te schuiven. Ze omvat meenemers die door een dubbelwerkende cilinder of een eindeloze ketting zijn aangedreven. De aankoppeling van de meenemers met de cilinder gebeurt met behulp van een schuine geleiding en aanslagen zodat de meenemers een voorwaartse beweging in rechtstaande positie uitvoeren en in verborgen positie achteruitschuiven.

De tweede aanvoergoot 9 bestemd voor T-stukken 4 en de derde aanvoergoot 10 bestemd voor flenzen 5 omvatten meenemers 11, die eveneens aangedreven worden door een dubbel werkende cilinder.

De losse pij pstukken worden telkens cp een aanvoerwagen 7 geduwd. De aanvoerwagen 7 brengt het losse pijpstuk zijwaarts langs de gleuf 6 naar de werkzone 12 van de lastoorts 34. In deze werkzone 12 wordt het pijpstuk geklemd.

Voor rechte buisstukken 3, T-stukken 4 en flensstukken 5 gebeurt de opspanning evenwijdig met het lasvlak met behulp van een rechte doorn 26 uitgerust met hydraulisch opgespannen spieën 27 die radiaal rond de rechte doorn 26 zijn verdeeld.

De rechte doorn wordt vanuit een rustpositie 19 afgebeeld, in stippellijn in figuur 13, door middel van een cilinder 23 langs gebogen T-gleuven naar een dienstpositie 20 afgebeeld in volle lijn in dezelfde figuur 13, geschoven.

Bocht stukken 2 worden geklemd op een kromme doom 18, opgesteld volgens een richting evenwijdig mpet het lasvlak , die vanuit een rustpositie 24, afgebeeld in stippellijn in figuur 14 naar een dienstpositie 25, afgebeeld in volle lijn in dezelfde figuur 14, dankzij de combinatie van een rechtlijnige beweging van een dubbelwerkende cilinder 28 danzij de combinatie van een rechtlijnige beweging van een dubbelwerkende cilinder en een cirkelvormige beweging van een draaicilinder 17.

Door hydraulisch opgespannen spieën worden de te lassen kromme pijpstukken van binnen uit vastgeklemd op de kromme doorn 18.

Zoals afgebeeld in figuur 15 bestaat richtklem 21 uit twee bekken 15 die door middel van een spindel met linkse en rechtse draad een te lassen pijpstuk klemt of loslaat. De spindel wordt aangedreven door een motorreductor 22 . De beweging gebeurt loodrecht op het lasvlak met behulp van een hydraulische cilinder 29.

Tenslotte gaat de richtklem 21 in haar oorspronkelijke positie waardoor er plaats is vrijgemaakt om de delen aan elkaar de lassen.

De belertmering van de grijporganen in de ruimtelijke configuratie rond de werkzones van de lastoorts, is beperkt op slechts een kwadrant van de beschikbare ruimte. Hierdoor blijkt de lasnaad altijd bereikbaar te zijn en kan de lasoperatie heel vlot verlopen, gebruik makend van een gemakkelijk te programmeren cirkelvormige beweging van de lastoorts 34 gedragen door de werkarm van de lasrobot 30.

2. Het reeds samengelaste deel van de buisleiding 1 wordt vastgemaakt in het zwaartepunt G en via het hijstoestel 39 (rolbrug).

3 . Nadat beide stukken geklemd zijn wordt de las gerealiseerd, waarbij de lastoorts 34, gemonteerd op een robot 30, een vooraf geprogrammeerde cirkelvormige beweging maakt, langs de contactlijn tussen de standaard stukken en het reeds samengelast deel.

De lasinrichting bestaat uit een op de hedendaagse markt te verkrijgen 6-assige robot 30 waarop een lastoorts 34 gemonteerd is. De robot 30 is gekoppeld aan een laspost. Na inklemmen van de werkstukken en verwijderen van een richt klem 21 kan de robot 3 0 beginnen lassen. De operator kan een keuze maken tussen verschillende, vooraf geprogrammeerde bewerkingen. Het is zinvol de volgorde van de bewerkingen op de werkvoorbereiding in te tekenen en te nummeren zodat de operator enkel het optienummer op zijn scherm moet intikken.

De ophanging van de reeds samengelaste delen in het zwaartepunt G zorgt ervoor dat het werkstuk gemakkelijk kan gedraaid worden in alle richting en gemakkelijk naar de lasklem gebracht worden.

Een buisleiding ophangen in het zwaartepunt kan gebeuren op de volgende manier :

Men schuift twee buisklemmen, in open toestand, over de buisleiding. Nadat de klem dichtgemaakt is, wordt ze via de hefboom 44 opgespannen. Ze vormen de verankeringspunten van een kabel 52 die door middel van een opspanbout 53 in een hierna nader beschreven kabelspanner wordt aangespannen. De locatie van de buisklem wordt zodanig bepaald dat ze in een lijn wordt gebracht met het zwaartepunt G. De kabel 52, bevestigd aan de kabelbevestiging, gaat door het zwaartepunt van de buisleiding.

De plaats waar men de buisklem moet aanbrengen kan op de werkvoorbereidingstekening aangeduid worden. Aangezien men met standaard-pijpstukken werkt o.a. rechtstukken 3, bochtstukken 2, T-stukken 4 en flensstukken 5 waarvan het zwaartepunt gekend is, kan men het zwaartepunt G van het reeds samengelast deel zeer snel bepalen, door de zwaartepunten van de standaard pijpstukken van het verwerkte stuk met behulp van de hef boomregel met een rechte lijn te verbinden.

De kabel 52 woedt dan aangeqpamai, en de kabelbevestiging omvattende een cphanggewricht over de kabel naar het zwaartepunt-geschoven. Het zwaartepunt G ligt op de verbindingslijn van de twee buisklemmen. Het zwaartegewicht G ligt op de verbindingslijn van enerzijds het zwaartepunt van het reeds eerder samengelast deel en anderzijds het zwaartepunt van het laatst bijgelast pijpstuk, waarbij de verhouding van de afstand van G tot het zwaartepunt van het reeds eerder samengelasst deel en de afstand van G tot het zwaartepunt van het bij gelast pijpstuk omgekeerd evenredig is met de verhouding van de gewichten van de desbetreffende delen. Dat men na vastklemmen met de opspanbout 53 en omhoog hijsen via het hijsoog 46, de buisleiding in alle vlakken kan roteren, is te danken aan het kogelscharnier 51 (figuur 11). Het moment van kracht die de operator moet leveren om het werkstuk manueel te hanteren is het produkt van het gewicht en de afstand tussen het ophangpunt en het zwaartepunt G. Hoe dichter men het ophanggewricht 3 7 bij het zwaartepunt G kan vastmaken, hoe kleiner de kracht is dat de bedieningsman moet uitoefenen om de buisleiding in de gewenste positie te plaatsen. (NF X 35-109, april 1989 of KB 12 augustus 1993) .

Men kan ook met twee kabels werken, een aan elke buisleiding bevestigd.

Dankzij deze manier van werken heeft men volgende voordelen : a) de lasnaad sneller verwezenlijken ; b) het uitzicht, de kwaliteit van de las is beter ; c) de kwaliteit van de las is konstant ; d) het positioneren van de pijpstukken gaat zeer snel ; e) de open stand is regelbaar.

Claims (6)

1. Werkwijze voor het automatisch lassen van werkstukken bestaande uit een aantal pijpstukken (2,3,4 en/of 5) die samengelast worden om een buisleiding (1) te vormen, waarbij het reeds samengelaste deel van het werkstuk en een los pijpstuk, met behulp van de lasklem na positionering en opspanning, door een lasrobot (30) langs de contactlijn tussen beide pijpstukken, door middel van een cirkelvormige beweging van de laskop of lastoorts (34), gelast worden, met het kenmerk dat het reeds samengelast deel van het werkstuk telkens in het zwaartepunt (G) door middel van verplaatsbare buisklemmen (50) en een kabel (52) die tussen beide buisklenmen (50) wordt aangespannen alsook een cphanggewricht (37) worden opgehangen, zodat het werkstuk dat door middel van een hijstoestel (3 9) wordt opgetild in evenwicht rond het zwaartepunt (G) gemanipuleerd kan worden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het los pijpstuk een standaard pijpstuk is dat één per één langs aanvoergoten (8,9,10) en een aanvoerwagen (7) in een gewenste laspositie wordt gebracht en opgespannen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de lasrobot (30) met sensoren en/of naadvolgsystemen wordt uitgerust.

4. Uitneembare buisklem voor het automatisch lassen van werkstukken grillig van vorm en afmetingen, met het kenmerk dat de buisklem (50) uit een halfcirkelvormig onderstel (56) uitgerust met een kabelbevestiging (43), een kwartcirkelvormige scharnierdraaiend deksel (54) met een bekvormige rand (55) en een omgebogen trekstuk (45) uitgerust met een omklapbare hefboom (44) bestaat.

5. Ophanggewricht (37) voor het automatisch lassen van werkstukken grillig van vorm en afmeting, met het kenmerk dat het uit een kabelspanner (47) bestaat die in een kogelscbamier (51) is ingeklemd, dat op zijn beurt opgehangen is in een wartel (57), waarbij de kabelspanner (47) twee evenwijdige boringen (38) aantoont, waarvan één van een schroefdraad (41) en een opspanbout (53) met kegelvormige bus (42) voorzien is om een spankabel (52) in gespannen toestand te houden.

6. Inrichting voor het automatisch lassai van buisleidingen met het kenmerk dat ze een aanvoergoot (8,9,10) bevat waarin alle losse standaard pijpstukken (2,4,5) die gelast dienen te worden op een rijtje geplaatst en voortgeduwd worden, zonder dat de positionering ervan veranderd wordt, een aanvoerwagen (7) die elk standaard pijpstuk door middel van een richtklem (21) afzonderlijk in de gewenste laspositie brengt, en opgespannen wordt door een kromme doom (18) of een rechte doorn (26), alsook een 6-assige robot (30) waarop een lastoorts (34) is gemonteerd en een hijstoestel (39) uitgerust met bovengenoemde uitneembare buisklemmen (50), opspankabel (52) en ophanggewricht (37).