Apparat zum Sehweissen von Nähten.
Die Erfindung bezieht sich auf einen
Apparat zum SchweiBen von Nähten, bei dem
Brenner und SchweiBdraht einerseits und Werkstüek anderseits relativ zueinander ver schiebbar sind.
Bei den bekannten Apparaten dieser Art sind der Brenner und der Schweissdraht in bezug auf das Arbeitsstück so angeordnet, daB in Richtung des Fortschreitens der
Schweissnaht stets der Schweissdraht dem
Brenner voraneilt. Hieraus ergibt sich der
Nachteil, dass ein erheblicher Teil der vom
Brenner erzeugten Wärme verloren geht, da die vertikale Wärmekomponente unausgenutzt lediglich eine weitere Erwärmung der bereits fertig geschweissten Naht verursacht, so dass dieser Teil der Wärme für den Arbeitsvorgang selbst verloren ist. Infolge dieser schlechten Wärmeausnutzung können mit den bekannten Schweissapparaten nur Bleche mit verhältnismässig geringer Stärke geschweisst werden.
Weitere Nachteile der bekannten Apparate ergeben sich daraus, dab der Brenner unmittelbar über der frisch gebildeten, noch gliihenden Schweissnaht angeordnet ist, so dass eine besondere Kühlung des Brenners stattfinden muss, um ein Zurückschlagen der
Flamme in den Brenner zu verhindern.
Diese Nachteile sollen nach der Erfin dung dadurch vermieden werden, dass der Brenner und ein SchweiBdrahthalter auf einem gemeinsamen Träger angeordnet und Mittel vorgesehen sind, um eine solche Relativbewegung zwischen Träger und Arbeitsstück herbeizuführen, dass der Brenner dem SchweiBdraht vorangeht.
Auf diese Weise ist der grosse Vorteil erzielt, dass nahezu die gesamte vom Brenner entwickelte Wärme, sowohl die horizontale, als auch die vertikale Wärmekomponente für den Schweissvorgang ausgenutzt wird. Während die vertikale Wärmekomponente zur Vorwärmung des Arbeitsstückes dient, kann die horizontale Wärmekomponente ausschliesslich zum Schmelzen des Schweissdrahtes ausgenutzt werden. Hieraus ergibt sich auch die Möglichkeit einer ununter brochenen Durchführung des Arbeitsbetrie- bes, da das bei den bisherigen Apparaten notwendige zeitweise Zurückziehen des Schweissdrahtes zum Zwecke der ausreiehenden Erwärmung der zu schweissenden Stelle des Arbeitsstückes nicht mehr erforderlich ist.
Zweckmässig sind Brenner und Schweissdrahthalter auf dem Träger derart angeord- net, dass der Brenner mit der Vorschubrich- tung, das heisst mit der Richtung in der der Brenner dem Schweissdraht vorangeht, einen spitzen und der Schweissdraht einen stumpfen Winkel bildet.
Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 bis 3 zeigen einen Apparat zum Längsschweissen bereit, wobei das in Bearbeitung stehende Arbeitsstück feststeht, wäh- rend Brenner und Schweissdraht längs desselben verschoben werden ;
Fig. 4 bis 6 zeigen die Einstellung der Organe für den Fall, dass das in einer Rund- naht zu bearbeitende Arbeitsstück sich um seine Achse dreht, während der Schweissbrenner feststeht ;
Fig. 7 bis 9 betreffen Einzelheiten, sowie eine Abänderung einer solchen ;
Fig. 10 und 11 stellen einfachere Ausführungsformen dar.
(Fig. 1 bis 3) stellt einen längs- geschlitzten Blechzylinder dar, dessen beide Längskanten bei B (Fig. 2) zusammenstossen und dort der Lange nach zusammenzuschweissen sind. Um das Zusammenschweissen zu fördern, sind diese Längskanten auf 30 bis 45 abgeschrägt.
IJnter denselben ist eine hohle oder trogartige Schiene C angelegt, welche die Wärme zusammenhält und zurückstrahlt, so dassl die untern Ränder der Nahstelle leicht und sicher anschmelzen, wobei sie überdies auch noch für die Bildung eines verstärkenden Wulstes auf der Unterseite dienlich ist.Über der herzustellenden SehweiBnaht ist an dem als Schlitten b aus gebildeten Trager ein einstellbar befestigter
Schweissbrenner a, sowie ein einstellbarer und schwingbar gelagerter Schweissmaterialhalter c angeordnet, und zwar in solcher Lage zu einander, dass, während der Schweissbrenner a in einem spitzen Winkel a zur Vorschub- richtung steht, der Schweissmaterialhalter.c hinter ihm in einem stumpfen Winkel,
ss zur
Vorschubrichtung gestellt ist. Der Schweiss materialhalter c ist mittelst seiner Muffe el auf einem Zapfen c2, der in einem Schlitz b' des winkelförmigen Trägerkopfes bides
Schlittens b in der Höhenrichtung einstell bar ist, derart hin-und herschwingbar, dass er das Schweissmaterial in zickzackförmigem
Lauf quer über die Nahtflucht verlegt. Eine zweite, am Schweissmaterialhalter c vorge sehene, einstellbare Muffe c'ist mit einer
Fühlerrolle c4 (Fig. 2, siehe auch Fig. 5) ausgestattet, von der noch später die Rede sein wird.
Der Schlitten b sitzt auf einer sich drehenden Schraubenspindel d und kann mittelst eines in ihm verschiebbar unter gebrachten Eingriffstückes e zum Vorschub an die Spindel d angekuppelt werden (Fig. 3 und 6). Ein Exzenterzapfen f, durch eine im
Schlitten b sitzende Schraube fl in diesem unverschiebbar r gehalten, greift in einen
Schlitz et des Eingriffstückes e.
Durch
Drehen des Exzenterzapfens f mittelst des
Griffes kann das Eingriffstück ss im
Schlitten b verschoben und in das Gewinde der Spindel d eingerückt bezw. aus ihm aus gerückt werden, um den Schlitten b an die
Vorschubspindel d anzukuppeln bezw. von -ihr auszukuppeln. Der Schlitten b ist mit einer Konsole bG versehent die mittelst zweier Mitnehmerringe b4 (Fig. 7) die Schrauben spindel d lose umgreift.
Zwischen diesen Ringen b4 ist mit der Schraubenspindel d eine gesternte Hubscheibe g (in Fig. 8 für sich herausgezeichnet) mittelst eines Keils li derart gekuppelt, dass die Hubscheibe g an der Drehbewegung der Spindel d teilnimmt. während sie vermöge einer längsdurchgehen- den Keilbahn i der Spindel d, in welcher der
Keil h gleitet, der Vorschubbewegung des
Schlittens b folgen kann.
Die Vorschubspindel d ist durch ein Vorgelege j mit einem treibenden Elektromotor k verbunden. Ferner steht sie durch ein Ketten-oder dergleichen Übersetzungsgetriebe m mit einer von zwei Rollwalzen n in Verbindung, auf welchen das oder die Arbeitsstücke ruhen und welche mittelst 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 Arbeitsstückes dienen. Diese Abtriebsvorrichtungen bilden zusammen mit den Organen zur Umstellun des Brenners die Mittel, die die Herbeiführung einer solchen Relativbewegung zwischen Schlitten und Arbeitsstück ermöglichen, dass der Brenner dem Schweissdraht vorangeht.
An Stelle des infolge Eigengewichtes im Schweissmaterialführer c selbsttätig sich nachstellenden Schweissstabes o kann auch' durch den hohlen Halter c, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, der Schweissdraht o mittelst Vor schubrollen p zwangsweise vorgeschoben werden, wobei der Schweissdraht o nicht nur in einem Strang, sondern auch, wie Fig. 9 zeigt, in mehreren Strängen nebeneinander von irgend welchem Profil geliefert werden : letzteres würde natürlich eine längliche Querschnittshohlform für den Materialhalter c bedingen.
Die Arbeitsweise für das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 bis 3 ist folgende :
Das rohrförmige Arbeitsstück A ruht auf den ausgerückten Rollwalzen. Die Drehung der Vorschubspindel d bewirkt einmal den Vorschub des Schlittens b mit Schweiss drahthalter c und Schweissbrenner a, der hier als Gasbrenner gedacht ist, aber auch elektricher Art bezw. für Lichtbogenschweissung eingerichtet sein könnte.
Dann versetzt sie die Hubscheibe g in Drehbewegung, deren Umfangsnocken g1, an der Rolle c'der Nuffe cs des Materialhalters c angreifend, in Zusammenwirkung mit einer Zugfeder t, die mit letzterem verbunden ist, den Material- halter c in schwingende Bewegung versetzt, so dass dieser das SchweiBmaterial in zickzack-oder schlangenförmigen Windungen quer über die Schweissnut zu deren Ausfül- len verlegt, währenddem der Brenner a in der in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeuteten Vorschubrichtung dem Scbweissdraht voran- gehend 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 Schweissmaterialhalter c die ganze Lange der Schweissnaht des Rohres bestrichen und diese verschlossen haben. Dann kann der Apparat abgestellt werden.
Wenn das Arbeitsstück nur aus verhält- nismässigdünnem Blech besteht, so kann die Naht in einem Gange der SchweiBvorrich- tung 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 be werkstelligen ist.
Handelt es sich um eine Rundnaht, etwa gemäss Fig. 4 bis 6, so müssen die miteinan- der 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 Eingriffstückes eus c aus der Spindel d stillgesetzt wird, so dass der Brenner a und der Sehweissmaterialhalter c an Or nid Stelle verbleiben und nur letzterer durch die Wirkung der Hubscheibe g hin-und hergeschwungen wird.
Für diesen Fall wird der Drehzapfen c2 des Schweissmaterialhalters c in einen um 90 zum Schlitz b1 versetzten Schlitz b2 des Trägerkopfes b8 des Schlittens b umgesteckt und die Fühlerrolle cA des SchweiBmaterialhalters c mit einer seitlichen Nockenbahn g2 der Hub seheibe g (Fig. 8) zum Zusammenwirken ge bracht. Die Folge davon ist, dass jetzt die Schwingbewegung des Schweissmaterialhalters c in einer zur vorigen senkrecht stehenden Ebene, also parallel zur Längsachse der Rohre bezw. quer zur Umfangsrichtung der Naht stattfinden, wie dies für das Belegen der Rundnaht erforderlich ist, ganz entsprechend der Sehwingbewegung quer zur Längsnaht beim ersten Beispiel.
Der Brenner a ist dabei a. m Sehlitten b soleingestellt, dass er auch hier bei der Drehung des Arbeitsstückes im Sinne des in Fig. 4 eingezeich- neten Pfeils dem Sehweissdraht vorangeht.
Er reicht hier mit der Flamme von der Seite her in die durch die Schweissnaht und den Sehweissdrait bestimmte Ebene, könnte aber auch sehr wohl durch Einschaltung eines gebogenen Auslegers zwischen den Schlitten b und den Brenner ganz in jene Ebene hinein- verlegt werden.
In beiden Fällen erhält man mit dem gezeichneten Apparat einen guten Nahtschluss unter Verlegung bezw. Ausfüllung der V-för- migen Schweissnut. Da der Schweissstab oder -dra. ht zwangsweise in stets gleichbleibendem Abstande relativ zum Brenner, sowohl als auch zur Stossstelle und letzterer ebenfalls in stets gleichbleibendem Abstande von der SehweiBstelle zwangläufig geführt wird, wird die Naht von bedeutend gleichmässigerer Beschaffenheit als bei der Handarbeit, wo die Ermüdung des Arbeiters und seine Gesohick lichkeit von ausschlaggebender Bedeutung sind.
Die Aufgabe des den Apparat Bedienenden liegt nur mehr noch in der Beobachtung des richtigen Flusses der beiden Metalle und in der Wartung des Apparates, der übri- gens auch zum Auftragen von Metall auf metallische Unterlagen Verwendung finden könnte. Mit Rücksicht auf den Fluss des SchweiBmaterials kann ein zusätzlicher Brenner u (Fig. 2) zur Vorwärmung des Sehweissmaterials vorgesehen sein.
Die geschilderten Bewegungsverhältnisse sind dadurch gesichert, dass der Brenner und der Schweissdrahthalter auf ein und demsel- ben Träger, der im vorbeschriebenen Ausfüh- rungsbeispiel als Schlitten ausgebildet ist, aber auch ein Wagen sein könnte, angeordnet sind. Dabei kann es aber dann vorkommen. dass, während der Schweissdraht in normaler Weise abschmilzt, der Brenner an einzelnen Stellen die Schweissnahtränder zu stark oder zu wenig stark anschmilzt. Es ist daher angezeigt, den Brennerwagen ausser seiner normalen Triebbewegung, noch mit einer Fein regulierungsvorrichtung zu versehen, um den Brenner von Hand nachstellen oder zurüc1ç- halten zu können.
Zu diesem Zwecke können Mittel vorgesehen sein, vermöge derer der Vorschub des Brenners relativ zum Arbeitsstück nicht nur kraft normaler Antriebsmittel erfolgt, sondern auch mittelst einer Reguliervorrichtung fein regulierbar ist.
Bei der in diesem Sinne eingerichteten Ausführung gemäss Fig. 10 sind Brenner und Schweissdrahthalter auf einem den gemeinsamen Träger bildenden Wagen N angeordnet. Der Brenner a wird durch eine rohrschellenartige flemme K getragen und in dieser in geeigneter Weise festgeklemmt.
Dieselbe sitzt schwenkbar an dem einen Ende einer Stange K1. welche an einem bei K drehbaren doppelarmigen Hebel H in ihrer Achsenrichtung verstellbar angeordnet ist.
Die Stellung des in der schwenkbaren Klemme ff gehaltenen Brenners a wird durch eine Traverse T gesichert. Am andern Arm des Hebels H ist eine Schraubenspindel E angelenkt, die sich durch ein Winkelstiial-G' eines Schweissdrahttragwinkels G erstreckt und unterhalb des Winkelstückes Seine Spannfeder trägt. Der Schlitten J trägt den Lagerzapfen E2 für den Brennertraghebel II und ist in der Höhenrichtung einstellbar durch den Wagen L eines in waagrechter Richtung vor-und rückwärts verstellbaren Schlittens L geführt.
Dieser ist mittelst einer Schraubenspindel 11 auf einem Rahmen N' verstellbar, an welchem der Schweissdraht- tragwinkel G befestigt ist. Der N1 ist als Schlitten auf einem Wagen N in der Bewegungsrichtung des letzteren verschiebbar, während der Schlitten L mit dem Schlil- ten J quer dazu verstellbar ist. Die Verstel lung des Schlittenrahmens N1 auf dem Wagen N erfolgt von Hand mittelst einer Schraubenspindel S. Der Wagen N weist zwei Achsen O mit Laufrollen 0'au, mittelst deren er auf den Laufschienen P'des Maschinengestelles P ruht.
Als Mittel zur Bewegung des Wagens N kann irgend eine Kraftquelle Q, etwa ein Elektromotor, ein Federwerk oder auch ein Gewichtszug vorgesehen sein, welche Kraftquelle den Wagen in einer solchen Richtung bewegt, dass der Brenner dem Schweissdraht vorangeht. Im vorliegenden Falle ist beispielsweise ein Elektromotor vorhanden, welcher durch ein Doppelkonusriemengetriebe Z die eine der beiden Wagenachsen 0 mit regulierbarer Ge schwindigkeit antreibt.
Die beschriebene Einrichtung gestattet, die Bewegungen des Brenner-und SchweiB- drahtwagens N, die vom Elektromotor Q ausgehen, durch eine Regulierbewegung seitens des Schweissers zum Zwecke der Beschleuni- gung oder Verlangsamung des Wagenvorschubes zu regulieren, wie aus der nachfol- genden 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 schweiBenden Naht des Arbeitsstückes steht, wozu der Hebel H mittelst des Schlittens J und der Spindel E, sowie mittelst des Schlittens L und der Spindel M entsprechend eingestellt wird.
Dabei hat wie bei der ersten Ausführung der Brenner a zum SchweiBdraht o mit Bezug auf den durch den Pfeil 8 gekennzeichneten Arbeitsvorschub längs der SchweiBnaht x eine solche Stellung, daB er dem SchweiBdraht o vorangeht. Der Wagen N bewegt sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit im Sinne des Pfeils Ï vorwärts und nimmt dabei den Brenner a und den Schweissdraht o längs der Schweissnaht mit. Sollte zufälligerweise die fortschreitende Bewegung des Wagens N bezw. des Brenners a eine zu rasche sein, was sich durch ungenügende Anschmelzung der Schweissnuträ. nder 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'mit- telst der Spindel S zum Ausgleich des zu raschen Wagenvorschubes in gegensätzlicher Richtung verschoben. Ähnlich lässt sich auch bei zu starker Anschmelzung der Schweiss nutränder, was bei zu langsamem Vorschub des Brenners eintreten kann, dessen Vorschubbewegung beschleunigen. Durch diese Handregulierung, namentlich mit Hilfe der Schraubenspindel S, hat man die Möglich- keit, den Schweissvorgang aufs feinste abzustimmen bezw. den jeweiligen Umständen entsprechend anzupassen.
Bei Arbeitsstücken mit Rundnähten wird zweckmäBig das Arbeitsstück um seine Achse gedreht, während der jetzt stillstehende Brenner a so eingestellt wird, dass er immer wieder relativ zum Arbeitsstück dem Schweiss- draht o vorangeht.
Es mag hier beiläufig auch erwähnt werden, daB der SchweiBdrahthalter c als geschlossene doppelwandige Hiilse zur Aufnahme von Eühlwasser oder dergleichen ausgebildet sein kann. Aueh die Schienen P'des Gestelles P, welche besonders der Erhitzung ausgesetzt sind, können hohl und wassergekühlt sein.
Während man bisher etwa eine zwangsweise Zufuhr des Schweissdrahtes im Auge hatte, kann der Halter oder SchweiBdraht- halter c auch so ausgebildet und gestellt sein. daB der Schweissdraht, namentlich wenn er senkrecht oder annähernd senkrecht steht. unter seinem eigenen Gewicht der SchweiBstelle zu läuft. Dabei kann die Anordnung vorzugsweise so getroffen werden, dass der Brennerwagen bei seiner Vorschubbewegung den leicht zulaufenden SchweiBdraht ge wissermassen in die SchweiBnut hineinzieht.
Eine einfachere Bauart ist in Fig. 11 dargestellt. Dieselbe ist in vorzüglicher Weise geeignet, auf das Arbeitsstück selbst aufgelegt werden zu können, zum Beispiel auf Rohren und Kessel von grossem Durchmesser.
Hier liegt der Brenner a auf einer Schiene U, auf welcher er derart verstellbar befestigt ist, daB er jeder Neigung entsprechend eingestellt werden kann. Diese Schiene U ist in der Hohenrichtung einstellbar an einem den gemeinsamen Träger für Brenner und SchweiBdrahthalter bildenden Wagen N2 a. ngebracht, der mittelst Rollen O2 auf dem auf das Arbeitsstück auflegbaren Tragrahmen V verschiebbar ist und unter dem Zug eines Gewichtes W steht.
Mit dem Wagen N2 ist durch Gelenkstreben X und mit dem Brenner a durch eine Gelenkstrebe Zt der SchweiBdrahthalter c verbunden, mit der Mass- gabe, daB auch hier der Brenner a beim Vorschub des Wagens in Richtung des Pfeils Ù IRngs der Schweissnaht dem Schweissdraht o vorangeht. Dabei kann durch Verschieben des Brennersadie relative Schrägstellung des Schweissdrahthalters c zum Brenner bezw. zur Brennerflamme reguliert werden.
Die Bewegung des Wagens N2 im Vorschub- sinne erfolgt unter dem Zug des Gewichtes W und kann gegebenenfalls von Hand gesteuert werden. Auch hier kann der Brennerwagen N2 mit einer zusätzlichen Reguliervorrichtung versehen sein ; es könnte etwa die Brennertragschiene U zum Wagen N2 mit- telst einer Schraubenspindel längsverschieb- bar angeordnet sein, wobei dann der Schweiss drahthalter c mit dem Brenner a in geeigneter Weise verbunden sein müsste.
Diese letzte Ausführung könnte auch so gewendet 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.